Nhóm nghiên cứu tại trường Đại học California, Los Angeles (UCLA) đã thực hiện xét nghiệm dòng chảy dọc (VFA) trên giấy được tăng cường học sâu, có khả năng phát hiện troponin I tim (cTnI) với độ nhạy cao. Xét nghiệm sáng tạo này có tiềm năng chẩn đoán bệnh tim nhanh chóng và đáng tin cậy, đặc biệt là trong bối cảnh hạn chế về nguồn lực.

Bệnh tim mạch là nguyên nhân gây tử vong hàng đầu thế giới với hơn 19 triệu ca tử vong mỗi năm. Phát hiện sớm nhồi máu cơ tim cấp tính, thường được gọi là đau tim, rất cần để cải thiện hiệu quả điều trị và giảm tỷ lệ tử vong. Tuy nhiên, chi phí cao và yêu cầu về hạ tầng liên quan đến thiết bị chẩn đoán truyền thống dựa trên phòng thí nghiệm, thường hạn chế khả năng tiếp cận dịch vụ chăm sóc chất lượng cao, đặc biệt là ở các khu vực có thu nhập thấp và trung bình.

Để giải quyết những thách thức này, các nhà nghiên cứu tại UCLA đã đưa ra xét nghiệm dòng chảy thẳng đứng có độ nhạy cao (hs-VFA), kết hợp độ chính xác của xét nghiệm truyền thống tại lab với sự tiện lợi và chi phí hợp lý của các công nghệ chăm sóc tại chỗ. Phát hiện nghiên cứu chứng minh nền tảng cải tiến này có thể định lượng chính xác mức cTnI trong mẫu huyết thanh nhỏ chỉ trong 15 phút, nên rất lý tưởng để sử dụng chẩn đoán nhanh trong các trường hợp khẩn cấp hoặc tại các vùng sâu.

Hệ thống hs-VFA sử dụng hình ảnh chụp liên tục trong một khoảng thời gian và phân tích tính toán để tăng cường phát hiện cTnI (dấu ấn sinh học quan trọng đối với tổn thương tim) với khả năng đạt giới hạn phát hiện thấp chừng 0,2 picogram trên mililít (pg/mL). Độ nhạy của hệ thống vượt xa các thiết bị hiện có và đáp ứng yêu cầu lâm sàng đối với xét nghiệm troponin có độ nhạy cao, rất cần thiết để chẩn đoán sớm nhồi máu cơ tim cấp tính.

Hệ thống hs-VFA hoạt động theo hai giai đoạn: giai đoạn xét nghiệm miễn dịch ban đầu và giai đoạn khuếch đại tín hiệu. Giai đoạn xét nghiệm miễn dịch sử dụng hạt nano vàng để liên kết với cTnI trong huyết thanh. Trong giai đoạn khuếch đại tín hiệu, các ion vàng được xúc tác nhờ có  các hạt nano, dẫn đến làm thay đổi màu sắc được ghi lại bởi đầu đọc di động thiết kế riêng. Sau đó, các thuật toán học sâu sẽ phân tích hình ảnh chụp liên tục theo thời gian để tăng cường độ nhạy và độ chính xác của việc phát hiện cTnI.

Trong quá trình thử nghiệm nghiêm ngặt với các mẫu huyết thanh, hệ thống hs-VFA đã được chứng minh đạt độ chính xác cao với hệ số biến thiên dưới 7%. Ngoài ra, hệ thống có phạm vi phát hiện nồng độ cTnI dao động từ 0,2 pg/mL đến 100 nanogam trên mililít (ng/mL), không chỉ phù hợp để chẩn đoán đau tim mà còn theo dõi bệnh nhân có nguy cơ đau tim.

Một điểm nổi bật khác là hiệu quả chi phí của nền tảng này. Chi phí xét nghiệm trên giấy chưa đến 4 USD, trong khi với máy đọc cầm tay, được thiết kế bằng máy tính Raspberry Pi và các thành phần sẵn có, chi phí rơi vào khoảng 170 USD. Chi phí xét nghiệm rất quan trọng để mở rộng khả năng tiếp cận các phương pháp chẩn đoán chất lượng cao trong điều kiện thiếu hạ tầng phòng thí nghiệm truyền thống.

Ngoài chẩn đoán tim, nhóm nghiên cứu tin rằng nền tảng hs-VFA có thể được điều chỉnh cho các dấu ấn sinh học quan trọng khác, mở rộng tiềm năng ứng dụng sang nhiều lĩnh vực chẩn đoán y khoa. Do tính di động, đơn giản và giá thành hợp lý, nền tảng sẽ trở thành giải pháp thay thế khả thi cho xét nghiệm tại lab đối với nhiều bệnh khác, mở ra hy vọng cải thiện sức khỏe cho người dân trên toàn cầu.

N.P.D (NASATI), theo Physorg, 10/2024