Vinhthinh Biostadt JSC

Giáo sư Harold Craighead, trưởng nhóm nghiên cứu, cho biết ông đã sử dụng các thanh rung tí hon để dò khối lượng của vi sinh vật và phân tử nhỏ bằng cách ghi lại sự thay đổi mà khối lượng tăng thêm ảnh hưởng tới tần số rung. Các thiết bị siêu hiển vi của họ có kích cỡ nanomet (bằng chiều rộng của ba nguyên tử silicon). Chúng được gọi là hệ thống cơ điện nano, hay NEMS.

Nhóm nghiên cứu đã dò những khối lượng trong phạm vi femtogram, chẳng hạn như một vi khuẩn E. Coli đơn nhất có khối lượng 665 femtogram. Trong thí nghiệm mới nhất, độ nhạy của số đo tăng lên nhờ việc giảm kích cỡ các thanh rung của NEMS và để chúng trong môi trường chân không. Do vậy, họ đã đo được khối lượng ở mức attogram. Chẳng hạn như khối lượng của một virus nhỏ ở vào khoảng 10 attogram. Một attogram bằng 1/1.000 femtogram, một femtogram bằng 1/1.000 picogram và một picogram bằng 1/1.000 nanogram. Một nanogram bằng một phần tỷ gam.

Các nhà khoa học đã tạo ra những thanh rung tí hon từ silicon và silicon nitride. Có thể ví thanh rung như một ván nhún ở bể bơi với chiều dài 4 micromet và rộng 500 nanomet. Giống như ván nhún sẽ rung ngay khi bạn nhảy lên trên đó, những thanh tí hon này có thể được khởi động bằng cách tác dụng điện trường hoặc tia laser lên chúng. Có thể đo tần số rung bằng cách chiếu ánh sáng laser lên thiết bị và quan sát ánh sáng phản xạ đang thay đổi. Công nghệ này tương tự công nghệ được sử dụng vào năm ngoái để đánh đàn ghi-ta kích cỡ nano do ĐH Cornell chế tạo.

Tần số rung của một vật thể là hàm số của khối lượng: dây ghi-ta nặng rung chậm hơn dây ghi-ta nhẹ và tạo ra âm thanh thấp hơn. Những thanh rung tí hon này rung ở tần số radio, trong phạm vi 1-15 megaHertz. Thêm một khối lượng cực nhỏ sẽ giúp các nhà khoa học đo được sự thay đổi về tần số rung. Để dò khối lượng tế bào, nhóm nghiên cứu đã phủ các kháng thể lên thanh rung rồi nhúng nó vào một dung dịch chứa khuẩn E Coli (hầu hết vi khuẩn là đơn bào). Một số tế bào dính vào bề mặt và khối lượng tăng thêm làm thay đổi tần số rung. Trong các thí nghiệm tiếp theo, chỉ một tế bào tình cờ dính vào thanh rung và các nhà khoa học có thể dò được khối lượng của một tế bào đơn nhất.

Các kháng thể cũng được sử dụng để dính virus hoặc protein vào thanh rung. Trong một thí nghiệm khác, nhóm nghiên cứu đã gắn các chấm vàng tí hon có đường kính 50 nanomet vào đầu thanh silicon. Sau đó các chấm vàng được nhúng vào một dung dịch hữu cơ chứa sulfur. Dung dịch tạo thành một lớp gồm vài trăm phân tử trên bề mặt chấm vàng. Thông qua sự thay đổi của tần số, họ đã tính toán được khối lượng tăng thêm của chấm vàng là 6,3 attogram. Độ chính xác tới attogram là cần thiết để đo các vật có kích cỡ nhỏ hơn tế bào.

Nhóm nghiên cứu cho biết bằng cách cải tiến hơn nữa, thiết bị của họ có thể đo được khối lượng ở mức zeptogram (1 zeptogram bằng 1/1.000attogram). Độ nhạy trên sẽ giúp các nhà khoa học dò và nhận dạng các phân tử ADN, protein và các phân tử sinh học khác bằng cách phủ những kháng thể hoặc vật liệu thích hợp lên thanh rung.

Minh Sơn (Theo BBC, Science Daily)

• Nguồn: http://vietbao.vn/Khoa-hoc/Can-virus-vi-khuan/20058972/188/