Hạt nano vàng có thể thay thế kháng sinh
Một nghiên cứu mới trên động vật sử dụng các hạt nano vàng để phát hiện và phá hủy màng sinh học trên răng và vết thương trên da.
Điều gì sẽ xảy ra nếu bạn có thể sử dụng một thanh kiếm laze để chống lại những kẻ xâm lược vô cùng nhỏ, không phải ở một thiên hà xa xôi mà là trong chính cơ thể bạn?
Các nhà khoa học đã phát triển một kỹ thuật dùng các hạt nano vàng được làm nóng bằng tia laser để phát hiện và phá hủy màng sinh học vi khuẩn. Cách tiếp cận này, được thử nghiệm trên răng của loài gặm nhấm và các vết thương trên da, một ngày nào đó có thể thay thế thuốc kháng sinh và điều trị các siêu vi khuẩn kháng thuốc.
Liệu pháp mới chống lại vi khuẩn mà không cần dùng kháng sinh
Các nhà nghiên cứu tại Đại học Pennsylvania và Đại học Stanford đã phát triển một kỹ thuật mới sử dụng các hạt nano vàng phủ đường. Khi được làm nóng bằng tia laser cận hồng ngoại, các hạt nano này có thể vừa làm hiển thị vừa phá hủy màng sinh học ở răng bị nhiễm trùng và vết thương trên da của chuột.
Màng sinh học là những nhóm sinh vật nhỏ bé bám vào bề mặt. Những bề mặt này có thể không có sự sống, như đá dưới dòng suối, hoặc các bộ phận của động vật, như da hoặc màng ruột.
Nghiên cứu được công bố trên The Journal of Clinical Investigation (Tập san Điều tra Lâm sàng), đã chứng minh tiềm năng chẩn đoán và điều trị của các hạt nano có mục đích kép này trong việc loại bỏ vi khuẩn và virus cố thủ.
Cô Maryam Hajfathalian, tiến sĩ về kỹ thuật cơ khí và là tác giả chính của nghiên cứu, nói với The Epoch Times, “Chúng tôi đã phát triển một kỹ thuật điều trị nhiễm trùng có tính sáng tạo cao và có thể áp dụng được trên lâm sàng.” Đó là một “phương pháp nhanh chóng, không dùng thuốc, giúp phát hiện và điều trị vết thương, nhiễm trùng da.”
Cô cho biết thêm, đây là một cách mới giúp làm sạch răng và vết thương bằng cách sử dụng ánh sáng và các hạt vàng nhỏ. “Đây là lần đầu tiên chúng tôi sử dụng các hạt nano vàng, được thiết kế để loại bỏ màng sinh học trong miệng bằng liệu pháp quang nhiệt.”
Theo cô Hajfathalian, những hạt này hoạt động nhanh chóng, tiêu diệt các vi khuẩn có hại trong vòng chưa đầy một phút mà không cần dùng kháng sinh phổ rộng. Vì chúng hoạt động rất tốt nên các nhà khoa học có thể tạo ra những sản phẩm mới như nước súc miệng đặc biệt, băng dính hoặc băng gạc sử dụng ánh sáng để làm sạch vết thương.
Nghiên cứu đã nhận được sự trợ giúp từ một số chi nhánh của Viện Y tế Quốc gia (NIH), bao gồm Viện Hình ảnh Y sinh và Kỹ thuật Sinh học Quốc gia (NIBIB).
Cô Luisa Russell, tiến sĩ về khoa học và kỹ thuật vật liệu, đồng thời là giám đốc chương trình của Khoa Khoa học & Công nghệ Khám phá tại NIBIB cho biết trong một thông cáo báo chí, “Liệu pháp này có thể phá hủy màng sinh học mà không cần phẫu thuật cắt bỏ các vết nhiễm trùng như khi dùng kháng sinh.”
Phương pháp này có thể mang lại lợi ích cho những người không thể dùng thuốc tiêu chuẩn, có tác dụng ngay cả đối với những người bị dị ứng với thuốc kháng sinh hoặc bị nhiễm trùng không đáp ứng với các phương pháp điều trị thông thường. Cô Russell nói, “Việc phương pháp này không cần dùng đến kháng sinh là một thế mạnh rất lớn.”
Liệu pháp quang nhiệt có hiệu quả gần 100% trong việc tiêu diệt màng sinh học. Cô Hajfathalian cho biết, “Phương pháp này điều trị đặc biệt nhanh đối với bệnh nhiễm trùng đường miệng. Chúng tôi chiếu tia laser trong một phút, nhưng kỳ thực, chỉ trong khoảng 30 giây, về cơ bản là đã tiêu diệt hết các vi khuẩn.”
Các nhà nghiên cứu hy vọng các cuộc thử nghiệm tiếp theo sẽ cho thấy liệu phương pháp này có thể ngăn ngừa sâu răng và đẩy nhanh quá trình chữa lành vết thương hay không.
Điều trị dựa trên ánh sáng là gì?
Để hiểu được cách thức hoạt động của phương pháp điều trị dựa trên ánh sáng này, trước tiên cần phải hiểu về màng sinh học.
Màng sinh học
Màng sinh học là cộng đồng vi sinh vật bám vào một bề mặt trong môi trường ẩm ướt và sinh sản. Màng sinh học được hình thành khi vi khuẩn tiết ra một chất nhầy giống như keo, tạo ra các cấu trúc như mảng bám răng, chất nhờn trên vòi hoa sen hoặc lớp phủ trên đá và thậm chí cả cơ thể con người.
Theo Hiệp hội Vi Sinh Vật, màng sinh học có thể bao gồm một hoặc nhiều loài vi sinh vật, bao gồm cả vi khuẩn và nấm. Những cấu trúc này làm tăng khả năng sống sót của vi sinh vật bằng cách cung cấp sự trợ giúp và bảo vệ chống lại các mối đe dọa như thuốc chống vi trùng và phản ứng miễn dịch.
Nhiễm trùng màng sinh học chiếm tới 80% tổng số ca nhiễm trùng ở người và động vật, thường làm vết thương chậm lành. Chúng có thể gây ra nhiều vấn đề khác nhau, từ bệnh nướu răng đến nhiễm trùng đường tiết niệu và thậm chí có thể bám vào các thiết bị y tế như máy điều hòa nhịp tim và kính áp tròng.
Theo Hiệp hội Vi Sinh Vật học, vi khuẩn trong màng sinh học có thể kháng thuốc kháng sinh gấp 1,000 lần so với vi khuẩn tự do. Mạng lưới protein và carbohydrate dày đặc trong màng sinh học có thể ngăn chặn kháng sinh tiếp cận vi khuẩn. Điều này khiến chúng trở thành nguyên nhân chính dẫn đến thất bại trong điều trị.
Hạt nano kim loại quý
Các hạt nano có kích thước từ 1 đến 100 nanomet, do đó không thể nhìn thấy bằng mắt thường. Các hạt nano vàng hấp thụ ánh sáng ở vùng khả kiến (nhìn thấy được) và cận hồng ngoại. Laser cận hồng ngoại phát ra bức xạ không làm tổn thương các mô và có thể đẩy nhanh quá trình tái tạo tế bào cũng như cải thiện lưu thông máu, giúp nhanh lành vết thương hơn.
Các hạt nano kim loại quý là các hạt vô cùng nhỏ được làm từ kim loại quý có khả năng chống ăn mòn và oxy hóa trong không khí ẩm. Các kim loại quý phổ biến nhất là vàng, bạc và bạch kim. Các ứng dụng tiềm năng bao gồm phân phối thuốc và cắt đốt mô cơ thể bằng nhiệt.
Trong một bài tổng quan đăng trên Frontiers in Chemistry (Tập san Các Lĩnh Vực Trong Hóa Học), các nhà nghiên cứu lưu ý rằng, các hạt nano kim loại quý được sử dụng làm chất chống vi trùng do tính ổn định và khả năng tương thích sinh học. Kích thước nhỏ và diện tiếp xúc lớn cho phép những hạt nano này xâm nhập màng vi khuẩn một cách hiệu quả. Các tác giả viết, “Các hạt nano dựa trên kim loại dường như có vai trò dẫn đầu trong thế kỷ 21 nhờ vai trò quan trọng trong y học nano và các ứng dụng sinh học khác. Các hạt nano có thể được chế tạo bằng một số phương pháp tổng hợp, và được sử dụng hiệu quả trong các ứng dụng sinh học và y học nano khác nhau.”
Theo các tác giả của nghiên cứu mới, các hạt nano vàng, không độc hại, có triển vọng cho liệu pháp quang nhiệt nhờ tác dụng chuyển đổi năng lượng ánh sáng thành nhiệt để tiêu diệt mầm bệnh. Chúng cũng phát ra sóng siêu âm để phản ứng với ánh sáng, cho phép chụp ảnh quang âm (một cách chụp ảnh không xâm lấn để chụp ảnh chi tiết bên trong cơ thể bằng ánh sáng).
Một lĩnh vực mới trong y học?
Các nhà khoa học có thể đang bước vào một lĩnh vực mới trong điều trị nhiễm trùng, có khả năng cạnh tranh với việc phát hiện ra thuốc kháng sinh.
Ngoài các hạt nano cho liệu pháp quang nhiệt, các nhà khoa học đang nghiên cứu các phương pháp điều trị thay thế để giảm sự phụ thuộc vào kháng sinh, bao gồm cả liệu pháp thực khuẩn thể. Liệu pháp điều trị này sử dụng vi khuẩn, virus nhắm mục tiêu có chọn lọc và tiêu diệt vi khuẩn cụ thể.
Nghiên cứu trong tương lai sẽ điều tra về tính hiệu quả của các hạt nano chống lại nhiễm trùng màng sinh học trong catheter (ống thông truyền thuốc, dịch vào cơ thể), van tim, phổi và khớp giả.
Các hạt nano không nhất thiết phải là vàng
Ông Mansoor Amiji, tiến sĩ khoa học dược phẩm và là giáo sư xuất sắc tại Đại học Đông Bắc ở Boston, cảnh báo về các vấn đề tiềm ẩn khi đưa các hạt nano kim loại vào trong cơ thể.
Mặc dù có hiệu quả đối với các bệnh nhiễm trùng bề mặt nhưng vẫn có những lo ngại về tính an toàn khi các hạt vàng xâm nhập vào cơ thể. Điều gì sẽ xảy ra với số vàng đó khi ở bên trong cơ thể? Có bất kỳ độc tính tiềm ẩn nào liên quan đến sự tích tụ của vàng bên trong cơ thể không?
Ông lưu ý rằng, liệu pháp quang nhiệt không phải là mới và đã được áp dụng cho các khối u có thể tiếp cận được, đồng thời nhấn mạnh sự cần thiết phải nghiên cứu sâu hơn về tính an toàn và hiệu quả phổ rộng của các hạt nano kim loại đối với các sinh vật khác nhau.
Khánh Nam biên dịch
Quý vị tham khảo bản gốc từ The Epoch Times.
