Giáo án điện tử sinh học: Sinh học lớp 12-NaNo tế bào docx

C«ng nghÖ nano tÕ bµo NGUYỄN THỊ HÒA LAN PHAN NGỌC BÍCH THỦY LÊ THỊ KIỀU PHƯỢNG I. Khái niệm công nghệ nano -Công nghệ nano là một lĩnh vực nghiên cứu vật chất ở kích thước nanomét, với 1nanomét (nm) = 10 -9 m, tức bằng một phần tỷ của mét. Ở kích thước này, vật chất có những tính chất rất mới lạ, tạo ra những ứng dụng thiết thực và độc đáo. -Từ “nano” bắt nguồn từ tiếng Hy Lạp có nghĩa là “lùn”. Một sợi tóc của con người xấp xỉ khoảng 80.000 nm và một tế bào hồng cầu xấp xỉ khoảng 7.000 nm. Các nguyên tử có kích thước nhỏ hơn một nm, trong khi đó nhiều phân tử, trong đó có một số protein lại có kích thước từ một nm trở lên. Phần 1: Mở đầu -Thuật ngữ “công nghệ nano” (được định nghĩa bởi giáo sư Norio Taniguchi, ĐHKH Tokyo, 1947): Công nghệ nano về cơ bản bao gồm quá trình phân tách, đông đặc và biến dạng các vật liệu bằng bởi một nguyên tử hay một phân tử -Công nghệ nano dựa vào các đặc điểm của vật liệu, đặc biệt sự khác nhau về kích thước của một vài trăm hay vài chục nguyên tử. Các phần nano (một cụm các nguyên tử có kích thứơc tính bằng nanomet) rất hữu ích trong các phản ứng xúc tác. Một vật liệu có thể không có hoạt tính xúc tác ở kích thước lớn, nhưng có thể trở thành một chất xúc tác hiệu quả ở kích thước nano. -Vật liệu nano đã ứng dụng ở nhiều lĩnh vực khác nhau. Chúng được nghiên cứu và ứng dụng trong y – sinh được gọi là vật liệu sinh học nano Phần 1: Mở đầu II. Phân loại vật liệu nano tế bào 1. Phân loại theo hình dáng của vật liệu • Vật liệu nano không chiều (cả ba chiều đều có kích thước nano), ví dụ đám nano, hạt nano. • Vật liệu nano một chiều là vật liệu trong đó một chiều tự do, hai chiều có kích thước nano, ví dụ dây nano, ống nano. • Vật liệu nano hai chiều là vật liệu trong đó hai chiều tự do, một chiều có kích thước nano, ví dụ màng mỏng (có chiều dày kích thước nano) Phần 1: Khái niệm Ngoài ra còn có vật liệu có cấu trúc nano hay nanocomposite trong đó chỉ có một phần của vật liệu có kích thước nm, hoặc cấu trúc của nó có nano không chiều, một chiều, hai chiều đan xen lẫn nhau. Cũng theo cách phân loại theo hình dáng của vật liệu, một số người đặt tên số chiều bị giới hạn ở kích thước nano. Nếu như thế thì hạt nano là vật liệu nano 3 chiều, dây nano là vật liệu nano 2 chiều và màng mỏng là vật liệu nano 1 chiều. Cách này ít phổ biến hơn cách ban đầu. Phần 1: Mở đầu 2. Phân loại theo tính chất vật liệu thể hiện sự khác biệt ở kích thước nano • Vật liệu nano kim loại. • Vật liệu nano bán dẫn. • Vật liệu nano từ tính. • Vật liệu nano sinh học v v Phần 1: Khái niệm Nhiều khi người ta phối hợp hai cách phân loại với nhau, hoặc phối hợp hai khái niệm nhỏ để tạo ra các khái niệm mới. Ví dụ, đối tượng chính của chúng ta sau đây là "hạt nano kim loại" trong đó "hạt" được phân loại theo hình dáng, "kim loại" được phân loại theo tính chất hoặc "vật liệu nano từ tính sinh học" trong đó cả "từ tính" và "sinh học" đều là khái niệm có được khi phân loại theo tính chất. Phần 1: Khái niệm Phạm vi kích thước được các nhà khoa học quan tâm nhiều nhất là từ 100 nm trở xuống tới mức nguyên tử (xấp xỉ khoảng 0,2 nm), bởi vì trong phạm vi kích thước này, vật liệu có thể có những tính chất khác biệt, hoặc những tính chất mạnh hơn so với chính tính chất của chúng ở kích cỡ lớn hơn. Phần 2: PHƯƠNG PHÁP CHẾ TẠO VẬT LIỆU NANO PHƯƠNG PHÁP CHẾ TẠO VẬT LIỆU NANO Hai nguyên nhân chính, dẫn tới những thay đổi ở tính chất của vật liệu là do diện tích bề mặt được tăng lên rất nhiều và xuất hiện các hiệu ứng lượng tử. Diện tích bề mặt (trên đơn vị khối) tăng lên, sẽ dẫn tới độ phản ứng hóa học tương ứng tăng lên, làm cho một số vật liệu nano có thể được sử dụng làm chất xúc tác để làm tăng hiệu quả của các pin nhiên liệu và ắc quy. Khi kích thước của vật liệu bị giảm xuống tới 10 nm hoặc ít hơn, các hiệu ứng lượng tử bắt đầu xuất hiện và làm thay đổi các tính chất quang học, từ tính và điện tính của vật liệu. Phần 2: PHƯƠNG PHÁP CHẾ TẠO VẬT LIỆU NANO PHƯƠNG PHÁP CHẾ TẠO VẬT LIỆU NANO 3.1 Phương pháp hóa học Tổng hợp hóa học giúp tạo ra lượng lớn vật liệu nano với giá thành hợp lý. -Bắt đầu với dung dịch muối và cho thêm hóa chất (như hydroxide)  tạo sản phẩm ở trạng thái siêu bão hòa  quá trình kết tủa xảy ra do sự nhân hóa đồng hoặc dị hợp + Để tạo hạt với phân bố kích thước hẹp, toàn bộ quá trình kết tủa phải xảy ra cùng lúc và phải không có sự nhân hóa sau khi đã tạo thành hạt. +Tính chất hạt phần lớn được xác định bởi tốc độ phản ứng, tốc độ phản ứng lại bị ảnh hưởng bởi nồng độ của các chất tham gia phản ứng, nhiệt độ, pH và thứ tự chất phản ứng cho vào dung dịch. Phần 2: PHƯƠNG PHÁP CHẾ TẠO VẬT LIỆU NANO PHƯƠNG PHÁP CHẾ TẠO VẬT LIỆU NANO [...]... pháp theo dõi thành phần hóa học của một tế bào mang bệnh như thế sẽ đóng vai trò hết sức quan trọng "Vấn đề hàng đầu của tôi là thiếu hụt tế bào" , ông nói Tế bào gan vẫn khỏe mạnh sau khi tiến hành phẫu thuật  *Tế bào nano tiêu diệt tế bào ung thư Các nhà khoa học đã phát triển thành công một tế bào nano có công dụng chui vào trong tế bào ung thư, cắt hết các mạch máu nuôi tế bào (đồng thời có khả năng... không làm tổn hại đến tế bào Và khi áp qua vách tế bào, chúng thường biến dạng mạnh đến mức làm chết cả tế bào Tế bào gan vẫn khỏe mạnh sau khi tiến hành phẫu thuật *Phẫu thuật nano cho tế bào sống Theo Ian Hall, nhà nghiên cứu y khoa phân tử tại ĐH Nottingham, công cụ này sẽ đặc biệt có ích cho việc nghiên cứu tế bào người trong những căn bệnh như hen suyễn hoặc xơ nang Do các tế bào nói trên thường... Người ta cũng đã thử nghiệm các “quả bom sinh học mini, có gắn các thụ thể chuyên biệt cho các tế bào ung thư, các tế bào hư hỏng của mô, các tế bào đã nhiễm virus Các túi nhỏ này chứa các độc tố và xâm nhập vào các tế bào nói trên để tiến hành gây độc Thông thường, các túi nano được đưa vào và khuếch tán trong máu Phần 3: Ứng dụng Phần 3: Ứng dụng CNNN sinh học là việc tạo ra các thiết bị cực nhỏ... chứa chất độc giết chết tế bào ung thư Các nhà khoa học gọi đây là liệu pháp "hành động kép" và so với các phương pháp điều trị ung thư khác thì liệu pháp này ít ảnh hưởng các tế bào lành lặn nhất Hạt nano *Tế bào nano tiêu diệt tế bào ung thư Trước đây, khó khăn của các nhà khoa học là họ chỉ được phép chọn một trong 2, hoặc là dùng hóa trị hoặc là cắt các mạch máu nuôi tế bào ung thư vì một khi đã... máu thì không còn "phương tiện" đưa hóa chất vào tế bào ung thư Nhưng công nghệ nano đã giải quyết được vấn đề này, cho phép liệu pháp "hành động kép" ra đời Hạt nano *Tế bào nano tiêu diệt tế bào ung thư Tế bào nano được cấu trúc theo dạng một bong bóng lồng vào một bong bóng lớn hơn với kích thước nhỏ hơn mạch máu tế bào khối u và lớn hơn mạch máu tế bào thường Bề mặt bong bóng bên ngoài có chứa các... thuốc đến tế bào Trong một nỗ lực nhằm nâng cao hiệu quả của việc truyền thuốc thuốc đến nơi cần đến, các nhà khoa học Ý và Pháp đã nghiên cứu và thử nghiệm thành công kỹ thuật dùng các ống nano carbon để tiêm thuốc vào các tế bào “Ống nano” của các nhà khoa học Ý và Pháp với kích thước cực nhỏ có thể đưa thuốc đi xuyên qua màng tế bào mà không gây hại cho tế bào “Ống nano” đưa thuốc đến tế bào Ống nano... *“Ống nano” đưa thuốc đến tế bào Nếu các protein hay các axit nucleic bám vào ống nano này, chúng cũng có thể đi qua màng tế bào Bianco và các đồng nghiệp của mình muốn sử dụng các ống nano này để đưa một lượng rất nhỏ các phân tử dược phẩm như kháng sinh hoặc thuốc điều trị ung thư trực tiếp vào tế bào, từ đó nâng cao hiệu quả tiêu diệt các tế bào “Ống nano” của các nhà khoa học Ý và Pháp với kích thước... chiều rộng được làm từ nhiều lớp nguyên tử carbon sắp xếp thành phiến như than chì “Chúng có thể xuyên qua màng tế bào như những cây kim bé xíu mà không “Ống nano” của các nhà khoa gây hại cho tế bào , học Ý và Pháp với kích thước Alberto Bianco thuộc Viện cực nhỏ có thể đưa thuốc đi nghiên cứu de Biologie xuyên qua màng tế bào mà Moleculaire et Cellulaire không gây hại cho tế bào tại Strasbourg, France,... các tế bào ung thư, tạo ra hàng trăm các dược phẩm mới từ các vi sinh vật mang ADN tái tổ hợp, tạo ra các protein cảm ứng có thể tiếp nhận các tín hiệu của môi trường sống, tạo ra các động cơ sinh học mà phần di động được chỉ có kích cỡ phân tử protein, tạo ra các chip sinh học và tiến tới khả năng tạo ra các máy tính sinh học với tốc độ truyền đạt thông tin như não bộ Có thể coi những đơn vị phân tử. .. những polime sinh học khác ở các ứng dụng linh kiện điện tử nano và thiết bị cảm biến sinh học Nói cách khác, các cấu trúc mô phỏng sinh học (bio-mimetic) sẽ được phát minh ra nhờ vào việc mô phỏng hoạt động của các cấu trúc tự nhiên, ví dụ như catenane và rotaxane là những hợp chất hoạt động giống như những động cơ phân tử tuyến tính và quay vòng Phần 3: Ứng dụng Các ứng dụng trong lĩnh vực y học đặc . bom sinh học mini, có gắn các thụ thể chuyên biệt cho các tế bào ung thư, các tế bào hư hỏng của mô, các tế bào đã nhiễm virus. Các túi nhỏ này chứa các độc tố và xâm nhập vào các tế bào. các protein, ADN và những polime sinh học khác ở các ứng dụng linh kiện điện tử nano và thiết bị cảm biến sinh học. Nói cách khác, các cấu trúc mô phỏng sinh học (bio-mimetic) sẽ được phát. trường sống, tạo ra các động cơ sinh học mà phần di động được chỉ có kích cỡ phân tử protein, tạo ra các chip sinh học và tiến tới khả năng tạo ra các máy tính sinh học với tốc độ truyền đạt thông