Trong một nghiên cứu hợp tác giữa Đại học Pennsylvania và Đại học New York, các nhà khoa học đã phát triển thành công một thiết bị có thể bắt virus và xác định chính xác chủng của nó chỉ trong vòng vài phút. Thiết bị được gọi là VIRRION được ví như một cái rọ nano và có phạm vi ứng dụng rất rộng rãi.

Ví dụ, người nông dân có thể dùng VIRRION để kiểm tra đồng ruộng, phát hiện ra chủng virus đang nhăm nhe gây bệnh cho mùa màng của mình. Họ cũng có thể sử dụng nó để phát hiện sớm virus trên gia súc, gia cầm chăn nuôi.

(Chiếc rọ nano có thể bắt và xác định chính xác chủng virus chỉ trong vài phút)

VIRRION sẽ cho phép các bác sĩ phát hiện ra chủng của mầm bệnh ngay lập tức, thay vì phải đợi đến vài giờ thậm chí vài ngày như các phương pháp xét nghiệm virus hiện nay. Nghiên cứu mới về thiết bị VIRRION vừa được trình bày trong Kỷ yếu Viện Hàn lâm và Khoa học Hoa Kỳ.

Chúng ta đang nghe thấy ngày một nhiều các căn bệnh truyền nhiễm nguy hiểm như Ebola, Zika, Nipah, các chủng cúm H5N1, H1N1, H7N9 cho đến những virus mà ai cũng nhẵn mặt như sởi, sốt xuất huyết hay thậm chí HIV.

Theo số liệu của Tổ chức Y tế thế giới, riêng năm 2018 toàn thế giới đã có 140.000 người chết vì virus sởi. Trở lại năm 2014, một đại dịch Ebola chưa từng thấy ở Tây Phi cũng đã cướp đi sinh mạng của hơn 11.000 người. Sau đó là đại dịch Zika vào năm 2015 tại Brazil đã khiến khoảng 3.500 đứa trẻ sơ sinh ra đời với dị tật đầu nhỏ.

(Virus có kích thước chỉ từ 30- 450 nm, nhưng các nhà khoa học vẫn có thể chế tạo ra những chiếc rọ nhỏ hơn để bắt chúng.)

Nhưng đó mới chỉ là các chủng virus mà chúng ta đã biết mặt. Các nhà khoa học cho biết trong nhóm virus có khả năng lây truyền từ động vật sang người được gọi là zoonoses, số lượng các chủng chúng ta chưa biết có thể lên tới 1,67 triệu.

Nếu chỉ soi virus dưới kính hiển vi, việc xác định chủng virus là rất khó khăn và có thể gây nhầm lẫn. Các phương pháp xét nghiệm kháng nguyên và nhuộm huỳnh quang đòi hỏi phải trích xuất đủ mẫu máu mà có đủ máy móc.

Các bộ kit xét nghiệm nhanh hoặc kỹ thuật ELISA vẫn còn khá đắt đỏ và chỉ đặc hiệu với một số chủng virus nhất định. Phương pháp PCR đa mồi có thể giúp phát hiện từng loại virus riêng lẻ, nhưng nó vẫn đòi hỏi 24 tiếng đồng hồ mới cho kết quả và các thiết bị rất đắt tiền.

"Hầu hết các kỹ thuật phát hiện virus hiện tại đều yêu cầu phải có các thiết bị lớn và đắt tiền", Mauricio Terrones, giáo sư vật lý, hóa học, và khoa học vật liệu tại Đại học Pennsylvania cho biết. Để khắc phục nhược điểm đó, "chúng tôi đã phát triển một thiết bị cầm tay nhanh và rẻ tiền, có thể bắt được virus dựa trên kích thước của chúng".

Thiết bị được gọi là VIRRION, "sử dụng các mảng ống nano được thiết kế có kích thước tương đương với nhiều loại virus. Sau đó, chúng tôi sử dụng phổ Raman để xác định virus dựa trên rung động riêng của chúng", giáo sư Terrones cho biết.

Các dải ống nano carbon thẳng hàng có thể được hiểu như một chiếc rọ bắt virus, được thiết kế theo những kích thước khác nhau. Và bởi độ nhạy nano của chúng, bạn sẽ chỉ cần vài ml mẫu máu hoặc dịch nhầy từ người bệnh để phát hiện ra tải lượng virus sau vài phút.

Với kích thước nhỏ gọn và giá rẻ, một thiết bị như vậy sẽ hữu ích trong mọi phòng khám của bác sĩ cũng như dễ dàng được các bác sĩ mang đến các vùng xa xôi hẻo lánh khi dịch bệnh xảy ra.

"VIRRION chỉ có chiều ngang chỉ vài centimet", giáo sư Terrones giải thích. "Chúng tôi thêm các hạt nano vàng để tăng cường tín hiệu Raman giúp phát hiện phân tử virus ở nồng độ rất thấp. Sau đó, chúng tôi sử dụng các kỹ thuật máy học để tạo ra một thư viện các loại virus để đối chiêu".

Nó có thể được ứng dụng trong cả ba công việc: phát hiện khẩn cấp các virus gây bệnh để cứu sống người bệnh cấp cứu, phát hiện các virus chưa từng được ghi nhận và nghiên cứu chúng.

(Những kênh ống nano siêu nhỏ dùng đế bẫy virus.)

Phát hiện được một loại virus mới ngày nay rất phức tạp và đòi hỏi nhiều bước. Thông thường, các nhà khoa học phải mô tả được mã di truyền hoàn chỉnh của virus nhờ phân tích DNA chuyên sâu trong phòng thí nghiệm. Sau đó là những tính toán sử dụng đến cơ sở dữ liệu tham chiếu khổng lồ để biết chắc đó là một loài virus thực sự mới.

Tiếp theo, công việc được chuyển cho những nhà nghiên cứu dịch tễ học và các phòng thí nghiệm y sinh, để xác định virus nào có thể gây bệnh nguy hiểm cho con người. Vẫn sẽ phải mất một thời gian nữa để khẳng định chắc chắn một loại virus chính là nguyên nhân gây ra một căn bệnh cụ thể nào đó cho chúng ta, đôi khi là hàng chục năm.

Ví dụ, parechovirus trên người, một loại virus có thể gây bệnh nghiêm trọng cho trẻ nhỏ được phát hiện vào những năm 1950. Nhưng phải đến năm 2004, chúng mới được xác nhận là nguyên nhân gây bệnh.

Bây giờ, "chúng tôi hy vọng sẽ sử dụng được thiết bị này [VIRRION] để thu thập và giải trình tự các virion đơn lẻ, giúp chúng tôi xử lý tốt hơn nhiều về sự tiến hóa của virus trong thời gian thực", giáo sư Elodie Ghedin cho biết.

Nếu làm được điều đó, VIRRION sẽ là một bước đột phá trong lĩnh vực y học. Nó sẽ góp phần vào công cuộc bảo vệ chúng ta khỏi sự nguy hiểm của thứ sinh vật nửa sống nửa chết như virus.

Tin công nghệ TopIT sưu tầm