Liên hiệp các hội khoa học và kỹ thuật Việt Nam
Thứ hai, 20/08/2007 15:08 (GMT+7)

Dùng nấm để sản xuất . . .cảm biến sinh học

Một điều đặc biệt là “trái tim” của con chip là một tế bào nấm có tên khoa học Physarum polycephalum (một đại diện của nấm nhầy, thường xuất hiện trên lá mục, gỗ mục và trên đất ẩm). Đây là một loại sinh vật đơn bào, màu vàng chuyển động trên giá thể rắn theo dạng chuyển động amip, và nhiều khi dinh dưỡng theo kiểu động vật (có thể thu nhận các mảnh thức ăn nhỏ như vi trùng, vi khuẩn). Con chip sinh học này được nối với một máy tính thông qua giao diện USB thông thường.

Bên trong con chip, tế bào nấm được bao quanh bởi một số điện cực có nhiệm vụ giám sát tính dẫn tại các điểm khác nhau nhằm phát hiện sự chuyển động của các lưu chất bên trong tế bào. Điều này đem lại một phương pháp thử nghiệm mới đối với loài sinh vật sống này như một công cụ cảm biến và tính toán. Hiện tại, tế bào nấm này sống được bên trong con chip khoảng 1 tuần mặc dù các nhà nghiên cứu hi vọng rằng họ sẽ có thể kéo dài hơn nữa tuổi thọ của nó.

Mặc dù nấm nhầy là nguyên sinh vật (thiếu hệ thống thần kinh trung tâm), nhưng đây lại là đối tượng nghiên cứu thú vị đối với các nhà nghiên cứu vì nó có thể đáp ứng một cách bản năng với các chất xúc tác. Chẳng hạn, tế bào nấm nhầy sẽ bò dần về phía thức ăn và hơi ẩm, nhưng lại né tránh ánh sáng và chất độc. Loại sinh vật này phản ứng thông qua dao động của lưu chất bên trong các vách nguyên sinh trong tế bào.

Nấm nhầy có thể lưu trữ được

Giá trị đọc từ các điện cực được đưa tới một con chip điện tử riêng biệt, con chip này có thể nối với một máy tính thông thường. Hơn nữa, vì nấm nhầy có thể sống sót hàng tháng ở trạng thái bất động, nên các nhà khoa học tin rằng thiết bị này có thể được đóng gói, bảo quản và vận chuyển trong chân không và sau đó được kích hoạt lại bằng hơi ẩm và chất dinh dưỡng.

Một số ống dẫn tới các kênh lưu chất siêu nhỏ, các kênh này được nối với khoang mà tế bào nấm sống trong đó. Nước và thức ăn có thể được truyền vào qua những ống này để suy trì sự sống cho nấm.

Nhóm nghiên cứu đã thử đưa những loại hoá chất khác nhau qua đường ống và đo giá trị của các điện cực để phân tích phản ứng của cơ thể sống này. Nhờ chip sinh học này, họ chỉ mất vài giây để nhận biết sự tồn tại của các chất hữu cơ ở dạng lỏng.

Giáo sư Zauner khẳng định họ muốn muốn thử nghiệm con chip này như một thiết bị cảm biến. Ông cho biết: “Việc khai thác các cơ thể sinh học như vậy thật hấp dẫn bởi vì chúng rất phù hợp cho nhiệm vụ này và có thể duy trì tất cả những hoá chất và phản ứng cần thiết.”

Con chip sinh học này là một phần của một nỗ lực nghiên cứu lớn hơn nhằm khai thác cách sử dụng các sinh vật sống để phát hiện, điều khiển và tính toán, ngoài ra nó còn được đánh giá là một việc tuyệt vời khi tích hợp các thiết bị điện tử thông thường với các chất nền có nguồn gốc từ các sinh vật biến hình. Trước đây, khi hợp tác với các nhà nghiên cứu tại Đại học Kobe (Nhật Bản) nhóm nghiên cứu của giáo sư Zauner đã chế tạo thành công một robot cỡ nhỏ, có 6 chân mà chuyển động của nó được điều khiển bằng phản ứng của nấm nhầy với ánh sáng. Họ cũng đã chứng minh được rằng có thể sử dụng nấm nhầy để thực hiện các tính toán đơn giản. Họ đã tạo ra các cổng logic Boole - như trong các máy tính thông thường - bằng cách kích thích để tế bào nấm này bò qua một dãy các ống được cấu hình một cách phức tạp.

Loại cổng logic khác thường

Các cổng được bố trí sao cho tế bào nấm trườn vào qua một hay cả hai ống và sau đó đi ra hoặc không đi ra từ một đầu ống. Ví dụ, trong một cổng “AND”, tế bào nấm chỉ ra khỏi ống đầu ra khi nó được đưa vào qua cả hai ống đầu vào. Theo các nhà nghiên cứu, có thể kết nối nhiều ống như vậy để thực hiện những phép tính phức tạp hơn, mặc dù tốc độ vẫn còn khá chậm vì tốc độ di chuyển tối đa của một tế bào nấm nhầy chỉ là 1cm/giờ!

Một ưu điểm đáng chú ý nhất là các cổng logic hoạt động dựa trên phản ứng của nấm nhầy có khả năng tự sửa chữa. Do đó, có lẽ trong một số tình huống nhất định, các cổng logic sinh học sẽ được sử dụng một giải pháp linh hoạt hơn, thay cho các cổng logic điện tử.

GS. Zauner đề xuất rằng loại nấm nhầy biến đổi gen sẽ nâng cao hơn nữa khả năng này. Ông chỉ ra rằng cho đến nay vi khuẩn biến đổi gen cũng đã được sử dụng trong một loạt các cảm biến thân thiện với môi trường. Những cảm biến này phản ứng với các dung dịch hoá chất đặc biệt nhờ kích hoạt các enzim phát quang sinh học.

Nhận định về triển vọng của công nghệ mới này, GS. cho biết: "Các hệ thống lai hoạt động trên cơ chế sinh học có sức hút mạnh mẽ và tôi nghĩ rằng nó sẽ là công nghệ của ương lai. Đó chính là sự kết hợp hoàn hảo giữa những vật chất sống và không sống”.

Nguồn: Tự động hóa ngày nay, số 7, 2007, tr 39

Xem Thêm

Thúc đẩy khởi nghiệp đổi mới sáng tạo gắn với tự tạo việc làm cho thanh niên trí thức
Sáng ngày 28/7, Liên hiệp các Hội Khoa học và Kỹ thuật Việt Nam (VUSTA) đã phối hợp với Viện Khoa học và Quản lý kinh tế (IESEM) tổ chức hội thảo "Thực trạng và giải pháp thúc đẩy khởi nghiệp đổi mới sáng tạo gắn với tự tự tạo việc làm cho thanh niên trí thức trong bối cảnh Cách mạng công nghiệp 4.0".
Thúc đẩy ứng dụng AI trong quản lý năng lượng - Giải pháp then chốt giảm phát thải nhà kính
Ngày 17/12, tại phường Bà Rịa, thành phố Hồ Chí Minh (TP.HCM), Liên hiệp các Hội Khoa học và Kỹ thuật Việt Nam (VUSTA) phối hợp cùng Sở Công Thương TP.HCM, Trung tâm Chứng nhận Chất lượng và Phát triển Doanh nghiệp và Công ty Cổ phần Tập đoàn Vira tổ chức Hội thảo khoa học “Giải pháp thúc đẩy ứng dụng AI trong quản lý, sử dụng năng lượng hiệu quả nhằm giảm phát thải khí nhà kính”.
Thúc đẩy vai trò của Liên hiệp các Hội KH&KT địa phương trong bảo tồn đa dạng sinh học và thực thi chính sách
Trong hai ngày 12-13/11, tại tỉnh Cao Bằng, Liên hiệp các Hội KH&KT Việt Nam (VUSTA) phối hợp với Trung tâm Con người và Thiên nhiên (PanNature) và Liên hiệp các Hội KH&KT tỉnh Cao Bằng tổ chức Chương trình chia sẻ “Thúc đẩy vai trò của Liên hiệp các Hội KH&KT địa phương trong bảo tồn đa dạng sinh học và thực thi chính sách”.
Thúc đẩy ứng dụng thực tiễn của vật liệu tiên tiến trong sản xuất năng lượng sạch
Ngày 24/10, tại Trường Đại học Khoa học Tự nhiên – Đại học Quốc gia Thành phố Hồ Chí Minh, Liên hiệp các Hội Khoa học và Kỹ thuật Việt Nam (VUSTA) phối hợp với Hội Khoa học Công nghệ Xúc tác và Hấp phụ Việt Nam (VNACA) tổ chức Hội thảo khoa học “Vật liệu tiên tiến ứng dụng trong sản xuất nhiên liệu tái tạo và giảm phát thải khí nhà kính”.
Dựa vào thiên nhiên để phát triển bền vững vùng núi phía Bắc
Đó là chủ đề của hội thảo "Đa dạng sinh học và giải pháp dựa vào thiên nhiên cho phát triển vùng núi phía Bắc" diễn ra trong ngày 21/10, tại Thái Nguyên do Liên hiệp các Hội Khoa học và Kỹ thuật Việt Nam (Vusta) phối hợp với Trung tâm Con người và Thiên nhiên (PANNATURE) phối hợp tổ chức.
Muốn công tác quy hoạch hiệu quả, công nghệ phải là cốt lõi
Phát triển đô thị là một quá trình, đô thị hoá là tất yếu khách quan, là một động lực quan trọng cho phát triển kinh tế - xã hội nhanh và bền vững. Trong kỷ nguyên vươn mình, quá trình đô thị hoá không thể tách rời quá trình công nghiệp hoá - hiện đại hoá đất nước...
Hội thảo quốc tế về máy móc, năng lượng và số hóa lần đầu tiên được tổ chức tại Vĩnh Long
Ngày 20/9, tại Vĩnh Long đã diễn ra Hội thảo quốc tế về Máy móc, năng lượng và số hóa hướng đến phát triển bền vững (IMEDS 2025). Sự kiện do Hội Nghiên cứu Biên tập Công trình Khoa học và Công nghệ Việt Nam (VASE) - hội thành viên của Liên hiệp các Hội Khoa học và Kỹ thuật Việt Nam (VUSTA) phối hợp cùng Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Vĩnh Long (VLUTE) tổ chức.

Tin mới

Liên hiệp các Hội Khoa học và Kỹ thuật tỉnh Lào Cai tổ chức Hội thảo “Cùng nhau an toàn trên không gian mạng AI”
Sáng 17/8, tại phường Yên Bái, tỉnh Lào Cai, Liên hiệp các Hội Khoa học và Kỹ thuật tỉnh Lào Cai phối hợp với Trung tâm Phát triển Khoa học công nghệ và Chăm sóc sức khỏe cộng đồng và Câu lạc bộ Trí thức trẻ tỉnh Lào Cai tổ chức Hội thảo chuyên đề “Cùng nhau an toàn trên không gian mạng thời đại trí tuệ nhân tạo AI”.
Đắk Lắk: Sức sáng tạo tuổi trẻ đối với hoạt động khoa học công nghệ
Ngay sau Đại hội Liên hiệp Hội tỉnh Đắk Lắk lần thứ I, nhiệm kỳ 2026–2031, hoạt động chuyên môn đầu tiên được triển khai là chấm sơ khảo Cuộc thi Sáng tạo dành cho thanh thiếu niên và nhi đồng lần thứ I năm 2026. Với 170 mô hình tham gia, cuộc thi cho thấy sức sáng tạo phong phú của tuổi trẻ, nhất là ở những lĩnh vực gắn với công nghệ, phát triển kinh tế và ứng phó với biến đổi khí hậu.
Thống nhất các nội dung chuẩn bị Đại hội IX Liên hiệp Hội Việt Nam
Sáng 12-8, tại Hà Nội, Đoàn Chủ tịch và Hội đồng Trung ương Liên hiệp các Hội Khoa học và Kỹ thuật Việt Nam tổ chức Hội nghị Đoàn Chủ tịch lần thứ 19 và Hội nghị Hội đồng Trung ương lần thứ 13 khóa VIII dưới hình thức trực tiếp và trực tuyến, nhằm tập trung rà soát, thống nhất các nội dung chuẩn bị Đại hội đại biểu toàn quốc Liên hiệp Hội Việt Nam lần thứ IX, nhiệm kỳ 2026-2031
Quảng Trị: Tập huấn cập nhật kiến thức chăm sóc người bệnh
Ngày 11/8, Liên hiệp các Hội Khoa học và Kỹ thuật (Liên hiệp Hội) tỉnh phối hợp với Hội Y học tỉnh tổ chức tập huấn “Cập nhật kiến thức, nâng cao kỹ năng chăm sóc người bệnh”, nhằm cập nhật kiến thức chuyên môn và y khoa mới, nâng cao kỹ năng chăm sóc người bệnh cho đội ngũ điều dưỡng.
Đại hội lần thứ nhất Liên hiệp Hội Việt Nam – Dấu mốc khai sinh mái nhà chung của trí thức khoa học và công nghệ
Ngày 26/3/1983, tại Thủ đô Hà Nội, Đại hội thành lập Liên hiệp các Hội Khoa học và Kỹ thuật Việt Nam được tổ chức. Từ dấu mốc lịch sử ấy, một tổ chức chung của đội ngũ trí thức khoa học và công nghệ Việt Nam chính thức hình thành, mở ra hành trình tập hợp, đoàn kết và phát huy trí tuệ của các nhà khoa học vì sự nghiệp xây dựng và phát triển đất nước.