VINIF.2022.DA00032 – Ứng dụng vật liệu cấu trúc nano thấp chiều phát triển cảm biến sinh học phát hiện vi khuẩn và vi rút trong không khí trên cơ sở công nghệ sắc ký miễn dịch dòng chảy bên (LFIA) và công nghệ khuếch đại gen phiên mã ngược (RT-PCR)

Trong hai thập kỷ qua, các bệnh truyền nhiễm gây bởi vi rút và vi khuẩn đã lây lan trên toàn thế giới với số lượng nạn nhân ngày càng tăng và để lại hậu quả nghiêm trọng cho nền kinh tế xã hội. Đặc biệt vi rút SARS-CoV-2 và các biến thể của nó, xuất hiện vào cuối năm 2019 tại Vũ Hán (Trung Quốc), là nguyên nhân gây ra đại dịch COVID-19 với các tác động trên toàn cầu mà lịch sử chưa từng ghi nhận trước đó. Đại dịch Covid-19 đã gây ra thiệt hại về người, sự gián đoạn kinh tế và xã hội nghiêm trọng trên khắp thế giới. Do đó, để ngăn chặn sự lây lan của dịch bệnh hoặc chống lại cuộc tấn công bằng vũ khí sinh học, cần có các kỹ thuật/thiết bị/dụng cụ cho phép phát hiện nhanh với chi phí thấp, dễ sử dụng và có thể thực hiện được ở những vùng địa phương có điều kiện sống thấp (miền núi, vùng sâu, vùng xa). Về mặt này, cảm biến sinh học được xem như là một thiết bị/dụng cụ lý tưởng cung cấp khả năng phát hiện liên tục và theo thời gian thực. Tích hợp cùng với công nghệ nano, cảm biến sinh học nano (nanobiosensor) được coi là một công cụ phân tích mới để chẩn đoán và phát hiện vi rút, vi khuẩn. Dự án được đề xuất triển khai nghiên cứu nhằm đạt được 03 mục tiêu chính bao gồm: Tổng hợp được vật liệu vàng cấu trúc nano thấp chiều; Ứng dụng vật liệu này trong việc phát triển công nghệ sắc ký miễn dịch dòng chảy bên (LFIA) và kỹ thuật phản ứng chuỗi polymerase tích hợp công nghệ nano (nanoPCR) nhằm phát hiện định tính/định lượng tại chỗ vi rút, vi khuẩn ngay trong môi trường không khí mà không đòi hỏi sử dụng thiết bị cầm tay giá thành thấp. Cảm biến dựa trên công nghệ LFIA phát triển trong nghiên cứu này sẽ có thời gian phân tích cực kỳ ngắn (khoảng 10-15 phút), không đòi hỏi kỹ năng vận hành và cho kết quả định tính/bán định lượng ngay tại chỗ. Quá trình tách RNA/DNA của vi rút hoàn toàn có thể thực hiện được ngay trên que thử và RNA/DNA sau khi tách được sẽ được phân tích định lượng bằng kỹ thuật nanoPCR sử dụng máy đo huỳnh quang cầm tay hoặc nối ghép điện thoại thông minh. Thêm nữa, sản phẩm PCR chứa hạt nano vàng dạng cụm phát quang màu đỏ sẽ làm cho các băng sản phẩm DNA đích trong quá trình điện di được quan sát dưới ánh sáng UV mà không cần thuốc nhuộm, giúp giảm chi phí, thời gian đọc kết quả và loại bỏ được hoàn toàn bước nhuộm DNA bằng hạt màu hữu cơ. Kết quả của dự án sẽ mang lại các kỹ thuật tiên tiến cho phép phát hiện nhanh chóng các mầm bệnh gây bởi vi sinh vật có trong môi trường không khí từ đó giảm thiểu được ảnh hưởng tác động của chúng lên sức khỏe người dân, nâng cao sức khỏe cộng đồng cũng như tăng cường khả năng sẵn sàng ứng phó với đại dịch của quốc gia. Thêm nữa, dự án sẽ cung cấp cho thị trường trong nước vật liệu vàng cấu trúc nano thấp chiều được biến tính ứng dụng trong chế tạo cảm biến sinh học có độ nhạy và độ chọn lọc cao, và cho các thử nghiệm lâm sàng giai đoạn đầu để từng bước tiến tới Y học nano (Nanomedicine).