Ứng dụng của Nano tế bào - BÀI THUYẾT TRÌNH NANO T- 123docz.net

Trong sinh dược học, đôi khi người ta cần phải phân tách một loại tế bào đặc biệt nào đó ra khỏi các tế bào khác. Hạt từ nano có tính tương hợp sinh học (biocompatible) được dùng để làm điều đó. Quá trình này gồm hai giai đoạn: dán nhãn cho tế bào (labelling)dán nhãn cho tế bào (labelling) bằng các hạt nano từ; và phân tách các tế bào được dán nhãnphân tách các tế bào được dán nhãn bằng các dụng cụ phân tách.

Các hạt nano từ được phủ bởi một loại hóa chất, thường được dùng là chất hoạt hóa bề mặt ( surfactant ) để làm tăng độ tương hợp sinh học và làm tăng khả năng ổn định trong dung dịch của hạt nano. Cơ chế dán nhãn tế bào giống như cơ chế mà các kháng thể nhận ra các kháng nguyên trong cơ thể. Ví dụ nếu ta phủ một lớp hóa chất miễn dịch đặc hiệu bên ngoài hạt nano thì chúng có thể bám vào các tế bào máu, các tế bào ung thư, vi khuẩn hoặc các thể golgi. Để phân tách các tế bào được đánh dấu, người ta dùng một dụng cụ tạo ra gradient từ trường bằng cách đặt một thanh nam châm chẳng hạn để hút các hạt nano từ đang liên kết với các tế bào và bằng cách đó, các tế bào được tách khỏi các tế bào khác không được đánh dấu.

Kỹ thuật phân tách tế bào Kỹ thuật phân tách tế bào

Page  28

Phương pháp đốt các tế bào ung thưđốt các tế bào ung thư bằng từ trường ngoài mà không ảnh hưởng đến các tế bào bình thường là một trong những ứng dụng quan trọng khác của hạt nanô từ tínhhạt nanô từ tính. Một trong những nghiên cứu đầu tiên về đốt nhiệt từ xuất hiện từ năm 1957.

Nguyên tắc hoạt động là các hạt nanô từ tính có kích thước từ 20-100 nm được phân tán trong các mô mong muốn sau đó tác dụng một từ trường xoay chiều với tần số 1,2 MHz bên

ngoài đủ lớn về cường độ và tần số để làm cho các hạt nanô hưởng ứng mà tạo ra nhiệt nung nóng những vùng xung

quanh. Nhiệt độ khoảng 42 °C trong khoảng 30 phút có thể đủ để giết chết các tế bào ung thư trong khi các tế bào thường vẫn an toàn .

Đốt nhiệt từ

Nghiên cứu thử nghiệm đốt nhiệt từ trên thỏ cho thấy nhiệt

độ

Page  30

Dẫn truyền thuốc

Một trong những nhược điểm quan trọng nhất của hóa trị liệu đó là tính không đặc hiệu. Khi vào trong cơ thể, thuốc chữa bệnh sẽ phân bố không tập trung nên các tế bào mạnh khỏe bị ảnh hưởng do tác dụng phụ của thuốc. Chính vì thế việc dùng các hạt từ tính như là hạt mang thuốc đến vị trí cần thiết trên cơ thể (thông thường dùng điều trị các khối u ung thư) đã được nghiên cứu từ

những năm 1970, những ứng dụng này được gọi là dẫn truyền thuốc bằng hạt từ tính.

Có hai lợi ích cơ bản là: (i) thu hẹp phạm vi phân bố của các thuốc trong cơ thể nên làm giảm tác dụng phụ của thuốc; và (ii) giảm lượng thuốc điều trị. Hạt nanô từ tính có tính tương hợp sinh học được gắn kết với thuốc điều trị. Lúc này hạt nanô có tác dụng như một hạt mang.

Thông thường hệ thuốc/hạt tạo ra một chất lỏng từ và đi vào cơ thể thông qua hệ tuần hoàn. Khi các hạt đi vào mạch máu, người ta dùng một gradient từ trường ngoài rất mạnh để tập trung các hạt vào một vị trí nào đó trên cơ thể. Một khi hệ thuốc/hạt được tập trung tại vị trí cần thiết thì quá trình nhả thuốc có thể diễn ra thông qua cơ chế hoạt động của các enzym hoặc các tính chất sinh lý học do các tế bào ung thư gây ra như độ pH, quá trình khuyếch tán hoặc sự thay đổi của nhiệt độ.

Page  31

Dẫn truyền thuốc

những năm 1970, những ứng dụng này được gọi là dẫn truyền thuốc bằng hạt từ tính.

Page  32

Các chỉ thị sinh học (biomakers) dùng trong chuẩn đoán Các chỉ thị sinh học (biomakers) dùng trong chuẩn đoán

ung thư

Sự phát triển mạnh mẽ của công nghệ sinh học phân tử, kết hợp với các nghiên cứu mô bệnh học cho phép đưa ra các chỉ thị chỉ thị

(biomakers)

(biomakers) ,diễn tả sự tồn tại và trạng thái sinh học của bệnh. Những chỉ thị sinh học có thể được sử dụng để nghiên cứu các quá trình của tế bàoquá trình của tế bào , giám sát giám sát hoặc nhận ra sự gián đoạn hoặc thay đổi trong các quá trình của tế bào ung thưthay đổi trong các quá trình của tế bào ung thư.Những kết quả này có thể cung cấp cho chúng ta về thông tin cơ bản về sự bắt đầu của bệnh,quá trình phát triển.

Một biomakerbiomaker có thể là một loại protein,một đoạn của

protein , DNA hay RNA . Phát hiện được các chỉ thị sinh học thì có thể xác định được ung thư . Có thể nói rằng , việc tìm ra các

biomakers

biomakers đặc hiệu, kết hợp với khả năng phát hiện chúng ở

nồng độ siêu nhỏ thông qua việc sử dụng các bộ kít Nanobộ kít Nano đã mở ra một khả năng mới trong chuẩn đoán ung thư

Page  33

Ứng dụng của bộ kít Nano tế bào sợi nano trong Ứng dụng của bộ kít Nano tế bào sợi nano trong phát hiện các chỉ thị ung thư

phát hiện các chỉ thị ung thư

Về mặt tổng thể ,bộ kít Nano tế bào hoạt động trên nguyên lí làm việc của transitor hiệu ứng trường

transitor hiệu ứng trường (Field Effect Transitor - FET).

Chỉ cần một vài phân tử biomakersbiomakers từ dung dịch hoặc không khí bám lên bề mặt của sợi cũng sẽ làm thay đổi đáng kể điện trở của sợi .

Vì các cặp mồi sinh học được thiết kế có tính kết cặp siêu chọn lọctính kết cặp siêu chọn lọc,cho phép cảm biến có độ chọn lọc rất cao với chất cần phát hiện - tính chọn lọc đặc trưng rất cao của cảm biến.Tính kết cặp siêu chọn lọc của các cặp mồi là một Tính kết cặp siêu chọn lọc tính tính chất sinh học đặc thù

chất sinh học đặc thù,nhưng tuyệt vời của tự nhiên,cho phép phân biệt từng cá thể riêng biệt trong một quần thể phức tạp phong phú .

Ví dụ trong khi Trái Đất có trên 7 tỉ người với từng ấy phân tử ADN khác biệt , nhưng 1 phân tử khác DNA sẽ chỉ kết cặp duy nhất với một DNA khác được thiết kế tương thích.Hoặc nếu receptor là một kháng nguyên đã được thiết kế sẵn,thì kháng nguyên này chỉ bắt cặp với một kháng thể duy nhất với kháng nguyên đó .

Mỗi bộ kít Nano tế bào có thể được chế tạo bao gồm nhiều sợi Nano , mà mỗi sợi được gắn kết với một mồi sinh họcmồi sinh học đặc trưng,cho phép phát hiện đồng thời,cùng lúc nhiều loại phân tử sinh học khác nhau - tính đồng bộ và đa dạng tính đồng bộ và đa dạng của sợi kít Nano

Page  34

Sử dụng bộ kít Nano để phát hiện siêu nhạy biomakerSử dụng bộ kít Nano để phát hiện siêu nhạy biomaker loại loại PSA trong máu người để chuẩn đoán ung thư tiền liệt tuyến PSA trong máu người để chuẩn đoán ung thư tiền liệt tuyến

Ở hình dưới ta thấy nồng độ PSA được phát hiện ở nồng Ở hình dưới ta thấy nồng độ PSA được phát hiện ở nồng độ nhỏ nhất là

độ nhỏ nhất là 0,9 ng/ml 0,9 ng/ml, tức là nhạy hơn phương pháp truyền , tức là nhạy hơn phương pháp truyền thống

thống hàng nghìn lầnhàng nghìn lần . Hơn nữa PSA được đo trực tiếp từ máu . Hơn nữa PSA được đo trực tiếp từ máu của bệnh nhân , không cần qua bước chuẩn bị mẫu , như thế

của bệnh nhân , không cần qua bước chuẩn bị mẫu , như thế

rút ngắn đáng kể thời gian phân tích .

Với nhiều ưu việt đáng kể như trên bộ kít sợi NANOVới nhiều ưu việt đáng kể như trên bộ kít sợi NANO đang đang được các nhóm nghiên cứu , đầu tư , để thương mại hóa trong

được các nhóm nghiên cứu , đầu tư , để thương mại hóa trong

một vài năm tới .

Page  35

Trên bề mặt sợi được thụ động hóa các mồi sinh học (bioreceptor) Trên bề mặt sợi được thụ động hóa các mồi sinh học (bioreceptor) để bắt cặp với các tumour makers cần phát hiện .Sự bắt cặp của các

để bắt cặp với các tumour makers cần phát hiện .Sự bắt cặp của các

receptors/biomakers diễn ra trên bề mặt sợi khi dung dịch có chứa các

tumour makers được cho chảy qua sợi Nano.Các tumour makers

thường là chất sinh học có điện tích làm tăng hoặc giảm dòng điện

chạy qua sợi .

Page  36

Mô hình hạt Nano từ tính

Mô hình hạt Nano từ tính áp dụng tính chất siêu thuận từ