Công nghệ sinh học nano

MỤC LỤC 1. GIỚI THIỆU CHUNG 1.1 Lịch sử phát triển 1.1.1 Công nghệ sinh học 1.1.2 Công nghệ nano 1.1.3 Công nghệ sinh học nano 1.2. Hướng nghiên cứu chính 1.3 Tiềm năng 2. KHỐI CẤU TRÚC VÀ NGUYÊN LÝ CHẾ TẠO 2.1 Vật liệu nano 2.1.1 Dạng cầu 2.1.2 Dạng thanh 2.2 Các phần tử sinh học trong CNSH nano 2.2.1 Protein 2.2.2 DNA 2.2.3 Các cấu trúc khác 2.3 Cấu trúc nano tích hợp 2.3.1 Microarray 2.3.2 Microfluidic 2.3.3 ðiện cực nano (nanosensor) 2.3.4 Thiết bị nano (nanodevice) 3. PHƯƠNG PHÁP CHẾ TẠO VẬT LIỆU NANO 3.1 Phương pháp hóa học 3.1.1 Micelle ngược 3.1.2 Khử 3.1.3 Tổng hợp ñiện hóa 3.2 Phương pháp vật lý 3.2.1 Các phương pháp cơ học 3.2.2 Vi ñịnh vị không gian 3.2.3 Tổng hợp trong pha khí 3.2.4 Hồ quang ñiện 3.3 Các phương pháp sinh học 3.3.1 Tự lắp ráp phân tử 3.3.2 Vi chế tác dựa trên khuôn sinh học 3.3.3 Phỏng sinh học 2.3.4 Sinh học phân tử 4. ỨNG DỤNG 4.1 Khám phá, phân phối thuốc và các phân tử liệu pháp 4.2 Chẩn ñoán và ñiều trị 4.3 Kháng vi sinh vật 4.4 Phát hiện-xác ñịnh cấu tử sinh học 4.5 Phân tách các cấu tử sinh học 4.6 Máy tính nano sinh học TÀI LIỆU THAM KHẢO 1. GIỚI THIỆU CHUNG 1.1 Lịch sử phát triển 1.1.1 Công ngh sinh hc Công nghệ sinh học (CNSH) thực sự trở thành một ngành công nghiệp vào cuối những năm 1970 nhưng nó ñã ñược ñề cập và tiên ñoán tiềm năng phát triển từ 60 năm trước ñó [1]. CNSH là tập hợp các khám phá khoa học và kỹ thuật thí nghiệm cho phép các nhà khoa học thao tác và sử dụng các hệ thống sinh học trong nghiên cứu cơ bản và phát triển các sản phẩm thương mại [2]. Với nền tảng là công nghệ tái tổ hợp, CNSH ñã và ñang có những bước tiến thần kỳ, với ngày càng nhiều ứng dụng mới. CNSH hiện ñại 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 học. 1.1.2 Công ngh nano Nano theo tiếng Latinh (νανοσ) nghĩa là nhỏ xíu. Vào thế kỷ thứ VII trước Công nguyên, Mimnermus, thi gia HyLạp, ñã sáng tác bài thơ có tên “nữ hoàng Ναννο”. ðến thế kỷ thứ II sau Công nguyên, ναννο là tên một loại bánh bơ có dầu ôliu, sang thế kỷ thứ III sau Công nguyên thì nó lại mang nghĩa bồn rửa bát ñĩa lớn. Tiền tố nano xuất hiện trong tài liệu khoa học lần ñầu tiên vào năm 1908, khi Lohmann sử dụng nó ñể chỉ các sinh vật rất nhỏ với ñường kính 200 nm [3]. Vào năm 1974, Tanigushi lần ñầu tiên sử dụng thuật ngữ công nghệ nano (nanotechnology) hàm ý sự liên kết các vật liệu cho kỹ thuật chính xác trong tương lai [3]. Hiện tại trong khoa học, tiền tố nano biểu thị con số 10-9 tức kích thước 1 phần tỷ m (hình 1). Hình 1. Các phân tử DNA có kích thước khoảng 2,5 nm. 10 nguyên tử H xếp liền nhau dài 1nm (Theo www.cecs.ucf.edu). Tổ chức Nanotechnology Initiative (NNI) trực thuộc chính phủ Mỹ ñịnh nghĩa công nghệ nano (CNNN) là “bất cứ thứ gì liên quan ñến các cấu trúc có kích thước nhỏ hơn 100nm”. ðịnh nghĩa này ñã loại bỏ một cách ñộc ñoán chủ thể của các nghiên cứu liên quan khác tập trung vào các thiết bị vi lỏng (microfluidic) và các vật liệu ñang ñược tiến hành ở quy mô µm [4]. Trong cuốn “Bionanotechnology: lessons from nature”, Goodsell ñịnh nghĩa CNNN là “thao tác và chế tạo ở quy mô nano với ñộ chính xác nguyên tử” [5]. Cụ thể hơn, CNNN là khoa học, kỹ thuật và thao thác liên quan tới các hệ thống có kích thước nano, ở ñó các hệ thống này thực hiện nhiệm vụ ñiện, cơ, sinh, hóa hoặc tính toán ñặc 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. Các cấu trúc nano này khác nhau ở chỗ chúng ñược tạo thành như thế nào và các nguyên tử, phân tử của chúng ñược sắp xếp ra sao [6] Hình 2. Mối tương quan giữa các thiết bị máy móc (ñồng hồ) có kích thước µm ñến mm và cấu tử sinh học (ribosom, tiên mao) có kích thước nano [Theo 5]. 1.1.3 Công nghệ sinh học nano CNNN phát triển tất yếu dẫn tới nhu cầu tìm kiếm các mối liên kết giữa những vật có kích thước nano. ðiều ñó tự phát dẫn tới sinh học (lĩnh vực khoa học “nóng” nhất) (hình 2). Các nhà khoa học mong muốn sự giao thoa giữa CNSH và CNNN bởi lẽ CNNN mang lại cho sinh học những công cụ mới trong khi sinh học cho phép CNNN ñạt ñược các hệ thống có chức năng mới [7]. Công nghệ này tạo ra sự hợp tác chưa từng có giữa các nhà khoa học vật liệu, vật lý học và sinh học [8]. CNSH nano là tập con của CNNN, nó cũng gần với CNSH nhưng thêm khả năng thiết kế và biến ñổi các chi tiết sinh học ở mức ñộ nguyên tử [5]. Hiện có nhiều cách ñịnh nghĩa CNSH nano. CNSH nano là bất cứ ứng dụng nào của CNNN trong nghiên cứu sinh học bao gồm: khám phá thuốc, thiết bị phân phối thuốc, công cụ chuẩn ñoán, liệu pháp và vật liệu sinh học mới [9]. Theo NIH, CNSH nano là: 1. Áp dụng công cụ ở kích thước nano vào hệ thống sinh học và 2. Sử dụng hệ thống sinh học làm khuôn mẫu ñể phát triển các sản phẩm mới cỡ nano. Ở ñây, cần phân biệt giữa ‘Nano2Bio’ (sử dụng CNNN ñể phân tích và tạo ra các hệ thống sinh học), và ‘Bio2Nano’ (sử dụng vât liệu và cấu trúc sinh học ñể tạo các hệ thống kỹ thuật) [10]. Hình 3 thể hiện khái quát các ñịnh nghĩa CNSH nano nêu trên. Hình 3. Bức tranh toàn cảnh CNSH nano. Trong ñó, các hệ thống, thiết bị riêng lẻ cũng như tích hợp ñược tạo ra từ nền tảng là sự giao thoa giữa CNSH và CNNN nhằm ứng dụng trong y học, sinh học… (Theo www.nano2life.org) 1.2. Hướng nghiên cứu chính Cùng với sự nở rộ của CNNN, CNSH nano cũng ñang có những bước tiến thành kỳ. Một số ví dụ của CNSH nano trong nghiên cứu và phát triển [11]: • Chụp ảnh và nghiên cứu tương tác giữa các ñơn phân tử sinh học. • Màng chức năng tự lắp ráp với các tính chất như xúc tác, quang hoạt, dẫn ñiện, ñiện hóa và lọc nước, lọc khí, vi sinh vật. • ðộng cơ DNA (DNA motor) dựa trên lực tạo ra khi lai các trình tự bổ sung với nhau. • Chụp ảnh quá trình vận ñộng của virus, protein, prion và thuốc trong tế bào sống. • Chuyển gene và ñột biến ñiểm chính xác. • Các bộ phận phân tử mới hướng ñích và tăng phản ứng miễn dịch • Công nghệ phân phối thuốc hướng ñích • Khai thác các ñộng cơ sinh học như cơ và các protein vận ñộng khác, ñể tạo năng lượng ñiện hoặc cơ. Hiện tại trên thị trường ñã có những sản phẩm thương mại của CNSH nano. Bảng 1 liệt kê một số công ty thành công trong lĩnh vực CNSH nano theo ba hướng nghiên cứu chính là (i) phân tích sinh học; (ii) phân phối thuốc và liệu pháp; (iii) thiết bị y học và cảm biến sinh học. Rõ ràng, có sự chồng lấp giữa các lĩnh vực này, và một lĩnh vực phát triển sẽ xúc tác sự phát triển của lĩnh vực khác [12]. Như một tất yếu trong các lĩnh vực công nghệ cao và mới, Mỹ luôn là nước dẫn ñầu thể hiện ở số công ty vượt trội. Tuy nhiên, một số nước khác như Úc Nhật, Canada, Nhật, Anh cũng ñã có những công ty tham gia vào thị trường ñầy tiềm năng này. 1.3 Tiềm năng Có thể nói, trong thời ñiểm hiện tại, có thể thấy tiềm năng phát triển của một công nghệ hay kỹ thuật mới rõ nhất qua nguồn ngân sách nghiên cứu hàng năm và doanh thu ñem lại từ các sản phẩm thương mại của nó. ðược toàn thế giới nghiên cứu và ñầu tư phát triển, ngân sách ñầu tư cho CNNN của các tổ chức thuộc chính phủ ñã tăng khoảng 7 lần từ 430 triệu năm 1997 lên 3 tỉ USD năm 2003[13]. Tỷ lệ ñầu tư cho nghiên cứu và ñào tạo CNSH nano bằng khoảng 6% của công nghệ nano. Trong lĩnh vực tư nhân, các công ty lớn hiện tập trung ứng dụng CNNN cho vât liệu, hóa học, ñiện; ñầu tư trong dược và các hệ thống sinh học nano khác ước tính khoảng 10%. Tuy nhiên, các công ty nhỏ và quỹ ñầu tư mạo hiểm chi nhiều hơn trong lĩnh vực này (30-40%) [13]. Từ năm 1999, 52% trong số 900 triệu USD trong quỹ ñầu tư mạo hiểm chi cho CNNN tập trung vào thiết lập CNSH nano (hình 4a). Trên thực tế, trong khi trong khi vốn ñầu tư mạo hiểm suy giảm từ năm 2001 ñến 2002, ñầu tư vào CNSH nano lại tăng 313% (hình 4b). Sự tăng trưởng này do hai yếu tố chủ chốt: các ưu ñãi của chính phủ và sự khan hiếm các sáng chế y dược học [9]. Trên 50% vốn ñầu tư mạo hiểm trong 4 năm gần ñây ñược chi cho các công ty hoạt ñộng trong CNSH nano [8]. Hình 4. Sức cám dỗ ngày càng tăng của CNNN với các nhà ñầu tư. (a) Vốn ñầu tư mạo hiểm chi cho CNSH nano so với các lĩnh vực CNNN khác. (b) Quỹ ñầu tư mạo hiểm hàng năm chi cho CNNN [Theo 9]. Mặc dù Mỹ chiếm gần 1/3 tổng chi cho CNNN toàn cầu [9]. Các quốc gia khác cũng không ñứng ngoài cuộc, sau 3 năm kể từ khi cựu tổng thống Mỹ Bill Clinton thành lập NNI, 35 quốc gia khác ñã xây dựng các chương trình trong công nghệ này [8]. Năm 2004, chính phủ Mỹ chi 847 triệu USD cho CNNN trong khi ñó Nhật và liên minh Châu Âu cũng chi không kém. Thái Lan ñang ở giai ñoạn giữa của chương trình CNNN quốc gia 6 năm với tổng ngân sách 620 triệu USD [14]. Anh là quốc gia cuối cùng tăng chi tiêu trong công nghệ nano, ñược giới thiệu vào tháng 6 một sự gần như gấp ñôi cam kết của nó với £90 ($141) triệu cho quỹ MicroNanoTechnology Network [8]. Ngân sách ñầu tư cho CNNN của chính phủ một số nước ñược thể hiện trong bảng 2. Theo National Science Foundation, thị trường CNSH nano sẽ ñạt xấp xỉ 36 tỷ USD vào năm 2006 [15]. Không nằm ngoài vòng xoáy chung, Việt Nam cũng ñã và ñang chú trọng vào công nghệ nano. Năm 2004, vốn ñầu tư vào môi trường và CNNN ñã tăng hơn 50% so với năm 2003 [16]. Trong lĩnh vực ñào tạo, ðHQG - TP.HCM [17], ðHBK - TP.HCM [18], Trường ðH- KHTN [19] và ðại học Công nghệ trực thuộc ðHQG-HN [20], ðHBK-HN ñã và ñang nghiên cứu, ñào tạo về công nghệ nano. Khu công nghệ cao TPHCM cũng tập trung ñẩy mạnh CNNN [21]. Trong triển khai thực tiễn, thành công rực rỡ nhất của CNNN tại Việt Nam là chế tạo thành công than nano "lỏng" [22] ứng dụng làm pin nguyên liệu, chế tạo vi mạch [23]. Ngoài ra còn có các nghiên cứu về cấu trúc nano ña lớp, vật liệu từ có cấu trúc nano [24] và ñã chế tạo thành công cảm biến nano dùng ñể xác ñịnh nồng ñộ khí gas hoá lỏng [25]. Khu công nghệ cao TP.HCM cũng ñang hợp tác với trung tâm nhiệt ñới Việt Nga ñể chế tạo mặt nạ sinh học dùng than nano [26], giấy và mực nano [27]. Tuy nhiên, CNSH nano vẫn là một ñiều gì ñó mới lạ ở Việt Nam. Trong lĩnh vực ñào tạo, trường ðHBK-HN mới có dự thảo chương trình ñào tạo thạc sỹ về CNSH nano. Tại ñây cũng bắt ñầu triển khai ứng dụng CNNN trong chế tạo thuốc hướng ñích. GS. Phạm Thị Trân Châu (Trung tâm CNSH - ðHQG HN), PGS. Nông Văn Hải (Viện Khoa học và công nghệ Việt Nam) và GS. Nguyễn Hữu ðức (Trường ðại học Công nghệ - ðHQG - HN) ñang thảo luận ñể khởi ñộng kết hoạch nghiên cứu ứng dụng của các hạt nano trong y - sinh học ñể chẩn ñoán và chữa bệnh [24]. Nói chung, CNSH nano tại Việt Nam hiện chỉ mới ñang ñặt những viên gạch móng ñầu tiên. 2. KHỐI CẤU TRÚC VÀ NGUYÊN LÝ CHẾ TẠO 2.1 Vật liệu nano Vật liệu nano là vật liệu có ít nhất một chiều có kích thước nm. Hình 5 cho thấy một số vật liệu nano tiêu biểu và kích thước của chúng. ðặc trưng của vật liệu nano Các tính chất vật lý, hóa học của vật liệu ñều bị giới hạn bởi kích thước, gọi là kích thước tới hạn. Các tính chất như ñiện, từ, quang và hóa học ñều có ñộ dài tới hạn cỡ nm. Nếu vật liệu nhỏ hơn kích thước này thì tính chất của nó hoàn toàn bị thay ñổi. Tính chất ñặc biệt của vật liệu nano ñược ñem lại do kích thước của nó nhỏ hơn kích thước tới hạn của vật liệu. Bảng 3. Kích thước của một số cấu tử nano Hình 5. Kích thước vật liệu nano và tế bào (Theo http://dvworld.northwestern.edu/) Phân loại vật liệu nano Theo trạng thái, người ta phân chia vật liệu nano thành trạng thái rắn, lỏng và khí. Vật liệu nano ñược tập trung nghiên cứu hiện nay là vật liệu rắn, sau ñó mới ñến chất lỏng và khí. Về hình dáng vật liệu, người ta chia vật liệu nano thành: • Vật liệu nano không chiều (cả ba chiều ñều có kích thước nano), ví dụ, ñám nano, hạt nano • Vật liệu nano một chiều là vật liệu trong ñó hai chiều có kích thước nano, ví dụ, dây nano, ống nano (NT), • Vật liệu nano hai chiều là vật liệu trong ñó một chiều có kích thước nano, ví dụ, màng mỏng, • Ngoài ra còn có vật liệu có cấu trúc nano hay nanocomposite trong ñó chỉ có một phần của vật liệu có kích thước nm, hoặc cấu trúc của nó có nano không chiều, một chiều, hai chiều ñan xen lẫn nhau. Trong khuôn khổ bài viết tập trung vào CNSH nano này, tôi chỉ ñề cập ñến những vật liệu nano ñã và ñang ñược ứng dụng trong ngành khoa học mới mẻ này. Do vậy, ñể tiện theo dõi tôi chia vật liệu nano dùng trong CNSH nano thành hai loại là dạng cầu (ñiểm lượng tử, dendrimer, lỗ nano, vỏ nano và hạt nano) và dạng thanh (ống nano, que nano, dây nano). 2.1.1 Dng cu ðiểm lượng tử (QD) QD là một hạt vật chất ñược tạo nên từ các vật liệu nhóm II–VI (CdSe) hoặc III-V (InP) trong bảng hệ thống tuần hoàn [28], có kích thuớc nhỏ (< 10 nm) [29] tới mức khi thêm hay lấy ñi một ñiện tử sẽ làm thay ñổi tính chất của nó. Khi ta kích thích một QD càng nhỏ thì năng luợng và cuờng ñộ phát sáng của nó càng tăng, mang lại bước sóng phát xạ khả ñiều hướng và ña hình phổ phát xạ của QD (hình 6). Vì vậy nó là cửa ngõ cho hàng loạt những áp dụng kỹ thuật mới (wikipedia). Hình 6. Vi hạt gắn với QD mang lại màu khác nhau các phân tử sinh học. Mười màu khác nhau phát ra từ QD (CdSe gắn với ZnS) dưới tia UV [Theo 30]. Trong số các vật liệu nano, QD hiện ñược nghiên cứu và ứng dụng nhiều nhất. Có thể nói, với những ưu ñiểm vượt trội của mình, QD sẽ dần thay thế các chất phát huỳnh quang trong những ứng dụng trước ñây như lai in situ, FRET, xác ñịnh khả năng di ñộng của tế bào…. Dendrimer Dendrimer là các phân tử ñược chế tạo bằng cách thêm liên tiếp các ñơn vị nhánh tỏa ra ngoài từ ñiểm khởi ñầu (hình 7) [31]. Hình 7. Cấu trúc hai và ba chiều của dendrimer. Ba thành phần cấu trúc: lõi (vàng), vùng bên trong chứa các ñơn vị nhánh lặp lại (xanh da trời) và bề mặt ngoài (ñỏ) [Theo 12]. Chất khơi mào (initiator): Có thể tạo dendrimer từ phân tử gốc là nguyên tố ña trị. Có thể gắn thêm các nhóm chức ñể tạo dendrimer ña chức năng. ðơn vị nhánh: ñơn vị nhánh bên trong có thể toàn bộ là amin (DAB-Am = PPI = Astromol), hỗn hợp amine/amide (PAMAM), toàn bộ amide (L-lysine dendrimers), gallate hoặc resorcinolate. Nếu muốn dùng dendrimer làm thuốc, cần dùng ñơn vị nhánh phù hợp với các ứng dụng dược học (không ñộc, hiệu quả cao, có khả năng giám sát….). Thể liên kết và bề mặt: Tính ña dạng của các cấu trúc dendrimer ñược tạo nên chủ yếu nhất bởi nhóm bề mặt và loại thể liên kết ñược dùng [31]. Lỗ nano (nanopore) Lỗ nano ñược tạo nên từ các vật liệu rắn (như silicon nitride) bằng kỹ thuật khắc bởi tia ion (ion-beam sculpting technique) [32, 33] theo hai cách: tạo lỗ bằng cách khắc trên màng, hoặc lấp các lỗ lớn hơn dưới những ñiều kiện ở ñó quá trình chuyển khối biên là chủ ñạo. Chiều sâu của lỗ nano trên màng là 5-10 nm và ñường kĩnh lỗ là 3nm. Chúng nhỏ ñến mức chỉ cho một mạch ñơn DNA ñi qua (hình 8a). [...]... u t sinh h c Hình 12 Các lo i que nano và c u trúc nano ñư c t o nên t chúng (A) Que nano 3 thành ph n Au-Ni-Au [Theo 57] (B) Que nano 2 thành ph n Au-Ni [Theo 58] (C) Que nano 2 thành ph n Au-Ppy và các c u trúc nano ñư c t o nên t chúng [Theo 59] Ngoài nh ng v t li u nano k trên, v i các phương pháp t ng h p hóa h c, ngư i ta còn t o ra các c u trúc ñĩa nano (nanodisks), h t nano ña v , cách t nano. .. c u trúc nano nhánh [41], mang l i nh ng ng d ng h t s c ña d ng trong CNSH nano Bên c nh v t li u nano, các ph n t sinh h c ñóng vai trò vô cùng quan tr ng trong CHSH nano Cho ñ n nay, ngư i ta m i ch l i d ng ñư c m t ph n r t nh c a các c u t , c u trúc và nguyên lý sinh h c trong CNSH nano 2.2 Các ph n t sinh h c trong CNSH nano T bào là t p h p c a hàng ngàn b máy nano (nanomachine, nanodevice),... có th nói, sinh h c phân t là m t công c không th thi u, là k thu t n n c a công ngh sinh h c nano 4 NG D NG CNSH nano ph n ánh t m quan tr ng ngày càng tăng c a khoa h c nano và công c nano trong vi c t o ra các lo i v t li u sinh h c m i ñ s d ng trong k thu t mô (tissue engineering) và s p x p t bào (cell patterning), ñi n c c dùng trong chu n ñoán, l nano ñ gi i trình t DNA, v t li u nano ñ hi n... ch t o dây nano [50] V i s phát tri n như vũ bão c a công ngh hi n nay, có th nói, m i c u t sinh h c kích thư c nano ñ u có ti m năng ng d ng trong CNSH nano 2.3 C u trúc nano tích h p Ngày nay, ngư i ta thi t k và ch t o các b máy sinh h c nano ñ th c hi n các nhi m v ñ c bi t quy mô nano, như hư ng ñích t i các t bào ung thư ho c gi i quy t m t m t nhi m v máy tính ñơn gi n Khi CNSH nano phát tri...Hình 8 M t s c u trúc nano d ng c u (a) L nano [Theo 34], (b) v nano (http://planet.tvi.edu/) và (c) h t nano có t tính [Theo 35] V nano (Nanoshell) V nano là kh i c u silica r ng v i các h t vàng bao quanh (hình 8b) Có th g n kháng th lên b m t nh m t o ra kh i c u hư ng ñích [33, 36, 37] H t nano (Nanoparticle) H t kim lo i nano thư ng ñư c ñ nh nghĩa là các h t tách bi t... Vì tính ñ c hi u cao c a các th th sinh h c (DNA, kháng th ), so v i ñi n c c hóa h c, ñi n c c sinh h c nh y hơn nhi u trong các ñánh giá sinh h c [82] Dùng v t li u nano trong ñi n c c sinh h c cho phép s d ng m t s k thu t truy n tín hi u m i Vì m, các ñi n c c nano, m u dò nano và các h th ng khác là nh ngµkích thư c dư i lĩnh v c cách m ng hóa trong phân tích sinh h c và hóa h c, cho phép phân... [Theo 50] 3.3.3 Ph ng sinh h c Trong tương lai, các h th ng v t li u ch c năng ñư c phát tri n cho công ngh sinh h c nano ho c công ngh nano có th g m protein (hình 27) Chúng tham gia vào quá trình l p ráp, ch tác và ch c ch n, trong c u trúc s n ph m cu i cùng, mang l i các ch c năng ñ c bi t, có th ñi u khi n tương t các c u trúc trong mô x p và r n sinh h c Trong lĩnh v c ph ng sinh h c phân t (molecular... ph n” c a b máy sinh h c -nano Và v i các ti n b công ngh , chúng ta có th m r ng ch c năng c a các b máy này theo m c ñích c a mình, bi n ñ i các b máy nano phân t sinh h c s n có ho c thi t k nh ng cái hoàn toàn m i [5, 61] Theo xu th hi n nay, ngư i ta không ng ng tìm hi u, khám phá các cơ ch sinh h c, t n d ng t i ña m i ti m năng s n có trong các h th ng sinh h c ñ ng d ng vào CNSH nano B i th ,... u thành công Các c m bi n sinh h c nano ñư c s d ng thành công trong các ño ñ c n i bào ði n c c PEBBLE có th xác ñ nh pH, Mg+, Cl-, K+, Ca2+, oxy và glucose n i bào khá chính xác [84] Các c m bi n nano s i quang c a Vo-Dinh và c ng s [127] ñư c ch t o thành công ñ ño n ng ñ benzo-a-pyrenetetrol (BPT) trong bào tương c a t bào ung thư vú c a ngư i và t bào bi u mô gan chu t ði n c c sinh h c nano dùng... vách (hình 9.1, 9.1) [43]… Có th g n các c u t sinh h c v i NT carbon (hình 9.3), cho phép s d ng h th ng lai như các thi t b c m bi n sinh h c ho c transistor v i ph ho t ñ ng r t hi u qu , t o ra các c u trúc nano ph c h p và m ch nano (nanocircuit) v i các tính ch t và ch c năng ñư c ñi u khi n [44] Ngoài NT carbon, cùng v i s phát tri n c a công ngh nano, ngày nay ngư i ta còn t o ra NT peptide . triển 1.1.1 Công nghệ sinh học 1.1.2 Công nghệ nano 1.1.3 Công nghệ sinh học nano 1.2. Hướng nghiên cứu chính 1.3 Tiềm năng 2. KHỐI CẤU TRÚC VÀ NGUYÊN LÝ CHẾ TẠO 2.1 Vật liệu nano 2.1.1. sinh học 4.5 Phân tách các cấu tử sinh học 4.6 Máy tính nano sinh học TÀI LIỆU THAM KHẢO 1. GIỚI THIỆU CHUNG 1.1 Lịch sử phát triển 1.1.1 Công ngh sinh hc Công nghệ sinh học (CNSH). thuốc, công cụ chuẩn ñoán, liệu pháp và vật liệu sinh học mới [9]. Theo NIH, CNSH nano là: 1. Áp dụng công cụ ở kích thước nano vào hệ thống sinh học và 2. Sử dụng hệ thống sinh học làm