Nanorobot tổng hợp hướng sáng đầu tiên trên thế giới

Trước đây, các nanorobot chỉ được điều khiển bằng từ trường, nhưng nay Đại học Hồng Kông đã chế tạo thành công nanorobot đầu tiên được điều khiển bằng ánh sáng. Nghiên cứu này đã giúp mở rộng khả năng ứng dụng của nanorobot trong chữa trị bệnh tật ở cấp độ tế bào.

Minh họa nanorobot.

Một nhóm nghiên cứu do TS. Jinyao Tang ở Khoa Hóa, Đại học Hồng Kông đứng đầu đã nghiên cứu và phát triển một nanorobot tổng hợp hướng sáng đầu tiên trên thế giới. Với kích thước chỉ tương đương một tế bào máu, robot rất nhỏ này sẽ được tiêm vào cơ thể người bệnh và giúp các thiết bị kỹ thuật nhắm đích vào các mục tiêu để phẫu thuật, từ đó giúp bác sĩ thực hiện các ca phẫu thuật loại bỏ khối u một cách chính xác. Nghiên cứu này đã được công bố trên Nature vào tháng Mười vừa qua.

Trước đây, việc đưa những robot nhỏ xíu vào cơ thể bệnh nhân chỉ có trong khoa học viễn tưởng. Ví dụ như trong bộ phim “Fantastic Voyage”, một nhóm các nhà khoa học điều khiển một tàu ngầm nano đưa vào cơ thể người bệnh để chữa lành các tổn thương trong não bộ. Hay trong bộ phim “Terminator 2”, hàng tỉ nanorobot được lắp ráp tạo thành người máy T1000. Tuy nhiên, trên thực tế, rất khó để có thể nghiên cứu và chế tạo một nanorobot với các chức năng tiên tiến, tinh vi.

Năm 2016, giải Nobel Hóa học được trao cho các nhà khoa học có công trình thiết kế ra các cỗ máy phân tử. Họ đã phát triển một tổ hợp thiết bị với kích thước phân tử, có thể lắp ráp vào các cỗ máy nano phức hợp để thao tác trên các ADN và protein trong tương lai. Nghiên cứu phát triển các máy có kích thước nano để áp dụng trong y sinh học là một xu hướng chính trong nghiên cứu khoa học từ vài năm gần đây.

Bất kỳ một đột phá nào cũng sẽ tạo ra những tiềm năng quan trọng cho việc phát triển những kiến thức khoa học mới và phương pháp điều trị bệnh tật cũng như phát triển các loại thuốc mới. Tuy nhiên, một khó khăn trong nghiên cứu và chế tạo các nanorobot là phải làm sao cho các cấu trúc nano đó đáp ứng lại với môi trường bên ngoài. Mỗi nanorobot có kích thước nhỏ hơn đường kính một sợi tóc tới 50 lần, do đó, rất khó để lắp đặt các cảm biến điện tử bình thường và các mạch vào nanorobot. Hiện nay, phương pháp duy nhất để kiểm soát nanorobot từ xa là sử dụng từ tính bên trong các nanorobot và hướng dẫn chuyển động thông qua từ trường bên ngoài.

Nghiên cứu nanorobot do TS. Tang và đồng sự phát triển là nghiên cứu đầu tiên trên thế giới nghiên cứu về những nanorobot được điều khiển bằng ánh sáng và chứng minh được tính khả thi của nghiên cứu này. Với cấu trúc nano, các nanorobot có thể phản ứng với ánh sáng chiếu vào nó như một con sâu bướm bị hút vào phía ánh sáng. TS. Tang mô tả, những nanorobot này như “nhìn thấy” và “chuyển động hướng về phía ánh sáng”.

Việc chế tạo nanorobot hướng sáng này được lấy cảm hứng từ loài tảo xanh. Trong tự nhiên, một số loài tảo xanh có khả năng “cảm biến ánh sáng” trong môi trường sống của mình. Tảo xanh có thể cảm nhận được cường độ của ánh sáng và bơi về phía ánh sáng để quang hợp.

TS. Tang và cộng sự đã dành hơn ba năm để nghiên cứu phát triển thành công nanorobot này. Nanorobot có cấu trúc mới này được cấu thành từ hai loại vật liệu bán dẫn thông dụng có giá thấp: silicon và oxit titan. Trong quá trình tổng hợp, silicon và oxit titan được định hình thành một dây nano và sau đó được sắp xếp thành một cấu trúc cây nano dị thể.

Giải thích về tính ứng dụng của nanorobot này, TS. Tang nói: “hiện tại nanorobot này chưa thể chữa trị một loại bệnh cụ thể nào, nhưng chúng tôi đang tiếp tục cải thiện để các thế hệ nanorobot sau này có thể hữu dụng hơn và mang tính tương thích sinh học”.

Bảo Như lược dịch theo Sciencedaily