Vàng là kim loại có những đặc tính độc đáo, được sử dụng để làm đồ trang sức, và còn có một công dụng khác ít người biết đến, đó là… chữa ung thư.
Nhiều thử nghiệm lâm sàng đang được tiến hành ở Mỹ trên những bệnh nhân được điều trị bằng các hạt nano vàng.
Lát cắt một khối u quan sát dưới kính hiển vi quang học. Hai hình màu trắng ở cạnh màu nâu là những mạch máu. Ở bên trong, các hạt nano vàng đang tích tụ để phá vách của chúng. Mariana Varna-Pannerec (ESPCI).
Ở dạng tự nhiên, vàng là một kim loại màu vàng, kim loại trơ và không gỉ, điều đó khiến nó trở thành một vật liệu quý không thoái biến theo thời gian. Những đặc tính này, cùng với đặc tính dễ định hình làm vàng trở thành vật liệu được lựa chọn để chế tác kim hoàn.
Chiếc cốc Lycurgus, thời La Mã ở thế kỷ thứ tư. Khi được chiếu sáng từ bên trong, thì xuất hiện một màu ruby tuyệt đẹp ánh lên từ các hạt nano vàng và bạc chứa trong thủy tinh. (Bảo vật của Bảo tàng Anh Quốc).
Đây là chính chiếc cốc đó, nhưng không được chiếu sáng từ bên trong. (Bảo vật của Bảo tàng Anh Quốc)
Vàng còn có những đặc tính khác ở cấp độ nano, tức là ở một phần tỷ của mét. Ở cấp độ này, các hạt vàng có màu sắc khác nhau, tùy thuộc vào hình dạng và kích thước của chúng. Đặc tính này được sử dụng từ thời cổ đại để làm kính màu và gốm sứ để sản phẩm có màu ví như màu ruby đậm. Khi các hạt nano vàng được chiếu sáng bởi một nguồn ánh sáng, các electron (điện tử) dẫn của kim loại bị kích thích bởi các sóng ánh sáng và chúng sẽ dao động. Sự dao động này đặc biệt mãnh liệt đối với một màu cụ thể của quang phổ ánh sáng. Người ta gọi đây là sự cộng hưởng.
Bằng cách thay đổi hình dạng hoặc kích thước của các hạt nano, người ta có thể lựa chọn tần số cộng hưởng để sự tương tác với ánh sáng là tối đa. Các hạt nano khi đó sẽ vận hành như những ăng-ten nhỏ xíu rất hiệu quả, dù chúng vô cùng nhỏ và bị pha loãng, đây chính là nguồn gốc của nhiều màu rực rỡ của các loại kính.
Một hệ quả của sự tương tác tích cực với ánh sáng là làm cho các hạt nano nóng lên. Đây là một đặc tính quan trọng để sử dụng các hạt nano trong các liệu pháp mới chống lại bệnh ung thư, để tiêu diệt các khối u bằng liệu pháp ánh sáng nhiệt (photothermie), có nghĩa là làm nóng các hạt nano vàng tích tụ trong khối u bằng cách chiếu sáng chúng.
Trong cách điều trị này, bước đầu tiên là đưa các hạt nano vàng vào trong máu của bệnh nhân bằng cách tiêm tĩnh mạch. Nhờ đặc tính tương thích sinh học, vàng không gây nguy hiểm cho sức khỏe ở nồng độ được sử dụng trong điều trị, như kết quả thử nghiệm trên chuột. Trong điều kiện các ứng dụng đang được đánh giá, và còn những vấn đề phải giải quyết. Các hạt nano vàng đi qua không bị hệ thống miễn dịch chú ý. Kích thước nanometric của các hạt vàng nhỏ hơn 100 lần so với các tế bào, cho phép chúng di chuyển tự do trong máu và thâm nhập vào khối u.
Các hạt nano cần được tập trung trong khối u. Nhiều khối u là những mạch máu – mạng lưới các mạch máu này cho phép khối u phát triển. Lợi dụng mạng mạch máu này, các hạt nano tích tụ một cách tự nhiên ở bên trong mạch. Sự tích tụ hạt nano ở khối u gia tăng nhờ chúng dễ dàng thẩm thấu qua các mạch máu mà cấu trúc đã bị thay đổi trong các khối u.
Những hạt nano vàng được tiêm vào một con chuột có khối u. Năm giờ sau đó, các lát cắt của khối u được quan sát bằng kính hiển vi quang học (ảnh giữa). Người ta thấy các hạt nano vàng “làm sáng” thành mạch máu. Bức ảnh bên phải chụp cận cảnh một mạch máu, bằng kính hiển vi điện tử. Có hai tế bào máu đỏ và những hạt nano vàng bên trong mạch máu. Các hạt nano sẽ tích tụ trong khối u và sau đó sẽ được chiếu sáng để làm nóng và tiêu diệt khối u.
Người ta chiếu sáng các hạt nano vàng tích tụ trong các khối u, làm chúng nóng lên để phá hủy khối u. Ở giai đoạn này, có một thách thức kép. Ánh sáng phải xuyên qua các mô để tới được khối u, nhưng các mô khỏe mạnh, chúng không được nóng lên. Việc lựa chọn tần số do vậy rất quan trọng. Cần chiếu sáng các hạt nano ở tần số cộng hưởng của chúng, nhưng cũng cần làm sao cho các mô không có hạt nano không hấp thụ ánh sáng này.
Trong phạm vi nhìn thấy của quang phổ ánh sáng (tương ứng với tất cả các màu của cầu vồng), cơ thể chúng ta hấp thụ ánh sáng, nhưng không giống như trong vùng hồng ngoại gần. Chúng ta có thể nhận thấy điều này đơn giản bằng cách đặt tay trên một ánh sáng trắng mạnh. Chỉ có màu đỏ, ở giới hạn của tia hồng ngoại, đi qua các mô của tay.
Sắc thái này của quang phổ trong vùng hồng ngoại gần thường được gọi là “cửa sổ điều trị”, có thể được sử dụng cho mục đích chữa bệnh. Điều nhìn thấy, thực chất là hemoglobin khi hấp thụ ánh sáng này; còn xa hơn nữa trong vùng hồng ngoại, là nước trong cơ thể chúng ta.
Chi tiết bức tranh của Georges de la Tour, Saint Joseph Charpentier (Bảo tàng Louvre). Ánh sáng khuếch tán qua tay và các mô hấp thụ quang phổ ánh sáng rất ít trong dải hồng ngoại gần.
Những hình dạng đặc biệt của hạt nano
Bằng cách thay đổi hình dạng của các hạt nano, người ta có thể điều chỉnh cộng hưởng của chúng nhắm vào cửa sổ điều trị của vùng hồng ngoại gần. Điều này đã được thực hiện ví dụ đối với các hạt nano vàng – hình que hoặc nano – dạng hộp để chúng có hình dáng các khối xốp. Các nghiên cứu tiền lâm sàng (ở động vật) cho phép kiểm tra hiệu quả và an toàn của các hạt nano vàng dưới nhiều hình dạng.
Trong cửa sổ điều trị của quang phổ, ánh sáng đi qua cơ thể chúng ta nhưng không hoàn toàn nhìn thấy và khuếch tán mạnh qua các mô. Không thể nhìn thấy xương theo cách này. Cũng rất khó để tập trung một chùm ánh sáng từ bên ngoài cơ thể vào một khối u, vì ánh sáng đi qua các mô trước khi đến khối u.
Trong các thí nghiệm trên động vật, người ta thường chiếu sáng ở gần khối u, bằng cách đưa qua da một cây kim với sợi quang kết nối với một tia laser hồng ngoại. Cường độ ánh sáng khi đó lớn hơn nhiều tại vị trí khối u.
Thử nghiệm đang thực hiện với ung thư đầu và cổ
Dưới tác động của ánh sáng, các hạt nano vàng nóng lên, chúng “nấu chín” các khối u, và tiêu diệt các tế bào ung thư. Các thử nghiệm đã được tiến hành với động vật, cho ung thư não, tuyến tiền liệt và tuyến tụy. Những thử nghiệm lâm sàng đang được tiến hành tại Mỹ với những bệnh nhân ung thư đầu và cổ (mà điều trị cổ điển không hiệu quả), ung thư phổi và tuyến tiền liệt, với liệu pháp AuroLase (Nanospectra Bioscience).
Các hạt nano ngoài việc được dùng như một loại vũ khí trực tiếp chống lại các khối u, chúng còn được sử dụng như vật vận chuyển (gọi là một vectơ) để giải phóng các phân tử (ví như thuốc) một khi chúng đến được vị trí. Vectơ này có thể làm giảm độc tính của các phương pháp điều trị đặc biệt, vì nhắm chính xác vào các tế bào ung thư.
Chiến lược con ngựa thành Troy (Tơrua)
Chiến lược này nhằm tăng sự xâm nhập của các hạt nano vàng vào trong khối u, bằng cách gắn chúng vào các phân tử (kháng thể) đặc biệt cố định trên các tế bào ung thư, khiến hạt nano vàng bám nhanh chóng vào tế bào ung thư. Những kỹ thuật thay thế khác áp dụng chiến lược “Con ngựa thành Troy” bao gồm sử dụng một số loại tế bào bạch cầu, đại thực bào đã được tích đầy các hạt nano vàng để các hạt nano này thâm nhập sâu hơn vào khối u.
Liệu pháp ánh sáng nhiệt với các hạt nano vàng là một liệu pháp mới đầy hứa hẹn để điều trị ung thư. Nó đã được sử dụng dưới dạng thử nghiệm đối với một số bệnh ung thư cụ thể. Nhiều nghiên cứu vẫn cần tiếp tục trước khi được ứng dụng rộng rãi hơn. Trong tương lai, kỹ thuật này sẽ nhắm mục tiêu hiệu quả hơn vào chính khối u. Với sự nghiên cứu bùng nổ hiện nay, liệu pháp này sẽ sẵn sàng được ứng dụng trong vài năm nữa, bên cạnh các phương pháp điều trị hiện có như trị xạ hoặc hóa trị.
Theo Epochtimes France
Xuân Hà
Xem thêm: