Ứng dụng của công nghệ nano trong y học mang lại cho chúng ta một số khả năng thú vị. Một số kỹ thuật chỉ mới trong tưởng tượng, trong khi những kỹ thuật khác đang ở các giai đoạn thử nghiệm khác nhau, hoặc thực sự đang được sử dụng hiện nay.

Công nghệ nano trong y học liên quan đến các ứng dụng của hạt nano hiện đang được phát triển, cũng như nghiên cứu phạm vi dài hơn liên quan đến việc sử dụng robot nano được sản xuất để sửa chữa ở cấp độ tế bào (đôi khi được gọi là nanomedicine).

Dù bạn gọi nó là gì, việc sử dụng công nghệ nano trong lĩnh vực y học có thể cách mạng hóa cách chúng ta phát hiện và điều trị những tổn thương cho cơ thể và bệnh tật trong tương lai, và nhiều kỹ thuật chỉ có trong tưởng tượng vài năm trước đang có những tiến bộ rõ rệt để trở thành hiện thực.

a) Công nghệ nano trong ứng dụng y học: Dẫn truyền thuốc

Một ứng dụng của công nghệ nano trong y học hiện đang được phát triển liên quan đến việc sử dụng các hạt nano để đưa thuốc, nhiệt, ánh sáng hoặc các chất khác đến các loại tế bào cụ thể (như tế bào ung thư). Các hạt được thiết kế sao cho chúng bị thu hút bởi các tế bào bị bệnh, cho phép điều trị trực tiếp các tế bào đó. Kỹ thuật này được gọi là điều trị trúng đích (targeted therapy), nhằm làm giảm thiệt hại cho các tế bào khỏe mạnh trong cơ thể và cho phép phát hiện bệnh sớm hơn.

Ví dụ, các nhà nghiên cứu tại Đại học bang North Carolina đang phát triển một phương pháp đưa tế bào gốc tim đến mô tim bị tổn thương. Họ gắn các hạt nano bị thu hút vào một tổn thương cho các tế bào gốc để tăng lượng tế bào gốc được đưa đến một mô bị thương [1].

​Tế bào gốc tim (màu tím-lam) được trang trí với các tiểu cầu (màu nâu) [1]

b) Công nghệ nano trong ứng dụng y học: Kỹ thuật chẩn đoán

Các nhà nghiên cứu tại Viện Bách khoa Worcester đang sử dụng các kháng thể gắn vào ống nano carbon trong chip để phát hiện các tế bào ung thư trong dòng máu [2,3]. Các nhà nghiên cứu tin rằng phương pháp này có thể được sử dụng trong các xét nghiệm đơn giản trong phòng thí nghiệm nhằm giúp phát hiện sớm các tế bào ung thư trong máu.

​Cận cảnh chip sinh thiết lỏng chứa 76 đơn vị thử nghiệm được phát triển tại Phòng thí nghiệm Hệ thống nhỏ của Viện Bách khoa Worcester (WPI).

Một thử nghiệm để phát hiện sớm tổn thương thận đang được phát triển. Phương pháp này sử dụng các nanorod (thanh nano) vàng được chức năng hóa để gắn vào loại protein được tạo ra bởi thận bị tổn thương [4,5]. Khi protein tích lũy trên nanorod, màu nanorod cũng thay đổi nhờ hiệu ứng plasmon. Thử nghiệm được thiết kế sao cho có thể thực hiện nhanh chóng và không tốn kém nhằm phát hiện bệnh sớm.

c) Công nghệ nano trong ứng dụng y học: Phương pháp điều trị kháng khuẩn

Các nhà nghiên cứu tại Đại học Houston đã phát triển một kỹ thuật diệt vi khuẩn bằng hạt nano vàng và ánh sáng hồng ngoại. Phương pháp này có thể dẫn đến cải thiện việc làm sạch dụng cụ trong môi trường bệnh viện [6,7].

Các nhà nghiên cứu tại Đại học Colorado Boulder cũng đã nghiên cứu việc sử dụng các chấm lượng tử CdTe để điều trị nhiễm trùng kháng kháng sinh [8]. Các hạt nano tổng hợp này có thể được sử dụng để làm suy yếu khả năng phòng vệ của vi khuẩn kháng kháng sinh, làm cho kháng sinh truyền thống có hiệu quả một lần nữa. Nghiên cứu này đã được công bố trên tạp chí Science Advances vào tháng 10/2017 [9].

d) Công nghệ nano trong ứng dụng y học: Điều trị vết thương

Vào cuối năm 2018, các nhà nghiên cứu tại Đại học Wisconsin đã công bố một công trình khoa học mô tả sự chữa trị vết thương bằng cách sử dụng các xung điện xoay chiều sinh ra bởi các máy phát điện nano mà bệnh nhân đeo [10]. Các máy phát điện nano được gắn trực tiếp trên băng cứu thương và có nhiệm vụ chuyển đổi sự dịch chuyển cơ học từ chuyển động của da thành điện năng. Thử nghiệm trên chuột cho thấy thời gian lành vết thương giảm từ 12 ngày xuống còn 3 ngày.

Sơ đồ mô tả sự chữa trị vết tương bằng xung điện sinh ra từ máy phát điện nano [10].

Đối với bệnh nhân chấn thương chảy máu trong, cần sử dụng một phương pháp khác để giảm mất máu. Các nhà nghiên cứu tại Đại học Chase Western Reserve đã phát triển các hạt nano polymer hoạt động như các tiểu cầu tổng hợp. Các xét nghiệm trong phòng thí nghiệm đã chỉ ra rằng việc tiêm các tiểu cầu tổng hợp này làm giảm đáng kể sự mất máu do chấn thương và phẫu thuật [11].

e) Công nghệ nano trong ứng dụng y học: Sửa chữa tế bào

Các robot có kích thước nano (nanorobots) thực sự có thể được lập trình để sửa chữa các tế bào bệnh cụ thể, hoạt động theo cách tương tự như kháng thể trong các quá trình chữa bệnh tự nhiên của chúng ta. Bạn đọc có thể tìm hiểu thêm về phân tích thiết kế cho một nanorobot sửa chữa tế bào như vậy trong bài viết này [12].

(Dịch từ nguồn: http://www.understandingnano.com/medicine.html)

Tài liệu tham khảo

[1] ‘Decorated’ Stem Cells Could Offer Targeted Heart Repair, https://news.ncsu.edu/2018/01/decorated-stem-cells/.

[2] Liquid Biopsy Chip Detects Cancer Cells in Blood, https://aabme.asme.org/posts/liquid-biopsy-chip-detects-cancer-cells-in-blood.

[3] Targeted repair of heart injury by stem cells fused with platelet nanovesicles, https://www.nature.com/articles/s41551-017-0182-x.

[4] Novel process to detect proteins could simplify kidney disease detection, http://www.understandingnano.com/gold-nanorod-kidney-function-test.html.

[5] Hot Spot‐Localized Artificial Antibodies for Label‐Free Plasmonic Biosensing, https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/adfm.201202370.

[6] New technique for rapidly killing bacteria using tiny gold disks and light, https://www.sciencedaily.com/releases/2016/03/160317151138.htm.

[7] Photothermal inactivation of heat-resistant bacteria on nanoporous gold disk arrays, https://www.osapublishing.org/ome/abstract.cfm?uri=ome-6-4-1217.

[8] Light Activated “Quantum Dots” Make Anti-Biotic Resistant Bacteria Vulnerable Once More, https://sciencetrends.com/light-activated-quantum-dots-make-anti-biotic-resistant-bacteria-vulnerable/.

[9] Potentiating antibiotics in drug-resistant clinical isolates via stimuli-activated superoxide generation, http://advances.sciencemag.org/content/3/10/e1701776/tab-article-info.

[10] Effective Wound Healing Enabled by Discrete Alternative Electric Fields from Wearable Nanogenerators, https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.8b07038.

[11] Nanoparticle technology mimics blood platelets to prevent and treat bleeding from trauma, surgery, https://thedaily.case.edu/case-western-reserve-haima-therapeutics-sign-option-license-develop-synthoplate/.

[12] The Ideal Gene Delivery Vector: Chromallocytes, Cell Repair Nanorobots for Chromosome Replacement Therapy, https://jetpress.org/v16/freitas.pdf.