Với sự phát triển nhanh chóng trong lĩnh vực sinh học phân tử, một công nghệ đột phá đang làm dậy sóng – xét nghiệm tại chỗ POCT dựa trên kỹ thuật Microfluidics. Phương pháp tiên tiến này có tiềm năng lớn trong lĩnh vực chăm sóc sức khỏe: đưa các chẩn đoán sinh học phân tử gần hơn với bệnh nhân, cung cấp kết quả chính xác, nhanh chóng và thực hiện tại chỗ.
Chuyển đổi mô hình trong chẩn đoán sinh học phân tử
Các kỹ thuật sinh học phân tử truyền thống thường có quy trình phức tạp, tốn thời gian và được tiến hành tại các phòng xét nghiệm trung tâm. Tuy nhiên, POCT dựa trên Microfluidics giải quyết được các vấn đề này khi cung cấp các thiết bị nhỏ gọn, có thể mang đi và sử dụng tại giường bệnh hoặc ở các địa điểm xa.
Cơ chế hoạt động như thế nào?
Các thiết bị Microfluidics điều khiển một lượng nhỏ chất lỏng (thường là trong phạm vi microliter hoặc nanoliter) thông qua các mạng lưới của các kênh và buồng được khắc trên các vi mạch cỡ micro. Những thiết bị này tích hợp các bước chuẩn bị mẫu, nhân bản và phát hiện Nucleic Acid. Tất cả những bước trên diễn ra trên cùng một thiết bị nhỏ gọn, và quá trình này diễn ra một cách nhanh chóng, chính xác trong quá trình chẩn đoán phân tử.
Bước chuẩn bị mẫu: Trước hết, mẫu cần được chuẩn bị, ví dụ: mẫu máu, nước tiểu, hoặc dịch phết tế bào,…. Sau đó, mẫu được nạp vào hệ thống microfluidics thông qua một cổng đầu vào.
Tách chiết và tinh sạch Nucleic Acid: hệ thống Microfluidic thực hiện quy trình tách chiết Nucleic Acid tự động. Điều này có thể bao gồm các bước như ly giải để tách các thành phần khác nhau của mẫu, loại bỏ tạp chất, hoặc thu hồi Nucleic Acid để chuẩn bị cho các bước phát hiện tiếp theo.
Nhân bản: Sau khi Nucleic Acid được tinh sạch, hệ thống sử dụng Real-time PCR (Polymerase Chain Reaction) là một phương pháp nhân bản vùng DNA mục tiêu phổ biến thường được sử dụng trong thiết bị POCT dựa trên Microfluidics.
Phát hiện và phân tích: Cuối cùng, các sản phẩm bản sao DNA được phát hiện bằng hệ thống quang học tích hợp trong thiết bị POCT. Kết quả được trình bày trên một màn hình hoặc được gửi đến máy tính để phân tích kết quả cuối cùng.
Hình 1. Sơ đồ nguyên lý kỹ thuật xét nghiệm sinh học phân tử dựa trên Microfluidics
Ưu Điểm chính của kỹ thuật POCT dựa trên Microfluidics
Tốc độ: POCT giúp rút ngắn thời gian xét nghiệm từ giờ đến vài chục phút, cho phép ra quyết định nhanh trong các tình huống khẩn cấp, quan trọng.
Dễ dàng thực hiện: Những thiết bị cầm tay này có thể sử dụng trong các môi trường có nguồn lực hạn chế, mở rộng việc tiếp cận các chẩn đoán nâng cao.
Chính Xác: Hệ thống Microfluidic cung cấp độ chính xác và độ nhạy cao, tăng cường tính đáng tin cậy của kết quả xét nghiệm.
Lượng Mẫu Nhỏ: Giảm thiểu yêu cầu về thể tích/khối lượng mẫu, đặc biệt quan trọng khi xử lý các mẫu hiếm hoặc có hạn.
Ứng Dụng trong lĩnh vực chăm sóc sức khỏe
POCT dựa trên Microfluidics có một loạt các ứng dụng trong lĩnh vực chăm sóc sức khỏe:
Phát hiện bệnh truyền nhiễm: Chẩn đoán nhanh và chính xác các bệnh truyền nhiễm, như COVID-19,… giúp kiểm soát dịch bệnh.
Phát hiện dấu ấn sinh học ung thư: Phát hiện sớm các dấu ấn ung thư giúp can thiệp và điều trị kịp thời.
Kiểm tra di truyền: Sàng lọc các đột biến di truyền liên quan đến các bệnh di truyền.
Phát triển thuốc: Tăng tốc quá trình phát triển thuốc và nghiên cứu dược phẩm.
Giám sát môi trường: Phát hiện các mầm bệnh và chất ô nhiễm trong các mẫu môi trường.
Những thách thức và hướng phát triển tương lai
Trong khi POCT dựa trên Microfluidics có tiềm năng phát triển rất lớn, tuy nhiên công nghệ này cũng đối mặt với những thách thức, bao gồm việc tiêu chuẩn hóa thiết bị, hiệu quả chi phí và phê duyệt của cơ quan quản lý. Các nhà nghiên cứu đang tích cực làm việc để vượt qua những rào cản này và mở khóa toàn bộ tiềm năng của công nghệ này.
Trong tương lai, phương pháp POCT dựa trên Microfluidics trong lĩnh vực sinh học phân tử có tiềm năng cách mạng hóa việc cung cấp dịch vụ chăm sóc sức khỏe, giúp chẩn đoán tiên tiến trở nên dễ tiếp cận, hiệu quả và tập trung hơn vào bệnh nhân. Với sự đổi mới và cải tiến liên tục, lĩnh vực này đang sẵn sàng định hình lại lĩnh vực sinh học phân tử.
