Tương lai của dược liệu nano – robot nano

Việc ứng dụng công nghệ dược liệu nano giúp mang đến những hướng đi mới và thành công hơn trong lĩnh vực y tế. Cùng tìm hiểu về tương lai của công nghệ dược liệu nano – những robot nano qua những tổng hợp sau.

Robot nano hoạt động như thế nào?

Các robot nano “ăn” những vi khuẩn, virus và nấm men có hại trong máu và thay thế các nhiễm sắc thể của các tế bào gây bệnh bằng một bộ nhiễm sắc thể mới.

Các robot nano thường có kích thước bằng với vi khuẩn, có cấu tạo từ hàng nghìn bộ phận có kích thước phân tử tương tự như cấu tạo của kim cương. Robot nano cần phải có một động cơ để có thể cử động hay điều khiển cánh tay hoặc chân. Đồng thời những robot này cũng cần một nguồn điện, bộ cảm ứng để điều khiển và một hệ vi mạch để tự kiểm soát hành vi. Không giống với loại robot thông thường, robot nano thường có kích thước nhỏ hơn cả các tế bào hồng cầu và có khả năng len lỏi vào những mao mạch nhỏ nhất trong cơ thể.

Chúng sẽ làm gì? Robot nano “microbivore” là một ví dụ, loại robot này có thể hoạt động như những tế bào bạch cầu nhân tạo giúp phát hiện và tiêu diệt những mầm bệnh, vi khuẩn, virus và nấm men trong máu. Bệnh nhân có thể được tiêm một liều khoảng 100bn robot nano loại này, những mầm bệnh được nhắm đến sẽ dính vào bề mặt của những robot nano này như cách mà những con ruồi dính vào bả. Sau khi gom đủ các tác nhân có hại tại “miệng” của microbivore, mầm bệnh sẽ bị nghiền nhuyễn và được nuốt bởi những phân tử tốt chỉ sau vài phút.

Đối với bệnh ung thư

Một ca điều trị dạng này thường chỉ kéo dài một vài giờ, nhanh hơn nhiều thuốc kháng sinh thường phải mất tới vài ngày hoặc vài tuần để phát tác dụng. Khi việc điều trị kết thúc, bác sĩ có thể truyền những tín hiệu sóng siêu âm để dẫn những robot nano này tới thận và sau đó được cơ thể bài tiết qua đường nước tiểu. Những loại robot nano tương tự cũng được lập trình để nhanh chóng phát hiện ra và tiêu diệt thậm chí cả những tế bào ung thư nhỏ nhất trước khi chúng di căn ra khắp cơ thể. Ung thư lúc này không còn là mối đe dọa nữa.

Đối với các ca phẫu thuật

Các robot nano cũng phát huy hiệu quả trong quá trình phẫu thuật trên các tế bào đơn. Loại robot nano tham gia vào quá trình này được gọi là “chromallocyte” giúp loại bỏ tất cả những nhiễm sắc thể từ những tế bào gây bệnh và thay thế bằng một bộ nhiễm sắc thể mới vào nơi bộ nhiễm sắc thể cũ bị loại bỏ. Bộ nhiễm sắc thể mới thường được đưa vào từ bên ngoài cơ thể bệnh nhân nhờ tới một máy sản xuất nano qua màn hình vi tính. Sau khi tiêm loại robot nano này vào cơ thể chúng sẽ đi tới nơi cần đến, đi vào nhân tế bào và thay thế bộ nhiễm sắc thể, sau đó rời khỏi các tế bào và đi ra khỏi cơ thể. Nếu được sự đồng ý của bệnh nhân, các bác sĩ sẽ thay thế những gen bị tổn thương di truyền từ bố mẹ bằng những gen lành lặn, điều này có thể giúp loại bỏ hoàn toàn những bệnh liên quan đến gen, thậm chí biến những tế bào ung thư thành những tế bào khỏe.

Liệu pháp thay thế nhiễm sắc thể

Có lẽ, quan trọng hơn cả là liệu pháp thay thế nhiễm sắc thể có thể giúp cải thiện những tổn thương và đột biến mang tính di truyền (nguyên nhân dẫn tới sự lão hóa các tế bào). Đây là chìa khóa để điều trị bệnh lão hóa.

Từ lý thuyết cho đến thực tế

Nhưng hiện tại, robot nano mới chỉ là lý thuyết. Để xây dựng một mô hình thực tế chúng ta cần phải tạo ra một công nghệ sản xuất phân tử, đây là quá trình sản xuất ra những cấu trúc phức tạp có kích thước của nguyên tử bằng cách sử dụng một dây truyền sản xuất kiểm soát cấu tạo và lắp ráp các bộ phận bên trong nhà máy nano, quá trình này rất giống với dây truyền sản xuất xe ô tô.

Thí nghiệm đầu tiên về hoạt động của các nguyên tử đơn diễn ra vào năm 1989, được tiến hành bởi IBM bằng cách sử dụng một kính hiển vi điện tử để sắp xếp vị trí của 35 nguyên tử xenon để đánh vần 3 từ trên logo của công ty. Tương tự, bên trong nhà máy nano, các phân tử gồm nhiều carbon như khí tự nhiên, propane, acetylene sẽ được vận hành bằng những dàn máy dò tí hon nằm song song với nhau để tạo ra các bộ phận của máy lắp ráp robot nano giống với cấu tạo của kim cương chính xác đến mức nguyên tử.

Nanofactory Collaboration là một cộng đồng các nhà khoa học được thành lập năm 2000, đây là chương trình thiết kế và xây dựng nhà máy nano đi vào hoạt động đầu tiên sản xuất ra các robot nano.