Xử lý nhiễm trùng khuẩn tụ cầu vàng bằng phương pháp kết hợp

Nhóm các nhà khoa học tại TP.HCM vừa hoàn thiện quy trình xử lý nhiễm khuẩn Staphylococcus aureus bằng cách kết hợp sử dụng chiếu ánh sáng 460nm và dung dịch H2O2, bước đầu ghi nhận thành công khi thử nghiệm trên vật nuôi thử nghiệm.

Hiểm họa đến từ bệnh nhiễm trùng gây ra bởi Staphylococcus aureus (S. aureus), hay còn gọi là Tụ cầu vàng, đặc biệt là chủng Tụ cầu vàng kháng Methicillin (Methicillin-Resistant Staphylococcus aureus - MRSA), vẫn chưa được quan tâm một cách đúng mực tại Việt Nam. Bệnh nhân nhiễm trùng da bởi MRSA có khả năng lây truyền vi khuẩn này từ vết thương lên những người khác vào cộng đồng, hoặc lên các nhân viên và các thiết bị y tế.

Việt Nam từng ghi nhận có trường hợp một nhân viên y tế đã lan truyền vi khuẩn MRSA có nguồn gốc cộng đồng (CA-MRSA) lên 9 bệnh nhân nhi theo con đường tiêm vaccine, và dẫn đến tử vong, qua đó cho thấy mức độ nguy hiểm tiềm tàng về khả năng lây lan loại vi khuẩn này trong cộng đồng, cơ sở y tế.

Vi khuẩn tụ cầu vàng

"Do đó, các biện pháp tẩy trùng nhắm đến tiêu diệt MRSA trên các bề mặt tại cơ sở y tế là rất cần thiết. Bệnh nhân với vết thương nhiễm trùng MRSA bên cạnh việc sử dụng kháng sinh để điều trị thì cũng cần được vệ sinh vết thương bằng một phương pháp tẩy rửa có thể tiêu diệt triệt để vi khuẩn MRSA trên bề mặt da, ngăn ngừa sự lây lan, và không gây kích ứng vùng da đang bị tổn thương", TS. Vũ Minh Thiết thông tin.

Thực tế cho thấy, chất khử trùng H2O2 (nước oxy già) được sử dụng rộng rãi để xử lý sát khuẩn vết thương và khử trùng các bề mặt và dụng cụ phẫu thuật. Tẩy trùng vết thương nhiễm S. aureus bằng H2O2 mang ưu điểm là hợp chất này dễ tiếp cận, chi phí thấp, và không gây hại cho sức khỏe con người ở nồng độ thấp (dưới 3%). Tuy nhiên, hiện nay nhiều loại vi khuẩn, trong đó có S. aureus, có khả năng chống lại tác động của H2O2, khiến việc tẩy trùng vết thương nhiễm trùng bằng H2O2 kém hiệu quả hơn các phương pháp sử dụng kháng sinh. Sử dụng nồng độ H2O2 cao có thể mang lại hiệu quả diệt khuẩn tốt hơn, nhưng cũng tạo ra nhiều rủi ro hơn do các tổn thương khác gây ra bởi hoạt động của H2O2 lên phần mô bị tổn thương của bệnh nhân.

Trong khi đó, các nghiên cứu trong nước hiện nay chỉ tập trung hướng đến việc tìm ra các loại kháng sinh mới hoặc các biện pháp tiêu diệt S. aureus bằng các tác nhân hóa học như các hợp chất có nguồn gốc tự nhiên. Việc ứng dụng kết hợp ánh sáng xanh 460nm và chất tẩy trùng oxy hóa nhằm tiêu diệt S. aureus là hoàn toàn mới và lần đầu tiên được tiến hành nghiên cứu tại Việt Nam.

Nhận thấy tính cấp thiết của việc giải bài toán nói trên, TS. Vũ Minh Thiết và nhóm cộng sự tại Trường Đại học Nguyễn Tất Thành đã triển khai nhiệm vụ khoa học - công nghệ “Nghiên cứu phương pháp kết hợp đèn LED 460nm và H2O2 trong xử lý Staphylococcus aureus trên mô hình nhiễm khuẩn da ở chuột” nhằm đánh giá tiềm năng của liệu pháp ánh sáng xanh kèm H2O2 trong điều trị vết thương nhiễm trùng do vi khuẩn S. aureus kháng kháng sinh gây ra.

Hướng tiếp cận của nhiệm vụ khoa học - công nghệ

Mục tiêu tổng quát của nhiệm vụ được đặt ra là nghiên cứu phương pháp kết hợp đèn LED 460nm và H2O2 trong xử lý Staphylococcus aureus trên mô hình nhiễm khuẩn da ở chuột, tạo cơ sở để phát triển và đưa vào ứng dụng thực tiễn một liệu pháp mới hỗ trợ điều trị nhiễm trùng S. aureus và ngăn ngừa sự lây lan của loài vi khuẩn này tại các cơ sở y tế ở Việt Nam.

Ngoài ra, một sản phẩm quan trọng của nghiệm vụ khoa học và công nghệ này là lắp đặt một hệ thống đèn LED phát ra nguồn ánh sáng xanh 460nm có hiệu quả trong việc xử lý S. aureus khi kết hợp cùng chất khử trùng H2O2. Các chi tiết về thông số kỹ thuật của hệ thống đèn, cách lặp đặt và cách sử dụng phù hợp và chi phí hợp lý là cơ sở quan trọng để hệ thống đèn có thể được sản xuất hoặc lắp đặt trong nước.

Theo lời nhóm triển khai nhiệm vụ, các nghiên cứu trước đó thường chỉ tập trung vào tác dụng xử lý vi khuẩn S. aureus của ánh sáng 460nm mà chưa chú trọng đến tính an toàn của liệu pháp và những biến đổi bất lợi khác có thể xảy ra ở vi khuẩn dưới tác động của ánh sáng 460nm.

"Trong nhiệm vụ khoa học này, nhóm triển khai nhiệm vụ đã tiến hành nghiên cứu chi tiết tác động của ánh sáng 460nm đến các đặc tính sinh học của S. aureus như tốc độ sinh trưởng, tái sinh và khả năng duy trì các yếu tố độc lực, cùng sự thay đổi tính nhạy cảm với các loại kháng sinh thường được sử dụng để điều trị loài vi khuẩn này. Đây là cơ sở quan trọng để đảm bảo tính an toàn của ánh sáng 460nm khi có thể được sử dụng trên người trong tương lai", TS. Vũ Minh Thiết nhấn mạnh.

Vũ Minh Thiết trình bày kết quả triển khai nhiệm vụ khoa học - công nghệ

Cuối cùng, liệu pháp ánh sáng 460nm và H2O2 trong xử lý S. aureus còn được nghiên cứu chi tiết về độ an toàn và hiệu quả trên một mô hình nhiễm khuẩn da chuột. Các kết quả thu được từ nghiên cứu sẽ là cơ sở quan trọng để có thể thực hiện các thử nghiệm tiếp theo trên da người và từ đó tiến đến việc ứng dụng trong điều trị lâm sàng.

Sau thời gian làm việc nghiêm túc, TS. Vũ Minh Thiết và nhóm các nhà khoa học tại Trường Đại học Nguyễn Tất Thành đã hoàn thành việc khai thác một thiết bị phát ánh sáng 460nm cường độ cao nhằm ứng dụng trong việc ức chế vi khuẩn S. aureus theo một cơ chế mới và khác biệt với các biện pháp diệt khuẩn truyền thống.

Nhiệm vụ khoa học cũng chứng minh ánh sáng 460nm kết hợp với dung dịch H2O2 ở nồng độ 0,75% mang lại hiệu quả ức chế và tiêu diệt vi khuẩn S. aureus cả ở hai chủng kháng kháng sinh (MRSA) và không kháng kháng sinh (MSSA).

"Kết quả nghiên cứu dù chỉ ra rằng ánh sáng 460nm không tiêu diệt vi khuẩn S. aureus hoàn toàn, song đã làm suy yếu vi khuẩn S. aureus thông qua việc phá bỏ lớp sắc tố Staphyloxanthin, và từ đó khiến cho vi khuẩn dễ dàng bị tiêu diệt bởi dung dịch H2O2 nồng độ thấp hơn", TS. Vũ Minh Thiết khẳng định, "Kết quả nghiên cứu cũng cho thấy ánh sáng 460nm ức chế quá trình sinh trưởng của vi khuẩn, được thể hiện qua việc kéo dài thời gian pha sinh trưởng tiềm phát".

Bên cạnh đó, ánh sáng 460nm không làm vi khuẩn S. aureus trở nên nguy hiểm hơn, ngược lại khiến vi khuẩn này trở nên suy yếu với một số loại kháng sinh nhất định, đặc biệt là làm vi khuẩn MRSA nhạy cảm hơn với kháng sinh Imipenem và Ampicillin vốn là hai loại kháng sinh kém hiệu quả với chủng vi khuẩn kháng thuốc này.

Thông số đèn LED đỉnh phổ 460nm dùng cho việc chiếu trị nhiễm khuẩn MRSA

Đặc biệt, nghiên cứu còn cho thấy vi khuẩn MRSA sau khi được xử lý với liệu pháp kết hợp trên trở nên nhạy cảm hơn với Fucidin, một loại thuốc bôi được dùng phổ biến để điều trị các vết thương nhiễm khuẩn S. aureus. Kết quả thử nghiệm phối hợp ánh sáng 460nm và dung dịch H2O2 đã giúp nhóm triển khai nhiệm vụ khoa học - công nghệ đưa ra kết luận rằng liệu pháp phối hợp ánh sáng 460 nm ở cường độ 100 mW/cm2 trong 5 phút cùng dung dịch H2O2 0,75% có khả năng ứng dụng được trong việc điều trị vết thương nhiễm trùng MRSA.

Giả thuyết nói trên cũng đã được chứng minh qua kết quả thử nghiệm liệu pháp điều trị này khi áp dụng trên mô hình chuột nhiễm trùng MRSA, giúp nhóm chuột được điều trị hồi phục nhanh hơn các nhóm đối chứng gần 20% trong 7 ngày điều trị đầu tiên. Kết quả khả quan này mở ra nhiều phương án điều trị thích hợp cho các dạng vết thương nhiễm trùng S. aureus trong tương lai.

Hiệu quả xử lý vết thương da chuột nhiễm trùng MRSA bởi nhiều phương pháp, trong đó có phương pháp phối hợp sử dụng ánh sáng đèn LED 460nm và dung dịch H2O2

Báo cáo trước hội đồng tư vấn nghiệm thu nhiệm vụ do Sở KH&CN TP.HCM tổ chức trong năm 2023, nhóm các nhà khoa học tại Trường Đại học Nguyễn Tất Thành đồng thời đưa ra kiến nghị cho các nghiên cứu trong thời gian tới, đó là để tiến đến bước ứng dụng được liệu pháp phối hợp ánh sáng 460nm và dung dịch H2O2 trên người, thì liệu pháp cần được thử nghiệm trên nhiều đối tượng hơn, đặc biệt là trên các dạng vết thương nhiễm trùng đặc thù hơn (vết thương hậu phẫu, vết thương bệnh nhân bị tiểu đường, v.v..).

"Kết quả nghiên cứu của nhiệm vụ khoa học đã được xét bình duyệt và công bố trên tạp chí Microorganisms (SCIE, Q2), 10.3390/microorganisms11122946", TS. Vũ Minh Thiết thông tin thêm.

Có thể khẳng định rằng, kết quả của nhiệm vụ khoa học - công nghệ đã mở ra tiềm năng về việc nghiên cứu và hiệu chỉnh liệu pháp thành một quy trình vệ sinh và tẩy rửa vết thương nhiễm trùng, hỗ trợ các liệu pháp điều trị bằng kháng sinh ở các cơ sở y tế hoặc bệnh viện.