Tài liệu: 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. Thiết bị phổ biến nhất dùng để đo tín hiệu điện bên trong tế bào thần kinh (neuron) và một số tế bào khác hiện nay là một pipette thủy tinh kích cỡ...
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
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 đãđược đưa thành công vào bên trongvà theo dõi các hoạt động của tếbào. Các nhà nghiên cứu hy vọngrằng thiết bị có lớp vỏ lipid này sẽcung cấp thêm nhiều thông tin vềnhững gì diễn ra bên trong tế bào.Thiết bị phổ biến nhất dùng để đotín hiệu điện bên trong tế bào thầnkinh (neuron) và một số tế bàokhác hiện nay là một pipette thủytinh kích cỡ ở mức micrometre cóchứa một điện cực. Pipette nàyđược kẹp vào màng tế bào và ghitín hiệu điện. Tuy nhiên, theo lờicủa Giáo sư hóa học Charles Libertại Đại học Harvard (Mỹ) thì kỹthuật này vẫn còn phải được chỉnhsửa nhiều hơn nữa. Chiếc pipettenày tuy chỉ có vài micrometrenhững vẫn còn quá “cồng kềnh” vàthường sẽ phá hủy những tế bào màngười ta định đo điện 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 kiệnbán dẫn (transistor) mà kích cỡ chỉở mức nanometre thôi với hy vọnglà kích cỡ nhỏ như vậy sẽ khônggây ảnh hưởng đến tế bào. Giáo sưLiber cho biết thêm rằng nhữngthiết bị dò tốt nhất hiện nay chỉ cóthể đo từ bề mặt ngoài của tế bào,và cũng giống như các thiết bị dòkim loại trên mặt đất, nó chỉ chonhững tín hiệu “mờ mờ ảo ảo” vềnhững gì đang diễn ra bên trong.Nguyên nhân là do thiết bị bán dẫncần hai điểm tiếp xúc điện để đohiệu điện thế trong tế bào. Hai điểmnày lại nằm gần nhau trên một thiếtbị phẳng và lớn mà nếu nhét hếtvào trong một tế bào thì tế bào sẽ bịvỡ.Nhóm của Giáo sư Liber đã thànhcông trong việc chế tạo một bándẫn siêu nhỏ bằng cách uốn conmột dây dẫn có kích cỡ vàinanometre thành hình một cái kẹptóc. Đầu công tác của linh kiện bándẫn này là chỗ uốn con của sợi dâydẫn và sẽ được đâm xuyên vàotrong tế bào. Hai đầu của dây dẫnlà hai điểm tiếp xúc điện sẽ nằmbên ngoài mà không đi sâu vào tếbào để giảm tác động lên tế bào.Sợi dây dẫn vài nanometre nàyđược tạo ra bằng cách tổng hợp dầntrên một cơ chất và do đó người takhó kiểm soát được hình dạng củanó. Tuy nhiên, nhóm của Giáo sưLiber đã khám phá ra rằng nếudừng rồi sau đó tái khởi động quátrình tổng hợp này, ta có thể tạo ramột điểm uốn 120o. Nhóm nghiêncứu đã dừng và tái khởi động hailần liên tiếp để cho ra một hình kẹptóc nhọn như mong muốn.Mẫu dò nano nhỏ nhất mà nhómnghiên cứu này tạo ra được có bềngang dưới 50 nanometre, nhỏ hơncả nhiều loại virus. Như Giáo sưLiber nói “Đây chỉ là kích thướccủa một bào quan bên trong tếbào”. Một ưu điểm nữa là thiết bịbán dẫn này có thể khuếch đại tínhiệu đo được với độ nhạy cao,trong khi thiết bị cũ dạng pipette thìphải cần thiết bị phụ trợ để làmtăng độ nhạy. Ưu điểm quan trọngnhất là thiết bị nano này không cầnphải bị nhét vào trong tế bào. Cácnhà nghiên cứu bọc phần đầu thiếtbị bằng phospholipid, vốn là thànhphần chính của màng tế bào, lừacho tế bào “tưởng” rằng thiết bị nàycũng là một phần của tế bào và lôinó sâu vào bên trong. Giáo sư Libernói rằng: “Chúng tôi thật sự đã làmlu mờ sự khác biệt giữa thiết bị bándẫn và vật chất sinh học”. Nhómnghiên cứu đã chứng minh hiệu quảcủa thiết bị này bằng cách đưa nóvào một tế bào tim phôi gà đangnuôi cấy và ghi nhận được tín hiệuđiện 2,3 Hz, đúng với nhịp đập củatim.Giáo sư Vương Trung Lâm (WangZhong-lin), người chuyên nghiêncứu về công nghệ nano ứng dụngtrong sinh học ở Học viện côngnghệ Georgia (Mỹ), cho rằng việcchế tạo thành công thiết bị nanonày là một thành công nổi bật. Giáosư Vương nói thêm rằng thànhcông này cho phép chúng ta thuthập được các thông tin hết sức cănbản về các chuyển động ion gây rađiện tích trong tế bào.Tiến sĩ Mehmet Yanik, một chuyêngia công nghệ thần kinh ở Học việncông nghệ Massachussetts (Mỹ),tin việc ứng dụng đại trà công nghệnày có tính khả thi cao. Tiến sĩYanik cho rằng nhóm nghiên cứucủa Giáo sư Liber nên thử nghiệmthiết bị này trên neuron nuôi cấy từcác mảnh mô cắt từ não. Đặc biệt lànhóm nên nghiên cứu chế tạo mộtchuỗi thiết bị có thể đo lường sựphân bố thông tin trên một mạngneuron. Tiến sĩ Yanik nói nếuthành công thì “đó sẽ là một bướcđột phá trong khoa học thần kinh”và còn nói thêm rằng nhóm nàycũng nên bắt đầu nghiên cứu cácthiết bị đo in vivo có khả năng theodõi hoạt động của neuron theo mộtcách thức phi xâm nhập.Trên thực tế thì Giáo sư Liber đãbắt đầu hướng nghiên cứu của mìnhvào neuron. Hướng đến các mụctiêu tương lai, nhóm này sẽ hợp tácvới Giáo sư Robert Langer, mộtchuyên gia kỹ thuật biến đổi mô tạiHọc viện công nghệMassachussetts, để nuôi cấy môtrong đó có tích hợp các dây dẫnnano. Giáo sư Liber cho biết “Ýtưởng về lâu dài là sẽ tạo ra mônhân tạo có nối dây, một khi cấyvào cơ thể sẽ thực hiện được cácnhiệm vụ theo dõi, đo lường y học;tuy vậy, chúng ta cần nhiều thờigian để biến ước mơ kết hợp côngnghệ điện tử và công ...