Sử dụng công nghệ cảm biến sinh học để phát hiện Covid-19 trong vài giây

Sử dụng công nghệ cảm biến sinh học, có thể xét nghiệm Covid-19 cho kết quả chỉ trong một vài giây. Công nghệ này không khó, ngay cả ở Việt Nam.

Phát hiện Covid-19 trong 1 giây

Các nhà khoa học tại Đại học Florida (Mỹ) và Đại học Quốc gia Chiao Tung (Đài Loan, Trung Quốc) phát triển phương pháp xét nghiệm nhanh Vacuum Science & Technology B. 

Trong quá trình xét nghiệm, que cảm biến kết nối với một bảng mạch nhờ thiết bị nối. Một tín hiệu xét nghiệm ngắn được gửi đi giữa điện cực vàng gắn kháng thể Covid và một điện cực phụ trợ khác. Tín hiệu này sau đó được chuyển lại về bảng mạch để phân tích. Hệ thống cảm biến sử dụng bóng bán dẫn (transistor) để khuếch đại tín hiệu điện, sau đó chuyển thành một con số trên màn hình. Độ lớn của số này phụ thuộc vào nồng độ kháng nguyên, protein virus, trong dung dịch xét nghiệm.

PGS.TS Đinh Duy Kháng, Viện Công nghệ Sinh học, Viện Hàn lâm KH&CN Việt Nam cho biết, hiện Việt Nam vẫn chỉ dùng 2 phương pháp để xét nghiệm nhanh virus Corona là sử dụng kit test nhanh và dùng công nghệ Real Time PCR. Thời gian nhanh nhất để cho ra kết quả cũng mất từ 60 - 80 phút. Về lý thuyết, để rút ngắn thời gian xét nghiệm Covid-19, đáp ứng yêu cầu khi có số lượng lớn người cần lấy mẫu, có thể sử dụng các bio senser hay còn gọi là cảm biến sinh họcc tại Đại học Florida (Mỹ) và Đại học Quốc gia Chiao Tung (Đài Loan, Trung Quốc) phát triển phương pháp xét nghiệm nhanh Vacuum Science & Technology B. 

Trong quá trình xét nghiệm, que cảm biến kết nối với một bảng mạch nhờ thiết bị nối. Một tín hiệu xét nghiệm ngắn được gửi đi giữa điện cực vàng gắn kháng thể Covid và một điện cực phụ trợ khác. Tín hiệu này sau đó được chuyển lại về bảng mạch để phân tích. Hệ thống cảm biến sử dụng bóng bán dẫn (transistor) để khuếch đại tín hiệu điện, sau đó chuyển thành một con số trên màn hình. Độ lớn của số này phụ thuộc vào nồng độ kháng nguyên, protein virus, trong dung dịch xét nghiệm.

PGS.TS Đinh Duy Kháng, Viện Công nghệ Sinh học, Viện Hàn lâm KH&CN Việt Nam cho biết, hiện Việt Nam vẫn chỉ dùng 2 phương pháp để xét nghiệm nhanh virus Corona là sử dụng kit test nhanh và dùng công nghệ Real Time PCR. Thời gian nhanh nhất để cho ra kết quả cũng mất từ 60 - 80 phút. Về lý thuyết, để rút ngắn thời gian xét nghiệm Covid-19, đáp ứng yêu cầu khi có số lượng lớn người cần lấy mẫu, có thể sử dụng các bio senser hay còn gọi là cảm biến sinh học. Phương pháp này có thể cho kết quả ngay trong một vài giây như nghiên cứu của các nhà khoa học Mỹ nói trên. Đây là công nghệ kết hợp giữa vật lý, sinh học và hóa học, có độ chính xác cao.

Trong dịch mũi họng của người bệnh có virus hoặc kháng nguyên của virus. Dựa trên kháng thể phản ứng với kháng nguyên của virus, người ta gắn vào điện cực của senser tạo ra cảm biến dòng điện. Khi có virus hoặc kháng nguyên, dòng điện trong cảm biến sinh học sẽ thay đổi, khi đó sẽ cho kết quả trong một vài giây.

Việt Nam hoàn toàn làm được

PGS.TS Đinh Duy Kháng cho biết, sắp tới Bộ KH&CN sẽ tổ chức hội đồng khoa học đánh giá kết quả nghiên cứu phát triển cảm biến sinh học đối với virus sốt xuất huyết. Cảm biến phát hiện virus sốt xuất huyết có nguyên lý cơ bản giống như cảm biến phát hiện nhanh virus Covid-19. Đây sẽ là một hướng nghiên cứu có thể cho ra nhiều tiềm năng ứng dụng trên nhiều loại virus khác nhau. Do vậy, hoàn toàn có thể sản xuất cảm biến sinh học phát hiện nhanh Covid-19 nếu được đặt hàng nghiên cứu. Hiện các nhà khoa học ở Viện Khoa học Vật liệu, Viện Hàn lâm KH&CN Việt Nam đã có thể tạo ra các vật liệu nano gắn vào các cảm biến sinh học. Cụ thể, kháng thể của virus sẽ được tạo ra sau đó gắn với vật liệu nano vào đầu của cảm biến. Khi phát hiện ra kháng nguyên của virus trong dịch hầu họng của người bệnh thì cảm biến sẽ phát ra tín hiệu nhận biết bằng quá trình dẫn điện của hạt nano đã khác đi. Đo dòng điện là biết có virus trong mẫu dịch bệnh phẩm không. Cơ chế phát hiện này hoàn toàn không có gì là khó khăn.

Cảm biến sinh học phải dựa vào một số nguyên lý của vật lý, như nguyên lý biến đổi của dòng điện. Kết hợp với nguyên lý miễn dịch và cảm biến sinh học, do có dòng điện bên trong nên độ nhạy cũng rất lớn. Giống như máy thử tiểu đường, chỉ lấy 1 giọt máu cho vào máy là biết ngay lượng đường trong máu như thế nào. Đó chính là cảm biến sinh học bio senser. Nguyên lý phát hiện nhanh virus Covid-19 cũng như vậy.

Công nghệ này không có gì là khó. Tuy nhiên, để triển khai theo hướng này thì cần nghiên cứu bài bản, có kinh phí để thử nghiệm và phát triển trên diện rộng.

Theo Khoa học và Đời sống