công nghệ sinh học nanno ứng dụng trong chuẩn đoán và điều trị bệnh ung thư

1. ĐẶT VẤN ĐỀ Công nghệ sinh học từ lâu đã được biết đến với các thành tựu to lớn đối với đời sống của con người và đáp ứng những nhu cầu cấp thiết của xã hội. Có thể kể tên các thành tựu như nhân bản vô tính, các phương pháp thụ tinh nhân tạo, chuyển gen. Ngày nay công nghệ sinh học hiện đại đã và đang tập trung nghiên cứu các quá trình cơ chế ở mức phân tử. Sinh học phân tử càng phát triển, càng cần các công cụ, vật liệu mới nhằm thâm nhập sâu hơn vào thế giới hiển vi của những quá trình cấu trúc sinh hoc nhằm tìm ra những hướng đi mới trong việc điều trị và chuẩn đoán nhiều căn bệnh nguy hiểm Ngay từ khi con người tìm ra những sinh vật có đường kính rất nhỏ 200nm. Thì thuật ngữ nano (nhỏ xíu) đã bắt đầu xuất hiện trong tài liệu khoa hoc. Kéo theo đó là sự liên kết các vật liệu kỹ thuật chính xác trong tương lai mà người sử dụng với một thuật ngữ nanotechnology .Cụ thể hơn, CNNN là khoa học, kỹ thuật và thao thác liên quan tới các hệ thống có kích thước nano, ở đó các hệ thống này thực hiện nhiệm vụ điện, cơ, sinh, hóa hoặc tính toán đặc biệt. Nền tảng của công nghệ này là hiện tượng “các cấu trúc, thiết bị và hệ thống có tính chất và chức năng mới khi ở kích thước siêu nhỏ”. Cấu trúc cơ bản của CNNN bao gồm các hạt hay tinh thể nano, lớp nano và ống nano Khi các nhà khoa học tìm cách kết hợp nhằm tạo một hướng đi mới mở đường cho những kỹ thuật hiện đại giữa các vật liệu và tổ chức sinh học kích thước nano. Sự giao thoa ấy mang lại cho sinh học những công cụ mới trong khi sinh học cho phép CNNN đạt được các hệ thống có chức năng mới. Và từ đó,CNSH nano là tập con của CNNN, nó cũng gần với CNSH nhưng thêm khả năng thiết kế và biến đổi các chi tiết sinh học ở mức độ nguyên tử. Điều đó đã đem lại những bước tiến thần kỳ trong y hoc, nông nghiệp, công nghiệp, sinh học phân tử,v,v.. Thông qua bài tiểu luận này, nhóm chúng em có cơ hội tìm hiểu một vài thành tựu của công nghệ sinh học nano. Ứng dụng của CNSHNN trong đời sống và các giải pháp đạt được nhằm nâng cao chất lượng cuộc sống, điều trị bệnh… Trong đó, một trong những kỹ thuật hiện đại nhất mang tính toàn cầu là ứng dụng CNSHNN vào việc chuẩn đoán bệnh ung thư. Đó cũng là đề tài “Ứng dụng công nghệ sinh học nano vào việc chuẩn đoán bệnh ung thư” mà nhóm chúng em sẽ tìm hiểu trình bày trong bài báo cáo này.

     ! "  !"#$ %&'!()*+),+*)  !/ 0"12%34)+5.(*)4  / ) # $%& ' ()       ! " *+,-*.+/,01,*2+  1. 6789 *:(4**,) 2. ;<= *:((+>?)  !"#$ %&'!()*+),+*)  !/ 0"12%34)+5.(*)4  / ( # $%& ' ( )   !34 ,561,7+8/9*:*+8;*<=*1>6?+1,@+/,A+,BC+ @.A=BCDEA00F12%- AEAD<'.-7&CGAHEI. JKIL"  !"#$&LMC3NH0OPQHEM. KRJS.ETUBEADABC" A=BCDEA00F12%&C.DGA HEIAI7V" 'W0$A=BCDEA00F12%PA F.32CSI7H0HEL0LE-" B1X.$Y<-0Z[UXJC9IP0&LM-0Z.--0Z G\K FJKIL" M=-C7 GEKMJKIL.SFUYY-I GEKG]" ^_.$ZG\--0[E9U XJCKF$I;Y" ,7+8/9*:*+1,@+/,A+,1>6?+D  / 4  "EFG#'HI%J """"""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""" """"""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""" """"""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""" """"""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""" """"""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""" """"""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""" """"""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""" """"""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""" """"""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""" """"""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""" """"""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""" """"""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""" """"""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""" """"""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""" """"""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""" """"""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""" """"""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""" """"""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""" """"""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""" """"""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""" """"""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""" """"""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""" """"""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""" """"""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""" """"""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""" """""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""  / ?  &!&  / +  KL M EAYD`I_&aJ\\P<IPFP=YF [=0T;U0\[^&S"-KGK7 <_JXE20$00_C3Kb"33E AYDAC&L07VM$\c.0_ d"D0_d0K;ELIA.Pe._.L0 Y_$\PK[TVMUHYe.M.T P.PA5JA3K. 3`G=M.TYL-=G2U](**."ML Tf]^2g&Jh;^UAIAG"ijb-IY<I7G\ LIAG8L2^$I.=YdP.SLT bI3"K$IGDG8LI7VP AF-G2Pc-AF3<AA.A$Y -k2kJA"X[EA3IAalUH\ JAF-2U5.PGcG2PY7]m"UH$JX [J1.C3KIP0F iGDM.G\a0e.C.SP.P.c= TG8LACTLIAnYDG2P"< U3.ICYDTE.PGYD0j0C aAF-5.P"`-IL0[- o;P7.GX5\G\J\n\YDc. S37d"B-&b.ICTJP\;Gp3EA0E A0YD0_d"" EVJKIL3 Hb.-$SM.K.S< [EAYD"q[=YFX00  / >  Cae._UIaSYFJAr-.S TG8LACU.2;IA JA"B-oIlqEAYDA JAm. Hb.YsM.KMJ3JJ3"  / /  NLO%  NLK*P*/,*2Q9+88,2*+,R1S+T NLKLKU,V*+*26 b\6ftutvwg#I]^2b\36C0-#IH I9"ACGDFJKYF)*x:G2P)0;y ."F^UAIAGDI;;75.):*,G 6.Yd-KzYLU]P=G2(**."5.):/? YI;;7YdLTEAfbI3g.ZY<I7 G\LIAG8L2^$I" 9+8+8,2S+TW+S+T/X1,+T<T8YZ zA7DL0na0Yd ICLIA\J3GKXAF-G2POf)0;y .jg"EA-UIPSYFI.SEAK D3C=K.ACIQ$I"dca-T\J]O -K=M.JS0LJlF.m3A$I-00; I.JS0L-lG]bmcIC"EA3oaIYCf2_3E {.gAVX$EAAC"nbI3|bf|g <S20[%8#EAIlJUMI7V\ UH-G2P]$)**.m"B#3&ICJ].SS [K[7I7VGL0\JI]f.}Ig LIAa\cV3.E~." Fl@bI3!IbYYY}.bmYbII#EA Il\CcV3.EPS2^37dm"K$ EAIGDG8LI7VPAF-G2 Pc-AF3<AA.A$Y-k2 kJA"X[EA3IAalUH\JAF- 2U5.PGcG2PY7]m"UH$JX[EA J1.C3KIP0F"UH3  / ,  GcNHaC\37d0_d[H aYh0^\0Y" 9+8+8,2[*+,,R1+S+TW+S+TZI0C.9GD.P^UA;_3 <7$YcG\a0[EAYD"%S.k7 YdlJS.3YDmKAkYCEA.P"%kG- 7YdEEAK7AYD"-.S5 •$I.SY<]VM\J.S"2 EA €3JS.3DS[\J-KIMX <DS[0_dYDc.S"%kGC YdI.0$AL3KFTJAP2kI.X.J\ YDoI2M=a03E[EA aYd.2YD"KJ\-YDI$YcGD[ "M7VMJ\nYDc.S\J .EI7V\!@\nMCSJ.2"""•<G22$xAS A5Ia0YD"""•<U000pVAaVx -•BSTAJ\A"""•\J$PLIA 0_dG3\LA$xYD•@A3G3\L.EkC o^_3<A.32 €"EADIJU [EA7YDJ1.!G.0F\J0F FEIA00LIAYD.P" b|EADI! • ‚0EcG2PAFYD • dAFYDI.GE.QK0KYX0..PO " ƒ_3;0_JAT„…@†fYdEAK0_2C AFYDg„@…†fYd_IAUHYDKC AFG8Lg"  / :  NLKLNL\P+8+8,*.+1]Q1,^+, 9PY<cS[o-TJP\Gp" %SYF2[70K! • 0X7$T$0_dYD" • %5<Ih00P2U^HVCQ AA-IDPIDG2YL" • BS$ €f €.g<7I<CGIM<JnY P" • 0XVMLS[Y0b0F\J YF" • 3KbbSJ\K.2^" • JS0L0_d.PP250X.{ • EA0_0FFP2 • iS$YD$0bLSGKC 5IaAk$" AC7=&-TYX0.$.C["@X(") IAG7.SYFE3EI#<bJP7 2I • '_2YD • '_0FFIA00 • \J3DX.J\YD ‡R-Y<1IU0TI#<3.SI#<0KYs^H Y<0K[I#<G".SU3\I#<EA.P %8IEIPQ;KAcYFE3aS"37.SYFPG ˆLL€o&-TE3.=;3 .53"  / )* [...]...CNSH Nano và ứng dụng chuẩn đoán, điều trị Ung Thư 2.2 Vật liệu dùng trong CNSH Nano 2.2.1 Vật liệu Nano Vật liệu nano là vật liệu có ít nhất một chiều có kích thư c nm Hình 2.1 cho thấy một số vật liệu nano tiêu biểu và kích thư c của chúng Đặc trưng của vật liệu nano Nhóm 7 11 CNSH Nano và ứng dụng chuẩn đoán, điều trị Ung Thư Các tính chất vật lý, hóa... Nhóm 7 29 CNSH Nano và ứng dụng chuẩn đoán, điều trị Ung Thư (hình 18) khi có chất ổn định để tạo hạt keo kim loại hóa trị không (zerovalent) trong dung dịch lỏng hoặc dung môi hữu cơ được công bố lần đầu tiên vào năm 1857 bởi Faraday, và cách tiếp cận này đã trở thành một trong các phương pháp tổng hợp mạnh và phổ biến nhất trong lĩnh vực này Phương pháp chuẩn đầu tiên để tạo... tử nano tam giác và các cấu trúc nano nhánh, mang lại những ứng dụng hết sức đa dạng trong CNSH nano Nhóm 7 19 CNSH Nano và ứng dụng chuẩn đoán, điều trị Ung Thư Bên cạnh vật liệu nano, các phần tử sinh học đóng vai trò vô cùng quan trọng trong CHSH nano Cho đến nay, người ta mới chỉ lợi dụng được một phần rất nhỏ của các cấu tử, cấu trúc và nguyên lý sinh học trong CNSH nano 2.2.2... ngược vì kích thư c của nó phụ thuộc tuyến tính vào tỷ lệ của lượng nước trên lượng chất hoạt động bề mặt Có thể thực hiện hầu hết các phản ứng trong nước cũng như trong nước chứa bên trong micelle Do đó, có thể kết tủa các hạt nano bên trong micelle Kích thư c hạt nano bị giới hạn bởi kích thư c của micelle ngược [94] Nhóm 7 28 CNSH Nano và ứng dụng chuẩn đoán, điều trị Ung Thư Hình 18... phần tử nano khác sẽ cho ta những ứng dụng hết sức phong phú và đa dạng Có thể nói, CNSH nano mới chỉ lợi dụng được một phần rất nhỏ bé so với tiềm năng vốn có của DNA 2.2.2.3 Các cấu trúc khác Nhóm 7 22 CNSH Nano và ứng dụng chuẩn đoán, điều trị Ung Thư Ngoài protein và DNA, một số cấu trúc sinh học khác cũng cho thấy tiềm năng ứng dụng to lớn trong CNSH nano Các lớp bề mặt... khả điều hướng và đa hình phổ phát xạ của QD (hình 2.2) Vì vậy nó là cửa ngõ cho hàng loạt những áp dụng kỹ thuật mới Nhóm 7 13 CNSH Nano và ứng dụng chuẩn đoán, điều trị Ung Thư Hình 2.2 Vi hạt gắn với QD mang lại màu khác nhau các phân tử sinh học Mười màu khác nhau hát ra từ QD (CdSe gắn với ZnS) dưới tia UV Trong số các vật liệu nano, QD hiện được nghiên cứu và ứng dụng. .. axit amin thay thế dạng D- và L- được sử dụng trong một loại cảm biến hóa sinh và hóa học mới do nhóm của Bayley tại Texas A&M Nhóm 7 25 CNSH Nano và ứng dụng chuẩn đoán, điều trị Ung Thư University phát triển Trong đó, họ đặt màng lipid kép chứa một kênh α-haemolysin (αHL, hình 2.13) giữa hai dung dịch điện cực, cho điện thế chuyển màng không đổi chạy qua và đo dòng chuyển màng Dòng... nano Nhóm 7 30 CNSH Nano và ứng dụng chuẩn đoán, điều trị Ung Thư Hình 20 Tạo hạt nano kim loại NR4+Cl–- bằng phản ứng điện hóa [Theo 38] Bằng cách sử dụng quá trình tổng hợp điện hóa, có thể tạo ra hạt cầu Pd(0) với kích thư c 1 - 6 nm Phương pháp điện hóa đã được áp dụng thành công để chuẩn bị một số organosol và hydrosol kim loại như Pd, Ni, Co, Fe, Ti, Ag, và Au ở quy mô hàng trăm... Nhóm 7 20 CNSH Nano và ứng dụng chuẩn đoán, điều trị Ung Thư Động cơ sinh học nano là protein và phức hệ protein thực hiện các chức năng khác nhau thiết yếu cho sự sống như tái bản và biệt hóa của tế bào Chúng sử dụng năng lượng hóa học, điện hóa hoặc điện thế và chuyển năng lượng này thành lực cơ học Tự nhiên luôn cung cấp cho chúng ta một dải rộng các động cơ sinh học nano (hình... hiệu quả, tạo ra các cấu trúc nano phức hợp và mạch nano (nanocircuit) với các tính chất và chức năng được điều khiển Ngoài NT carbon, cùng với sự phát triển của công nghệ nano, ngày nay người ta còn tạo ra NT peptide Nhóm 7 16 CNSH Nano và ứng dụng chuẩn đoán, điều trị Ung Thư Hình 2.5 NT carbon nguyên chất và gắn với các cấu tử sinh học (1) NT carbon 1 vách, (2) nhiều vách