CN Nguyễn Thị Thuý Diễm – Khoa HHTM

Các nhà nghiên cứu đã phát triển một kỹ thuật mới có thể tiêu diệt vi khuẩn trong thời gian vài gây, vật liệu sử dụng là các đĩa nano vàng và ánh sáng. Theo nghiên cứu của hiệp hội quang học thì phương pháp này có thể áp dụng trong tương lai ở các bệnh viện để điều trị một số bệnh nhiễm trùng thông thường mà không cần sử dụng thuốc kháng sinh. Phương pháp này có thể làm giảm nguy cơ lây lan bệnh dịch và làm giảm nguy cơ kháng thuốc của vị khuẩn.

Vi khuẩn trên các đĩa nano vàng bị giết sau khi chiếu tia hồng ngoại

Theo giáo sư Wei-Chuan Shih, giáo sư khoa kỹ thuật điện máy tính của trường đại học Huston Texas cho biết, tất cả vi khuẩn đều bị chết rất nhanh trong vòng 5 đến 25 giây.

Các nhà khoa học tạo ra các hạt nano vàng trong phòng thí nghiệm bằng cách hoan tan vàng và phân tách chúng thành những hạt có kích thước cực nhỏ khoảng vài namomet (1 nanomet = 10-8m). Với kích thước trên tương đương 1/50.000-1/100.000 đường kính sợi tóc với nhiều hình dạng khác nhau hình tam giác hoặc hình đĩa.

Nghiên cứu trước đây cho thấy các hạt nano vàng hấp thụ ánh sáng rất mạnh và chuyển đổi các photon nhanh chóng thành nhiệt và có nhiệt độ đủ nóng để tiêu diệt các loại tế bào lân cận bao gồm tế bào ung thư và tế bào vi khuẩn.

Trong năm 2013 giáo sư Shih và cộng sự ở trường Đại Học Housston đã tạo ra được một loại hạt nano vàng có hình đĩa với kích thước siêu nhỏ, đường kính khoảng 1 phần vài trăm nanomet. Với kích thước trên các hạt có thể chui vào lỗ chân lông nhằm giúp tăng hiệu quả sưởi ấm.

 Ảnh nhiệt SEM cho thấy E. coli (a, b, c), B. Subtilis (d, e và f) và Exiguobacterium sp. AT1b (g, h, i) các tế bào nằm trên các mảng đĩa vàng nanoporous. Vi khuẩn tế bào trong hình a, d và g không được tiếp xúc với ánh sáng hồng ngoại gần. Tất cả các tế bào khác đã bị tiêu diệt sau khi tiếp xúc trong 25 giây.

Trong nghiên cứu mới các nhà khoa học đã kiểm tra đặc tính kháng khuẩn của các hạt nano mới của họ khi được kính hoạt bởi ánh sáng. Các vi khuẩn phát triển trong phòng thí nghiệm bao gồm E. Coli và 2 loại vi khuẩn chịu nhiệt phát triển mạnh ngay cả trong môi trường nóng như trong suối nước nóng của công viên quốc gia Yellow Stone. Sau đó họ đặt các tế bào vi khuẩn trên bề mặt của của hạt nano và chiếu ánh sáng hồng ngoại từ đèn laser. Sau đó họ sự kiểm tra khả năng tồn tại của các tế bào bằng ảnh nhiệt SEM và đánh giá tỷ lệ sống sót của tế bào sau kiểm tra.

Theo báo cáo của các nhà nghiên cứu, khi sử dụng một camera ảnh nhiệt, đã cho thấy rằng nhiệt độ bề mặt của các hạt ngay lập tức đạt nhiệt độ lên đến 180oC, và tạo ra shock nhiệt. Kết quả tất cả tế bào vi khuẩn bị giết trong vòng 25 giây.

Vi khuẩn E. Coli là vi khuẩn dễ bị tổn thương nhất. Tất cả vi khuẩn E. Coli đã chết chỉ sau 5 giây tiếp xúc với tia laser. Hai loại vi khuẩn chịu nhiệt khác là B. Subtilis và Exiguobacterium sp. Tuy nhiên phương pháp này hiệu quả hơn nhiều so với phương pháp khử khuẩn truyền thống như nước sôi hoặc sử dụng lò hấp. Phương pháp truyền thống có thể mất vài phút đến một giờ. Với các hạt nano mới (hạt nano vàng kích thước nhỏ) này thời gian diệt khuẩn ngắn hơn đáng kể so với các hạt nano vàng kích thước lớn từ 1-20 phút.

Qua quá trình kiểm tra các cuộc thử nghiệm các nhà nghiên cứu đã phát hiện rằng không phải các đĩa nano vàng cũng không phải ánh sáng laser một mình có thể tiêu diệt được nhiều loại tế bào mà phải kết hợp cả 2 loại này cùng lúc.

Kỹ thuật này có thể ứng dụng nhiều trong y học và sinh học. Hiện nay các nhà nghiên cứu đang nghiên cứu sử dụng các hạt nano vàng như một lớp phủ mỏng trên hệ thống ống xông để giúp giảm số lượng các bệnh nhiễm trùng qua đường tiết niệu ở các bệnh viện.

Bất kỳ loại ánh sáng nào cũng có thể kích hoạt quy trình dễ dàng nhằm mục đích thực hiện quá trình khử khuẩn tại giường bệnh nhằm hạn chế việc thay thế các ống xông.

Một ứng dụng mới đang được triển khai là tích hợp các hạt nano vàng vào màng lọc trong máy lọc nước để giúp cải thiện chất lượng nước. 

Dịch từ: