 |
| Một chuỗi hình ảnh tả lại quá trình đo ánh sáng sinh học. |
Theo TS Trịnh Quang Đức, Bộ môn Điện tử y sinh, Khoa Điện tử - Viễn thông, trường Đại học Bách khoa Hà Nội, ánh sáng sinh học là loại ánh sáng rất yếu tự phát ra bởi cơ thể sinh học ở trong dải nhìn thấy và tử ngoại. Lần đầu tiên, ánh sáng này được phát hiện bởi một nhà khoa học Nga Alexander Gurwitsch vào năm 1923, khi ông nỗ lực đo các phát xạ trong quá trình phân chia tế bào. Tuy nhiên, phải đến gần đây một số nhóm nghiên cứu mới quan tâm đến loại ánh sáng này và hướng ứng dụng nó vào trong nghiên cứu y sinh học.
Các nhà khoa học giải thích, cơ chế của ánh sáng sinh học được giải thích là những kích thích hóa học như kích ứng oxy hóa cũng như xúc tác bởi enzym tạo ra năng lượng làm cho một số những phân tử phát quang. Bởi quá trình kích oxy hóa có liên quan đến các tiến trình phát triển các bệnh như ung thư, parkinson, xơ vữa động mạch, nhồi máu cơ tim... Chính điều này tạo nên tiềm năng ứng dụng ánh sáng sinh học trong chẩn đoán những bệnh lý này là vô cùng to lớn.
Mặc dù vậy, vì ánh sáng sinh học là rất yếu, cỡ 10-19 - 10-16 W/cm2 nên để đo được ánh sáng sinh học này là một thách thức không nhỏ. Theo như TS Trịnh Quang Đức, người đã từng có cơ hội được nghiên cứu tại phòng thí nghiệm của GS Kobayashi (Nhật Bản) - người thực hiện đo nguồn ánh sáng cơ thể con người cho biết: Để đo được ánh sáng sinh học này, GS Kobayashi đã sử dụng một phòng cực tối cùng một camera siêu nhạy được làm lạnh nhằm mục đích giảm nhiễu ít nhất. Thấu kính của camera được thiết kế với độ chính xác cao để khử quang sai. Người được đưa vào buồng tối để đo. Lúc này, camera sẽ nhận nguồn sáng thông qua việc đếm photon.
Cuối cùng, để giải mã nguồn sáng đó, GS Kobayashi sử dụng thuật toán tăng độ tương phản để nhìn thấy ảnh người trong đó. Đặc biệt, chỗ nào có sự kích ứng oxy hóa cao sẽ phát ra tia sáng mạnh hơn. Quá trình tiến hành đo ở điều kiện trong buồng tối quang học với một khoảng thời gian nhất định tùy theo yêu cầu của từng nghiên cứu. Cùng với đó, tại phòng thí nghiệm này hệ thống đo ánh sáng sinh học đã được sử dụng để nghiên cứu ung thư cũng như dựa vào hình thái phân bố của cường độ ánh sáng sinh học có thể chẩn đoán được các hoạt động và phát triển của khối u.
"Mặc dù lợi ích của ánh sáng sinh học là rất tiềm năng, nhưng vì nó vô cùng yếu. Cùng với đó, độ nhạy của các linh kiện quang điện tử hiện nay thì việc đo các ánh sáng sinh học này còn gặp nhiều khó khăn. Điển hình là các phép đo phải thực hiện trong một quãng thời gian quảng vài chục phút trong điều kiện cơ thể phải nằm bất động trong buồng tối quang học. Nếu cải thiện được độ nhạy của các linh kiện quang điện tử và sử dụng các phương pháp điều chế ánh sáng ở một tần số nhất định để đánh dấu các ánh sáng sinh học này, tin rằng đây sẽ là một phương pháp chẩn đoán của ngành y tế trong tương lai của thế giới", TS Trịnh Quang Đức cho hay.