*****
Sau khi phát hiện ra chúng, vật liệu di truyền sẽ liên kết với các đoạn
RNA trên virus, và nó "tan ra", kích hoạt các phản ứng sinh học để
phát ra ánh sáng. *****
Kịch bản một đại dịch đã chiếm
lấy tâm trí của Jim Collins nhiều năm trước khi virus corona mới xuất hiện. Vào
năm 2014, phòng thí nghiệm kỹ thuật sinh học của ông tại MIT đã bắt đầu phát
triển các cảm biến có khả năng phát hiện virus Ebola, khi nó được đông khô trên
một tờ giấy.
Năm 2016, công trình nghiên
cứu này đã được công bố cùng với sự hợp tác của một nhóm các nhà khoa học đến từ
Harvard. Không lâu sau đó, họ tinh chỉnh được cảm biến để phát hiện được cả
virus Zika. Mục tiêu tiếp theo bây giờ, rõ ràng là SARS-CoV-2, chủng virus đang
gây ra đại dịch COVID-19.
Ý tưởng lần này đột phá hơn,
Collins và các cộng sự đang muốn phát triển được một chiếc khẩu trang, có thể
phát sáng khi virus corona xuất hiện và dính trên đó. Điều này có nghĩa là khi
một người bệnh ho, hắt hơi hoặc thở, virus sẽ kích hoạt phản ứng huỳnh quang
trên khẩu trang và khiến nó phát sáng.
Một chiếc khẩu trang như thế
này có thể trở thành biện pháp sàng lọc tốt cho các sân bay. Nó có thể thay thế
cho những máy quét thân nhiệt, biện pháp kiểm tra đang được sử dụng nhưng vẫn
có thể bỏ sót những người nhiễm COVID-19 không có triệu chứng.
"Hoặc bạn và tôi cũng có thể đeo nó khi đi làm, khi ngồi ở công sở.
Các bệnh viện có thể sử dụng nó cho các bệnh nhân trong phòng chờ, như một biện
pháp sàng lọc trước những người bị nhiễm bệnh",
Collins nói với Business Insider.
Và tất nhiên, bởi khẩu trang
có thể nhận diện virus corona, các bác sĩ cũng có thể sử dụng chúng để chẩn
đoán bệnh nhân tại chỗ mà không cần gửi mẫu bệnh phẩm của họ tới phòng thí nghiệm.
Làm thế nào để khiến chiếc khẩu trang phát sáng khi có virus
corona trong hơi thở của bạn?
Collins
cho biết dự án hiện tại của phòng thí nghiệm của ông mới chỉ ở trong một "giai đoạn rất sớm", nhưng các kết quả từ
đó rất hứa hẹn. Trong vài tuần qua, nhóm của ông đã kiểm tra khả năng phát hiện
virus corona của các cảm biến trong một mẫu nước bọt nhỏ.
Ngay bây giờ, họ đang thử
thiết kế những chiếc khẩu trang được nhúng cảm biến, thứ sẽ được phát triển
thành một dụng cụ y tế không kê đơn mà ai cũng có thể mua được ở hiệu thuốc.
Collins cho biết trong vài tuần tới, ông hi vọng có thể chứng minh ý tưởng này
là khả thi.
"Một khi chúng tôi tiến được tới đó, các thử nghiệm tiếp
theo sẽ được thực hiện trên những người có nguy cơ cao nhiễm bệnh (chẳng hạn
như những y tá, người nhà đang chăm sóc bệnh nhân COVID-19 hay những người có
tiếp xúc với họ) để xem liệu chiếc khẩu trang có hoạt động trong môi trường thực
tế hay không", Collins nói.
Trở lại năm 2018, công nghệ
nhận dạng virus thông qua cảm biến đã được chứng minh. Nghiên cứu công bố cùng
năm cho biết các cảm biến của phòng thí nghiệm của Collins có thể phát hiện ra
virus SARS, sởi, cúm, viêm gan C, West Nile và các loại virus khác.
"Ban đầu, chúng tôi đã làm điều này trên giấy, hướng tới một thiết
bị chẩn đoán rẻ tiền (giống như giấy quỳ)", Collins nói. "Chúng tôi cũng đã chứng minh cảm biến này có thể hoạt động trên
nhựa, thạch anh, và cả vải".
Các cảm biến của Collins chứa
vật liệu di truyền có thể liên kết với DNA hoặc RNA của virus, tùy chủng. Vật
liệu đó được làm đông khô trên vải bằng một cỗ máy được gọi là lyophilizer, hút
hết hơi ẩm ra khỏi đó mà không làm hỏng chúng. Ở trạng thái này, vật liệu có thể
duy trì ổn định ở nhiệt độ phòng trong vài tháng, giúp chiếc khẩu trang có thời
hạn sử dụng tương đối dài.
Các cảm biến cần hai điều kiện
để được kích hoạt. Đầu tiên là độ ẩm, mà cơ thể chúng ta thở ra thông qua các
giọt hô hấp như chất nhầy hoặc nước bọt. Thứ hai, cảm biến cần phát hiện ra
trình tự di truyền của virus.
Sau
khi phát hiện ra chúng, vật liệu di truyền sẽ liên kết với các đoạn RNA trên
virus, và nó "tan ra",
kích hoạt các phản ứng sinh học để phát ra ánh sáng.
Và đối với virus SARS-CoV-2,
toàn bộ trình tự di truyền của nó đã được giải mã hoàn toàn. Collins cho biết
các cảm biến của ông chỉ cần xác định một đoạn nhỏ trong chuỗi 30.000 ký tự để
phát hiện ra virus.
Một khi cảm biến bắt được đoạn
gen của virus SARS-CoV-2, nó sẽ phát ra tín hiệu huỳnh quang trong vòng một đến
ba giờ.
Ngoài ra, nhóm của Collins
cũng đang phát triển một cảm biến có thể đổi màu, từ màu vàng sang màu tím, nếu
phát hiện ra virus. Đó cũng là một hướng đi khả thi, ông nói.
Một cách nhanh chóng và chính xác hơn để chẩn đoán COVID-19
Collins được coi là một nhà
khoa học tiên phong trong lĩnh vực sinh học tổng hợp. Ông đã giành được một khoản
trợ cấp thiên tài MacArthur vào năm 2003. Năm 2018, phòng thí nghiệm của ông đã
nhận được khoản tài trợ 50.000 USD từ Johnson & Johnson để phát triển các cảm
biến phát hiện virus có thể nhúng vào áo khoác.
Các cảm biến có thể cung cấp
một hình thức phát hiện virus rẻ hơn, nhanh hơn và nhạy hơn so với các xét nghiệm
chẩn đoán truyền thống. Chẳng hạn, các cảm biến của Collins cho Zika có thể chẩn
đoán bệnh nhân trong vòng hai đến ba giờ, trong khi mức giá sản xuất chỉ khoảng
20 USD mỗi chiếc.
Trong so sánh, xét nghiệm
virus corona mới hiện nay vẫn cần sớm nhất 24 giờ để cho kết quả. Trung tâm Kiểm
soát và Phòng ngừa Dịch bệnh Hoa Kỳ công bố giá xét nghiệm khoảng 36 USD, trong
khi đó, mức giá ở các phòng thí nghiệm tư nhân là 51 USD.
Thêm nữa, vì các cảm biến của
Collins rất đặc biệt, chúng còn có thể phát hiện được các chủng virus khác
nhau. Trong trường hợp của Zika, các cảm biến đã phân biệt được 3 chủng virus đến
từ Châu Phi, Châu Á và Châu Mỹ.
Các nhà khoa học cho biết
SARS-CoV-2 hiện có 2 biến chúng chính: một dòng có nguồn gốc ở Châu Á và một chủng
khác đã trở nên phổ biến hơn ở Châu Âu, Bắc Mỹ và Úc.
Nhóm nghiên cứu của Collins
cho biết xét nghiệm của họ có thể xác định một đột biến điểm duy nhất với xác
suất 48%, vì vậy, họ hi vọng chiếc khẩu trang cũng có thể nhận diện được các chủng
SARS-CoV-2 riêng biệt.
Collins đặt mục tiêu có thể
sản xuất được những mẫu khẩu trang phát sáng đầu tiên vào cuối mùa hè này, để
có thể phân phối chúng tới người tiêu dùng vào mùa đông, thời điểm mà nhiều
chuyên gia y tế cho rằng COVID-19 có thể bùng phát mạnh trở lại.
Tham khảo Businessinsider
__._,_.___
