BẢN TIN THÁNG 09/2018 - lib.iuh.edu.vnlib.iuh.edu.vn/wp-content/uploads/2018/12/Bantin-_thanhtuu_KHCN-TG_09... · các ứng dụng bộ nhớ truy suất ngẫu nhiên từ tính

Dịch vụ Cung cấp Thông tin Trọn gói Tháng 09/2018 1/48

TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHIỆP TP. HỒ CHÍ MINH TRUNG TÂM THÔNG TIN – THƯ VIỆN

BẢN TIN THÁNG 09/2018 (Phục vụ cung cấp thông tin trọn gói)

ĐIỆN - ĐIỆN TỬ - CÔNG NGHỆ THÔNG TIN

Chế tạo thiết bị bộ nhớ có kích thước chưa đến 7nm mà không sử dụng kỹ thuật chế tạo nano

Samsung phát triển thành công chip moderm 5G chuẩn quốc tế đầu tiên

Trí tuệ nhân tạo giúp dự báo động đất và dư chấn động đất

Robot gián thế hệ tiếp theo có thể lặn dưới nước

Rô bốt nhỏ cảm biến môi trường có thể khám phá ruột và đường ống dẫn khí

Thiết kế robot mềm, đa chức năng có kích thước nhỏ lấy cảm hứng từ loài nhện công

Mở rộng giới hạn của pin Li-ion: Điện cực cho pin thể rắn

In 3D dùng cho thế hệ tiếp theo của pin

Chế tạo thuyền từ công nghệ 3D vượt Đại Tây Dương của Italy

Vật liệu sinh học in 3D sử dụng trong kỹ thuật mô xương

Vòng đeo tay thông minh có khả năng theo dõi sức khỏe và đo lường ô nhiễm môi trường

Pin giấy hoạt động nhờ vi khuẩn

Chất điện ly an toàn chống cháy nổ trong pin Lithium-ion

CƠ KHÍ – CHẾ TẠO MÁY

Lần đầu tiên, các nhà nghiên cứu biến đổi chất khử trùng mạnh và nhớt thành sương mù

Thiết bị thu hoạch nước cầm tay có thể lấy tới 10 gallon nước từ không khí mỗi giờ

CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

Vật liệu làm từ vỏ cua và sợi cây sẽ thay thế túi nhựa đựng thực phẩm

Công nghệ tách nước mới hỗ trợ phát triển nguồn năng lượng sạch từ hydro

Xác định enzyme thúc đẩy quá trình sản xuất nhiên liệu sinh học

Y DƯỢC

Kiểm tra hơi thở giúp chẩn đoán bệnh Parkinson sớm

Kích thích não có thể cải thiện trí nhớ trong khi bạn ngủ

Nghiên cứu phát hiện một loại thuốc có thể ngăn chặn bệnh Alzheimer

Bệnh động kinh: Những phát hiện mới có thể thay đổi sách giáo khoa

Probiotic có thể gây ra tình trạng rối loạn chức năng não và đầy hơi

Cơ chế tế bào có thể thay đổi phương pháp điều trị ung thư


Thuốc chống ung thư mới làm cho các tế bào ung thư “ngủ” vĩnh viễn

Các nhà khoa học phát hiện ra tế bào phòng chống ung thư vú

Phát hiện và chẩn đoán sớm bệnh u tủy - dạng ung thư hiếm gặp bằng các xét nghiệm

máu đơn giản

Phương pháp mới chẩn đoán ung thư bằng protein sốt rét

Cải tiến phương pháp phân tích mẫu tế bào

Cấy ghép thành công phổi sinh học vào lợn

Vi khuẩn đường ruột có thể làm cho việc giảm cân khó khăn hơn

Kỹ thuật mới biến đổi mỡ trắng thành mỡ nâu

Các nhà nghiên cứu phát triển các loại thuốc tiềm năng để hạn chế cơn thèm thuốc lá

Bước nhảy vọt của y học: Giới khoa học tìm ra cách chuyển nhóm máu A thành nhóm

máu O

Hoàn tất giải mã trình tự bộ gen của lúa mì

Sản xuất thức ăn nuôi trồng thủy sản bền vững từ sản phẩm tương tự vi tảo biển

MÔI TRƯỜNG

Phương pháp tự nhiên, chi phí thấp để loại bỏ các chất ô nhiễm khỏi nước

Biến đổi khí CO2


ĐIỆN - ĐIỆN TỬ - CÔNG NGHỆ THÔNG TIN

Chế tạo thiết bị bộ nhớ có kích thước chưa đến 7nm mà không sử dụng kỹ thuật chế tạo nano

Mới đây, các nhà khoa học đã phát

triển các nam châm nhỏ nhất thế giới, chỉ có

kích thước 3-7 nanomet (nm). Nhờ kích thước

nhỏ và tính ổn định nhiệt cao, cũng như được

chế tạo bằng quy trình tự lắp ráp đơn giản,

nam châm nano được xem là một bước tiến

quan trọng hướng tới khả năng thiết kế và phát

triển thiết bị bộ nhớ thế hệ kế tiếp với mật độ

cực cao và mức tiêu thụ điện năng thấp.

Nhóm nghiên cứu bao gồm Jeongmin

Hong và Long You tại trường Đại học Khoa

học và Công nghệ Huazhong, cùng với K.

Dong, Đại học Khoa học Địa chất Trung

Quốc và Jeffrey Bokor, Đại học California-

Berkeley. Bài báo về kết quả nghiên cứu của

nhóm được công bố trên tạp chí Applied

Physics Letters.

Nghiên cứu trước đây đã giới thiệu

một số loại nam châm cấu trúc nano đơn hàng

khác nhau. Tuy nhiên, cho đến nay, tất cả các

kỹ thuật được sử dụng để chế tạo các cấu trúc

này liên quan đến các quá trình tạo hình phức

tạp và đắt tiền, chẳng hạn như kỹ thuật khắc

hình (thuật in đá) hay kỹ thuật khắc chùm ion.

Còn trong nghiên cứu mới, nam châm nano

có khả năng tự lắp ráp, với quá trình phún xạ

đơn giản và không đòi hỏi bất kỳ quá trình

tạo hình nano nào.

Trao đổi với Phys.org, Hong cho biết:

"Yếu tố quan trọng nhất được chứng minh

trong nghiên cứu này là tính ổn định nhiệt tốt

của tập hợp các ô nhớ có kích thước dưới 5

nm. Nghiên cứu là một phần quan trọng cho

các ứng dụng bộ nhớ truy suất ngẫu nhiên từ

tính dựa trên công nghệ mô-men xoắn spin -

chuyển giao (STT), hoặc MRAM (Ram từ

tính) sử dụng trong các chip bộ nhớ tương lai

cho gần như tất cả các ứng dụng điện tử.

Chúng tôi đã sử dụng phương pháp tự lắp ráp

để tạo ra các hạt nanomaget với đường kích 5

nm để lưu trữ thông tin mà không cần sử

dụng kỹ thuật chế tạo nano”.

Thiết bị nam châm nano (nanomagnet)

bao gồm các hạt phân tử nano sắt-bạch kim

với đường kính trung bình là 5 nm. Mỗi

nanomagnet có khả năng từ hóa theo hai

hướng, được xác định bởi các hướng của nam

châm nano. Hai hướng từ hóa tương ứng với

hai trạng thái (song song và đối song song)

của một đường nối đường hầm từ tính, tạo

thành khối xây dựng cơ bản của một tập hợp

các ô nhớ không biến đổi.

Bằng cách sử dụng một đầu dò spin

tập trung cao độ hiện đại, các nhà nghiên cứu

đã chứng minh rằng một dòng điện được áp

dụng có khả năng kích hoạt sự từ hóa của các

nam châm nano riêng lẻ nhờ mômen truyền

spin. Đặc biệt, nam châm nano siêu nhỏ thể

hiện độ ổn định nhiệt cao tương ứng với thời

gian lưu trữ dữ liệu hơn 10 năm.

"Hiện tại, chúng tôi đang nghiên cứu

cách thức kiểm soát kích thước thiết bị để tích

hợp hệ thống ngay lập tức một cách đáng tin

cậy", You cho biết. "Ngoài ra, chúng tôi cũng

dự định sẽ nghiên cứu các hiệu ứng nhiệt gây

ra bởi đầu dò spin mật độ cao".

Theo vista.gov.vn, 14/08/2018

Trở về đầu trang

**************


Samsung phát triển thành công chip moderm 5G chuẩn quốc tế đầu tiên

Nguồn: GSMArena.com

Samsung Electronics vừa phát triển

thành công chip Exynos Modem 5100, chip

modem 5G đầu tiên hoàn toàn tương thích với

chuẩn quốc tế 3GPP của mạng 5G mới.

Exynos Modem 5100 mới hỗ trợ băng

tần sub-6GHz và mmWave theo tiêu chuẩn

3GPP. Nó cũng tương thích với các các mạng

2G, 3G và 4G LTE.

Samsung tuyên bố rằng 5100 có thể đạt

tốc độ truyền dẫn lên đến 2Gbps/giây trong ở

băng tần sub-6Ghz và lên đến 6Gbps sử dụng

băng tần mmWave, cả hai đều tăng đáng kể so

với những gì hiện có trên mạng 4G.

Samsung đã thực hiện thử nghiệm

thành công chip 5100 bằng cuộc gọi dữ liệu

qua mạng không dây (OTA) 5G-NR trong

môi trường không dây sử dụng trạm gốc 5G

và mẫu thiết bị 5G tích hợp chip Exynos

Modem 5100.

Samsung cũng đang hợp tác chặt chẽ

với một số hãng di động và đối tác toàn cầu

để nhanh chóng đưa mạng 5G di động ra thị

trường.

Theo vietnamplus.vn, 16/08/2018 Trở về đầu trang

**************

Trí tuệ nhân tạo giúp dự báo động đất và dư chấn động đất

Dư chấn xảy ra sau một trận động đất

nhiều khi có sức tàn phá lớn hơn trận động

đất đó. Vì vậy, việc dự báo dư chấn và địa

điểm có thể chịu ảnh hưởng là hết sức quan

trọng. Hiện nay, công việc này có thể dễ dàng

hơn nhờ sự hỗ trợ của trí tuệ nhân tạo (AI).

Trên thực tế, các nhà nghiên cứu địa

chấn đã có các phương pháp dự báo thời gian

xảy ra dư chấn và cường độ dư chấn, song

còn chưa chắc chắn về cách thức dự báo

những vị trí xảy ra dư chấn.

Để giải quyết vấn đề này, một nhóm

nhà nghiên cứu đã sử dụng một chương trình

AI mang tên "deep learning" tập hợp dữ liệu

của hàng chục nghìn trận động đất và các đợt

dư chấn cũng như các vị trí xảy ra dư chấn.

Nhờ cơ chế hoạt động giống như cách

não bộ con người tìm ra những mối liên kết

trong các sự việc hiện tượng, chương trình

này giúp các nhà nghiên cứu lập bản đồ liên

hệ giữa các đặc điểm của một trận động đất

mạnh (gồm hình thái vết nứt gãy, độ phân

tách của vết nứt gãy...) và vị trí xảy ra dư

chấn.

Nhóm nghiên cứu đã thử nghiệm để

đánh giá độ chính xác của dự đoán mà

chương trình này đưa ra bằng cách nhập vào

chương trình 75% dữ liệu các trận động đất

mà họ đã thu thập, sau đó kiểm tra dự báo của

chương trình về các vị trí xảy ra dư chấn đối

với 25% dữ liệu còn lại.

Kết quả là, 6% số vị trí mà chương

trình này dự đoán có nguy cơ cao xảy ra dư

chấn trùng khớp với các vị trí đã xảy ra dư

chấn trên thực tế. Các phương pháp dự đoán

trước đó chỉ đạt độ chính xác khoảng 3%.

Theo Giáo sư Gregory Beroza tại Đại

học Stanford, mặc dù vẫn cần tiến hành thêm

nhiều nghiên cứu chuyên sâu, song nghiên

cứu trên đóng vai trò "tiền đề" cho các nghiên

cứu sau này về tính hữu dụng của AI trong dự

báo động đất và dư chấn.

Theo vietnamplus.vn, 30/08/2018 Trở về đầu trang

**************


Robot gián thế hệ tiếp theo có thể lặn dưới nước

'HAMR' có thể đi bộ trên mặt đất, bơi lội và đi dưới mặt nước

Trong tự nhiên, gián có thể tồn tại dưới

nước trong tối đa 30 phút. Bây giờ, một con

gián robot có thể làm tốt hơn nữa. Microrobot

Ambulatory của Harvard, được gọi là HAMR,

có thể đi bộ trên mặt đất, bơi trên mặt nước

và đi dưới mặt nước trong thời gian cần thiết,

mở ra nhiều môi trường mới cho robot nhỏ

này để khám phá.

HAMR thế hệ mới này sử dụng miếng

đệm chân đa chức năng dựa trên sức căng bề

mặt khi HAMR cần bơi, nhưng cũng có thể

cấp điện áp để phá vỡ sức căng bề mặt khi

HAMR cần phải chìm. Quá trình này được gọi

là electrowetting, đó là giảm góc tiếp xúc giữa

vật liệu và mặt nước dưới điện áp được cấp.

Sự thay đổi góc tiếp xúc này làm cho các vật

thể dễ dàng phá vỡ sức căng bề mặt của nước.

Di chuyển trên mặt nước cho phép

microrobot tránh được các chướng ngại vật

chìm trong nước và giảm lực cản. Sử dụng

bốn cặp cánh không đối xứng và thiết kế bơi

tùy chỉnh, HAMR robo chèo trên mặt nước để

di chuyển. Robot tạo ra dáng đi trên nước

giống như con bọ nước bằng cách đập cánh

và chèo chân, điều này cho phép robot bơi

một cách hiệu quả về phía trước và rẽ.

Nghiên cứu này chứng tỏ rằng

microrobotics có thể giúp cho ngành vật lý

hẹp - trong trường hợp này là sức căng bề mặt

- để thực hiện các chức năng và khả năng mà

các robot lớn hơn khó có thể làm được.

Kích thước của HAMR là chìa khóa

cho khả năng của nó, nếu nó lớn hơn, nó sẽ tự

mất đi khả năng đi trên mặt nước, nhưng nếu

nó nhỏ hơn, nó sẽ không đủ lực để phá vỡ sức

căng mặt nước, bởi vậy nó sẽ mất đi khả năng

lặn.

HAMR nặng 1,65 gram (khoảng bằng

một kẹp giấy lớn), có thể mang 1,44 gram

trọng tải bổ sung mà không bị chìm và có thể

chèo chân của nó với tần số lên đến 10 Hz.

Nó được bọc trong Parylene để giữ cho nó

không bị ngấm nước.

Một khi nó ở bên dưới bề mặt của

nước, HAMR sử dụng dáng đi giống như để

đi bộ trên vùng đất khô. Để trở về vùng đất

khô HAMR phải đối mặt với thách thức to

lớn từ việc giữ nước. Lực căng bề mặt nước

lớn gấp hai lần trọng lượng robot, lực này tác

động lên robot, cộng với mô men xoắn gây ra

cũng làm tăng đáng kể ma sát trên hai chân

sau của robot. Các nhà nghiên cứu đã củng cố

hệ thống truyền động của robot và lắp các

miếng đệm mềm vào chân trước của robot để

tăng khả năng tải trọng và phân phối lại ma

sát trong khi leo. Cuối cùng, robot có thể

thoát ra khỏi lực giữ của nước bằng cách đi

hơi nghiêng.

Robot này thể hiện một số thách thức

và cơ hội với robot quy mô nhỏ, việc thu hẹp

lại mang lại cơ hội tăng khả năng di chuyển -

như đi bộ trên mặt nước - nhưng cũng là

những thách thức vì các lực mà chúng ta cho

là ở quy mô lớn hơn có thể bắt đầu chiếm ưu

thế với kích thước của côn trùng.

Tiếp theo, các nhà nghiên cứu hy vọng

sẽ tiếp tục cải thiện vận động của HAMR và

tìm cách quay thoát ra khỏi mặt nước mà

không cần đoạn đường nối, có lẽ là họ kết

hợp các chất kết dính lấy cảm hứng từ tắc kè

hoặc các cơ chế nhảy của côn trùng.

Theo vista.gov.vn, 02/08/2018 Trở về đầu trang

**************


Rô bốt nhỏ cảm biến môi trường có thể khám phá ruột và đường ống dẫn khí

Các kỹ sư tại Viện Công nghệ Massachusetts

(MIT) đã thiết kế được những con rô bốt nhỏ

có khả năng cảm biến môi trường xung

quanh. Vi rô bốt có kích thước bằng một tế

bào trứng ở người, có thể được sử dụng để

khám phá các con đường khó tiếp cận như

ruột người hoặc đường ống dẫn khí.

Nhóm nghiên cứu đã thiết kế rô bốt

nhỏ bằng cách nối mạch điện với các chất

keo, hỗn hợp tạo ra các hạt không hòa tan có

kích thước quá nhỏ nên không bao giờ lắng

đọng trong nước hoặc không khí. Các hạt keo

vẫn luôn phân tán.

Michael Strano, giáo sư kỹ thuật hóa

học cho biết: "Chúng tôi muốn tìm ra các

phương thức để ghép các mạch điện tử hoàn

chỉnh vào các hạt keo". Trước đây, các nhà

nghiên cứu đã cố gắng biến các hạt hoặc phân

tử nhỏ thành rô bốt, nhưng chủ yếu tập trung

cải thiện khả năng di chuyển của vi rô bốt.

Nhóm nghiên cứu tại MIT muốn chế tạo vi rô

bốt có nhiều chức năng hơn.

Mạch điện mới cho phép rô bốt có kích

thước tế bào cảm nhận được môi trường xung

quanh, lưu trữ dữ liệu và thực hiện các nhiệm

vụ cơ bản. Đi ốt quang nhỏ cung cấp cho mỗi

mạch của rô bốt điện công suất siêu nhỏ đủ để

rô bốt cảm nhận môi trường xung quanh và

ghi lại các quan sát của nó.

Thay vì sử dụng vi mạch truyền thống

cần được gắn với chất nền cứng, các nhà

nghiên cứu đã chế tạo mạch từ vật liệu mỏng

và dẻo như graphene. Mạch chỉ cần ít điện

năng để hoạt động. Độ dẻo cho phép mạch

bám vào các hạt keo, chịu được lực nhiều cấp

độ khác nhau khi lơ lửng trong chất lỏng hoặc

khí.

Rô bốt mới có thể được sử dụng không

chỉ để nội soi đại tràng theo hướng ít xâm lấn,

mà còn để tìm kiếm các lỗ hổng cấu trúc bên

trong đường ống dẫn dầu và khí. Các nhà

khoa học hy vọng sẽ cải tiến để đưa ra những

phương thức mới áp dụng công nghệ rô bốt.

Vi rô bốt mới nhỏ chưa từng có với

khả năng cảm nhận môi trường xung quanh

đã được nhóm nghiên cứu mô tả trong một

bài báo trên tạp chí Nature Nanotechnology.



**************

Thiết kế robot mềm, đa chức năng có kích thước nhỏ lấy cảm hứng từ loài nhện công

Các nhà nghiên cứu robot đang hình

dung ra một viễn cảnh trong tương lai, trong

đó robot có cấu tạo thân mềm, lấy cảm hứng

từ động vật sẽ thay thế các loại robot cứng

bằng kim loại để có thể sử dụng một cách an

toàn trong những môi trường khó tiếp cận,

chẳng hạn như bên trong cơ thể con người

hoặc trong không gian làm việc quá nguy hiểm

đối với con người. Đã có nhiều loại robot mềm

với kích thước đạt đến mức độ centimet đã

được tạo ra, nhưng cho đến nay, các nhà khoa

học vẫn chưa thể chế tạo loại robot linh hoạt

đa chức năng có khả năng di chuyển và vận

hành ở các kích thước nhỏ hơn.

Một nhóm các nhà nghiên cứu tại Viện

Kỹ thuật phỏng sinh học Wyss thuộc Trường

Đại học Harvard, Trường Kỹ thuật và Khoa


học ứng dụng Havard John A.Paulson

(SEAS) và trường Đại học Boston đã vượt

qua thách thức này bằng cách phát triển một

quy trình chế tạo tích hợp cho phép thiết kế

robot mềm với kích thước đạt mức độ

milimet với các tính năng có độ chính xác đến

từng micromet. Để chứng minh khả năng của

công nghệ mới, các nhà khoa học đã tạo ra

một thiết kế nhện robot thân mềm lấy cảm

hứng từ loài nhện công đầy màu sắc phân bố

ở Úc từ một loại vật liệu đàn hồi duy nhất với

các đặc điểm tạo hình, chuyển động và màu

sắc. Bài báo về nghiên cứu được đăng tải trên

tạp chí Vật liệu tiên tiến.

Sheila Russo, nghiên cứu sinh ngành

Khoa học & Kỹ thuật Ứng dụng thuộc Trường

Đại học Harvard, tác giả của nghiên cứu cho

biết: "Cấu tạo của hệ thống robot mềm nhỏ

nhất vẫn rất đơn giản với 1 bậc tự do, có

nghĩa là chúng chỉ có thể thực hiện một thay

đổi cụ thể về hình dạng hay hình thức chuyển

động". Russo là người khởi xướng dự án trong

nhóm của Robert Wood tại Viện Wyss và

SEAS, hiện là Trợ lý Giáo sư tại Đại học

Boston. "Bằng cách phát triển một công nghệ

lai mới dựa trên kết hợp ba kỹ thuật chế tạo

khác nhau, chúng tôi đã tạo ra một thiết kế

nhện robot thân mềm bằng cao su silicon với

18 bậc tự do, có khả năng thay đổi về cấu trúc,

chuyển động và màu sắc, với các tính năng đạt

độ chính xác trong phạm vi micromet".

Wood, giáo sư Kỹ thuật và Khoa học

Ứng dụng Sông Charles tại SEAS và là người

đồng sáng lập nền tảng Robot mềm phỏng sinh

học tại Viện Wyss cho biết: "Trong lĩnh vực

thiết bị robot mềm, phương pháp tiếp cận chế

tạo mới này đã mở đường cho khả năng

nghiên cứu và chế tạo robot ở mức độ phức

tạp và chức năng tương tự ở quy mô nhỏ này

như quy mô mà hệ thống robot cứng đã vận

hành. Trong tương lai, nó cũng có thể giúp

chúng ta mô phỏng và nhận thức rõ hơn về các

mối quan hệ giữa cấu trúc-chức năng ở các

loài động vật nhỏ bé so với các robot cứng”.

Trong thiết bị vi lỏng dành cho các thiết

bị khí nén/thủy lực (MORPH) có thể tái cấu

trúc, nhóm nghiên cứu đầu tiên sử dụng kỹ

thuật in thạch bản mềm để tạo ra 12 lớp silicon

đàn hồi tạo thành cơ sở vật chất của robot

nhện mềm. Mỗi lớp được cắt ra khỏi khuôn

bằng kỹ thuật vi laser có độ chính xác cao, sau

đó liên kết với lớp bên dưới để hình thành nên

cấu trúc 3-D thô của robot nhện mềm.

Chìa khóa để chuyển cấu trúc trung

gian này thành thiết kế hoàn thiện nằm ở

mạng lưới các kênh vi lỏng rỗng được tích

hợp vào các lớp riêng lẻ. Nhóm nghiên cứu

áp dụng kỹ thuật thứ ba được gọi là kỹ thuật

phun tạo ra hiện tượng tự bao phủ, tạo áp lực

lên bộ kênh vi lỏng tích hợp bằng một loại

nhựa dẻo có thể tự đông cứng từ phía ngoài,

tạo ra các lớp riêng biệt và các lớp lân cận để

có thể uốn cong cục bộ thành hình dạng cuối

cùng, được cố định trong không gian khi

nhựa cứng lại. Bằng cách này, chiếc bụng

phình căng và những cái chân cong xuống

của robot nhện mềm được cố định vĩnh viễn.

“Chúng tôi có thể kiểm soát chính xác

quy trình gấp giống như nghệ thuật gấp giấy

origami bằng cách thay đổi độ dày và tính

nhất quán tương đối của vật liệu silicone liền

kề với các kênh trên các lớp khác nhau hoặc

bằng cách cắt laser ở các khoảng cách khác

nhau từ các kênh. Trong quá trình điều áp,

các kênh sau đó hoạt động như các bộ truyền

động tạo ra sự thay đổi cấu trúc vĩnh cửu",

Tommaso Ranzani, tác giả đầu tiên và là

người bắt đầu nghiên cứu với tư cách là thành

viên trong nhóm Wood, hiện nay là trợ lý

giáo sư tại Đại học Boston cho biết.

Tập hợp các kênh vi lỏng tích hợp còn

lại được sử dụng làm thiết bị truyền động bổ

sung để tô màu mắt và mô phỏng các mẫu

màu ở phần bụng của loài nhện công với các

chất lỏng màu và để tạo ra những chuyển

động giống như đi bộ trong cấu trúc chân.

"Hệ thống MORPH đầu tiên này được chế tạo

trong một quy trình thiết kế nguyên khối duy

nhất được thực hiện trong vài ngày và có thể

dễ dàng lặp lại trong nỗ lực tối ưu hóa thiết

kế", Ranzani nói.

Bác sĩ y khoa, Tiến sĩ Donald Ingber

và là Giám đốc sáng lập của Viện Wyss cho

biết: "Phương pháp tiếp cận MORPH mở ra


lĩnh vực robot mềm cho các nhà nghiên cứu

tập trung vào các ứng dụng y tế vì kích thước

nhỏ cùng tính linh hoạt của các robot này có

thể cho phép thực hiện kỹ thuật nội soi và vi

phẫu hoàn toàn mới".


**************

Mở rộng giới hạn của pin Li-ion: Điện cực cho pin thể rắn

Các nhà khoa học đã giải quyết được

một trong những nhược điểm chính của pin thể

rắn bằng cách phát triển các pin có điện trở

suất thấp ở điện cực. Pin được chế tạo cho

thấy các tính chất điện hóa tuyệt vời vượt trội

so với các pin Li-ion truyền thống và phổ biến,

thể hiện tiềm năng của pin thể rắn trong việc

cách mạng hóa các thiết bị điện tử cầm tay.

Nhiều người tiêu dùng đã quen thuộc

với pin lithium ion có thể sạc lại, loại pin đã

phát triển trong vài thập kỷ qua, và hiện nay

đang rất phổ biến trong tất cả các loại thiết bị

điện tử. Mặc dù sử dụng rộng rãi, các nhà

khoa học và kỹ sư tin rằng công nghệ pin Li-

ion truyền thống đã gần hết tiềm năng và các

loại pin mới là cần thiết.

Pin thể rắn là một loại pin Li-ion mới,

và được chứng minh là thiết bị lưu trữ năng

lượng an toàn hơn và ổn định hơn với mật độ

năng lượng cao hơn. Tuy nhiên, việc sử dụng

pin như vậy bị giới hạn do một bất lợi lớn:

điện trở của chúng ở điện cực quá cao, cản trở

việc sạc và xả nhanh.

Các nhà khoa học từ Viện Công nghệ

Tokyo và Đại học Tohoku, dẫn đầu bởi Giáo

sư Taro Hitosugi, chế tạo pin thể rắn với điện

trở ở các cực thấp sử dụng Li (Ni0.5Mn1.5)

O4 (LNMO), bằng cách chế tạo và đo đạc pin

dưới điều kiện chân không, để đảm bảo rằng

các điện cực không có tạp chất.

Sau khi chế tạo, các tính chất điện hóa

của các pin này được đặc trưng để làm sáng

tỏ sự phân bố Li-ion xung quanh điện cực. Sự

nhiễu xạ tia X và quang phổ Raman được sử

dụng để phân tích cấu trúc tinh thể của màng

mỏng bao quanh pin. Sự di chuyển tự phát

của các ion Li đã được tìm thấy xảy ra từ lớp

Li3PO4 đến lớp LNMO, chuyển đổi một nửa

LNMO thành L2NMO tại điện cực Li3PO4 /

LNMO. Việc di chuyển ngược lại xảy ra

trong quá trình sạc ban đầu để tái tạo LNMO.

Điện trở của điện cực này, được xác

minh bằng quang phổ trở kháng điện hóa, là

7,6 Ω cm2, nhỏ hơn rất nhiều so với pin thể rắn

sử dụng LMNO trước đó và thậm chí nhỏ hơn

pin Li-ion điện phân lỏng sử dụng LNMO.

Loại pin mới này cũng cho thấy khả năng sạc

nhanh và xả, hay là sạc / xả một nửa dung

lượng pin chỉ trong vòng một giây. Hơn nữa

pin cho thấy không có sự xuống cấp trong hiệu

suất ngay cả sau 100 chu kỳ sạc / xả.

Li (Ni0.5Mn1.5) O4 là vật liệu hứa

hẹn để tăng mật độ năng lượng của pin, bởi vì

vật liệu cung cấp điện áp cao hơn. Nhóm

nghiên cứu hy vọng rằng những kết quả này

sẽ tạo thuận lợi cho việc phát triển các loại

pin thể rắn có hiệu năng cao, có thể cách

mạng hóa các thiết bị điện tử cầm tay hiện đại

và xe điện.


**************

Ảnh: Pin được làm bằng cách xếp chồng các lớp

khác nhau thông qua các phương pháp lắng đọng màng mỏng. Mặt tiếp xúc LNMO / Li3PO4 cho thấy sự di chuyển tự nhiên của các ion Li và có hệ số

kháng thấp chưa từng thấy.


In 3D dùng cho thế hệ tiếp theo của pin

In 3D có thể được sử dụng để sản xuất

các điện cực cho pin lithium-ion - nhưng vì

bản chất của quá trình sản xuất, thiết kế của

các điện cực in 3D này bị giới hạn ở một vài

cấu trúc nhất định. Cho đến nay thông qua

việc in 3D, cấu trúc bền vững nhất bên trong

của các điện cực xốp là một hình xen kẽ - các

ngạnh kim loại đan xen nhau như các ngón

tay của hai bàn tay siết chặt.

Dung lượng pin lithium-ion có thể

được cải thiện đáng kể nếu điện cực của

chúng có thêm các lỗ nhỏ và các kênh. Một

cấu trúc hình học xen kẽ không phải là tối ưu,

mặc dù nó cho phép lithium vận chuyển qua

pin hiệu quả trong quá trình sạc và xả.

Rahul Panat, một giáo sư kỹ sư cơ khí

tại Đại học Carnegie Mellon, và một nhóm

các nhà nghiên cứu từ Carnegie Mellon phối

hợp với Đại học Khoa học và Công nghệ

Missouri đã phát triển một phương pháp mới

về các điện cực pin in 3-D, tạo ra một cấu

trúc 3-D mạng siêu nhỏ với độ xốp kiểm soát.

Cấu trúc 3-D mạng siêu nhỏ này có thể cải

thiện đáng kể công suất và tỷ lệ xả điện cho

pin lithium-ion. Các nhà nghiên cứu đã chỉ ra

trong một bài báo được công bố trên tạp chí

Additive Manufacturing.

Đối với pin lithium-ion, các điện cực

có kiến trúc xốp có khả năng sạc cao hơn.

Cấu trúc như vậy cho phép lithium thâm nhập

qua khối điện cực dẫn đến tối ưu hóa việc sử

dụng điện cực, và do đó có khả năng lưu trữ

năng lượng cao hơn. Trong pin bình thường,

30-50% tổng lượng điện cực chưa được sử

dụng. Bằng cách sử dụng in 3D, các nhà khoa

học có thể tạo ra một kiến trúc điện cực mạng

siêu nhỏ cho phép vận chuyển hiệu quả

lithium qua toàn bộ điện cực, điều này cũng

làm tăng tốc độ sạc pin.

“Phương pháp sản xuất thêm vào”

được trình bày trong bài này thể hiện tiến bộ

lớn trong việc in 3-D hình học phức tạp. Các

nhà nghiên cứu ước tính rằng công nghệ này

sẽ sẵn sàng cho các ứng dụng công nghiệp

trong khoảng 2-3 năm tới.

Cấu trúc mạng siêu nhỏ microlattice

(Ag) được sử dụng như điện cực của pin

lithium-ion có thể cải thiện hiệu suất hoạt động

của pin theo nhiều cách như tăng gấp 4 lần

công suất riêng và tăng gấp đôi dung lượng khi

so sánh với điện cực khối (Ag). Hơn nữa, các

điện cực giữ lại cấu trúc lưới 3D phức tạp của

chúng sau 40 chu kỳ điện hóa, điều này thể

hiện độ bền cơ học của chúng. Do đó, pin có

dung lượng lớn cho cùng một trọng lượng, với

cùng công suất, trọng lượng giảm đáng kể -

đây là một thuộc tính quan trọng để ứng dụng

vào ngành giao thông.

Các nhà nghiên cứu đã phát triển

phương pháp in 3-D của riêng mình để tạo ra

các kiến trúc vi mô xốp trong khi tận dụng

khả năng hiện tại của hệ thống in phun

Aerosol Jet 3-D. Hệ thống Aerosol Jet cũng

cho phép các nhà nghiên cứu in các cảm biến

phẳng và các thiết bị điện tử khác trên quy

mô nhỏ, được triển khai tại Đại học Kỹ thuật

Carnegie Mellon vào đầu năm nay.

Cho đến nay, các nỗ lực sản xuất pin

in 3-D được giới hạn trong in ấn dựa trên

phương pháp đùn và đắp, trong đó một sợi vật

liệu được ép đùn từ vòi phun, tạo ra các cấu

trúc liên tục. Cấu trúc mạng có thể sử dụng

phương pháp này. Với phương pháp in mới,

các nhà nghiên cứu có thể in 3-D điện cực pin

bằng cách nhanh chóng kết hợp từng giọt

mực in một thành một cấu trúc ba chiều. Kết

quả cho ra các cấu trúc hình học phức tạp

không thể chế tạo bằng cách sử dụng các

Ảnh: Kiến trúc mạng có thể cung cấp các kênh để

vận chuyển hiệu quả chất điện phân bên trong khối vật liệu, trong khi đối với điện cực khối lập

phương, hầu hết vật liệu sẽ không được tiếp xúc với chất điện phân. Hình ảnh mặt cắt ngang cho

thấy lưới bạc cho phép vận chuyển ion dương tới bộ thu dòng điện và phần lớn vật liệu in đã được

sử dụng như thế nào


phương pháp đùn điển hình. Bởi vì những

giọt tách biệt nhau, cho nên có thể tạo ra

những hình dạng phức tạp mới.

Phương pháp mang tính cách mạng này

sẽ rất quan trọng đối với các thiết bị điện tử

tiêu dùng, công nghiệp thiết bị y tế, cũng như

các ứng dụng hàng không vũ trụ. Nghiên cứu

này sẽ tích hợp tốt với các thiết bị điện tử y

sinh học, nơi cần có pin thu nhỏ. Các thiết bị

vi điện tử phi sinh học cũng sẽ được hưởng lợi

từ công việc này. Và trên quy mô lớn hơn, các

thiết bị điện tử, máy bay nhỏ và các ứng dụng

hàng không vũ trụ cũng có thể sử dụng công

nghệ này, do trọng lượng thấp và dung lượng

cao của pin được in bằng phương pháp này.



**************

Chế tạo thuyền từ công nghệ 3D vượt Đại Tây Dương của Italy Hành trình xuyên Đại Tây Dương từ lâu

đã không còn là khoảng cách mang tính thử

thách đối với các nhà hàng hải trên thế giới.

Tuy nhiên, vượt Đại Tây Dương bằng

một con thuyền được in theo công nghệ 3D

lại là ý tưởng tiên phong trên thế giới của dự

án khởi nghiệp mang tên Ocore của những

nhà sáng chế trẻ Francesco Belvisi, Daniele

Cevola và Mariga Perlongo đến từ Palermo,

thủ phủ vùng tự trị Sicily, miền Nam Italy.

Đây là chiếc thuyền đầu tiên trên thế

giới được sản xuất từ công nghệ in 3D và qua

đó, Ocore muốn chứng minh tiềm năng của

công nghệ tiến tiến này có thể thực hiện

những dự án lớn hơn trong tương lai.

Nhà sáng chế Francesco Belvisi cho

biết: "Một trong những thế mạnh lớn của

chúng tôi là có thể tạo ra các cấu trúc phức

tạp, nhẹ và rất bền, nhờ vào thuật toán tiên

tiến trong chế tạo vật liệu mới."

Phát huy các kết quả nghiên cứu đã có,

dự án Ocore sẽ có thể cho phép sản xuất "các

vật thể lớn được tối ưu hóa cấu trúc trong

hình học và ánh sáng, hoàn hảo cho việc vận

hành thuyền với hiệu suất cao.”

Bên cạnh đó, công nghệ này hoàn toàn

có thể mang lại các ứng dụng ở các lĩnh vực

khác.

Con thuyền buồm mang tên Mini 6.50

dự kiến sẽ được hoàn thành và hạ thủy vào

tháng 10 tới và tham gia vào cuộc đua thuyền

buồm nổi tiếng Mini Transat 2019, được tổ

chức 2 năm một lần lần từ La Rochelle đến

Martinique và chỉ dừng lại một lần tại quần

đảo Canary.

Những thành viên tham gia sẽ phải

một mình vượt qua 4.000 dặm trên biển với

người bạn đồng hành là chiếc thuyền buồm

dài 6,5m.

Dự án này của Ocore đã nhận được

nhiều sự tài trợ, hỗ trợ đến từ khắp nơi trên

thế giới. Vật liệu mới dùng để in con thuyền

đã được gửi đến từ tập đoàn nổi tiếng

Lehvoss của Đức. Công ty Autodest cung cấp

phần mềm thiết kế con thuyền.

Theo vietnamplus.vn, 30/07/2018


**************

Vật liệu sinh học in 3D sử dụng trong kỹ thuật mô xương

Trên thực tế, các tổn thương hay

khuyết tật trong xương không thể tự chữa

lành. Tuy nhiên, giờ đây, kỹ thuật mô xương

(BTE) - lĩnh vực đang phát triển trong kỹ

thuật chỉnh hình có thể kết hợp khoa học vật

liệu, kỹ thuật mô và y học tái tạo có thể giải

quyết được vấn đề đó. Các nhà khoa học vật

liệu đã nỗ lực nghiên cứu và chế tạo ra loại


vật liệu sinh học lý tưởng có khả năng bắt

chước cấu trúc của xương tự nhiên, phân hủy

sinh học như các dạng xương mới với kỹ

thuật sản xuất mang lại hiệu quả về chi phí.

Mặc dù các ứng dụng trong BTE nhằm phục

hồi các khuyết tật trong xương lớn vẫn chưa

được thực hiện thành công kể cả trong phạm

vi phòng thí nghiệm đến thực hành lâm sàng,

lĩnh vực này vẫn đang đóng vai trò rất đáng

kể với những nỗ lực nghiên cứu tích cực và

dần trở thành công nghệ tiên phong.

Công nghệ in 3 chiều (3D) hay còn gọi

là công nghệ sản xuất đắp dần (additive

manufacturing) hiệu quả về chi phí kết hợp

các kỹ thuật rẻ tiền để tạo ra các giàn giáo

bằng mực sinh học. Các kỹ sư sinh học tại

trường Đại học bang Pennsylvania (Hoa Kỳ)

mới đây đã phát triển một loại mực hỗn hợp

làm từ loại ba vật liệu để in cấu trúc xốp 3D

giống xương. Các vật liệu cốt lõi:

polycaprolactone (PCL) và poly (D, L-lactic-

co-glycolide) axit (PLGA) là hai trong số các

vật liệu sinh học có tính tương hợp sinh học

thường được sử dụng phổ biến trong BTE.

Các vật liệu thể hiện tính tương tác sinh học

thuận lợi trong phòng thí nghiệm, mang lại

kết quả tích cực trong quá trình tái tạo xương

ở cơ thể sống trên mô hình động vật.

Do xương là một cấu trúc phức tạp nên

Moncal và các cộng sự đã phát triển một loại

mực sinh học được làm bằng các phân tử PCL,

PLGA và hydroxyapatite (HAps) có tính

tương hợp sinh học, kết hợp các tính chất sức

mạnh cơ học, phân hủy sinh học và dẫn tạo

xương (osteoconduction) giống xương để hỗ

trợ sửa chữa các khuyết tật, tổn xương trong

xương tự nhiên. Sau đó, nhóm thiết kế một hệ

thống ép đùn cơ khí mới và lắp đặt trên Máy

In sinh học nhiều nhánh (MABP) được phát

triển trước đó, để sản xuất các cấu trúc 3D.

Các nhà khoa học sử dụng phần mềm

Mach3 để thiết kế cấu trúc mô xương, sau đó,

in cấu trúc này. Trong nghiên cứu, các cấu

trúc phức hợp PCL/PLGA/HAp được so sánh

với các cấu trúc PCL đơn để nắm được được

vai trò quan trọng của việc thay đổi tính chất

hóa học của vật liệu đối với quá trình mô

phỏng cấu trúc giống xương.

Hệ thống cơ khí chạy bên trong được

thiết kế để đẩy các phân tử PCL và mực làm

bằng vật liệu composite, sử dụng một vòi

phun kim loại và một thiết bị máy đùn cơ khí

gắn trên MABP. Bộ điều khiển nhiệt độ/quy

trình tiên tiến được sử dụng để duy trì nhiệt

độ ở đầu đầu vòi phun kim loại, cùng với cảm

biến phản hồi cặp nhiệt điện loại K được đặt

ở đầu dưới của ống xylanh để điều chỉnh

nhiệt độ trong quá trình lắng đọng polyme.

Kiến trúc vi mô của các cấu trúc xốp in

3-D có thể quan sát được một phần bằng kính

hiển vi điện tử quét và sau đó được kiểm tra

về các tính chất hóa học, cơ học và cấu trúc

của chúng trong phòng thí nghiệm. Khả năng

hỗ trợ sự phát triển các tế bào sinh học của

vật liệu đã được thử nghiệm thông qua các

tương tác tế bào - vật chất bằng cách sử dụng

tế bào gốc tủy xương, hiển thị hóa bằng kính

hiển vi huỳnh quang.

Khả năng biệt hóa thành osteoblasts (tế

bào tạo xương) trong quá trình tạo xương

(phát triển xương) được quan sát bằng kỹ

thuật Real-time PCR bằng cách xác định các

gen quan trọng được biểu hiện bởi các tế bào

trong quá trình tạo xương. Các gen quan

trọng bao gồm yếu tố phiên mã liên quan đến

runt 2 (RUNX2), osteocalcin (OCN còn được

gọi là BGLAP) và phosphatase kiềm (ALP),

kết hợp với khả năng biệt hóa thành nguyên

bào xương osteoblast.

Vật liệu composite 3D

(PCL/PLGA/HAp) cho thấy sự phát triển tế

bào được cải thiện và biểu hiện gen đa dạng

trong quá trình tái tạo xương so với kỹ thuật

in PCL 3D. Khả năng tạo xương được cải

thiện tương đối của vật liệu tổng hợp 3D cũng

đã được công nhận sau thử nghiệm cấy vào

cơ thể sống, mô hình động vật. Các nhà

nghiên cứu quan sát thấy tỷ lệ tăng mô xương

mới được hình thành mới sau 8 tuần với kỹ

thuật mô học.

Quan sát ghi nhận thành phần của vật

liệu, vì độ ẩm bề mặt lớn hơn (chất kỵ ẩm) và


các yếu tố thúc đẩy ăn mòn giúp tăng trưởng

tế bào tốt hơn trên vật liệu composite so với

PCL kỵ nước.

Các nghiên cứu in vitro và in vivo mở

rộng đã chứng minh rằng loại mực hỗn hợp

được phát triển trong phòng thí nghiệm cho

kỹ thuật in 3 chiều là loại vật liệu tiềm năng,

đầy hứa hẹn cho các ứng dụng BTE. Các vật

liệu BTE sinh học, tế bào và gen được mô tả

là vật liệu thế hệ thứ ba có khả năng sửa chữa

tổn thương, khuyết tật trong xương và vẫn là

một lĩnh vực nghiên cứu tích cực. Các nhà

khoa học vật liệu cũng tập trung vào kỹ thuật

và cải tiến các vật liệu BTE thế hệ tiếp theo

có khả năng tích hợp chiều thứ tư của thời

gian vào các cấu trúc 3D và trong các polyme

thông minh để tạo ra các polyme bốn chiều

(4D) cho các ứng dụng BTE trong kỹ thuật

chỉnh hình.



**************

Con mắt điện tử đầu tiên được chế tạo nhờ công nghệ in 3D

Một nhóm nghiên cứu tại Đại học

Minesota (Mỹ) đã lần đầu tiên in 3D thành

công tia thụ cảm ánh sáng trên bề mặt bán cầu.

Phát hiện trên đã đánh dấu một bước

tiến quan trọng tới việc chế tạo “con mắt điện

tử” hỗ trợ người khiếm thị hoặc người có thị

lực kém. Bài nghiên cứu được đăng tải trên

tạp chí Advanced Materials. Tác giả nghiên

cứu cũng sở hữu bằng sáng chế cho các thiết

bị bán dẫn in 3D.

Các nhà nghiên cứu thuộc ĐH Minesota đã in 3D tia cảm thụ hình ảnh trên một khung bán cầu, tạo ra nguyên mẫu “con mắt điện tử” đầu tiên. Ảnh: Nhóm nghiên cứu McAlpine, Đại học Minnesota .

Đồng tác giả Michael McAlpine, giáo

sư Kỹ thuật Cơ học, ĐH Minesota cho biết,

bằng máy in 3D đa chất liệu, con người đang

đưa những con mắt điện tử trong các câu

chuyện khoa học viễn tưởng đến gần hơn với

hiện thực.

Đầu tiên, các nhà nghiên cứu bắt đầu

in trên một chụp kính vòm dạng bán cầu để

kiểm chứng sức bền khi in các vật liệu điện tử

trên bề mặt cong. Họ bắt đầu in bằng mực nền

là các phần tử bạc trên máy in 3D tự chế. Kết

quả là mực in không bị chảy xuống bề mặt

cong mà giữa nguyên vị trí và khô đều nhau.

Sau đó, các vật liệu polyme bán dẫn được in

lên các đi-ốt quang nhằm chuyển hóa ánh

sáng thành điện năng. Toàn bộ quá trình diễn

ra trong vòng 1 giờ đồng hồ.

Theo McAlpine, điều đáng ngạc nhiên

nhất trong suốt quy trình là việc bộ phận bán

dẫn hoàn chỉnh có thể chuyển hóa ánh sáng

thành điện với hiệu suất lên tới 25%. Dù còn

cần nhiều thời gian để có thể in thành công

các vật liệu điện tử theo dây chuyền, nhưng

các chất bán dẫn in 3D của McAlpine đã cho

thấy tiềm năng cạnh tranh với các sản phẩm

từ các cơ sở công nghệ vi chế tạo

(microfabrication), và còn vượt qua họ ở khả

năng in trên bề mặt cong.

Mc Alpine và nhóm nghiên cứu của

mình còn được biết tới với các sản phẩm in

như “tai điện tử”, các cơ quan nội tạng nhân

tạo sống phục vụ phẫu thuật, da điện tử làm

từ vải, cũng như các tế bào và khung xương

giúp những bệnh nhân chấn thương cột sống

phục hồi chức năng.

Bước tiếp theo, nhóm sẽ thực hiện một

bản mẫu mắt điện tử với nhiều thụ quan ánh

sáng nhằm đạt hiệu suất cao hơn đồng thời

tìm cách in vật liệu mềm dạng bán cầu có thể

được cấy ghép vào mắt thật.

Theo khoahocphattrien.vn,31/08/2018


**************


Vòng đeo tay thông minh có khả năng theo dõi sức khỏe và đo lường ô nhiễm môi trường

Các kỹ sư của trường Đại học Rutgers-

New Brunswick (New Jersey, Mỹ) đã tạo ra

một loại vòng tay theo dõi sức khỏe kết nối

không dây với smartphone, nhiều khả năng trở

thành một trào lưu mới trong lĩnh vực thiết bị

theo dõi môi trường và sức khỏe cá nhân.

Công nghệ này có thể tích hợp vào

đồng hồ và các thiết bị đeo khác để theo dõi

nhịp tim và các hoạt động thể chất, được giới

thiệu chi tiết trong tạp chí điện tử

Microsystems & Nanoengineering.

"Thiết bị có chức năng giống như sản

phẩm vòng tay sức khỏe Fitbit nhưng có thêm

cảm biến sinh học để đếm số lượng các tế bào

máu, vi khuẩn, các hạt hữu cơ hoặc vô cơ

trong không khí." PGS. Mehdi Javanmard, bộ

môn Điện và Kỹ thuật Máy tính thuộc Khoa

Kỹ thuật, Đại học Rutgers, người hướng dẫn

nghiên cứu, cho biết.

Theo Abbas Furniturewalla, trưởng

nhóm sinh viên nghiên cứu tại bộ môn Điện và

Kỹ thuật Máy tính: “Các thiết bị đeo trên thị

trường hiện nay chỉ đo được một số thông số

vật lý như nhịp tim và hoạt động tập luyện. Vì

thế, loại vòng đeo tay có khả năng theo dõi số

lượng các tế bào máu khác nhau sẽ cho phép

theo dõi sức khỏe cá nhân ở tầm cao mới."

Dây đeo bao gồm một bảng mạch xử

lý tín hiệu, bộ vi điều khiển để số hóa dữ liệu,

bộ truyền dữ liệu không dây Bluetooth và bộ

cảm biến sinh học tích hợp đường ống có

đường kính nhỏ hơn sợi tóc người, với các

điện cực bằng vàng được nhúng vào bên

trong. Các mẫu máu được lấy nhờ các gai

siêu nhỏ (pinpricks), sau đó truyền qua cảm

biến sinh học để đếm các tế bào máu. Dữ liệu

sẽ được gửi đến ứng dụng trên smartphone để

xử lý và hiện thị kết quả.

Nhờ công nghệ này, chuyên gia y tế có

thể nhận được kết quả xét nghiệm máu nhanh

chóng từ bệnh nhân mà không cần các thiết bị

xét nghiệm đắt tiền. Số lượng tế bào máu có

thể dùng để chẩn đoán các bệnh như số lượng

hồng cầu thấp, xuất huyết nội hoặc các bệnh

khác.

Javanmard nói: “Có rất nhiều bệnh mà

số lượng tế bào máu có vai trò quan trọng. Số

lượng bạch cầu cao hoặc thấp bất thường là

dấu hiệu của một số căn bệnh ung thư, ví dụ

như ung thư máu (leukemia)."

Các thế hệ thiết bị đeo tay sau này có

thể sử dụng trong một loạt các ứng dụng y

sinh và môi trường. Bệnh nhân sẽ có thể tự

theo dõi liên tục sức khỏe của mình và gửi kết

quả đến cho bác sĩ từ xa.

Theo cesti.gov.vn, 10/08/2018


**************

Pin giấy hoạt động nhờ vi khuẩn

Tại các vùng sâu vùng xa trên thế giới

hoặc ở những vùng có nguồn tài nguyên hạn

chế, các vật dụng hàng ngày như ổ cắm điện

và pin là những thứ xa xỉ. Nhân viên y tế ở

những nơi này thường thiếu điện để cung cấp

cho các thiết bị chẩn đoán và pin thương mại

có thể không có hoặc có giá thành quá cao.

Do vậy cần có nguồn năng lượng mới giá rẻ


và di động. Hiện nay, nhóm nghiên cứu tại

trường Đại học New York đã chế tạo được

loại pin giấy mới hoạt động nhờ vi khuẩn, có

thể giải quyết những thách thức này.

Nghiên cứu sinh Seokheun (Sean)

Choi, đồng tác giả nghiên cứu cho biết: “Giấy

có những ưu điểm độc đáo như làm vật liệu

cho cảm biến sinh học. Giấy có giá thành rẻ,

dùng một lần, linh hoạt và có diện tích bề mặt

lớn. Tuy nhiên, các cảm biến tinh vi cần sử

dụng nguồn điện. Sử dụng pin thương mại

quá lãng phí và tốn kém, nên chúng không

được tích hợp vào giấy. Giải pháp tốt nhất là

sử dụng pin sinh học gắn trên giấy".

Trước đây, các nhà nghiên cứu đã từng

chế tạo cảm biến sinh học trên giấy dùng một

lần để chẩn đoán bệnh và các vấn đề sức khỏe

với chi phí thấp và thuận tiện, cũng như phát

hiện các chất ô nhiễm trong môi trường. Nhiều

thiết bị cùng loại dựa vào những thay đổi màu

sắc để thông báo kết quả, nhưng chúng thường

không nhạy. Để tăng độ nhạy, các cảm biến

sinh học cần một nguồn điện. Vì thế, nhóm

nghiên cứu đã chế tạo loại pin giấy rẻ tiền hoạt

động nhờ vi khuẩn, có thể dễ dàng tích hợp

vào loại thiết bị sử dụng một lần.

Các nhà khoa học đã tạo ra loại pin

giấy bằng cách in các lớp kim loại mỏng và

các vật liệu khác lên bề mặt giấy. Sau đó, họ

đặt "exoelectrogen" sấy đông lạnh trên giấy.

Exoelectrogen là một loại vi khuẩn đặc biệt

có thể truyền các điện tử bên ngoài tế bào của

chúng. Các điện tử được sinh ra khi vi khuẩn

sản sinh năng lượng cho bản thân chúng, đi

qua màng tế bào. Sau đó, các điện tử có thể

tiếp xúc với các điện cực bên ngoài và cấp

điện cho pin. Để kích hoạt pin, các nhà

nghiên cứu đã bổ sung nước hoặc nước bọt.

Trong vòng vài phút, chất lỏng đã làm cho vi

khuẩn sống lại sản sinh đủ điện tử để cung

cấp năng lượng cho một điốt phát sáng và

một máy tính.

Các nhà khoa học cũng nghiên cứu

cách oxy ảnh hưởng đến hiệu suất của thiết

bị. Oxy, dễ dàng di chuyển qua giấy, có thể

hấp thụ các điện tử do vi khuẩn tạo ra trước

khi chúng đi đến điện cực. Nhóm nghiên cứu

đã phát hiện ra rằng dù oxy giảm nhẹ hiệu

suất phát điện, nhưng phạm vi ảnh hưởng

không đáng kể. Lý do là vì các tế bào vi

khuẩn bám chặt vào các sợi giấy, nhanh

chóng đưa các điện tử ra xa cực dương trước

khi oxy có thể can thiệp.

Pin giấy có thể được sử dụng một lần

và sau đó vứt bỏ, hiện có thời hạn sử dụng

khoảng bốn tháng. Nhóm đang nghiên cứu

các điều kiện để kéo dài thời gian sử dụng và

tăng hiệu quả của các vi khuẩn được sấy đông

khô, cho phép kéo dài tuổi thọ pin. Nghiên

cứu sinh Choi cho rằng hiệu suất năng lượng

cũng cần phải được cải thiện khoảng 1.000

lần cho hầu hết các ứng dụng thực tế. Mục

tiêu này có thể đạt được bằng cách xếp chồng

và kết nối nhiều pin giấy. Loại pin mới đã

được xin cấp sáng chế. Nhóm nghiên cứu

đang tìm kiếm các đối tác công nghiệp để

thương mại hóa sản phẩm.



**************

Chất điện ly an toàn chống cháy nổ trong pin Lithium-ion

Các vụ tai nạn giao thông và hỏa hoạn

hàng không xảy ra gần đây đã cho thấy mối

đe dọa từ pin Lithium-ion – loại pin được sử

dụng phổ biến trong các thiết bị điện tử và xe

điện. Nếu loại pin này bị va đập, nghiền nát

hoặc vặn xoắn thì màng nhựa xốp làm từ chất

điện ly ngăn cách 2 điện cực bên trong sẽ

nhanh chóng bị phá hủy, khiến 2 điện cực

chạm nhau và gây ra hỏa hoạn.

Nhà hóa học Gabriel Veith và các cộng

sự của mình tại Phòng thí nghiệm quốc gia

Oak Ridge (Tennessee, Hoa Kỳ) đã tìm ra

một hỗn hợp gọi là oobleck để giải quyết vấn

đề cháy nổ của pin Lithium-Ion. Hỗn hợp

được tạo ra bằng cách trộn silica vào chất

điện ly để biến chất điện ly vốn rất dễ cháy

trở thành dạng rắn khi có tác động của ngoại

lực. Hỗn hợp này ở dạng chất lỏng đậm đặc.


Khi pin bị va đập, nghiền nát hoặc vặn

xoắn, chất diện ly sẽ trở nên rắn hơn, không

bị phá hủy nên giúp tránh bị chạm các điện

cực gây hỏa hoạn.

Đầu năm nay, nhóm nghiên cứu của

Veith đã mô tả cách tạo ra loại silica cho

oobleck trên tạp chí Applied Materials &

Interfaces bằng cách sử dụng quá trình

Stöber, một công nghệ cũ có từ thập kỷ trước,

để tạo ra các hạt nano silica hoàn hảo (loại

thường dùng trong y học để vận chuyển thuốc

đến tế bào con người). Loại hạt nano silica

này có thể làm cho chất điện ly ngăn cách 2

điện cực trong pin trở nên cứng hơn, nhưng

vẫn dễ sản xuất. “Không cần phải chỉnh sửa

lại công nghệ sản xuất pin vì nó tương thích

với dây chuyền hiện tại.” Veith nói.

Tuy nhiên, oobleck không thể tiêm vào

pin Lithium-Ion như một chất điện ly bình

thường vì có thể tác động vào hỗn hợp và

biến nó trở thành chất rắn ngay. Để giải quyết

vấn đề, nhóm nghiên cứu của Veith đã đặt các

hạt silica vào trong một màng tách nhựa, sau

đó mới tiêm chất điện ly lỏng vào. Như vậy,

không những giúp oobleck chỉ biến rắn khi

có tác động của ngoại lực, mà còn khiến nó

dễ sản xuất và hiệu quả hơn các chất đã được

thử nghiệm trước đó.

Oak Ridge oobleck đã được cấp bằng

sáng chế, dưới tên gọi là chất điện ly an toàn

chống va đập (Safe Impact Resistant

Electrolyte) - hợp chất có khả năng quay trở

lại thành chất lỏng sau va chạm vài giây và

cho phép phản ứng điện hóa giữa 2 điện cực

trong pin tiếp tục diễn ra. Veith lưu ý rằng,

hỗn hợp cũng có thể được ứng dụng hiệu quả

trong áo khoác quân đội hoặc áo giáp chống

đạn, đồng thời nhóm nghiên cứu của ông

cũng hy vọng công nghệ này sẽ được tích hợp

vào pin Lithium-Ion trong vòng một vài năm

tới.

Theo cesti.gov.vn,29/08/2018


**************

Chế tạo loại pin tốt hơn bằng chất nhuộm công nghiệp

Nhắc tới methylen xanh thì người ta

thường nghĩ ngay tới tình trạng ô nhiễm nước

hoặc những tổn hại mà một số loại sinh vật

sống phải gánh chịu. Làm sao để khắc phục

những mối nguy hại do chất nhuộm công

nghiệp này gây ra đối với môi trường, đồng

thời sử dụng nó theo cách hữu ích hơn?

Mới đây, các nhà nghiên cứu tại Đại

học Buffalo (Hoa Kỳ) đã tìm ra phương pháp

chế tạo pin (phục vụ việc lưu trữ và cung cấp

năng lượng) từ methylen xanh. Kết quả này

đã được công bố trên Tạp chí

ChemElectroChem vào hôm 13/08.

Methylen xanh, chất nhuộm công nghiệp cực kỳ độc hại. Ảnh: Futurism

Trong công nghiệp, methylen xanh

thường được dùng để nhuộm vải tại các nhà

máy dệt; nhiều khi lượng thuốc còn sót lại có

thể bị phát tán ra môi trường bên ngoài và

hoàn toàn không dễ để làm sạch. “Phương

pháp tách methylen xanh khỏi nước đòi hỏi

phải thực hiện qua nhiều bước, rất đắt đỏ,

nhưng đôi khi vẫn để lại nhiều loại chất thải


khác” - trưởng nhóm nghiên cứu Timothy

Cook phát biểu trong một thông cáo báo chí.

Tác giả Anjula Kosswattaarachchi –

đứng tên đầu bài báo – tiếp tục bổ sung:

“Thay vì chỉ nghĩ đến làm sạch nước, tại sao

chúng ta không thử tìm ra cách khác để sử

dụng methylen xanh?” Bị thôi thúc bởi ý

tưởng như vậy, nhóm của Cook và

Kosswattaarachchi đã nghiên cứu và chế tạo

thành công hai mẫu pin sử dụng dung dịch

methylene xanh và nước muối để nạp, lưu trữ

và giải phóng các electron – ba tính năng mà

một pin điện cần có. Kết quả chạy thử cho

thấy, loại pin thứ nhất đã hoạt động với hiệu

suất đạt xấp xỉ 100% và giải phóng lượng

năng lượng gần như chính xác với các tính

toán kỳ vọng. Mặc dù mức hiệu suất này sẽ bị

giảm đi rõ rệt sau khoảng 50 chu trình xạc –

xả, nguyên nhân là tại lớp màng được sử

dụng để làm pin, tuy nhiên vấn đề này hoàn

toàn có thể được giải quyết nhờ thay thế một

lớp mới.

Vì vậy, các nhà khoa học tin tưởng

rằng nguồn nước thải methylen xanh từ các

nhà máy dệt có thể đóng vai trò như một

nguồn vật liệu khả thi cho loại pin lỏng – vốn

rất lý tưởng trong việc lưu trữ năng lượng tại

những trang trại gió hay các tấm pin mặt trời.

Chưa kể, loại pin này còn có một ưu điểm

khác so với pin truyền thống nhờ khả năng

nạp đầy điện gần như ngay lập tức.

Trong thời gian tới, nhóm nghiên cứu

dự kiến sẽ tiếp tục tiến hành các thử nghiệm

để xác định tính khả thi của loại pin mới như

một lựa chọn thay thế. Nếu điều này trở thành

hiện thực, chúng ta hoàn toàn có thể chặn

nước thải methylen xanh tại các nhà máy rồi

tận dụng để chế tạo thành loại pin oxy hóa

khử. Điều đó không chỉ giúp ngăn ngừa các

tác hại của loại chất nhuộm công nghiệp đối

với môi trường, mà đồng thời còn thúc đẩy

tiến trình chuyển sang sử dụng năng lượng tái

tạo – quả là “nhất cử lưỡng tiện” (win/win

solution).

Theo khoahocphattrien.vn, 31/08/2018


**************

CƠ KHÍ – CHẾ TẠO MÁY

Lần đầu tiên, các nhà nghiên cứu biến đổi chất khử trùng mạnh và nhớt thành sương mù

Một nhóm các kỹ sư và bác sĩ ở San

Diego, Hoa Kỳ đã chế tạo được một thiết bị

có khả năng khuếch tán các chất khử trùng

mạnh vào trong không khí. Đáng chú ý, thiết

bị có thể hoạt động với nhiều loại chất khử

trùng trước đây chưa từng được phun sương

như Triethylene glycol hoặc TEG.

Trong nghiên cứu được công bố trên

tạp chí Applied Microbiology and

Biotechnology, nhóm nghiên cứu đã sử dụng

thiết bị để phun sương các chất khử trùng trên

bề mặt môi trường bị nhiễm khuẩn. Kết quả

đã bỏ hiệu quả 100% vi khuẩn thường gây

nhiễm trùng bệnh viện. Ngoài ra, dung dịch

khử trùng phun sương, ethanol và TEG đã

loại bỏ hoàn toàn các chủng vi khuẩn kháng

thuốc rất cao bao gồm K. pneumoniae.

Tiến sĩ Monika Kumaraswamy, nhà

khoa học tại trường Đại học California San

Diego và là đồng tác giả nghiên cứu cho biết:

“Làm sạch và khử trùng bề mặt trong môi

trường của các cơ sở y tế là một biện pháp

phòng ngừa và kiểm soát nhiễm khuẩn

nghiêm trọng. Thiết bị này sẽ giúp việc giữ

sạch phòng bệnh trở nên dễ dàng hơn nhiều".


Các nhà nghiên cứu cho biết: một

trong số 25 bệnh nhân nằm viện vào năm

2011 phải kéo dài thời gian lưu trú vì các

bệnh nhiễm trùng liên quan đến vấn đề chăm

sóc sức khỏe tại bệnh viện.

Công nghệ mới còn có nhiều ứng dụng

trên phạm vi rộng hơn. Nó có thể được áp

dụng để phân phối một loại thuốc hoàn toàn

mới cho bệnh nhân qua ống hít. James Friend,

giáo sư kỹ thuật cơ khí tại Trường Kỹ thuật

UC San Diego Jacobs và là một trong những

tác giả nghiên cứu cho biết: “Mục tiêu của

chúng tôi là đưa ra các phương pháp điều trị

bằng đường tiêm”.

Các nhà nghiên cứu đã chế tạo thiết bị

bằng cách sử dụng các linh kiện điện thoại

thông minh có sẵn để tạo ra sóng âm. Trong

điện thoại, các linh kiện này được sử dụng chủ

yếu để lọc tín hiệu di động không dây và nhận

dạng cũng như lọc thông tin thoại và dữ liệu.

Trong nghiên cứu này, các nhà khoa

học đã sử dụng các linh kiện điện thoại thông

minh để tạo ra sóng âm ở tần số cực cao - từ

100 triệu đến 10 tỷ hertz - để tạo nên các sóng

mao mạch lỏng, phun giọt và tạo ra sương

mù. Quá trình này được gọi là phun sương.

Hiện nay, chất lỏng có thể được phun

sương bằng các phương tiện cơ học như trong

bình xịt nước hoa hoặc bằng cách sử dụng

siêu âm. Nhưng các phương pháp này không

hiệu quả với chất lỏng nhớt, đòi hỏi quá nhiều

năng lượng hoặc phá vỡ một số thành phần

hoạt tính của chất lỏng và cần sự hỗ trợ của

thiết bị đắt tiền.

Công nghệ mới khắc phục những hạn

chế nêu trên, vì các linh kiện điện thoại thông

minh sử dụng Lithium Niobate hoặc LN, vật

liệu tạo ra nhiều rung động siêu âm hiệu quả

năng lượng và ổn định hơn. Kết quả là thiết bị

có thể phun sương thậm chí với các chất lỏng

nhớt siêu để tạo thành một màn sương mịn có

thể bay trong không khí hơn một giờ.

Dù thiết bị này hoạt động tốt trên vi

khuẩn gây viêm phổi và nhiều chủng kháng

thuốc khác nhau, nhưng TEG phun sương

không loại bỏ được MRSA, gây ngạc nhiên

cho cho các nhà nghiên cứu.

Các nhà khoa học hiện đang nghiên

cứu để xây dựng mẫu thiết bị cải tiến để sử

dụng trong môi trường bệnh viện, dự kiến sẽ

mất một hoặc hai năm. Thiết bị này cũng có

thể được sử dụng tại sân bay, trong máy bay

và phương tiện giao thông công cộng trong

mùa cúm.



**************

Thiết bị thu hoạch nước cầm tay có thể lấy tới 10 gallon nước từ không khí mỗi giờ

Trong hàng ngàn năm qua, người dân ở

vùng Trung Đông và Nam Mỹ đã phải lấy

nước từ không khí để phục vụ nhu cầu sinh

hoạt của người dân. Để giải quyết vấn đề này,

các nhà nghiên cứu hiện tại trường Đại học

Akron, Hoa Kỳ đang phát triển một thiết bị thu

hoạch nguồn nước ngọt chạy bằng pin, có

trọng lượng nhẹ và đặc biệt là có khả năng thu

hoạch đến 10 gallon nước từ không khí mỗi

giờ, ngay cả ở những khu vực khô hạn, đất đai

cằn cỗi. Họ cho biết công nghệ mới dựa trên

sợi nano có thể giúp giải quyết tình trạng thiếu

nước trong cuộc sống hiện đại do ảnh hưởng

của hiện tượng biến đổi khí hậu, ô nhiễm công

nghiệp, hạn hán và suy thoái chất lượng nước

ngầm. Nhóm nghiên cứu trình bày kết quả tại

Hội nghị Quốc gia lần thứ 256 và Triển lãm

của Hiệp hội Hóa học Mỹ (ACS).

Shing-Chung (Josh) Wong cho biết:

"Tôi đã đến thăm đất nước Trung Quốc - một

trong những nơi đang gặp tình trạng khan


hiếm nước ngọt trầm trọng nhất trên thế giới.

Mặc dù đã có nhiều dự án đầu tư vào hệ

thống xử lý nước thải, nhưng tôi nghĩ rằng nỗ

lực đó chưa đủ". Wong cho rằng thay vì chỉ

phụ thuộc vào nguồn nước thải đã qua xử lý

và kiểm soát, thì việc cần thiết là phát triển

một phương pháp thu hoạch nước mới để tận

dụng được các hạt phân tử nước dồi dào sẵn

có trong khí quyển.

Thu hoạch nước từ không khí có một

lịch sử lâu dài. Từ hàng ngàn năm trước,

người Inca của vùng Andean đã thu hoạch các

hạt sương buổi sớm và đựng trong các bể

chứa. Gần đây hơn, một số nhóm nghiên cứu

đã phát triển thiết bị hứng các hạt sương mù ở

vùng núi Andean và châu Phi.

Để hạn chế phát sinh và nâng cao hiệu

quả của nguồn nước, Wong và các sinh viên

của mình đã tiến hành thử nghiệm với sợi

polyme được sản xuất bằng kỹ thuật quay

điện hóa. Vật liệu này được sử dụng phổ biến

trong hơn một thập kỷ. Kỹ thuật quay điện

hóa (electrospinning) sử dụng điện áp cao để

tạo ra các sợi polyme có độ dày chỉ từ hàng

chục nanomet đến 1 micromet - kích thước lý

tưởng để có thể làm ngưng tụ và chiết xuất

các giọt nước từ không khí. Những sợi

polyme có cấu trúc nano cung cấp tỉ lệ diện

tích bề mặt so với thể tích lớn hơn nhiều so

với các cấu trúc và màng thông thường được

sử dụng trong các thiết bị chưng cất nước.

Sau khi thử nghiệm các biện pháp kết

hợp các polyme ưa nước và kị nước khác

nhau, nhóm nghiên cứu kết luận rằng hoàn

toàn có thể chế tạo một hệ thống thu hoạch

nước bằng công nghệ nano. Bên cạnh đó,

nhóm của Wong xác định rằng màng polyme

có thể thu hoạch 744 mg/cm2/h, cao hơn 91%

so với các màng không có các sợi nano có

thiết kế tương tự.

Không giống như các công nghệ khác

hiện đang được áp dụng, thiết bị thu hoạch

nước của Wong có thể hoạt động trong môi

trường sa mạc khô cằn nhờ diện tích bề mặt

so với thể tích của màng cao. Ngoài ra, nhu

cầu năng lượng tối thiểu cũng được đáp ứng.

"Chúng tôi có thể tự tin khẳng định, rằng với

những tiến bộ đạt được thời gian gần đây

trong phát triển công nghệ pin lithium-ion,

chúng tôi cuối cùng có thể chế tạo được một

thiết bị thu hoạch nước có kích thước nhỏ

hơn, chỉ tương dương với một chiếc ba lô",

ông nói.

Hơn nữa, thiết kế dựa trên sợi nano của

nhóm nghiên cứu có khả năng đồng thời lấy và

lọc nước cùng lúc. Mạng lưới sợi polyme quay

điện hóa có thể hoạt động như một bề mặt

chống bẩn, làm bong tróc các vi khuẩn bám,

cư trú trên bề mặt của thiết bị. Vì vậy, chất

lượng của nguồn nước thu được chắc chắn sẽ

rất "sạch, không bị ô nhiễm" và có thể ngay

lập tức sử dụng sau khi thu hoạch.

Tiếp theo, Wong hy vọng sẽ có thêm

kinh phí để xây dựng một nguyên mẫu của

máy thu hoạch nguồn nước ngọt. Ông dự

đoán chi phí để sản xuất nguyên mẫu thiết bị

của ông không hề tốn kém.



**************

CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

Lớp phủ dầu ăn ngăn ngừa vi khuẩn phát triển trên thiết bị chế biến thực phẩm

Thao tác làm sạch, vệ sinh các thiết bị

máy móc để sản xuất các loại thực phẩm trên

quy mô công nghiệp bao gồm nhiều loại

nguyên liệu trộn lẫn không hề đơn giản. Việc

sử dụng lặp đi lặp lại sẽ khiến trên bề mặt

thiết bị xuất hiện những vết xước và rãnh nhỏ,

đây cũng chính là nơi ẩn náu lý tưởng, tạo


điều kiện cho các loài vi khuẩn và màng sinh

học - một nhóm các vi sinh vật với các tế bào

dính vào nhau sinh sống và phát triển. Mặc dù

nhìn bằng mắt thường, có thể những vết xước

trên bề mặt thiết bị có vẻ rất nhỏ nhưng đối

với những loài vi khuẩn có kích thước chỉ vài

micromet thì chúng giống như một hẻm núi

vậy. Chất tồn dư và vi khuẩn thực phẩm bị

mắc kẹt trên bề mặt là nguyên nhân làm tăng

nguy cơ nhiễm khuẩn từ các vi sinh vật như

Salmonella, Listeria và E. coli.

Các nhà khoa học gồm giáo sư Ben

Hatton thuộc Khoa Khoa học và Kỹ thuật Vật

liệu, trường Đại học Toronto, Tiến sĩ Dalal

Asker và Tiến sĩ Tarek Awad đang nghiên

cứu những phương pháp chi phí rẻ hơn, an

toàn hơn và hiệu quả hơn để ngăn vi khuẩn

phát triển mạnh bên trong những thiết bị máy

móc này, từ đó, giảm thiểu nguy cơ nhiễm

chéo có thể dẫn đến các bệnh do thực phẩm

gây ra. Nhóm nghiên cứu đã đề xuất một giải

pháp mới và đơn giản, đó là: tráng một lớp

dầu ăn mỏng ở bề mặt kim loại để lấp đầy các

vết xước, vết nứt và rãnh nhỏ xíu, từ đó, ngăn

chặn sự gắn kết vi khuẩn.

Họ phát hiện ra rằng giải pháp này

giúp làm giảm tỉ lệ vi khuẩn bám bề mặt

xuống tới 1.000 lần. Bài báo về kết quả

nghiên cứu mới đây được công bố trên tạp chí

ACS Applied Materials & Interfaces.

Hatton đã hợp tác với AGRI-NEO,

một công ty chế biến hạt giống Ontario để tìm

kiếm giải pháp cho một vấn đề chung trong

ngành công nghiệp thực phẩm. Ông cho biết:

“Phương pháp phủ một lớp dầu ăn hàng ngày

lên bề mặt thép không gỉ đã chứng tỏ hiệu

quả đáng kể trong việc đẩy lùi sự phát triển

của vi khuẩn. Lớp dầu có tác dụng lấp đầy

các vết nứt, tạo ra một lớp kỵ nước và hoạt

động như một rào cản đối với các chất gây ô

nhiễm trên bề mặt".

Phương pháp thay thế đơn giản và hiệu

quả của nhóm nghiên cứu hoạt động dựa trên

công nghệ SLIPS (Slippery Liquid-Infused

Porous Surfaces), tạm dịch là Bề mặt xốp

thẩm thấu dịch lỏng. Công nghệ này được

phát triển lần đầu tiên tại trường đại học

Harvard nhằm mục đích bẫy các lớp chất bôi

trơn vào một vi cấu trúc bề mặt và tạo ra các

thuộc tính trơn trượt, không ướt và không

dính. Các loại dầu ăn như dầu ôliu, dầu bắp

hoặc dầu cải được xem là những lựa chọn an

toàn để làm sạch thiết bị máy móc chế biến

thực phẩm hơn là sử dụng các loại hóa chất

và chất khử trùng nguy hiểm. Kích thước của

máy móc là yếu tố gây khó khăn cho công

đoạn làm sạch các loại vật liệu. Ngoài ra, vi

khuẩn cũng có khả năng đề kháng đối với các

loại chất tẩy theo thời gian. Phương pháp phủ

đầy dầu vào những rãnh xước của Hatton

giúp ngăn không cho vi khuẩn lắng xuống và

làm sạch cơ bản bề mặt mà không để lại dư

lượng hóa chất trên bề mặt thép không gỉ.

"Thực phẩm nhiễm khuẩn từ thiết bị ô

nhiễm có thể ảnh hưởng đến sức khỏe người

tiêu dùng, gây tốn kém, thiệt hại về kinh tế do

thu hồi sản phẩm hỏng mà thực phẩm vẫn

không được làm sạch hoàn toàn bằng cách sử

dụng hóa chất", Hatton cho biết. "Nghiên cứu

cho thấy rằng việc áp dụng công nghệ xử lý

bề mặt và lớp hàng rào dầu ăn sẽ tạo ra lớp

bao phủ lớn giúp giảm thiểu được tới 1.000

lần tỉ lệ vi khuẩn bám bề mặt".

Nhóm nghiên cứu của Hatton tiếp tục

thử nghiệm kết hợp sử dụng các loại dầu,

thực phẩm và màng sinh học để tăng hiệu quả

của các rào cản vi khuẩn. Bên cạnh đó, họ

cho biết trong tương lai sẽ tìm hiểu các

phương án áp dụng phương pháp này ở các

nước đang phát triển để giảm thiểu tình trạng

nhiễm khuẩn cũng như cải thiện tỷ lệ tử vong

do mắc các bệnh nhiễm khuẩn.



**************


Vật liệu làm từ vỏ cua và sợi cây sẽ thay thế túi nhựa đựng thực phẩm

Các nhà khoa học tại Viện Công nghệ

Georgia đã chế tạo được loại vật liệu mới từ

vỏ cua và sợi cây. Nhóm nghiên cứu hy vọng

vật liệu này sẽ được sử dụng làm lựa chọn

thay thế bền vững cho túi nhựa dẻo để giữ

cho thực phẩm tươi lâu hơn.

J. Carson Meredith, giáo sư hóa học và

kỹ thuật lưỡng phân tử và là đồng tác giả

nghiên cứu cho biết: “Tiêu chuẩn chính mà

chúng tôi so sánh là nhựa PET hay

polyethylene terephthalate, một trong những

nguyên liệu phổ biến nhất từ dầu mỏ được sử

dụng cho bao bì trong suốt mà bạn nhìn thấy

trong các máy bán hàng tự động và chai nước

giải khát. Vật liệu của chúng tôi được chứng

minh có khả năng giảm 60% tỷ lệ thẩm thấu

oxy so với một số dạng nhựa PET, có nghĩa là

về lý thuyết thực phẩm sẽ được bảo quản tươi

lâu hơn”.

Để tạo ra màng bọc thực phẩm thân

thiện với môi trường, các nhà khoa học đã

xem xét hai loại polyme sinh học phổ biến

trong tự nhiên, bao gồm xenlulô có nguồn gốc

từ thực vật và chitin có trong động vật giáp

xác, côn trùng và nấm.

Các nhà nghiên cứu đã cho xenlulô và

các sợi nano chitin lơ lửng trong dung dịch

nước và sau đó, phun chúng thành các lớp đan

xen trên chất nền trước khi làm khô. Các lớp

sợi tạo thành vật liệu chắc chắn nhưng dẻo.

GS. Meredith nói: "Chúng tôi đã

nghiên cứu các tinh thể nano xenlulô trong

nhiều năm và tìm cách cải tiến để sử dụng

tinh thể trong vật liệu composit nhẹ cũng như

bao bì thực phẩm, vì cơ hội cho thị trường

bao bì có thể tái tạo và phân hủy là rất lớn.

Và bao bì thực phẩm sẽ càng quan trọng hơn

khi dân số tiếp tục gia tăng”.

Các nhà nghiên cứu đã phát hiện ra

rằng kết hợp các sợi nano chitin tích điện

dương với các tinh thể nano xenlulô tích điện

âm để tạo ra vật liệu compostit mới. Giao

diện xơ mới ngăn khí xâm nhập vào vật liệu.

GS. Meredith cho rằng: "Thật khó để

một phân tử khí thâm nhập vào tinh thể rắn,

vì phân tử phải phá vỡ cấu trúc tinh thể. Mặt

khác, vật liệu giống nhựa PET có cấu trúc vô

định hình, nên sẽ có nhiều con đường dễ dàng

cho một phân tử khí nhỏ tìm đường đi qua".

Dù hiệu quả và tác động đến môi

trường của vật liệu mới lớn hơn nhựa PET,

nhưng các nhà nghiên cứu sẽ tìm cách để mở

rộng quy mô sản xuất trước khi các nhà sản

xuất thực phẩm thông qua việc áp dụng công

nghệ này.

Nghiên cứu đã được công bố trên trên

tạp chí ACS Sustainable Chemistry &

Engineering.



**************

Công nghệ tách nước mới hỗ trợ phát triển nguồn năng lượng sạch từ hydro

Hydro là loại năng lượng sạch đang

được ưa chuộng nhằm thay thế các loại năng

lượng hóa thạch truyền thống. Đốt hydro

hông chỉ sản sinh rất nhiều năng lượng mà

còn tạo ra lượng lớn sản phẩm phụ là nước

tinh khiết.


Hydrogen được coi là một nguồn năng lượng thay thế lý tưởng, cũng bởi sản phẩm phụ của nó

là nước. Ảnh: Pexels

Vì rất khó để lấy được đủ số lượng

hydro tinh khiết cho việc đốt, các nhà khoa

học đã nghiên cứu chuỗi phản ứng tiến hóa

của hydro, hay HERs (hydrogen evolution

reactions). Đây là một loại công nghệ tách

nước, trong đó các điện cực được bọc bởi các

chất xúc tác được thả vào nước rồi nạp điện.

Sự tương tác giữa điện, chất xúc tác và nước

tạo ra khí hydro và oxy sạch.

Thay vì bọc điện cực bằng các kim

loại quý hiếm và đắt đỏ (vd: bạch kim) như

hiện nay, Xinjian Shi, sinh viên tốt nghiệp

ĐH Stanford đã tìm ra giải pháp ít tốn kém

hơn. Các sulfit kim loại tổng hợp, với nguồn

cung dồi dào và giá thành thấp, sẽ trở thành

các điện cực phục vụ phản ứng tiến hóa

hydro. Quy trình này được miêu tả trong

nghiên cứu trên tạp chí Energy and

Environmental Science.

Cùng với giáo sư hướng dẫn Xiaolin

Zheng, Shi khởi đầu với ý tưởng quen thuộc

với các nhà khoa học rằng hiệu suất của các

cực điện sulfit sẽ được cải thiện nếu “truyền”

cho kim loại các phân tử cô-ban. Tuy nhiên,

điểm đột phá trong phương pháp của Shi lại

nằm ở hai bước như sau. Thứ nhất, hai người

tìm cách kiểm soát chính xác lượng cô-ban

được truyền vào trong điện cực. Thứ hai, thay

vì chỉ truyền mặt ngoài của miếng kim loại

như các thí nghiệm trước đó, họ đã cho truyền

toàn bộ cực điện với cô-ban.

Zheng và Shi đốt lửa nhằm oxi hóa

một sợi kim loại vonfram, biến nó thành dạng

khí. Sau đó, khí sẽ được làm lạnh, khiến hơi

gas cô lại thành các ống nanotube chứa

vonfram oxide. Một kĩ thuật đốt thứ hai sẽ

được dùng để truyền phân tử cô-ban vào các

ống nanotube. Cuối cùng, các nanotube sẽ

được nung với lưu huỳnh trong lò nung và tạo

ra kim loại vonfram di-sun-fit với cô-ban ở

toàn bộ mặt ngoài.

Với quy trình này, các nhà khoa học có

thể điều chỉnh mật độ cô-ban trong điện cực ở

mức vừa phải – tối đa là 15% và xác lập kỉ

lục mới về điện cực HER gốc kim loại sulfit.

Tuy nhiên, hiệu suất của loại cực điện

vonfram disulfit vẫn còn kém xa so với bạch

kim. Các nhà nghiên cứu đang lên kế hoạch

áp dụng quy trình tương tự lên các sulfit khác

nhằm tìm ra loại có hiệu suất gần với bạch

kim nhất, trong đó có molybdenum disulfide,

rẻ hơn bạch kim hàng chục lần.

Theo khoahocphattrien.vn,20/08/2018


************** CÔNG NGHỆ SINH HỌC

Vi khuẩn dưới đất phân hủy nhựa thay thế

Nhóm nghiên cứu tại Viện Công nghệ

Liên bang Thụy Sĩ (ETH Zurich) đã chứng

minh một loại nhựa thay thế có tên là PBAT,

viết tắt của poly (butylene adipate-co-

terephthalate), có thể bị phân hủy bởi vi

khuẩn trong đất.

Các nhà nghiên cứu hy vọng vật liệu

này có thể được sử dụng để thay thế màng

phủ polyethylene. Màng PE được sử dụng


phổ biến trên các cánh đồng để hỗ trợ tăng

năng suất cây trồng bằng cách tăng nhiệt độ

của đất và giữ ẩm cho đất.

Xử lý tấm nhựa là việc làm khó khăn

và khối lượng lớn nhựa cuối cùng sẽ tích tụ

trong đất. Ô nhiễm nhựa polyethylene có thể

làm gián đoạn chu trình vận chuyển nước và

làm suy giảm chất lượng đất.

Các nhà nghiên cứu tại ETH Zurich đã

tìm hiểu xem chất thay thế polyme như PBAT

có thân thiện với môi trường hay không.

Polyme được coi là phân hủy sinh học để ủ

phân, nhưng không được sử dụng trong nông

nghiệp.

Trong thí nghiệm, các nhà khoa học đã

tổng hợp PBAT với một lượng đồng vị

cacbon -13 nhất định. Điều này cho phép các

nhà nghiên cứu theo dõi sự phân hủy cacbon

theo các lộ trình phân hủy sinh học khác

nhau. Thông qua các mẫu đất, nhóm nghiên

cứu có thể theo dõi việc chuyển đổi cacbon

của polyme thành sinh khối và năng lượng,

cũng như sản phẩm phụ CO2.

Michael Zumstein, đồng tác giả nghiên

cứu cho rằng: "Điểm nổi bật trong nghiên cứu

là chúng tôi đã sử dụng những đồng vị ổn

định để theo dõi cácbon có nguồn gốc PBAT

theo nhiều con đường phân hủy sinh học của

polyme trong đất".

Hans-Peter Kohler, nhà vi sinh vật môi

trường và là đồng tác giả nghiên cứu cho biết:

“Theo định nghĩa, phân hủy sinh học đòi hỏi

vi sinh vật phải sử dụng trong quá trình trao

đổi chất toàn bộ cacbon trong các chuỗi

polyme để sản sinh năng lượng và tạo ra sinh

khối như chúng tôi đã chứng minh với PBAT.

Nhiều vật liệu nhựa vỡ vụn thành các mảnh

nhỏ và tồn lưu trong môi trường dưới dạng vi

nhựa, ngay cả khi loại nhựa này không thể

nhìn thấy bằng mắt thường".

Các nhà nghiên cứu cho rằng, chặng

đường kiểm soát ô nhiễm gây ra bởi ngành

công nghiệp nhựa toàn cầu vẫn còn dài và xử

lý nhựa theo cách phân hủy sinh học là bước

đi đúng hướng.

Nghiên cứu đã được công bố trên tạp

chí Science Advances và đây là nghiên cứu

đầu tiên chứng minh một loại nhựa thực sự có

khả năng phân hủy sinh học trong đất.



**************

Các nhà khoa học 'sửa chữa' cây đời của vi khuẩn

Một nhóm các nhà nghiên cứu thuộc

Đại học Queensland (Úc) do Giáo sư Philip

Hugenholtz thuộc Khoa Hóa học và Sinh học

Phân tử của UQ và Trung tâm Sinh thái học

(ACE) của UQ đứng đầu bao gồm các nhà

nghiên cứu ACE, Tiến sĩ Maria Chuvochina,

Tiến sĩ David Waite, Tiến sĩ Christian Rinke,

Adam Skarshewski và Pierre-Alain Chaumeil

đã mang đến một sự thay đổi, diện mạo mới

cho phương pháp phân loại vi khuẩn bằng

cách sử dụng cây tiến hóa dựa trên trình tự bộ

gen.

Nghiên cứu dựa vào kỹ thuật

metagenomics - cho phép khai thác được tối

đa, giải trình tự và phân tích ADN của các vi

sinh vật không nuôi cấy được trong các quần

thể sinh vật được thu thập trực tiếp từ các

mẫu môi trường, từ đó, tạo ra một bức tranh

hoàn chỉnh hơn mô tả cấu trúc của vương

quốc vi khuẩn.

Giáo sư Hugenholtz cho biết cấu trúc

có tên gọi là phép phân loại khoa học giúp kết

nối các mối quan hệ giữa các loài sinh vật

sống. Ông cho biết: "Phép phân loại giúp

gom nhóm và phân loại các loài sinh vật

bằng cách sắp xếp chúng trong một hệ thống

phân cấp các mối liên hệ từ gần đến xa theo

các cấp bậc, chẳng hạn như loài, chi, họ, bậc,


lớp, ngành và vực (đơn vị phân loại sinh vật ở

cấp cao nhất, hơn cả giới; còn gọi là siêu giới

hoặc lãnh giới, lĩnh giới)".

“Hệ thống phân loại mới cung cấp

những hiểu biết về mối tương tác giữa các

loài sinh vật trong chuỗi và lưới thức ăn,

chúng ta có thể liên tưởng đến các con số và

các đơn vị như giây, phút, giờ, v.v… trong đo

đạc thời gian hay các khái niệm như: đường

phố, ngoại ô, tiểu bang và Quốc gia trong địa

điểm địa lý".

Giáo sư Hugenholtz cho biết cộng

đồng khoa học nói chung đều tán thành ý kiến

cho rằng các mối quan hệ tiến hóa là cách

thức phân loại sinh vật mang tính tự nhiên

nhất, tuy nhiên, phép phân loại vi khuẩn vẫn

còn biểu hiện một số lỗi do những khó khăn

về yếu tố lịch sử tiến hóa mang lại.

"Điều này chủ yếu là do các loài vi

sinh vật có rất ít đặc điểm thể chất riêng biệt,

đặc trưng, vì thế, việc hàng nghìn loài bị

phân loại không chính xác xét theo tiêu chí

yếu tố lịch sử là không thể tránh khỏi", ông

nhấn mạnh. “Kỹ thuật phân loại cũng tương

đối phức tạp bởi thực tế là chúng tôi chưa thể

phát triển phần lớn các loài vi sinh vật trong

phạm vi phòng thí nghiệm. Chính vì lẽ đó,

cho đến nay, việc nhận biết, phân loại chúng

chưa được thực hiện đầy đủ".

Tiến sĩ Donovan Parks, nhà phát triển

phần mềm hàng đầu trong dự án, bày tỏ thái

độ vui mừng của ông về sự tiến bộ gần đây

của công nghệ giải trình tự bộ gen cũng như

cách thức nó giúp tái tạo lại cây đời của vi

khuẩn.

Ông nhấn mạnh: "Hệ thống phân loại

phát triển đến một mức độ đáng chú ý. Hiện

nay, chúng ta có trong tay bản sơ đồ di truyền

chi tiết của hàng trăm ngàn loài vi khuẩn, kể

cả những loài chưa được nuôi cấy trong

phòng thí nghiệm".

Nhóm nghiên cứu sau đó sử dụng các

sơ đồ di truyền để xây dựng một cây tiến hóa

khổng lồ của vi khuẩn dựa trên 120 gen được

bảo tồn an toàn, chặt chẽ trên toàn bộ vực vi

khuẩn.

"Cây tiến hóa là cơ sở để chúng tôi tạo

ra một mô hình chuẩn hóa - công cụ hỗ trợ

chúng tôi sửa chữa tất cả các phân loại chưa

chính xác và thực hiện tiến trình tiến hóa giữa

các nhóm vi khuẩn phù hợp", Tiến sĩ Parks

chia sẻ. "Ví dụ, chi Clostridium được xem là

một bãi rác cho vi khuẩn hình que sản xuất

bào tử bên trong tế bào của chúng, do đó,

chúng tôi phân loại lại nhóm này thành 121

nhóm chi riêng biệt trên 29 họ khác nhau”.

"Chúng tôi đã tao ra một sự thay đổi

diện mạo hoàn chỉnh trong phân loại vi

khuẩn, và đặc biệt vui mừng khi biết rằng

cộng đồng khoa học cũng tỏ thái độ hào hứng

về điều này".

Phương pháp phân loại của nhóm

nghiên cứu dựa trên Cơ sở dữ liệu Phân loại

Gen các loài được tài trợ bởi Hội đồng nghiên

cứu sinh người Úc Laureate Fellowship.

Bài báo về nghiên cứu được đăng tải

trên tạp chí Nature Biotechnology.



**************

Xác định enzyme thúc đẩy quá trình sản xuất nhiên liệu sinh học

Các nhà nghiên cứu tại Viện Công

nghệ Tokyo đã tìm ra một loại enzyme thuộc

dòng glycerol-3-phosphate acyltransferase

(GPAT) có triển vọng làm tăng sản lượng

nhiên liệu sinh học từ tảo đỏ

Cyanidioschyzon merolae.


Tảo được biết đến với khả năng lưu trữ

khối lượng lớn dầu triacylglycerol (TAG)

trong các điều kiện bất lợi như thiếu nitơ.

Hiểu chính xác cách tảo có thể làm được điều

này, là mối quan tâm chính của ngành công

nghệ sinh học, vì TAG có thể được chuyển

đổi thành diesel sinh học. Cuối cùng, nhóm

nghiên cứu đã sử dụng loài tảo đỏ đơn bào C.

merolae làm sinh vật mô hình để để khám phá

cách cải thiện sản lượng TAG.

Nhóm nghiên cứu tại Viện Công nghệ

Tokyo do Sousuke Imamura dẫn đầu, đã chỉ

ra rằng enzyme GPAT1 quyết định khả năng

lưu trữ TAG trong C. merolae ngay cả trong

các điều kiện sinh trưởng bình thường, nghĩa

là không cần gây sức ép. Đáng chú ý, các nhà

nghiên cứu đã chứng minh được rằng năng

suất TAG có thể tăng nhiều hơn 56 lần ở

chủng C. merolae biểu hiện mạnh GPAT1 so

với chủng kiểm soát, mà không gây tác động

xấu đến khả năng sinh trưởng của tảo.

Kết quả nghiên cứu đã được công bố

trên tạp chí Scientific Reports, tiếp nối nghiên

cứu trước đây của Imamura và các cộng sự

với đề xuất hai GPAT gồm GPAT1 và

GPAT2, có thể liên quan chặt chẽ đến sự tích

tụ của TAG trong C. merolae.

Theo các nhà khoa học, kết quả nghiên

cứu cho thấy phản ứng được xúc tác bởi

GPAT1, là một bước hạn chế tốc độ tổng hợp

TAG trong C. merolae và sẽ là một mục tiêu

tiềm năng để cải thiện năng suất TAG trong vi

tảo. Nhóm nghiên cứu dự định tiếp tục khám

phá cách cả GPAT1 và GPAT2 tác động đến

sự tích tụ TAG. Bước quan trọng tiếp theo sẽ

là xác định các yếu tố phiên mã kiểm soát biểu

hiện của từng gen được quan tâm.

Theo các nhà khoa học, “Nếu chúng ta

có thể xác định các yếu tố chi phối và thay

đổi chức năng của chúng, thì năng suất TAG

sẽ được cải thiện vì các yếu tố phiên mã ảnh

hưởng đến biểu hiện của rất nhiều gen bao

gồm cả các gen liên quan đến GPAT1.

Phương pháp này dựa vào cơ chế phân tử cơ

bản tổng hợp TAG sẽ dẫn đến hoạt động sản

xuất nhiên liệu sinh học thương mại thành

công nhờ sử dụng vi tảo".



**************

Y DƯỢC

Kiểm tra hơi thở giúp chẩn đoán bệnh Parkinson sớm

Các nhà khoa học ở Israel đã phát triển

thành công phương pháp xét nghiệm hơi thở

có thể giúp phát hiện và chẩn đoán sớm bệnh

Parkinson.

Nhóm nghiên cứu Viên Công nghệ

Technion Israel trước đó đã chỉ cho thấy rằng

xét nghiệm hơi thở này có thể phát hiện ra bệnh

nhân bị bệnh Parkinson đang được điều trị.

Trong một báo cáo công bố trên tạp

chí ACS Chemical Neuroscience mới đây,

nhóm nghiên cứu cho biết phương pháp xét

nghiệm phân tích các phân tử trong hơi thở

này có thể phát hiện ra bệnh Parkinson giai

đoạn đầu ở những người chưa từng được điều

trị và chẩn đoán mắc bệnh.

Phương pháp xét nghiệm này hiệu quả

hơn so với phương pháp xét nghiệm sử dụng

khứu giác để chẩn đoán bệnh và chỉ kém hiệu

quả hơn chút so với phương pháp quét siêu

âm não. Trong khi các thành quả có được

hiện nay vẫn cần phải nghiên cứu sâu hơn

nữa, nhóm nghiên cứu tin rằng, phương pháp

xét nghiệm này có thể dùng như một thiết bị

sàng lọc di động mà không cần sự trợ giúp

của các chuyên gia y tế.


Parkinson là một bệnh thoái hóa phá

hủy mô não và ảnh hưởng đến vận động. Nó

có bốn triệu chứng chính như là: cứng khớp,

run rẩy, chậm chạp và các vấn đề với sự phối

hợp và cân bằng. Các vấn đề khác cũng có thể

phát triển khi bệnh tiến triển, bao gồm mệt

mỏi, khó khăn về lời nói, giấc ngủ bị gián

đoạn, các vấn đề về trí nhớ và trầm cảm.

Bệnh này phức tạp, nhiều dạng khác

nhau và triệu chứng phát ra ở mỗi người khác

nhau. Tuy nhiên, có một vài đặc điểm phổ

biến, một trong những đặc điểm chính đó là

các tế bào sản xuất dopamine bị chết bên

trong vùng não có tên gọi là substantia nigra.

Rất nhiều tế bào sản xuất dopamine bị

chết trước khi xuất hiện các triệu chứng bệnh

Parkinson. Có khoảng 10 triệu người sống

chung với bệnh Parkinson trên toàn thế giới,

trong đó có 1 triệu người ở Hoa Kỳ. Mặc dù

Parkinson có thể ảnh hưởng đến cả phụ nữ và

nam giới nhưng căn bệnh này phổ biến nhiều

hơn ở nam giới.

Phân tích hơi thở như một cách để

chẩn đoán bệnh đã có từ lâu. Từ thời Hy Lạp

cổ đại, các bác sĩ đã đánh hơi hơi thở của

bệnh nhân để hỗ trợ chẩn đoán bệnh.

Ngoài carbon dioxide, nitơ và oxy, hơi

thở của chúng ta chứa hơn 100 hợp chất dễ

bay hơi với số lượng có thể phản ánh được

tình trạng sức khỏe của chúng ta.

Giống như nhiều nhóm nghiên cứu ở

những nơi khác trên thế giới, nhóm các nhà

khoa học tại Viện Công nghệ Technion Israel

hiện đang nỗ lực phát triển các cách để chẩn

đoán các loại bệnh từ thành phần hóa học của

hơi thở. Họ rất thành thạo chuyên môn trong

việc áp dụng công nghệ nano và trí thông

minh nhân tạo để phát triển phân tích hơi thở

như một công cụ chẩn đoán.

Trong năm 2017, cùng với các đồng

nghiệp từ các trung tâm quốc tế khác, nhóm

nghiên cứu cho biết họ đã sử dụng "nano

thông minh nhân tạo" để chẩn đoán và phân

loại được 17 bệnh bằng cách phân tích "hơi

thở" của hơn 1.000 bệnh nhân trong một công

trình nghiên cứu hợp tác.

Xét nghiệm mới phát hiện được bệnh

Parkinson giai đoạn sớm

Thiết bị kiểm tra hơi thở mới này chứa

một loạt 40 cảm biến được làm từ ống nano

cacbon hoặc hạt nano vàng.

Các nhà nghiên cứu đã sử dụng thiết bị

mới để kiểm tra hơi thở của 29 bệnh nhân

mới được chẩn đoán mắc bệnh Parkinson và

chưa bắt đầu điều trị. Họ cũng đã xét nghiệm

cho 19 người khỏe mạnh ở độ tuổi tương tự,

những người này không mắc bệnh.

Kết quả cho thấy mảng cảm biến này

có thể phát hiện ra những bệnh nhân

Parkinson giai đoạn đầu với độ nhạy là 79%,

độ đặc hiệu là 84% và độ chính xác là 81%.

Điều này tương ứng với độ nhạy cảm

của 93% và 62%, độ đặc hiệu 90% và 89, và

độ chính xác của 92% và 73% của các

phương pháp quét não và sử dụng khứu giác.

Độ chính xác, độ đặc hiệu và độ nhạy là

tiêu chuẩn đánh giá phương pháp chẩn đoán

này. Các kết quả thu được khi áp dụng công cụ

chẩn đoán mới này có tính chính xác cao.

Độ chính xác là khả năng phân biệt

chính xác giữa các đối tượng bị bệnh và khỏe

mạnh. Tính đặc hiệu là khả năng xác định

chính xác các đối tượng khỏe mạnh và độ

nhạy là khả năng xác định chính xác các đối

tượng bị bệnh.

“Chẩn đoán sớm bệnh Parkinson là

rất quan trọng bởi vì nó ảnh hưởng đến sự

lựa chọn phương pháp điều trị và nó chịu

mức độ lớn về các lỗi chẩn đoán sai”, các tác

giả nghiên cứu lưu ý. Ngoài ra, bệnh được

phát hiện sớm, tạo ra nhiều cơ hội điều trị

giúp ngăn ngừa tổn thương thần kinh não.



**************


Kích thích não có thể cải thiện trí nhớ trong khi bạn ngủ

Một nghiên cứu mới của các nhà khoa

học đến từ Đại học New Mexico ở

Albuquerque cho thấy việc kích thích não

không xâm lấn, hoạt hoá não bộ trong khi ngủ

có thể cải thiện trí nhớ vào ngày hôm sau.

Kích thích não sâu vốn là chủ đề nóng

mà các nhà thần kinh học trong những năm

gần đây quan tâm vì nó có thể mang lại những

phương pháp điều trị hiệu quả hơn cho các

triệu chứng của bệnh Parkinson. Tuy nhiên,

kích thích não sâu liên quan đến việc chèn các

điện cực vào sâu trong não do đó rất cần phải

cân nhắc kỹ của cả bác sỹ và bệnh nhân mặc

dù phương pháp này không xâm lấn, hoàn toàn

không tiếp cận trực tiếp đến não.

Gần đây, các nhà nghiên cứu đã bắt đầu

đặt ra câu hỏi: Quy trình kích thích não sâu

không xâm lấn này có thể cải thiện các khía

cạnh của nhận thức hay không? Liệu nó có khả

năng tăng cường trí nhớ cho con người?

Đầu tiên, các nhà nghiên cứu đã hướng

dẫn những người tham gia nghiên cứu thực

hiện bài tập phân biệt bằng trực giác thực tại.

Trong bài tập này, họ được yêu cầu tránh xa

các thiết bị nổ, súng bắn tỉa, các vật thể nguy

hiểm khác và tránh người. Để làm được được

điều này, người tham gia sẽ phải dè chừng

các dấu hiệu không dễ phát hiện ở trong môi

trường phức tạp. Suốt đêm, những người

tham gia được ngủ trong phòng thí nghiệm và

được tiến hành kích thích không xâm lấn. Sự

kích thích này được lập trình phù hợp với pha

và tần số dao động sóng chậm xảy ra trong bộ

não ngủ. Các nhà khoa học tin rằng những

dao động này là một phần quan trọng trong

việc củng cố trí nhớ; nhóm nghiên cứu đã

thúc đẩy hiệu quả các dao động bằng dòng

diện nhân tạo.

Ngày hôm sau, những người tham gia

đã được kiểm tra một bài tập trực quan tương

tự nhưng mới mẻ hơn. Sau khi kích thích não

suốt đêm, họ đã hoàn thành nhiệm vụ yêu cầu

của bài tập tốt hơn so với những đêm ngủ

không kích thích não. Kết quả cho thấy

phương pháp kích thích não không xâm lấn

đã giúp những người tham gia có khả năng

ghi nhớ tốt hơn.

Những nghiên cứu này đã được công

bố trên tạp chí The Neuroscience.



**************

Nghiên cứu phát hiện một loại thuốc có thể ngăn chặn bệnh Alzheimer

Bằng chứng mới xuất hiện cho thấy,

một loại thuốc “hiệu nghiệm” có sẵn có thể

ngăn chặn sự phát triển của bệnh Alzheimer

nhưng chỉ khi người bệnh phải duy trì dùng

thuốc lâu dài trước khi các triệu chứng bệnh

xuất hiện.

Bệnh Alzheimer là dạng phổ biến nhất

của bệnh mất trí nhớ; theo Trung tâm Kiểm

soát và Phòng ngừa Dịch bệnh (CDC), ước

tính có khoảng 5,7 triệu người trưởng thành ở

Hoa Kỳ sống với tình trạng này.

Một điều không may mắn đó là, không

có liệu pháp điều trị khỏi bệnh Alzheimer, và

sau khi bệnh khởi phát, các triệu chứng của

bệnh có xu hướng xấu dần. Do đó, nhiều


người đặt ra câu hỏi rằng: “Liệu các chuyên

gia có thể phòng ngừa bệnh này ở những

người được xem là có nguy cơ cao không?”

Mới đây, nhóm tác giả một nghiên cứu

mới thuộc Trường Đại học Virginia,

Charlottesville cho rằng, một loại thuốc có

tên là memantine - hiện đang được sử dụng

để kiểm soát các triệu chứng của bệnh

Alzheimer - thực sự có thể giúp ngăn ngừa

căn bệnh này. Tuy nhiên, thuốc chỉ hiệu

nghiệm nếu bệnh nhân dùng thuốc trước khi

triệu chứng bệnh xuất hiện.

Theo giáo sư George Bloom, Trường

Đại học Virginia, giám sát nghiên cứu, cho

biết: “Căn cứ vào các nghiên cứu cho đến nay,

sẽ hoàn toàn không có khả năng chữa được

căn bệnh Alzheimer khi bệnh nhân xuất hiện

các triệu chứng bệnh. Hy vọng lớn nhất có thể

chữa được căn bệnh này là đầu tiên phải nhận

diện được những bệnh nhân có nguy cơ, tiến

hành điều trị dự phòng bằng loại thuốc hiệu

nghiệm mới cho bệnh nhân, tiếp đến là thay

đổi điều chỉnh lối sống bệnh nhân để làm giảm

tốc độ tiến triển giai đoạn tiềm ẩn của bệnh.

Từ đó chúng ta có thể ngăn chặn bệnh ngay từ

khi nó bắt đầu hình thành”.

Những phát hiện này đã được công bố

trên tạp chí Alzheimer's & Dementia mới đây.

Các nhà nghiên cứu giải thích rằng

bệnh Alzheimer bắt đầu từ rất lâu trước khi

các triệu chứng bắt đầu xuất hiện, thậm chí là

một thập kỷ hoặc lâu hơn. Một trong những

đặc điểm của tình trạng này là: các tế bào não

cố gắng phân chia để cân bằng lại cái chết của

các tế bào thần kinh khác dù sau đó các tế bào

này cũng bị chết đi. Việc phân chia thêm các

tế bào não này hoàn toàn không bình thường

và không xảy ra trong một bộ não khỏe mạnh.

Giáo sư Bloom ước tính, 90% các tế

bào thần kinh bị chết xảy ra trong não của

bệnh nhân mắc Alzheimer. Bệnh nhân sẽ mất

khoảng 30% các tế bào thần kinh ở các thùy

trán của não.

Phát hiện của nhóm nghiên cứu hứa

hẹn rất lớn trong việc phòng ngừa bệnh

Alzheimer. Memantine có ít tác dụng phụ

được biết đến, và các tác dụng phụ xảy ra rất

hiếm và không ảnh hưởng lớn đến sức khỏe

của người bệnh.

Giáo sư Bloom tin rằng, trong tương

lai, đây sẽ một phương pháp phòng ngừa hữu

ích, có thể dùng để sàng lọc sớm cho những

người có nguy cơ mắc bệnh Alzheimer.

Hiện tại, Giáo sư Bloom và các đồng

nghiệp đang lên kế hoạch thử nghiệm lâm

sàng để kiểm tra chiến lược phòng ngừa bệnh

Alzheimer mà họ đã phác thảo trong nghiên

cứu.



**************

Bệnh động kinh: Những phát hiện mới có thể thay đổi sách giáo khoa

Nghiên cứu mới phát hiện ra rằng hai

protein não chính có liên quan đến sự kích

thích quá mức thần kinh, đặc trưng của chứng

động kinh. Theo các nhà nghiên cứu, những

phát hiện này có khả năng thay đổi giáo trình

sách giáo khoa về bệnh động kinh, cũng như

mở đường cho các liệu pháp điều trị mới.

Tổ chức Y tế Thế giới (WHO) ước tính

có khoảng 50 triệu người trên toàn thế giới bị

bệnh động kinh, làm cho nó trở thành một

trong những bệnh về thần kinh phổ biến nhất

trên thế giới. Tại Hoa Kỳ, khoảng 3,4 triệu

người - chiếm 1,2% dân số mắc bệnh này.

Ở bệnh động kinh, các bộ phận của

não có mức tín hiệu điện cao bất thường, làm

gián đoạn chức năng thần kinh bình thường


của chính nó. Một bộ não hoạt động tốt là nhờ

vào các tín hiệu điện mà các tế bào thần kinh

truyền cho nhau.

Việc hiểu rõ hơn về chức năng giữa

các tế bào thần kinh có thể tạo ra các phương

pháp điều trị tốt hơn cho bệnh động kinh.

Nghiên cứu mới sẽ đưa chúng ta đến gần hơn

mới mục tiêu này.

Các nhà thần kinh học do Rochelle

Hines, Trường Đại học Nevada, Las Vegas,

đứng đầu, đã tiến hành nghiên cứu cách thức

các protein não tương tác để điều chỉnh tín

hiệu điện của tế bào thần kinh.

Theo Hines, những phát hiện mà bà và

nhóm nghiên cứu đã công bố trên tạp chí

Nature Communications mới đây cho thấy có

thể thay đổi lại các kiến thức trong sách giáo

khoa về bệnh động kinh khi mà họ đã thay đổi

sâu sắc sự hiểu biết của các nhà nghiên cứu về

những gì đã điều chỉnh sự kích thích của các tế

bào thần kinh trong chứng động kinh.

Làm thế nào hai protein có thể thay

đổi sóng não

Như Hines và các đồng nghiệp giải

thích trong bài báo của họ, hoạt động của não

dựa vào chức năng giữa các tế bào kích thích

và các tế bào thần kinh ức chế; Điều này điều

chỉnh tỷ lệ kích thích toàn bộ tế bào và kiểm

soát sự kích thích của tế bào cục bộ.

Đối với chức năng này, các thụ thể loại

GABA tuýp A (GABAA) đóng vai trò quan

trọng. Các thụ thể GABAA là "các thụ thể

dẫn truyền thần kinh ức chế chính trong não

loài động vật có vú”. Các thụ thể này có

nhiều tiểu đơn vị, từ alpha đến theta.

Trong bệnh động kinh, các nghiên cứu

trước đây đã gợi ý rằng các tiểu đơn vị alpha

của các thụ thể GABAA làm trung gian nhắm

mục tiêu có chọn lọc các thụ thể não. Tuy

nhiên, các cơ chế đằng sau điều này không rõ

ràng.

Trong nghiên cứu mới này, Hines và

nhóm nghiên cứu đã thu hẹp các thụ thể này

thành hai protein quan trọng: tiểu đơn vị

alpha-2 (thuộc họ GABAA) và collybistin.

Khi họ phá vỡ giao tiếp giữa hai

protein này ở chuột, các xét nghiệm điện não

đồ cho thấy sóng não của chuột không đều và

không kiểm soát được, tương tự ở những

người bị bệnh động kinh và mắc chứng lo âu.

“Kết quả làm thay đổi sách giáo

khoa” và tạo ra các loại thuốc mới

Từ công trình nghiên cứu này, Hines giải

thích: “Đây là mảnh ghép có khả năng thay

đổi sách giáo khoa. Trước đây, nhóm nghiên

cứu cũng đã đặt câu hỏi về cách thức các

mảnh ghép này khớp với nhau và đã từng

nghĩ rằng có thể có 1 nhóm gồm 3 hay nhiều

protein tương tác. Công trình nghiên cứu của

chúng tôi cho thấy có sự tương tác rất cụ thể

giữa hai protein này và điều này có ý nghĩa

lớn cho các nhà thần kinh học về việc làm sao

có thể điều chỉnh chúng”.

Việc điều chỉnh “ngăn” các protein

trong não kiểm soát tế bào truyền tín hiệu có

thể dẫn đến các phương pháp điều trị tốt hơn

để ngăn chặn hoặc phòng ngừa co giật.

“Nếu chúng ta có thể hiểu rõ hơn về

cách hoạt động của mô hình não, chúng ta có

thể hiểu nó có thể xảy ra như thế nào ở chứng

động kinh - chứng bệnh làm cho hoạt động

của não trở nên không kiểm soát được. Và

nếu chúng ta có thể hiểu điều gì là quan trọng

đối với việc kiểm soát này, chúng ta có thể

đưa ra các phương thức tốt hơn để điều trị và

cải thiện chất lượng cuộc sống cho những

người bị động kinh hoặc có thể là các loại rối

loạn khác chẳng hạn như chứng lo âu hoặc

rối loạn giấc ngủ”. Hines nhấn mạnh.

Stephen Moss, đồng tác giả nghiên

cứu, giáo sư về khoa học thần kinh tại Đại

học Tufts, Medford, MA, cho biết, những

phát hiện này sẽ gợi ý các nhà nghiên cứu tìm

ra những loại thuốc mới nhắm vào thụ thể

alpha-2 GABAA.



**************


Probiotic có thể gây ra tình trạng rối loạn chức năng não và đầy hơi

Những nghiên cứu trước cho thấy việc

điều chỉnh hệ vi khuẩn đường ruột thông qua

chế phẩm sinh học có thể có kết quả tích cực

đối với sức khỏe. Nghiên cứu mới, từ Đại học

Y Georgia ở Đại học Augusta - Hoa Kỳ, đã

báo cáo mối liên hệ giữa các triệu chứng liên

quan đến não bộ, bao gồm trí nhớ ngắn hạn

và khó tập trung và sự phát triển quá mức của

vi khuẩn ở ruột non do tiêu thụ probiotic.

Tác giả nghiên cứu Satish Rao cho

biết: Trong nghiên cứu chúng tôi đã thử

nghiệm với bệnh nhân phát triển cả hai triệu

chứng: chứng đờ đẫn não và đầy hơi ngay lập

tức sau khi ăn. Và kiểm tra hồ sơ trao đổi chất

của bệnh nhân và tìm thấy hàm lượng cao axit

D-lactic trong mẫu máu, bệnh nhân thường

xuyên tiêu thụ probiotic và sữa chua. Kết quả

cho thấy một số bệnh nhân biết cả tiêu thụ

men vi sinh và bị rối loạn chức năng não.

Chứng đờ đẫn não không phải là tình

trạng lâm sàng rõ ràng, nhưng thay vào đó,

thường có nhiều triệu chứng nhận thức mất

phương hướng, chẳng hạn như nhầm lẫn, khó

tập trung và trí nhớ kém. Các triệu chứng

thường thoáng qua. Các nhà khoa học đã tập

hợp một nhóm các đối tượng, có tất cả các

triệu chứng báo cáo về chứng đờ đẫn não và

đều có bằng chứng về việc sử dụng probiotic.

Các đối tượng đã phát triển quá mức về lượng

vi khuẩn trong ruột non của họ. Dẫn đến vi

khuẩn lactobacillus phát triển mạnh đã được

tìm thấy để sản xuất quá nhiều axit D-lactic.

Axit D-lactic được tạo ra khi một số vi

khuẩn phân hủy đường trong thức ăn. Quá

trình này có thể tạo ra các chất khí gây ra tình

trạng đầy bụng và khó chịu ở bụng, cũng như

axit D-lactic, có thể được hấp thu vào máu và

đến não. Axit D-lactic đã được tìm thấy là

độc hại đối với các tế bào não, dẫn đến những

bất thường nhận thức tạm thời. Satish Rao nói

rằng: Vi khuẩn probiotic có khả năng vỡ

đường và sản xuất axit D-lactic. Vì vậy nếu

ruột non tiếp xúc với vi khuẩn probiotic thì có

khả năng phát triển nhiễm acid lactic và

chứng đờ đẫn não. Những mẫu nhỏ của các

đối tượng tham gia nghiên cứu sau đó được

hướng dẫn để ngừng tiêu thụ probiotic hoặc

thực phẩm có chứa probiotic và dùng kháng

sinh để giảm số lượng vi khuẩn đường ruột.

85% tình nguyện viên mắc chứng đờ đẫn não

và sẽ hướng đến một phương pháp hoàn

chỉnh để chữa bệnh.

Năm 2017, nghiên cứu ở chuột từ Đại

học New South Wales - Úc đã phát hiện ra

rằng probiotics chỉ hữu ích ở động vật có

“sức khỏe đường ruột bị rối loạn chức năng”.

Không chỉ vậy, nhưng kết quả cho thấy chuột

có chế độ ăn lành mạnh, probiotic thực sự dẫn

đến một mức độ nhỏ của suy giảm trí nhớ.

Trong cả hai nghiên cứu cũ và mới, cơ chế

đằng sau chế phẩm sinh học và chức năng

nhận thức suy giảm vẫn chưa rõ ràng. Các

nhà nghiên cứu lưu ý cần thêm những nghiên

cứu sâu hơn, để có kết quả tốt nhất. Tuy

nhiên, Satish Rao cho rằng tự quản lý

probiotic nên được thực hiện thận trọng vì nó

có thể dẫn đến kết quả sức khỏe tiêu cực.

Probiotics nên được coi là một loại thuốc,

không phải là một thực phẩm bổ sung.

Nghiên cứu được công bố trên tạp chí

Clinical and Translational Gastroenterology!



**************


Cơ chế tế bào có thể thay đổi phương pháp điều trị ung thư

Di căn là sự lây lan và phát triển của

bệnh ung thư từ một cơ quan hoặc một phần

của cơ thể sang một cơ quan khác bất kỳ khắp

cơ thể. Đây là một quá trình phức tạp mà các

nhà nghiên cứu đang nỗ lực nghiên cứu để

hiểu rõ và cuối cùng có thể ngăn chặn nó.

Nghiên cứu mới đây sẽ đưa chúng ta

tiến gần đến mục tiêu cuối cùng này, bởi vì

các nhà khoa học đã khám phá ra một cơ chế

giúp chúng ta thay đổi cách chúng ta hiểu về

sự gia tăng của các tế bào ung thư.

Việc hiểu được cách thức ung thư lan

rộng để ngăn chặn nó là rất quan trọng. Gần

đây, các nhà nghiên cứu đã đạt được tiến bộ

đáng kể theo hướng nghiên cứu này.

Bằng cách ứng dụng các kỹ thuật tạo

ảnh hiện đại nhất, các nhà khoa học đã có thể

quan sát thấy cách thức tế bào ung thư “trôi’

theo mạch máu, xâm nhập vào các mạch máu

nhỏ nào đó và bị mắc lại rồi sinh sôi, tăng

trưởng ở vị trí mới.

Các nghiên cứu khác đã chỉ ra được

việc bị suy giảm một số protein nhất định dẫn

đến làm cho các tế bào ung thư có thể biến

đổi hình dạng của chúng, giúp chúng vượt

qua khỏi hàng rào bảo vệ của hệ miễn dịch.

Hiện tại, một nghiên cứu mới đã

“phóng to” được cơ chế tế bào cho phép các

tế bào ung thư phân chia và di chuyển.

Nghiên cứu này được thực hiện bởi một nhóm

các nhà khoa học quốc tế do Steffen Scholpp,

giáo sư Trường Đại học Exeter (Vương quốc

Anh) đứng đầu.

Công trình nghiên cứu của họ đã được

công bố trên tạp chí eLife mới đây.

Để một cơ quan phát triển bình

thường, các tế bào phải có khả năng giao tiếp

hoặc gửi tín hiệu cho nhau. Protein rất quan

trọng cho quá trình phát triển này có tên gọi

là protein Wnt. Chúng kiểm soát sự gia tăng

của các tế bào, vì vậy chúng rất quan trọng

cho sự phát triển của phôi và các cơ quan.

Nói cách khác, tín hiệu Wnt thúc đẩy tăng

trưởng bằng cách cho phép các tế bào phân

chia. Trong khi tăng trưởng thường là một

điều tốt đối với các cơ quan khoẻ mạnh, thì

đối với ung thư, tín hiệu Wnt sai sẽ gây tác

dụng ngược lại, dẫn đến các tế bào xấu phân

chia (các trường hợp ung thư ác tính).

Vai trò của tín hiệu Wnt trong ung thư

đã được hoàn toàn ghi nhận, đầu tiên trong

ung thư đại trực tràng và sau đó ở các bệnh

khác. Nhưng cho đến nay cơ chế chính xác mà

Wnt gửi tín hiệu đi vẫn chưa được biết đến.

Tuy nhiên, mới đây Giáo sư Scholpp

và các cộng sự đã phát hiện ra một số chỗ lồi,

hay “các bướu” trên tế bào là chìa khoá để

truyền tín hiệu - điều này sẽ điều chỉnh tốc độ

tế bào phân chia và nhân lên. Những bướu tế

bào này được gọi là cytonemes, và chúng

đảm nhiệm chức năng truyền tín hiệu.

Giáo sư Scholpp và nhóm nghiên cứu

phát hiện ra rằng nếu ngăn chặn sự hình thành

của các cytonemes, điều này sẽ phá vỡ đường

truyền tín hiệu từ các tế bào sản sinh Wnt. Họ

cũng có thể quan sát cách thức WNT di

chuyển qua màng tế bào và tương tác với một

thụ thể giúp nó hình thành cytoneme.

Giáo sư Scholpp và các đồng nghiệp

hy vọng rằng những phát hiện của họ sẽ giúp

thay đổi các phương pháp điều trị không chỉ

đối với các bệnh ung thư mà còn thay đổi

phương pháp trị liệu cho các hội chứng rối

loại phát triển khác như tự kỷ.



**************


Thuốc chống ung thư mới làm cho các tế bào ung thư “ngủ” vĩnh viễn

Các nhà khoa học ở Melbourne đã phát

hiện ra một loại thuốc chống ung thư mới có

thể khiến cho các tế bào ung thư ngừng hoạt

động vĩnh viễn, mà không có tác dụng phụ

thường gây ra bởi các liệu pháp ung thư.

Nghiên cứu mới đã được công bố trên tạp chí

Nature, cho thấy loại thuốc chống ung thư

đầu tiên này hoạt động bằng cách làm bất

hoạt tế bào ung thư, ngăn chặn sự phát triển

và lan rộng của khối u mà không gây tổn

thương ADN của tế bào.

Các loại thuốc mới có thể cung cấp lựa

chọn thay thế thú vị cho các bệnh nhân ung

thư và có triển vọng tuyệt vời trong việc ngăn

chặn sự tiến triển của ung thư trong các mô

hình ung thư gan và máu, cũng như cản trở

ung thư tái phát.

Ngừng hoạt động vĩnh viễn

Nhóm nghiên cứu bao gồm PGS. Tim

Thomas và PGS. Anne Voss tại Viện nghiên

cứu Walter và Eliza Hall, GS. Jonathan Baell

tại Viện Khoa học dược phẩm Monash và TS.

Brendon Monahan thuộc Đơn vị nghiên cứu

liệu pháp ung thư CRC đã nghiên cứu liệu ức

chế các protein KAT6A và KAT6B. Đây có

thể là phương pháp mới để điều trị ung thư.

PGS. Thomas cho biết đây là loại

thuốc chống ung thư đầu tiên nhắm vào đích

là các protein KAT6A và KAT6B. Cả hai

protein được biết đóng vai trò quan trọng

trong việc điều khiển ung thư. KAT6A nằm ở

vị trí thứ 12 trong danh sách các gen phổ biến

nhất trong các loại ung thư.

PGS. Thomas cho biết: “Ban đầu,

chúng tôi đã phát hiện ra rằng KAT6A bị suy

giảm di truyền đã tăng bốn lần tuổi thọ của

các mô hình động vật thí nghiệm bị ung thư

máu thể u lympo. Biết được rằng KAT6A là

yếu tố quan trọng thúc đẩy sự phát triển của

bệnh ung thư, chúng tôi bắt đầu tìm ra các

phương thức ức chế protein để điều trị ung

thư". Các hợp chất đã được chứng minh có

triển vọng lớn trong thử nghiệm tiền lâm sàng.

PGS. Thomas cho rằng đây là loại

thuốc chống ung thư mới có hiệu quả trong

việc ngăn chặn sự tiến triển của ung thư trong

các mô hình ung thư tiền lâm sàng. Đây là vũ

khí tiềm năng hoàn toàn mới chống ung thư.

Hợp chất này được dung nạp tốt trong các mô

hình tiền lâm sàng và phát huy tác dụng rất tốt

so với các tế bào khối u, trong khi xem ra

không có ảnh hưởng xấu đến các tế bào khỏe

mạnh.

ADN tổn thương nhiều hơn

Phương pháp hóa trị và xạ trị hoạt

động gây gây tổn thương vĩnh viễn cho ADN.

Các tế bào ung thư không thể sửa chữa tổn

thương này và chết. Hạn chế nằm ở chỗ các

liệu pháp không chỉ nhắm vào các tế bào ung

thư và gây tổn thương lớn cho cả các tế bào

khỏe mạnh. Điều này gây ra tác dụng phụ phổ

biến trước mắt như buồn nôn, mệt mỏi, rụng

tóc và dễ bị với nhiễm trùng, cũng như các

tác dụng lâu dài như vô sinh và tăng nguy cơ

phát triển các loại ung thư khác.

PGS. Voss cho biết: "Thay vì gây tổn

thương ADN do các phương pháp hóa trị và

xạ trị, loại thuốc chống ung thư mới này chỉ

đơn giản là làm cho tế bào ung thư “ngủ”

vĩnh viễn. Hợp chất mới này ngăn chặn các tế

bào ung thư phân chia bằng cách làm mất

khả năng “kích hoạt” sự khởi phát của chu kỳ

tế bào. Thuật ngữ kỹ thuật gọi là lão hóa tế

bào. Các tế bào không chết, nhưng chúng

không còn có thể phân chia và sinh sôi được

nữa. Nếu không có khả năng này, các tế bào

ung thư sẽ bị ngăn chặn một cách hiệu quả".


Nhóm nghiên cứu tin rằng các loại

thuốc này có hiệu quả trong việc trì hoãn tái

phát ung thư.



**************

Các nhà khoa học phát hiện ra tế bào phòng chống ung thư vú

Các nhà nghiên cứu tại trường Đại học

Johns Hopkins đã chứng minh được rằng

trong mô chuột nuôi cấy tại phòng thí nghiệm

có lớp tế bào bao quanh các ống dẫn sữa

vươn ra kéo các tế bào ung thư để ngăn chặn

tình trạng tế bào ác tính di căn khắp cơ thể.

Phát hiện nghiên cứu cho thấy lớp tế bào này

được gọi là myoepithelium, không phải là

một rào cản ổn định đối với hiện tượng ung

thư xâm lấn như các nhà khoa học trước đây

đã từng nghĩ, mà là một biện pháp phòng vệ

tích cực chống ung thư vú di căn. Nghiên cứu

đã được công bố trên tạp chí Cell Biology.

Tiến sĩ Andrew Ewald, giáo sư sinh

học tế bào tại Trường Y trực thuộc Đại học

Johns Hopkins và một trong các tác giả

nghiên cứu cho biết: “Hiểu được về các tế

bào ung thư có thể giúp chúng ta phát triển

những phương pháp dự báo nguy cơ ung thư

di căn cho mỗi người bệnh”.

Hầu hết các khối u vú khởi phát từ các

tế bào nằm trong ống dẫn sữa. Các tế bào này

lần lượt được bao quanh bởi các tế bào

myoepithelial, cùng phối hợp hoạt động để co

lại và đẩy sữa qua ống dẫn khi chuột con bú

mẹ.

Lớp myoepithelial này được sử dụng

về mặt lâm sàng để phân biệt giữa ung thư vú

tại chỗ với ung thư xâm lấn ở người. Khi các

tế bào ung thư vú chọc thủng lớp

myoepithelial, được gọi là ung thư biểu mô

xâm lấn, có liên quan đến tỷ lệ tái phát cao và

nhu cầu điều trị tích cực.

Trong nghiên cứu, các nhà khoa học

đã biến đổi các tế bào được lấy từ lớp lót của

ống dẫn sữa ở chuột để tạo ra protein Twist1,

hoạt động bằng cách thay đổi biểu hiện gen

và có liên quan đến ung thư di căn ở nhiều

loại khối u. Các nhà nghiên cứu đã nhận thấy

khi tế bào Twist 1 làm thủng lớp

myoepithelial, tế bào myoepithelial đã kéo

thành công các tế bào “lạc lối” trở lại ống dẫn

sữa mà chỉ mất 92% thời gian thông qua 114

quan trắc.

Để xác nhận các phát hiện này là

những hành vi tích cực, nhóm nghiên cứu đã

thay đổi hai đặc điểm chính của các tế bào

myoepithelial, đó là khả năng co lại và tỷ lệ tế

bào myoepithelial so với các tế bào xâm lấn.

Đầu tiên, các nhà nghiên cứu đã biến

đổi gen của tế bào myoepithelial ở chuột để

khai thác hết actin cơ trơn của chúng, một

loại protein cho phép tế bào co lại. Trong điều

kiện đó, số lượng tế bào xâm lấn thoát ra

xuyên qua lớp myoepithelial, tăng gấp ba lần

so với các tế bào điều khiển (kiểm soát) bằng

myoepithelium bình thường.

Tương tự như vậy, nhóm nghiên cứu

đã phát hiện ra rằng giảm tỷ lệ tế bào

myoepithelial so với (trên) các tế bào xâm lấn

làm tăng số lượng tế bào ung thư thoát ra

ngoài. Chỉ cần bổ sung hai tế bào

myoepithelial cho mỗi tế bào xâm lấn, tỷ lệ

thất thoát giảm bốn lần so với sự lây lan của

các tế bào xâm lấn khi không có hàng rào bảo

vệ.

TS. Eliah Shamir, nghiên cứu sinh về

bệnh lý phẫu thuật tại trường Đại học

California cho rằng: “Đây là điều này rất

quan trọng cần biết vì nó cho thấy cả sự hoàn

chỉnh của myoepithelium và biểu hiện gen


trong các tế bào myoepithelial là rất quan

trọng trong việc dự đoán hành vi của các khối

u vú ở người. Ở những nơi có lớp này mỏng

đi hoặc bị cong là cơ hội cho các tế bào ung

thư ‘trốn thoát’”.

Trong tương lai, nhóm nghiên cứu sẽ

xem xét các cơ chế tế bào thúc đẩy lớp

myoepithelial phản ứng một cách chủ động và

yếu tố khiến cho lớp myoepithelial bị lỗi

trong quá trình xâm lấn.



**************

Phát hiện và chẩn đoán sớm bệnh u tủy - dạng ung thư hiếm gặp bằng các xét nghiệm máu đơn giản

Một nghiên cứu tiên phong có thể trở

thành phương pháp xét nghiệm máu đơn giản

mới giúp cải thiện chẩn đoán sớm trong điều

trị u tủy - một dạng bệnh ung thư hiếm gặp.

Nghiên cứu mới đây được xuất bản

trong Tạp chí Thực hành chung của Anh.

Nghiên cứu là sự hợp tác giữa các nhà

khoa học đến từ trường Đại học Oxford, Đại

học Exeter và Trung tâm Y tế Chiddenbrook

Surgery, Crediton ở Anh và được tài trợ bởi

Viện Nghiên cứu Sức khỏe Quốc gia (NIHR).

Các nhà nghiên cứu đã kiểm tra và

xem xét sự kết hợp tốt nhất giữa xét nghiệm

máu và các xét nghiệm chẩn đoán khác có thể

được áp dụng trong chẩn đoán u tủy trong

thực hành GP.

Cụ thể, nhóm đã tiến hành khảo sát

mức độ hiệu quả của một số biện pháp khác

nhau trong phát hiện và chẩn đoán bệnh cũng

như đề xuất những sự kết hợp tốt nhất, hiệu

quả nhất giữa các hình thức xét nghiệm để

ngăn chặn sự phát triển của bệnh và xua tan

nỗi lo lắng, ám ảnh của bệnh nhân.

Các nhà nghiên cứu phân tích các mẫu

xét nghiệm máu của 2703 trường hợp bệnh

nhân được thực hiện từ 5 năm trước và so

sánh với mẫu máu của 12.157 bệnh nhân

không bị ung thư, kết hợp trong số này các

trường hợp bệnh nhân cùng độ tuổi cùng các

thông số liên quan khác.

Kết quả cho thấy: sự kết hợp đơn giản

của hai thông số máu là yếu tố đủ để chẩn

đoán bệnh. Xét nghiệm máu thường được tiến

hành trong các cuộc phẫu thuật GP.

Constantinos Koshiaris, tác giả chính

của nghiên cứu, từ trường Đại học Oxford,

cho biết: "Sự kết hợp của nồng độ

hemoglobin, chất mang oxy trong máu, và

một trong hai Dấu ấn sinh học biểu hiện tình

trạng viêm (tỷ lệ lắng đọng của hồng cầu

hoặc độ nhớt của huyết tương) là quy tắc

kiểm tra đầy đủ. Nếu phát hiện bất thường

trong xét nghiệm này thì cần tiến hành xét

nghiệm nồng độ protein trong nước tiểu khẩn

cấp để giúp chẩn đoán nhanh hơn".

Mỗi năm có khoảng 5.700 người được

chẩn đoán mắc u tủy ở Anh. Triệu chứng phổ

biến của bệnh là các biểu hiện như: đau

xương, mệt mỏi và suy thận. Quá trình chẩn

đoán và phát hiện bệnh u tủy được đánh giá là

lâu nhất trong số tất cả các bệnh ung thư phổ

biến. Một số lượng lớn bệnh nhân được chẩn

đoán sau khi chăm sóc cấp cứu và hơn một

phần ba trong số đó cần ít nhất ba tư vấn về

chăm sóc chính.

Giáo sư Willie Hamilton, thuộc

Trường Đại học Y khoa Exeter, là điều tra

viên chính về nghiên cứu này. Ông cho biết:

"Thông thường, mỗi năm năm có một trường

hợp bệnh nhân u tủy được phát hiện và chẩn

đoán sớm bởi bác sĩ gia đình. Việc điều trị


kịp thời hơn có thể giúp cải thiện đáng kể tỷ

lệ sống sót cho bệnh nhân. Trong nghiên cứu,

chúng tôi đề xuất một phương pháp đơn giản

mà một bác sĩ có thể kiểm tra ở các bệnh

nhân xuất hiện những triệu chứng như: đau

lưng, đau xương sườn và đau ngực, hoặc

nhiễm trùng ngực tái phát và xác định xem

liệu họ có mắc bệnh u tủy hay không”.

Nhóm tác giả cũng đề xuất khả năng

tích hợp một hệ thống trong hồ sơ y tế điện tử

để cảnh báo các bác sĩ lâm sàng về các triệu

chứng hoặc thay đổi liên quan đến các thông

số máu ở bệnh nhân u tủy



**************

Phương pháp mới chẩn đoán ung thư bằng protein sốt rét


Copenhagen đã phát hiện ra phương pháp chẩn

đoán nhiều loại bệnh ung thư ở giai đoạn đầu

bằng cách sử dụng một loại protein đặc trưng

cho bệnh sốt rét có thể bám vào các tế bào ung

thư trong máu. Các nhà nghiên cứu hy vọng

phương pháp này có thể được sử dụng để xét

nghiệm ung thư trong tương lai gần.

Mỗi năm, ung thư cướp đi sinh mạng

của khoảng 9 triệu người trên toàn thế giới và

chẩn đoán sớm là rất quan trọng để điều trị

hiệu quả và mang lại sựu sống cho người

bệnh. Giờ đây, các nhà nghiên cứu tại Khoa

Khoa học sức khỏe và y tế thuộc trường Đại

học Copenhagen đã đưa ra một phương pháp

mới chẩn đoán ung thư ở giai đoạn sớm nhờ

sử dụng một loại protein sốt rét có tên là

VAR2CSA để dính các tế bào ung thư. Tất cả

những gì các nhà khoa học cần để xác định

một người có bị ung thư hay không là một

mẫu máu.

Hiện nay, có nhiều cách để phát hiện tế

bào ung thư trong máu. Hầu hết các phương

pháp này đều dựa vào một dấu hiệu đặc biệt,

được tìm thấy trên bề mặt của các tế bào khối

u. Tuy nhiên, không phải tất cả các tế bào

khối u đều hiển thị dấu hiệu đó, nên các

phương pháp này không thể phát hiện các tế

bào ung thư lan sang các cơ quan khác như

gan, phổi và xương, trái ngược với phương

pháp dựa vào protein sốt rét.

Một vài năm trước, GS. Ali Salanti và

các nhà nghiên cứu khác đã khám phá ra một

phương pháp mới để điều trị ung thư bằng

protein VAR2CSA được sản sinh bởi ký sinh

trùng sốt rét. Phát hiện này đã tạo nền tảng cho

phương pháp chẩn đoán mới của nhóm nghiên

cứu. Nhóm nghiên cứu đã chỉ ra rằng protein

sốt rét bám vào một phân tử đường cụ thể,

được tìm thấy trong hơn 95% tổng số các loại

tế bào ung thư. Nói cách khác, phương pháp

chẩn đoán mới này có thể được áp dụng để

phát hiện tất cả các loại ung thư trên thực tế.

Các tế bào khối u tuần hoàn

Một khối u bao gồm một số loại tế bào

ung thư khác nhau, trong đó một số lây lan

nhờ di chuyển qua mô và vào trong máu. Các

tế bào ung thư trong máu được gọi là các tế

bào khối u tuần hoàn và chúng có thể phát

triển thành di căn, gây ra tới 90% các ca tử

vong do ung thư. Nếu ung thư có nguồn gốc

từ phổi lan đến não, được gọi là di căn não.

Phương pháp mới phát hiện các tế bào

khối u tuần hoàn trong một mẫu máu bằng

cách sử dụng protein sốt rét. Trong quá trình

phát triển phương pháp mới này, các nhà

nghiên cứu đã lấy 10 tế bào ung thư và bổ

sung 5 mililít máu và sau đó, thu hồi 9 trong

số 10 tế bào ung thư từ mẫu máu.

Mette Orskov Agerbæk, đồng tác giả

nghiên cứu cho rằng: "Chúng tôi đếm số

lượng tế bào ung thư và dựa vào đó, chúng


tôi có thể tiên lượng. Ví dụ, bạn có thể quyết

định thay đổi hướng điều trị nhất định nếu số

lượng tế bào khối u tuần hoàn không thay đổi

trong quá trình điều trị của bệnh nhân.

Phương pháp này cũng cho phép chúng ta lấy

ra các tế bào ung thư sống, sau đó phát triển

và sử dụng để thử nghiệm các phương pháp

điều trị để xác định phương thức điều trị nào

mà bệnh nhân đáp ứng được”.

Chương trình sàng lọc trong tương lai

Các nhà khoa học đang theo dõi các

kết quả trong một nghiên cứu lâm sàng quy

mô lớn, trong đó nhiều bệnh nhân ung thư

tuyến tụy đã được thử nghiệm bằng phương

pháp này. GS. Christopher Heeschen, đồng

tác giả của nghiên cứu cho biết: “Chúng tôi

đã tìm thấy số lượng lớn các tế bào khối u

tuần hoàn ở mọi bệnh nhân ung thư tuyến tụy,

nhưng trong nhóm đối chứng lại không có”.

Nhóm nghiên cứu hy vọng sẽ áp dụng

phương pháp này để sàng lọc những người có

nguy cơ cao mắc bệnh ung thư trong tương

lai. Tuy nhiên, phương pháp mới có thể được

sử dụng như chỉ dấu sinh học cho thấy một

bệnh nhân có phần lớn triệu chứng có nguy

cơ bị ung thư hay không. Điều này sẽ cho

phép các bác sĩ xác định giai đoạn của bệnh.

GS. Ali Salanti cho rằng: “Hiện nay,

khó xác định giai đoạn ung thư. Phương pháp

của chúng tôi giúp phát hiện ung thư ở giai

đoạn một, hai, ba và bốn. Dựa vào số lượng tế

bào khối u tuần hoàn được phát hiện trong

máu của một người nào đó, chúng tôi sẽ xác

định xem đây có phải là ung thư xâm lấn hay

không để điều chỉnh việc điều trị cho phù

hợp".



**************

Phương pháp mới giúp đo lường mỡ thừa trong cơ thể chính xác và hiệu quả hơn Với mục tiêu hiểu rõ hơn về căn bệnh

béo phì, các nhà điều tra của Cedars-Sinai đã

phát triển một phương pháp mới để đo lượng

mỡ trong cơ thể một cách đơn giản và chính

xác hơn so với Chỉ số khối cơ thể (BMI) đang

được sử dụng rộng rãi hiện nay.

Phương pháp mới này đã được công bố

trên tạp chí Scientific Reports. "Mong muốn

của chúng tôi là tìm ra một phương pháp đáng

tin cậy, đơn giản và rẻ tiền hơn để đánh giá tỷ

lệ mỡ của cơ thể mà không cần dùng đến các

thiết bị phức tạp", nhà nghiên cứu Orison

Woolcott thuộc Cedars-Sinai cho biết.

Trong khi BMI đang được sử dụng

phổ biến thì nhiều chuyên gia về béo phì lại

cho rằng chỉ số này không chính xác, vì nó

không thể phân biệt giữa đâu là khối lượng

xương, khối lượng cơ và chất béo dư thừa.

BMI cũng không tính đến các ảnh hưởng của

giới tính, trong đó phụ nữ thường có nhiều

mỡ hơn nam giới.

Công thức mới này được gọi là Chỉ số

khối lượng chất béo tương đối (RFM), sử

dụng các số liệu về chiều cao và vòng eo để

đo lường tỷ lệ mỡ trong cơ thể.

"Kết quả tính toán trên rất nhiều đối

tượng đã cho thấy sự chính xác của công

thức: RFM là phuơng pháp đo lường lượng

mỡ trong cơ thể chính xác hơn các phuơng

pháp hiện đang được sử dụng trong y học và

khoa học, bao gồm cả BMI," Woolcott nói.

Đầu tiên, các nhà nghiên cứu đã tiến

hành đánh giá hơn 300 công thức đo lường

mỡ cơ thể dựa trên số liệu của 12.000 người

trưởng thành tham gia cuộc điều tra về sức

khỏe và dinh dưỡng do Trung tâm Kiểm soát

và Phòng ngừa dịch bệnh thực hiện.

Tiếp theo, các nhà nghiên cứu đã tính

toán tỷ lệ mỡ cho 3.500 bệnh nhân bằng

RFM, đồng thời cho họ thực hiện thêm


phương pháp quét DXA-một trong những

phương pháp đo mô, xương, cơ bắp và chất

béo trong cơ thể có độ chính xác cao nhất

hiện nay. Khi so sánh kết quả của 2 phương

pháp này, có thể thấy RFM và DXA có kết

quả gần giống nhau.

Tiến sĩ Richard Bergman, tác giả chính

của nghiên cứu và là giám đốc Trung tâm

nghiên cứu về Tiểu đường và Béo phì Cedars-

Sinai cho biết, RFM hiện đã được xác nhận là

có tính chính xác cao đối với nhiều bệnh

nhân, và các nhân viên y tế đang điều trị cho

những bệnh nhân béo phì mắc các vấn đề về

sức khỏe nghiêm trọng như tiểu đường, huyết

áp cao và bệnh tim có thể dễ dàng sử dụng.

Cách tính chỉ số RFM: Để tính chỉ số

RFM, cần phải đo chiều cao và chu vi vòng

eo.

Để đo vòng eo, đặt thước dây ngay

trên đầu xương hông và đưa thước vòng qua

cơ thể để lấy được số liệu chính xác nhất.

Tiếp theo, đặt những con số đó vào công thức

khối lượng chất béo tương đối như sau:

Đàn ông: RFM = 64 - (20 x (chiều cao/chu vi vòng eo))

Phụ nữ: RFM = 76 - (20 x (chiều cao /chu vi vòng eo))

Woolcott nói nói thêm: "Chúng tôi vẫn

phải kiểm tra chỉ số RFM trong các nghiên

cứu dài hạn, với số lượng đối tượng nghiên

cứu lớn hơn để xác định phạm vi tỷ lệ mỡ cơ

thể được coi là bình thường hoặc bất thường

trong mối quan hệ với các vấn đề sức khỏe

khác".

Theo cesti.gov.vn, 31/08/2018


**************

Cải tiến phương pháp phân tích mẫu tế bào

Một nhóm các nhà nghiên cứu tại

trường Đại học Zurich, Thụy Sĩ đã phát triển

một phương pháp mới để phân tích mẫu tế

bào và các thành phần của tế bào, tạm gọi là

Kỹ thuật Hình ảnh Huỳnh quang Gián tiếp

Lặp lại (4i) (Iterative Indirect

Immunofluorescence Imaging). Công nghệ

mới ra đời cải tiến đáng kể kỹ thuật hình ảnh

huỳnh quang thông thường được áp dụng

trong y sinh học cũng như cung cấp cho bác

sĩ lâm sàng lượng lớn dữ liệu từng mẫu riêng

lẻ. Phương pháp 4i cho phép quan sát sự phân

bố không gian của ít nhất 40 loại protein và

phân tích quá trình biến đổi của chúng trong

tế bào, ở các mức độ khác nhau, từ phạm vi

mô đến phạm vi hệ cơ quan.

Số lượng protein được được quan sát

cùng lúc gấp 10 lần

Gabriele Gut, Viện Khoa học Đời sống

Phân tử tại UZH, tác giả chính của nghiên

cứu cho biết: "4i là kỹ thuật hình ảnh đầu tiên

mang lại cho chúng ta hình ảnh ghép kênh

của các mẫu sinh học trong phạm vi mô và cơ

quan. Lần đầu tiên, chúng tôi có thể kết nối

dữ liệu ghép kênh phạm vi mô, tế bào và dưới

tế bào trong cùng một thí nghiệm".

Immunofluorescence (IF) sử dụng

kháng thể để hiển thị hóa và định vị protein

trong các mẫu sinh học. Trong khi phương

pháp IF tiêu chuẩn thường đánh dấu ba

protein thì kỹ thuật 4i sử dụng kháng thể có

sẵn và kính hiển vi huỳnh quang thông


thường để hiển thị hóa số lượng protein gấp

mười lần bằng cách lặp lại và loại bỏ các

kháng thể khỏi mẫu. Gabriele Gut giải thích:

"Hãy tưởng tượng các nhà sinh học tế bào là

nhà báo. Mỗi thí nghiệm là một cuộc phỏng

vấn với một tế bào. Với IF thông thường tôi

có thể hỏi ba câu hỏi, trong khi với 4i, tôi có

thể thảo luận về hơn 40 chủ đề".

Bản đồ cung cấp khảo sát cái nhìn bao

quát có hệ thống về tế bào

Rào cản tiếp theo mà các nhà nghiên

cứu phải đối mặt là việc phân tích lượng dữ

liệu khổng lồ thu thập được. Nhóm tạo ra

hình ảnh của hàng nghìn tế bào với độ phân

giải dưới tế bào cho 40 kênh trong hơn 10

điều kiện điều trị. Trên thực tế, mắt người và

não bộ không thể xử lý độ phức tạp sinh học

do 4i thu thập.

Để tận dụng đầy đủ dữ liệu 4i,

Gabriele Gut đã phát triển một chương trình

máy tính mới để hiển thị hóa và phân tích có

tên gọi là Bản đồ Protein Ghép kênh. Nó tách

tín hiệu huỳnh quang ghép kênh cho hàng

triệu pixel và tạo ra một bản đồ trừu tượng

miêu tả sự phân bố protein ghép kênh trong

các tế bào.

Từ đó, các nhà nghiên cứu có thể khảo

sát một cách có hệ thống về bối cảnh tế bào:

Họ đã hiển thị hóa tổ chức nội bào không

gian của hầu hết các bào quan động vật có vú

dọc theo chu trình tế bào và trong các môi

trường vi mô khác nhau.

Thúc đẩy y học chính xác

Các ứng dụng cho kỹ thuật 4i và bản

đồ ghép kênh protein rất đa dạng trong nghiên

cứu cơ bản và y học chính xác. "Chúng tôi hy

vọng rằng kỹ thuật 4i và bản đồ ghép kênh

protein sẽ giúp các nhà nghiên cứu hiểu rõ

hơn về các quy trình vốn đã từng được xem là

vấn đề trọng tâm trong nghiên cứu sinh học

trong nhiều thập kỷ", Gut cho biết. Đồng thời,

các nhà khoa học cũng lên kế hoạch sử dụng

những công nghệ này để thúc đẩy các biên

giới của y học chính xác, đặc biệt là trong

chẩn đoán ung thư và lựa chọn liệu pháp.

Phương pháp mới đã được áp dụng

trong liệu pháp chữa ung thư

Phương pháp 4i mới cũng có thể được

sử dụng để xác định ảnh hưởng của các chất

dược lý đối với tổ chức và sinh lý tế bào. Kỹ

thuật này hiện cũng đang được sử dụng trong

một hợp tác nghiên cứu dịch thuật với các bác

sĩ lâm sàng và một công ty dược phẩm với

mục đích cải thiện kết quả điều trị ở bệnh

nhân ung thư. Nghiên cứu của Lucas

Pelkmans, giáo sư tại Viện Khoa học Đời

sống Phân tử tại UZH, và nhóm nghiên cứu

của ông nhắm tới mô tả đặc điểm tế bào ung

thư ở những bệnh nhân đã được điều trị bằng

các loại thuốc ung thư khác nhau. Các nhà

khoa học hy vọng rằng kết quả phòng thí

nghiệm sẽ cung cấp thông tin để hỗ trợ đưa ra

quyết định lâm sàng cho quá trình điều trị của

từng bệnh nhân. Bên cạnh đó, nhóm có kế

hoạch tiến hành thử nghiệm kỹ thuật 4i và

bản đồ ghép kênh protein trên các phần mô

của khối u để xác định các dấu ấn sinh học có

liên quan để từ đó cải thiện chất lượng chẩn

đoán và tiên lượng cho bệnh nhân ung thư.



**************

Cấy ghép thành công phổi sinh học vào lợn

Cấy ghép nội tạng là một trong những

lĩnh vực khó khăn và phức tạp nhất của y học

hiện đại. Ngoài phải chờ đợi, tìm kiếm các

nguồn hiến tạng, thì ngay cả khi bệnh nhân đủ

điều kiện được ghép tạng thì việc thải ghép

rất dễ xảy ra. Điều này có thể dẫn đến ca cấy

ghép bị thất bại và cần phải phẫu thuật gỡ bỏ


ngay lập tức các cơ quan nội tạng đã được

cấy ghép.

Phổi là cơ quan rất khó cấy ghép vì

chứa nhiều mạch máu và chịu tác động lớn từ

hệ miễn dịch. Tuy nhiên, nếu các bác sỹ có

thể phát triển các cơ quan nội tạng theo yêu

cầu mong muốn từ các tế bào của chính bệnh

nhân thì sẽ mang lại nhiều hy vọng rất lớn

trong tương lai.

Mới đây các nhà khoa học Trường Đại

học Texas Medical Branch (UTMB) đã cấy

thành công phổi sinh học (bioengineered

lungs) vào lợn mà hoàn toàn không có biến

chứng sau cấy ghép.

Thay vì chờ đợi một người khác hiến

tặng nội tạng, trong tương lai, bệnh nhân dễ

dàng được cấy bất kỳ bộ phận nội tạng nào mà

họ cần được cấy ghép hoặc thậm chí in sinh

học 3D từ chính các tế bào của bệnh nhân.

Trong những năm gần đây, các nhà

nghiên cứu đã nỗ lực phát triển kỹ thuật sinh

học để tạo ra được các cấu trúc cơ thể khác

nhau như cơ bắp, mạch máu, thận, tuỷ xương

và da, mang lại cơ hội cấy ghép nội tạng giá

rẻ cho bệnh nhân trong tương lai.

Mới đây, các nhà nghiên cứu UTMB

đã cấy toàn bộ phổi vào lợn, được nuôi và

phát triển từ tế bào của chính họ. Để bắt đầu

thực hiện điều này, họ lấy một lá phổi từ một

con vật khác và làm sạch phổi trong một dung

dịch được thiết kế đặc biệt để loại bỏ tất cả

máu và tế bào sống. Những gì còn lại là một

“khung sinh học”của protein hình lá phổi.

Tiếp theo, các nhà nghiên cứu cắt một

bên phổi của mỗi con lợn đưa vào thử

nghiệm, và chọn lọc các tế bào của chúng.

Các khung sinh học này được làm sạch trong

một bể chứa đầy đủ dinh dưỡng và các tế bào

được chọn lọc từ lợn được đưa thêm vào

trong bể chứa này. Sau khi được thêm vào,

những tế bào này trải rộng khắp toàn bộ

khung sinh học trong vòng 30 ngày và hình

thành lá phổi hoàn toàn mới phục vụ quá trình

cấy ghép.

Để xem cơ quan mới này đã được tiếp

nhận như thế nào, các nhà nghiên cứu tiến

hành kiểm tra các nhóm lợn được cấy ghép

khác nhau theo các khoảng thời gian khác

nhau cụ thể là 10 tiếng, hai tuần, một tháng và

hai tháng sau khi phẫu thuật cấy ghép. Kết

quả sau kiểm tra cho thấy, tất cả các con lợn

vẫn khỏe mạnh trong suốt thời gian này, và

các nhà nghiên cứu nhận thấy rằng phổi đã tự

điều chỉnh để phát triển các mạng lưới mạch

máu cần thiết trong hai tuần lễ.

Joan Nichols và Joaquin Cortiella,

trưởng nhóm nghiên cứu cho biết: “Chúng tôi

không thấy có dấu hiệu phù phổi, là dấu hiệu

thông thường cho thấy mạch máu không đủ

trưởng thành. Phổi sinh học tiếp tục phát

triển sau khi cấy ghép mà không cần phải

tiêm truyền bất kỳ các yếu tố tăng trưởng nào,

khung sinh học mới này tạo ra các khối kiến

tạo mà phổi mới cần thiết”.

Trong khi nghiên cứu này tập trung

vào việc phổi sinh học có thể tồn tại và phát

triển như thế nào trong vật chủ, nhóm nghiên

cứu lại chưa kiểm tra xem cơ quan phổi mới

này cung cấp oxy cho động vật tốt đến mức

độ nào.

Các nhà nghiên cứu nói rằng các

nghiên cứu trong tương lai sẽ phối hợp xem

xét khả năng cấp oxyu của cơ quan phổi mới

này trong các thử nghiệm. Nếu nó làm việc tốt,

phương pháp này có thể được sử dụng cho cấy

ghép trên người trong vòng 5 đến 10 năm.

Công trình nghiên cứu đã được công

bố trên tạp chí Science Translational

Medicine mới đây.

Theo vista.gov.vn, 08/082018


**************


Vi khuẩn đường ruột có thể làm cho việc giảm cân khó khăn hơn

Đối với một số người khi thực hiện

chế độ ăn uống, cân nặng có thể giảm, trong

khi những người khác lại gặp phải khó khăn

trong việc giảm cân. Bây giờ, một nghiên cứu

mới, cho thấy vi khuẩn đường ruột của con

người có thể đóng vai trò trong việc xác định

mức độ dễ hoặc khó của việc giảm cân.

Nghiên cứu cho thấy rằng, những

người từng có giai đoạn khó giảm cân, thì vi

khuẩn đường ruột của họ có khuynh hướng sử

dụng carbohydrate tốt hơn, cung cấp cho cơ

thể con người nhiều năng lượng hơn. Đây là

điều tốt, vì mọi người cần năng lượng để

cung cấp cho cơ thể. Nhưng đối với một số

người cố gắng giảm cân, thì khả năng vi

khuẩn đường ruột của họ cung cấp năng

lượng có thể là một sự ngăn chặn giảm cân.

Đồng tác giả nghiên cứu Tiến sĩ Purna

Kashyap cho biết: Nghiên cứu cho thấy, vi

khuẩn đường ruột có thể là yếu tố quan trọng

quyết định mức độ giảm cân, sau lối sống và

can thiệp chế độ ăn uống. Và nghiên cứu này

mới chỉ ở mức sơ bộ, cần những nghiên cứu

sâu hơn nữa. Tuy nhiên, nghiên cứu cho thấy

cần phải đưa microbiome vào nghiên cứu lâm

sàng về giảm cân và nó mang đến hướng

quan trọng về việc chăm sóc bệnh nhân béo

phì.

Ở nghiên cứu này, các nhà khoa học đã

phân tích dữ liệu từ 26 người béo phì hoặc

những người béo phì có tham chương trình

điều trị béo phì liên quan đến chế độ ăn uống,

tập thể dục và thay đổi hành vi nhằm giúp

giảm cân và phân tích các mẫu phân của

người tham gia, được thu thập khi bắt đầu

nghiên cứu và sau ba tháng trong chương

trình giảm cân. Trong thời gian ba tháng này,

những người tham gia đã mất trung bình 8,2

lbs. (3,7 kg). Chín trong số những người tham

gia đã tiêu hao 5% trọng lượng cơ thể của họ,

trong nghiên cứu như vậy được coi là giảm

cân "thành công". 17 người khác giảm được

5% trọng lượng cơ thể của họ. Trong nhóm

giảm cân "thành công", người tham gia giảm

được 7,9 kg so với 1,5 kg trong nhóm "giảm

cân không thành công". Tiếp theo, nhóm

nghiên cứu sử dụng các mẫu phân, phân tích

vi khuẩn đường ruột của những người tham

gia cho các gen vi khuẩn đóng vai trò trong

việc phá vỡ các carbohydrate. Họ phát hiện ra

rằng, trong nhóm giảm cân không thành công,

có một số lượng lớn các gen vi khuẩn này, so

với nhóm giảm cân thành công.

Hơn nữa, nghiên cứu cũng phát hiện ra

rằng những người trong nhóm giảm cân thành

công có lượng vi khuẩn cao hơn gọi là

Phascolarctobacterium, trong khi những

người trong nhóm giảm cân không thành

công có lượng vi khuẩn cao hơn gọi là

Dialister. (Tuy nhiên, vẫn chưa rõ liệu vi

khuẩn Dialister có sử dụng carbohydrates là

cách cụ thể có thể cản trở việc giảm cân, các

nhà nghiên cứu lưu ý). Tiến sĩ Purna Kashyap

cho biết: Cần thêm những nghiên cứu sâu hơn

để xác nhận những phát hiện của nghiên cứu

này, về các phương pháp nhắm vào mục tiêu

probiotic trước khi thực hiện trương chình

giảm cân.

Nghiên cứu này đã được công bố trên

tạp chí Mayo Clinic Proceeding!



**************


Kỹ thuật mới biến đổi mỡ trắng thành mỡ nâu

Mô mỡ màu nâu trong cơ thể có thể

đốt cháy khối năng lượng khổng lồ để sản

sinh nhiệt. Các nghiên cứu ở người và động

vật cho thấy tăng lượng mỡ nâu khỏe mạnh sẽ

giúp giảm cân và các triệu chứng của bệnh

tiểu đường. Tuy nhiên, làm thế nào để tăng

lượng mỡ nâu một cách an toàn và hiệu quả là

thách thức lớn đối với các nhà nghiên cứu.

Một nhóm kỹ sư tại trường Đại học

Columbia do Sam Sia, giáo sư kỹ thuật y sinh

dẫn đầu, đã đưa ra một phương pháp đơn

giản, sáng tạo để trực tiếp chuyển đổi mỡ

trắng thành mỡ nâu ở bên ngoài cơ thể và sau

đó cấy lại vào bệnh nhân. Kỹ thuật này sử

dụng phương pháp ghép mỡ thường được

thực hiện bởi các bác sĩ phẫu thuật thẩm mỹ,

trong đó mỡ được lấy từ dưới da, sau đó,

được cấy lại vào người bệnh để phục vụ mục

đích thẩm mỹ hoặc tái tạo. Nghiên cứu đã

được công bố trên Science Reports nêu rõ đã

biến đổi thành công mỡ trắng thành mỡ nâu

trong phòng thí nghiệm với tiềm năng sử

dụng làm liệu pháp.

Các phương pháp khác để tăng lượng

chất béo màu nâu bao gồm tiếp xúc thường

xuyên với nhiệt độ lạnh gây khó chịu cho hầu

hết mọi người và dược phẩm có thể gây ra tác

dụng phụ do hướng vào các cơ quan khác.

GS. Sia cho rằng: "Phương pháp mới tăng mỡ

nâu an toàn hơn thuốc vì thứ duy nhất mà

bệnh nhân tiếp nhận là mỡ nâu và hoạt động

này được kiểm soát chặt chẽ vì chúng tôi có

thể điều chỉnh lượng mỡ nâu được tiêm vào

cơ thể. Quá trình này còn đơn giản đến nỗi

nó có thể được thực hiện bằng cách sử dụng

một hệ thống tự động tại phòng khám tư".

Nhóm nghiên cứu đã chuyển đổi mỡ trắng

thành mỡ nâu bằng cách nuôi cấy các mảnh

mô trong môi trường có chứa các yếu tố tăng

trưởng và các yếu tố nhuộm nâu nội sinh khác

trong vòng từ 1-3 tuần để kích thích quá trình

"làm nâu". Các nhà khoa học đã đánh giá độ

nâu của mỡ trắng thông qua đo nồng độ của

một số chỉ dấu sinh học của mỡ nâu, bao gồm

hoạt động của ty thể và chỉ dấu protein của

mỡ UCP1. Qua một trong số các thí nghiệm,

các nhà khoa học đã phát hiện ra rằng mỡ

trắng dưới da chuột có thể được chuyển trực

tiếp thành mỡ nâu bên ngoài cơ thể và mỡ

nâu tồn tại và vẫn ổn định sau khi tiêm vào

cùng chính con chuột đó trong một thời gian

dài (hai tháng sau thử nghiệm này).

Brian Gillette, kỹ sư y sinh và là đồng

tác giả nghiên cứu cho biết: "Sự tồn tại của

mỡ nâu đã chuyển đổi là rất quan trọng bởi

chúng ta biết rằng khi mỡ trắng được kích

thích theo cách tự nhiên để biến đổi thành mỡ

nâu trong cơ thể, ví dụ thông qua tiếp xúc

lạnh, nó có thể nhanh chóng biến đổi trở lại

khi ngừng kích thích. Dù chúng tôi có thể lặp

lại quy trình này vài lần nếu cần thiết, vì xâm

lấn rất ít, nhưng điều quan trọng là mỡ nâu

vẫn tồn tại và ổn đinh để có thể hoạt động

như một liệu pháp hiệu quả".

Sau đó, nhóm nghiên cứu đã áp dụng

các phương pháp mới cho mỡ dưới da người

và đã chuyển đổi thành mỡ nâu một cách hiệu

quả. Nicole Blumenfeld, nghiên cứu sinh tiến

sỹ và là đồng tác giả nghiên cứu cho rằng một

ngày nào đó có thể áp dụng phương pháp này

cho người như một liệu pháp tiềm năng để

giúp giảm cân, kiểm soát đường huyết hoặc

để ngăn chặn tình trạng tăng cân.

Các nhà nghiên cứu lưu ý rằng, dù

những con chuột theo chế độ ăn nhiều chất

béo được điều trị bằng mỡ nâu chuyển đổi

trực tiếp trong thí nghiệm, không cho kết quả

giảm cân nhiều hơn so với nhóm đối chứng

được điều trị bằng mỡ trắng chưa biến đổi,

nhưng nghiên cứu chứng tỏ phương pháp

ghép mô đơn giản và có thể mở rộng quy mô

làm tăng lượng mỡ nâu nội sinh.

Các nhà khoa học hiện đang cải tiến kỹ

thuật và thực hiện nghiên cứu sâu hơn về tác


động của phương pháp mới đến quá trình trao

đổi chất và cân nặng.

Theo dantri.gov.vn, 14/08/2018


**************

Các nhà nghiên cứu phát triển các loại thuốc tiềm năng để hạn chế cơn thèm thuốc lá

Một nhóm các nhà nghiên cứu thuộc

trường Đại học bang Washington (Hoa Kỳ)

đã nghiên cứu và phát triển hơn mười loại

thuốc thử nghiệm có tác dụng kiềm chế mong

muốn hút thuốc lá của người nghiện thuốc

bằng cách làm chậm quá trình phân hủy thuốc

trong cơ thể. Nhóm nghiên cứu hy vọng các

hợp chất này có thể góp phần giúp một bộ

phận những người thường xuyên có thói quen

hút thuốc lá nếu không thể bỏ hoàn toàn thì

cũng giảm thiểu lượng tiêu thụ thuốc lá.

Phát hiện mới được công bố trên Tạp

chí Hóa học dược phẩm, nhắm vào một loại

enzyme ở gan có tên gọi là CYP2A6 và là

chất chuyển hóa nicotin. Trước đó, vào giữa

những năm 90, các nhà nghiên cứu Canada đã

chứng minh rằng những người có ít bản sao

của một gen cho enzyme có khuynh hướng

hút thuốc ít hơn và ít có khả năng nghiện hút

thuốc hơn.

Nicotin giải phóng các chất dẫn truyền

thần kinh như dopamine và serotonin - hai

loại hóa chất được sản sinh trong cơ thể.Tuy

nhiên, khi nicotin được chuyển hóa, người hút

sẽ trải qua các triệu chứng vật vã vì thiếu

thuốc như: ngứa ran ở bàn tay và bàn chân,

đổ mồ hôi, lo âu và khó chịu.

Theo Travis Denton, trợ lý giáo sư

khoa học dược phẩm, tác giả chính và đặc

biệt cũng là một người đã từng hút thuốc lá đã

nghiên cứu các giải pháp hạn chế sự phụ

thuộc nicotin trong 15 năm, các nhà nghiên

cứu đang nhắm tới mục tiêu giảm thiểu những

cảm giác nêu trên.

"Bản thân tôi tin rằng những người

muốn có ý định bỏ thuốc lá thực sự muốn bỏ

thuốc lá", ông nói. "Họ không thể bỏ thuốc vì

đối với họ, việc này không thực sự dễ dàng.

Nếu bạn uống thuốc này thì những cảm giác

lo lắng, bồn chồn sẽ không đến nhanh, và

thuốc có tác dụng tăng cường để giúp bạn bỏ

thuốc lá".

Denton và Philip Lazarus - giáo sư

khoa học dược phẩm nổi tiếng của Boeing và

là đồng tác giả của bài báo, đã thiết kế hàng

chục phân tử có khả năng liên kết với enzyme

CYP2A6 và ức chế khả năng chuyển hóa

nicotin của nó.

Lazarus chia sẻ: "Việc ức chế CYP2A6

sẽ không làm ảnh hưởng đến sức khỏe tổng thể

của người hút. Nếu nhắm mục tiêu cụ thể vào

enzyme này, nó có thể hỗ trợ những người

nghiện thuốc lá ngừng hút thuốc hoặc ít nhất

là giảm lượng thuốc lá của họ tiêu thụ”.

Cho đến nay, các nhà nghiên cứu đã

tiến hành thử nghiệm các loại thuốc nhằm

đảm bảo rằng chúng không làm gián đoạn

hoạt động của các enzyme chính khác chịu

trách nhiệm chuyển hóa các chất khác trong

cơ thể. Quá trình thử nghiệm thu gọn số

lượng thuốc tiềm năng xuống còn 18 loại.

Trong trường hợp được Cục Quản lý

Thực phẩm và Dược phẩm Hoa Kỳ (FDA)

phê duyệt và thông qua nhằm xác minh tính

an toàn của thuốc, các thử nghiệm lâm sàng

sẽ bắt đầu được tiến hành để nghiên cứu cách

thức hoạt động của nó trên cơ thể người.



**************


Bước nhảy vọt của y học: Giới khoa học tìm ra cách chuyển nhóm máu A thành nhóm máu O

Một số loại vi khuẩn được tìm thấy

trong ruột người hứa hẹn sẽ đem lại cơ hội

sống cho hàng triệu người nhờ khả năng biến

đổi nhóm máu A thành nhóm máu O.

Trong một phiên họp của Hiệp hội Hóa

học Mỹ mới đây, nhà khoa học Steve Withers

thuộc Đại học British Columbia đã trình bày

về công trình nghiên cứu vô cùng hữu ích liên

quan đến cách biến đổi nhóm máu.

Theo Newsweek, Withers đã phát hiện

thấy một số loại enzym phân hủy trong đường

ruột có khả năng tạo ra phương pháp điều trị

y tế đột phá.

Theo Hội chữ thập đỏ Mỹ, con người

có 4 nhóm máu chính là A, B, AB và O. Mặc

dù số lượng tế bào hồng cầu trong mỗi nhóm

máu đều như nhau nhưng chúng lại có sự

khác biệt về lượng đường hoặc kháng

nguyên. Nhóm máu A có chứa kháng nguyên

A trong khi, nhóm máu B chứa kháng nguyên

B. Nhóm máu AB lại chứa cả hai kháng

nguyên A và B. Cuối cùng nhóm máu O

không có kháng nguyên.

Các nhóm máu bạn có thể cho (cột hai) và nhận (cột ba)

Điều này dẫn tới việc nhóm máu O có

thể tương thích với tất cả nhóm máu khác vì

nó không chứa bất kỳ kháng nguyên nào và

không phải lo cơ thể người nhận đào thải vì

không tương thích.

Ngoài ra còn có một loại protein gọi là

yếu tố RH. Khái niệm RH (Rhesus) chỉ tình

trạng protein trong máu. Việc xác định và kiểm

tra yếu tố Rh (+) hay Rh (-) trong máu rất quan

trọng vì nó ảnh hưởng đến sức khỏe thai nhi.

Nhóm máu O thường được gọi vui rằng là

"nhóm máu cho" vì khả năng truyền cho tất cả

mọi người chứa cả Rh (+) hoặc Rh (-).

Withers chia sẻ: "Chúng tôi phát hiện

thấy lớp đường trên tế bào hồng cầu gần như

tương đồng với loại đường được sản sinh ra

trên lớp lót thành ruột".

Trước đó, nhóm nghiên cứu của

Withers đã bắt đầu tìm kiếm các enzym trong

phân người có khả năng tách một tế bào khỏi

lớp đường phủ lên chúng. Tất nhiên enzym

này phải có khả năng hấp thụ đường khi đang

tồn tại trong đường ruột.

Nhóm nghiên cứu nhận thấy có một

enzym tách đường từ các protein trên thành

ruột, được gọi là dịch nhầy. Loại đường trong

dịch nhầy rất giống với các kháng nguyên

trên hồng cầu. Khi nhóm bổ sung thêm loại

enzym này vào nhóm máu A có yếu tố Rh (-),

nó đã ăn các kháng nguyên và chuyển máu

thành nhóm O Rh (-).

Withers tin tưởng, kỹ thuật này sẽ giúp

mở ra nguồn cung cấp nhóm máu O dồi dào

hơn, bởi lẽ đây là nhóm máu phù hợp với tất

cả mọi người. Nếu được áp dụng tại các khu

vực hẻo lánh hay trong chiến tranh, kỹ thuật

trên có thể giúp bổ sung nguồn máu dự trữ và

chữa trị kịp thời cho bệnh nhân nguy cấp.


Từ lâu giới y học đã có phương pháp

chuyển các nhóm máu khác sang nhóm O,

nhưng phương pháp mới này có tốc độ

chuyển đổi nhanh hơn gấp 30 lần.

Các nhà khoa học lần đầu tiên chứng

minh được con người có thể chuyển đổi nhóm

máu B sang nhóm máu O vào năm 1982 nhờ

sử dụng một enzym từ hạt cà phê xanh. Tuy

nhiên quy trình chuyển đổi này đòi hỏi một

lượng lớn enzym, dẫn tới việc khó có thể áp

dụng trên quy mô lớn.

Hiện nhóm nghiên cứu của Withers

đang tiếp tục thử nghiệm và đánh giá enzym

để đảm bảo không xảy ra bất cứ hậu quả nào

ngoài ý muốn, trước khi được thử nghiệm lâm

sàng trên người.

Theo vnreview.vn, 23/08/2018


**************

NÔNG NGHIỆP Hoàn tất giải mã trình tự bộ gen của lúa mì

Các nhà khoa học cho biết, trình tự

hoàn chỉnh của bộ gen lúa mì đã được công

bố và bộ dữ liệu khổng lồ này sẽ thúc đẩy khả

năng phục hồi và kháng bệnh của các giống

cây trồng, đồng thời cung cấp đủ lương thực

cho con người trong thời đại bùng nổ dân số.

Lúa mì là loại cây lương thực được

trồng phổ biến nhất trên trái đất. Trong bữa

ăn hằng ngày, nó cung cấp nhiều protein hơn

thịt và đóng góp khoảng 1/5 số calo mà con

người tiêu thụ. Bên cạnh đó, nó cũng có một

bộ gen lớn và phức tạp với 16 tỷ cặp nucleotit

- lớn gấp năm lần bộ gen của con người.

Tuy nhiên, lúa mì dễ bị tổn thương bởi

hạn hán, lũ lụt và bệnh hại do nấm và virus.

Việc giải trình tự bộ gen của lúa mì sẽ mở

đường cho việc tạo ra những giống lúa mì bền

vững, sinh trưởng nhanh, năng suất cao, chất

lượng dinh dưỡng cao và thích nghi tốt với

biến đổi khí hậu.

Trình tự của bộ gen lúa mì từ lâu đã là

một thách thức lớn đối với các nhà khoa học.

Lúa mì có ba bộ gen phụ, với phần lớn là các

nguyên tố lặp đi lặp lại. Điều này có nghĩa là

các bộ gen của lúa mì trông rất giống nhau.

Cho đến bây giờ, rất khó để có thể phân biệt

mỗi bộ gen phụ và kết hợp các bộ gen vào

đúng thứ tự của nó.

Một bài báo đăng trên tạp chí Khoa

học của Hiệp hội Gen Lúa mì Quốc tế, với tác

giả là hơn 200 nhà khoa học đến từ 73 tổ

chức nghiên cứu ở 20 quốc gia, trong đó có

Trung tâm John Innes ở Anh đã trình bày chi

tiết trình tự của 21 nhiễm sắc thể, vị trí chính

xác của 107,891 gen và hơn 4 triệu chỉ thị

phân tử. Bài báo thứ hai thực hiện bởi một

nhóm các nhà nghiên cứu tại Trung tâm John

Innes đã cung cấp các chú giải và tài nguyên

hỗ trợ cho các nhà nghiên cứu và các nhà lai

tạo hiểu được sự ảnh hưởng của các gen đến

các tính trạng của lúa mì, giúp tạo ra các

giống lúa mì có năng suất cao, phục hồi

nhanh hơn trước những thay đổi của môi

trường và cải thiện sức đề kháng của lúa mì

với dịch bệnh.

Trong một công trình trước đây

tại Trung tâm John Innes, các nhà nghiên cứu

cũng đã hoàn thiện một kỹ thuật nhân giống

nhanh, sử dụng các nhà kính để rút ngắn chu

kỳ sinh trưởng của lúa mì, kết hợp với nguồn

gen được phát triển theo hai bài báo đã nêu,

đã giảm thiểu đáng kể thời gian kiểm tra xem

các chỉ thị di truyền có thực sự chống chịu

được hạn hán, và các nhà lai tạo có thể đưa

nhanh các giống mới ra thị trường hay không.


Cristobal Uauy, Trưởng dự án nghiên

cứu di truyền cây trồng tại Trung tâm John

Innes cho biết: “Hiểu biết về di truyền của

các loại cây trồng đã thúc đẩy khả năng lựa

chọn và nhân giống các tính trạng quan trọng.

Giải quyết bộ gen khổng lồ của lúa mì là một

thách thức lớn, nhưng nếu hoàn thành công

việc này, chúng ta có thể xác định được các

gen kiểm soát những đặc điểm mong muốn

nhanh hơn, tạo điều kiện thuận lợi cho việc

nhân giống các giống lúa mì có các đặc điểm

như chống chịu hạn hán hoặc kháng bệnh."

Uauy nói thêm: "Có dự đoán rằng thế

giới sẽ cần thêm 60% lúa mì vào năm 2050

để đáp ứng nhu cầu toàn cầu. Qua những

nghiên cứu của chúng tôi cũng như các công

bố quốc tế, chúng ta đang có những lợi thế để

tăng năng suất cây trồng, tạo ra cây giống có

chất lượng dinh dưỡng cao và thích nghi hơn

với biến đổi khí hậu. "

Philippa Borrill, nghiên cứu viên tại

Trung tâm John Innes nói: "Những năm làm

việc để giải mã bộ gen lúa mì chỉ là khởi đầu.

Các kết quả này sẽ tạo điều kiện hợp tác giữa

các nhà khoa học, nhà lai tạo và nhà nông để

định vị và xác định các gen cải thiện năng

suất lúa mì theo cách bền vững và có trách

nhiệm."

Bộ gen thực sự là công cụ giúp chúng

ta giải quyết những thách thức về an ninh

lương thực và biến đổi khí hậu. Chúng tôi tin

rằng, trong vài năm tới chúng ta có thể cải

thiện tính trạng của lúa mì giống như đã tinh

lọc tính trạng của gạo và ngô, sau khi trình tự

gen của chúng được khám phá hoàn

toàn.", Ricardo Ramirez-Gonzalez, một nhà

khoa học tại Trung tâm John Innes nói.

Theo cesti.gov.vn.vn,18/08/2018


**************

Các nhà nghiên cứu khám phá chìa khóa để sản xuất hàng loạt các hợp chất có lợi cho các loài thực vật

Một nhóm các nhà khoa học thuộc

trường Đại học Purdue (Hoa Kỳ) đã phát

hiện ra nút kích hoạt có khả năng làm ngưng

quá trình sản xuất terpenoids - nhóm hợp

chất đóng vai trò trong chức năng sinh lý học

ở thực vật, là một trong những thành phần

chính của các loại dầu thiết yếu của nhiều loại

cây và hoa và thường được sử dụng như là

chất phụ gia hương vị tự nhiên cho thực

phẩm, nước hoa và trong các loại thuốc

truyền thống và thay thế như dầu thơm,

hương liệu cho nhiên liệu sinh học và dược

phẩm. Bài báo về nghiên cứu được đăng tải

trên tạp chí Nature Plants.

Ngoài các lĩnh vực trên, terpenoids

cũng có thể được ứng dụng trong sản xuất các

loại dưỡng chất, thuốc trừ sâu tự nhiên và các

loại thuốc điều trị bệnh sốt rét và ung thư.

Thuốc hóa trị có thành phần Taxol được sử

dụng trong đặc trị cho phần lớn các loại bệnh

ung thư như ung thư vú, buồng trứng, phổi,

bàng quang và tuyến tiền liệt có nguồn gốc từ

terpenoids. Tuy nhiên, hàm lượng terpenoids

tự nhiên do thực vật sản xuất thường rất ít, do

vậy, việc chiết xuất hợp chất này để sử dụng

cho những mục đích nêu trên là không khả

thi.

Phát hiện mới của nhà nghiên cứu

Natalia Dudareva, giáo sư danh dự tại Khoa

Hóa sinh, đại học Purdue, Trung tâm Sinh

học thực vật Purdue cùng tiến sĩ Laura Henry,

phòng thí nghiệm Dudareva và các đồng


nghiệp từ Purdue và Viện Nghiên cứu Sinh

học Salk giải thích cách thức thực vật kiểm

soát các con đường trao đổi chất bằng cách

điều chỉnh các nhóm monophosphates được

sử dụng để sản xuất terpenoid.

Các nhà khoa học trước đó đã xác định

cách thức cây trồng kích hoạt quá trình sản

xuất terpenoid, tuy nhiên, việc nhận thức,

hiểu biết về cả hai công tắc "bật" và "tắt" là

rất cần thiết để cải thiện hàm lượng terpenoid.

Họ cũng phát hiện ra một hạn chế tiềm ẩn

trong sự thay đổi liên tục thông qua con

đường chuyển hóa của hợp chất terpenoid ở

thực vật.

Dudareva cho biết: "Đây là kiến thức

cơ bản quan trọng mở ra các mục tiêu mới

cho kỹ thuật chuyển hóa terpenoid. Trên thực

tế, trong tự nhiên, thực vật có khả năng sản

xuất các hợp chất này, nhưng với hàm lượng

rất nhỏ. Thậm chí, hàm lượng hợp chất tự

nhiên được chiết xuất từ hàng trăm hoặc

hàng nghìn cây cũng chỉ đủ để sử dụng trong

sản xuất dược phẩm".

Enzym Isopentenyl phosphate kinases

(IPK) có vai trò chuyển hóa các nhóm

monophosphates thành diphosphates vốn

được chuyển hóa thông qua các quá trình thu

hồi và thanh lọc các sản phẩm sinh tổng hợp

thành dẫn xuất terpenes. Dudareva và cộng sự

đã xác định được hai enzyme Nudix chịu

trách nhiệm khử phosphate - loại bỏ một

nhóm phosphate để biến các diphosphat có

ích trở lại thành nhóm monphosphat trơ.

Henry - nhà hóa học phân tích từ

Heritage Research Group cho biết: “Việc kết

hợp hai enzyme IPK và Nudix là để điều

chỉnh sự hình thành sản phẩm của quá trình

thu hồi và thanh lọc các sản phẩm sinh tổng

hợp. Ở nồng độ cao, một số các sản phẩm

này có thể gây độc, hại cho cây trồng. Đây là

cách thức điều chỉnh năng suất ở thực vật".

Phòng thí nghiệm của Dudareva hiện

đang nghiên cứu các phương pháp để thiết kế

các con đường trao đổi chất ở thực vật nhằm

mục đích cải thiện nồng độ terpenoid.

Dudareva nói: “Chúng ta có thể tổng

hợp một số hợp chất không có trong tự nhiên

ở thực vật, nhưng chúng ta có thể đưa một

gen quan trọng vào mô thực vật để tạo ra các

hợp chất mong muốn hoặc để làm gia tăng

đáng kể năng suất của chúng”.



**************

Sản xuất thức ăn nuôi trồng thủy sản bền vững từ sản phẩm tương tự vi tảo biển


Dartmouth đã tạo ra một nguồn thức ăn bền

vững hơn cho nuôi trồng thủy sản bằng cách

sử dụng sản phẩm tương tự như vi tảo biển

làm một thành phần trong thức ăn chăn nuôi.

Đây là nghiên cứu đầu tiên đánh giá khả năng

thay thế bột cá bằng một sản phẩm tương tự

trong thức ăn cho cá rô phi ở sông Nile. Kết

quả nghiên cứu đã được công bố trên tạp chí

truy cập mở, PLOS ONE.

Nuôi trồng thủy sản là ngành thực

phẩm phát triển nhanh nhất thế giới. Nuôi

trồng thủy sản cung cấp hơn 50% nguồn

lương thực cho con người, nhưng lại gây ra

một số sự cố môi trường. Thức ăn thủy sản sử

dụng 70% khối lượng bột cá và dầu cá của thế

giới bắt nguồn từ các loại cá nhỏ, đánh bắt

dưới đại dương như cá cơm, cá mòi, cá trích

và cá thu, rất cần cho phần dưới của chuỗi

thức ăn ở đại dương. Các nhà phân tích dự

đoán đến năm 2040, nhu cầu bột cá và dầu cá

sẽ vượt quá nguồn cung. Thức ăn thủy sản

cũng khai thác khối lượng lớn đậu tương và

ngô từ các trang trại công nghiệp, gây ra các

mối lo ngại khác về môi trường do sử dụng


phân bón và dòng thải tiềm ẩn đổ xuống sông,

hồ và các thủy vực ven biển. Ngoài ra, thức

ăn thủy sản có thể gây ô nhiễm dòng nước

thải nuôi trồng thủy sản, vì cá không thể tiêu

hóa hết đậu tương và ngô, thành phần chính

của thức ăn.

Để giải quyết các mối lo ngại về môi

trường bền vững của thức ăn thủy sản, nhóm

nghiên cứu tại trường Đại học Dartmouth đã

phát triển nguồn thức ăn bền vững cho cá rô

phi, xem xét hiệu quả của việc thay thế bột cá

và dầu cá bằng các loại vi tảo biển khác. Tảo

biển là nguồn cung cấp dồi dào các axit amin

thiết yếu, khoáng chất, vitamin và axit béo

omega-3, nên có thể đáp ứng các yêu cầu

dinh dưỡng cho cá. Axít béo Omega-3 rất

quan trọng để duy trì sức khỏe của cá; chúng

cũng tốt cho thần kinh, tim mạch và chống

ung thư ở con người.

Nhóm nghiên cứu đã thay thế bột cá

bằng Nannochloropsis oculata, sản phẩm

tương như vi tảo biển giàu protein và axit béo

omega-3 bao gồm axit eicosapentaenoic thiết

yếu tác động đến sự sự sinh trưởng và chất

lượng của cá. Các đồng sản phẩm còn lại là

bột tảo, sau khi các loại dầu được chiết xuất

từ sinh khối tảo được trồng thương mại để sản

xuất các chất dinh dưỡng, hóa chất và các ứng

dụng cho nhiên liệu. Các phát hiện nghiên

cứu cho thấy triển vọng thay thế các thành

phần protein thông thường trong thức ăn của

cá rô phi.

Nghiên cứu đã chứng minh sản phẩm

tương tự vi tảo có hàm lượng protein cao

nhưng có thể làm giảm khả năng tiêu hóa.

Các nhà khoa học cũng đã đánh giá một số

nguồn thức ăn thủy sản có tỷ lệ đồng sản

phẩm thay thế bột cá khác nhau. Khi 33% bột

cá được thay thế bằng một sản phẩm tương

tự, cá rô phi sông Nile sẽ có tốc độ tăng

trưởng cá và tỷ lệ chuyển hóa thức ăn và tỷ lệ

sống sót tương tự như chế độ ăn với bột cá là

7%. Nhóm nghiên cứu đưa ra giả thuyết rằng

sản phẩm tương tự vi tảo cần được tăng

cường enzyme để tăng tối đa khả năng cung

cấp chất dinh dưỡng và khắc phục hiện tượng

tiêu hóa kém như quan sát trong thí nghiệm.

PGS. Pallab Sarker, đồng tác giả

nghiên cứu cho rằng: “Triển vọng phát triển

phương pháp nuôi trồng thủy sản bền vững

thật thú vị. Xã hội của chúng ta có cơ hội

chuyển từ sự phụ thuộc vào thức ăn thủy sản

với các nguyên liệu từ cá sang sản phẩm

không sử dụng cá mà là vi tảo biển. Phát hiện

của chúng tôi cung cấp thông tin chi tiết về

cách chúng ta có thể đạt được mục tiêu đó”.

Theo vista.gov.vn, 28/08//2018


**************

MÔI TRƯỜNG

Phương pháp tự nhiên, chi phí thấp để loại bỏ các chất ô nhiễm khỏi nước

Nhóm nghiên cứu tại trường Đại học

quốc gia Singapo do giáo sư hoa học Cindy

Samet dẫn đầu, đã thực hiện các thử nghiệm

lọc nước bằng vỏ và hạt của hơn một chục

loại thực phẩm từ bí ngô và đậu bắp đến

chanh và chuối. Kết quả đã loại bỏ được

methylen xanh, chì và đồng thông qua quá

trình hấp phụ, liên kết hóa học của các phân

tử ô nhiễm trên bề mặt của vỏ. Nghiên cứu đã

được công bố trên tạp chí Chemical

Education.

Năm 2015, Suresh Valiyaveettil, đồng

tác giả nghiên cứu và là giáo sư tại trường

Đại học quốc gia Singapo đã công bố báo cáo

nghiên cứu ban đầu làm nền tảng cho nghiên

cứu mới của GS. Samet. Trong nghiên cứu

GS. Valiyaveettil đã phân tích khả năng của

vỏ quả bơ, dưa vàng và thanh long trong việc

lọc nước ô nhiễm. Vỏ bơ sấy khô có thể hấp


thụ khối lượng lớn methylene xanh trên bề

mặt của nó trong vài giờ.

GS. Samet đã làm theo phương pháp

của GS. Valiyaveettil để làm sạch bề mặt quả

bằng cách đun sôi vỏ/hạt để khử tạp chất hòa

tan trên bề mặt. Sau đó, vỏ được sấy khô và

nghiền trước khi được đưa vào dung dịch

chứa các chất ô nhiễm. Nghiên cứu đã thu

được nhiều kết quả như hạt chanh đã loại khử

100% ion chì, trong khi với vỏ canh, tỷ lệ này

là 96,4%. Vỏ đậu bắp cũng loại bỏ được

100% ion chì, trong khi với hạt là 50%.

GS. Samet cho rằng: "Kết quả nghiên

cứu mở rộng những gì chúng ta biết về vỏ rau

quả như là một phương pháp hữu cơ, tái tạo,

chi phí thấp để loại bỏ các chất ô nhiễm khỏi

nước. Chúng tôi đã nhân rộng kết quả từ

phòng thí nghiệm của GS. Valiyaveettil với bơ

và sau đó nghiên cứu các loại vỏ và hạt rau

quả chưa từng được thử nghiệm trước đây.

Điều này thật thú vị vì phương pháp lọc này

có thể được đưa từ phòng thí nghiệm để áp

dụng tại nhà bếp".

Trong tương lai, mọi người có thể sấy

khô vỏ để sử dụng như một lựa chọn tự nhiên,

tại nhà để loại bỏ tạp chất khỏi nước uống.

Nhưng Dự án của GS. Samet đã tập trung vào

các chất thải công nghiệp như thuốc nhuộm và

các ion kim loại nặng. Trên quy mô lớn, GS.

Samet cho rằng vỏ rau quả trong tương lai có

thể cung cấp một giải pháp hợp lý cho nhiều

nơi trên thế giới có nguồn cung cấp nước uống

sạch và an toàn đang bị thu hẹp (ít dần).



**************

Biến đổi khí CO2

Một nhóm các nhà nghiên cứu tại

Trung tâm Xúc tiến khoa học và công nghệ

thuộc trường Đại học Delaware (CCST) đã

phát hiện ra một quy trình mới gồm hai bước

để tăng hiệu quả điện phân CO2, một phản

ứng hóa học được điều khiển bằng dòng điện

có thể hỗ trợ sản xuất hóa chất và nhiên liệu

có giá trị. Kết quả nghiên cứu mới được công

bố trên tạp chí Nature Catalysis.

Nhóm nghiên cứu do Feng Jiao, phó

giáo sư hóa học và kỹ thuật sinh học phân tử

dẫn đầu, đã gặt hái thành công nhờ chế tạo

một thiết bị chuyên dụng ba buồng gọi là bình

điện phân, sử dụng điện để khử CO2 thành

các phân tử nhỏ hơn.

So với nhiên liệu hóa thạch, sử dụng

điện là một phương pháp thân thiện với môi

trường và phù hợp cho các quy trình hóa học

sản xuất hóa chất và nhiên liệu thương mại.

Các sản phẩm này trong đó có ethylene, có

thể được sử dụng để sản xuất nhựa và

ethanol, phụ gia nhiên liệu giá trị.

PGS. Jiao cho rằng công nghệ điện

phân này mở ra một hướng mới để đạt mục

tiêu về tính chọn lọc cao với tốc độ phản ứng

đáng kinh ngạc. Đây là một bước tiến quan

trọng cho các ứng dụng thương mại.

Dù điện phân CO2 trực tiếp là phương

pháp tiêu chuẩn để khử CO2, nhưng nhóm

nghiên cứu đã tách quá trình điện phân thành

hai bước, bao gồm khử CO2 thành CO và sau

đó, khử CO thành các sản phẩm đa cacbon

(C2+). Phương pháp 2 bước này có nhiều lợi

thế hơn so với phương pháp thông thường.

PGS. Jiao nói: "Bằng cách biến đổi

quy trình điện phân thành hai bước, chúng tôi

đã đạt được mục tiêu về mức độ chọn lọc cao

hơn so với điện phân trực tiếp, nhằm hướng

đến các sản phẩm đa cacbon. Chiến lược

phản ứng tuần tự có thể mở ra những phương

thức mới để thiết kế các quy trình sử dụng

CO2 hiệu quả hơn".

Phối hợp với các nhà nghiên cứu tại

trường Đại học Thiên Tân ở Trung Quốc,

nhóm nghiên cứu đang thiết kế một hệ thống


giảm phát thải khí nhà kính hoạt động bằng

năng lượng mặt trời được sản xuất theo cách

không thải cacbon.

PGS. Jiao cho rằng: "Chúng tôi hy

vọng nghiên cứu này sẽ làm cho công nghệ

triển vọng này được nghiên cứu và phát triển

mạnh mẽ hơn. Nhiều thách thức kỹ thuật vẫn

cần được giải quyết, nhưng chúng tôi đang

nghiên cứu chúng".



**************

Hàn Quốc phát triển thành công chất dẻo thân thiện môi trường

Nguồn: SK Global Chemical Co.

Công ty hóa chất SK Global Chemical

Co. của Hàn Quốc đã phát triển thành công

một loại vật liệu dẻo mới thân thiện với môi

trường, có thể được sử dụng trong chế tạo ôtô

và nhẹ hơn các sản phẩm hiện có trên thị

trường.

Trong thông báo ngày 29/8, SK Global

Chemical Co. cho biết vật liệu dẻo

polypropylene mới có độ trong như pha lê, độ

bền cao và có thể sử dụng chế tạo nhiều bộ

phận của ôtô, kể cả cái hãm phanh. Sử dụng

vật liệu mới này có thể giảm tổng khối lượng

của một ôtô cỡ trung bình xuống khoảng 10kg.

Theo SK Global Chemical, trọng

lượng nhẹ hơn sẽ ôtô tiết kiệm nhiên liệu hơn

và qua đó thải ra ít khí nhà kính hơn. Sử dụng

sản phẩm này, hiệu quả sử dụng nhiên liệu

của ôtô có thể tăng 2,8%, trong khi lượng khí

carbon dioxide và nitrogen oxide thải ra môi

trường có thể giảm lần lượt 4,5% và 8,8%.

SK Global Chemical Co. cho biết ước

tính thị trường sản phẩm chất dẻo dành cho

ôtô tăng trưởng 8% mỗi năm và vật liệu mới

giúp công ty tăng thị phần tại phân khúc thị

trường này.

Theo vietnamplus.vn, 30/08/2018


**************

Documents

BẢN TIN THÁNG 09/2018 - lib.iuh.edu.vnlib.iuh.edu.vn/wp-content/uploads/2018/12/Bantin-_thanhtuu_KHCN-TG_09... · các ứng dụng bộ nhớ truy suất ngẫu nhiên từ tính