Thứ Bảy 19/04/2014 - 09:37

Định lượng tác động rủi ro của vật liệu nano đối với tế bào

Hiện nay, mỗi năm thị trường cho ra đời hàng ngàn các sản phẩm tiêu dùng có chứa các hạt nano thiết kế (Engineered nanoparticles - ENP), là các hạt nhỏ có kích thước tế vi hiện diện trong các vật dụng hàng ngày như mỹ phẩm, quần áo, vật liệu xây dựng.

Định lượng tác động rủi ro của vật liệu nano đối với tế bào


Mối quan ngại về các vấn đề an toàn và sức khỏe môi trường phát sinh từ các sản phẩm nano tiếp tục nảy sinước ngoài và các nhà khoa học đang triển khai hướng nghiên cứu các hệ thống sàng lọc tế bào dễ sử dụng, nhanh và rẻ, để xác định các mối nguy hiểm tiềm tàng của tập hợp các vật liệu nano thiết kế (Engineered nanomaterials - ENM). Tuy nhiên, việc xác định được sự tiếp xúc với các hạt nano đến chừng mực nào có thể không an toàn cho con người đòi hỏi sự hiểu biết chính xác về định lượng (liều lượng) vật liệu nano tương tác với các tế bào và các mô như phổi và da.

Với các hóa chất, điều này dễ thực hiện nhưng khi nói đến các hạt nano lơ lửng trong môi trường sinh lý, thì không phải là chuyện dễ dàng. Các hạt nano trong môi trường sinh học tương tác với protein huyết thanh và hình thành các khối kết tụ lớn làm thay đổi cả mật độ hiệu quả lẫn diện tích bề mặt hoạt động, và cuối cùng quyết định liều lượng vận chuyển đến các tế bào và các mối tương tác sinh học. Hành vi này có ý nghĩa không chỉ trong việc đo lường chính xác liều lượng vật liệu nano tương tác với các tế bào và mô mà còn phải xác định được cấp độ nguy hiểm của các loại vật liệu nano thiết kế khác nhau. Kết quả là, rất khó để diễn giải và sử dụng hàng ngàn xét ​​nghiệm sàng lọc tế bào cho các mục đích đánh giá rủi ro.

Các nhà khoa học thuộc Trung tâm Công nghệ và độc chất học nano, trường Sức khỏe cộng đồng Harvard (HSPH) đã phát hiện ra một phương pháp nhanh chóng, đơn giản và không tốn kém để đo mật độ hiệu quả của các hạt nano trong môi trường sinh lý, qua đó mở ra khả năng có thể xác định chính xác liều lượng vật liệu nano có thể tiếp xúc với các tế bào và mô bằng nuôi cấy tế bào trong ống nghiệm. Phương pháp này mang tên Phương pháp phân tích thể tích bằng ly tâm (Volumetric Centrifugation Method - VCM), được công bố trên Tạp chí Nature Communications, ngày 30/3/2014.

Phát hiện mới này có tác động rất lớn đến việc đánh giá tác động rủi ro của các hạt nano thiết kế, cho phép người đánh giá xác định chính xác cấp độ nguy hiểm của vật liệu nano sử dụng hệ thống tế bào. Hơn nữa, bằng cách đo thành phần khối kết tụ vật liệu nano trong môi trường sinh lý, nó cho phép các nhà khoa học có thể thiết kế các hệ thống nạp thuốc nano hiệu quả hơn dựa trên các ứng dụng y học nano.

"Thách thức lớn nhất đối với chúng tôi trong việc đánh giá ảnh hưởng sức khỏe liên quan đến phơi nhiễm nano đó là việc quyết định dựa vào liều lượng, một vật thể khi nào thì nguy hiểm và khi nào không. Ở mức độ thấp, rủi ro có thể là rất nhỏ" - Philip Demokritou tác giả công trình nghiên cứu, phó Giáo sư Vật ký son khí Khoa sức khỏe môi trường thuộc HSPH cho biết. Câu hỏi đặt ra là: Với liều lượng là bao nhiêu thì sự phơi nhiễm nano trở nên nguy hại? Cũng câu hỏi như vậy đối với các loại thuốc nano khi chúng ta làm xét nghiệm hiệu quả của chúng bằng cách sử dụng hệ thống tế bào. Cần điều chỉnh hàm lượng thuốc nano là bao nhiêu khi tiếp xúc với các tế bào và mô? Điều này sẽ xác định liều lượng hiệu quả cần thiết đối với một phản ứng tế bào nhất định.

Hiện nay, các cơ quan quản lý không yêu cầu các nhà sản xuất xét nghiệm các hạt nano thiết kế, nếu như vật liệu khối ở dạng gốc ban đầu đã được chứng minh là an toàn. Tuy nhiên, có bằng chứng cho thấy một số các vật liệu này có thể độc hại hơn ở cấp độ nano - ở quy mô kích thước này các vật liệu có thể thâm nhập vào các tế bào và vượt qua các hàng rào sinh học một cách dễ dàng hơn và thể hiện các đặc tính vật lý, hóa học, và sinh học độc đáo so với các hạt kích thước lớn hơn. Các chuyên gia độc chất học đang nỗ lực để phát triển các phương pháp xét nghiệm độc tố tế bào nhanh và rẻ để đáp ứng kịp thời trước sự ra đời nhanh chóng của các loại hình vật liệu nano thiết kế khác nhau và để tránh những thử nghiệm trên động vật mất thời gian và tốn kém. Tuy nhiên, nỗ lực này gặp trở ngại do thiếu các phương pháp đo nhanh, đơn giản dễ sử dụng, để đánh giá mối quan hệ liều lượng - phản ứng và những tác động độc hại tiềm tàng. Trong khi có thể đo được các phản ứng sinh học khá dễ dàng, các nhà khoa học đang nỗ lực để phát triển một phương pháp đo nhanh đánh giá chính xác định lượng hay liều lượng vật liệu nano trong tiếp xúc với các tế bào trong môi trường sinh học.

So sánh các phản ứng sinh học với tiếp xúc nano thường được thực hiện theo các ước tính dựa trên các số đo đặc tính vật liệu ở dạng bột khô (ví dụ như khối lượng, diện tích bề mặt, và mật độ), mà không tính đến các mối tương tác hạt-hạt và hạt-chất lỏng trong môi trường sinh học. Khi lơ lửng trong chất lỏng, các hạt nano thường hình thành các khối kết tụ chứa một lượng lớn các chất lỏng huyền phù, vì thế có mật độ hiệu quả thấp hơn nhiều so với vật liệu khô. Điều này ảnh hưởng lớn tới sự vận chuyển hạt với các tế bào, và làm giảm diện tích bề mặt tương tác với các tế bào, theo Glen DeLoid, cộng tác viên nghiên cứu của Khoa sức khỏe môi trường và là một trong số hai tác giả chính của công trình nghiên cứu cho biết. Phương pháp VCM giúp các nhà nano sinh học và nhà quản lý giải quyết sự mâu thuẫn về dữ liệu độc tố tế bào được báo cáo trong các tài liệu về vật liệu nano. Những khác biệt đó có khả năng là do thiếu những phép đo liều lượng chính xác về các mối tương tác nano sinh học trong một hệ thống sàng lọc tế bào, theo Joel Cohen, nghiên cứu sinh tiến sĩ tại HSPH và là một trong hai tác giả chính của công trình nghiên cứu cho biết.

Công trình nghiên cứu là một thành tựu lớn cung cấp giải pháp để giải quyết các vấn đề tồn tại về mật độ biểu kiến của vật liệu nano thiết kế và là một cách thức dễ dàng để xác định mật độ này bằng cách áp dụng phương pháp VCM. Công trình đã đưa ra một khái niệm linh hoạt cho phép ước tính khá chính xác liều lượng ENM giúp cải thiện được năng lực nghiên cứu độc tố trong nuôi cấy tế bào trong ống nghiệm so sánh với các nghiên cứu trên cơ thể. Đây sẽ là một đóng góp lớn cho việc làm giảm các nghiên cứu thử nghiệm trên cơ thể động vật.

Dự án nghiên cứu này nhận được sự tài trợ từ Viện khoa học sức khỏe môi trường quốc gia (National Institute of Environmental Health Sciences - NIEHS), Quỹ khoa học quốc gia (National Science Foundation - NSF), và Trung tâm Công nghệ và độc chất học nano thuộc HSPH. Công trình được tiến hành một phần tại Trung tâm các hệ thống nano Harvard (CNS), thành viên của Mạng Cơ sở hạ tầng công nghệ nano quốc gia Hoa Kỳ.

Theo NASATI

_______________________________________

*Mọi liên hệ về viết bài tin cho Chuyên mục Khoa học xin gửi đến E.mail: thaolam@dantri.com.vn

MỚI NHẤT
Bước tiến mới trong việc chữa bệnh béo phì
Bước tiến mới trong việc chữa bệnh béo phì

(Dân trí) - Lần đầu tiên các nhà khoa học tìm thấy bằng chứng về chất béo nâu trong cơ thể người lớn thông qua việc chụp cộng hưởng từ (MRI), là một bước tiến quan trọng thúc đẩy giảm cân, chữa bệnh béo phì.

Thứ ba, 22/04/2014 - 09:32

Vườn quốc gia Côn Đảo được công nhận là khu đất ngập nước quan trọng quốc tế
Vườn quốc gia Côn Đảo được công nhận là khu đất ngập nước quan trọng quốc tế

Ban Thư ký Công ước Ramsar thế giới đã công nhận Vườn quốc gia Côn Đảo, tỉnh Bà Rịa-Vũng Tàu là 1 trong 2.203 Khu đất ngập nước quan trọng quốc tế (Wetlands of International Importance). Tính đến nay, Vườn quốc gia Côn Đảo là Khu đất ngập nước quan trọng (gọi tắt là khu Ramsar) thứ 6 của Việt Nam.

Thứ ba, 22/04/2014 - 07:29

Hội nghị quốc tế "Khoa học các hành tinh ngoài Hệ Mặt trời”
Hội nghị quốc tế "Khoa học các hành tinh ngoài Hệ Mặt trời”

(Dân trí) - Các nhà khoa học, chuyên gia vật lý, thiên văn học hàng đầu thế giới và Việt Nam cùng ngồi lại để tìm câu trả lời: Có bao nhiêu hành tinh đang tồn tại như Trái đất chúng ta? Có hay không các nền văn minh và sự sống đang tồn tại ngoài vũ trụ...

Thứ hai, 21/04/2014 - 01:24

Phát hiện “bản sao” Trái đất
Phát hiện “bản sao” Trái đất

(Dân trí) - Theo xác nhận của đài thiên văn Gemini và Keck WM, lần đầu tiên phát hiện ngoại hành tinh có kích thước tương đương Trái Đất, quay quanh một ngôi sao, có thể có sự sống.

Thứ hai, 21/04/2014 - 11:38

Não “hóa đá” ở người bị bệnh Celiac
Não “hóa đá” ở người bị bệnh Celiac

(Dân trí) - Một người Brasil trẻ tuổi luôn phải chịu những cơn đau đầu dữ dội và có vấn đề về thị giác từ 10 năm nay, vừa được phát hiện nguyên nhân do có sự tích tụ đá ở trong não giống như sự tích tụ canxi thường gặp.

Thứ hai, 21/04/2014 - 11:34

Liệu thực vật có cảm nhận từ trường Trái đất?
Liệu thực vật có cảm nhận từ trường Trái đất?

(Dân trí) - Một vài loài động vật có thể phát hiện và sử dụng từ trường Trái đất, nhưng các nhà nghiên cứu người Ý đã xác định được một cơ chế mà nhờ đó thực vật cũng có thể phản ứng với từ trường.

Thứ hai, 21/04/2014 - 11:32

Sẽ diễn ra Lễ công bố Ngày Khoa học công nghệ Việt Nam
Sẽ diễn ra Lễ công bố Ngày Khoa học công nghệ Việt Nam

Lễ công bố quan trọng này sẽ diễn ra dưới sự chủ trì của Thủ tướng Nguyễn Tấn Dũng, tại Trung tâm Hội nghị Quốc gia, Hà Nội vào ngày 18/5 tới.

Thứ hai, 21/04/2014 - 11:20

Bạn 24 tuổi nghĩa là bạn đang “già” rồi đấy
Bạn 24 tuổi nghĩa là bạn đang “già” rồi đấy

(Dân trí) - Đó là kết quả nghiên cứu gần đây của Đại học Simon Fraser được công bố trên tạp chí Plos One. Theo giải thích của các nhà khoa học khi 24 tuổi con người đã đạt mức tối đa về khả năng nhận thức cũng như khả năng xử lý thông tin.

Thứ hai, 21/04/2014 - 11:18

Học trò TPHCM đưa bảng chữ nổi đi thi quốc tế
Học trò TPHCM đưa bảng chữ nổi đi thi quốc tế

(Dân trí) - Sáng chế Bảng hiển thị chữ nổi điện tử của hai học trò Trường THPT chuyên Lê Hồng Phong (TPHCM) được xem là Ebook cho người khiếm thị. Đây cũng một trong hai sáng chế đại diện cho học sinh Việt Nam tham gia đấu trường quốc tế về khoa học, kỹ thuật.

Chủ nhật, 20/04/2014 - 08:02

Vi khuẩn ăn thịt người tiến hóa cực nhanh
Vi khuẩn ăn thịt người tiến hóa cực nhanh

Các nhà khoa học phát hiện, loại vi khuẩn ăn thịt có thể gây ra những nhiễm trùng nguy hiểm chết người đã tiến hóa cực nhanh, chỉ trong vòng 35 năm.

Thứ bảy, 19/04/2014 - 09:42

Ô nhiễm ở châu Á gây bão mạnh tại Bắc Mỹ
Ô nhiễm ở châu Á gây bão mạnh tại Bắc Mỹ

Tình trạng ô nhiễm ở Trung Quốc và các nước châu Á khác đang khiến các cơn bão ở Bắc Mỹ mạnh lên dữ dội và làm thay đổi các kiểu thời tiết khắp Bắc báncầu, theo nghiên cứu mới của Cơ quan hàng không vũ trụ Mỹ (NASA).

Thứ bảy, 19/04/2014 - 09:40

Một siêu lưới điện đang được nghiên cứu để truyền tải điện
Một siêu lưới điện đang được nghiên cứu để truyền tải điện

Đức đang chuẩn bị thực hiện một dự án đầy tham vọng để trở thành quốc gia có nguồn năng lượng mặt trời lớn nhất thế giới.

Thứ bảy, 19/04/2014 - 09:39

ĐÁNG QUAN TÂM
Chọn lọc sóng ánh sáng theo hướng
Chọn lọc sóng ánh sáng theo hướng

Sóng ánh sáng có thể được xác định theo ba đặc điểm cơ bản: màu sắc của chúng (hay bước sóng), sự phân cực và hướng. Trong khi từ lâu ánh sáng đã có thể lựa chọn theo màu hoặc sự phân cực của nó, thì việc chọn lọc dựa trên hướng truyền vẫn khó nắm bắt.

Thứ bảy, 19/04/2014 - 09:35

Thảm cửa thông minh SmartMat
Thảm cửa thông minh SmartMat

Tiến sĩ Andrew Clark vừa giới thiệu một sản phẩm mới do mình chế tạo có tên gọi là SmartMat. Được thiết kế để đặt bên dưới tấm thảm chân ở cửa thông thường, SmartMat hoạt động như một cảm biến áp lực và tích hợp kết nối Wi-Fi.

Thứ sáu, 18/04/2014 - 09:25

Phát hiện protein quyết định thụ thai thành công
Phát hiện protein quyết định thụ thai thành công

Các nhà khoa học vừa phát hiện một protein then chốt ở trứng, giúp tinh trùng thụ tinh thành công, tạo ra sự sống mới. Đột phá này làm dấy lên hy vọng về phương pháp chữa trị mới, tốt hơn dành cho phụ nữ vô sinh.

Thứ sáu, 18/04/2014 - 09:23

Ô nhiễm nguồn nước Việt Nam vượt mức kiểm soát
Ô nhiễm nguồn nước Việt Nam vượt mức kiểm soát

Ô nhiễm nguồn nước Việt Nam đang vượt khỏi khả năng kiểm soát do các hoạt động sản xuất, khai thác, kinh doanh và dịch vụ. Điều này đòi hỏi Việt Nam phải khẩn trương xây dựng một khung pháp lý đủ mạnh để ngăn ngừa ô nhiễm nước.

Thứ sáu, 18/04/2014 - 09:21

Não thay đổi do hút thuốc lá cần sa
Não thay đổi do hút thuốc lá cần sa

(Dân trí) - Một nghiên cứu mới đây về những người hút thuốc lá cần sa đã phát hiện ra bằng chứng thay đổi trong não người hút thuốc.

Thứ sáu, 18/04/2014 - 09:19

Google muốn đặt camera vào trong nhãn cầu của người
Google muốn đặt camera vào trong nhãn cầu của người

(Dân trí) - Đây không phải lần đầu tiên Google đề cập việc đặt máy tính trên nhãn cầu con người. Đầu năm nay, Google cũng đã công bố muốn phát triển một loại kính áp tròng dành cho người bị bệnh tiểu đường được nối với một máy bơm chất Insulin có tác dụng hạ đường huyết.

Thứ sáu, 18/04/2014 - 09:17

Rắn thủng bụng vì nuốt rết “khổng lồ”
Rắn thủng bụng vì nuốt rết “khổng lồ”

Nhà nghiên cứu bò sát người Serbia Ljiljana Tomovic đã vô cùng sửng sốt khi chứng kiến cảnh tượng con rết đang nhô ra khỏi bụng một con rắn.

Thứ năm, 17/04/2014 - 09:32

Kem Viagra: Biệt dược an toàn hay hiểm hoạ?
Kem Viagra: Biệt dược an toàn hay hiểm hoạ?

Dư luận đang dấy lên những tranh cãi về sự ra đời của kem Viagra - sự kết hợp khác thường giữa thực phẩm với thuốc trị bất lực dành cho cánh mày râu.

Thứ năm, 17/04/2014 - 09:26

Dáng đi của tổ tiên chúng ta khác xa với loài người hiện nay
Dáng đi của tổ tiên chúng ta khác xa với loài người hiện nay

(Dân trí) - Trái ngược với những nghiên cứu trước đây vượn nhân hình ở Tanzanian không có dáng đi giống như loài người ngày nay.

Thứ năm, 17/04/2014 - 09:20

Cần thận trọng dùng thuốc chống trầm cảm khi mang thai
Cần thận trọng dùng thuốc chống trầm cảm khi mang thai

(Dân trí) - Nghiên cứu khoảng 1.000 cặp mẹ con, các nhà khoa học phát hiện những bà mẹ tiếp xúc với các chất ức chế tái hấp thu chọn lọc serotonin trước khi sinh có thể gây rối loạn phổ tự kỷ và chậm phát triển cho bé trai được sinh ra sau này.

Thứ năm, 17/04/2014 - 09:18

Cá heo ngủ như thế nào?
Cá heo ngủ như thế nào?

(Dân trí) - Đối với con người và động vật có vú sống trên mặt đất, giấc ngủ là trạng thái cơ thể bất tỉnh một phần hoặc hoàn toàn, bất động tất cả các cơ bắp tự nguyện (cơ bắp bị kiểm soát bởi ý thức), ngưng hoạt động các giác quan như thị giác, khứu giác.

Thứ năm, 17/04/2014 - 09:15

Xóa một gen đơn có thể làm giảm lượng mỡ và kéo dài tuổi thọ
Xóa một gen đơn có thể làm giảm lượng mỡ và kéo dài tuổi thọ

Các nhà nghiên cứu phát hiện ra rằng những con chuột không có gen FAT10 có tỷ lệ trao đổi chất cao, đốt cháy chất béo làm nhiên liệu, có các mức glucose và insulin giảm, và già hóa chậm hơn so với những con chuột bình thường.

Thứ tư, 16/04/2014 - 08:47