fbpx
0
chíp vi lỏng phát hiện ung thư

Chip vi lỏng phát hiện tế bào ung thư phổi trong 30 phút

Viết bởi Kim Sa 0 bình luận

Thiết bị được nhóm nghiên cứu Việt Nam chế tạo chỉ cần lượng mẫu kích thước microliter có thể phát hiện tế bào ung thư phổi cho độ chính xác cao. Để rút ngắn thời gian và tăng hiệu quả chẩn đoán tế bào ung thư phổi, một loại chip vi lỏng được nhóm nghiên cứu trường Đại học Công nghệ, Đại học Quốc gia Hà Nội chế tạo và thiết kế sau 4 năm nghiên cứu. Loại chip này chỉ cần sử dụng ít mẫu máu và thuốc thử có thể phát hiện tế bào ung thư phổi với thời gian xử lý ngắn.

Trong kỹ thuật tầm soát bệnh hiện nay, bác sĩ thường lấy máu của bệnh nhân, dùng các kháng thể đặc hiệu để tìm kiếm sự hiện diện của tế bào ung thư tuần hoàn (là quần thể tế bào ung thư hiếm gặp, được bắt nguồn từ khối u nguyên phát hoặc khối u di căn). Tuy nhiên, phương pháp này chỉ cho kết quả nếu tế bào ung thư xuất hiện với lượng lớn, khó tìm ra nếu ở số lượng nhỏ.

Chip vi lỏng phát hiện tế bào ung thư trong vòng 10 – 30 phút

PGS. TS Bùi Thanh Tùng, Khoa Điện tử Viễn thông, Trường Đại học Công nghệ, Đại học Quốc gia Hà Nội cho biết sản phẩm này được nghiên cứu từ năm 2016. Có kích thước tương đương một chiếc USB thông thường, phòng thí nghiệm trên con chip (Lab-on-a-chip) này sử dụng công nghệ vi lưu. Nó bơm một lượng mẫu xét nghiệm nhỏ vào các kênh dẫn tới buồng phản ứng có đường kính 500 micromet (tương đương gấp 5 lần đường kính sợi tóc).

Buồng này có chứa các chế phẩm sinh học đặc hiệu để bắt cặp với các tế bào ung thư phổi có trong máu. Điện dung vi sai giữa các điện cực, cảm biến trở kháng của hệ thống sẽ đo xem trong buồng phản ứng có bao nhiêu liên kết bắt cặp, từ đó xác định được lượng tế bào A549 có trong mẫu xét nghiệm

chíp vi lỏng phát hiện ung thư
Thiết bị chip vi lỏng được hoàn thiện ở quy mô phòng thí nghiệm, phát hiện tế bào ung thư với độ chính xác 100% . Ảnh: Nhóm nghiên cứu

Chủ nhiệm đề tài, GS.TS Chử Đức Trình, Đại học Công nghệ, Đại học Quốc gia Hà Nội cũng cho biết, mục đích ban đầu của nghiên cứu là làm ra một thiết bị có thể chẩn đoán sớm ung thư đơn giản, thuận tiện và ít tốn kém. “Việc phát triển thiết bị phát hiện nhanh tế bào ung thư tuần hoàn là nhiệm vụ quan trọng để điều trị bệnh ung thư trong nước. Thiết bị này phải có đầy đủ các chức năng từ sàng lọc, làm giàu tế bào đến bẫy và bắt các tế bào đích, thực hiện đo nồng độ tế bào, chuyển sang thông tin điện tử để xử lý trong các bộ điều khiển”, GS. TS Chử Đức Trình cho biết.

Bộ chip do nhóm thiết kế và phát triển dựa trên công nghệ vi lỏng, được chuyển giao từ phía Đài Loan. Thiết bị có hệ thống các kênh vi lỏng với kích thước vài chục micromet, cho phép tích hợp nhiều quy trình trên một nền tảng giúp giảm thời gian và khối lượng mẫu. Vì vậy, tế bào trong các kênh chỉ cần một lượng thể tích nhỏ hơn microliter những nồng độ tế bào khi thực hiện thí nghiệm vẫn có thể giữ được ở mức cao mà không cần pha loãng. Việc phát hiện và đáp ứng yêu cầu về độ nhạy, độ chính xác được thực hiện dễ dàng hơn.

Giai đoạn đầu trong quá trình chế tạo, GS Trình và cộng sự tập trung phát triển hoạt động của cấu trúc buồng lỏng trong bộ chip, sau đó thử nghiệm hệ thống cho cấu trúc kênh dẫn lỏng đếm tế bào trong dòng chảy liên tục. Ông chia sẻ, để chế tạo chip vi lỏng sinh học, mỗi công đoạn đều quan trọng bởi quá trình chế tạo thiết bị ở mức độ micromet, bất cứ một thay đổi nhỏ trong quy trình đều ảnh hưởng rất lớn đến kết quả chip.

Bộ chip của nhóm nghiên cứu có kích thước tương đương USB thông thường. Quá trình khởi động và vận hành chip bắt đầu từ bơm một lượng mẫu máu xét nghiệm nhỏ vào các kênh dẫn tới buồng phản ứng có đường kính 500 micromet (gấp 5 lần kích thước sợi tóc). Buồng phản ứng chứa các chế phẩm sinh học đặc hiệu, có chức năng bắt cặp với các tế bào ung thư phổi. Các cảm biến trở kháng của buồng phản ứng làm nhiệm vụ đo số lượng liên kết bắt cặp, từ đó xác định được lượng tế bào ung thư.

Sau khi phát hiện tế bào ung thư, nhóm nghiên cứu sử dụng phương pháp điện di điện môi để phát hiện sự xuất hiện của tế bào cũng như xác định nồng độ của nó. Phương pháp này có thể phát hiện được tế bào ung thư với nồng độ lớn hơn 103 tế bào/ml, thời gian đáp ứng là 60 giây. Bộ chip này có thể sử dụng một lần để tránh được nguy cơ lây nhiễm chéo và rủi ro trong thao tác với các mẫu sinh học nguy hiểm.

 

Nhóm nghiên cứu của Trường ĐH Công nghệ kiểm tra chip trong phòng thí nghiệm. Ảnh: IT
Nhóm nghiên cứu của Trường ĐH Công nghệ kiểm tra chip trong phòng thí nghiệm. Ảnh: IT

>>Xem thêm: Hành trình chiến đấu với ung thư của Hoa khôi Đại học Ngoại Thương

Hiện nay, việc chẩn đoán ung thư được dựa trên việc khám lâm sàng bằng những phương pháp phổ biến như xét nghiệm huyết học, sử dụng chất chỉ điểm để sàng lọc, chụp ảnh cộng hưởng, xét nghiệm sinh thiết phát hiện khối u.

“Các phương pháp này cũng giúp xác định loại ung thư, nhưng tổng thời gian để xác định mất hàng giờ, trong khi bộ chip vi lỏng có đầy đủ chức năng từ sàng lọc đến bắt các tế bào ung thư chỉ mất 30 phút, với số lượng mẫu nhỏ”, ông nói và cho biết, ngoài ưu điểm về thời gian, việc tích hợp công nghệ vi lỏng với các phương pháp vật lý giúp thu gọn kích thước, giảm thiểu hóa chất cần thiết cho các thiết bị trong quy trình tiền xử lý (như ly giải tế bào hay thuốc nhuộm tế bào ngay trên chip vi lỏng). Nguyên mẫu chip sinh học vi lỏng và hệ thống đo đã được nhóm thử nghiệm và kiểm tra hoạt động, cho thấy độ chính xác trong việc phát hiện tế bào ung thư phổi đạt 100% đối với trường hợp tế bào ung thư trong mẫu thử cao.

Hiện hệ thống thiết bị cùng bộ chip sinh học được nhóm đăng ký bảo hộ quyền sở hữu trí tuệ. GS Trình cho biết, nhóm nghiên cứu đang hợp tác với bệnh viện E (Hà Nội) để tiếp tục hoàn thiện sản phẩm, thử nghiệm hệ thống trên các mẫu bệnh phẩm thực, để hoàn thiện chức năng và tính thẩm mỹ.

Chip vi lỏng phát hiện nhiều loại ung thư khác

“Hiện chúng tôi đã làm chủ được quy trình công nghệ để có thể triển khai được trên hệ thống trong nước.

Các thiết kế hệ thống Lab-on-a-chip này cũng tận dụng được thế mạnh của Việt Nam trong việc kết hợp công nghệ tính toán với những trang thiết bị không quá đắt tiền để có thể đo được những đối tượng ở kích cỡ rất nhỏ như tế bào (khoảng 15 – 20 micromet)” – GS.TS Chử Đức Trình cho biết.

Mong muốn của nhóm tác giả còn đi xa hơn nữa khi hướng tới thiết kế, chế tạo một thiết bị khám, sàng lọc tại nhà, thuận tiện giống như các thiết bị xét nghiệm đường huyết cầm tay. GS.TS Chủ Đức Trình cho biết, khi đó, việc phát hiện sớm ung thư rất đơn giản, dễ dàng, số người chết vì phát hiện muộn cũng sẽ giảm rõ rệt. Đây là hướng nghiên cứu đặt ra cho cả nhóm với mong muốn ung thư không còn là “bản án tử” đối với người bệnh.

chíp vi lỏng 3
Sản phẩm chíp vi lỏng được nghiên cứu từ năm 2016. Ảnh minh họa.

Phát hiện sớm ung thư quyết định đến 90% hiệu quả điều trị, nhiều thể ung thư, việc phát hiện sớm có thể chữa khỏi được 100%, đặc biệt là một số loại ung thư ở phụ nữ.

Theo nhóm nghiên cứu, thị trường sinh thiết lỏng toàn cầu có giá trị khoảng 700 triệu USD năm 2017 và ước tính sẽ đạt trên 6 tỷ USD năm 2025.

Với tốc độ tăng trưởng như vậy, việc phát triển các thiết bị vi lưu sử dụng dấu hiệu sinh học để chẩn đoán bệnh tật đang là xu hướng cạnh tranh mạnh mẽ trong ngành. Nó cung cấp giải pháp không xâm lấn trong việc xét nghiệm và quản lý bệnh tật và có tiềm năng thay đổi hoàn toàn cách chúng ta chẩn đoán ung thư.

Tuy vậy, con đường từ nghiên cứu đến thị trường vẫn còn rất dài. Các thiết bị này sẽ cần thử nghiệm trên rất nhiều bệnh phẩm để có thể được công nhận.

Thách thức ở nhiều nơi trên thế giới bây giờ là đưa sinh thiết lỏng trở thành một công cụ lâm sàng tiêu chuẩn. Việc thiếu các tiêu chuẩn hóa lâm sàng và tiền lâm sàng đến nay đã khiến số lượng thử nghiệm ung thư thực tế rất ít ỏi.

(TH)

Bài cùng chuyên mục


Share bài viết

Bài viết này có hữu ích với bạn không?

Nếu có câu hỏi nào thêm, bạn có thể để lại thông tin để nhận tư vấn của chúng tôi.

Để lại bình luận

Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai. Các trường bắt buộc được đánh dấu *

    Hotline (24/7)


    1900 2182