Trong không gian từng đủ chứa một tranzito,
giờ đủ để chứa một tỷ tranzito như thế.
Điều đó giúp một chiếc máy tính có kích thước bằng cả căn phòng
giờ có thể đựng vừa trong túi bạn.
Bạn có thể nói tương lai thật nhỏ bé.
Là một kĩ sư,
tôi được truyền cảm hứng từ cuộc cách mạng thu nhỏ của máy tính.
Là một nhà vật lí học,
tôi tự hỏi liệu chúng ta có thể dùng nó để giảm số lượng người chết
vì một trong những căn bệnh lan rộng nhanh nhất trên Trái Đất:
ung thư.
Khi tôi nói điều đó,
hầu hết mọi người nghĩ rằng chúng tôi đang nghiên cứu cách chữa trị ung thư.
Và đúng vậy.
Nhưng hóa ra
có một cơ hội đáng kinh ngạc để cứu sống nhiều người
nếu được phát hiện và phòng ngừa sớm ung thư.
Trên thế giới, hơn 2/3 số ca chết vì ung thư hoàn toàn có thể ngăn ngừa được
bằng những phương pháp mà ta đã biết đến ngày nay.
Những thứ như vắc xin, chụp chiếu thường xuyên,
và tất nhiên, ngừng hút thuốc.
Nhưng ngay cả khi có những công cụ và kĩ thuật tối tân nhất,
vài khối u không thể bị phát hiện
đến khi chúng phát triển được 10 năm,
khi đã có đến 50 triệu tế bào ung thư.
Sẽ ra sao nếu có công nghệ tốt hơn
để phát hiện những tế bào chết người này sớm hơn,
khi chúng có thể bị cắt bỏ,
khi chúng mới bắt đầu phát triển?
Để tôi cho bạn biết kĩ thuật thu nhỏ sẽ đưa ta đến đâu.
Đây là chiếc kính hiển vi trong phòng thí nghiệm
mà nhà giải phẫu bệnh dùng để xét nghiệm mẫu mô,
như sinh thiết hay xét nghiệm tế bào cổ tử cung.
Chiếc kính hiển vi trị giá 7000$ này
phải được sử dụng bởi những người có nhiều năm được đào tạo
chuyên về phát hiện tế bào ung thư.
Đây là bức ảnh từ một đồng nghiệp của tôi ở trường đại học Rice,
Rebecca Richards-Kortum.
Những gì cô ấy và cả đội đã thực hiện là thu nhỏ cả chiếc kính hiển vi
thành một bộ phận trị giá 10$,
và gắn ở đầu của một sợi quang.
Điều đó có nghĩa là thay vì lấy mẫu thử từ bệnh nhân
và đem đi soi,
ta có thể đem chiếc kính đến chỗ bệnh nhân
Khi đó, thay vì cần một chuyên gia để xem xét ảnh chụp,
ta có thể thiết lập để máy tính có thể phân biệt tế bào bình thường và ung thư.
Điều này rất quan trọng,
bởi vì điều họ phát hiện ra khi làm việc ở những vùng nông thôn
là ngay cả khi họ có thể chụp chiếu di động trên xe,
có thể đến tận nơi đó thực hiện việc kiểm tra
và lấy mẫu thử
gửi đến bệnh viện trung tâm để phân tích,
vài ngày sau đó,
người phụ nữ nhận được điện thoại báo kết quả bất thường
và được mời đến gặp.
Một nửa số họ không đến vì không đủ kinh phí đi lại.
Với chiếc kính hiển vi được tích hợp và phân tích bằng máy tính,
Rebecca và đồng nghiệp có thể tạo ra chiếc xe
được thiết lập cả chẩn đoán và chữa trị bệnh.
Điều đó có nghĩa là họ có thể chẩn đoán
và thực hiện liệu pháp ngay tại chỗ,
vì vậy không ai không thể theo kịp.
Đó chỉ là một ví dụ cho việc thu nhỏ có thể cứu sống nhiều người.
Là một kĩ sư,
chúng tôi nghĩ về nó như một sự thu nhỏ đúng nghĩa.
Bạn lấy một vật lớn và làm cho nó nhỏ lại.
Nhưng những gì tôi nói với bạn về máy tính
là chúng làm thay đổi cuộc sống của ta
khi chúng trở nên nhỏ vừa đủ cho ta đem theo mọi nơi.
Vậy sự thay đổi tương đương trong y học thì như thế nào?
Tưởng tượng bạn có một máy dò tìm
nhỏ đến mức chúng có thể lưu thông trong cơ thể bạn,
tự tìm ra khối u
và phát tín hiệu ra bên ngoài?
Nghe cứ như khoa học viễn tưởng.
Nhưng thật sự công nghệ nano cho phép chúng ta làm được điều đó.
Công nghệ nano cho phép ta thu nhỏ bộ phận làm nên máy dò tìm
từ độ rộng của một sợi tóc
là 100 micro mét
nhỏ hơn 1000 lần
chỉ còn 100 nano mét.
Điều đó có mối quan hệ mật thiết sâu sắc.
Thì ra chất liệu có thể thay đổi đặc tính
ở thước đo nano,
Bạn lấy một chất liệu thông dụng như vàng,
và nghiền nó ra thành bụi, thành những mẩu vàng nano,
nó biến đổi từ màu vàng thành màu đỏ.
Nếu bạn lấy một chất hiếm hơn như cadimi selenua
tạo thành một khối tinh thể lớn màu đen
nếu bạn tạo ra tinh thể nano từ chất liệu này
bỏ vào trong chất lỏng,
và chiếu sáng lên,
chúng sẽ phát sáng.
Và chúng phát ra màu lam, lục, vàng, cam, đỏ,
chỉ tùy thuộc vào kích thước chúng.
Thật là điên rồ! Bạn có thể tượng tượng một vật như thế trong thế giới vĩ mô?
Như thể tất cả chiếc quần jeans trong tủ của bạn được làm hoàn toàn từ sợi bông,
nhưng chúng có màu khác nhau chỉ dựa vào kích cỡ của chúng
(Cười)
Là một nhà vật lý học,
điều thú vị không kém đối với tôi
là không chỉ màu sắc của chất liệu
thay đổi ở thước đo nano;
cách chúng di chuyển trong cơ thể cũng thay đổi.
Và đó là sự quan sát chúng tôi đang thực hiện
để tạo ra máy dò tìm ung thư tốt hơn.
Để tôi chỉ cho bạn thấy điều này.
Đây là một mạch máu trong cơ thể.
Bao quanh mạch máu là một khối u.
Chúng tôi sẽ tiêm các phần tử nano vào mạch máu
và xem cách chúng di chuyển từ dòng máu vào khối u.
Hóa ra mạch máu của nhiều khối u có lỗ hở
hở để phần tử nano có thể lọt ra khỏi dòng máu để vào khối u.
Chúng có lọt ra hay không phụ thuộc vào kích thước của chúng.
Nên trong ảnh này,
cái nhỏ hơn, 100 nano mét, phần tử nano màu xanh đang lọt ra ngoài,
và cái lớn hơn, 500 nano mét, phần tử nano màu đỏ
đang bị mắc kẹt trong dòng máu.
Nó có nghĩa là với tư cách một kĩ sư,
tùy thuộc vào cách tôi làm một vật liệu to hay nhỏ,
tôi có thể thay đổi nơi nó đi đến trong cơ thể bạn.
Trong phòng thí nghiệm của tôi, gần đây chúng tôi tạo ra máy dò tìm ung thư nano
nhỏ đến mức nó có thể di chuyển trong cơ thể và tìm kiếm khối u.
Chúng tôi thiết kế chúng để lắng nghe sự xâm nhập của khối u;
âm thanh của sự truyền tín hiệu hóa học khối u cần để lan rộng.
Để một khối u thoát khỏi phần mô nó được sinh ra,
nó cần tạo ra chất hóa học gọi là enzim
để làm mòn khung mô.
Chúng tôi thiết kế các phần tử nano này có thể được kích hoạt bởi enzim.
Một enzim có thể kích hoạt 1000 phản ứng hóa học trong một giờ.
Trong ngành kĩ thuật, chúng tôi gọi nó là sự khuếch đại
tỉ lệ 1/1000,
khiến cho nó cực nhạy.
Nên chúng tôi đã làm được một máy dò tìm ung thư cực nhạy.
Nhưng làm sao để tôi gửi tín hiệu đã kích hoạt này ra thế giới bên ngoài,
nơi tôi có thể thao tác được?
Để làm vậy, chúng tôi sử dụng một bộ phận nữa của sinh học phân tử nano,
có liên quan đến quả thận.
Thận là một bộ lọc.
Công việc của nó là lọc máu và đưa chất thải ra nước tiểu.
Hóa ra những gì thận lọc được
cũng phụ thuộc vào kích thước
Trong bức ảnh này, bạn có thể thấy
thấy mọi thứ nhỏ hơn 5 nano mét
đi từ máu, qua thận, vào trong nước tiểu,
và mọi thứ lớn hơn đều được giữ lại.
Nếu tôi làm một máy dò tìm ung thư 100 nano mét,
tiêm vào trong máu,
nó có thể lọt vào khối u và được kích hoạt bởi enzim khối u
để phát ra dấu hiệu
đủ nhỏ để được lọc ra khỏi thận
và đi vào nước tiểu,
tôi có được một dấu hiệu ra bên ngoài để tôi có thể phát hiện.
Nhưng có một vấn đề nữa.
Đó là một dấu hiệu rất nhỏ,
vậy làm sao tôi phát hiện được?
Thật ra, dấu hiệu cũng chỉ là một phân tử.
Đó là những phân tử tôi tạo ra với tư cách là kĩ sư.
Chúng hoàn toàn nhân tạo, và được thiết kế
để tương thích với công cụ được lựa chọn.
Nếu chúng tôi muốn dùng một công cụ đắt tiền cực nhạy
gọi là là khối phổ kế,
chúng tôi sẽ tạo một phân tử lớn nhất định
Hay nếu chúng tôi muốn làm thứ gì đó rẻ và di động.
Chúng tôi tạo phân tử có thể lấy được trên giấy
như que thử thai.
Trên thực tế, có rất nhiều bài kiểm tra trên giấy
đang dần trở nên có giá trị trong lĩnh vực gọi là chẩn đoán trên giấy.
Điều đó sẽ dẫn chúng ta đến đâu?
Những gì tôi sắp nói tiếp theo,
với tư cách một nhà nghiên cứu lâu năm
thể hiện giấc mơ của tôi.
Tôi không nói đó là một lời hứa,
đó là một giấc mơ.
Nhưng tôi nghĩ chúng ta cần có giấc mơ để luôn phấn đấu,
ngay cả, và đặc biệt, với nhà nghiên cứu ung thư.
Những gì tôi sắp nói với bạn là điều tôi hi vọng xảy ra với công nghệ,
mà cả đội tôi và tôi luôn tận tâm tận lực
để biến nó thành hiện thực.
Đây,
tôi ước rằng một ngày nào đó,
thay vì phải dùng nhiều phương tiện chụp chiếu đắt tiền
để nội soi đại tràng,
chụp nhũ ảnh,
hay xét nghiệm tế bào cổ tử cung,
chỉ cần một mũi tiêm,
chờ trong một giờ,
và thử nước tiểu trên một mẩu giấy.
Tưởng tượng điều đó có thể thực hiện
mà không cần sự ổn định của nguồn điện,
hay chuyên gia y tế ở đó.
Họ có thể ở cách xa
và được kết nối bằng hình ảnh trên điện thoại thông minh
Tôi biết điều này như một giấc mơ
nhưng trong phòng thí nghiệm chúng tôi đã thử nghiệm trên chuột,
cho kết quả tốt hơn phương pháp hiện hữu
trong việc chẩn đoán ung thư phổi, ung thư đại tràng và ung thư buồng trứng.
Và tôi hi vọng điều này có nghĩa là
một ngày nào đó chúng ta có thể phát hiện khối u ở bệnh nhân
sớm hơn 10 năm sau khi chúng bắt đầu phát triển,
ở mọi tầng lớp xã hội,
ở mọi nơi trên toàn thế giới
dẫn tới việc được điều trị sớm hơn,
và ta có thể cứu được nhiều sinh mạng hơn bây giờ,
nếu được phát hiện sớm hơn.
Cảm ơn.
(Vỗ tay)