Các phần tử Nanoparticles đang được ứng dụng ngày càng rộng rãi hơn trong y học. Ví dụ như: làm vật mang thuốc, mang xung nhiệt hay trong chẩn đoán ung thư bằng hình ảnh. Tuy nhiên, hiện nay vẫn chưa có sự kết hợp nào giữa các Nanoparticles với nhau, nhằm tạo ra một công cụ với nhiều hơn một chức năng (được gọi là Multifunctional Nanoparticles - MFNP).
Lần đầu tiên, các nhà nghiên cứu của trường Đại học Washington đã nỗ lực tạo ra một MFNP nhằm ứng dụng trong Y học. Họ lợi dụng chắc năng của hai loại Nanoparticles sau:
- Quantum dots Nanoparticles (QDs): là những phần tử hình cầu huỳnh quang làm từ kim loại bán dẫn, kích thước chỉ vài nanometers (109 nanometers = 1m). Nó có thể phát ra ánh sáng với bước sóng nằm một phần nhỏ trong vùng thấy được. QDs đang được ứng dụng rất rộng rãi trong Y học hình ảnh, tế bào năng lượng mặt trời…
- Gold Nanoparticles (GNP): Là những phần tử Nanoparticles có cấu tạo từ nguyên tố Vàng. Người ta lợi dụng khả năng bức xạ nhiệt của nguyên tố này trong điều trị chứng viêm khớp. Ngòai ra, chúng còn đóng vai trò như một máy vận chuyển thuốc.
Tuy nhiên, khi kết hợp giữa QDs và GNP lại với nhau thành một phần tử thống nhất, sự tương tác tĩnh điện sẽ làm triệt tiêu đi chức năng của mỗi thành phần. Gao và đồng sự Yongdong Jin, một postdoctoral của trường đại học Washington đã tìm cách khắc phục khó khăn này.
Kết quả là cấu trúc đầu tiên có thể làm một công cụ nano có nhiều chức năng trong chẩn đoán và điều trị trong Y học. Cấu trúc được mô tả trong bài báo công bố trên mạng vào tuần này tại tạp chí Natura Nanotechnology
Họ sử dụng một loại protein được gọi là Polyethylene glycol (PEG) bao bọc xung quanh nhân QDs. Sau đó là lớp vàng được phủ ngoài cùng. PEG đóng vai trò như một lớp đệm ngăn cách không cho 2 thành phần QDs và lớp Vàng tương tác với nhau. Lớp đệm này có bề dày khoảng 3 nanometers. Khoảng cách giữa nhân QDs và Vàng được điều chỉnh qua độ dài của chuỗi PEG. Bằng việc gắn thêm liên kết vào chuỗi PEG chính, độ tinh chỉnh có thể chính xác đến từng nanometer. Đầu ngoài cùng của PEG gắn một loại amino acids ngắn, đó là Polyhistidinescó chức năng liên kết PEG với lớp Vàng.
Gao so sánh, cấu trúc này như một quả trứng vàng với lòng đỏ QDs. Vỏ trứng là lớp Vàng ngòai cùng và polymers làm đầy như lòng trắng trứng. Với sự kết hợp này, QDs vẫn giữ vai trò phát xạ ánh sáng huỳnh quang. Còn lớp vỏ Vàng không chỉ giữ khả năng bức xạ nhiệt, mà còn khuếch tán tín hiệu huỳnh quang của nhân QDs lên 5-10 lần.
GNP truyền thống là loại Vàng không phải dạng ion. Trong khi đó vàng ion trong MFNP cho phép tạo ra một bề mặt mỏng hơn rất rất nhiều, chỉ khoảng 2-3nanometers, đủ mỏng cho phép một nữa lượng huỳnh quang từ nhân QDs đi qua. Đường kính MFNP xấp xỉ 15-20nm, đủ nhỏ để vào bên trong một tế bào. Bề mặt ngoài dễ dàng liên kết với các phân tử sinh học. Mà các phân tử này có thể tương tác với bề mặt nhiều loại tế bào khác nhau, chẳng hạn như tế bào ung thư. Ngoài ra, Vàng là một chất tương hợp sinh học, không phân hủy, đóng vai trò như container bền, không độc tính trong cơ thể.
Tuy nguyên cứu này chỉ nhằm mang lại ứng dụng trong Y học nhưng cách nhà nguyên cứu cho rằng MFNP có tiềm năng cả trong lĩnh vực năng lượng như những tế bào quang năng.
Nguyễn Ý Toại Châu
Đang xem 3
Nguyễn Minh Nam
In trang này
Lên đầu trang
Gởi ý kiến