Đặc biệt, kể từ khi công nghệ nano xuất hiện đã cải tiến các kỹ thuật này thì con người ngày càng được hưởng lợi trong chăm sóc và trị bệnh.
Sinh học phân tử được ứng dụng rộng rãi
Hiện nay, các cơ sở y tế có điều kiện đã sử dụng kỹ thuật xét nghiệm ADN phôi thai trong máu người mẹ để chẩn đoán trước sinh hội chứng Down. Ở Trung Quốc cũng áp dụng kỹ thuật xét nghiệm sinh học phân tử PCR (polymerase chain reaction) để chẩn đoán trước sinh bệnh di truyền Duchenne. Tại Âu Mỹ đã ứng dụng kỹ thuật sinh học phân tử để chẩn đoán trước sinh một số bệnh khác như Beta Thalassemia, xơ nang (cystic fibrosis), hội chứng X không bền, Phenylceton niệu... Việc chẩn đoán sơ sinh cho trẻ mới được sinh ra cũng đã đạt nhiều kết quả tiến bộ bằng kỹ thuật sinh học phân tử như bệnh tăng sản tuyến thượng thận bẩm sinh, bệnh thiếu men alpha 1 antitrypsin, bệnh xơ nang...
Ngoài ra, kỹ thuật sinh học phân tử có rất nhiều ứng dụng trong chẩn đoán, tiên lượng và đánh giá hiệu quả điều trị của rất nhiều bệnh nhiễm khuẩn, nhiễm virut, nhiễm ký sinh trùng và ở nước ta cũng đã sử dụng một số kỹ thuật xét nghiệm sinh học phân tử theo hướng này.
Thực tế cho thấy, các xét nghiệm tìm vi khuẩn gây bệnh trực tiếp hiện nay có giá trị thấp, nuôi cấy vi khuẩn thì rất lâu và phải mất nhiều tuần, nhưng nếu dùng kỹ thuật xét nghiệm sinh học phân tử thì có kết quả sau vài giờ. Kết quả này khá chính xác, có độ nhạy rất cao. Các kỹ thuật xét nghiệm sinh học phân tử ngoài đặc điểm cho kết quả chính xác và nhanh còn rất thuận tiện và sử dụng được nhiều loại bệnh phẩm khác nhau như: máu, phân, đờm, nước tiểu; các dịch cơ thể gồm dịch màng bụng, dịch màng phổi, tinh dịch, dịch âm đạo; nước súc miệng, nước bọt, lông, tóc...; đồng thời còn định lượng được tác nhân gây bệnh, từ đó có cơ sở tiên lượng, đánh giá được hiệu quả điều trị. Vấn đề này rất quan trọng trong điều trị các bệnh do nhiễm virut như HBV gây bệnh viêm gan virut B, HCV gây bệnh viêm gan virut C, HIV gây hội chứng suy giảm miễn dịch mắc phải AIDS. Ngoài ra, chúng còn đánh giá được tình trạng kháng thuốc đang có xu hướng phát triển và gia tăng hiện nay vì kỹ thuật sinh học phân tử có thể phát hiện được gene gây kháng thuốc của vi khuẩn kể cả virut như tình trạng kháng thuốc chống lao, kháng thuốc điều trị bệnh AIDS...
Công nghệ nano hỗ trợ rất nhiều khi chụp MRI phát hiện khối u.
Công nghệ nano cải tiến các xét nghiệm chẩn đoán sinh học phân tử
Phát hiện các phân tử sinh học bằng Nanobiochips và nanobiosensors
Nanochip: Sử dụng các thành phần có kích thước nano trong các xét nghiệm sinh học phân tử cho khả năng chẩn đoán chính xác hơn, đồng thời giảm giá thành của xét nghiệm. Các chip sinh học nano được ví như những phòng thí nghiệm thu nhỏ mà ở đó hàng trăm đến hàng nghìn phản ứng sinh hóa để nhận dạng tín hiệu các phân tử cần phát hiện trong chẩn đoán. Trên những con chip này là tập hợp rất nhiều các vị trí được thu nhỏ và sắp xếp trên một bề mặt rắn cho phép rất nhiều thử nghiệm khác nhau thực hiện cùng một lúc, giúp kết quả xét nghiệm nhanh và hiệu quả. Ví dụ như hệ nano mao dẫn (nanofluidics). Nhìn chung, hệ mao dẫn này có cấu tạo như những kênh hình trụ được chế tạo bằng phương pháp khắc quang học trên silicon, kính hoặc polymers để biến đổi các dây nano (nanowires) thành các ống nano (nanotubes) có lỗ nhỏ. Những ống nano này được sử dụng phát hiện phân tử sinh học đo tại các cổng nano (nanopore). Các cổng nhỏ này có tính dẫn điện và cách nhiệt. Đồng thời do có sự thay đổi dòng điện khi có sự dịch chuyển dòng ion của các dung dịch điện phân chứa phân tử sinh học cần xác định nên chúng được ứng dụng để phát hiện các phân tử sinh học gây bệnh.
Kết hợp nanochip với nanosensor: Khác với nano chip, nano sensor lại là các thiết bị cảm ứng kết hợp các chất chỉ thị sinh học. Có rất nhiều loại nano sensor bao gồm loại quang, điện, hóa hoặc điện hóa. Bề mặt của các thiết bị này được xử lí để gắn với các chất chỉ thị sinh học đặc hiệu trong chẩn đoán như kháng thể hoặc các enzyme đặc hiệu. Các nhà khoa học đã tạo ra những thiết bị kết hợp chip nano và các nanosensor. Thiết kế này là cấu trúc nhiều lớp với lớp màng polycarbonate, lớp màng lọc giữ các tế bào gây bệnh. Sau đó, các tế bào này sẽ được phân tích protein hoặc DNA bằng kỹ thuật gắn nhãn huỳnh quang.
Ứng dụng công nghệ nano trong chẩn đoán hình ảnh
Chẩn đoán hình ảnh là một ngành ứng dụng khoa học kỹ thuật sử dụng tia X, sóng siêu âm hoặc từ trường (MRI) để thể hiện cấu trúc cơ thể con người bằng hình ảnh theo quy ước nhằm cung cấp những thông tin lâm sàng cho bác sĩ. Các chất cản quang (hoặc môi trường cản quang sử dụng để tăng độ tương phản của cấu trúc hoặc dịch của cơ thể trong hình ảnh. Chúng hấp thụ hoặc thay đổi điện từ hoặc siêu âm bên ngoài và tăng cường độ phóng xạ trong mô hoặc cấu trúc đích. Các nhà khoa học đã sử dụng các hạt nano oxide sắt siêu thuận từ (superparamagnetic iron oxide nanoparticles) như các chất tương phản trong các ứng dụng chụp cộng hưởng từ để phát hiện hình ảnh các tế bào ung thư. Các hạt nano này cho thấy khả năng vượt trội so với các phức chelates được sử dụng trong các ứng dụng thông thường vì chúng cho khả năng mô tả chi tiết hơn vị trí các khối u, chúng còn có khả năng “theo dõi” các tế bào khối u khi chúng di chuyển trong máu. Để làm được điều này, các hạt nano được chiếu sáng bằng xung laser. Sau đó, chúng được kết hợp với các mảnh amino của chất kích hoạt urokinase plasminogen - một chất gắn với các receptor đặc hiệu trên bề mặt tế bào khối u trong máu để làm tăng khả năng bắt giữ các tế bào khối u trong một thể tích máu xác định. Sự hấp thụ cục bộ của các hạt nano oxide sắt từ tính được chiếu sáng bằng xung laser sẽ phát hiện ra sự có mặt của tế bào ung thư.
