Cảm biến nano xốp mang lại tiến bộ đột phá trong theo dõi sức khỏe

12:59' PM - Thứ hai, 11/02/2019

Các phương pháp chẩn đoán sức khỏe tại nhà có thể sẽ sớm có ích hơn nhiều nhờ các cảm biến nano xốp cho phép đo trực tiếp nhiều chất chuyển hóa trong dịch cơ thể người. Việc đó sẽ cho phép các bác sĩ theo dõi tình trạng sức khỏe của bệnh nhân bằng cách sử dụng các mẫu máu, mồ hôi và nước bọt cũng như phát hiện các bệnh mới xuất hiện.

Tuy các cảm biến sinh học kết hợp vào thiết bị điện tử đã hứa hẹn mang lại rất nhiều lợi ích cho việc chăm sóc sức khỏe cá nhân, nhưng những thiết bị hiện có bán trên thị trường chỉ có thể đo được glucoza và không có khả năng phát hiện các phân tử sinh học quan trọng khác.

ở các dụng cụ cảm biến, việc chuyển tín hiệu sinh học thành tín hiệu điện không chỉ cho phép trực tiếp lấy mẫu dịch cơ thể mà còn cho phép giảm xuống tối thiểu kích thước của các cảm biến sinh học, nhờ đó tạo ra các dụng cụ rẻ tiền, nhạy cảm và tự động để theo dõi tình trạng sức khỏe cũng như tìm kiếm các chất đánh dấu sinh học đối với các bệnh.

Cho đến nay, việc thiếu tính chọn lọc đối với chất chuyển hóa đã cản trở sự phát triển của thế hệ tiếp theo các dụng cụ cảm biến. Các nhà nghiên cứu tại Đại học Tổng hợp Groningen (Hà Lan) đã giải quyết vấn đề này bằng cách sử dụng vật liệu nano xốp, đây là vật liệu đã được áp dụng cho phương pháp sắp xếp nhanh chuỗi ADN với chi phí thấp.

Thay cho việc cố gắng đo các chất chuyển hóa bằng cách liên kết chúng - một việc rất khó khăn đối với các phân tử nhỏ - nhóm nghiên cứu đã đưa các protein với khả năng liên kết các chất chuyển hóa riêng biệt vào trong lỗ trống của vật liệu nano xốp: protein GBP để liên kết glucoza và protein SBD1 để liên kết axit amin asparagine. Khi liên kết với chất chuyển hóa, các protein này tạo ra sự thay đổi hình thể và làm thay đổi dòng điện đi qua lỗ xốp nano. Sự thay đổi đó có thể được sử dụng để đọc chính xác theo thời gian thực các chất chuyển hóa đi qua lỗ xốp nano từ dịch cơ thể. Tình trạng mở và đóng của protein được hiển thị như hai dòng ion khác nhau, tạo thành tín hiệu có thể phân biệt đối với glucoza và asparagine.

Phát hiện các thay đổi cấu trúc trong protein là phương pháp để đo các chất chuyển hóa dễ dàng hơn so với các phương pháp thông thường, ví dụ sử dụng điện cực để phát hiện các phân tử bị oxy hóa. Cảm biến sinh học cũng hoạt động ở cấp phân tử mà không cần hiệu chỉnh và cho phép đọc nhiều protein thông qua một lỗ xốp nano duy nhất.

Theo các chuyên gia trong ngành, cho đến nay việc phát hiện đồng thời hai chất đánh dấu khác nhau trong dịch cơ thể là nhiệm vụ rất khó khăn.

Cảm biến sinh học nói trên cũng có tiềm năng được sử dụng để phát hiện bệnh. Ví dụ, asparagine có liên quan với đột quỵ và bệnh Parkinson. Nhờ tính nhạy cảm của chúng và lượng mẫu cần lấy rất ít, chúng ta có thể tạo ra một hệ thống cảm biến sinh học để bất cứ ai cũng có thể theo dõi ở nhà nồng độ các chất chuyển hóa trong cơ thể mình. Nếu kết quả đo được khác với dự kiến, dụng cụ sẽ tìm ra sự khác biệt và có thể yêu cầu làm các xét nghiệm tiếp theo. Khi thông tin được tập hợp ngày càng nhiều, những kết quả bất thường sẽ được sử dụng để lập chẩn đoán.

Hệ thống chẩn đoán bằng cảm biến sinh học như trên đã được Công ty Oxford Nanopore phát triển và có thể được đưa ra thị trường trong thời gian tới.

HV

Theo ChemistryWorld, 10/2018

Sponsor links (Provided by VIEPortal.net - The web cloud services for enterprises)
Thiết kế web, Thiết kế website, Thiết kế website công ty, Dịch vụ thiết kế website, Dịch vụ thiết kế web tối ưu, Giải pháp portal cổng thông tin, Xây dựng website doanh nghiệp, Dịch vụ web bán hàng trực tuyến, Giải pháp thương mại điện tử, Phần mềm dịch vụ web, Phần mềm quản trị tác nghiệp nội bộ công ty,