Trường đại học Harvard va MIT hợp tác chề ra mặt nạ có khả năng phát hiện siêu vi khuẩn Virus Vũ Hán

Vào năm 2014, một nhóm thuộc phòng thí nghiệm kỹ thuật sinh học tại trường đại học kỹ thuật MIT  (Massachusetts Institution Technologies) đã bắt đầu phát triển các cảm biến có khả năng phát hiện siêu vi Ebola được đông khô trên một tờ giấy. Nhóm các nhà khoa học từ hai trường đại học MIT và Harvard lần đầu tiên công bố nghiên cứu của họ vào năm 2016; sau đó, họ đã điều chỉnh công nghệ để giải quyết mối đe dọa siêu vi Zika đang gia tăng. Bây giờ, họ đang điều chỉnh một lần nữa để xác định các trường hợp coronavirus. Nhóm nghiên cứu đang phát triển một loại mặt nạ phát tín hiệu huỳnh quang khi một người bị coronavirus thở, ho hoặc hắt hơi. Nếu công nghệ này thành công, nó có thể giải quyết các khiếm khuyết liên quan đến các phương pháp sàng lọc khác như kiểm tra nhiệt độ.

“Khi chúng tôi mở hệ thống vận chuyển của mình, bạn có thể hình dung nó đang được sử dụng trong các sân bay khi chúng tôi đi qua hệ thống kiểm soát an ninh, khi chúng tôi chờ lên máy bay”, Collins nói với Business Insider. “Bạn hoặc tôi có thể sử dụng nó trên đường đến và đi làm. Các bệnh viện có thể sử dụng nó cho bệnh nhân khi họ đến hoặc đợi trong phòng chờ như một màn hình trước của người bị nhiễm bệnh.” Các bác sĩ thậm chí có thể sử dụng nó để chẩn đoán bệnh nhân tại chỗ, mà không phải gửi mẫu đến phòng thí nghiệm. Tại thời điểm kiểm tra snafus và sự chậm trễ đã cản trở khả năng kiểm soát dịch bệnh của nhiều quốc gia, các công cụ để xác định nhanh chóng bệnh nhân rất là quan trọng. Một tín hiệu huỳnh quang có thể cho thấy liệu coronavirus có trong nước bọt hay không.

Collins cho biết dự án hiện tại của phòng thí nghiệm của ông đang ở “giai đoạn rất sớm”, nhưng kết quả rất hứa hẹn. Trong vài tuần qua, nhóm của ông đã kiểm tra khả năng phát hiện coronavirus của các cảm biến trong một mẫu nước bọt nhỏ. Họ cũng đang thử nghiệm thiết kế: Ngay bây giờ, phòng thí nghiệm đang tranh luận về việc có nên nhúng hệ cảm biến vào bên trong mặt nạ hay phát triển một mô-đun có thể gắn vào bất kỳ mặt nạ không kê đơn nào. Nhóm nghiên cứu hy vọng chứng minh rằng khái niệm này thực sự hoạt động trong vòng vài tuần tới.

“Một khi đang ở giai đoạn đó, thì việc đặt ra các thử nghiệm với các cá nhân dự kiến ​​sẽ bị nhiễm bệnh để xem liệu có thể hoạt động trong môi trường thực tế hay không,” Collins nói.

Tuy nhiên, công nghệ nhận dạng siêu vi nói chung đã được chứng minh. Vào năm 2018, các cảm biến của phòng thí nghiệm có thể phát hiện SARS, Sởi, Cúm, Viêm gan C, West Nile và các loại siêu vi gây bệnh khác.

“Chúng tôi ban đầu đã thực hiện việc này trên giấy để tạo được chẩn đoán dựa trên giấy rẻ tiền,” Collins nói. “Chúng tôi đã thấy nó có thể áp dụng được trên nhựa, thạch anh, cũng như vải.”

Các cảm biến của Collins bao gồm vật liệu di truyền – DNA và RNA – liên kết với siêu vi. Vật liệu đó được làm đông khô trên vải bằng máy gọi là máy đông khô, hút hơi ẩm ra khỏi vật liệu di truyền mà không làm thay đổi tính chất. Nó có thể duy trì ổn định ở nhiệt độ không khí bình thường trong vài tháng, giúp “mặt nạ” có thời hạn sử dụng tương đối dài. Các cảm biến cần hai thứ để được kích hoạt. Đầu tiên là độ ẩm, mà cơ thể chúng ta thải ra thông qua hô hấp như chất nhầy hoặc nước bọt. Thứ hai, họ cần phát hiện trình tự di truyền của siêu vi. Một phòng thí nghiệm ở Thượng Hải đã giải trình bộ di tử (gene) coronavirus vào tháng 1. Collins cho biết các cảm biến đang nghiên cứu chỉ cần xác định được “một đoạn nhỏ” của chuỗi đó để phát hiện siêu vi, khi đó  tín hiệu huỳnh quang chuyên biệt sẽ phát ra trong một đến ba giờ.

Tín hiệu đó không thể nhìn thấy bằng mắt thường, vì vậy phòng thí nghiệm của Collins sử dụng một thiết bị gọi là máy đo bột để đo ánh sáng huỳnh quang. Bên ngoài phòng thí nghiệm, ông nói, các quan chức công cộng có thể sử dụng máy đo cầm tay – mà Collins nói “giá khoảng một đô la” – để quét trên mặt nạ của mọi người. Nhóm của ông trước đây cũng đã phát triển các cảm biến chuyển từ màu vàng sang màu tím khi có siêu vi, do đó, cảm biến thay đổi màu sắc cũng là một khả năng, ông nói, mặc dù hiện tại nhóm đã đưa ra ý tưởng đó. Một cách nhanh chóng và chính xác hơn để chẩn đoán bệnh nhân Collins được coi là người tiên phong của sinh học tổng hợp, một lĩnh vực sử dụng kỹ thuật để thiết kế lại các hệ thống được tìm thấy trong tự nhiên. Ông đã giành được một khoản trợ cấp cho thiên tài “MacArthur” vào năm 2003. Năm 2018, phòng thí nghiệm của ông đã nhận được khoản tài trợ 50.000 đô la từ Johnson & Johnson để phát triển các cảm biến phát hiện virus dùng cho áo khoác phòng thí nghiệm.

Các cảm biến có thể cung cấp một hình thức phát hiện rẻ hơn, nhanh hơn và nhạy hơn so với các xét nghiệm chẩn đoán truyền thống. Các cảm biến của phòng thí nghiệm cho Zika, ví dụ, có thể chẩn đoán bệnh nhân trong vòng hai đến ba giờ. Nhóm nghiên cứu ước tính vào năm 2016 rằng các cảm biến có giá khoảng 20 đô la mỗi chiếc, trong khi bản thân thử nghiệm là 1 đô la hoặc ít hơn để sản xuất.

Ngược lại, xét nghiệm siêu vi Vũ Hán, mất khoảng 24 giờ và bệnh nhân thường không nhận được kết quả trong vài ngày. Tuy nhiên, điều đó có thể thay đổi, giờ đây, FDA đã cho phép thử nghiệm chẩn đoán tại nhà (hiện đang được phân phối cho nhân viên y tế và người trả lời đầu tiên). Thử nghiệm do Trung tâm kiểm soát và phòng ngừa dịch bệnh phát triển có giá khoảng 36 đô la, theo tài liệu do Medicare công bố vào tháng 3. Đối với các phòng thí nghiệm thương mại, giá là 51 đô la.

Vì các cảm biến của Collins rất đặc biệt, thậm chí chúng còn có thể phát hiện các chủng virus khác nhau. Trong trường hợp của Zika, các cảm biến đã chọn hai chủng từ Châu Phi, một từ Châu Á và một từ Mỹ.

Các nhà khoa học đã lần theo các chủng siêu vi khuẩn Vũ Hán trở lại hai dòng chính: một dòng có nguồn gốc ở Châu Á và một loại khác đã trở nên phổ biến hơn ở Châu Âu, Bắc Mỹ và Úc. Mặc dù phòng thí nghiệm MIT vẫn đang thử nghiệm các phân đoạn coronavirus, rất có khả năng công nghệ của nó sẽ có thể phát hiện ra những khác biệt này: Nhóm trước đây đã phát hiện ra rằng xét nghiệm của họ có xác suất 48% xác định một đột biến điểm duy nhất.

Các nhân viên kiểm dịch sân bay thường dựa vào kiểm tra nhiệt độ để đánh dấu các trường hợp coronavirus tiềm năng trong số các du khách. Phương pháp này cũng đang được sử dụng để phát hiện các bệnh nhiễm trùng tiềm tàng ở các quốc gia có các hạn chế.

Nhưng kiểm tra nhiệt độ bỏ lỡ một loạt các bệnh nhiễm trùng, bao gồm cả những bệnh nhân không có triệu chứng, tiền triệu chứng hoặc gặp các triệu chứng khác hơn là sốt. Collins nghĩ rằng các cảm biến của mình có thể xác định nhiều trường hợp hơn bằng cách phát hiện virus, chứ không phải là triệu chứng của nó.

, ông Collins nói: “Mục tiêu khao khát của phòng thí nghiệm là bắt đầu sản xuất mặt nạ để phân phối  vào cuối mùa hè.”

“Hiện tại chúng tôi bị hạn chế về thời gian và khả năng vì chỗ chúng tôi chỉ có một nhóm tương đối nhỏ”, ông nói. “Chúng tôi bị giới hạn về số lượng chúng tôi có thể có trong phòng thí nghiệm làm việc và tất cả họ đều làm việc hết sức.”

Người dịch: Như Phúc

Nguồn: Business Insider

https://www.businessinsider.com/coronavirus-face-mask-light-up-screening-tool-test-2020-5