BÀI THUYẾT TRÌNH NANO TẾ BÀO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HUẾ
KHOA SINH HỌC
Học phần :
Sinh học tế bào
Sinh học tế bào
Giảng viên hướng dẫn
PGS.TS.Nguyễn Khoa Lân
PGS.TS.Nguyễn Khoa Lân
Huế
Huế,ngày 2 tháng 3
Đào Quang Bạch
Đào Quang Bạch
Trần Hữu Vỹ
Trần Hữu Vỹ
Trình Văn Phúc
Trình Văn Phúc
Lê Quang Vũ
Lê Quang Vũ
1
2
3
4
Lê Văn Hân
5
Sinh viên thực hiện
Sinh viên thực hiện
Nguyễn Quang Hoàng Vũ
6

Nano tế bào
Nano tế bào
Huế, 2 tháng 3
Huế, 2 tháng 3
Lời mở đầu
Lời mở đầu

Khoa học, công nghệ Nano nói chung
Khoa học, công nghệ Nano nói chung
và
và
Nano tế bào
Nano tế bào
nói riêng là một lĩnh vực
nói riêng là một lĩnh vực
khoa học công nghệ mới , phát triển rất
khoa học công nghệ mới , phát triển rất
nhanh chóng .Vật liệu chế tạo bằng công
nhanh chóng .Vật liệu chế tạo bằng công
nghệ này thể hiện nhiều tính chất mới lạ
nghệ này thể hiện nhiều tính chất mới lạ
do hiệu ứng kích thước .Và với những
do hiệu ứng kích thước .Và với những
hiệu ứng mang lại nó đã và đang được
hiệu ứng mang lại nó đã và đang được
ứng dụng rộng rãi trong đời sống và sản
ứng dụng rộng rãi trong đời sống và sản
xuất .
xuất .
Nano theo tiếng Latinh (νανοσ) nghĩa là nhỏ xíu . Tiền tố

Nano lần đầu tiên xuất hiện trong tài liệu khoa học vào năm
1908 , khi Lohmann sử dụng nó để chỉ các sinh vật rất nhỏ với
đường kính 200nm . Vào năm 1974 , Taguishi lần đầu tiên sử
dụng thuật ngữ Công nghệ nano (nanotechnology) hàm ý sự liên
kết các vật liệu cho kỹ thuật chính xác trong tương lai.
Tổ chức
Nanotechnology Initiative (NII)
Nanotechnology Initiative (NII) trực thuộc chính phủ Mỹ
định nghĩa
công nghệ Nano
công nghệ Nano là
"
"
b t c th gì liên quan đ n các c u trúc có ấ ứ ứ ế ấ
b t c th gì liên quan đ n các c u trúc có ấ ứ ứ ế ấ
kích th c nh h n 100nmướ ỏ ơ
kích th c nh h n 100nmướ ỏ ơ
"
".
Công nghệ Nano
Công nghệ Nano
Công nghệ Nano
Trong cuốn Bionanotechnology : " lesson from mature " , Goodsell
định nghĩa
Công nghệ Nano
Công nghệ Nano là " thao tác và chế tạo ở quy mô Nano
với độ chính xác nguyên tử "
Công nghệ Nano

Công nghệ Nano

Công nghệ Nano


(Nanotechnology)
(Nanotechnology)
là ngành
là ngành
công nghệ liên quan đến việc thiết kế, phân tích,
công nghệ liên quan đến việc thiết kế, phân tích,
chế tạo và ứng dụng cấu trúc , thiết bị và hệ
chế tạo và ứng dụng cấu trúc , thiết bị và hệ
thống bằng việc điều khiển hình dáng , kích thước
thống bằng việc điều khiển hình dáng , kích thước
, cấu trúc trên
, cấu trúc trên
quy mô nanomét
quy mô nanomét
.
.
Video
Video
Công nghệ sinh học Nano

Công nghệ sinh học Nano
Công nghệ sinh học Nano là sự giao thoa của
công nghệ nano và sinh học và là sự kết hợp của
nhiều lĩnh vực nghiên cứu công nghệ cao .


Công nghệ sinh học Nano

Công nghệ sinh học Nano là công nghệ sinh
học ở mức độ siêu nhỏ ( mức độ nm ) liên quan đến
phương pháp sử dụng vật liệu và thiết bị công nghệ
Nano để nghiên cứu hệ sinh học
Công nghệ sinh học Nano một mặt nghiên cứu sử
dụng "bộ máy sinh học" để hoàn thiện và sáng tạo công
nghệ Nano
Page  9


Khoa học Nano
Khoa học Nano




Khoa học nano là ngành khoa học nghiên cứu
Khoa học nano là ngành khoa học nghiên cứu
về các hiện tượng, sự can thiệp vào các vật liệu
về các hiện tượng, sự can thiệp vào các vật liệu
với quy mô nguyên tử, phân tử và đại phân tử.
với quy mô nguyên tử, phân tử và đại phân tử.
Quy mô này tương ứng với kích thước vào cỡ
Quy mô này tương ứng với kích thước vào cỡ
vài nanômét cho đến vài trăm nanômét.
vài nanômét cho đến vài trăm nanômét.


Tại các quy mô đó, tính chất của vật liệu khác
Tại các quy mô đó, tính chất của vật liệu khác

hẳn với tính chất của chúng tại các quy mô lớn
hẳn với tính chất của chúng tại các quy mô lớn
hơn.
hơn.
Vật liệu Nano
Khoa học
Nano
Công nghệ
Nano
Công nghệ Nano
Sơ đồ mối quan hệ
Sơ đồ mối quan hệ
Vật
liệu
Nano
1
2
3
Vật liệu Nano
Khái niệm
Khái niệm
Phương pháp
Phương pháp
Tính chất
Tính chất
Vật liệu Nano
•

Vật liệu Nano
Vật liệu Nano là loại vật liệu có kích thước từ 1-

100nm với rất nhiều tính chất
khác biệt
khác biệt

so với
vật liệu
vật liệu
khối
khối của chúng .
•

Vật liệu Nano
Vật liệu Nano có tính chất khác biệt là do kích
thước của nó có thế so sánh với
kích thước tới hạn
kích thước tới hạn


của các tích chất của vật liệu . Khi kích thước vật liệu
giảm xuống đáng kể theo một chiều ,hai chiều hoặc
ba chiều thì tính chất vật lí : tính chất
cơ,nhiệt,điện
cơ,nhiệt,điện
từ,quang
từ,quang có thể thay đổi đột ngột
Khái niệm
Khái niệm
Phân loại vật liệu Nano
Vật liệu Nano là vật liệu trong đó có ít nhất một chiều có kích thước
Vật liệu Nano là vật liệu trong đó có ít nhất một chiều có kích thước

nanomét.
nanomét.

Về trạng thái vật liệu
Về trạng thái vật liệu người ta chia thành
ba
ba trạng thái :
rắn,lỏng,khí
rắn,lỏng,khí .
Vật liệu Nano tập trung nghiên cứu hiện nay chủ yếu là vật liệu
rắn
rắn.

Về hình dáng vật liệu
Về hình dáng vật liệu được chia thành :
۩
Vật liệu Nano không chiều
Vật liệu Nano không chiều : cả ba chiều đều có kích thước
Nano,không còn chiều tự do nào cho điện tử .
Ví dụ :
đám Nano,hạt Nano
đám Nano,hạt Nano
۩
Vật liệu Nano một chiều
Vật liệu Nano một chiều : là vật liệu trong đó hai chiều có kích thước
Nano,điện tử được tự do trên một chiều ( hai chiều cầm tù ) .
Ví dụ :
dây nano,ống nano.
dây nano,ống nano.
۩

Vật liệu Nano hai chiều
Vật liệu Nano hai chiều: là vật liệu trong đó có một chiều có kích
thước Nano , hai chiều tự do .
Ví dụ :
màng mỏng .
màng mỏng .
1. 2. 3.
4.
Theo phương pháp
này, các
dung dịch chứa
dung dịch chứa
ion
ion khác nhau được
trộn
trộn
với nhau theo
một tỷ
một tỷ
phần thích hợp,
phần thích hợp, dưới tác
động của nhiệt độ, áp
suất mà các vật liệu
nano được kết tủa từ
dung dịch. Sau các quá
trình lọc, sấy khô, ta thu
được các vật liệu nano
Phương pháp hóa
ướt
Theo phương pháp

này, vật liệu ở dạng bột
được nghiền đến kích
thước nhỏ hơn. Ngày
nay, các máy nghiền
thường dùng là máy
nghiền kiểu hành tinh
hay máy nghiền quay.
Bao gồm các phương
pháp tán, nghiền, hợp
pháp tán, nghiền, hợp
kim cơ học
kim cơ học
Phương pháp cơ
học
Các phương pháp
này áp dụng hiệu quả
để
chế tạo màng mỏng
chế tạo màng mỏng
hoặc lớp bao bề mặt
tuy vậy người ta cũng
có thể dùng nó để chế
tạo hạt nano bằng
cách cạo vật liệu từ đế.
Tuy nhiên phương
pháp này không hiệu
quả lắm để có thể chế
tạo ở quy mô thương
mại.
Phương pháp bốc

bay
Gồm các phương
pháp:

N
N
hiệt phân
hiệt phân ( flame
pyrolysis ),
nổ điện
nổ điện


(electroexplosion ),
đốt
đốt
laser
laser (laser ablation),
bốc bay nhiệt độ cao,
bốc bay nhiệt độ cao,
plasma
plasma. Nguyên tắc
của các phương pháp
này là hình thành vật
liệu nano từ pha khí.
Phương pháp ht
từ pha khí
Nano Tế bào
Phương pháp chế tạo
Phương pháp chế tạo

Page  15


Ứng dụng
Ứng dụng
Thật không quá khi nói rằng toàn thế giới đang
thực hiện một cuộc cách mạng -
cách mạng
cách mạng
Nano
Nano . Cuộc cách mạng mà người ta tin rằng có
thể làm ra những vật liệu có thể thay đổi hẳn cuộc
sống của chúng ta . Cuộc cách mạng mà bằng mắt
thường chúng ta không thể nhìn thấy vì các sản
phẩm mới được tạo thành không phải như những
hạt bụi, mà là có kích thước nguyên tử - nano.Sau
đây là một số lĩnh vực có ứng dụng mạnh mẽ của
công nghệ Nano
Page  16
1. Thực phẩm hạt Nano :
1. Thực phẩm hạt Nano :


Là những thực phẩm có kích cỡ Nano được đưa vào cơ thể
Là những thực phẩm có kích cỡ Nano được đưa vào cơ thể
người thông qua ăn,uống
người thông qua ăn,uống
- Nang Nano dầu cá thu : dầu cá thu chứa nhiều loại acid béo cho cơ thể nhưng
mùi vị rất hắc , khó uống.Người ta làm những nang Nano để chứa nó,sau đó có thể
phết các nang này vào bánh mì để ăn hay cho vào nước để uống .

- Ốc xoắn Nano đựng Vitamin : người ta làm các hạt Nano hình cuộn dây kích cỡ
khoảng 50 namomet bên trong chứa các chất như Vitamin, Omega 3 , Lycopen
- Qủa cầu Nano chứa chất dinh dưỡng : những người ăn kiêng phải tránh một
số chất không được đưa qua dạ dày hay một bộ phận nào đó của cơ thể. Những
quả cầu khi này sẽ đóng vai trò đem chất dinh dưỡng trực tiếp đến từng tế bào do
chúng có gắn các cảm biến Nano , khi vào bên trong cơ thể vẫn bất động ,nhưng
khi có tín hiệu cảm biến từ bên ngoài chúng sẽ hoạt động .
- Trà Nano Selen : là thức uống Nano rất được ưa chuộng , nhất là khi có đại dịch
H5N1 .Selen rất độc , những người làm việc có tiếp xúc với Selen rất dễ bị nhiểm
độc , da nổi sần, rụng tóc, có thể dẫn đến tử vong . Nhưng trong cơ thể người luôn
phải có Selen ở 1 mức độ nào đó mới bảo đảm sự miễn dịch
Page  17
Ứng dụng Nano trong trồng trọt và chăn nuôi
Ứng dụng Nano trong trồng trọt và chăn nuôi
Ở trang trại có diện tích rộng người ta cài rất nhiều
cảm biến Nano
cảm biến Nano để đo xem nước và chất dinh dưỡng có
đủ cung cấp cho cây hay không , có bị sâu bệnh gì
không để từ đó đưa ra biện pháp khắc phục kịp thời .
Các loài vật nuôi ở trang trại lớn cũng được gắn
chip
chip
Nano
Nano cho từng con . Những chip này cho biết tên tuổi ,
vị trí , tình trạng sức khỏe , các chip kiêm cả việc tiêm
vacxin , thuốc chữa bệnh khi cần thiết .
( Một dự án ứng dụng công nghệ Nano của Đan Mạch mang tên " Bảo vệ
gia cầm chống lại bệnh truyền nhiễm " viết tắt là CHIP đã được triển khai với
chi phí đầu tư 4 năm là 2,3 triệu USD , mục tiêu của dự án là phá vỡ con
đường truyền bệnh và hạn chế các bệnh truyền nhiễm trong ngành chăn nuôi

gia cầm bằng cách bao phủ các thiết bị chăn nuôi bằng các phân tử Nano
bạc - vừa làm sạch vừa có tính kháng khuẩn)

Page  18


Ứng dụng của Nano trong đóng gói bao
Ứng dụng của Nano trong đóng gói bao
bì thực phẩm
bì thực phẩm

Hạt sét Nano
Hạt sét Nano : cá,mực và một số thủy sản tươi
thường có mùi tanh.Các loại túi nylon thông thường tuy
kín nhưng không ngăn được mùi tanh bốc ra chung
quanh . Nếu lấy vật liệu làm túi nylon thông thường trộn
với hạt Nano sét thổi thành túi đựng sẽ ngăn chặn mùi
tanh rất tốt .
Vật liệu bằng Nano khoáng sét kết hợp với nylon sử
dụng để chế tạo
màng ngăn Oxy
màng ngăn Oxy có khả năng co dãn ,
không bị thủng ,dùng làm các loại chai nhựa như chai
đựng bia và các loại đồ uống có gas , màng film bao gói
thực phẩm , bao bì thịt nguội hoặc lớp tráng trong các
lớp giấy bạc đựng sữa , nước hoa quả
Page  19
Ứng dụng công nghệ Nano trong điện tử và cơ khí
Ứng dụng công nghệ Nano trong điện tử và cơ khí

Máy tính Nano
Máy tính Nano : nhiều phòng thí nghiệm đang bắt tay vào
nghiên cứu thế hệ máy tính Nano, máy tính này sẽ có khả năng
lưu giữ xử lý thông tin với tốc độ lớn hơn hiện nay rất nhiều lần
và đặc biệt là giá thành rẻ.
Một nhà khoa học người Israel vừa chế tạo một máy tính có thể thực hiện
330000 tỷ phép tính / s gấp 100000 lần tốc độ PC nhanh nhất hiện nay.

Các ống Nano
Các ống Nano cũng có thể làm sợi tóc thắp sáng bóng đèn
nên được phát triển các loại bóng đèn kiểu mới,các bảng hiện thị
thông tin,màn hình máy tính , điện thoại di động .

Các ống Nano
Các ống Nano cũng cực kỳ vững chắc , cứng gấp 20 lần thép
, đặc biệt là kháng nhiệt , điều này có thể giúp con người sản
xuất ra hàng loạt thiết bị cho ngành sản xuất xa hơi, máy bay ,
tàu vũ trụ
Các tập đoàn đang tham gia và đẩy mạnh ứng dụng về lĩnh vực này là :
IBM ,
IBM ,
Intel , Natero , Samsung , Hewlett Packard , NVE , Ford
Intel , Natero , Samsung , Hewlett Packard , NVE , Ford
Page  20
Ứng dụng công nghệ Nano về môi trường
Ứng dụng công nghệ Nano về môi trường
Để giải quyết vấn đề môi trường , người ta tạo ra những màng lọc để
lọc ra những phân tử gây ôi nhiễm nhỏ bé nhất . Công nghệ nay được áp
dụng phổ biến ở Pháp , Nhật , Nga để l
ọc nước thải công nghiệp và sinh

ọc nước thải công nghiệp và sinh
hoạt , khắc phục sự cố tràn dầu
hoạt , khắc phục sự cố tràn dầu .

Các nhà khoa học Đức , Anh đã chế tạo được
Các nhà khoa học Đức , Anh đã chế tạo được
màng Nano graphen ,
màng Nano graphen ,


mỏng hơn sợi tóc người 200 ngàn lần , rất bền , dẫn điện nên được sử
mỏng hơn sợi tóc người 200 ngàn lần , rất bền , dẫn điện nên được sử
dụng trong các trong máy tính, các thiết bị cực nhỏ hoạt động nhanh và
dụng trong các trong máy tính, các thiết bị cực nhỏ hoạt động nhanh và
dùng ít năng lượng . Graphen cũng dùng làm tấm lọc siêu tinh khiết vì nó
dùng ít năng lượng . Graphen cũng dùng làm tấm lọc siêu tinh khiết vì nó
tách rất tốt các hỗn hợp khí ra các thành phần .
tách rất tốt các hỗn hợp khí ra các thành phần .


Nhờ vào công nghệ Nano các nhà hóa học ở Đại học Tổng hợp
Nhờ vào công nghệ Nano các nhà hóa học ở Đại học Tổng hợp
Moskva đã tạo ra được
Moskva đã tạo ra được
sợi visco
sợi visco
- đó là những sợi chỉ rỗng lòng, siêu
- đó là những sợi chỉ rỗng lòng, siêu
mảnh, có độ bền , mềm dẻo tuyệt vời và có tính chống ăn mòn cao , người
mảnh, có độ bền , mềm dẻo tuyệt vời và có tính chống ăn mòn cao , người

ta có thể dệt ra vải từ loại chỉ đó và làm ra điện cực dạng vải , dùng trong
ta có thể dệt ra vải từ loại chỉ đó và làm ra điện cực dạng vải , dùng trong
các bộ nguồn điện thế mới .
các bộ nguồn điện thế mới .


Sợi Nano Visco
Sợi Nano Visco
còn được sử dụng để hấp thụ các kim loại nặng nhất
còn được sử dụng để hấp thụ các kim loại nặng nhất
là dùng trong việc chôn lấp các chất thải phóng xạ
là dùng trong việc chôn lấp các chất thải phóng xạ
Page  21
Ứng dụng công nghệ Nano trong Y học
Ứng dụng công nghệ Nano trong Y học

Robot Nano
Robot Nano : đi vào cơ thể để chữa bệnh. Robot Nano thu
nhỏ được xem như một nhà phẫu thuật hoàn hảo , kiểm soát
toàn bộ hệ thống mạch máu , phát hiện tế bào dị dạng và sữa
chữa nó .

Công nghệ Nano
Công nghệ Nano còn giúp điều trị ung thư. Nhờ Nano các
bác sĩ có thể đưa thuốc điều trị ung thư vào sâu trong khối u và
tiêu diệt chúng nhằm tránh những độc tố nguy hiểm mà gây
ảnh hưởng đến tế bào lành của bệnh nhân .

Công nghệ Nano
Công nghệ Nano mang lại hy vọng cho những người bị
bệnh tim hoặc bị chấn thương nặng khác . Dung dịch chứa các
phân tử peptid amphibiles hay sợi thớ nano khi tiêm vào vết
thương sẽ kích thích các mạch máu , đẩy mạnh phân bào vùng
vết thương.

Công nghệ Nano
Công nghệ Nano đưa thuốc diệt tế bào ung thư
Page  22


Ứng dụng công nghệ Nano về vấn đề
Ứng dụng công nghệ Nano về vấn đề
năng lượng
năng lượng
Nhờ công nghệ Nano , những loại pin mới có khả
năng quang hợp nhân tạo sẽ giúp con người tạo ra
năng lượng sạch .
Với công nghệ Nano , người ta sẽ chế tạo những
thiết bị vật liệu nhẹ ,nhỏ nên ít tiêu tốn năng lượng .
Hơn nữa , các
màng Nano
màng Nano (với chi phí sản xuất rất
thấp ) có thể hấp thụ nhiều năng lượng mặt trời hơn
hiện nay
Page  23
Nano Tế bào
Nano Tế bào
Khái niệm

Khái niệm


Nano tế bào là lĩnh vực khoa học nghiên cứu về tế bào ở mức độ
Nano tế bào là lĩnh vực khoa học nghiên cứu về tế bào ở mức độ
nano
nano
Video
Video
Page  25




Các dạng cấu trúc Nano phổ biến sử dụng
Các dạng cấu trúc Nano phổ biến sử dụng
trong Nano tế bào
trong Nano tế bào



Fullerene (Bucky Balls)
Fullerene (Bucky Balls) hay
C-Sixty
C-Sixty

có đường kính lỗ
khoảng 1nm , cấu tạo từ 60 nguyên tử C,thường để gắn
các

kháng thể
kháng thể .



Dendrimer
Dendrimer ,một
dạng polymer nhánh
dạng polymer nhánh sử dụng làm
phương tiện vận chuyển vật liệu di truyền
phương tiện vận chuyển vật liệu di truyền,thuốc chữa
bệnh vào tế bào hoặc khối u đích, không gây phản ứng
miễn dịch nhờ cấu trúc nhỏ và có nhánh.

Nanoshell (sò Nano)
Nanoshell (sò Nano) có nhân là
hạt Silic
hạt Silic được bọc
màng vàng gắn thuốc
màng vàng gắn thuốc, có khả năng
hấp thụ ánh sáng
hấp thụ ánh sáng
hồng ngoại
hồng ngoại . Khi tiếp cận tế bào hoặc khối u đích, người
ta dùng hồng ngoại kích thích giải phóng thuốc.