Cách mạng nano - ứng dụng y sinh học

Công nghệ nano đang phát triển với tốc độ chóng mặt và làm thay đổi diện mạo của các ngành khoa học. Đặc biệt, ngành công nghệ mới này đang tạo ra một cuộc cách mạng trong những ứng dụng y sinh học nhờ vào những khả năng giúp con người can thiệp tại kích thước nanomet (1nanomet bằng 1/triệu mm) bằng những vật liệu nano được sử dụng trong chẩn đoán và điều trị bệnh.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Cách mạng nano - ứng dụng y sinh họcCách mạng nano trong ứng dụng y sinh họcThứ năm, 18 Tháng 3 2010 06:00 - Lần cập nhật cuối Thứ ba, 21 Tháng 12 2010 00:30(H2N2)-Công nghệ nano đang phát triển với tốc độ chóng mặt và làm thay đổi diện mạo củacác ngành khoa học. Đặc biệt, ngành công nghệ mới này đang tạo ra một cuộc cách mạngtrong những ứng dụng y sinh học nhờ vào những khả năng giúp con người can thiệp tại kíchthước nanomet (1nanomet bằng 1/triệu mm) bằng những vật liệu nano được sử dụng trongchẩn đoán và điều trị bệnh.Biến ước mơ thành hiện thựcTrong bộ phim khoa học viễn tưởng của Mỹ có tiêu đề The fantastic voyage, tạm dịch làChuyến du hành kỳ diệu, các nhà điện ảnh Mỹ đã tưởng tượng ra chuyện một đoàn y bác sĩ đãdùng phương tiện thu nhỏ hiện đại để thực hiện một chuyến du hành trên một con tàu cực nhỏ.Họ chu du trong các mạch máu, đến từng ngóc ngách trong cơ thể con người để sửa chữanhững tế bào hỏng hóc.Các nhà khoa học cho rằng, chính công nghệ nano đang biến giả tưởng đó thành hiện thực.Trong một tương lai không xa, con người sẽ chế tạo ra những chiếc máy nano thông minh cókhả năng mô phỏng thiên nhiên, lắp ghép các nguyên tử, phân tử và lập trình để chúng thựchiện theo những chức năng cần thiết, tạo ra những thứ có ích hoặc tiêu diệt những chất cóhại.Máy nano sinh học có thể hoàn tất những thí nghiệm trong vòng vài phút thay vì vài ngày nhưhiện nay, thay thế công việc của cả phòng bệnh lý. 1/4Cách mạng nano trong ứng dụng y sinh họcThứ năm, 18 Tháng 3 2010 06:00 - Lần cập nhật cuối Thứ ba, 21 Tháng 12 2010 00:30Khi kích thước của hệ sinh vật sống từ micromet giảm xuống tới nanomet, sẽ có khả năng kếthợp các đơn vị sinh học như enzym với các cấu trúc nano nhân tạo. Bằng cách kết hợp cácenzym và chip sillic, người ta có thể chế tạo các cảm biến sinh học. Cảm biến này có thểtruyền vào người hoặc động vật để giám sát, theo dõi sức khỏe và phóng thích liều lượng thuốcchính xác.Hiện nay, con người đã chế tạo ra hạt nano có đặc tính sinh học và có tác động lên con ngườiy hệt như kháng thể, tức là chúng có thể lập trình để truy diệt tế bào ung thư. Các chất liệu từcông nghệ nano có thể hỗ trợ việc chẩn đoán bệnh tật hay khảo sát cơ thể, bằng cách gắnnhững chuỗi DNA vào những hạt nano có khả năng cảm thụ đặc tính sinh học của tế bào vàgửi tín hiệu ra bên ngoài.Vật liệu siêu nhuận từ và ứng dụng y sinh họcKhi kích thước các hạt của vật liệu từ tính giảm đến giá trị nào đó (khoảng vài chục nanomet)sẽ trở thành vật liệu siêu nhuận từ, sẽ có những tính chất đặc biệt cho các ứng dụng y sinhhọc.Trong tự nhiên, sắt là vật liệu thường được dùng để nghiên cứu làm hạt nano từ tính. Các hạtnano từ tính dùng trong y sinh học thường có dạng chất lỏng từ, còn gọi là nước từ, gồm 3phần: hạt nano từ tính, chất hoạt hóa bề mặt và dung môi. Trong đó hạt nano từ tính là thànhphần duy nhất quyết định tính chất từ của chất lỏng từ. Các chất hoạt hóa bề mặt làm hạt nanophân tán trong dung môi, tránh kết tụ và có tác dụng che phủ hạt nano khỏi sự phát hiện củahệ thống bảo vệ cơ thể, tạo các liên kết hóa học.Hạt nano từ tính có các ứng dụng cả ngoài cơ thể và trong cơ thể. Phân tách và chọn lọc tếbào bằng việc sử dụng hạt nano từ tính là một phương pháp tiên tiến. Các thực thể sinh họccần nghiên cứu sẽ được đánh dấu thông qua các hạt nano từ tính. Các hạt từ tính được baophủ bởi các chất hoạt hóa, tương tự các phân tử trong hệ miễn dịch, có thể tạo ra các liên kếtvới các tế bào hồng cầu, tế bào ung thư, vi khuẩn… Một từ trường bên ngoài sẽ tạo lực hút cáchạt từ tính có mang các tế bào được đánh dấu và giữ chúng lại, các tế bào không được đánhdấu sẽ thoát ra ngoài. 2/4Cách mạng nano trong ứng dụng y sinh họcThứ năm, 18 Tháng 3 2010 06:00 - Lần cập nhật cuối Thứ ba, 21 Tháng 12 2010 00:30Dẫn truyền thuốc bằng các hạt từ tính đã phát triển từ những năm 1970. Đó là việc sử dụng hạttừ tính như các hạt mang thuốc đến vị trí cần thiết trong cơ thể, giúp thu hẹp phạm vi phân bốcủa các thuốc trong cơ thể làm giảm tác dụng phụ của thuốc và giảm lượng thuốc điều trị.Hệ thuốc/hạt từ tính tạo ra chất lỏng mang từ tính đưa vào cơ thể thông qua hệ tuần hoàn. Khicác hạt này đi vào mạch máu, người ta dùng một từ tính mạnh để tập trung các hạt vào một vịtrí nào đó trên cơ thể. Phương pháp này rất thuận lợi trong điều trị u não vì việc dẫn truyềnthuốc vào u não rất khó khăn. Nhờ sự trợ giúp của hạt nano, việc dẫn truyền thuốc hiệu quảhơn rất nhiều.Những hạt nano phát quang khi đi vào cơ thể và khu trú, tập trung tại các vùng bệnh, kết hợpvới kỹ thuật thu nhận tín hiệu phản xạ quang học giúp con người có thể phát hiện các mầmbệnh và có biện pháp điều trị kịp thời.Một vài ngành ứng dụng mới dựa trên công ngh ...