2 phát minh đột phá ảnh hưởng đến tương lai của nhân loại

Camera có thể nhìn thấu cơ thể và sử dụng phương pháp biến đổi gen để vô hiệu hóa vũ khí sinh học chết người được xem là hai phát minh đột phá ảnh hưởng đến tương lai công nghệ.

1. Camera thần kì tốt hơn chụp X-quang

Các kỹ thuật y tế về nội soi cơ thể đã có một chặng đường phát triển lâu dài, nhưng trong tương lai, nó có thể mang lại nhiều đột phá hơn nữa khi các bác sĩ có thể nhìn xuyên thấu những thứ đang diễn ra bên dưới lớp da của chúng ta.

Các nhà nghiên cứu vừa phát minh ra một loại máy ảnh mới có khả năng nhìn xuyên qua cấu trúc bên trong cơ thể. Bằng cách đó, chúng phát hiện được những nguồn sáng đằng sau các mô cơ thể.

Mẫu thử nghiệm đầu tiên được phát triển bởi các nhà nghiên cứu thuộc Trường Đại học Edinburgh, Anh. Khi kết hợp với đèn nội soi, thiết bị có thể "nhìn" vào các khoang rỗng bên trong cơ thể con người.

Đèn nội soi là một dụng cụ thon dài, thường được gắn thêm camera, cảm biến và đèn chiếu sáng. Đây là dụng cụ bắt buộc phải có đối với tất cả các loại thủ tục y tế. Tuy nhiên, nếu không tiến hành chụp X-quang thì rất khó xác định chính xác địa điểm trong cơ thể mà đèn nội soi đang hoạt động.

Loại máy ảnh mới có thể khắc phục được điều này nhờ khả năng phát hiện nguồn ánh sáng bên trong cơ thể. Với hàng nghìn máy dò photon tích hợp bên trong máy ảnh, thiết bị có thể phát hiện những hạt ánh sáng được chiếu qua các mô của con người.

Camera mới có thể nhìn xuyên qua cơ thể. (Ảnh: Shutterstock)

Khi photon tiếp xúc với các cấu trúc của cơ thể, ánh sáng thường phân tán hoặc nảy ra khỏi mô, và độ nhạy của máy ảnh cho phép nó nắm bắt những dấu vết nhỏ nhất của ánh sáng.

Bằng cách kết hợp các tín hiệu ánh sáng có định hướng vào máy ảnh với các photon rải rác, thiết bị có thể xác định địa điểm mà đèn nội soi phát ra ánh sáng bên trong cơ thể.

Kỹ thuật này có thể giúp các bác sĩ biết được vị trí chính xác của những cơ quan bên trong cơ thể mà họ đang quan sát bằng phương pháp nội soi. Điều này có vai trò quan trọng trong việc chẩn đoán điều trị.

Hình minh họa. (Ảnh: Trường ĐH Edinburgh).

Trong hình trên, bạn có thể thấy ví dụ về ánh sáng được máy ảnh phát hiện từ một kính hiển vi đồng tiêu được sử dụng trong phổi cừu. Hình ảnh bên trái là hình ảnh được nhìn thấy nhờ camera mới - nó tiết lộ chính xác vị trí của dụng cụ ở trong phổi.

Ở bên phải, bức ảnh cho thấy khung cảnh giống như được thấy trong một chiếc máy ảnh thông thường, trong đó cảm biến bắt những tiếng động dưới dạng ánh sáng rải rác. Nhưng chúng ta không thể xác định được vị trí của các photon khi các hạt ánh sáng phát ra xung quanh cấu trúc của lá phổi.

Trưởng nhóm nghiên cứu Kev Dhaliwal cho biết: "Đây là công nghệ cho phép chúng ta nhìn xuyên qua cơ thể con người. Khả năng nhìn thấy vị trí của một thiết bị rất quan trọng đối với nhiều ứng dụng trong lĩnh vực chăm sóc sức khoẻ. Nó đặc biệt hữu ích khi chúng tôi tiến hành các phương pháp xâm lấn tối thiểu để điều trị bệnh".

Dự án có tên là Proteus này nghiên cứu một loạt các công nghệ hình ảnh mới để giúp hình dung những “bí mật sinh học” chưa từng được làm sáng tỏ trước đây. Các nghiên cứu tập trung vào những bệnh về đường hô hấp và phổi.

Theo các nhà nghiên cứu, việc cải thiện tầm nhìn nhờ máy ảnh mới sẽ giúp các bác sĩ hình dung được vị trí và chiều dài của đèn nội soi mà họ đang sử dụng. Họ cũng hy vọng độ phân giải của những bức hình sẽ được cải tiến trong tương lai.

Chắc chắn chúng ta sẽ chưa được thấy loại camera kì diệu này xuất hiện trong điều trị lâm sàng trong thời gian tới, nhưng đây thật sự là một bước tiến đầy hứa hẹn trong công nghệ hình ảnh và chẩn đoán.

2. Vô hiệu hóa vũ khí sinh học chết người

Vi khuẩn Francisella tularensis (F. tularensis) đã được sử dụng như một vũ khí sinh học từ thời Thế chiến II. Mới đây, các nhà khoa học đã sử dụng phương pháp biến đổi gen để vô hiệu hóa sự độc hại của chúng.

F. tularensis gây ra một căn bệnh khó chịu gọi là tularemia, với các triệu chứng nổi bật như đau khớp, đau cơ và làm cơ thể yếu đi. Trong Thế chiến II, Hồng quân Liên Xô đã sử dụng nó để cản trở lính Đức trước trận Stalingrad.

Cho đến nay, Trung tâm Kiểm soát bệnh tật và Bảo vệ (CDC) xem F. tularensis là một trong những tác nhân khủng bố sinh học nguy hiểm nhất, cùng với bệnh than, ngộ độc, bệnh dịch hạch, bệnh đậu mùa, và sốt xuất huyết do virut. Tuy nhiên, các nhà nghiên cứu đã tìm ra cách để vô hiệu hóa loại vi khuẩn nguy hiểm này.

Bằng cách lập bản đồ mạch phân tử của vi khuẩn, các nhà nghiên cứu làm chúng không còn nguy hiểm nữa. Phương pháp này tập trung vào một nhóm các gen được gọi là "hòn đảo gây bệnh Francisella".

Vi khuẩn gây bệnh tularemia. (Ảnh: Futurism).

Thông qua một loạt các nghiên cứu về cấu trúc, sinh hóa và tế bào, các nhà nghiên cứu đã xác định được những gen gây bệnh này được “bật” và “tắt” như thế nào. Từ đó, họ tạo ra đột biến gen khiến cho khả năng gây bệnh của vi khuẩn không thể được kích hoạt.

Lợi ích lớn nhất của việc điều trị bệnh tularemia là nó không dựa vào kháng sinh. Với mối đe dọa kháng thuốc đang ngày càng lớn, nhu cầu tìm ra những phương pháp chữa bệnh thay thế thuốc kháng sinh là một điều quá rõ ràng. Và bất kỳ nghiên cứu nào giúp chúng ta giảm việc sử dụng kháng sinh đều vô cùng có giá trị.

Tuy nhiên, đây không phải là lần đầu tiên người ta tìm ra giải pháp thay thế kháng sinh để chữa bệnh tularemia, trong đó có liệu pháp tiêu diệt vi khuẩn kháng kháng sinh thông qua CRISPR.

Tất nhiên lúc cần chúng ta vẫn phải sử dụng thuốc kháng sinh, nhưng điều cần hơn là chúng ta phải tăng cường nghiên cứu các liệu pháp mới nhằm giảm bớt việc sử dụng thuốc một cách không cần thiết.