Công nghệ nano và ứng dụng ngoạn mục
Ðiều trị ung thư
Từ lâu có hóa trị liệu ung thư, nhưng có nhược điểm: sau khi vào cơ thể, có chất bị giữ lại ở gan không phát huy hiệu lực, có chất vào máu rồi vào cả tế bào ung thư lẫn tế bào lành, diệt luôn cả hai loại tế bào đó, làm giảm hiệu lực điều trị , tăng tác dụng phụ.
PGS. Sangeeta Bhatia và cộng sự tạo hạt nano bao gồm: phân tử có nhân ôxít sắt phủ một lớp polymer (đóng vai trò nam châm cực nhỏ) nối với đuôi DNA (phân tử vi sinh) bằng cầu nối hydro và thuốc chống ung thư cũng nối với đuôi DNA bằng cầu nối hydro như vậy và có thể nối một lúc nhiều thuốc phối hợp. Tế bào vách của mạch máu đi vào mô lành có sự liên kết rất chặt chẽ, khác với tế bào vách của mạch máu đi vào khối ung thư thường có những kẽ hở có kích thước lớn hơn 4 và nhỏ hơn 400nm. Nhờ thế, khi cho hạt nano có kích cỡ phù hợp này vào máu thì chúng “lách” vào khối ung thư, nhưng không thể “rẽ” vào mô lành được. Dùng năng lượng xung bức xạ điện từ kích thích, làm cho phân tử ôxít sắt nóng lên, phá vỡ cầu hydro, giải phóng ra phân tử ôxít sắt và phóng thích thuốc vào khối ung thư. Theo dõi phân tử sắt ôxít bằng máy cộng hưởng từ (MRI) sẽ biết được tốc độ vận chuyển và điều chỉnh cường độ xung bức xạ điện từ sẽ hiệu chỉnh được liều lượng thuốc.
Lý thú của kỹ thuật trên là dùng hạt nano như một “chiếc xe tải 3 trong 1” đưa một thuốc hay phối hợp nhiều thuốc tới đích, theo liều lượng vừa đủ; không gây hại cho tế bào lành; khắc phục được trở ngại mà hóa trị liệu trước đó phải bó tay.
Ðiều trị tổn thương tim
Khi cơ thể bị một tổn thương thì theo phản xạ sẽ có một lượng lớn yếu tố tăng trưởng quy tụ về, tạo ra thụ thể, đẩy mạnh việc phân bào (tổng hợp DNA) ở vùng tổn thương, giúp cho tổn thương hồi phục. Chuyên gia hóa học Samuel Stupp Trường ĐH Northwestern Evanston(Illinoi) tiêm vào cơ thể các phân tử peptide amphiphiles. Các phân tử này tự kết lại với nhau thành các sợi thớ nano (kích thước nhỏ hơn 100nm), mỏng, dài trải ra trên vùng bị tổn thương. Thêm vào 8 acid-amin cho phép sợi thớ nano kết thành một protein. Protein này sau đó sẽ kết hợp với các chất khác tạo thành yếu tố tăng trưởng, kích thích mạch máu phát triển, hồi phục các tổn thương, giống như sự hồi phục tự nhiên nhưng nhanh hơn nhiều. Stupp kết hợp với nhà dược học Jon Lomasney Đại học Y Feinberg (Chicago), gây cho 20 con chuột lên cơn đau tim để tạo ra tổn thương tim; sau đó lấy 10 con chữa bằng công nghệ nano (nói trên), còn 10 con làm chứng không chữa hoặc chỉ cho dùng yếu tố tăng trưởng tự nhiên. Kết quả: một tháng sau đó, 10 con chuột chữa bằng công nghệ nano, tim hoạt động 100%, còn 10 con chuột (đối chứng), tim chỉ hoạt động bằng 50% so với mức hoạt động của tim trước lúc tổn thương. Lặp lại các kỹ thuật này trên tổn thương của thỏ, cũng thấy các thớ sợi nano giúp hồi phục vết thương nhanh chóng.
Điều kỳ diệu của kỹ thuật này là ở chỗ dùng sợi nano tạo ra “màng lưới” để các tế bào mới “đan” vào đó thành “tấm thảm mới” thay cho “tấm thảm cũ” bị hư hỏng. Dĩ nhiên, ứng dụng lâm sàng của nó không chỉ đóng khung trong tổn thương tim mà cho bất cứ mọi tổn thương nào khác. Hội Hóa học Mỹ đã chấp nhận và Stupp cho thành lập công ty Nanotope nhằm thương mại hóa nghiên cứu này (Theo Sciencemag).
Ðiều trị rối loạn cương
Các thuốc chữa rối loạn cương (RLC), thuộc nhóm ức chế PDE-5 (viagra, levitra, cialis) hoạt động theo cơ chế: làm tăng NO, gây giãn nở cơ trơn tiểu động mạch thể hang, làm cho máu tràn vào đó, đồng thời chẹn toàn hệ thống tĩnh mạch nằm dưới bao trắng, không cho máu thoát đi, máu ứ lại tại đó, gây trạng thái cương. Tuy nhiên khi tăng cao, NO còn làm giãn mạch máu nhiều nơi khác gây tác dụng phụ cục bộ hay toàn thân: đau đầu, đỏ bừng mặt, sung huyết mũi, rối loạn dạ dày, rối loạn thị giác và một số ít trường hợp mất thị lực, thính lực. Đối với người vốn có sẵn bệnh tim mạch (mới có cơn nhồi máu cơ tim hay đột qụy có bệnh tim nặng) có thể bị trụy mạch, tử vong. RLC thường gặp ở người tuổi cao và thường có bệnh tim mạch đi kèm nên tác dụng phụ gây trở ngại cho người muốn dùng thuốc. Thêm nữa thời gian bắt đầu có hiệu lực chậm khoảng 30 phút đến 1 giờ, sự chờ đợi đó làm mất đi hứng thú tình dục.
Trường Y khoa Einstein, thuộc Đại học Y khoa Yeshiva phát triển một dạng thuốc nano dùng ngoài gồm nano bao bọc lấy chất NO (dạng 1); hoặc nano bao bọc chất NO + thuốc RLC cialis (dạng 2) hoặc nano bọc lấy chất NO + thuốc RLC sialopin (dạng 3): cho chuột già bị RLC dùng 3 dạng thuốc này thấy: có 71,4% nhóm chuột dùng dạng 1 và 100% nhóm chuột dùng dạng 2 và 3 đều cải thiện tình trạng RLC rõ rệt, trong khi cả ba nhóm chứng dùng hạt nano rỗng đều không thấy cải thiện RLC. Thời gian bắt đầu có hiệu lực của cả 3 dạng thuốc chỉ là ít phút thỏa mãn kịp thời hứng thú tình dục.
Chống siêu vi khuẩn
TS. McKendry, Joseph Ndieyira, Moyu Watari thuộc Trung tâm Công nghệ nano London (LCN) tại UCL dùng chuỗi cantilever, chỉ nhỏ như sợi tóc bao phủ bởi mucopeptides để kiểm tra quá trình xảy ra khi kháng sinh vancomycin tiếp xúc với bề mặt vi khuẩn. Qua theo dõi, các nhà khoa học phát hiện ra rằng khi kháng sinh gắn với vi khuẩn sẽ tạo ra một áp lực đè lên bề mặt vi khuẩn, phá vỡ vách tế bào do thế đánh bại vi khuẩn. Ngược lại, cũng có những vi khuẩn đột biến, xóa hết cầu nối hydro khỏi cấu trúc vách tế bào, làm cho kháng sinh rất khó thâm nhập được và việc phá vỡ vách tế bào là khó xảy ra nên chúng trở thành siêu vi khuẩn kháng thuốc mà kháng sinh không thể nào đánh bại.
Nghiên cứu này chứng minh hiệu quả của cantilevers silicon trong việc dò tìm cơ chế tác dụng và cơ chế kháng thuốc của vi khuẩn, từ đó mở ra hướng tìm các kháng sinh mới chống siêu vi khuẩn.
Thay lời kết
Nước ta cũng đã có những ứng dụng nano trong y dược, đã có các trung tâm công nghệ nano như Viện Khoa học và Công nghệ micro - nano tại Trường ĐH Quốc gia TP.HCM. Trong khi hào hứng với những tiến bộ của công nghệ nano - sinh học cũng nên lưu ý là hiện còn quá ít các nghiên cứu mặt trái của nó. Liệu hạt nano vô cùng nhỏ bé khi xâm nhập vào cơ thể sẽ có hại gì không? Đây là câu hỏi mà cũng là một hướng nghiên cứu để đảm bảo cho việc dùng công nghệ nano-sinh học được an toàn.
