Real-time PCR siêu nhanh sử dụng vi hạt quang nhiệt

Kỹ thuật PCR dựa trên việc nhân bản DNA mục tiêu, công nghệ này đã đem lại tiến bộ đáng kể trong lĩnh vực khoa học sự sống kể từ khi được phát triển vào năm 1984. Gần đây, PCR trở nên quen thuộc với công chúng do đại dịch COVID-19, khi PCR có khả năng phát hiện Nucleic Acid xác định virus COVID-19. Tuy nhiên, do yêu cầu kỹ thuật của xét nghiệm PCR, nên kết quả không thể trả ngay lập tức. Thời gian yêu cầu tối thiểu từ một đến hai giờ, để hoàn thành một xét nghiệm PCR,

Đội nghiên cứu của Tiến sĩ Sang Kyung Kim và Seungwon Jung tại Viện Khoa học và Công nghệ Hàn Quốc (KIST) đã phát triển công nghệ xét nghiệm PCR siêu nhanh. Bằng cách sử dụng các vật liệu nano quang nhiệt, phương pháp này rút ngắn thời gian xét nghiệm gấp 10 lần. Thời gian hoàn thành PCR trong vòng khoảng 5 phút, với hiệu suất chẩn đoán tương đương  phương pháp PCR hiện tại.

Các vật liệu nano quang nhiệt tạo ra nhiệt ngay sau khi bị chiếu sáng. Vì thế, các vật liệu này tăng nhiệt độ nhanh chóng, nhưng khó duy trì hiệu suất do tính không ổn định của chúng. Đội nghiên cứu KIST đã phát triển một hợp chất polymer giữ vật liệu nano quang nhiệt vật lý và có thể giải quyết được tính không ổn định của chúng.

Bằng cách áp dụng công nghệ này vào kỹ thuật PCR,đội ngũ nghiên cứu đã thành công trong việc phát triển phương pháp PCR nhỏ gọn mà không cần hệ thống luân nhiệt độ. Ngoài ra, nhóm cũng triển khai công nghệ chẩn đoán đa tác nhân, có thể phát hiện nhiều gen cùng lúc, phân biệt nhiều biến thể COVID-19 trong một phản ứng.

Giám đốc Sang Kyung Kim cho biết, “thông qua các nghiên cứu bổ sung, chúng tôi dự định phát triển thiết bị nhỏ gọn sử dụng công nghệ PCR siêu nhanh trong năm nay, để có thể sử dụng chúng ở bất cứ đâu. Trong khi duy trì ưu điểm PCR như một phương pháp chẩn đoán chính xác, chúng tôi sẽ tăng cường tính tiện dụng, khả năng ứng dụng thực tế và tính khẩn cấp của nó, thông qua đó chúng tôi kỳ vọng, nó sẽ trở thành một thiết bị chẩn đoán chính xác có thể sử dụng tại các phòng khám địa phương, tiệm thuốc và thậm chí tại nhà.”

Nguồn: https://doi.org/10.1021/acsnano.2c07017