Điện thoại thông minh phát hiện virut gây bệnh

Đây là công trình nghiên cứu của các nhà khoa học thuộc Đại học Arizona (Hoa Kỳ) vừa được đăng tải trên tạp chí ACS Omega.

Norovirus và những tác hại

Norovirus là chủng virut có khả năng lây nhiễm rất cao gây ra khoảng 19-21 triệu ca bệnh viêm dạ dày ruột cấp và là nguyên nhân hàng đầu gây nên các bệnh ngộ độc thực phẩm ở Hoa Kỳ. Norovirus cũng chịu trách nhiệm cho khoảng 1,9 triệu trường hợp nhập viện và khoảng 400.000 ca cấp cứu hằng năm ở Mỹ với phí tổn y tế vào khoảng 2 tỷ USD, kèm theo đó là những vấn đề về mất công ăn việc làm của người bệnh. Chủng virut này có thể lây nhiễm ở những nồng độ rất thấp, với chỉ 10 hạt virut cũng đã đủ khả năng gây bệnh.

Con người ở mọi lứa tuổi đều có thể bị nhiễm và mắc bệnh gây ra bởi norovirus thông qua những con đường sau: Tiếp xúc trực tiếp với người nhiễm bệnh, sử dụng thức ăn hoặc nguồn nước nhiễm virut, sờ hoặc chạm vào bề mặt chứa virut rồi đưa tay bẩn đó vào miệng. Chúng ta có thể bị mắc bệnh do norovirus gây ra nhiều lần trong đời bởi vì có rất nhiều loại norovirus khác nhau.

Cơ thể con người có thể phát triển khả năng miễn dịch với từng chủng norovirus cụ thể, nhưng thời gian miễn nhiễm này kéo dài bao lâu là chưa được chắc chắn. Ngoài ra, yếu tố di truyền cũng một phần xác định liệu bạn có thể bị nhiễm bệnh do norovirus gây ra hay không. Các triệu chứng gặp phải khi bị nhiễm norovirus bao gồm: tiêu chảy, buồn nôn, nôn mửa, đau dạ dày, sốt, đau đầu, đau nhứt khắp cơ thể, mất nước.

Thiết bị mới sử dụng điện thoại thông minh có thể phát hiện những lượng rất nhỏ norovirus trong nước.

Phương pháp phát hiện mới

Chủng virut này có thể lây lan nhanh thông qua nguồn nước. Những thiết bị hiện tại được sử dụng để phát hiện norovirus phải cần đến một phòng thí nghiệm với nhiều trang bị khác như kính hiển vi, máy laser, cũng như các máy đo quang phổ đắt tiền. Đây là những máy móc có khả năng đo các loại bức xạ và bước sóng ánh sáng.

Với phương pháp phát hiện mới này, các nhà nghiên cứu chỉ sử dụng các nguyên liệu đơn giản là giấy và điện thoại thông minh mà thôi. Cơ chất là giấy thì rất rẻ và có thể chuyển thành các loại chip kênh dẫn vi lưu một cách dễ dàng. Cấu trúc sợi của giấy cho phép dịch lỏng có thể tự động chảy qua mà không cần dùng đến hệ thống bơm như các loại chip khác chẳng hạn như chip silicon.

Thông thường các nhà khoa học sẽ tiến hành đo sự phản xạ ánh sáng của mẫu đo bằng phương pháp phân tích quang phổ. Tuy nhiên, với đặc tính không đồng nhất của giấy (do cấu trúc có nhiều lỗ nhỏ), cùng với bản chất truyền quang kém nên nếu sử dụng phương pháp này trên vật liệu giấy sẽ tạo ra “sự tán xạ và phản xạ nền”. Để khắc phục được điều này, các nhà khoa học đã phát triển một phương pháp mới, trong đó họ sẽ tiến hành đếm các hạt phát huỳnh quang thay vì là đo cường độ ánh sáng.

Trong phương pháp này, một đầu của chip kênh dẫn vi lưu bằng giấy được tẩm nước, đầu còn lại được gắn các hạt polystyren phát huỳnh quang. Mỗi hạt có kích thước rất nhỏ này được gắn với một kháng thể có khả năng chống lại virut. Nếu có norovirus hiện diện trong nước, các kháng thể sẽ chạy đến tấn công và gắn chặt vào hạt virut để tạo ra một khối phát huỳnh quang. Các norovirus và kháng thể có kích thước quá nhỏ nên không thể chụp ảnh được bằng điện thoại thông minh. Tuy nhiên, khi có 2 hoặc 3 (hay nhiều hơn) hạt nhựa huỳnh quang gắn kết lại với nhau thì điều đó chứng tỏ có sự hiện diện của norovirus vì chúng làm kết tập các hạt huỳnh quang lại với nhau. Khối các hạt nhựa này đủ lớn để một điện thoại thông minh có thể phát hiện và chụp ảnh được. Các nhà nghiên cứu cũng đã phát triển một phần mềm ứng dụng chạy trên điện thoại thông minh để đếm các hạt norovirus có trong mẫu đo.

Norovirus, tác nhân gây bệnh có khả năng lây nhiễm cao.

Với thiết bị mới này, người vận hành không cần phải là một nhà khoa học hay kỹ sư vì quá trình phân tích sẽ diễn ra tự động bằng phần mềm chạy trên điện thoại. Tất cả công việc phải làm chỉ là đưa mẫu nước lên trên con chip. Kỹ thuật phân tích nguồn nước cho kết quả nhanh và giá thành hạ có thể giúp làm giảm gánh nặng bệnh tật của một địa phương, một quốc gia, một khu vực hay thậm chí là trên toàn cầu. Những tiến bộ trong phát hiện nhanh các chủng virut gây bệnh ở người trong nguồn nước là vô cùng cần thiết để bảo vệ sức khỏe cho cộng đồng.

Trần Thái Sơn

(Theo Medicalnewtoday, 9/2019)