Mười hai triệu người Đức bị bệnh nha chu (một bệnh viêm nhiễm có thể dẫn đến mất răng nếu không được chữa trị). Một bộ vi xử lý chẩn đoán mới cho phép nhanh chóng phát hiện các tác nhân gây bệnh nha chu, giúp nha sĩ hành động nhanh chóng để tiến hành biện pháp điều trị đúng.
Chảy máu nướu khi đánh răng hoặc khi cắn vào quả táo có thể là dấu hiệu của bệnh nha chu, một bệnh viêm các mô xung quanh và nâng đỡ các răng. Vi khuẩn mảng bám tấn công vào xương, làm cho răng có thể bị lung lay theo thời gian và trong trường hợp tồi tệ nhất, thậm chí nó bị rụng đi, khi đó để lại lỗ hỏng chân răng. Hơn nữa, nha chu cũng hoạt động như một tâm điểm mà từ đó bệnh có thể lây lan khắp cơ thể: Nếu các vi khuẩn đi vào máu, chúng có thể gây tổn hại hơn nữa ở những nơi khác. Các Bác sĩ nghi ngờ có mối liên hệ giữa vi rút gây bệnh nha chu và các tổn hại tim mạch như cơn đau tim hoặc đột quỵ. Để ngăn chặn nguồn gây viêm nhiễm, nha sĩ cạo vôi răng và lấy các mảng bám trên bề mặt răng, nhưng điều này dường như chưa đủ, những vi khuẩn hung hãn chỉ có thể được loại bỏ bằng thuốc kháng sinh.
Trong số khoảng 700 loài vi khuẩn được tìm thấy trong miệng, chỉ có 11 loại gây ra bệnh nha chu, một số được coi là gây bệnh nghiêm trọng. Nếu những dấu hiệu sinh học hiện diện ở khe nướu răng (khoảng không gian nhỏ giữa răng và nướu) - thì bệnh nhân có nguy cơ bị bệnh viêm nha chu cao. Tuy nhiên, cách duy nhất để phát hiện sự hiện diện của vi rút là tiến hành các xét nghiệm. Vấn đề là phương pháp hiện nay để nhận diện tác nhân gây bệnh là tốn thời gian và phải được thực hiện ở phòng thí nghiệm chuyên ngành. Phân tích vi khuẩn thông thường bằng cách nuôi cấy vi khuẩn mang mầm bệnh bị giết ngay sau khi chúng tiếp xúc với oxy.
Phân tích vi khuẩn chưa đến 30 phút
Một Đơn vị xử lý chẩn đoán linh hoạt mới được thiết kế để tăng tốc độ đáng kể việc nhận diện mười một tác nhân liên quan đến gây bệnh nha chu. Các nhà khoa học tại Viện Liệu pháp tế bào và Miễn dịch học IZI Fraunhofer (The Fraunhofer Institute for Cell Therapy and Immunology IZI ) ở Leipzig đã hợp tác với hai công ty BECIT GmbH và ERT-Optik, để phát triển một mô-đun Lab-on-a-chip (một phòng thí nghiệm siêu nhỏ được tích hợp trên một con chip) được gọi là ParoChip. Trong tương lai, điều này sẽ cho phép các nha sĩ và các phòng thí nghiệm y tế chuẩn bị mẫu một cách nhanh chóng và sau đó phân tích vi khuẩn. Tất cả các bước trong quá trình nhân bản chuỗi DNA và dò tìm chúng sẽ diễn ra trực tiếp trên bộ vi xử lý, trong đó bao gồm một thẻ vi lỏng hình đĩa có đường kính khoảng 6 cm. "Cho đến nay, phân tích mất khoảng 4-6 giờ. Với ParoChip nó chỉ mất chưa đến 30 phút. Điều này có nghĩa là nó có thể để phân tích một số lượng lớn các mẫu trong một khoảng thời gian ngắn", theo Tiến sĩ Dirk Kuhlmeier, một nhà khoa học tại IZI.
Việc phân tích được thực hiện không cần tiếp xúc và hoàn toàn tự động. Các mẫu được thực hiện bằng cách sử dụng que giấy vô trùng, hình dáng kích thước như cây tăm, sau đó các vi khuẩn được lấy ra từ que và DNA được phân lập và tiêm vào buồng phản ứng có chứa thuốc thử khô. Có 11 buồng (ngăn nhỏ) trên mỗi thẻ, mỗi buồng đều có thuốc thử cho một loại trong số mười một tác nhân gây bệnh nha chu. Tổng số vi khuẩn được xác định trong một buồng bổ sung, thông qua phản ứng chuỗi polymerase (PCR). Phương pháp này cho phép hàng triệu bản sao được tạo ra ngay cả số lượng rất nhỏ của chuỗi DNA mầm bệnh. Để tạo ra những thay đổi nhiệt độ cực kỳ nhanh chóng theo yêu cầu của PCR, chip nhựa hình đĩa được gắn một khối gia nhiệt kim loại với ba khu vực nhiệt độ và máy quay để nó di chuyển qua các khu vực này. Điều này tạo ra một tín hiệu huỳnh quang, tín hiệu này được đo bằng một thiết bị đo quang kết nối với một đầu dò quang học, máy dò ảnh và diode laser. Lợi ích chủ yếu là tín hiệu làm cho nó không những có thể xác định số lượng từng loại vi khuẩn và vì vậy xác định mức độ nghiêm trọng của tình trạng bệnh, mà còn có thể xác định tổng số lượng của tất cả các vi khuẩn trong mẫu gộp lại. Điều này cho phép các bác sĩ để điều chỉnh lượng kháng sinh điều trị cho phù hợp.
“Khi kết nối hệ thống đo quang học cho phép chúng ta xác định số lượng vi khuẩn, ParoChip cũng thích hợp để nhận diện vi khuẩn khác gây nhiễm trùng, chẳng hạn như các tác nhân gây bệnh truyền nhiễm qua thực phẩm hoặc những tác nhân gây nhiễm trùng huyết", Kuhlmeier nhấn mạnh thêm lợi thế của bộ xử lý chẩn đoán nhỏ gọn: "Sử dụng ParoChip không phải qua nhiều bước như các xét nghiệm vi khuẩn hiện đang áp dụng. Đĩa nhân tạo có thể được sản xuất với giá rẻ và xử lý sau khi sử dụng cũng giống như găng tay dùng một lần". Nguyên mẫu ban đầu của ParoChip dự định để sử dụng trong các phòng thí nghiệm lâm sàng, tuy nhiên nó cũng có thể được sử dụng để phân tích các mẫu tại phòng khám nha khoa của nha sĩ theo yêu cầu riêng.
