Coca-cola

Có rất nhiều những câu chuyện kể về sự phát hiện tình cờ ra những món ăn mới. Chẳng hạn như món khoai tây chiên lát mỏng đã được phát hiện khi một người có tên là George Crum đang cố gắng làm khách hàng hài lòng sau khi vị khách này trả lại món khoai chiên vì nó bị ỉu do ngấm nước, hay món kem ngon tuyệt đã “ra đời” sau khi một người đàn ông tên là Frank Epperson đã bỏ quên cốc bia của mình ngoài đêm lạnh… Nhưng có lẽ, việc phát hiện ra Coca Cola là một trong những phát hiện có giá trị nhất đối với con người.

Đó là câu chuyện của dược sĩ John Pemberton, khi ông đang cố gắng tìm ra phương thuốc chữa bệnh đau đầu bằng cách trộn các chất lại với nhau. Công thức “pha chế” cho đến nay vẫn còn là một bí mật. Coke chỉ được bán trong hiệu thuốc trong 8 năm trước khi nó được đóng thành chai và bày bán trên thị trường.

Teflon

Teflon là hóa chất chống dính được con người sử dụng rất nhiều, đặc biệt là trong các công việc bếp núc. Tính chất đặc thù của hóa chất này là

không làm thức ăn dính vào nồi niêu xoong chảo sau khi đã được phủ một lớp mỏng bên trong.

Teflon là tên thương hiệu của một chất polymer do nhà khoa học của hãng Dupont Roy Plunkett (1910 - 1994) tình cờ khám phá vào năm 1938 khi ông đang cố gắng tìm ra chất làm lạnh để sản xuất tủ lạnh. Sản phẩm này được hãng DuPont tung ra thị trường từ năm 1946. Có thể nói đây là một cuộc cách mạng nấu nướng, giúp tiết kiệm thời gian và công sức cho các bà nội trợ. Ngày nay, người ta đã sản xuất ra các loại nồi, chào và cả lò nướng chống dính, mang lại sự tiện lợi trong cuộc sống con người.

C2H5OH

Êtanol đã được con người sử dụng từ thời tiền sử như là một thành phần gây cảm giác say trong đồ uống chứa cồn. Các cặn bã khô trong các bình gốm 9000 năm tuổi tìm thấy ở miền bắc Trung Quốc đã gián tiếp cho thấy việc sử dụng các đồ uống chứa cồn trong số những người sống ở thời kỳ đồ đá mới.[1] Việc chiết nó ra dưới dạng tương đối nguyên chất đã được

thực hiện lần đầu tiên bởi các nhà giả kim thuật Hồi giáo và họ là những người đã phát triển ra nghệ thuật chưng cất rượu trong thời kỳ của chế độ khalip(vua chúa Hồi giáo) thời kỳ Abbasid (tiếng Ả Rập: اسدين� -al العّبʿAbbāsidīn). Các ghi chép của Jabir Ibn Hayyan (Geber) (721-815) đã đề cập tới hơi dễ cháy của rượu được đun sôi. Al-Kindī (801-873) cũng đã miêu tả rõ ràng quá trình chưng cất rượu. Việc chưng cất êtanol ra khỏi nước có thể tạo ra các sản phẩm chứa tới 96% êtanol. Êtanol nguyên chất lần đầu tiên đã thu được vào năm 1796bởi Johann Tobias Lowitz, bằng cách lọc êtanol chưng cất qua than củi.[2]

Antoine Lavoisier đã mô tả êtanol như là một hợp chất của cacbon, hiđrô và ôxy, và năm 1807, Nicolas-Théodore de Saussure đã xác định được công thức hóa học của nó.[3][4] Năm 1858, Archibald Scott Couper đã công bố công thức cấu trúc của êtanol: điều này làm cho êtanol trở thành một trong các hợp chất hóa học đầu tiên có sự xác định cấu trúc hóa học.[5]

Êtanol lần đầu tiên được Michael Faraday tổng hợp nhân tạo vào năm 1825. Ông phát hiện rằng axit sulfuric có thể hấp thụ một lượng lớn khí than.[6] Ông đưa ra kết quả lời giải cho Henry Hennel ở Anh, người đã phát hiện ra etanol có trong "axit sulphovinic" (ethyl hydro sulfat).[7] Năm 1828, Hennell và nhà hóa học Pháp Georges-Simon Sérullas đã phát hiện một cách độc lập rằng axit sulphovinic có thể được phân rã thành etanol.[8][9] Do vậy, năm 1825 Faraday đã vô tình phát hiện ra ethanol có thể được tạo ra từethylen (thành phần của khí than) từ việc hydrat hóa xúc tác axit, một quá trình tương tự hiện được dùng để tổng hợp etanol quy mô công nghiệp.[10]

Etanol đã từng được dùng làm nhiên liệu đốt đèn ở Hoa Kỳ khoảng năm 1840, nhưng thuế đánh vào cồn công nghiệp trong cuộcnội chiến làm cho việc sử dụng này không có tính kinh tế. Thuế đã được thay thế năm 1906.[11] Etanol được sử dụng làm nhiên liệu động cơ vào khoảng năm 1908, khi đó Ford Model T có thể chạy bằng xăng hoặc etanol.[12] Etanol được sử dụng trong công nghiệp thường được sản xuất từ ethylen.[13]

Thuoc khang sinh tu datLoại thuốc kháng sinh được tìm thấy trong bụi đất – Teixobactin – sẽ mở ra một lối đi mới trong cuộc chiến chống lại các loại vi khuẩn đang không ngừng biến đổi.

Chỉ riêng tại Mỹ hàng năm có tới 2

triệu ca nhiễm và 23.000 trường hợp tử vong liên quan

đến sự kháng thuốc của vi khuẩn.

Là loại kháng sinh mới nhất được phát hiện trong gần 30 năm qua, Teixobactin đã cho thấy công dụng hiệu quả với các bệnh nhiễm khuẩn thường gặp như lao, nhiễm trùng máu, tụ khuẩn cầu trên chuột thí nghiệm mà không gây ra bất kỳ phản ứng phụ nào. 

Hợp chất Teixobactin có cơ chế tự biến hóa để chống sự kháng thuốc của vi khuẩn, khác với các loại kháng sinh trước đó. Thông thường, các loại vi khuẩn luôn tìm cách biến đổi, tiến hóa để kháng lại thuốc kháng sinh. Tuy nhiên, với Teixobactin, các nhà khoa học tin rằng vi khuẩn sẽ không thể đề kháng lại trong ít nhất 30 năm nữa.

Các nhà nghiên cứu tại Đại học Northeastern ở Mỹ cho biết loại kháng sinh mới này có thể được dùng để đánh bại chứng kháng thuốc do "siêu bọ" MSRA gây ra. Hiện nay, để tiêu diệt loài vi khuẩn gây lao phổi MSRA, các bác sĩ phải sử dụng kết hợp rất nhiều loại thuốc với nhau, vốn có thể gây ra một loạt tác dụng phụ không mong muốn.

"Việc phát hiện ra hợp chất mới này sẽ thách thức các quan niệm khoa học tồn tại lâu nay và đem đến những hứa hẹn trong việc điều trị hàng loạt các bệnh nhiễm trùng nguy hiểm", Kim Lewis, Giáo sư tại Đại học Northeastern cho biết. 

Dự kiến trong vòng hai năm tới, Teixobactin sẽ được thử nghiệm trên người vàsẽ được áp dụng rộng rãi trong vòng 5 năm toi

InsulinFred Banting và Charles Best.

Loại thuốc trị tiểu đường này được 2 nhà sinh lý học người Canada là Fred Banting và Charles Best tìm ra năm 1922. Quá trình nghiên cứu sản xuất insulin có sự đóng góp rất quan trọng của các chú chó. Bệnh tiểu đường từng được biết đến từ thời cổ đại. Những tài liệu cổ của người Ai Cập từ 1.500 năm trước Công nguyên đã mô tả một bệnh suy mòn với tình trạng nước tiểu của người bệnh có vị ngọt. Từ những năm 1850 trở đi, các cuộc khám nghiệm tử thi trên bệnh nhân bị bệnh tiểu đường đã gợi ý, bệnh xuất hiện là do tuyến tụy không bảo đảm được chức năng bình thường. Nhiều bác sĩ cho rằng các tế bào biệt hóa, được gọi là tiểu đảo Langerhan, sản sinh ra một hóa chất giúp cơ thể điều hòa nồng độ đường trong máu. Bệnh tiểu đường xuất hiện khi hóa chất này không được sản sinh. Năm 1922, Fred Banting và Charles Best thuộc Đại học Tổng hợp Toronto (Canada) thông báo họ đã tìm ra insulin và ứng dụng thành công chất này trong điều trị bệnh tiểu đường ở người. Vào thời điểm đó, người bị bệnh tiểu đường phải vật lộn với căn bệnh để tồn tại và chưa có biện pháp điều trị hiệu quả nào. Bệnh nhân nhanh chóng trở thành những bộ xương di động và thường chết sớm do bị sút cân nghiêm trọng. Banting và Best đã cắt bỏ tuyến tụy của những chú chó, và hậu quả là chúng bị tiểu đường (thử nghiệm này nghe có vẻ tàn nhẫn, nhưng đã giúp cứu sống hàng triệu con người). Họ đã cố gắng tinh chế ra một hoóc môn hóa học từ tụy và chiết xuất nhiều thành phần từ tiểu đảo Langerhan. Sau đó, những chất này được tiêm vào chó bị bệnh tiểu đường để thử nghiệm và họ nhận thấy bệnh tiểu đường đã bị đẩy lùi. Ban đầu, thuốc tiêm lẫn nhiều tạp chất và thường gây những tai biến nguy hiểm. Một đội ngũ các nhà khoa học đã phối hợp nghiên cứu và tạo ra được tinh chất chiết xuất từ tiểu đảo Langerhan, bảo đảm đủ độ tinh khiết để thử nghiệm trên người bệnh. Vào tháng 5 năm 1922, Leonard Thompson, 14 tuổi, đã được điều trị thành công ở Bệnh viện Toronto bằng tinh chất này (được gọi là insulin). Năm 1928, Oskar Wintersteiner đã chứng minh rằng insulin là một protein. Tin tức về sự thành công của Banting và Best đã nhanh chóng lan rộng và ngay sau đó phòng thí nghiệm của họ đã không thể đáp ứng đủ nhu cầu về loại thần dược mới này. Quy trình sản xuất thương mại insulin bắt đầu bằng việc chiết suất chất này từ tụy của bò và lợn thịt (hiện vẫn là nguồn insulin quan trọng đối với y học). Quá trình biến đổi hóa học đã làm cho insulin này giống với hoóc môn của người và cũng tạo cho nó những đặc tính thuận tiện hơn cho việc sử dụng. Ban đầu, insulin được tiêm 3-4 lần/ngày trước bữa ăn. Sau đó, loại insulin có tác dụng kéo dài được ra đời, vì vậy số lần tiêm đã giảm xuống. Năm 1955, Frederick Sanger, người đoạt giải thưởng Nobel, đã tìm ra chuỗi axit amin của insulin người. Điều này đã cho phép các nhà khoa học tạo ra một gene insulin, dùng để tạo ra

chủng vi khuẩn biến đổi di truyền có khả năng sản sinh ra số lượng lớn insulin với độ tinh khiết cao. Ngày nay, chúng ta đều biết rằng insulin giúp các tế bào của cơ thể hấp thu đường từ thức ăn đã được tiêu hóa. Gan có vai trò đặc biệt quan trọng trong quy trình điều hòa nồng độ đường máu của cơ thể. Insulin giúp cho gan có thể tiếp nhận đường (glucose) sau bữa ăn và lưu trữ dưới dạng glycogen. Glycogen sau đó sẽ được chuyển hóa thành glucose và trở lại máu khi nồng độ đường máu bắt đầu giảm------------Xem thêm: Insulin được tìm ra như thế nào? - Tin suc khoe, http://vietbao.vn/Suc-khoe/Insulin-duoc-tim-ra-nhu-the-nao/10915151/248/Tin nhanh Việt Nam ra thế giới vietbao.vnNhững tiến bộ trong công nghệ sản xuất insulin:

Xuất phát từ vai trò to lớn của insulin, hiện nay nhu cầu sử dụng insulin trong điều trị căn bệnh tiểu đường là rất cao.

Tính trong năm 2005, nhu cầu insulin dùng trong trị bệnh tiểu đường ước tính khoảng 4.000 – 5.000 kg và dự kiến

đến năm 2010 sẽ là 16.000 kg. Nhu cầu về insulin của thế giới vượt qua con số vài tấn/năm. Do đó, nguồn cung cấp

insulin cho điều trị bệnh tiểu đường đang thiếu hụt.

Từ những thập niên 1920 cho đến những năm đầu của thập niên 1980, insulin được tạo ra bằng cách cô lập tuyến

tuỵ của động vật như Bò và Lợn. Tuy nhiên, insulin người có sự khác biệt trong thành phần amino acid so với insulin

Bò ( hai vị trí trong chuỗi A và một vị trí trong chuỗi B) và insulin Lợn (một vị trí trong chuỗi B). Do vậy nó đã gây ra

một số tác dụng phụ không mong muốn khi dùng insulin có nguồn gốc từ Bò hay Lợn. Ngoài ra, quá trình sản xuất và

làm tinh khiết insulin trong thời kỳ này còn gặp nhiều khó khăn.

Năm 1982, insulin được sản xuất bằng kỹ thuật di truyền đầu tiên tại công ty Genetech (Hoa Kỳ) và sản phẩm này

được đưa ra thị trường. Trong lịch sử, đây là lần đầu tiên các nhà nghiên cứu ứng dụng công nghệ sinh học vào

dược phẩm thành công.

Bằng kỹ thuật tái tổ hợp AND, người ta chuyển gene mã hoá insulin vào tế bào vi khuẩn, khi được nuôi cấy trong môi

trường thích hợp, vi khuẩn E.coli sẽ sinh tổng hợp tạo ra loại peptid này. Qui trình sản xuất có thể tóm tắc như sau:

- Chuẩn bị đoạn oligonucleotide mã hoá cho insulin: dựa vào trình tự cấu trúc của các amino acid của insulin gồm 51

amino acid với 2 chuỗi polypeptid A và B nối với nhau bằng hai cầu disulfur. Người ta tạo dòng gene riêng biệt mã

hoá cho hai chuỗi A và B.

- Chuẩn bị vertor: có thể dùng plasmid của vi khuẩn hay nấm men.

- Dùng enzym hạn chế cắt plasmid và nối đoạn gene mã hoá cho insulin để tạo vertor tái tổ hợp (thường dùng là

pBR322).

- Chuyển vertor tái tổ hợp pBR322 vào vi khuẩn E.coli.

- Nuôi cấy  (lên men) vi khuẩn E.coli trong môi trường thích hợp.

- Tách chiết và thu sản phẩm là 2 loại polypeptid A và B riêng biệt.

- Trộn hai loại peptid lại với nhau và xử lý bằng phương pháp hoá học hay enzym để tạo cầu disulfur.

- Kiểm tra chất lượng sản phẩm.

Sản xuất insulin tái tổ hợp với chuỗi A và chuỗi B riêng biệt

Về sau, nhiều phương pháp sản xuất insulin tái tổ hợp đã được phát triển. Ví dụ tập đoàn Eli Lily đã phát triển một

phương pháp cải tiến hơn, phương pháp này biểu hiện proinsulin thay vì biểu hiện chuỗi A và B riêng biệt như

phương pháp cũ, tạo cầu nối disulfur in vitro, sau đó phân cắt peptid C khỏi hai chuỗi A và B bằng trypsin và

carboxypeptidase để tạo thành insulin.

Một phương pháp khác được phát triển bởi tập đoàn Novo Nordisk, phương pháp này biểu hiện miniproinsulin bao

gồm chuỗi B và chuỗi A nối với nhau bằng hai acid amin, được biểu hiện trong nấm men, sau đó xử lý miniproinsulin

in vitro bằng trypsin tạo thành insulin. Phương pháp này có nhiều thuận lợi như cầu nối disulfur được hình thành

trong quá trình biểu hiện và trình tiết miniproinsulin, và miniproinsulin này được chiết tách và tinh sạch dễ dàng do

được tiết thẳng ra môi trường nuôi cấy.

Hiện tại, người ta vẫn tiếp tục phát triển những phương pháp sản xuất insulin tái tổ hợp. Ví dụ Công ty Hoechst đã

đưa ra một phương pháp sản xuất insulin bao gồm: biểu hiện một dạng dẫn xuất mới của insulin hoặc biểu hiện

preproinsulin trong E.coli, tạo các cầu nối disulfur in vitro, sau đó xử lý bằng lysylendopeptidase hoặc

clotripain/carboxypeptidase B, cuối cùng tạo rea insulin.

Mới đây nhất, công ty Bio-Technology General đã đưa ra một phương pháp mới. Trong phương pháp này, một dạng

protein dung hợp (fusion protein) bao gồm superoxyde dismutase (SOD) gắn với proinsulin được biểu hiện trong tế

bào E.coli.  Sau đó, proinsulin được chuyển thành insulin nhờ xử lý với trypsin và carboxypeptidase B.

Sản xuất insulin tái tổ hợp trên vi khuẩn

Hiện nay, hầu hết các phương pháp sản xuất insulin thương mại đều dựa trên  các chủng nấm men (Saccharomyces

cerevisiae) hoặc vi khuẩn E.coli kết hợp với các kỹ thuật gene để sản xuất insulin người tổng hợp.

DS.CKI Nguyễn Văn Ngọc