Tài liệu Khảo sát tế bào bằng kẹp tóc nano pdf

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 ở mức micrometre có chứa một điện cực. Pipette này được kẹp vào màng tế bào và ghi tín hiệu điện. Tuy nhiên, theo lời của Giáo sư hóa học Charles Liber tại Đại học Harvard (Mỹ) thì kỹ thuật này vẫn còn phải được chỉnh sửa nhiều hơn nữa. Chiếc pipette này tuy chỉ có vài micrometre những vẫn còn quá “cồng kềnh” và thường sẽ phá hủy những tế bào mà người 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 muốn tạo ra một thiết bị mang linh kiện bán dẫn (transistor) mà kích cỡ chỉ ở mức nanometre thôi với hy vọng là kích cỡ nhỏ như vậy sẽ không gây ảnh hưởng đến tế bào. Giáo sư Liber cho biết thêm rằng những thiết bị dò tốt nhất hiện nay chỉ có thể đo từ bề mặt ngoài của tế bào, và cũng giống như các thiết bị dò kim loại trên mặt đất, nó chỉ cho những tín hiệu “mờ mờ ảo ảo” về những gì đang diễn ra bên trong. Nguyên nhân là do thiết bị bán dẫn cần hai điểm tiếp xúc điện để đo hiệu điện thế trong tế bào. Hai điểm này lại nằm gần nhau trên một thiết bị phẳng và lớn mà nếu nhét hết vào trong một tế bào thì tế bào sẽ bị vỡ. Nhóm của Giáo sư Liber đã thành công trong việc chế tạo một bán dẫn siêu nhỏ bằng cách uốn con một dây dẫn có kích cỡ vài nanometre thành hình một cái kẹp tóc. Đầu công tác của linh kiện bán dẫn này là chỗ uốn con của sợi dây dẫn và sẽ được đâm xuyên vào trong tế bào. Hai đầu của dây dẫn là hai điểm tiếp xúc điện sẽ nằm bên ngoài mà không đi sâu vào tế bào để giảm tác động lên tế bào. Sợi dây dẫn vài nanometre này được tạo ra bằng cách tổng hợp dần trên một cơ chất và do đó người ta khó kiểm soát được hình dạng của nó. Tuy nhiên, nhóm của Giáo sư Liber đã khám phá ra rằng nếu dừng rồi sau đó tái khởi động quá trình tổng hợp này, ta có thể tạo ra một điểm uốn 120 o . Nhóm nghiên cứu đã dừng và tái khởi động hai lần liên tiếp để cho ra một hình kẹp tóc nhọn như mong muốn. Mẫu dò nano nhỏ nhất mà nhóm nghiên cứu này tạo ra được có bề ngang dưới 50 nanometre, nhỏ hơn cả nhiều loại virus. Như Giáo sư Liber nói “Đây chỉ là kích thước của một bào quan bên trong tế bào”. Một ưu điểm nữa là thiết bị bán dẫn này có thể khuếch đại tín hiệu đo được với độ nhạy cao, trong khi thiết bị cũ dạng pipette thì phải cần thiết bị phụ trợ để làm tăng độ nhạy. Ưu điểm quan trọng nhất là thiết bị nano này không cần phải bị nhét vào trong tế bào. Các nhà nghiên cứu bọc phần đầu thiết bị bằng phospholipid, vốn là thành phần chính của màng tế bào, lừa cho tế bào “tưởng” rằng thiết bị này cũng là một phần của tế bào và lôi nó sâu vào bên trong. Giáo sư Liber nói rằng: “Chúng tôi thật sự đã làm lu mờ sự khác biệt giữa thiết bị bán dẫn và vật chất sinh học”. Nhóm nghiên cứu đã chứng minh hiệu quả của thiết bị này bằng cách đưa nó vào một tế bào tim phôi gà đang nuôi cấy và ghi nhận được tín hiệu điện 2,3 Hz, đúng với nhịp đập của tim. Giáo sư Vương Trung Lâm (Wang Zhong-lin), người chuyên nghiên cứu về công nghệ nano ứng dụng trong sinh học ở Học viện công nghệ Georgia (Mỹ), cho rằng việc chế tạo thành công thiết bị nano này là một thành công nổi bật. Giáo sư Vương nói thêm rằng thành công này cho phép chúng ta thu thập được các thông tin hết sức căn bản về các chuyển động ion gây ra điện tích trong tế bào. Tiến sĩ Mehmet Yanik, một chuyên gia công nghệ thần kinh ở Học viện công nghệ Massachussetts (Mỹ), tin việc ứng dụng đại trà công nghệ này có tính khả thi cao. Tiến sĩ Yanik cho rằng nhóm nghiên cứu của Giáo sư Liber nên thử nghiệm thiết bị này trên neuron nuôi cấy từ các mảnh mô cắt từ não. Đặc biệt là nhóm nên nghiên cứu chế tạo một chuỗi thiết bị có thể đo lường sự phân bố thông tin trên một mạng neuron. Tiến sĩ Yanik nói nếu thành công thì “đó sẽ là một bước đột phá trong khoa học thần kinh” và còn nói thêm rằng nhóm này cũng nên bắt đầu nghiên cứu các thiết bị đo in vivo có khả năng theo dõi hoạt động của neuron theo một cách thức phi xâm nhập. Trên thực tế thì Giáo sư Liber đã bắt đầu hướng nghiên cứu của mình vào neuron. Hướng đến các mục tiêu tương lai, nhóm này sẽ hợp tác với Giáo sư Robert Langer, một chuyên gia kỹ thuật biến đổi mô tại Học viện công nghệ Massachussetts, để nuôi cấy mô trong đó có tích hợp các dây dẫn nano. Giáo sư Liber cho biết “Ý tưởng về lâu dài là sẽ tạo ra mô nhân tạo có nối dây, một khi cấy vào cơ thể sẽ thực hiện được các nhiệm vụ theo dõi, đo lường y học; tuy vậy, chúng ta cần nhiều thời gian để biến ước mơ kết hợp công nghệ điện tử và công nghệ sinh học này thành hiện thực”. Người dịch: Nguyễn Trịnh Đôn . 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. trong tế bào. Hai đầu của dây dẫn là hai điểm tiếp xúc điện sẽ nằm bên ngoài mà không đi sâu vào tế bào để giảm tác động lên tế bào. Sợi dây dẫn vài nanometre