Có bao giờ bạn tự hỏi chính mình làm thế nào que thử thai có thể cho biết một người phụ nữ có thể mang thai, hay làm thế nào những bác sĩ có thể chẩn đoán một một số bệnh nhanh như vậy bằng một que thử?
Thoạt nhìn thì cả hai phương pháp có vẻ khác nhau, tuy nhiên, chúng đạt được kết quả như ngày hôm nay là do sử dụng các hạt nano. Trong bài này, tôi sẽ giúp bạn có cái nhìn rõ nét hơn về cách làm thế nào những hạt nano có thể sử dụng để dò tìm những bệnh và cách những nhà khoa học đang làm việc không ngừng nghỉ để cải thiện trong tương lai.
Đôi nét
Để hiểu rõ làm thế nào có thể chẩn đoán bệnh bằng những hạt nano? Trước tiên, chúng ta sẽ tìm hiểu về cấu tạo một que thử được sử dụng cho kỹ thuật sắc ký miễn dịch (lateral flow assays, LFAs). Vậy thiết bị này được cấu tạo ra sao và sử dụng như thế nào?
LFAs là dụng cụ đơn giản rẻ tiền, có thể được sử dụng để kiểm tra sự hiện diện hay vắng mặt cho một chất phân tích mục tiêu trong một mẫu nào đó như là mầm bệnh hay dấu hiệu sinh học ở người hoặc động vật hay các chất gây ô nhiễm trong nguồn nước sinh hoạt, cả trong lĩnh vực thực phẩm và thức ăn chăn nuôi, mà không yêu cầu sử dụng trang thiết bị đắt tiền hay đặc biệt.
Thiết bị này có thể xác định định tính và đọc bằng mắt hay định lượng khi kết hợp sử dụng với công nghệ đọc như là ADxLR5.
Cách vận hành
Về nguyên lý vận hành của thiết bị này khá phức tạp, các bạn có thể tìm kiếm trên google với từ khóa LFAs hay kỹ thuật sắc ký miễn dịch để biết thêm thông tin nhé! Tôi sẽ không đề cập trong bài viết này.
Về cơ bản, các bạn có thể hiểu một cách đơn giản như sau: các mẫu cần xác định bắt đầu chạy từ vị trí nạp mẫu trên giấy sắc ký (sample pad) qua đến những hạt nano không tan, có màu. Lúc này mẫu sẽ kết hợp với những hạt nano (conjugated pad) tiếp tục tiến đến “vạch phản ứng”. Nếu chất phân tích hiện diện trong mẫu kiểm tra thì chúng sẽ tạo ra một tín hiệu tại đây.
Chất phân tích có thể tạo ra một tín hiệu trên LFAs theo 2 cách khác nhau. Trong phân tích dạng sandwich (sandwich assay format), chất phân tích tạo một cầu nối giữa những hạt nano và bề mặt của “vạch phản ứng”. Cường độ “vạch phản ứng” mô tả trực tiếp nồng độ chất phân tích.
Nếu chất phân tích quá nhỏ để gắn vào cả hạt nano và “vạch phản ứng” thì một định dạng phân tích cạnh tranh (competition assay format) được sử dụng.
Trong trường hợp này, “vạch phản ứng” chứa chất phân tích không linh hoạt. Nếu chất phân tích cũng hiện diện trong mẫu thì sau đó những hạt nano sẽ nối với chúng và lúc này không thể nối chất phân tích trên “vạch phản ứng”. Cường độ tín hiệu trên “vạch phản ứng” sẽ cho kết quả ngược lại với nồng độ chất phân tích trong mẫu.
Để thiết bị này có thể vận hành thì yêu cầu bắt buộc là chất phân tích phải nối vào những hạt nano thông qua một hóa chất đặc biệt đó là kháng thể.
Vì vậy, người ta cần biển đổi kháng thể này sau cho phù hợp và có thể liên kết lên bề mặt hạt nano. Nếu liên kết giữa chúng được tạo thành là nối hóa trị thì liên kết này sẽ bền hơn nhiều khả năng hấp thụ bị động của kháng thể lên những hạt nano.
Có nhiều loại hạt nano có thể sử dụng cho mục đích này. Trong đó, những hạt nano vàng được sử dụng nhiều nhất nhưng những loại hạt nano khác cũng có thể làm gia tăng độ nhạy cảm với chất phân tích, nghĩa là một lượng nhỏ chất phân tích cũng có thể được dò ra.
Vậy thì tại sao kỹ thuật sử dụng những hạt nano lại hữu dụng? Nguyên nhân chính là do những hạt nano giúp cải thiện độ nhạy cảm của những phương pháp kiểm tra và giúp đỡ chẩn đoán bệnh trong khoảng thời gian dưới 10 phút và chi phí tốn kém ít hơn 1 dollar.
Tham khảo Compound Interest.
