Một dấu ấn sinh học được gọi là human interleukin ‐ 6 (IL ‐ 6). Đó là cytokine gây viêm, một tín hiệu phân tử do các tế bào miễn dịch tiết ra, là một phần của nhóm phân tử lớn, kích hoạt hệ thống miễn dịch phản ứng với nhiễm trùng và các bệnh khác nhau.

GS Tohid Didar thuộc Đại học McMaster trong một email gửi cho Advanced Science News (ASN) cho biết: “IL6 là một dấu hiệu cho các bệnh khác nhau như ung thư và nhiễm trùng do virus. Theo dõi nồng độ IL-6 và phát hiện nồng độ tăng cao bất thường cho phép phát hiện bệnh sớm.”

Trên thực tế, các nghiên cứu trước đây đã liên kết nồng độ IL-6 trong máu với mức độ nghiêm trọng của bệnh, trong đó nồng độ tăng cao đáng kể cho thấy sự phát triển mạnh của khối u hoặc tải lượng vi rút cao và cuối cùng là tiên lượng xấu cho bệnh nhân.

Cảm biến sinh học siêu nhạy phát hiện interleukin 6 trong huyết tương người

Các nhà khoa học ngày càng quan tâm, đặc biệt là với mức độ nghiêm trọng của đại dịch Covid-19, sử dụng IL-6 như một dấu ấn sinh học giai đoạn đầu các bệnh nhiễm trùng. “Với Covid-19, việc đo nồng độ IL-6 có thể giúp theo dõi sự tiến triển của bệnh và thực hiện các biện pháp phòng ngừa kịp thời để có được những phương pháp điều trị hiệu quả nhất,” GS Didar nói.

Dù dấu hiệu IL-6 có ý nghĩa quan trọng, nhưng việc phát hiện chính xác IL-6 rất khó khăn do IL-6 có nồng độ thấp trong một hỗn hợp rất phức tạp: máu. Đây chính là mục tiêu mà Didar và nhóm nghiên cứu của ông tìm kiếm phương pháp giải quyết.

Các công nghệ hiện nay còn hạn chế khi đọc nồng độ IL-6 trong huyết tương người. Những công nghệ này hoạt động khá tốt trong dung dịch đệm, nhưng hiệu suất giảm đáng kể trong các mẫu thực, xuất hiện nhiều kết quả dương tính giả.

Để khắc phục khó khăn này, nhóm nhà khoa học, phối hợp với SQI Diagnostics phát triển một phương pháp xét nghiệm miễn dịch huỳnh quang sửa đổi kết hợp “bề mặt thấm chất bôi trơn” nhằm loại bỏ sự liên kết của những mục tiêu không mong muốn.

GS Didar cho biết: “Cảm biến là một thử nghiệm miễn dịch huỳnh quang dạng bánh sandwich đơn giản. “Xét nghiệm này thường được thực hiện trong nhiều phòng thí nghiệm lâm sàng để phát hiện những dấu hiệu khác nhau. Điều làm cho cảm biến của chúng tôi trở nên độc đáo là khía cạnh kỹ thuật bề mặt. ”

Những bề mặt được bôi trơn phổ biến này là lớp phủ “chống bám bẩn sinh học”, đẩy lùi vi khuẩn, tế bào máu, protein và những chất lỏng khác có thể gây ô nhiễm và cản trở quá trình kiểm tra IL-6.

Nhóm nghiên cứu giải thích rằng, mặc dù các bề mặt này chưa được sử dụng để ngăn chặn những tác nhân đối với các ứng dụng cảm biến sinh học, nhưng đẩy lùi rất nhiều chất gây ô nhiễm không mong muốn như một giải pháp thu hẹp giới hạn phát hiện của thiết bị trong chất lỏng phức tạp.

GS Didar nói thêm: “Trong chất lỏng phức tạp như máu hoặc huyết tương, có rất nhiều tương tác không đặc hiệu với cảm biến, ảnh hưởng đến độ nhạy của cảm biến. Mặt kính sinh học thông minh của chúng tôi loại bỏ những tương tác không đặc hiệu, tăng độ nhạy đến giới hạn phát hiện dưới 1pico gam (pg) trên mL”.

Thiết bị này có thể xác định được IL-6 ở mức một phần nghìn tỷ gam trên mililit, hiệu quả hơn hẳn so với giới hạn gần đây nhất được báo cáo của những thiết bị này trong huyết tương là 23 pg /mL.

Để phát hiện IL-6, nhóm nhà khoa học gắn các yếu tố nhận dạng cực nhỏ, được gọi là bắt giữ các kháng thể lên bề mặt thông qua kỹ thuật in không tiếp xúc, mà theo các tác giả, sản lượng kháng thể được tạo hình trên bề mặt cao hơn, nhờ đó, giới hạn phát hiện thấp hơn.

Lớp chất bôi trơn đẩy lùi tất cả các loại nước thải sinh học và protein trong khi bắt giữ mục tiêu.

“Tôi so sánh nó với một vùng biển nông với những cây nhỏ nhô lên khỏi mặt nước, giống như những hòn đảo. Nước biển là chất bôi trơn mà chúng tôi tạo ra trên bề mặt và thực vật là các phân tử bắt IL-6. Phương pháp này không chỉ ngăn cản các phân tử khác tiếp cận bề mặt mà còn tăng cường sự tương tác của phân tử mục tiêu (IL-6) với bề mặt, ” GS Didar nói.

Tính dễ thiết kế, độ nhạy cao và khả năng phát hiện các điểm đánh dấu cụ thể trong chất lỏng phức tạp làm cho nền tảng này trở nên mạnh mẽ, đơn giản và tiết kiệm chi phí.

Theo GS Didar, cách tiếp cận mới này không chỉ giới hạn ở việc phát hiện IL6 và thực sự có thể được sử dụng để phát hiện các dấu hiệu nhạy cảm khác và có thể được thiết kế để phát hiện nhiều mục tiêu cùng một lúc. Chúng tôi đang hợp tác chặt chẽ với các đối tác trong ngành để sớm đưa giao diện này vào ứng dụng thực tế, tích hợp giao diện này với các thiết bị chẩn đoán hiện có để có thể phát hiện rất sớm lây nhiễm Covid – 19 và các bệnh khác.