Công nghệ dây nano: Mũi điện tử đánh hơi bệnh tật

Các nhà nghiên cứu từ Đại học Massachusetts Amherst, Mỹ, đã công bố một loại dây nano mỏng hơn tóc người 10.000 lần, được nuôi cấy bởi vi khuẩn thông thường với giá rẻ và có thể ngửi thấy mùi hóa chất do những người mắc bệnh hen suyễn và bệnh thận thải ra, theo Sciences Times.

Công nghệ nano này bao gồm các dây có thể được xếp lớp trên các cảm biến nhỏ, có thể đeo được để các nhà cung cấp dịch vụ chăm sóc sức khỏe theo dõi các biến chứng về sức khỏe người dùng. Vì vật liệu nano này được nuôi cấy từ vi khuẩn nên chúng là chất hữu cơ, có khả năng phân hủy sinh học và “xanh” hơn các loại dây vô cơ, Science Daily đưa tin.

Jun Yao, giáo sư kỹ thuật điện và máy tính làm việc tại Đại học Massachusetts Amherst cho biết, họ cân nhắc tận dụng thiết kế sinh học hơn là vật liệu tổng hợp.

Theo đó, nhóm nghiên cứu bắt đầu với loại vi khuẩn được gọi là Geobacter sulfurreducens, được sử dụng để tạo màng sinh học có khả năng sản xuất điện liên tục trong thời gian dài từ mồ hôi. Nó có khả năng tự nhiên để phát triển các dây nano nhỏ dẫn điện.

Derek Lovley, Giáo sư Vi sinh học nổi tiếng của Đại học Massachusetts Amherst cho biết, họ đã lấy gen có tên là pilin ra khỏi vi khuẩn sulfurreducens và ghép nó vào DNA của Escherichia coli, một trong những vi khuẩn phổ biến nhất trên thế giới.

Khi loại bỏ gen pilin, họ đã sửa đổi nó để bao gồm một loại peptit cụ thể được gọi là DLESFL, cực kỳ nhạy cảm với chất amoniac, chất hóa học thể hiện tình trạng sức khoẻ của những người mắc bệnh thận. Họ đã ghép gen pilin đã được sửa đổi vào DNA của E.coli và vi khuẩn đã được điều chỉnh này sẽ tạo ra các dây nano nhỏ và nhạy cảm với amoniac, có thể dùng như một cảm biến.

Yassir Lekbach, đồng tác giả chính của bài báo và là nhà nghiên cứu về vi trùng học tại Đại học Massachusetts Amherst, cho biết các dây nano biến đổi gen nhạy cảm hơn với amoniac và các dây nano do vi khuẩn tạo ra hoạt động tốt hơn so với các cảm biến được thiết kế bằng silicon hoặc kim loại truyền thống.

Dùng cảm biến dây nano để đánh hơi bệnh tật

Các dây nano biến đổi gen chỉ cảm nhận được amoniac và bệnh thận trong quá trình nghiên cứu. Tuy nhiên, nghiên cứu này rất hứa hẹn vì nó có thể được mở rộng để làm nhiều điều hơn nữa.

Toshiyuki Ueki, đồng tác giả chính khác của bài báo và là giáo sư nghiên cứu về vi sinh học tại Đại học Massachusetts Amherst, cho biết họ có thể thiết kế các peptide độc đáo, mỗi peptide liên kết cụ thể với một phân tử. Càng xác định được nhiều phân tử liên quan tới một bệnh cụ thể, thì chúng càng có thể tạo ra nhiều cảm biến hơn và kết hợp hàng trăm dây nano đánh hơi hóa chất khác nhau để theo dõi  tình trạng sức khỏe tổng hợp trong tương lai.

Vì dây nano của giáo sư Lovley và Yao được phát triển từ vi khuẩn thông thường nên chúng khá “thân thiện”. Giáo sư Yao nói thêm rằng họ rất hào hứng với nghiên cứu này vì nó sử dụng thiết kế di truyền của sự sống để xây dựng một nền tảng ổn định, linh hoạt và tiết kiệm chi phí. Ông cho biết, qua nghiên cứu, nhóm đang phát triển kỹ thuật điện đi theo một hướng mới.

Ngoài ra, dây nano của họ an toàn hơn dây nano truyền thống làm từ silicon hoặc sợi carbon vì chúng không có độc tính cao. Ống nano carbon cũng mang lại nguy cơ ung thư và là chất thải điện tử không thể phân hủy sinh học.