Các nhà khoa học máy tính, kĩ sư điện và kĩ sư y sinh tại đại học Irvine, California hiện đã chế tạo một con chip mới trong phòng thí nghiệm có thể có ích cho nghiên cứu sự phức tạp của khối u để giảm thiểu khả năng chúng kháng các liệu pháp điều trị ung thư.
Trong một nghiên cứu đăng trên Advanced Biosystems, các học giả mô tả cách thức họ kết hợp trí tuệ nhân tạo, vi lưu, in nano trong một thiết bị giúp kích hoạt kiểm tra, biệt hóa tế bào ung thư với mô lành ở cấp độ đơn bào.
“Tế bào ung thư và sự phức tạp của khối u có thể dẫn đến kháng lại liệu pháp điều trị và kết quả không đồng nhất cho nhiều bệnh nhân khác nhau.” Tác giả chính Kushal Joshi, cựu nghiên cứu sinh ngành kĩ thuật y sing trường UCI cho biết. Chip sinh học thế hệ mới của đội ngũ nghiên cứu giải quyết được vấn đề nêu trên nhờ việc cho phép mô tả chính xác đặc điểm của nhiều loại tế bào ung thư từ một mẫu.
b) Hình ảnh phác họa loại chip này, bao gồm 2 phần: 1) thiết bị in FINP nano tái sử dụng được; 2) chip vi lưu có khả năng phân hủy
c) Hình ảnh quang học của chip dưới kinh hiển vi
Phân tích đơn bào rất cần thiết cho xác định, phân loại các loại ung thư và nghiên cứu sự phức tạp của tế bào. Việc hiểu sự hình thành khối u, quá trình phát triển và di căn là điều thiết yếu để thiết kế ra loại thuốc điều trị ung thư hiệu quả hơn. Ông Rahim Esfandyarpour – phó giáo sư ngành Kĩ thuật điện và Khoa học máy tính, Kĩ thuật y sinh tại Đại học UCI, đồng tác giả cho biết: “Hầu hết các kĩ thuật công nghệ truyền thống đều nghiên cứu về ung thư rất phức tạp, cồng kềnh, tốn nhiều chi phí, cần một đội ngũ vận hành đã qua đào tạo và mất thời gian chuẩn bị rất lâu.”
Ông nói rằng nhóm của ông đã vượt qua những thử thách kết hợp các kĩ thuật học máy với công nghệ in nano và kĩ thuật vi lưu để phát triển loại chip sinh học giá rẻ, nhỏ gọn phù hợp với mẫu thử nghiệm và có thể phân loại nhiều loại tế bào.
Trong cơ thể, mẫu vật di chuyển qua kênh vi lưu được đặt các điện cực cẩn thận để theo dõi sự khác biệt trong khả năng dẫn điện của tế bào bị tổn thương so với tế bào lành tính trên từng khía cạnh. Các nhà nghiên cứu đến từ Đại học UCI cải tiến và đưa ra cách để thiết kế những chi tiết quan trọng của con chip chỉ trong 20 phút với một máy in rất nhỏ, dễ dàng cho ra nhiều mẫu loại khác nhau. Hầu hết vật liệu đi kèm đều có thể tái sử dụng hoặc có khả năng phân hủy và chi phí giá thành thấp.
Một khía cạnh khác của phát minh này là việc kết hợp học máy để kiểm soát số lượng lớn dữ liệu hệ thống nhỏ sản sinh. Nhánh này của trí tuệ nhân tạo giúp gia tăng tốc độ xử lí và phân tích dữ liệu lớn, tìm ra những mô hình mẫu, dự đoán kết quả chính xác và hỗ trợ ra quyết định nhanh và hiệu quả.
Nhờ kết hợp yếu tố học máy trong lưu đồ hoạt động của chip sinh học, đội ngũ đã cải thiện được sự chính xác khi phân tích và giảm thiểu sự phụ thuộc vào các chuyên gia phân tích. Điều này cũng khiến cho công nghệ này thu hút các chuyên gia y tế ở các nước phát triển.
Tổ chức y tế thế giới chỉ ra rằng gần 60% ca tử vong do ung thư vú đến từ việc thiếu chương trình chẩn đoán sớm ở các nước kém phát triển. Ông Esfandyarpour chia sẻ thêm: “Công trình của chúng tôi có tiềm năng ứng dụng trong các nghiên cứu đơn bào, sự phức tạp của khối u và có lẽ là cả việc chẩn đoán ung thư – đặc biệt là ở các nước mà cơ sở hạ tầng còn yếu và bị hạn chế khi tiếp xúc với các công nghệ y khoa thì ứng dụng này cực kì quan trọng và có sức ảnh hưởng.
Kháng Lê (Theo Scitechdaily.com)
