Mới đây, các nhà khoa học đến từ trường y khoa thuộc đại học Stanford đã tạo ra một loại hạt nano với khả năng làm nổi bật các khối u não. Do các hạt có thể được ảnh hóa theo 3 phương pháp khác nhau nên chúng có thể được dùng để phác thảo ranh giới của các khối u trước và trong khi tiến hành phẫu thuật, qua đó giúp các bác sĩ dễ dàng loại bỏ khối u. Hiện tại, nhóm nghiên cứu đã sử dụng loại hạt nano nói trên để mổ bỏ khối u trên chuột với độ chính xác rất cao và hy vọng kỹ thuật này sẽ sớm được áp dụng trên người.
Sam Gambhir, bác sĩ y khoa, tiến sĩ, chủ tịch chương trình ứng dụng tia X kiêm giám đốc chương trình Ảnh hóa phân tử (Molecular Imaging Program) tại Stanford cho biết: "Với các khối u não, các bác sĩ phẫu thuật không thể loại bỏ một phần lớn các mô bình thường xung quanh để đảm bảo không bỏ sót các tế bào ung thư. Thay vào đó, họ cần phải giữ nguyên vẹn càng nhiều phần não khỏe mạnh càng tốt."
Tuy nhiên, việc loại bỏ một khối u trong khi phải bảo toàn các mô não bình thường là điều gần như không thể, ngay cả với các bác sĩ có tay nghề cao. Điều này đặc biệt đúng đối với chứng u nguyên bào đệm - một dạng khối u ác tính có hình dạng giống ngón tay, bề ngoài xù xì và rất nhỏ, thường trôi theo các mạch máu và bó sợi thần kinh để xâm nhập vào các mô khỏe mạnh. Bên cạnh đó, vi di căn - hiện tượng xảy ra bởi hoạt động xâm nhập và sao chép của các tế bào từ khối u chính mặt khác lại có thể tấn công các mô lân cận và gần như vô hình dưới con mắt bình thường của các bác sĩ trước khi "nẩy mầm" thành khối u mới.
Trở lại với nghiên cứu của Gambhir, các hạt nano được biến đổi trong phòng thí nghiệm của ông về cơ bản là các hạt vàng siêu nhỏ với đường kính chưa đến 1/5 triệu của một inch, tương đương 1/60 đường kính của một tế bào hồng huyết cầu và được phủ các chất phản ứng tạo hình ảnh.
Gambhir nói: "Chúng tôi đưa ra giả thuyết rằng những hạt vàng khi được tiêm vào tĩnh mạch, chúng sẽ 'ưu tiên' cư ngụ trên khối u thay vì các mô não khỏe mạnh. Các mạch máu siêu nhỏ nuôi khối u sẽ rò rỉ, vì vậy chúng tôi hy vọng các hạt vàng sẽ trôi theo các mạch máu này và bám vào các vật chất khối u lân cận."
3 phương pháp ảnh hóa:
Chất phủ bề măt trên các hạt nano có thể hiển thị theo 3 kĩ thuật ảnh hóa khác nhau. Kĩ thuật đầu tiên là "ảnh hóa cộng hưởng từ" (Magnetic Resonance Imaging - MRI). Mặc dù kĩ thuật MRI đang được sử dụng để nhận biết vị trí của các khối u trước khi tiến hành phẫu thuật, tuy nhiên, kĩ thuật này không thể đem lại hình ảnh tuyệt đối của các khối u đang phát triển với tốc độ nhanh trong quá trình phẫu thuật.
Kĩ thuật thứ 2 là "ảnh hóa quang-âm" (Photoacoustic). Hạt nano sẽ được phơi dưới các xung ánh sáng. Ánh sáng được hấp thụ bởi lõi vàng khiến hạt nóng lên và tạo ra các tín hiệu siêu âm có thể dò thấy, qua đó cho phép dựng lại hình ảnh 3 chiều của khối u. Các nhà khoa học cho biết phương pháp này có thể rất hữu ích trong việc loại bỏ một cụm khối u trong quá trình phẫu thuật bởi lẽ phương pháp cho phép xâm nhập sâu hơn và có độ nhạy cao khi phát hiện sự có mặt của các hạt nano vàng.
Kĩ thuật thứ 3 có tên gọi ảnh hóa Raman với mục tiêu chính là giúp các bác sĩ xác định ranh giới của một khối u ngay trong khi đang phẫu thuật. Trong trường hợp này, lớp phủ bên ngoài của các hạt nano vàng sẽ khuếch đại các tín hiệu Raman vốn không thể bị phát hiện phát ra từ các vật chất khối u. Qua đó, tín hiệu có thể được thu lại bởi một kính hiển vi đặc biệt.
Thử nghiệm:
Sau khi chứng minh các hạt nano vàng chỉ tập trung vào các mô khối u, nhóm nghiên cứu đã tiến hành cấy ghép nhiều tế bào u nguyên bào đệm khác nhau vào sâu trong não chuột. Họ sau đó tiêm các hạt nano vàng phủ vật chất ảnh hóa vào tĩnh mạch đuôi của chuột và thu thập những hình ảnh về các khối u do tế bào u nguyên bào đệm sản sinh với cả 3 kĩ thuật ảnh hóa nói trên.
Với 2 kĩ thuật đầu tiên là MRI và ảnh hóa quang-âm, nếu sử dụng độc lập đều không thể phân biệt các mô khỏe mạnh từ các mô ung thư trong một khoảng thời gian thích hợp để có thể nhận biết từng phần nhỏ của khối u. Nếu như MRI cho hình ảnh khá tốt về hình dạng chung và vị trí của khối u trước khi phẫu thuật thì kĩ thuật ảnh hóa quang-âm cho hình ảnh chính xác hơn, hiển thị theo thời gian thực về đặc tính của khối u trong khi phẫu thuật.
Sau khi sử dụng MRI và ảnh hóa quang-âm để loại bỏ khối u trên chuột, kĩ thuật Raman sau đó được sử dụng để phát hiện phần khối u di căn và các tế bào ung thư còn lại trên các mô khỏe mạnh. Nghiên cứu cho thấy các tín hiệu Raman chỉ phát ra từ các khối u có hạt vàng bên trong và bác sĩ có thể loại bỏ chính xác phần khối u còn lại.
Ngoài ra, Gambhir còn gợi ý rằng các hạt nano với đặc tính có thể nóng lên trong quá trình ảnh hóa quang-âm tiềm năng sẽ được sử dụng để tiêu diệt có chọn lọc các khối u.
Nghiên cứu của Gambhir cùng các cộng sự đến từ Stanford đã được đăng tai trên tạp chí Nature Medicine.
Nguồn: Gizmag