Khám phá những ứng dụng mới của laser trong y học

Laser là thuật ngữ viết tắt tiếng Anh ( Ligh Amplification Stimulated Emission of Radiation), có nghĩa là khuếch đại ánh sáng bằng phát xạ kích thích. Từ khi phát minh năm 1960, laser đã có rất nhiều ứng dụng trong y học như phẫu thuật, vật lý trị liệu cho đến điều trị thoát vị đĩa đệm cột sống... Hiện nay, với tiến bộ của khoa học, laser đang có thêm nhiều ứng dụng mới đầy triển vọng trong y học chữa bệnh cứu người.

Dùng để “tiêm” và nâng cao hiệu quả cho vaccin

Tiêm chủng được xem là thủ thuật khá phổ biến trong xã hội hiện đại, nhất là trong bối cảnh các loại bệnh dịch bùng phát nghiêm trọng như hiện nay. Tuy nhiên, các phương pháp chủng ngừa hiện có dùng kim tiêm lại gây đau đớn.

Để khắc phục, các nhà khoa học Massachusetts, Mỹ hiện đang nghiên cứu dùng tia laser hay ánh sáng laser thay cho kim tiêm để đưa vaccin vào tế bào cơ thể.

Tiên phong, có các chuyên gia ở Viện công nghệ Georgia Mỹ (IGT) hiện đã phát minh ra một công nghệ mới, dùng laser để mở một tế bào và đưa vaccine dưới dạng phân tử vào, sau đó đóng lại. Thời gian diễn ra trong vòng vài giây, không gây đau hiệu quả cao hơn so với phương pháp hiện có, nhắm trúng đích, giống như cơ chế virut thâm nhập tế bào.

Trước nghiên cứu trên, Bệnh viện Massachussett, Mỹ (CHM) còn sử dụng chùm tia laser để tăng hiệu quả của vaccin ngừa cúm viêm gan b. Dùng chùm tia laser công suất thấp chiếu vào da nơi tiêm vaccin, nó kích hoạt hệ miễn dịch cơ thể ở mức cực đại và làm tăng tác dụng vaccin, hạn chế tối đa phản ứng phụ của vaccin lên cơ thể.

Đây là phương pháp tăng cường hiệu quả vaccin mà không cần dùng đến hóa chất đặc biệt là chiếu tia laser lên chỗ tiêm trước khi tiêm 1 phút sẽ mang lại lợi thế cao nhất.

Tiêu diệt khối ung thư não

Từ lâu, laser đã được sử dụng trong việc điều trị các chứng bệnh nan y nhưng phát minh mới của ĐH Washington, Mỹ (WU) mới đây lại mở ra một hướng đi đầy triển vọng trong cuộc chiến chống ung thư bằng cách dùng một chùm tia laser chiếu vào RNA hay ARN (acid ribonucleic, một trong hai loại axít nucleic, cơ sở di truyền ở cấp độ phân tử) hay nói cách khác là dùng các chùm tia laser chiếu thẳng vào khối u ung thư Kỹ thuật trên được thực hiện trên người bệnh bằng cách khoan một lỗ nhỏ trên hộp sọ.

Sau đó, sử dụng công nghệ MRI (cộng hưởng từ) để điều hướng xung quanh mê cung phức tạp của não cho đến khi xác định chính xác vị trí khối u Bác sĩ sử dụng một đầu dò, đưa qua lỗ để hướng chùm laser vào khối u, sau đó được gia nhiệt để “nấu chín” các tế bào ung thư não.

Về cơ bản, vô hiệu hóa khả năng hoạt hóa của tế bào ung thư và cuối cùng dẫn đến triệt tiêu khối u mà không cần phải phẫu thuật.

Ngoài việc dùng chùm tia laser để tiêu diệt khối ung thư não, đầu tháng 10/2013, các chuyên gia ở Bệnh viện Hoàng gia Free (RFH), London, Anh còn dùng chùm laser để tiêu diệt khối u cho một nữ bệnh nhân tên là Fiona Fisher, 57 tuổi mà không cần cắt bỏ tuyến vú.

Các chuyên gia ở RFH gọi đây là liệu pháp quang động PDT, mang nhiều hứa hẹn và có khả năng trị được nhiều loại ung thư khác nhau.

Dùng để điều hòa nhịp tim

Một trong những ứng dụng tiềm năng khác của laser là kiểm soát nhịp tim con người. Về cơ bản giống như một thiết bị điều hòa nhịp tim (pacemaker). Các nhà nghiên cứu ở ĐH Case Western Reserve và Vanderbilt mới đây đã hợp tác nghiên cứu, phát hiện thấy việc sử dụng laser có khả năng gia nhiệt cho các tế bào tim buộc chúng phải co bóp theo một kênh ion.

Để tìm ra cơ chế này, nhóm đề tài đã sử dụng một phôi chim cút lồng một sợi cáp quang vào tim đang phát triển. Sau đó tiến hành bơm chùm tia laser năng lượng thấp qua cáp vào rồi gia nhiệt và ép nó co bóp.

Thông thường tim phôi chim cút bắt đầu đập sau gần 40 giờ trong lồng ấp. Ánh sáng được truyền qua một sợi phíp có đường kính 400μm, đặt cách phôi 500μm và ống tim được chiếu sáng hai lần mỗi giây. Kết quả, tạo ra sự đồng bộ giữa xung laser và nhịp tim phôi, mỗi xung tạo ra một nhịp tim. Tăng tần suất chiếu sáng lên 3 xung/giây thì nhịp tim tăng theo và khi ngừng chiếu laser thì nhịp tim lại trở về trạng thái ban đầu.

Cơ sở kiểm soát này được coi là thành công và không để lại các dấu hiệu nguy hiểm khi quan sát bằng kính hiển vi. Chùm tia laser có khả năng điều chỉnh nhịp tim theo các xung tốt hơn cả pacemaker mà hiện nay con người đang sử dụng.

Dùng chùm kết hợp tia laser và hạt nano để diệt khối u

Ngoài tiêu diệt khối ung thư não, các chuyên gia ở ĐH California, Mỹ cũng vừa tìm ra một phương pháp mới, đó là kết hợp giữa công nghệ nano và tia laser để đưa RNA ngừa ung thư vào trực tiếp bên trong nhân tế bào ung thư. Theo đó RNA được bọc bên ngoài bằng các hạt nano cực nhỏ, có cơ cấu đóng mở chọn lọc nhờ chùm tia laser, hay còn gọi là thuốc trị ung thư bọc vàng, đã được thử nghiệm thành công ở chuột.

Công nghệ dùng hạt nano vàng để tiêu diệt tế bào ung thư được xem là cuộc cách mạng đầy triển vọng. Khi chiếu tia hồng ngoại vào các hạt nano, nó sẽ hấp thụ tia hồng ngoại và nóng lên.

Hiện tượng hấp thụ mang tính cộng hưởng này đã được con người tận dụng bằng cách đính các kháng thể vào các hạt nano vàng rồi đưa vào cơ thể, nó có khả năng “hút” các tế bào ung thư và khi được chiếu tia laser lên, nó được gia nhiệt, đủ nóng để tiêu diệt khối u mà không ảnh hưởng đến những tế bào khỏe mạnh kề cạnh.

Giúp người mù lái xe

Một trong những bất lợi của nhóm người thiểu năng thị lực là không thể lái xe. Nhằm khắc phục tình trạng này, các chuyên gia ở Viện Công nghệ Virginia Mỹ (VI) đã chế ra phương tiện giao thông chuyên dụng, dùng cho nhóm người khiếm thị trong đó tích hợp nhiều chức năng của laser, đặc biệt là quét môi trường xung quanh xe.

Giống như thiết bị Braille dùng cho người mù, loại xe này được trang bị các cảm biến, với các xúc giác để truyền thông tin tới cho lái xe và giúp họ điều hướng. Ngoài ra, laser còn được sử dụng để tạo ra âm thanh tích hợp các chức năng vào cho vô lăng và chức năng lệnh giọng nói giống như thiết bị Siri dùng cho xe hơi, đồng thời sử dụng bản đồ, tận dụng không khí nén để dẫn đường.

Mới đây, các nhà khoa học đã đưa vào thử nghiệm loại xe này cho nhóm người mù và những người bị bịt mắt. Kết quả, các tính năng kỹ thuật thỏa mãn các tiêu chuẩn thiết kế, thậm chí người mù lái xe còn tốt hơn nhóm người bịt mắt. Với thành công nói trên, các nhà khoa học hiện đang tiếp tục nghiên cứu, cho ra đời loại xe ôtô chạy điện có độ ồn, độ sóc thấp, được trang bị đủ cả đèn pha lẫn gạt nước để giúp người mù có thể lưu thông, đi lại một cách dễ dàng.