Đã có một số sản phẩm nano vàng được cho phép sử dụng cho chẩn đoán y học, tuy nhiên số này còn rất ít. Và mối quan tâm hàng đầu của FDA là hệ quả lâu dài của nano vàng trên cơ thể con người.
Ví dụ trong chẩn đoán bệnh bằng CT, 1.35 g vàng /kg là rất nhiều và vượt ngưỡng cho phép. Trong khi đó sử dụng phương pháp quang âm chỉ cần 22.7 µg vàng/kg. Việc sử dung nano vàng trong lâm sàng cần được kết hợp chặt chẽ giữa các bác sỹ và nhà khoa học.
Mời xem: Chữa ung thư bằng nano vàng: Phần 1 – Lý thuyết và thực tiễn – TS Vũ Quang Hiếu
Ứng dụng của Nano vàng trong y học:
Có thể nói nano vàng được sử dụng trong 3 lãnh vực chính (hình 1):
Hình 2: Ứng dụng của nano vàng trong điều trị bệnh. Bao gồm quang nhiệt trị, quang hóa trị, kết hợp với xạ trị, kết hợp với chữa trị và đưa thuốc trúng đích (1).
1.1 : Quang nhiệt trị (Photo thermal therapy):
Cơ chế của phương pháp: Khi có ánh sáng chiếu vào nano vàng, các electron bề mặt hạt nano sẽ bị kích thích, cộng hưởng với nhau và biến đổi thành nhiệt năng trong vòng 1 ps (1 phần 1 tỷ của giây).
Cơ chế diệt tế bào ung thư: Sau khi tập trung ở trong tế bào ung thư (có thể tiêm trực tiếp hay điều trị trúng đích), các nano vàng này sẽ đươc kích thích tạo nhiệt trong khoảng 41oC đến 47oC và tiêu diệt các tế bào ung thư.
Điều kiện :
Hình 3:hình ảnh 3 chiều chụp CT của chuột mang khối ung thư. (A) chuột kiểm chứng, chỉ tiêm nước muối sinh lý, (B) Chuột tiêm với nano vàng (không có ligand), (C) Chuột tiêm với nano vàng mang ligand EGFR. Mũi tên chỉ vị trí khối ung thư. (4)
2.2 Chẩn đoán bệnh bằng phát huỳnh quang
Các hạt nano vàng có khả năng phát huỳnh quang với những bước sóng khác nhau. Thông thường các nano vàng hình que và nano vàng phủ bề mặt được sử dụng vì chúng có khả năng phát huỳnh quang trong vùng hồng ngoại. Các hạt nano vàng hình que hay dạng vỏ thường được sử dụng trong trường hợp này. Chúng có thể được thay đổi để hấp thu và phát ra những bước sóng chuyên biệt khác nhau. Tuy nhiên chẩn đoán bằng huỳnh quang chỉ khả dĩ thực hiện trên các động vật nhỏ, và khó áp dụng cho người vì sóng hồng ngoại khó có khả năng xuyên qua các mô dày.
2.3 Chẩn đoán bằng khối phổ bề mặt Raman.
Khối phổ Raman là kỹ thuật nghiên cứu sự rung động, xoay , v.v. của các phân tử. Khối phổ Raman khá phức tạp, nhưng đặc trưng cho từng loại phân tử. Do đó chúng có khả năng cung cấp chính xác các thành phần hóa học có trong mẫu. Tuy có tính đặc hiệu cao, nhưng pp khối phổ Raman có tính nhạy thấp, chỉ có 1 trên 108 photon là phổ Raman. Hạt nano vàng có khả năng khuếch tán cộng hưởng khối phổ này từ đó tăng độ nhạy của chẩn đoán.
2.4 Chẩn đoán bằng quang âm (photo acoustic imaging)
Trong chẩn đoán bằng quang âm, sau khi vật thể được chiếu tia lazer, chúng sẽ nóng lên, giãn nở tạo âm thanh. Kích thích nhịp laser liên tục sẽ tạo ra sóng siêu âm. Ưu điểm của phương pháp này là chúng sử dung tia hồng ngoại để kích thích tạo sóng siêu âm. Vì các mô trong cơ thể là khác nhau nên các bước sóng này sẽ khác nhau. Vì nano vàng có khả năng hấp thu các bước sóng ánh sáng rất tốt, nên chúng được sử để tăng chất lượng hình ảnh chẩn đoán.
2.5 Chẩn đoán quang học
Nano vàng có khả năng phản xạ ánh sáng tốt hơn so với các nanoparticles khác. Việc thay đổi hình dạng và cấu trúc của nano vàng cũng có thể điều chỉnh mức độ phản xạ của chúng. Vàng được chuộng hơn so với những chất phát huỳnh quang khác do chúng không bị mờ theo thời gian. Ánh sáng sử dụng ở đây chủ yếu nằm trong vùng nhìn thấy được và phương pháp này cho đến nay chỉ áp dung chẩn đoán ở mức độ tế bào.
Mời xem thêm: Các xét nghiệm hình ảnh trong ung thư – BS Đặng Phước Hưng
Mieszawska AJ, Mulder WJM, Fayad ZA, Cormode DP. Multifunctional Gold Nanoparticles for Diagnosis and Therapy of Disease. Molecular Pharmaceutics 2013;10(3):831-847.
Yao C, Zhang L, Wang J, et al. Gold Nanoparticle Mediated Phototherapy for Cancer. Journal of Nanomaterials 2016;2016:29.
Gold nanoparticles as contrast agents in x-ray imaging and computed tomography. Nanomedicine : nanotechnology, biology, and medicine 2015;10(2):321-341.
Reuveni, T., Motiei, M., Romman, Z., Popovtzer, A., and Popovtzer, R. (2011). Targeted gold nanoparticles enable molecular CT imaging of cancer: an in vivo study. Int. J. Nanomed. 6, 2859–2864.
- Điều trị bệnh
- Chẩn đoán bệnh bằng hình ảnh
- Chẩn đoán bệnh ở mức độ phân tử
- Chữa trị ung thư
Hình 2: Ứng dụng của nano vàng trong điều trị bệnh. Bao gồm quang nhiệt trị, quang hóa trị, kết hợp với xạ trị, kết hợp với chữa trị và đưa thuốc trúng đích (1).
1.1 : Quang nhiệt trị (Photo thermal therapy):
Cơ chế của phương pháp: Khi có ánh sáng chiếu vào nano vàng, các electron bề mặt hạt nano sẽ bị kích thích, cộng hưởng với nhau và biến đổi thành nhiệt năng trong vòng 1 ps (1 phần 1 tỷ của giây).
Cơ chế diệt tế bào ung thư: Sau khi tập trung ở trong tế bào ung thư (có thể tiêm trực tiếp hay điều trị trúng đích), các nano vàng này sẽ đươc kích thích tạo nhiệt trong khoảng 41oC đến 47oC và tiêu diệt các tế bào ung thư.
Điều kiện :
- Phương pháp sử dụng ánh sáng trong vùng hồng ngoại có bước sóng trên 650nm. Vì các bước sóng trong phổ hồng ngoại có khả năng đi sâu vào cơ thể hơn những sóng ánh sáng bình thường (ánh sáng thấy được bằng mắt người).
- Do đó hình dạng và kích thước của nano vàng phải được điều chỉnh sao cho thõa mãn điều kiện trên. Thông thường chúng phải có hình que, hình sao, hình nhẫn, hình hộp và hình cầu rỗng ruột.
- Mật độ tập trung của nano vàng tại khối ung thư phải cao đủ để tạo nhiệt.
- Phương pháp này cần kết hợp điều trị trúng đích và phương pháp quang nhiệt trị ở trên để đạt hiệu quả cao hơn.
- Ánh sáng sử dụng ở đây nằm trong vùng hồng ngoại (tương tự phương pháp trên)
- Nano vàng có khả năng mang thuốc
- Chẩn đoán bệnh bằng hình ảnh
Hình 3:hình ảnh 3 chiều chụp CT của chuột mang khối ung thư. (A) chuột kiểm chứng, chỉ tiêm nước muối sinh lý, (B) Chuột tiêm với nano vàng (không có ligand), (C) Chuột tiêm với nano vàng mang ligand EGFR. Mũi tên chỉ vị trí khối ung thư. (4)
2.2 Chẩn đoán bệnh bằng phát huỳnh quang
Các hạt nano vàng có khả năng phát huỳnh quang với những bước sóng khác nhau. Thông thường các nano vàng hình que và nano vàng phủ bề mặt được sử dụng vì chúng có khả năng phát huỳnh quang trong vùng hồng ngoại. Các hạt nano vàng hình que hay dạng vỏ thường được sử dụng trong trường hợp này. Chúng có thể được thay đổi để hấp thu và phát ra những bước sóng chuyên biệt khác nhau. Tuy nhiên chẩn đoán bằng huỳnh quang chỉ khả dĩ thực hiện trên các động vật nhỏ, và khó áp dụng cho người vì sóng hồng ngoại khó có khả năng xuyên qua các mô dày.
2.3 Chẩn đoán bằng khối phổ bề mặt Raman.
Khối phổ Raman là kỹ thuật nghiên cứu sự rung động, xoay , v.v. của các phân tử. Khối phổ Raman khá phức tạp, nhưng đặc trưng cho từng loại phân tử. Do đó chúng có khả năng cung cấp chính xác các thành phần hóa học có trong mẫu. Tuy có tính đặc hiệu cao, nhưng pp khối phổ Raman có tính nhạy thấp, chỉ có 1 trên 108 photon là phổ Raman. Hạt nano vàng có khả năng khuếch tán cộng hưởng khối phổ này từ đó tăng độ nhạy của chẩn đoán.
2.4 Chẩn đoán bằng quang âm (photo acoustic imaging)
Trong chẩn đoán bằng quang âm, sau khi vật thể được chiếu tia lazer, chúng sẽ nóng lên, giãn nở tạo âm thanh. Kích thích nhịp laser liên tục sẽ tạo ra sóng siêu âm. Ưu điểm của phương pháp này là chúng sử dung tia hồng ngoại để kích thích tạo sóng siêu âm. Vì các mô trong cơ thể là khác nhau nên các bước sóng này sẽ khác nhau. Vì nano vàng có khả năng hấp thu các bước sóng ánh sáng rất tốt, nên chúng được sử để tăng chất lượng hình ảnh chẩn đoán.
2.5 Chẩn đoán quang học
Nano vàng có khả năng phản xạ ánh sáng tốt hơn so với các nanoparticles khác. Việc thay đổi hình dạng và cấu trúc của nano vàng cũng có thể điều chỉnh mức độ phản xạ của chúng. Vàng được chuộng hơn so với những chất phát huỳnh quang khác do chúng không bị mờ theo thời gian. Ánh sáng sử dụng ở đây chủ yếu nằm trong vùng nhìn thấy được và phương pháp này cho đến nay chỉ áp dung chẩn đoán ở mức độ tế bào.
Mời xem thêm: Các xét nghiệm hình ảnh trong ung thư – BS Đặng Phước Hưng
