Công nghệ sinh học ( phần 9 )
Argentina sản xuất nhiên liệu sinh học từ tảo biển
Công ty Oilfox S.A của Argentina vừa khánh thành nhà máy sản xuất
diesel sinh học từ tảo đầu tiên tại khu vực Mỹ Latinh, với mục tiêu thay
thế dần cho việc sản xuất nhiên liệu sinh học từ dầu đậu tương.


Chủ tịch Oilfox S.A Jorge Kaloustian đánh giá diesel sinh học chiết xuất
từ tảo được coi như một sự lựa chọn hiệu quả để thay thế việc sản xuất từ
dầu đậu tương và các loại dầu thực vật khác bởi vì không cần sử dụng đất
nông nghiệp và tính năng khử đioxít cácbon thải ra từ các nhà máy công
nghiệp.
Tảo được trồng tại bồn chứa trong các nhà kính sản xuất ra một chất dầu
xanh trong quá trình hấp thụ ánh sáng để tạo ra hydrocarbon và tăng
trưởng rất nhanh trong thời gian ngắn. Hơn thế nữa, tảo có thể phát triển
được trong các môi trường khác nhau như nước mặn hay nước bị ô
nhiễm.
Jonh Williams, phát ngôn viên của tổ chức tảo biển BioMass, cho biết
nếu tính trên 1ha gieo trồng thì từ tảo biển có thể sản xuất ra lượng diesel
sinh học lớn gấp 10 lần so với đậu tương.
Sản xuất diesel sinh học từ tảo biển có giá thành rất phù hợp, điều này
khiến cho rất nhiều công ty trên thế giới đang lên kế hoạch phát triển loại
nhiên liệu tái sinh này.
Ông Kaloustian thông báo Oilfox đã ký một thỏa thuận với công ty năng
lượng hàng đầu Argentina là YPF để sản xuất 50.000 tấn diesel sinh
học/năm.
Theo luật của Argentina, đến cuối năm nay, tất cả các công ty xăng dầu
phải pha 10% diesel sinh học trong nhiên liệu./.
Khảo sát tế bào bằng kẹp tóc nano
Một mẫu dò có kích thước cỡ nanometre được thiết kế như một thành
phần của màng tế bào đã được đưa thành công vào bên trong và theo dõi

các hoạt động của tế bào. Các nhà nghiên cứu hy vọng rằng thiết bị có lớp
vỏ lipid này sẽ cung cấp thêm nhiều thông tin về những gì diễn ra bên
trong tế bào.
Thiết bị phổ biến nhất dùng để đo tín hiệu điện bên trong tế bào thần kinh
(neuron) và một số tế bào khác hiện nay là một pipette thủy tinh kích cỡ ở
mức micrometre có chứa một điện cực. Pipette này được kẹp vào màng tế
bào và ghi tín hiệu điện. Tuy nhiên, theo lời của Giáo sư hóa học Charles
Liber tại Đại học Harvard (Mỹ) thì kỹ thuật này vẫn còn phải được chỉnh
sửa nhiều hơn nữa. Chiếc pipette này tuy chỉ có vài micrometre những
vẫn còn quá “cồng kềnh” và thường sẽ phá hủy những tế bào mà người ta
định đo điện thế.

Một mẫu dò nano đã được sử dụng để do điện tích bên trong tế bào
(Nguồn: Science/AAAS)
Giáo sư Liber và các cộng sự muốn tạo ra một thiết bị mang linh kiện bán
dẫn (transistor) mà kích cỡ chỉ ở mức nanometre thôi với hy vọng là kích
cỡ nhỏ như vậy sẽ không gây ảnh hưởng đến tế bào. Giáo sư Liber cho
biết thêm rằng những thiết bị dò tốt nhất hiện nay chỉ có thể đo từ bề mặt
ngoài của tế bào, và cũng giống như các thiết bị dò kim loại trên mặt đất,
nó chỉ cho những tín hiệu “mờ mờ ảo ảo” về những gì đang diễn ra bên
trong. Nguyên nhân là do thiết bị bán dẫn cần hai điểm tiếp xúc điện để
đo hiệu điện thế trong tế bào. Hai điểm này lại nằm gần nhau trên một
thiết bị phẳng và lớn mà nếu nhét hết vào trong một tế bào thì tế bào sẽ bị
vỡ.
Nhóm của Giáo sư Liber đã thành công trong việc chế tạo một bán dẫn
siêu nhỏ bằng cách uốn con một dây dẫn có kích cỡ vài nanometre thành
hình một cái kẹp tóc. Đầu công tác của linh kiện bán dẫn này là chỗ uốn
con của sợi dây dẫn và sẽ được đâm xuyên vào trong tế bào. Hai đầu của
dây dẫn là hai điểm tiếp xúc điện sẽ nằm bên ngoài mà không đi sâu vào
tế bào để giảm tác động lên tế bào. Sợi dây dẫn vài nanometre này được

tạo ra bằng cách tổng hợp dần trên một cơ chất và do đó người ta khó
kiểm soát được hình dạng của nó. Tuy nhiên, nhóm của Giáo sư Liber đã
khám phá ra rằng nếu dừng rồi sau đó tái khởi động quá trình tổng hợp
này, ta có thể tạo ra một điểm uốn 120
o
. Nhóm nghiên cứu đã dừng và tái
khởi động hai lần liên tiếp để cho ra một hình kẹp tóc nhọn như mong
muốn.
Mẫu dò nano nhỏ nhất mà nhóm nghiên cứu này tạo ra được có bề ngang
dưới 50 nanometre, nhỏ hơn cả nhiều loại virus. Như Giáo sư Liber nói
“Đây chỉ là kích thước của một bào quan bên trong tế bào”. Một ưu điểm
nữa là thiết bị bán dẫn này có thể khuếch đại tín hiệu đo được với độ nhạy
cao, trong khi thiết bị cũ dạng pipette thì phải cần thiết bị phụ trợ để làm
tăng độ nhạy. Ưu điểm quan trọng nhất là thiết bị nano này không cần
phải bị nhét vào trong tế bào. Các nhà nghiên cứu bọc phần đầu thiết bị
bằng phospholipid, vốn là thành phần chính của màng tế bào, lừa cho tế
bào “tưởng” rằng thiết bị này cũng là một phần của tế bào và lôi nó sâu
vào bên trong. Giáo sư Liber nói rằng: “Chúng tôi thật sự đã làm lu mờ
sự khác biệt giữa thiết bị bán dẫn và vật chất sinh học”. Nhóm nghiên cứu
đã chứng minh hiệu quả của thiết bị này bằng cách đưa nó vào một tế bào
tim phôi gà đang nuôi cấy và ghi nhận được tín hiệu điện 2,3 Hz, đúng
với nhịp đập của tim.
Giáo sư Vương Trung Lâm (Wang Zhong-lin), người chuyên nghiên cứu
về công nghệ nano ứng dụng trong sinh học ở Học viện công nghệ
Georgia (Mỹ), cho rằng việc chế tạo thành công thiết bị nano này là một
thành công nổi bật. Giáo sư Vương nói thêm rằng thành công này cho
phép chúng ta thu thập được các thông tin hết sức căn bản về các chuyển
động ion gây ra điện tích trong tế bào.
Tiến sĩ Mehmet Yanik, một chuyên gia công nghệ thần kinh ở Học viện
công nghệ Massachussetts (Mỹ), tin việc ứng dụng đại trà công nghệ này

có tính khả thi cao. Tiến sĩ Yanik cho rằng nhóm nghiên cứu của Giáo sư
Liber nên thử nghiệm thiết bị này trên neuron nuôi cấy từ các mảnh mô
cắt từ não. Đặc biệt là nhóm nên nghiên cứu chế tạo một chuỗi thiết bị có
thể đo lường sự phân bố thông tin trên một mạng neuron. Tiến sĩ Yanik
nói nếu thành công thì “đó sẽ là một bước đột phá trong khoa học thần
kinh” và còn nói thêm rằng nhóm này cũng nên bắt đầu nghiên cứu các
thiết bị đo in vivo có khả năng theo dõi hoạt động của neuron theo một
cách thức phi xâm nhập.
Trên thực tế thì Giáo sư Liber đã bắt đầu hướng nghiên cứu của mình vào
neuron. Hướng đến các mục tiêu tương lai, nhóm này sẽ hợp tác với Giáo
sư Robert Langer, một chuyên gia kỹ thuật biến đổi mô tại Học viện công
nghệ Massachussetts, để nuôi cấy mô trong đó có tích hợp các dây dẫn
nano. Giáo sư Liber cho biết “Ý tưởng về lâu dài là sẽ tạo ra mô nhân tạo
có nối dây, một khi cấy vào cơ thể sẽ thực hiện được các nhiệm vụ theo
dõi, đo lường y học; tuy vậy, chúng ta cần nhiều thời gian để biến ước mơ
kết hợp công nghệ điện tử và công nghệ sinh học này thành hiện thực”.
Kỹ thuật phân tích DNA nhanh tại nhiệt độ phòng
Ngày nay, DNA microarray là một trong những công cụ mạnh nhất trong
lĩnh vực sinh học phân tử. Thiết bị này có để dùng để đánh dấu các mẫu
sinh học và phát hiện các gene riêng biệt hoặc các trình tự di truyền. Nó
được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực từ phân tích pháp y đến phát hiện
bệnh hoặc phát triển thuốc.
Bây giờ Paul Li và cộng sự tại Đại học Simon Fraser, Bumaby, Canada
đã kết hợp kỹ thuật DNA microarray với các thiết bị vi lỏng (The
microfluidic device). Các thiết bị này được dùng để điều khiển chính xác
các chất lỏng ở mức độ nano. Trong kỳ xuất bản tiếp theo của tạp
chíBiomicrifluydics, được xuất bản bởi Viện Điều trị Hoa kỳ (the
American Institute of Physics (AIP)), Li và cộng sự đã mô tả cách thiết bị
kết hợp đầu tiên này có thể dùng để dò và phát hiện DNA.


Chip sinh học kích thước trong lòng bàn tay dùng cho việc phát hiện
DNA được phát triển bởi Paul Li tại Đại học Simon Fraser gần
Vancouver, Canada. Con chíp kích thước 4 inches có chiều dày tương tự
như đồng một dollar của Canada
(Trong hình này, đồng xu Canada được sử dụng để xác định kích thước
con chip)
Điểm mấu chốt trong kết quả của Li là những mảnh nano vàng. Khi được
huyền phù trong chất lỏng và trộn với DNA, những quả cầu vàng ở kích
thước nana sẽ đóng vai trò là cục nam châm nhỏ và bám chặt vào sợi đôi
DNA. Khi sợi đôi DNA được gia nhiệt, nó sẽ tách ra và các phần tử nano
vàng giữ chúng cách nhau một khoảng. Điều này cho phép các sợi đơn
DNA có thể dùng để dò các mảnh DNA đã được thiết kế để xác định
những trình tự riêng biệt.
Công việc của Li được tài trợ bởi Quỹ Khoa học Tự nhiên và Kỹ thuật
Nghiên cứu Canada (by the Natural Sciences and Engineering Research
Council of Canada) và đang nộp hồ sơ đăng ký bản quyền cho kỹ thuật
của ông ta. Ông đã nhận ra được lợi ích của việc kết hợp giữa DNA
microarray và vi lỏng (microfluidic).
“Nó là phương pháp nhanh và yêu cầu một lượng mẫu tương đối nhỏ” Li
bổ sung cho kết quả của bài báo “Toàn bộ quy trình được tiến hành ở
nhiệt độ phòng trong một giờ và không yêu cầu các dụng cụ gia nhiệt”