Hàng loạt phát kiến mới sử dụng công nghệ nano

Một vật liệu mỏng đến mức chỉ tương đương hạt nhân nguyên tử nhưng bền hơn thép, đồng thời mềm dẻo như cao su, từng được giới thiệu trong những phát kiến nano mới nhất. Một tàu ngầm siêu nhỏ có thể len vào hệ miễn dịch, mang hóa chất vượt qua các rào cản trong cơ thể và đưa thuốc tiến sâu vào khối u ung thư. Chùm tia laser chỉ rộng 50 nanomet cũng xuất hiện tại Hội thảo Nano Israel 2010, tổ chức ngày 8 tháng 11 ở thủ đô Tel Aviv của Israel. Thoạt nghe, các ý tưởng ấy dễ khiến công chúng liên tưởng đến phim khoa học viễn tưởng, nhưng chúng thực sự thuộc những nghiên cứu được công bố tại hội thảo. Sự kiện kéo dài hai ngày, thu hút 1.500 đại biểu từ nhiều quốc gia, gồm các nhà hóa học, nhà vật lý học cùng chuyên gia trong lĩnh vực y tế. Điểm chung của họ là nghiên cứu những vật liệu siêu nhỏ, có thể chỉ dày bằng một nguyên tử, đồng thời tìm cách điều khiển vật chất ở cấp độ phân tử. Giáo sư Dam Peer, thuộc khoa Nghiên cứu tế bào của Đại học Tel Aviv, cho biết các nhóm nghiên cứu đều hướng tới khả năng kiểm soát phân tử ở quy mô nguyên tử. Mục tiêu ấy mở ra một lĩnh vực đặc biệt, nơi thay đổi rất nhỏ trong cấu trúc vật liệu có thể tạo nên tính chất hoàn toàn khác biệt so với vật liệu thông thường. Các nhà vật lý đang thử phát triển vật liệu mới bằng cách loại bỏ hoặc bổ sung những cấu trúc nhất định, từ đó điều chỉnh độ bền, độ mềm dẻo và khả năng hoạt động. Trong khi đó, các nhà nghiên cứu y học nano tập trung xây dựng phương pháp phân bố thuốc chính xác hơn, giúp dược chất đến đúng nơi cần tác động trong cơ thể. Giáo sư Peer đặc biệt quan tâm việc điều trị ung thư và cơ chế viêm nhiễm liên quan đến những bệnh như đa xơ cứng bằng các phương pháp hóa trị liệu. Ông nhận xét rằng một số loại thuốc sau khi đưa vào cơ thể lại không hoạt động đúng mục tiêu mà thầy thuốc mong muốn, làm giảm hiệu quả điều trị. Vấn đề này khiến các nhà khoa học tìm cách thiết lập một “hệ thống GPS” bên trong thuốc, giúp những hạt thuốc định hướng đến tế bào ung thư hoặc vùng viêm. Cách hình dung ấy không nói về thiết bị định vị quen thuộc, mà mô tả khả năng dẫn đường ở cấp độ cực nhỏ nhờ những phương tiện vận chuyển được thiết kế đặc biệt. Giáo sư Peer cho rằng con người có thể tạo ra vật liệu mới cùng các phương tiện chuyên chở thuốc, chẳng hạn những quả bóng siêu nhỏ hoặc tàu ngầm mini. Những phương tiện này có nhiệm vụ bảo vệ dược chất trong quá trình di chuyển, sau đó đưa chúng đến vị trí cần thiết bên trong cơ thể người bệnh. Một hướng nghiên cứu cụ thể do Giáo sư Joseph Kost, thuộc khoa Cơ hóa của Đại học Ben Gurion, thực hiện liên quan đến thuốc hóa trị Cisplatin. Ông đang phát triển kỹ thuật đưa Cisplatin trực tiếp vào khối u, nhằm kiểm soát vị trí giải phóng thuốc thay vì để thuốc phân tán thiếu chính xác. Theo mô tả của nghiên cứu, dược chất được đặt trong một phương tiện siêu nhỏ có thể đi xuyên qua những khe hở chỉ rộng khoảng 100 đến 1.000 nanomet. Phương tiện ấy được gọi là “đầu đạn chữa bệnh”, tên gọi gợi hình ảnh một thiết bị cực nhỏ mang thuốc tiến vào đúng khu vực cần can thiệp. Các nhà nghiên cứu dự kiến sử dụng sóng siêu âm để theo dõi hành trình của “đầu đạn” khi nó di chuyển bên trong cơ thể. Khi phương tiện đến khối u, sóng siêu âm sẽ được dùng để “kích nổ”, giải phóng thuốc hóa trị ngay tại vị trí mục tiêu. Cách tiếp cận này cho thấy công nghệ nano không chỉ tạo ra vật liệu kỳ lạ, mà còn kết hợp vật lý, hóa học và y học trong cùng một hệ thống. Từ chùm laser 50 nanomet đến tàu ngầm mang thuốc, các phát kiến tại Nano Israel 2010 minh họa tham vọng điều khiển vật chất nhỏ hơn nhiều lần sợi tóc. Những nghiên cứu ấy vẫn thuộc lĩnh vực đang phát triển, song chúng cho thấy công nghệ nano có thể mở rộng khả năng chế tạo vật liệu và phân phối thuốc. Hội thảo tại Tel Aviv vì thế trở thành nơi các chuyên gia trao đổi những ý tưởng từng bị xem như viễn tưởng, nay đang được nghiên cứu bằng phương pháp khoa học.