Suy tim là nguyên nhân gây tử vong hàng đầu trên toàn thế giới và đặc biệt gây tử vong cho những người không được tiếp cận với các cơ sở y tế. Vì vậy, một nhóm các nhà nghiên cứu đã đặt mục tiêu đưa sàng lọc suy tim không chỉ thực hiện được ở phòng thí nghiệm mà có thể làm ngay tại nhà. Nguyên mẫu cảm biến sinh học điện hóa tại chỗ của họ, giống như xét nghiệm phát hiện COVID-19, có thể đo mức độ của hai dấu ấn sinh học của suy tim chỉ trong vòng 15 phút chỉ từ một giọt nước bọt.

Nghiên cứu sinh Trey Pittman đến từ Đại học bang Colorado, trình bày nghiên cứu của nhóm tại Hiệp hội Hóa học Hoa Kỳ (ACS), nói rằng: "Thiết bị của chúng tôi sẽ lý tưởng cho những người có nguy cơ cao mắc bệnh suy tim nhưng lại có hạn chế về khả năng tiếp cận bệnh viện hoặc phòng xét nghiệm tập trung. Dự án này nhằm giải quyết tình trạng chênh lệch về sức khỏe ở các vùng nông thôn và vùng có nguồn lực thấp thực sự có ý nghĩa với tôi vì tôi đến từ Mississippi, nơi có một trong những tỷ lệ tử vong do suy tim cao nhất tại Hoa Kỳ”.

Suy tim là tình trạng cơ tim yếu đi, không thể bơm đủ máu có oxy qua cơ thể. Tiêu chuẩn vàng hiện tại để sàng lọc suy tim là xét nghiệm máu được thực hiện hai lần một năm bởi chuyên gia chăm sóc sức khỏe đo nồng độ peptide natriuretic loại B (BNP), một loại protein cho biết tim đang làm việc quá sức.

Nghiên cứu sinh Trey Pittman gợi ý: Với các xét nghiệm nước bọt đơn giản tại nhà. Một xét nghiệm như vậy để sàng lọc suy tim có thể được cá nhân thực hiện để kiểm tra tình trạng sức khỏe sau mỗi vài tuần thay vì sáu tháng. Cho đến nay, việc sử dụng rộng rãi xét nghiệm nước bọt di động để kiểm tra sức khỏe tim mạch đã bị hạn chế bởi các kỹ thuật sản xuất phức tạp và thiếu dữ liệu có liên quan ngoài việc có hoặc không có một dấu ấn sinh học duy nhất.

Nhóm nghiên cứu đã giải quyết những thách thức này và mang lại kết quả đầy hứa hẹn để chia sẻ về một nguyên mẫu cảm biến sinh học trực quan, chi phí thấp, mà họ gọi là xét nghiệm miễn dịch mao dẫn điện hóa (eCaDI).

Nhóm của Charles Henry tại Đại học bang Colorado - Hoa Kỳ đã kết hợp hai sáng kiến ​​trước đây của họ để tạo ra nền tảng thử nghiệm cầm tay: một thiết bị vi lưu nước bọt và một cảm biến sinh học cho các protein chỉ điểm sinh học Galectin-3 và S100A7. Nhóm của cộng tác viên Chamindie Punyadeera tại Đại học Griffith ở Úc đã định lượng mức Galectin-3 và S100A7 trong nước bọt có liên quan đến kết quả suy tim.

Thiết bị eCaDI gồm năm lớp: Ba lớp nhựa trong suốt, mềm dẻo được giữ chặt với nhau bằng các lớp keo dán hai mặt xen kẽ. Lớp nhựa trên cùng có các lỗ khoan nhỏ để nạp mẫu nước bọt. Lớp nhựa ở giữa có các rãnh cắt bằng laser với các ô vuông giấy thấm ở cuối để hút nước bọt từ vị trí nạp qua các rãnh. Các miếng đệm thuốc thử sợi thủy tinh chứa các hợp chất phản ứng với nước bọt và đo Galectin-3 và S100A7 khi dòng điện được đưa vào thiết bị được kẹp giữa các lớp nhựa bên ngoài. Lớp nhựa dưới cùng có các điện cực mực carbon được in lưới trên bề mặt. Hai điện cực, được cung cấp năng lượng bởi các kẹp có dây nhỏ từ nguồn bên ngoài gọi là bộ ổn áp, điều khiển phản ứng hóa học xảy ra trên các miếng đệm thuốc thử.

Nghiên cứu sinh Trey Pittman giải thích: "Các thiết bị này rất dễ lắp ráp. Trong khoảng 20 đến 30 phút, chúng tôi có thể làm được năm thiết bị. eCaDI là thiết bị dùng một lần và các nhà nghiên cứu ước tính rằng mỗi thiết bị có giá khoảng 3$. Potentiostat, một nguồn điện nhỏ có thể tái sử dụng, được bán với giá khoảng 20$”.

Trong các cuộc trình diễn, nhóm nghiên cứu đã tăng đột biến các mẫu nước bọt của con người được chuẩn hóa với mức độ của hai dấu hiệu sinh học sẽ chỉ ra suy tim. Kết quả của họ cho thấy eCaDI phát hiện chính xác lượng Galectin-3 và S100A7 trong nước bọt.

Trey Pittman cho biết: "Những bản demo này là bước đầu tiên hướng đến một cảm biến điện hóa mạnh và không xâm lấn cho các dấu hiệu sinh học suy tim. Trong bước tiếp theo, nhóm sẽ thử nghiệm eCaDI tại Đại học Griffith trong các thử nghiệm nghiên cứu đối tượng là con người với những người khỏe mạnh và những người bị suy tim. Công trình này có thể cung cấp điểm khởi đầu cho các nền tảng xét nghiệm nước bọt mới cho các bệnh khác. Tôi nghĩ rằng đây là một công nghệ có thể giúp rất nhiều người, đặc biệt là những người không được phục vụ, sống lâu hơn, khỏe mạnh hơn”.

Đ.T.V (NASATI), theo https://medicalxpress.com, 9/2024