Ứ
Chuyên đ 1ề . ng d ng công ngh nano ệ ụ trong sinh h c, y h c và nông nghi p ệ ọ
ọ
Công ngh nano
ệ
: là ngành công ngh ệ liên quan đ n ế
vi c thi
t k , phân tích, ch t o và ng d ng các c u
ệ
ế ế
ế ạ
ứ
ụ
ấ
trúc, thi
t b và h th ng b ng vi c đi u khi n hình
ế ị
ề
ể
ệ
ệ
ằ
ố
dáng, kích th
c trên quy mô
nanomet (nm, 1 nm = 10-9
ướ
m).
V t li u nano là
ậ ệ
ậ ệ trong đó ít nh t m t chi u có v t li u
ề
ấ
ộ
kích th
c n
i ta
ướ m. V tr ng thái c a v t li u, ng
ề ạ
ủ
ệ
ậ
ườ
phân chia thành ba tr ng thái,
ạ
r n, l ng và khí ắ
ỏ
. V t li u ậ ệ
nano đ
c t p trung nghiên c u hi n nay, ch y u là
ượ ậ
ủ ế
ứ
ệ
v t li u r n, sau đó m i đ n ch t l ng và khí. V hình ậ ệ ắ
ớ ế
ấ ỏ
ề
i ta phân ra thành các lo i sau:
dáng v t li u, ng ậ ệ
ườ
ạ
ậ ệ
c nano, không còn chi u t
V t li u nano không chi u ướ
ề (c ba chi u đ u có kích ề ề ả đi n tệ ử, ví do nào cho ề ự
th d , ụ đám nano, h t nano
ạ
... ề là v t li u trong đó hai chi u do trên m t chi u
ề ề
ộ
...
ướ ề ầ
V t li u nano m t chi u ộ ậ ệ c nano, đi n t có kích th (hai chi u c m tù), ví d , V t li u nano hai chi u
ề
ậ ệ c t đ ệ ử ượ ự ụ dây nano, ng nano ố ề là v t li u trong đó m t chi u ộ ậ ệ ụ màng do, ví d , c nano, hai chi u t ề
ướ
ự
ậ ệ có kích th m ngỏ ,...
ậ
c u trúc nano ấ ầ ủ ậ ệ
ỉ
ủ
ặ
hay Ngoài ra còn có v t li u có ệ nanocomposite trong đó ch có m t ph n c a v t li u có ộ kích th c nm, ho c c u trúc c a nó có nano không chi u, m t chi u, hai chi u đan xen l n nhau. ề
ướ ộ
ấ ề
ề
ẫ
ng d ng c a công ngh nano: Ứ ụ ủ ệ
ng d ng công ngh nano trong đóng gói, bao bì ứ ụ ệ
th
ườ không
Th y s n ủ ả ng có mùi ườ tanh
Các lo i túi ni lông ạ ng tuy kín thông th nh ng ngăn ư đ c mùi tanh b c ra ố ượ xung quanh
đ ng th c ph m ự ự ẩ
Trong t
nhiên, có r t nhi u lo i đ t sét, trong đó có
ự
ạ ấ
ề
ấ
các h t tinh th sét r t nh (nanoclay) hình t m m ng, b ề
ể
ấ
ạ
ấ
ỏ
ỏ
dày ch đ ba, b n l p nguyên t
, còn chi u r ng có th lên
ố ớ
ỉ ộ
ử
ề ộ
ể
đ n hàng ch c nanomet, micromet. N u l y ch t làm túi ni ế
ế ấ
ụ
ấ
lông th
ng (polyme) tr n v i h t nano sét hình t m lúc th i
ườ
ớ ạ
ấ
ộ
ổ
thành túi, các h t này s n m song song v i m t túi, ngăn
ẽ ằ
ạ
ặ
ớ
ch n mùi tanh r t t
t ấ ố
ặ
Th t, th c ăn d b ễ ị
ứ
ị
ôi thiu, có mùi là do
môi
tr
ng
ườ
r t ấ
thu n l
i cho nhi u
ậ ợ
ề
lo i vi khu n phát
ạ
ẩ
ệ ử
tri nể
ng đi n t +, sau đó ion b c l đ tr thành nguyên t ệ ử ể ở mà nguyên t ử ệ
ườ
ả ứ
ế
ả ủ ặ
ệ
ạ
Ag r t d nh cho bên ngoài ườ ấ ễ đ tr thành Ag i d ể ở ạ ạ ễ nh n đi n t b c ậ ử ạ b c trung hoà. Đi n t ử ạ ng cho bên ngoài d kích thích đ t o nh ể ạ ễ thành các ph n ng oxy hoá, k t qu là d ễ ng, phá ho i màng c a các làm t n th ươ ạ ổ t chúng ho c làm lo i vi khu n, tiêu di ẩ cho chúng khó sinh sôi, n y nả
ở
Lo i túi ni lông m t trong có
ạ
ặ
ch a l p m ng h t nano b c kh ử ạ
ứ ớ
ạ
ỏ
đ
ượ
c vi khu n, nh đó mà th c ờ
ự
ẩ
ph m ch a trong đó gi
c lâu
ứ
ẩ
đ ữ ượ
h n 3-4 l n so v i lo i túi ni lông ớ ơ
ầ
ạ
ng. Các thùng ch a th c ph m
ứ
ự
ẩ
ườ
(cid:222)
th trong kho cũng đ
c tráng m t l p
ượ
ộ ớ
c lâu.
nano b c đ b o qu n đ ạ ể ả
ả ượ
Đ phát hi n vi khu n ệ ẩ E.coli trong th c ph m, ự ể ẩ
ng ườ i ta đã ch t o ra lo i túi mà m t trong có ạ ế ạ ặ
2 hình c u kích c nanomet, trên ỡ b m t c a m i h t có đính kháng th và các phân
ch a các h t SiO ạ ứ ầ
ề ặ ủ ỗ ạ ể
t ch t huỳnh quang. Khi th c ph m đ ng trong túi ử ấ ự ự ẩ
nhi m vi khu n ẩ E.coli, l p t c các kháng th bám ậ ứ ễ ể
ch t vào, các phân t ch t huỳnh quang trên h t ặ ử ấ ạ
ẩ E.coli sáng lên. ế ớ
nano SiO2 ti p xúc v i vi khu n Nh th mà khi nhìn vào túi đ ng th c ph m đ i ờ ế ự ự ẩ ổ
màu, ng i ta có th bi t ngay trong th c ph m có ườ ể ế ự ẩ
vi khu n ẩ E.coli.
D u cá thu cung c p nhi u lo i axit béo ấ
ề
ầ
ạ
cho c th nh ng mùi v r t h c, khó u ng.
ị ấ ắ
ơ ể
ư
ố
Ng
ườ
i ta làm nh ng cái túi nang kích c ỡ
ữ
nano, r t m ng, d v , trong túi có ch a ễ ỡ
ứ
ấ
ỏ
d u cá thu. D u này có th ph t vào bánh ầ
ể
ế
ầ
c đ u ng, khi
mì đ ăn ho c tr n v i n ặ
ớ ướ
ể
ộ
ể ố
vào đ n d dày, các nang b c nano b ị
ế
ạ
ọ
nghi n nát, v ra, cung c p d u cá thu đi
ề
ấ
ầ
ỡ
vào h tiêu hoá.
ệ
ng:
Qu c u nano ch a ch t dinh d
ưỡ
ả ầ
ấ
ủ
ơ ể ướ
ấ
ầ
ế ạ ứ
i Nh ng ng ườ c đ a qua d ạ i ta đã ườ c nano trong đó ng và có th đi u khi n đ ể ể ề ng ấ
ả ầ ế ế ừ ộ ố ườ
ườ
ữ ấ ứ ăn kiêng ph i tránh m t s ch t không đ ượ ư ộ ố ả dày hay m t b ph n nào đó c a c th . Ng ậ ộ ộ ch t o nh ng qu c u r ng kích th ả ầ ỗ ữ ch a đ y đ ch t dinh d ể ưỡ ủ khi ăn, u ng các qu c u nano này đem ch t dinh d ưỡ ố tr c ti p đ n t ng t ự ế Trong m t s tr ặ ả ầ
ế
ớ
ể
ể ắ ả ộ ấ ạ ộ
ẫ ớ
ư
ế
bào. ng h p, ng i ta có th g n các ợ qu c u nano ho c h t nang nano v i các c m bi n ạ nano, khi vào sâu trong c th chúng v n b t đ ng, ơ c m bi n nó m i ho t đ ng, nh ng khi có tín hi u t ệ ừ ả t c là v b c ngoài m i v ra. ớ ỡ ứ
ỏ ọ
S a nano canxi là m t ví d khác v th c ữ ụ ự ề ộ
ph m nano. Canxi r t c n đ làm ch c x ng, đ c ấ ầ ể ắ ẩ ươ ặ
bi nh ng ch g n kh p. Nhi u tr t ệ ở ỗ ầ ữ ề ớ ườ ng h p, do ợ
c canxi t th c ăn c th ng ơ ể ườ i không h p th đ ấ ụ ượ ừ ứ
nên ph i b sung b ng cách dùng các h t nano canxi ả ổ ằ ạ
có t trong v hàu, h n t ừ ế ự ỏ nhiên. Ch t l c và tr n ắ ọ ộ
các h t nano này vào s a, làm thành s a nano canxi ữ ữ ạ
đ u ng, có th ch a b nh loãng x ng. ể ữ ệ ể ố ươ
Sau khi thu c kháng sinh đ c phát minh và đ a ố ượ ư
i ta không còn vào ng d ng v i hi u qu cao ng ớ ụ ứ ệ ả ườ
quan tâm đ n tác d ng kháng khu n c a b c n a. ữ ụ ủ ế ẩ ạ
Tuy nhiên, t ng các ừ nh ng năm g n đây, do hi n t ầ ệ ượ ữ
ch ng vi sinh ngày càng tr nên kháng thu c, ng i ủ ố ở ườ
ta l i quan tâm tr l ạ ở ạ ố ớ i đ i v i vi c ng d ng kh ả ệ ứ ụ
năng di ệ t khu n và các ng d ng khác c a b c, đ c ụ ủ ạ ứ ẩ ặ
bi t là d i d ng h t có kích th c nano. ệ ướ ạ ạ ướ
Các đ c tính kháng khu n c a b c b t ngu n t ẩ ồ ừ ủ ạ ặ ắ
+. Ion này có kh ả
tính ch t hóa h c c a các ion Ag ọ ủ ấ
năng liên k t m nh v i peptidoglican, thành ph n ế ạ ầ ớ
c u t o nên thành t ấ ạ ế bào c a vi khu n và c ch ế ủ ứ ẩ
bào d n kh năng v n chuy n oxy vào bên trong t ể ậ ả ế ẫ
đ n làm tê li c l y ế ệ t vi khu n. N u các ion b c đ ế ẩ ạ ượ ấ
ra kh i t ỏ ế bào ngay sau đó, kh năng h at đ ng c a ả ủ ọ ộ
vi khu n l i có th đ c ph c h i. Do đ ng v t ẩ ạ ể ượ ụ ậ ồ ộ
không có thành t bào,vì v y chúng ta không b t n ế ị ổ ậ
th ng khi ti p xúc v i các ion này. ươ ế ớ
Sau khi Ag+ tác đ ng lên l p màng b o v c a t ệ ủ ế ả ớ ộ
bào vi khu n gây b nh nó s đi vào bên trong t bào ệ ẽ ẩ ế
và ph n ng v i nhóm sunfuahydrin – SH c a phân ả ứ ủ ớ
t enzym chuy n hóa oxy và vô hi u hóa enzyme này ử ể ệ
d n đ n c ch quá trình hô h p c a t bào vi ế ứ ẫ ủ ế ế ấ
khu n.ẩ
Ngoài ra các ion b c còn có kh năng liên k t v i ế ớ ả ạ
các base c a DNA và trung hòa đi n tích c a g c ủ ủ ệ ố
phosphate do đó ngăn ch n quá trình sao chép DNA. ặ
ụ
ủ
ọ
• ng d ng c a công ngh nano trong sinh h c và y ệ Ứ h cọ
ộ
c t ướ ươ
ọ
ớ
ệ
ề ng v i các phân t ử c đ u t ượ ầ ư ụ ứ
ự
ạ
ạ
ẩ ừ
ng Do có nhi u tính năng đ c đáo và kích th sinh h c nên hi n nay, công ngh đ ệ ệ ươ nghiên c u đ c bi t là trong lĩnh nano đang đ ặ ứ v c y sinh. Các ng d ng tiêu bi u c a công ngh nano ệ ể ủ ự trong lĩnh v c này là: -Ch n đoán: , ch m l ấ ậ
ử ụ ng t …) đ đánh d u các phân t ử ỗ ệ ơ
ờ ế ắ ặ
ặ
S d ng các h t nano (h t nano vàng, nano t sinh ử ấ ể ượ h c, vi sinh v t, phát hi n các chu i gen nh vào c ch ơ ế ọ b t c p b xung c a DNA ho c c ch b t c p kháng ủ ổ ắ ặ nguyên – kháng th .ể
-V n chuy n thu c: ể ố Cung c p thu c cho t ng t ậ ừ ấ ố ế
bào c th b ng cách s d ng các h t nano nh m ử ụ ụ ể ằ ạ ằ
ti ệ ụ ố
t ki m thu c và tránh các tác d ng ph . ụ ế -Mô k thu t ỹ ậ : Công ngh nano có th giúp c th ơ ể ệ ể
tái s n xu t ho c s a ch a các mô b h h ng b ng ữ ị ư ỏ ặ ử ả ấ ằ
cách s d ng “giàn” d a trên v t li u nano và các ử ụ ự ệ ậ
tăng tr ng y u t ế ố ưở
ng pháp t o ra h t nano nh : Có nhi u ph ề ươ ư ạ ạ
Ph ng pháp ăn mòn laze, Ph ng pháp kh hóa ươ ươ ử
h c, Ph ng pháp kh v t lý, Ph ng pháp kh hóa ọ ươ ử ậ ươ ử
lý, Ph ươ ng pháp kh sinh h c. ử ọ
Trong đó ph ươ ng pháp kh sinh h c ử ọ : Dùng vi
khu n là tác nhân kh ion kim lo i. Ng ử ạ ẩ ườ i ta c y vi ấ
khu n MKY3 vào trong dung d ch có ch a ion b c ứ ẩ ạ ị
đ thu đ c h t nano b c. Ph ng pháp này đ n ể ượ ạ ạ ươ ơ
ng và có th t o h t gi n, thân thi n v i môi tr ệ ả ớ ườ ể ạ ạ
ng l n v i s l ớ ố ượ ớ
