Một nhóm các nhà nghiên cứu thuộc Đại học Clemson và Viện đào tạo cao học Sri Sathya Sai đã hợp tác để phát triển các bộ cảm biến sinh học nano ứng dụng trên điện thoại thông minh có thể giúp phát hiện bệnh lao ở giai đoạn ban đầu một cách nhanh chóng và hiệu quả. Kết quả nghiên cứu đã được công bố Tạp chí Physical Chemistry Chemical.

Bộ cảm biến sinh học giá rẻ này được chế tạo bằng cách phủ các lớp màng bằng bạc và fullerene (là các phân tử cacbon cấu trúc lồng hình cầu, còn được gọi là buckyball) lên chất nền acetate cellulose linh hoạt. Trong các cảm biến này, có thể ghép đôi sự phát huỳnh quang đẳng hướng từ vi khuẩn đã được nhuộm màu với chất nền cellulose bọc bạc bằng cách sử dụng các plasmon bề mặt. Có thể quan sát được sự phát xạ từ thuốc nhuộm bằng cách chụp ảnh từ camera trên chiếc điện thoại thông minh và đính hình ảnh đó vào một lưới nhiễu xạ đơn giản được làm từ đĩa compac. Cường độ phát xạ được ghi lại trên điện thoại thông minh cung cấp các thông tin về mật độ vi khuẩn và qua đó cho biết giai đoạn nhiễm khuẩn.

Theo nhóm nghiên cứu cho biết, các plasmon bề mặt, cộng hưởng tối ưu thông qua fullerenes, có thể làm tăng hiệu quả cảm biến đến mức có thể phát hiện được cả các vi khuẩn đơn lẻ. Sự phát huỳnh quang luôn có tính đẳng hướng và nếu sử dụng các thiết bị dò truyền thống trong phòng thí nghiệm thì chỉ phát hiện được có 1% lượng phát xạ từ thuốc nhuộm. Nghiên cứu đã sử dụng khái niệm plasmon bề mặt để định hướng phát xạ qua đó làm tăng hiệu quả cảm biến. Khả năng tăng cường phát xạ định hướng cho phép phát hiện ra vi khuẩn ngay cả ở mật độ rất thấp thường thấy trong giai đoạn đầu của bệnh lao. Mặc dù plasmon bề mặt đã được biết đến ít nhất hai thập kỷ, nhưng thách thức chủ yếu trong việc cộng hưởng với huỳnh quang từ thuốc nhuộm chính là sự thiếu vắng các lớp đệm trung gian hiệu quả.

Khoảng cách tối ưu giữa các lớp thuốc nhuộm và bạc để biểu lộ plasmon bề mặt là cần thiết nhằm đạt được sự gia tăng tín hiệu cao. Các nhà nghiên cứu đã tìm kiếm các lớp đệm tốt nhất với độ dày có thể điều khiển được để tăng cường sự cộng hưởng plasmon bề mặt, graphene và fullerene cho thấy là sự lựa chọn tốt nhất. Trên thực tế, chúng không chỉ cho phép đạt được khoảng cách tối ưu mà còn có tác dụng bảo vệ lớp màng bằng bạc không bị oxy hóa. Sự gia cố này cho phép sử dụng một ứng dụng camera đơn giản trên điện thoại thông minh để có được các thông tin quan trọng về tiến triển của bệnh tật.

Ngoài việc phát hiện bệnh lao, nhóm nghiên cứu cho biết các cảm biến này còn có thể sử dụng như những công cụ pháp y trong phát hiện các chất dịch cơ thể như tinh dịch tại hiện trường vụ án. Hầu hết các xét nghiệm chẩn đoán tại hiện trường sử dụng chiếu sáng UV để phát hiện tinh dịch. Tuy nhiên, các cảm biến dựa trên plasmon được phát triển trong nghiên cứu này có thể nhận dạng được tinh dịch so với các chất dịch cơ thể khác như nước bọt hay nước tiểu. Các bộ cảm biến linh hoạt này cũng có thể được sử dụng như những miếng gạc lấy mẫu tại hiện trường vụ án. Nhóm nghiên cứu hy vọng rằng bộ cảm biến này có thể được sử dụng cho mục đích pháp y hoặc phát hiện sớm bệnh tật tại các cơ sở có nguồn lực còn hạn chế để chẩn đoán hiệu quả và qua đó kịp thời ngăn ngừa và chữa trị sớm bệnh lao.

Nguồn: http://www.vista.gov.vn