Khảo sát tế bào bằng kẹp tóc nano

Một mẫu dò có kích thước cỡ nanometre được thiết kế như một thành phần của màng tế bào đã được đưa thành công vào bên trong và theo dõi các hoạt động của tế bào. Các nhà nghiên cứu hy vọng rằng thiết bị có lớp vỏ lipid này sẽ cung cấp thêm nhiều thông tin về những gì diễn ra bên trong tế bào.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Khảo sát tế bào bằng kẹp tóc nano Khảo sát tế bào bằng kẹp tóc nanoMột mẫu dò có kích thước cỡnanometre được thiết kế như mộtthành phần của màng tế bào đã đượcđưa thành công vào bên trong và theodõi các hoạt động của tế bào. Các nhànghiên cứu hy vọng rằng thiết bị cólớp vỏ lipid này sẽ cung cấp thêmnhiều thông tin về những gì diễn rabên trong tế bào.Thiết bị phổ biến nhất dùng để đo tínhiệu điện bên trong tế bào thần kinh(neuron) và một số tế bào khác hiệnnay là một pipette thủy tinh kích cỡ ởmức micrometre có chứa một điệncực. Pipette này được kẹp vào màngtế bào và ghi tín hiệu điện. Tuy nhiên,theo lời của Giáo sư hóa học CharlesLiber tại Đại học Harvard (Mỹ) thì kỹthuật này vẫn còn phải được chỉnh sửanhiều hơn nữa. Chiếc pipette này tuychỉ có vài micrometre những vẫn cònquá “cồng kềnh” và thường sẽ pháhủy những tế bào mà người ta định đođiện thế.Một mẫu dò nano đã được sử dụng để do điện tích bên trong tế bào (Nguồn: Science/AAAS)Giáo sư Liber và các cộng sự muốntạo ra một thiết bị mang linh kiện bándẫn (transistor) mà kích cỡ chỉ ở mứcnanometre thôi với hy vọng là kích cỡnhỏ như vậy sẽ không gây ảnh hưởngđến tế bào. Giáo sư Liber cho biếtthêm rằng những thiết bị dò tốt nhấthiện nay chỉ có thể đo từ bề mặt ngoàicủa tế bào, và cũng giống như cácthiết bị dò kim loại trên mặt đất, nóchỉ cho những tín hiệu “mờ mờ ảo ảo”về những gì đang diễn ra bên trong.Nguyên nhân là do thiết bị bán dẫncần hai điểm tiếp xúc điện để đo hiệuđiện thế trong tế bào. Hai điểm này lạinằm gần nhau trên một thiết bị phẳngvà lớn mà nếu nhét hết vào trong mộttế bào thì tế bào sẽ bị vỡ.Nhóm của Giáo sư Liber đã thànhcông trong việc chế tạo một bán dẫnsiêu nhỏ bằng cách uốn con một dâydẫn có kích cỡ vài nanometre thànhhình một cái kẹp tóc. Đầu công táccủa linh kiện bán dẫn này là chỗ uốncon của sợi dây dẫn và sẽ được đâmxuyên vào trong tế bào. Hai đầu củadây dẫn là hai điểm tiếp xúc điện sẽnằm bên ngoài mà không đi sâu vào tếbào để giảm tác động lên tế bào. Sợidây dẫn vài nanometre này được tạora bằng cách tổng hợp dần trên một cơchất và do đó người ta khó kiểm soátđược hình dạng của nó. Tuy nhiên,nhóm của Giáo sư Liber đã khám phára rằng nếu dừng rồi sau đó tái khởiđộng quá trình tổng hợp này, ta có thểtạo ra một điểm uốn 120o. Nhómnghiên cứu đã dừng và tái khởi độnghai lần liên tiếp để cho ra một hìnhkẹp tóc nhọn như mong muốn.Mẫu dò nano nhỏ nhất mà nhómnghiên cứu này tạo ra được có bềngang dưới 50 nanometre, nhỏ hơn cảnhiều loại virus. Như Giáo sư Libernói “Đây chỉ là kích thước của mộtbào quan bên trong tế bào”. Một ưuđiểm nữa là thiết bị bán dẫn này cóthể khuếch đại tín hiệu đo được vớiđộ nhạy cao, trong khi thiết bị cũ dạngpipette thì phải cần thiết bị phụ trợ đểlàm tăng độ nhạy. Ưu điểm quantrọng nhất là thiết bị nano này khôngcần phải bị nhét vào trong tế bào. Cácnhà nghiên cứu bọc phần đầu thiết bịbằng phospholipid, vốn là thành phầnchính của màng tế bào, lừa cho tế bào“tưởng” rằng thiết bị này cũng là mộtphần của tế bào và lôi nó sâu vào bêntrong. Giáo sư Liber nói rằng: “Chúngtôi thật sự đã làm lu mờ sự khác biệtgiữa thiết bị bán dẫn và vật chất sinhhọc”. Nhóm nghiên cứu đã chứngminh hiệu quả của thiết bị này bằngcách đưa nó vào một tế bào tim phôigà đang nuôi cấy và ghi nhận được tínhiệu điện 2,3 Hz, đúng với nhịp đậpcủa tim.Giáo sư Vương Trung Lâm (WangZhong-lin), người chuyên nghiên cứuvề công nghệ nano ứng dụng trongsinh học ở Học viện công nghệGeorgia (Mỹ), cho rằng việc chế tạothành công thiết bị nano này là mộtthành công nổi bật. Giáo sư Vươngnói thêm rằng thành công này chophép chúng ta thu thập được cácthông tin hết sức căn bản về cácchuyển động ion gây ra điện tíchtrong tế bào.Tiến sĩ Mehmet Yanik, một chuyêngia công nghệ thần kinh ở Học việncông nghệ Massachussetts (Mỹ), tinviệc ứng dụng đại trà công nghệ nàycó tính khả thi cao. Tiến sĩ Yanik chorằng nhóm nghiên cứu của Giáo sưLiber nên thử nghiệm thiết bị này trênneuron nuôi cấy từ các mảnh mô cắttừ não. Đặc biệt là nhóm nên nghiêncứu chế tạo một chuỗi thiết bị có thểđo lường sự phân bố thông tin trênmột mạng neuron. Tiến sĩ Yanik nóinếu thành công thì “đó sẽ là một bướcđột phá trong khoa học thần kinh” vàcòn nói thêm rằng nhóm này cũng nênbắt đầu nghiên cứu các thiết bị đo invivo có khả năng theo dõi hoạt độngcủa neuron theo một cách thức phixâm nhập.Trên thực tế thì Giáo sư Liber đã bắtđầu hướng nghiên cứu của mình vàoneuron. Hướng đến các mục tiêutương lai, nhóm này sẽ hợp tác vớiGiáo sư Robert Langer, một chuyêngia kỹ thuật biến đổi mô tại Học việncông nghệ Massachussetts, để nuôicấy mô trong đó có tích hợp các dâydẫn nano. Giáo sư Liber cho biết “Ýtưởng về lâu dài là sẽ tạo ra mô nhântạo có nối dây, một khi cấy vào cơ thểsẽ thực hiện được các nhiệm vụ theodõi, đo lường y học; tuy vậy, chúng tacần nhiều thời gian để biến ước mơkết hợp công nghệ điện tử và côngnghệ s ...