FLOQSwabs®: Chiếc que lấy mẫu tưởng chừng bình thường đã thay đổi vi sinh lâm sàng như thế nào?
Một động tác rửa tay từng bị xem là kỳ quặc, giờ đã trở thành nền tảng quan trọng hàng đầu của kiểm soát nhiễm khuẩn hiện đại.
Một đĩa nuôi cấy vi khuẩn tưởng như đã hỏng vì bị nhiễm nấm lại mở ra kỷ nguyên kháng sinh.
Một sợi dây đai nhỏ trên chiếc xe hơi sau này trở thành một trong những phát minh cứu sống nhiều người nhất trong lịch sử giao thông.
Lịch sử khoa học và công nghệ có không ít những bước ngoặt như vậy: một thay đổi rất nhỏ, ở một chi tiết tưởng như chẳng đáng kể, nhưng lại làm thay đổi cả cách con người sống, chữa bệnh và làm việc.
Ngành xét nghiệm vi sinh cũng từng chứng kiến một bước ngoặt như thế.
Trong nhiều năm, que lấy mẫu vẫn được làm theo một cách rất quen thuộc: sợi được quấn quanh đầu que. Cải tiến nó tưởng như chỉ là chuyện chọn sợi tốt hơn, làm đầu que mềm hơn, hoặc tối ưu khả năng lấy mẫu.
Nhưng bước ngoặt lại đến từ một nơi chẳng liên quan gì đến phòng xét nghiệm, một cửa hàng quần áo ở Milan. Từ lớp “nhung” trên một chiếc móc treo, một câu hỏi mới xuất hiện: Nếu đầu que lấy mẫu không cần quấn sợi nữa thì sao [1][2]?
TỪ Ý TƯỞNG ĐẾN SỰ RA ĐỜI CỦA FLOQSwabs®
Câu hỏi ấy không dừng lại ở một ý tưởng, Copan đã phát triển một cấu trúc hoàn toàn khác: những sợi nylon rất ngắn được phủ dựng đều trên bề mặt đầu que bằng kỹ thuật phủ nhung (flock).
Kết quả là một đầu que mềm như nhung chứa hàng nghìn sợi nylon nhỏ đứng riêng lẻ, hướng ra ngoài thay vì chồng chéo và cuộn vào nhau. Loại que này được gọi là que nylon phủ nhung (nylon flocked swab) hay gọi tắt là que nylon (nylon swab) hoặc que flock (flocked swab).
Chiếc que nylon ấy được Copan gọi là FLOQSwabs® (Hình 1) [1] [2].
HIỆU QUẢ BẤT NGỜ TỪ CÁC THAY ĐỔI NHỎ
Nhìn vào cấu trúc của hai loại que, sự khác biệt tưởng như chỉ nằm ở cách sắp xếp những sợi rất nhỏ trên đầu que. Nhưng khi cả 2 cùng được nhúng vào một dung dịch màu rồi đưa vào ống môi trường, khác biệt trở nên rõ ràng: que quấn sợi truyền thống có xu hướng giữ lại chất lỏng bên trong búi sợi, trong khi cấu trúc phủ nylon của FLOQSwabs® giúp giải phóng mẫu trở lại dễ dàng hơn (Hình 2).
Nói cách khác, với một que lấy mẫu, lấy được mẫu lên đầu que chưa phải là tất cả. Điều quan trọng là sau đó bao nhiêu trong số mẫu ấy thực sự được trả lại cho môi trường vận chuyển và đi tiếp vào xét nghiệm.
1/ Nghiên cứu của Daley và cộng sự (2006) [3]
Nhóm nghiên cứu so sánh khả năng thu thập tế bào biểu mô đường hô hấp giữa que nylon phủ nhung (flocked swab) và que rayon trên 16 người khỏe mạnh (lấy mẫu ghép cặp) và 61 bệnh nhân có triệu chứng (lấy mẫu bằng một trong hai loại que).
Kết quả cho thấy que nylon thu được nhiều tế bào biểu mô hơn rõ rệt: ở người khỏe mạnh, 58.6 vs 23.9 tế bào/vi trường với mẫu tỵ hầu (P = 0.02); ở bệnh nhân có triệu chứng, 67.2 vs 29.3 tế bào/vi trường (P < 0.001).
2/ Nghiên cứu của Chernesky và cộng sự (2006) [4]
Nhóm nghiên cứu so sánh khả năng phát hiện Chlamydia trachomatis (CT) và Neisseria gonorrhoeae (NG) giữa que nylon phủ nhung (flocked swab) kết hợp môi trường vận chuyển (UTM) và bộ thu mẫu đi kèm trên 3 hệ xét nghiệm APTIMA Combo 2, Roche Amplicor và BD ProbeTec ET. Nghiên cứu sử dụng các dãy mẫu mô phỏng CT và NG pha loãng từ 10⁻¹ đến 10⁻¹⁰, mỗi mức pha loãng được thử nghiệm 10 lần.
Kết quả cho thấy que nylon có xu hướng cho tỷ lệ phát hiện dương tính cao hơn ở mẫu nồng độ thấp đối với CT và NG trên cả ba hệ xét nghiệm, nổi bật nhất với CT trên APTIMA Combo 2 (62.5% vs 32.5%; P < 0.001).
3/ Nghiên cứu của Abu-Diab và cộng sự (2008) [5]
Nhóm nghiên cứu so sánh khả năng phát hiện virus đường hô hấp giữa que nylon phủ nhung (flocked swab) lấy mẫu ngoáy mũi sâu kết hợp môi trường vận chuyển (UTM) và dịch hút tỵ hầu (NPA) trên 455 trẻ dưới 5 tuổi nhập viện vì bệnh hô hấp. Mỗi trẻ được lấy mẫu bằng cả hai phương pháp để phát hiện các virus RSV, cúm A, á cúm (PIV) và adenovirus bằng miễn dịch huỳnh quang trực tiếp (DFA); các kết quả không tương đồng được kiểm tra bằng real-time PCR.
Kết quả cho thấy que nylon đạt độ nhạy 98.5% và độ đặc hiệu 100%. Trong 455 cặp mẫu, chỉ 5 trường hợp NPA dương tính nhưng que nylon âm tính hoặc không đạt. Khác biệt về khả năng phát hiện virus giữa hai phương pháp chưa có ý nghĩa thống kê (P = 0.0625). Điều này cho thấy que nylon có thể thay thế NPA với quy trình lấy mẫu đơn giản và ít xâm lấn hơn.
4/ Nghiên cứu của Walsh và cộng sự (2008) [6]
Nhóm nghiên cứu so sánh khả năng phát hiện virus đường hô hấp bằng PCR giữa ba phương pháp thu mẫu trên 181 trẻ sơ sinh và trẻ nhỏ: que nylon phủ nhung (flocked swab) kết hợp môi trường vận chuyển (UTM), dịch hút mũi có bổ sung UTM và dịch hút mũi không bổ sung UTM. Các virus được khảo sát gồm RSV-A, RSV-B, cúm A, cúm B và hMPV.
Kết quả cho thấy que nylon kết hợp UTM đạt tỷ lệ phát hiện virus cao nhất (45.3%), so với dịch hút mũi có UTM (42.5%; P = 0.312) và dịch hút mũi không bổ sung UTM (35.4%; P = 0.016). Dù vậy, chỉ sự khác biệt với nhóm dịch hút mũi không bổ sung UTM có ý nghĩa thống kê.
5/ Nghiên cứu của Verhoeven và cộng sự (2010) [7]
Nhóm nghiên cứu so sánh khả năng thu hồi và phát hiện Staphylococcus aureus (S. aureus) giữa que nylon phủ nhung (flocked swab) và que rayon. Trong 5 tuần, nhóm thực hiện 628 lần lấy mẫu ghép cặp trên 90 nhân viên y tế khỏe mạnh, sau đó cấy trực tiếp lên môi trường CHROMagar™ mà không qua bước tăng sinh.
Kết quả cho thấy que nylon thu hồi lượng S. aureus trung bình cao hơn khoảng 7.5 lần (3.41 x 10⁶ vs 4.53 x 10⁵ CFU/mL; P = 0.004), đồng thời đạt độ nhạy phát hiện người mang S. aureus cao hơn (97.1% vs 74.3%; P = 0.026).
6/ Nghiên cứu của Munywoki và cộng sự (2011) [8]
Nhóm nghiên cứu so sánh hiệu quả phát hiện virus đường hô hấp giữa que nylon phủ nhung (flocked swab) lấy mẫu tỵ hầu và dịch rửa mũi (nasal wash) trên 299 trẻ ngoại trú mắc bệnh hô hấp cấp tính. Mỗi trẻ được lấy mẫu bằng cả hai phương pháp, sau đó xét nghiệm multiplex real-time PCR để phát hiện 16 tác nhân đường hô hấp; riêng RSV được đánh giá bổ sung bằng miễn dịch huỳnh quang.
Kết quả cho thấy que nylon có độ nhạy cao hơn đáng kể so với phương pháp rửa mũi (89.6% vs 79.2%; P = 0.0043), đặc biệt với rhinovirus và adenovirus. Tỷ lệ trẻ được phát hiện ít nhất một virus cũng cao hơn (62.5% vs 56.5%; P = 0.008).
7/ Nghiên cứu của Zasada và cộng sự (2020) [9]
Nhóm nghiên cứu so sánh khả năng hấp thu nước và thu hồi DNA giữa bốn loại que lấy mẫu gồm que nylon phủ nhung (flocked swab), que rayon, que Dacron và que polyurethane foam. Trong thí nghiệm, mỗi loại que được thử nghiệm hấp thu nước 5 lần; khả năng thu hồi DNA được đánh giá bằng các mẫu vi khuẩn kết hợp với 9 dung dịch giải phóng mẫu khác nhau.
Kết quả cho thấy que nylon có thể tích hấp thu trung bình cao nhất (142 µL) so với rayon (90 µL), Dacron (103 µL) và polyurethane foam (57 µL) (P = 0.0006). Đồng thời, lượng DNA thu hồi từ que nylon cũng cao nhất (6.3 ng/mL), gấp khoảng 3.5 lần rayon (1.8 ng/mL), 2.3 lần Dacron (2.8 ng/mL) và 1.5 lần polyurethane foam (4.2 ng/mL) (P < 0.001).
TỪ SỰ CÔNG NHẬN CỦA NHỮNG GÃ KHỔNG LỒ
Trong ngành thiết bị y tế, các tập đoàn đa quốc gia sở hữu tiềm lực R&D và mạng lưới cung ứng gần như vô tận. Phản xạ mặc định của họ trước bất kỳ vật tư tiêu hao nào luôn là tự nghiên cứu sản xuất để khép kín hệ sinh thái và tối ưu biên lợi nhuận.
Thế nhưng, sự xuất hiện của que nylon phủ nhung (flocked swab) đã tạo nên một ngoại lệ hiếm thấy: Những đế chế chẩn đoán hàng đầu thế giới đã chủ động mở cửa danh mục để hợp tác và phân phối công nghệ của Copan, thay vì tự chế tạo một sản phẩm cạnh tranh.
Sự công nhận này đã được khắc ghi trực tiếp vào các hồ sơ kỹ thuật và các hợp đồng trong ngành y sinh.
Becton Dickinson (BD) [10]
Một trong những tên tuổi lâu đời nhất ngành vi sinh, BD đã chọn con đường hợp tác OEM chiến lược để đưa que nylon vào danh mục BD Flocked Swabs và BD ESwab™.
Dấu vết thể hiện rõ trên hồ sơ thiết bị y tế của Cục Quản lý Thực phẩm và Dược phẩm Hoa Kỳ (FDA) năm 2021, nơi các mã sản phẩm của BD được đối chiếu trực tiếp với các cấu hình do Copan sản xuất.
- BD 220250 ứng với mã Copan 519CS01.BD
- BD 220251 ứng với mã Copan 518CS01.BD
- BD 220252 ứng với mã Copan 503CS01.BD
Cepheid [11]
Nhà sản xuất hệ thống xét nghiệm PCR danh tiếng GeneXpert® hiểu rằng thiết bị phân tích tối tân đến đâu cũng sẽ vô nghĩa nếu mẫu đầu vào bị thất thoát.
Trong tài liệu hướng dẫn bộ kit thu mẫu tỵ hầu của Cepheid, mối quan hệ hợp tác được ghi nhận thẳng thắn bằng một dòng chữ: “Manufactured for Cepheid by Copan” (Sản xuất cho Cepheid bởi Copan).
bioMérieux [12]
Ngay từ năm 2007, gã khổng lồ nước Pháp này đã ký thỏa thuận độc quyền phân phối toàn cầu đối với dòng que nylon phủ nhung (flocked swab) của Copan trong lĩnh vực kiểm soát vi sinh môi trường vô trùng ngành dược.
Ở mảng lâm sàng, bioMérieux tiếp tục tích hợp giải pháp FLOQSwabs® để chuẩn hóa mẫu đầu vào cho các xét nghiệm định danh vi sinh.
Các tên tuổi khác
Bên cạnh các thỏa thuận sản xuất và phân phối trực tiếp này, que nylon và môi trường lỏng của Copan còn được hàng loạt tên tuổi lớn như Roche, Hologic, QIAGEN hay Seegene kiểm chứng tương thích lâm sàng. Dù tương thích không đồng nghĩa với hợp đồng OEM, nó phản ánh một thực tế: toàn bộ hệ sinh thái xét nghiệm hiện đại đều ngầm coi que nylon phủ nhung (flocked swab) là tiêu chuẩn mẫu đầu vào lý tưởng.
ĐẾN HIỆN DIỆN TRONG CÁC HƯỚNG DẪN Y KHOA
Sự đón nhận từ các tập đoàn chẩn đoán đã đưa que nylon phủ nhung (flocked swab) thâm nhập sâu vào các nền tảng xét nghiệm. Nhưng bước ngoặt quyết định để một phát minh vật liệu trở thành chuẩn mực thực hành lâm sàng lại nằm ở các văn bản hướng dẫn y khoa chính thống.
Trên thực tế, một sự dịch chuyển mang tính toàn cầu đã diễn ra khi các hội đồng vi sinh và cơ quan y tế cao nhất tại Mỹ và Anh chính thức đưa que nylon vào quy chuẩn kỹ thuật.
Từ những nguyên tắc tiền phân tích của IDSA-ASM tại Mỹ đến cẩm nang vi sinh của NHS tại Anh, sự xuất hiện của que nylon phủ nhung (flocked swab) không còn là một thử nghiệm tùy chọn. Đó là sự xác nhận chuyên môn cao nhất: chất lượng của một chẩn đoán y khoa phải được bảo đảm ngay từ chính công cụ tiếp xúc đầu tiên với bệnh phẩm.
Hoa Kỳ (IDSA và ASM 2024) [13]
Trong cẩm nang hướng dẫn sử dụng phòng xét nghiệm vi sinh do Hiệp hội Bệnh Truyền nhiễm Hoa Kỳ (IDSA) và Hiệp hội Vi sinh học Hoa Kỳ (ASM) đồng ban hành, que nylon phủ nhung (flocked swab) được ghi nhận rõ ràng là vượt trội so với các loại que Dacron, rayon hay cotton truyền thống nhờ khả năng giải phóng mẫu hiệu quả.
Tại bảng hướng dẫn thu thập bệnh phẩm tổng quát, IDSA và ASM đã chính thức khuyến nghị: ưu tiên sử dụng flocked swab thay thế hoàn toàn cho que quấn sợi (spun swabs) đối với nuôi cấy vi khuẩn hiếu khí, kỵ khí và virus.
Vương quốc Anh (NHS)
Tại Vương quốc Anh, công nghệ que nylon phủ nhung (flocked swab) đã được đưa vào quy trình thu thập bệnh phẩm tại nhiều cơ sở thuộc hệ thống Dịch vụ Y tế Quốc gia (NHS).
Đáng chú ý, trong cẩm nang xét nghiệm vi sinh của NHS, việc sử dụng que quấn sợi truyền thống (bound swab) thay vì flocked swab được cảnh báo có thể làm giảm độ nhạy của xét nghiệm PCR, đặc biệt với những bệnh phẩm có tải lượng virus thấp. Trong những trường hợp này, phòng xét nghiệm khuyến nghị cân nhắc thu thập lại bệnh phẩm bằng flocked swab hoặc tham vấn chuyên gia virus học [16].
Que nylon (flocked swab) còn được ghi nhận trong các hướng dẫn thu thập bệnh phẩm xét nghiệm Chlamydia trachomatis của York and Scarborough Teaching Hospitals NHS Foundation Trust [14] và xét nghiệm Adenovirus PCR từ bệnh phẩm kết mạc tại North Bristol NHS Trust [15].
KHI MỘT CHI TIẾT NHỎ ĐỊNH HÌNH LẠI CHUẨN MỰC CHẨN ĐOÁN
Nhìn lại toàn bộ hành trình, câu chuyện của chiếc que nylon phủ nhung (flocked swab) mang trọn vẹn câu chuyện của các bước ngoặt lịch sử quen thuộc: cũng như động tác rửa tay hay chiếc dây đai an toàn năm nào, một quan sát ngoài phòng thí nghiệm đã khơi nguồn cho một thay đổi căn bản trong toàn bộ hệ thống y sinh.
Suốt nhiều thập niên, y học hiện đại không ngừng chạy đua để tạo ra những thiết bị phân tích nhạy hơn, tinh vi hơn và các hệ thống tự động hóa đồ sộ. Thế nhưng, giữa guồng quay công nghệ ấy lại tồn tại một nghịch lý: phần lớn bệnh phẩm quý giá có thể bị giam cầm ngay trong búi sợi của chiếc que quấn truyền thống trước khi kịp chạm tới phản ứng phân tích.
Bằng việc thay thế cấu trúc sợi quấn chồng chéo bằng các sợi nylon ngắn dựng đứng, FLOQSwabs® (Copan) đã giải phóng mẫu bệnh phẩm khỏi chiếc bẫy cơ học ấy.
Từ những con số thu hồi mẫu vượt trội qua hàng loạt nghiên cứu lâm sàng độc lập, sự đồng thuận của các tập đoàn chẩn đoán đa quốc gia khi đưa vào chuỗi cung ứng, cho đến việc IDSA–ASM cùng các tổ chức y tế quốc tế chính thức chuẩn hóa trong các quy chuẩn thực hành … hành trình ấy khẳng định một nguyên tắc cốt lõi:
Độ tin cậy của một kết quả xét nghiệm không bắt đầu khi bệnh phẩm đi vào hệ thống phân tích, mà được định đoạt ngay từ giây phút chiếc que tiếp xúc với vị trí lấy mẫu.
Trong kỷ nguyên của y học chính xác, khi các kỹ thuật phân tích ngày càng tiệm cận giới hạn phát hiện tối đa, chất lượng bệnh phẩm đầu vào là mắt xích không bao giờ được phép xem nhẹ. Bởi lẽ, một hệ thống xét nghiệm dù hiện đại đến đâu cũng chỉ có thể xử lý những gì thực sự được thu thập và đưa vào phòng lab.
Đôi khi, bước tiến lớn nhất của một nền chẩn đoán không nằm ở việc chế tạo thêm một hệ thống đắt đỏ, hiện đại, mà bắt đầu từ quyết định thay đổi một công cụ nhỏ bé ở khâu khởi đầu.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] Tognini G (2022). Forbes. Meet the family-owned company that invented swabs for Covid tests.
[2] Copan (n.d.). FLOQ® technology.
[3] Daley P et al (2006). J Clin Microbiol. Comparison of flocked and rayon swabs for collection of respiratory epithelial cells from uninfected volunteers and symptomatic patients.
[4] Chernesky M et al (2006). J Clin Microbiol. Use of flocked swabs and a universal transport medium to enhance molecular detection of Chlamydia trachomatis and Neisseria gonorrhoeae.
[5] Abu-Diab A et al. (2008). J Clin Microbiol. Comparison between pernasal flocked swabs and nasopharyngeal aspirates for detection of common respiratory viruses in samples from children.
[6] Walsh P et al. (2008). J Clin Microbiol. Comparison of respiratory virus detection rates for infants and toddlers by use of flocked swabs, saline aspirates, and saline aspirates mixed in universal transport medium for room temperature storage and shipping.
[7] Verhoeven P et al (2010). J Clin Microbiol. Better detection of Staphylococcus aureus nasal carriage by use of nylon flocked swabs.
[8] Munywoki PK et al. (2011). J Clin Microbiol. Improved detection of respiratory viruses in pediatric outpatients with acute respiratory illness by real-time PCR using nasopharyngeal flocked swabs.
[9] Zasada AA et al. (2020). AMB Express. The influence of a swab type on the results of point-of-care tests.
[10] U.S. FDA (2021). Class 2 Device Recall – FLOQSwab. Recall No. Z-2440-2021.
[11] Cepheid (2020). Xpert® Nasopharyngeal Sample Collection Kit (for viruses): Instructions for use. Document No. 301-3234, Rev. G.
[12] Copan, bioMérieux (2007). Copan and bioMérieux sign exclusive worldwide distribution agreement.
[13] Miller JM et al. (2024). Clin Infect Dis. Guide to utilization of the microbiology laboratory for diagnosis of infectious diseases: 2024 update by IDSA and ASM.
[14] York and Scarborough Teaching Hospitals NHS Foundation Trust (2020). NHS. Chlamydia collection information.
[15] North Bristol NHS Trust (n.d.). NHS. Adenovirus (qualitative) PCR (in house).
[16] East Suffolk and North Essex NHS Foundation Trust (2023). NHS. Microbiology user manual (MM-ALL-INFO-33, version 1.0), p. 14, §12.2 Molecular.
------------
GENESMART CO., LTD | Phân phối ủy quyền 10X Genomics, Altona, Biosigma, Hamilton, IT-IS (Novacyt), Norgen Biotek, Rainin tại Việt Nam.