Công nghệ nano là ngành khoa học về nghiên cứu, chế tạo, điều khiển và ứng dụng các vật liệu linh kiện có kích thước siêu nhỏ trong khoảng từ 1 – 100 nanomét (1 nanomét = 1/1.000.000.000 mét), có thể tưởng tượng: nếu 1 hạt nano có đường kính là 1 nanomét thì hạt đó nhỏ hơn 1/80.000 độ dày trung bình của 1 sợi tóc. Kích thước và cấu trúc siêu nhỏ dẫn đến các thay đổi lớn về bản chất và tính chất vật lý, hóa học cũng như tính chất quang, từ… của vật liệu. Điều này đem lại những ứng dụng mới trong nhiều lĩnh vực, đặc biệt trong chẩn đoán và điều trị ung thư. Để tìm hiểu vấn đề này, xin mời quý độc giả theo dõi cuộc phỏng vấn BSCK2. Lê Hoàng Minh – Giám đốc Bệnh viện Ung Bướu TP.HCM, Phó Chủ tịch Hội Ung thư Việt Nam – do phóng viên tạp chí Thuốc & Sức Khỏe thực hiện.

– Thưa bác sĩ, cả hai lĩnh vực công nghệ nano và ung thư đều có tính “bác học” và chuyên môn cao. Xin bác sĩ cho biết tại sao công nghệ nano được các chuyên gia ung thư đặc biệt quan tâm?

– Ung thư là một trong những loại bệnh nguy hiểm nhất do tỷ lệ tử vong cao và thường tái phát sau điều trị. Do đó, chẩn đoán sớm, chính xác và điều trị hiệu quả căn bệnh là mong muốn của các bác sĩ chuyên khoa ung thư. Kết quả điều trị ung thư phụ thuộc rất nhiều vào việc phát hiện bệnh ở giai đoạn sớm. Vì vậy, việc phát triển những công nghệ mới có độ chính xác và đặc hiệu cao để phát hiện ung thư sớm là vấn đề được quan tâm hàng đầu hiện nay. Phần lớn các quá trình sinh học, bao gồm quá trình dẫn đến ung thư và phát triển của ung thư đều xảy ra ở quy mô nano. Do đó, các vật liệu và linh kiện nano với kích thước siêu nhỏ (nanomét), có khả năng thâm nhập vào bên trong tế bào sống, ghi nhận các tín hiệu đột biến, đã mang lại các ứng dụng hoàn toàn mới cho cả hai lĩnh vực chẩn đoán và điều trị ung thư. Với việc tìm ra các biomarkers (chất đánh dấu sinh học - NV) đặc hiệu, kết hợp với khả năng phát hiện chúng ở nồng độ siêu nhỏ thông qua việc sử dụng các nano đã mở ra một kỷ nguyên mới trong việc chẩn đoán ung thư sớm.

– Thưa, bác sĩ có thể cho thí dụ để minh họa?

– Thí dụ các thiết bị phân tích dựa trên các vật liệu nano (như ống nano carbon, hạt nano, thanh dao động nano và đặc biệt là sợi nano) giúp nâng cao chất lượng và độ chính xác của phương pháp chẩn đoán hình ảnh bằng cộng hưởng từ (MRI).

– Thưa bác sĩ, đó là để chẩn đoán phát hiện bệnh. Còn để điều trị thì sao?

– Ngoài ra, với khả năng chứa thuốc, tải thuốc đến tiêu diệt tế bào ung thư mà không tiêu diệt hay gây tác dụng phụ đến các tế bào bình thường, các hạt nano đã mở ra một khả năng hoàn toàn mới trong trong điều trị ung thư.

– Thưa bác sĩ, hạt nano là gì ? Ứng dụng để điều trị ung thư như thế nào?

– Hạt nano là một dạng thức đặc biệt của vật liệu nano. Hạt nano thường có dạng hình cầu hoặc gần hình cầu; các dạng khác như hình que, lục lăng, tứ diện… ít phổ biến hơn. Hạt nano được sử dụng để chẩn đoán và điều trị ung thư nhờ vào khả năng xâm nhập sâu trong cơ thể, đến quy mô tế bào một cách dễ dàng. Có 3 loại vật liệu được đặc biệt quan tâm trong điều trị ung thư, đó là hạt nano từ tính, hạt nano kim loại và hạt nano hữu cơ.

– Xin bác sĩ giải thích về hạt nano từ tính? Ứng dụng thế nào trong chẩn đoán và điều trị ung thư?

– Hạt nano từ tính sử dụng từ tính ở kích thước nhỏ, còn gọi là hạt nano siêu thuận từ, hạt này có từ tính mạnh khi ở trong từ trường, hoàn toàn không có từ tính khi ở điều kiện không có từ trường ngoài. Sử dụng tính chất này, các nhà khoa học đã dùng hạt nano siêu thuận từ oxid sắt để chẩn đoán ung thư. Trong phương pháp chụp MRI (hình ảnh cộng hưởng từ), các hạt nano siêu thuận từ oxid sắt sẽ liên kết với các tế bào ung thư làm từ trường ở mô ung thư nhiều hơn những vùng mô lành chung quanh, do đó độ tương phản tại vùng bị ung thư tăng hơn các vùng khác. Các nano từ này còn được sử dụng trong các nghiên cứu về nhả chậm thuốc và dẫn thuốc đến đích nhờ từ trường…

Hạt nano từ tính còn dùng để tiêu diệt khối u ác tính bằng đốt nhiệt từ. Nguyên tắc hoạt động của ứng dụng này là dẫn hạt nano từ tính đến khối u. Tác động một từ trường xoay chiều bên ngoài làm cho hạt nano từ sinh nhiệt. Nhiệt lượng này sẽ tiêu diệt tế bào ung thư, các tế bào ở vùng lân cận không có hạt nano từ sẽ không bị ảnh hưởng nhiều. Bằng cách chức năng hóa bề mặt hạt nano từ tính để hạt này khu trú tại các tế bào ung thư, điều trị ung thư với phương pháp đốt nhiệt từ không có tác dụng phụ so với phẫu trị hoặc xạ trị, hóa trị. Tuy nhiên, từ thực nghiệm đến việc áp dụng trên bệnh nhân còn nhiều khó khăn, khó khăn lớn nhất là làm thế nào khu trú hạt nano với nồng độ đủ cao để tiêu diệt tế bào ung thư.

– Thưa bác sĩ, còn hạt nano kim loại?

– Hạt nano kim loại như vàng, bạc, bạch kim có đặc trưng quang học rất đặc biệt, đó là tính chất tán xạ ánh sáng và tính hấp thụ ánh sáng rất mạnh. Tính chất tán xạ ánh sáng được khai thác trong việc đánh dấu tế bào ung thư vú. Bằng cách gắn kết hạt nano vàng với tế bào nghi ngờ ung thư, xem dưới ánh sáng kính hiển vi trường tối, việc nhận biết tế bào ung thư rất dễ dàng so với các tế bào khác. Tính chất hấp thụ quang của hạt nano vàng được sử dụng để làm “bom nano”. Nguyên tắc hoạt động là gắn kết hạt nano vàng với tế bào ung thư, chiếu  laser để hạt nano hấp thụ tia này. Năng lượng hấp thụ lớn làm hạt nano vàng bị nóng chảy, đốt nóng và tiêu diệt tế bào ung thư.

– Còn lại một loại là hạt nano hữu cơ, xin bác sĩ vui lòng giải thích tiếp?

– Hạt nano hữu cơ nhiều lớp, các lớp bên trong là thuốc diệt tế bào ung thư, lớp ngoài cùng có gắn các nhóm chức năng cho phép kết cặp với các kháng nguyên/kháng thể của khối u với độ đặc hiệu cao, đồng thời bỏ qua các tế bào lành mạnh. Các kẻ hở ở vách huyết quản của khối u có kích thước lớn hơn hạt nano, cho phép các hạt nano chui qua các khe hở, đi vào bên trong khối u. Sau đó, các kích hoạt bên ngoài như nhiệt, từ trường sẽ được thực hiện để phá vỡ lớp vỏ hữu cơ, giải phóng thuốc, tiêu diệt tế bào ung thư mà không làm ảnh hưởng tế bào bình thường.

– Xin cảm ơn bác sĩ đã cung cấp cho độc giả Tạp chí Thuốc & Sức Khỏe những kiến thức rất thú vị và bổ ích.