Một phần không thể thiếu trong CNSH nano là sinh học phân tử. Sinh học phân tử phát triển mang lại một nền tảng công nghệ cho CNSH nano. Các kỹ thuật lai, dung hợp protein, tạo đột biến… được dùng thường nhật trong CNSH nano để tạo ra các khối cấu trúc sinh học, các kỹ thuật nhạy mới. Các hệ thống sinh học có khả
năng độc nhất vô nhị trong việc điều khiển cấu trúc, pha, chiều hướng và topo học cấu trúc nano của các tinh thể vô cơ. Các nghiên cứu gần đây đã lợi dụng các nguyên lý nhận biết sinh học để phát triển các kỹ thuật mới nhằm bố trí các vật liệu từ tính, bán dẫn và dẫn điện. Các kỹ thuật trình diện phage (phage display) tái tổ hợp đã được sử dụng để xác định các peptide gắn chất bán dẫn thuộc nhóm III–V và II–VI như ZnSe và GaAs, với các vật liệu từ tính và với calcium carbonate, phosphate. Các peptide có tính đặc hiệu bề mặt tinh thể, có thể phân biệt giữa các hợp kim bán dẫn tương tự như GaAs và AlGaAs, và được sử dụng để tạo ra các hạt nano và các dị cấu trúc. Các phương pháp tổ hợp tương tự đã được sử dụng để tạo ra các cụm nano CdS gói peptide và các protein gắn vàng [96]. Hơn nữa, một số chủng vi khuẩn có khả năng kháng kim loại đáng ngạc nhiên, như bạc và một số thậm chí tích lũy bạc tại thành tế bào với một lượng lên đến 25% trong lượng sinh khối khô. Chủng Pseudomonas stutzeri AG259, phân lập từ mỏ bạc tích lũy các tinh thể đơn bạc với hình dạng và thành phần xác định, như các hinhhf tam giác và lục giác đều, với kích thước dưới 200nm trong không gian ngoại biên [110].
Như vậy, có thể nói, sinh học phân tử là một công cụ không thể thiếu, là kỹ thuật nền của công nghệ sinh học nano.
4. ỨNG DỤNG
CNSH nano phản ánh tầm quan trọng ngày càng tăng của khoa học nano và công cụ nano trong việc tạo ra các loại vật liệu sinh học mới để sử dụng trong kỹ thuật mô (tissue engineering) và sắp xếp tế bào (cell patterning), điện cực dùng trong chuẩn đoán, lỗ nano để giải trình tự DNA, vật liệu nano để hiện hình đơn phân tử hoặc tế bào và các thiết bị/vật liệu/hạt nano sử dụng trong phân phối thuốc hoặc liệu pháp y học [4]. Các sản phẩm CNSH nano đầu tiên là kính hiển vi và microfluidic để thao tác ở quy mô nm. Sau đó thị trường đưa ra các hệ thống sử dụng vật liệu nano như điểm lượng tử, vật liệu composite (cơ cấu peptide-lipid) và cảm biến sinh học (mảng ống nano carbon). Mặc dù sau vài năm thương mại hóa, các sản phẩm sử dụng vật liệu cấu trúc nano để phân phối thuốc và kỹ thuật mô đang tiếp cận pha thử nghiệm y học. Xa nhất với khả năng thương mại hóa là các thiết bị điện nano tích hợp, đầy hứa hẹn với những ứng dụng chăm sóc sức khỏe như các điện cực cấy dưới da với khả năng quản lý và đáp ứng theo tình trạng sức khỏe [12]. Mihail Roco, chủ tịch của Nanoscale Science, Engineering and Technology Subcommittee tại NNI, tiên đoán vào năm 2015, ít nhất 1 nửa các loại thuốc được tạo ra sẽ dựa trên CNNN [8].
Figure 32
Hình 29. Các ví dụ về các mức độ can thiệp của CNSH nano với con người [Theo 111]