Những cấu trúc nano carbon – thuốc tiên hay thuốc độc?

Một nhà độc dược học tại Phòng thí nghiệm quốc gia Los Alamos và một đội nghiên cứu liên ngành vừa dẫn chứng bằng tài liệu chứng minh sự phá hủy tế bào có khả năng xảy ra từ “fullerene” – những phân tử kiểu khung cũi, hình quả bóng đá gồm 60 nguyên tử carbon. Đội nghiên cứu cũng lưu ý rằng loại phá hủy đặc biệt này có thể mang lại tia hi vọng cho việc điều trị bệnh Parkinson, bệnh Alzheimer, hoặc thậm chí cả ung thư.

Nghiên cứu mới xuất hiện trên tờ Toxicology and Applied Pharmacology (Độc dược học và Dược lí học ứng dụng) và miêu tả quan sát đầu tiên từ trước đến nay thuộc loại này đối với những quả cầu fullerene, còn gọi là bóng bucky, chất liệu mang tên từ Buckminster Fuller vì chúng trông hao hao như khái niệm mái vòm đo đạc mà ông đã truyền bá.

alt

Các hạt nano carbon đã qua xử lí kĩ thuật, bao gồm cả fullerene, đang có ứng dụng ngày càng rộng khắp. Mỗi quả bóng carbon là giàn khung carbon có kích cỡ chừng bằng một con virus. Chúng biểu hiện tiềm năng to lớn đối với việc chế tạo những cấu trúc bền hơn, nhẹ hơn hoặc tác dụng như những cơ chế phân phối nhỏ xíu dùng cho việc phân phối thuốc hoặc các chất kháng sinh, trong số những ứng dụng khác. Có chừng 4 đến 5 tấn hạt nano carbon được sản xuất ra hàng năm.

“Vật liệu nano là một cuộc cách mạng thế kỉ 21”, phát biểu của nhà độc dược học Los Alamos, Rashi Iyer, nghiên cứu chính lãnh đạo và là đồng tác giả của bài báo. “Chúng ta sắp phải sống cùng với chúng và xử lí chúng, và những câu hỏi phát sinh là ‘Làm thế nào chúng ta có thể tối đa hóa việc sử dụng những chất liệu này và tối thiểu hóa sự tác động của chúng lên bản thân chúng ta và môi trường sống?”

Iyer và tác giả đầu nhóm Jun Gao, cũng là một nhà độc dược học tại Los Alamos, đã phơi các tế bào da người có học thức trước vài loại bóng bucky đặc trưng. Sự khác biệt giữa những loại bóng bucky nằm ở sự sắp xếp không gian của nhánh phân tử ngắn ló ra khỏi cấu trúc bóng bucky chính. Một biến thể bóng bucky, gọi là cấu hình “tris”, có ba nhánh phân tử ló khỏi cấu trúc chính trên một bán cầu; một biến thể khác, gọi là cấu hình “hexa”, có sáu nhánh ló ra cấu trúc chính trong sự sắp xếp đại khái là đối xứng; loại cuối cùng là một quả bóng bucky phẳng.

Các nhà nghiên cứu nhận thấy các tế bài phơi trước cấu hình tris chịu sự lão hóa sớm – cái có thể mô tả là một trạng thái động lơ lửng. Nói cách khác, các tế bào ấy không chết như những tế bào bình thường, chúng cũng không phân chia hoặc lớn lên. Sự ngưng lại này của chu trình sống tế bào tự nhiên sau khi phơi trước những quả bóng bucky cấu hình tris có thể làm tổn thương sự phát triển cơ quan bình thường, dẫn đến bệnh tật bên trong một sinh vật sống. Tóm lại, những quả bóng bucky kiểu tris là chất độc đối với tế bào da người.

Hơn nữa, những tế bào phơi ra trước cấu hình tris gây ra những phản ứng cấp độ phân tử độc nhất vô nhị cho thấy fullerene tris có tiềm năng gây cản trở với những phản ứng gây miễn nhiễm bình thường do virus gây ra. Đội khoa học hiện đang theo đuổi nghiên cứu xác định xem các tế bào phơi ra trước dạng fullerene này có thể dễ bị thương hơn hay không trước những sự nhiễm trùng do virus.

Trớ trêu thay, khám phá trên cũng có thể dẫn đến một chiến lược điều trị mới lạ trong trận chiến với một vài chứng bệnh khiến người ta đã chống chọi mệt mỏi. Ở những chứng bệnh như Parkinson hay Alzheimer, các tế bào thần kinh chết hoặc thoái hóa thành một trạng thái vô dụng. Một cơ chế làm giảm sự lão hóa ở những tế bào thần kinh đặc biệt có thể làm hoãn loại hoặc loại trừ sự công kích của bệnh tật. Tương tự, một chứng bệnh như ung thư, có thể phát tán và sinh sôi qua sự nhân bản không kiểm soát nổi của những tế bào ung thư, có thể chiến đấu qua sự lão hóa cảm ứng. Chiến lược này có thể ngăn các tế bào phân chia và cho các bác sĩ có thêm thời gian để tiêu diệt những tế bào bất bình thường.

Do kích thước nhỏ xíu của các vật liệu nano, nên mối hiểm họa chính đi cùng với chúng là khả năng bị hít vào – giống như sự lo ngại về sự nhiễm độc amiăng.

“Nhìn từ quan điểm độc dược học, nghiên cứu này thật có ích vì nó cho thấy nếu bạn phải chọn sử dụng một cấu hình tris hay cấu hình hexa cho một ứng dụng có liên quan đến những quả bóng bucky, thì cấu hình hexa có khả năng là sự lựa chọn tốt hơn”, Iyer nói. “Những nghiên cứu này có thể cung cấp sự chỉ dẫn cho sự thiết kế và phát triển vật liệu nano mới”.

Những kết quả này thu được từ một nghiên cứu (Shreve, Wang, và Iyer) được tài trợ để tìm hiểu sự tương tác giữa bóng bucky và các màng sinh học. Phòng thí nghiệm Los Alamos (LANL) đóng vai trò tiên phong thực hiện bởi việc khởi động một chương trình sinh học vật liệu nano với mục tiêu bảo vệ an toàn cho những người công nhân sản xuất vật liệu nano đồng thời tạo điều kiện cho việc khám phá những vật liệu nano chức năng cao, ít tác dụng về mặt sinh học với tiềm năng giúp ích cho những sứ mệnh an ninh quốc gia. Ngoài Gao và Iyer, chương trình LANL còn có Jennifer Hollingsworth, Yi Jiang, Jian Song, Paul Welch, Hsing Lin Wang, Srinivas Iyer, và Gabriel Montaño.

Các nhà nghiên cứu tại Phòng thí nghiệm quốc gia Los Alamos sẽ tiếp tục nỗ lực tìm hiểu những tác dụng có thể có của sự phơi ra trước những vật liệu nano theo kiểu giống như cách Los Alamos đã từng là nhà lãnh đạo thế giới trong việc tìm hiểu những tác dụng của bức xạ trong lịch sử trước đây của phòng thí nghiệm này. Các công nhân Los Alamos sử dụng các vật liệu nano sẽ tiếp tục tuân thủ những giao thức cung cấp mức độ bảo vệ cao nhất khỏi sự phơi bày độc hại có thể có.

Trong khi đó, nghiên cứu Los Alamos về các vật liệu nano mang lại một câu chuyện cảnh giác cho việc sử dụng vật liệu nano, đồng thời sớm thiết lập sự bảo vệ cho công nhân. Hiện tại, không có khung quy định nào cho việc sử dụng các chất liệu nano. Việc sử dụng hợp lí hay không bởi các công ti và cá nhân là mang tính tự nguyện. Khi công dụng của vật liệu nano tăng lên, thì việc tìm hiểu những nguy hiểm tiềm tàng của chúng cũng nên tăng lên theo.

Theo PhysOrg.com


Vui lòng ghi rõ "Nguồn Thuvienvatly.com" khi đăng lại bài từ CTV của chúng tôi.

Nếu thấy thích, hãy Đăng kí để nhận bài viết mới qua email
Tin tức vật lý
Extension Thuvienvatly.com cho Chrome

Thêm ý kiến của bạn

Security code
Refresh

Các bài khác


Khi dòng điện tác dụng lên nam châm
08/06/2022
Khả năng khai thác lượng điện năng có vẻ vô tận là một trong những nền tảng của thế giới hiện đại. Công nghệ ấy
Nhận thức lịch sử về nam châm
28/05/2022
Vào năm 1600, một bác sĩ người Anh cho biết ngoài trọng lực, Trái Đất còn tác dụng những lực khác khi ông chỉ ra rằng hành
Photon là gì?
25/07/2021
Là hạt sơ cấp của ánh sáng, photon vừa bình dị vừa mang đầy những bất ngờ. Cái các nhà vật lí gọi là photon, thì những
Lược sử âm thanh
28/02/2021
Sóng âm: 13,7 tỉ năm trước Âm thanh có nguồn gốc từ rất xa xưa, chẳng bao lâu sau Vụ Nổ Lớn tĩnh lặng đến chán ngắt.
Đồng hồ nước Ktesibios
03/01/2021
Khoảng năm 250 tCN. “Đồng hồ nước Ktesibios quan trọng vì nó đã làm thay đổi mãi mãi sự hiểu biết của chúng ta về một
Tic-tac-toe
05/12/2020
Khoảng 1300 tCN   Các nhà khảo cổ có thể truy nguyên nguồn gốc của “trò chơi ba điểm một hàng” đến khoảng năm 1300
Sao neutron to bao nhiêu?
18/09/2020
Các nhà thiên văn vật lí đang kết hợp nhiều phương pháp để làm hé lộ các bí mật của một số vật thể lạ lùng nhất
Giải chi tiết mã đề 219 môn Vật Lý đề thi TN THPT 2020 (đợt 2)
04/09/2020

360 độ

Vật lý 360 độ là trang tin nhanh, trao đổi chuyên đề vật lý và các khoa học khác cũng như các nội dung liên quan đến dạy và học.
Hi vọng các bạn giúp chúng tôi bằng cách đăng kí làm CTV.
Liên hệ: banquantri@thuvienvatly.com