Cảm biến sinh học dùng ánh sáng và AI phát hiện ung thư giai đoạn sớm nhất

Một nhóm nghiên cứu tại Viện Khoa học Vật liệu Hàn Quốc (KIMS), dẫn đầu bởi TS. Ho Sang Jung, vừa công bố phát triển thành công một cảm biến sinh học (biosensor) kết hợp quang học và trí tuệ nhân tạo (AI), có khả năng phát hiện ung thư ở giai đoạn rất sớm chỉ qua vài giọt máu. Công nghệ này đã đạt độ chính xác 99% khi thử nghiệm trên 60 mẫu bệnh nhân ung thư đại trực tràng.

Hệ thống vận hành dựa trên cơ chế:

Khuếch đại tín hiệu: Sử dụng vật liệu plasmonic để khuếch đại các tín hiệu quang học (Raman) từ các phân tử DNA methyl hóa ví dụ như dấu hiệu của ung thư lên đến 100 triệu lần.

Phân tích AI: Hệ thống trí tuệ nhân tạo phân tích mẫu trong máu để nhận diện tín hiệu đặc trưng, từ đó xác định không chỉ sự hiện diện của ung thư mà còn phân biệt các giai đoạn (I–IV).

Mức độ nhạy cao: Cảm biến có thể phát hiện nồng độ DNA methyl hóa rất nhỏ, khoảng 25 fg/mL — bằng 1/25 000 hạt đường trong một giọt nước — tăng độ nhạy gấp 1000 lần so với cảm biến truyền thống.

Nhanh & tiện lợi: Chỉ cần dùng 100 µL máu (khoảng 2 giọt), kết quả có thể có sau dưới 20 phút, không cần đến phòng thí nghiệm phức tạp.

Ngoài ra, nhóm nghiên cứu nhắm tới việc ứng dụng công nghệ này không chỉ trong bệnh ung thư mà còn mở rộng sang các bệnh tự miễn và rối loạn thần kinh. Họ cũng hướng tới triển khai như một công cụ chẩn đoán nhanh tại nhà hoặc tại các cơ sở y tế với trang thiết bị hạn chế.

Với độ nhạy siêu cao, cảm biến có thể phát hiện các tín hiệu cực kỳ yếu ở mức chỉ 25 femtogram/mL – tương đương một phần 25.000 hạt đường trong một giọt nước. Quy trình xét nghiệm diễn ra nhanh chóng và tiện lợi, chỉ cần 100 µL máu (khoảng 2 giọt) và cho kết quả chưa đầy 20 phút, hoàn toàn không cần đến phòng thí nghiệm chuyên sâu. Nhờ những ưu điểm này, công nghệ hứa hẹn sẽ được ứng dụng rộng rãi, từ xét nghiệm tại nhà, các phòng khám nhỏ, đến hỗ trợ chẩn đoán nhiều loại bệnh khác như rối loạn miễn dịch hoặc thần kinh.

Công nghệ này có tiềm năng ứng dụng rộng như: xét nghiệm tại nhà, phòng khám nhỏ, đến chẩn đoán nhiều bệnh. Nếu được thương mại hóa và phổ biến, cảm biến sinh học này có thể góp phần thay đổi cách chúng ta sàng lọc và điều trị ung thư trong tương lai.

Theo: News Medical, Oncology News.