Các giọt nước bọt lớn và nhỏ bắn ra khi chúng ta hắt hơi có các cơ chế vật lý khác nhau và cả tiềm năng gây bệnh khác nhau.
Năm 1934, Williams Wells là nhà khoa học đầu tiên mô tả một cách thuyết phục về sự lây truyền bệnh qua đường hô hấp. Ông đã xác định được hai cách chính mà mầm bệnh lây lan: các giọt lớn rơi xuống do trọng lực và các giọt nhỏ bay lơ lửng trong không khí khi chúng bay hơi. Người ta tin rằng các tác nhân gây bệnh như bệnh lao được truyền qua các giọt lớn, trong khi các bệnh như sởi có thể lây qua những giọt nhỏ, mặc dù bằng chứng vẫn còn nhiều tranh cãi.
Có một điều có thể khiến chúng ta ngạc nhiên rằng trong hơn 80 năm — mặc dù đã có những căn bệnh mới xuất hiện, phương tiện đi lại mới và công nghệ mới — hiểu biết của chúng ta về những tuyến đường lây nhiễm bệnh cơ bản này vẫn không thay đổi nhiều.
Nghiên cứu về cơ chế chuyển động của các giọt nước bọt khi hắt hơi
Mãi cho đến gần đây, khi Lydia Bourouiba, phó giáo sư tại Viện Công nghệ Massachusetts (MIT) và giám đốc Phòng thí nghiệm Động lực học Chất lỏng Truyền bệnh, bắt đầu xem xét lại những nguyên tắc cơ bản này và xác định lại cách chúng ta đánh giá về sự lây truyền bệnh hô hấp theo nghĩa đen ngay từ đầu, theo massivescience.
Phó giáo sư Bourouiba bắt đầu sự nghiệp của mình bằng cách nghiên cứu toán học về phương pháp di chuyển của chất lỏng, đặc biệt là xem xét chất lỏng có dòng chảy hỗn loạn hoặc thay đổi bất thường. Khi chuyển đến Toronto không lâu sau đại dịch SARS, cô nhận ra rằng các nguyên tắc toán học tương tự có thể hữu ích trong việc mô hình hóa những cách lây lan của dịch bệnh.
Đó là khi cô bắt đầu sử dụng toán học để cải thiện dịch tễ học. Bourouiba giải thích: “Tôi bắt đầu thấy những lỗ hổng trong việc hiểu biết về chuyển động của các giọt nước bọt khi chúng ta hắt hơi, và nhận thấy rằng động lực học chất lỏng có thể giúp lấp đầy những khoảng trống đó’’.
-
- Hình minh họa một người đàn ông hắt hơi, thổi những giọt nước bọt vào mặt một người khác. (Ảnh: Flickr)
Theo truyền thống, các nhà khoa học đã tạo ra các mô hình dịch tễ học bằng cách phát triển các phương trình, dựa trên nhiều thông số mô tả cách thức lây truyền bệnh giữa con người và cộng đồng. Tuy nhiên, nhiều thông số trong số này được cho rằng phù hợp với dữ liệu và không dựa trên các nguyên tắc vật lý - như cách hắt hơi thực sự truyền bệnh, hoặc những yếu tố nào có ảnh hưởng đến việc các giọt chất lỏng khi hắt hơi có thể di chuyển hoặc tồn tại.
Bourouiba cho rằng việc cải thiện độ chính xác của các thông số này có thể cải thiện đáng kể các mô hình và chiến lược can thiệp. Bourouiba nói: “Nếu không có cơ chế để đánh giá [các thông số] mà chúng ta có thể đo lường, xác thực và kiểm soát trực tiếp được, thì con người thường có xu hướng hợp lý hóa dữ liệu cho phù hợp với các mô hình”, Bourouiba nói, thay vì thiết kế các mô hình kết hợp vật lý cơ bản. “Người ta mất đi khả năng dự đoán và khả năng kiểm soát”.
Bourouiba cho biết: “Các đặc tính ban đầu của các giọt nước bọt có thể ảnh hưởng đến mức độ chúng có thể đi xuống phổi’’.
Vì vậy, Bourouiba chuyển đến MIT với tư cách là một nghiên cứu sinh sau tiến sĩ, và bắt đầu cố gắng giải thích các phương pháp lây truyền bệnh trên toàn cầu dựa trên cách chúng lây truyền giữa bạn và hàng xóm của bạn.
Được trang bị máy ảnh tốc độ cao, mô hình phức tạp và các nhóm bệnh nhân, Bourouiba và nhóm của cô hiện đang trả lời các câu hỏi cơ bản về cơ chế lây truyền bệnh.
Nhiều câu hỏi trong số này đã có câu trả lời, chẳng hạn như thời gian hắt hơi kéo dài bao lâu, nơi các giọt lớn rơi xuống, hoặc làm thế nào các giọt nhỏ có thể di chuyển trong các căn phòng.
Bourouiba đã chỉ ra phương cách vật lý của đám mây khí hỗn loạn phát ra trong quá trình con người hắt hơi, những giọt rơi xuống và những giọt tiếp tục bay lơ lửng trên không trung, đã làm thay đổi hoàn toàn phạm vi lây nhiễm và nguồn bệnh.
Điều này chuyển mô hình từ khuôn khổ giọt nhỏ so với lớn của Wells sang mô tả cơ học của quá trình hắt hơi, bao gồm thông tin về thời gian và không gian, cần thiết cho việc theo dõi, kiểm soát và ngăn ngừa lây nhiễm và đánh giá rủi ro.
Những phát hiện rộng rãi của cô đã xác định được các đề xuất kiểm soát dịch bệnh có thể được thực hiện, ảnh hưởng đến nhiều chính sách và quy trình y tế công cộng. Đặc biệt chúng ta cần áp dụng những phát hiện này vào ngay trong đại dịch này và mùa cúm đang đến trong năm nay.
Kết hợp nghiên cứu hắt hơi với quá trình dịch tễ học để quản lý mầm bệnh tốt hơn
Nhưng cô ấy vẫn còn những câu hỏi khác - như kích thước của các giọt có thể ảnh hưởng như thế nào đến tính nhạy cảm với bệnh tật của chúng ta. Bourouiba nói: “Các đặc tính ban đầu và khối lượng của chúng ảnh hưởng đến hiệu quả lây nhiễm khi tiếp xúc, ví dụ ảnh hưởng đến sự lắng đọng của chúng trong phổi’’.
“Chúng tôi đang làm việc để làm sáng tỏ toàn bộ quá trình, bao gồm các quá trình sinh lý học, miễn dịch học, vi sinh và chất lỏng cùng với việc xây dựng bức tranh toàn cảnh về những người có khả năng đặc biệt cao trong việc lây truyền một số bệnh đường hô hấp. Các đặc tính ban đầu của các giọt nước bọt có thể ảnh hưởng đến mức độ chúng có thể đi xuống phổi", Bourouiba nói.
Cô bổ sung thêm: “Nếu chúng ta có thể hiểu được toàn bộ quá trình, thì chúng ta có thể xác định - mầm bệnh tại nguồn - ai sẽ có khả năng truyền bệnh cao hơn”.
Điều này có thể cho biết cách chúng ta quản lý nhiều mầm bệnh. Bệnh lao, một căn bệnh lây nhiễm cho một phần ba dân số thế giới. Các nhà nghiên cứu biết các triệu chứng của nó bắt đầu sâu trong phổi, nhưng sự hiểu biết sâu hơn về các đặc điểm như thời điểm, cách thức và lý do tại sao mọi người tạo ra các giọt truyền nhiễm có thể cải thiện cách chúng ta xử lý việc chăm sóc và nghiên cứu bệnh nhân.
Bourouiba rất hào hứng với một nghiên cứu kéo dài nhiều năm mà cô đang thực hiện với sự cộng tác của các bác sĩ lâm sàng, chuyên gia kiểm soát nhiễm trùng, nhà vi sinh vật học, nhà miễn dịch học và nhà virus học để nghiên cứu về sự lây truyền bệnh cúm.
Công việc tiên phong trong lĩnh vực liên ngành này không hề dễ dàng. Nhưng Bourouiba nói rằng có thể cần đến 10 hoặc 20 năm để loại nghiên cứu này dẫn đến những kết quả ấn tượng, hữu hình, hữu ích cho nhiều loại mầm bệnh.
Xem xét quá trình lâu dài và thường không chắc chắn trong việc phát triển vaccine và chẩn đoán mới cho các bệnh truyền nhiễm, cách tiếp cận của cô để xác định các chiến lược phòng ngừa dựa trên bằng chứng là một phần quan trọng của câu đố.
"Bạn phải thực hiện cả nghiên cứu phòng ngừa và điều trị". Nó cũng trở nên quan trọng hơn bao giờ hết. Do tình trạng kháng thuốc kháng sinh ngày càng gia tăng, cô ấy giải thích, “Chúng ta có thể đang đi vào một kỷ nguyên [tương tự] với thời kỳ tiền kháng kháng sinh, điều cực kỳ đáng lo ngại”.
Công việc của Bourouiba là một bước quan trọng nhằm xác định lại sự lây truyền bệnh cũng như kiểm soát và ngăn ngừa sự lây nhiễm truyền bệnh, chuyển các nguyên tắc cơ bản từ mô tả sang các cơ chế có thể đo lường và định lượng được. Thực sự hiểu được cách mọi người lây bệnh lẫn nhau sẽ giúp chúng ta thiết kế các giao thức, chính sách và công cụ để giúp mọi người sống khỏe mạnh và ngăn ngừa dịch bệnh và đại dịch.
Ánh Dương
