Công nghệ nano ngày càng khẳng định vị trí quan trọng của mình trong xã hội hiện đại khi mang đến nhiều ứng dụng giá trị không chỉ trong các lĩnh vực quang học, điện học,… mà còn đặt chân vào nền y học và mở ra kỉ nguyên mới trong hành trình chăm sóc sức khỏe nhân loại. Những ứng dụng của công nghệ nano trong y khoa đã tạo nên nhiều kì tích, mở ra những niềm hi vọng mới cho bệnh nhân.
Công nghệ Nano là gì?
Công nghệ nano là công nghệ chế tạo các nguyên liệu, thiết bị và hệ thống hữu ích nhờ các thao tác, sắp xếp ở mức nguyên tử, phân tử và các cấu trúc siêu phân tử giới hạn kích thước 1 – 100 nano mét (nm) (1nm = 1 phần triệu milimét), đồng thời khai thác các đặc tính và hiện tượng mới xuất hiện khi vật chất ở kích thước nano.
Nói một cách đơn giản, công nghệ nano là kỹ thuật liên quan đến việc phân tích và chế tạo các cấu trúc phân tử bằng việc đưa về hình dạng, kích thước tính trên quy mô nanomet (nm, 1nm= 10-9m hay nhỏ bằng 1 phần nghìn sợi tóc). Các vật thể có kích thước nano có một loạt các hiện tượng và đặc tính hấp dẫn về vật lý, hóa học, sinh học, cơ học và điện được ứng dụng hữu ích cho đời sống con người.
Đặc biệt, trong thời gian trở lại đây, chúng ta đang chứng kiến từng bước phát triển của công nghệ Nano toàn phần trong y khoa, từ đó cho ra đời những đóng góp ý nghĩa trong việc chăm sóc sức khỏe mọi người.
Một số nghiên cứu ứng dụng của công nghệ Nano toàn phần trong y khoa
Công nghệ nano toàn phần ứng dụng trong y khoa tập trung vào chẩn đoán chính xác và điều trị hiệu quả. Trong đó, các phương pháp điều trị nano và công nghệ nano trong bào chế dược phẩm (bao gồm thuốc và các thực phẩm chức năng) là 2 khía cạnh chính của điều trị.
Công nghệ Nano đã mở ra những niềm hi vọng mới trong việc điều trị hiệu quả những loại bệnh mãn tính như tim mạch, tiểu đường, những căn bệnh nguy hiểm như đột quỵ và cả những loại bệnh nan y như ung thư.
Một số nghiên cứu và ứng dụng tiêu biểu của công nghệ Nano
Hỗ trợ chẩn đoán chính xác
Giúp chẩn đoán nhanh chính xác: Các nhà khoa học đã chế tạo ra các chip sinh học nano có thể nhận dạng tín hiệu các phân tử cần phát hiện trong chẩn đoán. Chẳng hạn, tại Viện Đa công nghệ Worcester ở Mỹ sử dụng kháng thể gắn trên chip ống nano carbon để phát hiện tế bào ung thư trong dòng máu. Viện MIT phát triển đầu dò ống nano carbon nhúng trong gel chích dưới da để theo dõi lượng nitric oxide trong máu. Nồng độ nitric oxide này là chỉ điểm đánh giá tình trạng nhiễm khuẩn. Bên cạnh đó, đại học Michigan cũng đã phát triển đầu dò graphene oxide có gắn những kháng thể chống tế bào ung thư nhờ đó có thể phát hiện qua huỳnh quang lượng tế bào ung thư rất nhỏ khi chưa thể phát hiện được bằng hiển vi thông thường. Ngoài ra, với kỹ thuật dùng que vàng nano (gold nanorods) còn có thể phát hiện rất sớm những tổn thương thận do khi thận bị tổn thương sẽ tạo ra những protein lạ, các protein này tích tụ lại ở các que nano vàng và làm thay đổi màu của chúng.
Xác định vị trí khối u: Phát hiện, định vị và mô tả sớm các ổ di căn là một thách thức lớn trong chẩn đoán và điều trị ung thư. Hầu hết các phương pháp chụp ảnh hiện nay không phát hiện được các thương tổn ung thư nhỏ, do rào cản giải phẫu và sinh học. Chích tĩnh mạch các albumin có bọc các phân tử nano đất hiếm (rare-earth-doped albumin-encapsulated nanoparticles) có khả năng phát ra tia hồng ngoại sóng ngắn SWIR giúp phát hiện các ổ ung thư di căn. Với mô hình ung thư vú của người trên chuột, SWIR toàn thân cho phép phát hiện những tổn thương rất nhỏ ở tuyến thượng thận và xương, vốn không thể phát hiện được bằng hình ảnh cộng hưởng từ MRI.
Ðiều trị ung thư
Hóa trị, xạ trị là những phương pháp điều trị ung thư hiệu quả hiện nay. Tuy nhiên, các phương pháp này cũng kéo theo nhiều tác dụng phụ nghiêm trọng đến sức khỏe bệnh nhân. Khi các hóa chất đưa vào điều trị, có một lượng chất bị giữ lại ở gan không phát huy hiệu lực, có chất vào máu rồi vào cả tế bào ung thư lẫn tế bào lành, diệt luôn cả hai loại tế bào đó, làm giảm hiệu lực điều trị , tăng tác dụng phụ.
Trong khi đó, công nghệ hướng đích trong điều trị ung thư với các hạt nano đã tạo ra những sự khác biệt. PGS. Sangeeta Bhatia và cộng sự tạo hạt nano bao gồm: phân tử có nhân ôxít sắt phủ một lớp polymer (đóng vai trò nam châm cực nhỏ) nối với đuôi DNA (phân tử vi sinh) bằng cầu nối hydro và thuốc chống ung thư cũng nối với đuôi DNA bằng cầu nối hydro như vậy và có thể nối một lúc nhiều thuốc phối hợp. Tế bào vách của mạch máu đi vào mô lành có sự liên kết rất chặt chẽ, khác với tế bào vách của mạch máu đi vào khối ung thư thường có những kẽ hở có kích thước lớn hơn 4 và nhỏ hơn 400nm. Nhờ thế, khi cho hạt nano có kích cỡ phù hợp này vào máu thì chúng “lách” vào khối ung thư, nhưng không thể “rẽ” vào mô lành được. Dùng năng lượng xung bức xạ điện từ kích thích, làm cho phân tử oxit sắt nóng lên, phá vỡ cầu hydro, giải phóng ra phân tử oxit sắt và phóng thích thuốc vào khối ung thư. Theo dõi phân tử sắt ôxít bằng máy cộng hưởng từ (MRI) sẽ biết được tốc độ vận chuyển và điều chỉnh cường độ xung bức xạ điện từ sẽ hiệu chỉnh được liều lượng thuốc. Lý thú của kỹ thuật trên là dùng hạt nano như một “chiếc xe tải 3 trong 1” đưa một thuốc hay phối hợp nhiều thuốc tới đích, theo liều lượng vừa đủ; không gây hại cho tế bào lành; khắc phục được trở ngại mà hóa trị liệu trước đó phải bó tay.
Ðiều trị tổn thương tim
Công nghệ Nano cũng được ứng dụng vào điều trị tổn thương tim. Khi cơ thể bị một tổn thương thì theo phản xạ sẽ có một lượng lớn yếu tố tăng trưởng quy tụ về, tạo ra thụ thể, đẩy mạnh việc phân bào (tổng hợp DNA) ở vùng tổn thương, giúp cho tổn thương hồi phục.
Nghiên cứu vấn đề này được chuyên gia hóa học Samuel Stupp Trường ĐH Northwestern Evanston (Illinoi) tiêm vào cơ thể các phân tử peptide amphiphiles. Các phân tử này tự kết lại với nhau thành các sợi thớ nano (kích thước nhỏ hơn 100nm), mỏng, dài trải ra trên vùng bị tổn thương. Thêm vào 8 acid-amin cho phép sợi thớ nano kết thành một protein. Protein này sau đó sẽ kết hợp với các chất khác tạo thành yếu tố tăng trưởng, kích thích mạch máu phát triển, hồi phục các tổn thương, giống như sự hồi phục tự nhiên nhưng nhanh hơn nhiều. Stupp kết hợp với nhà dược học Jon Lomasney Đại học Y Feinberg (Chicago), gây cho 20 con chuột lên cơn đau tim để tạo ra tổn thương tim; sau đó lấy 10 con chữa bằng công nghệ nano (nói trên), còn 10 con làm chứng không chữa hoặc chỉ cho dùng yếu tố tăng trưởng tự nhiên. Kết quả: một tháng sau đó, 10 con chuột chữa bằng công nghệ nano, tim hoạt động 100%, còn 10 con chuột (đối chứng), tim chỉ hoạt động bằng 50% so với mức hoạt động của tim trước lúc tổn thương. Lặp lại các kỹ thuật này trên tổn thương của thỏ, cũng thấy các thớ sợi nano giúp hồi phục vết thương nhanh chóng. Điều kỳ diệu của kỹ thuật này là ở chỗ dùng sợi nano tạo ra “màng lưới” để các tế bào mới “đan” vào đó thành “tấm thảm mới” thay cho “tấm thảm cũ” bị hư hỏng.
Các nhà khoa học thấy rằng ứng dụng lâm sàng của nó không chỉ đóng khung trong tổn thương tim mà cho bất cứ mọi tổn thương nào khác.
Ứng dụng trong công nghệ bào chế dược phẩm Nano
Dược phẩm được bào chế dựa trên ứng dụng công nghệ Nano bao gồm thuốc và các thực phẩm bảo vệ sức khỏe Nano đang từng bước được đẩy mạnh nghiên cứu, phát triển để đảm nhận trách nhiệm chăm sóc, hỗ trợ phòng và điều trị bệnh hiệu quả hơn cho mọi người. Với công nghệ nano hóa, các dược chất được bào chế dưới dạng cấu trúc hình cầu, bề mặt thân thiện với màng tế bào và có kích thước nhỏ (100 – 200 nm) nên dễ dàng thấm xuyên qua màng ruột vào máu, tăng khả năng hấp thu gấp 20-30 lần.
Hơn thế, các nano thuốc trong mạch máu di chuyển chỉ hướng tới đích tác động là các mô ung thư do kích thước khe giữa các tế bào ở mô ung thư lớn (400 – 700 nm) mà không tới các mô lành do kích thước khe giữa các tế bào hẹp (2-3 nm). Chính vì thế trong phòng và hỗ trợ điều trị ung thư, những thực phẩm bảo vệ sức khỏe và thuốc Nano có tác dụng gấp hàng chục lần thuốc điều trị thông thường.
Đồng thời, các hoạt chất kém bền được bao bọc bên trong tiểu phân nano sẽ tránh bị chuyển hóa bởi môi trường dịch tiết bên trong cơ thể, hạn chế đào thải; ít tác dụng phụ.
Hiện nay, Công ty TNHH Công nghệ cao Sinh hóa dược đã chuyển giao công nghệ Nano từ Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam để nghiên cứu và sản xuất các loại thực phẩm bảo vệ sức khỏe hỗ trợ phòng và điều trị bệnh ung thư, các bệnh mãn tính như tim mạch, máu nhiễm mỡ, tiểu đường và phòng các bệnh nguy hiểm như đột quỵ. Các sản phẩm đã được Bộ y tế kiểm định và cấp phép lưu hành.
Tổng kết
Những ứng dụng của công nghệ Nano trong y khoa ngày càng được khai thác rộng rãi trên nhiều khía cạnh, đóng góp to lớn và quá trình chăm sóc sức khỏe nhân loại.
Sức khỏe và công nghệ trang tin tức chia sẻ các thông tin, kiến thức về sức khỏe và các công nghệ y khoa tiên tiến đang được áp dụng trong nền y học hiện đại nhằm giúp độc giả có được nguồn tham khảo giá trị, ứng dụng vào việc chăm sóc sức khỏe hằng ngày của bản thân và gia đình.
(©) – Copyrighted CÔNG TY TNHH CÔNG NGHỆ CAO DƯỢC NANO-BIO (NABIO PHARMA)
Có thể bạn quan tâm:
Discussion about this post