Đề tài Công nghệ sinh học Nano

là các cấu trúc có thứ bậc, tương tự trong tự nhiên. Hình 28. Tiềm năng ứng dụng của MB trong công nghệ nano và công nghệ sinh học nano sử dụng các polypeptide biến đổi di truyền gắn chất vô cơ [Theo 38]. Chỉ một vài polypeptide đã được xác định là gắn đặc hiệu với các chất vô cơ. Chúng hầu hết là các protein khoáng hóa sinh học, tiết ra từ mô rắn (hard tissue) sau khi được phân tách, tinh chế và tách dòng. Mặc dù cách tiếp cận này khó, tốn thời gian và có nhiều giới hạn lớn, một số protein tách theo cách này đã được sử dụng như enzyme để tổng hợp các chất vô cơ nhất định. Cách tiếp cận phổ biến hơn là thu polypeptide gắn chất hữu cơ nhờ các kỹ thuật sinh học. Trong cách tiếp cận này, một lượng lớn, thư viện ngẫu nhiên được sàng lọc để xác định các trình tự đặc hiệu gắn tốt với vật liệu hữu dùng trong thực nghiệm. Đạt được điều này sẽ là một nhảy vọt phi thường, với khả năng tạo ra các khối cấu trúc nano trong đó protein và tính chất gắn của nó được tạo ra nhờ kỹ thuật DNA trong khi thành phần vô cơ mang các chức năng đặc biệt (như điện, quang, từ). Các polypeptide gắn này (hay các protein nhỏ) được gọi là các protein kỹ thuật di truyền cho chất vô cơ [38]. 3.3.4 Sinh học phân tửMột phần không thể thiếu trong CNSH nano là sinh học phân tử. Sinh học phân tử phát triển mang lại một nền tảng công nghệ cho CNSH nano. Các kỹ thuật lai, dung hợp protein, tạo đột biến… được dùng thường nhật trong CNSH nano để tạo ra các khối cấu trúc sinh học, các kỹ thuật nhạy mới. Các hệ thống sinh học có khả năng độc nhất vô nhị trong việc điều khiển cấu trúc, pha, chiều hướng và topo học cấu trúc nano của các tinh thể vô cơ. Các nghiên cứu gần đây đã lợi dụng các nguyên lý nhận biết sinh học để phát triển các kỹ thuật mới nhằm bố trí các vật liệu từ tính, bán dẫn và dẫn điện. Các kỹ thuật trình diện phage (phage display) tái tổ hợp đã được sử dụng để xác định các peptide gắn chất bán dẫn thuộc nhóm III–V và II–VI như ZnSe và GaAs, với các vật liệu từ tính và với calcium carbonate, phosphate. Các peptide có tính đặc hiệu bề mặt tinh thể, có thể phân biệt giữa các hợp kim bán dẫn tương tự như GaAs và AlGaAs, và được sử dụng để tạo ra các hạt nano và các dị cấu trúc. Các phương pháp tổ hợp tương tự đã được sử dụng để tạo ra các cụm nano CdS gói peptide và các protein gắn vàng [96]. Hơn nữa, một số chủng vi khuẩn có khả năng kháng kim loại đáng ngạc nhiên, như bạc và một số thậm chí tích lũy bạc tại thành tế bào với một lượng lên đến 25% trong lượng sinh khối khô. Chủng Pseudomonas stutzeri AG259, phân lập từ mỏ bạc tích lũy các tinh thể đơn bạc với hình dạng và thành phần xác định, như các hinhhf tam giác và lục giác đều, với kích thước dưới 200nm trong không gian ngoại biên [110]. Như vậy, có thể nói, sinh học phân tử là một công cụ không thể thiếu, là kỹ thuật nền của công nghệ sinh học nano. 4. ỨNG DỤNGCNSH nano phản ánh tầm quan trọng ngày càng tăng của khoa học nano và công cụ nano trong việc tạo ra các loại vật liệu sinh học mới để sử dụng trong kỹ thuật mô (tissue engineering) và sắp xếp tế bào (cell patterning), điện cực dùng trong chuẩn đoán, lỗ nano để giải trình tự DNA, vật liệu nano để hiện hình đơn phân tử hoặc tế bào và các thiết bị/vật liệu/hạt nano sử dụng trong phân phối thuốc hoặc liệu pháp y học [4]. Các sản phẩm CNSH nano đầu tiên là kính hiển vi và microfluidic để thao tác ở quy mô nm. Sau đó thị trường đưa ra các hệ thống sử dụng vật liệu nano như điểm lượng tử, vật liệu composite (cơ cấu peptide-lipid) và cảm biến sinh học (mảng ống nano carbon). Mặc dù sau vài năm thương mại hóa, các sản phẩm sử dụng vật liệu cấu trúc nano để phân phối thuốc và kỹ thuật mô đang tiếp cận pha thử nghiệm y học. Xa nhất với khả năng thương mại hóa là các thiết bị điện nano tích hợp, đầy hứa hẹn với những ứng dụng chăm sóc sức khỏe như các điện cực cấy dưới da với khả năng quản lý và đáp ứng theo tình trạng sức khỏe [12]. Mihail Roco, chủ tịch của Nanoscale Science, Engineering and Technology Subcommittee tại NNI, tiên đoán vào năm 2015, ít nhất 1 nửa các loại thuốc được tạo ra sẽ dựa trên CNNN [8]. Hình 29. Các ví dụ về các mức độ can thiệp của CNSH nano với con người [Theo 111] 4.1 Khám phá, phân phối thuốc và các phân tử liệu phápTrong lĩnh vực CNSH nano, nghiên cứu cũng như ứng dụng nổi bật nhất thuộc lĩnh vực chuẩn đoán và khám phá thuốc, điều này được thể hiện qua nguồn tài chính nổi trội dành cho hai lĩnh vực này (hình 30). Các hệ thống phân phối thuốc siêu nhỏ in vivo là đích đến quan trọng nhất trong nghiên cứu CNSH nano [9]. Hình 30. Nguồn tài chính. (a) Thống kê quỹ đầu tư mạo hiểm tập trung trong CNSH nano từ năm 1998 đến nay. (b) Phân bổ quỹ đầu tư mạo hiểm trong CNNN từ năm 1998 tới nay [Theo 9]. Một trong các khối cấu trúc nano được sử dụng phổ biến nhất trong chiến lược phân phối thuốc là dendrimer (hình 7) bởi tính chất hướng đích và phát hiện của nó. Các thiết bị nano dùng dendrimer PAMAM đa chức năng cung cấp một nền tảng nano để chụp ảnh, phân phối thuốc hướng đích và điều chị ung thư in vitro và in vivo [112-114], giúp tăng hoạt lực của thuốc và tạo đáp ứng dược học nhanh chóng. Tháng 7 năm 2003, thuốc điều trị HIV có bản chất dendrimer đầu tiên do công ty StarPharma (Melbourne, Australia) phát triển cho thấy hiệu quả điều trị rõ rệt trong thử nghiệm pha I. Thuốc này là một loại gel chứa anionic polyamidoamine dendrimer có khả năng gây nhiễu quá trình xâm nhiễm và dung hợp của virus HIV [12]. Polymer dendrimer là thiết bị nano đa năng với khả năng hướng đích tới tế bào KB trong canh trường, phân phối chọn lọc thuốc chống ung thư methotrexate nội bào và cung cấp tín hiệu hình ảnh quang học thông qua chất phát huỳnh quang gắn với vector nano [115]. Một chiến lược hướng đích nữa sử dụng độ nhạy pH in vivo để giải phóng thuốc chống ung thư paclitaxel nằm trong chất mang polymer nano phân hủy sinh học [116]. Chiến lược này có khả năng đáp ứng với điều kiện riêng biệt tại các vị trí khối u [117]. Các loại hạt nano khác cũng đang được phát triển để phân phối thuốc. Công ty C Sixty (Houston, TX, USA) đang nghiên cứu fullerene ứng dụng trong liệu pháp phân phối và công ty Nanospectra Biosciences (Houston, Texas, USA) đang phát triển vỏ nano (hình cho phép phân phối đúng liều lượng, đúng vị trí hoặc cắt bỏ mô theo cơ chế thứ hai (như quang hoạt) [12]. Một số ứng dụng thú vị của các hạt nano trong khả năng loại bỏ cholesterol đang được các công ty BioSante Pharmaceuticals (Lincolnshire, IL, USA) và NanoBio Corporation (Ann Arbor, MI, USA) theo đuổi [12]. Prasad và cộng sự đã dùng hạt nano từ tính gói trong silica để ly giải từ tính (magnetocytolysis) chọn lọc tế bào ung thư [118]. Nang nano sinh học (BNC) có kích thước trung bình 130nm, lớp ngoài là kháng nguyên bề mặt của vi khuẩn viêm gan B là một bộ máy nano hiệu quả với khả năng phân phối gene, thuốc và protein huỳnh quang đặc hiệu tới tế bào gan người [119]. Ủ hạt nano không có protein chứa aptamer gắn thụ thể hoặc phối tử tạo ra sự gắn và xâm nhập của các hạt liệu pháp hóa trị ba vào tế bào, sau đó điều biến apoptosis của các tế bào ung thư và tế bào lympho trong bệnh bạch cầu [120]. Kam Leong và đồng sự tại Johns Hopkins University và School of Medicine đã sử dụng que nano (hình 12) kim loại chứa nhiều phân đoạn Au và Ni gắn với các phân tử sinh học khác nhau để phân phối vật liệu di truyền vào tế bào [57]. Một nhóm nghiên cứu gồm các nhà khoa học Ý, Pháp, Anh đã dùng NT carbon để chuyển thành công DNA vào tế bào động vật có vú [121]. Gần đây, Benenson và cộng sự cho thấy có thể sử dụng bộ máy tự động có bản chất DNA trong các hệ thống chuẩn đoán và phân phối thuốc [122, 123]. Sự chuyển tiếp phân tử của một bộ máy tự động với nền tảng là enzyme giới hạn FokI được thiết kế để có hoạt tính khi có mRNA. Với các phân tử chuyển tiếp này, có thể chế tạo một máy tính phân tử để xác định hàm lượng phân tử mRNA cao hay thấp. Qua đó, phân phối “thuốc” có bản chất là một đoạn DNA mạch đơn, ngắn, có khả năng gắn với mRNA thích hợp, giúp kìm hãm tổng hợp protein liên quan đến ung thư. Cách tiếp cận này có thể dùng in vivo với các cảm biến hóa sinh hoặc trong chuẩn đoán và điều trị y học [123]. Các phương pháp hướng đích khác sử dụng năng lượng ngoài để hoạt hóa tại chỗ hoạt tính gây độc tế bào, đã được chứng minh trong các mô hình động vật. Các ví dụ là dùng siêu âm tập trung để phá vỡ lipid bao quanh các vi bong bóng (lipid encapsulated ‘microbubbles’) [124]; liệu pháp quang động (photodynamic) với chất mang có bản chất silica [125, 126]; cắt bỏ đúng chỗ bởi nhiệt các tổn thương ung thư bằng cách sử dụng kết hợp vỏ nano và sự hoạt hóa quang học tại bước sóng gần hồng ngoại, để xâm nhập sâu vào mô [33, 36, 37]. Các hệ thống trong tương lai có thể được lập trình trước để có tốc độ phân phối biến đổi theo thời gian hoặc tự điều hòa đáp ứng với các kích thích môi trường (những kích thích này có thể phát hiện bằng cảm biến sinh học tại vị trí cấy). Dựa trên công nghệ kênh nano, các hệ thống điều khiển hoạt hóa mới đang được phát triển cho các thiết bị cấy ghép để thực thi chương trình, điều khiển từ xa và tự điều hòa [117]. 4.2 Chẩn đoán và điều trịChẩn đoán là lĩnh vực được đầu tư kinh phí nhiều thứ hai sau phân phối thuốc (hình 30). Hiện tại đa có khá nhiều thành công. Các cảm biến sinh học nano được sử dụng thành công trong các đo đạc nội bào. Điện cực PEBBLE có thể xác định pH, Mg+, Cl-, K+, Ca2+, oxy và glucose nội bào khá chính xác [84]. Các cảm biến nano sợi quang của Vo-Dinh và cộng sự [127] được chế tạo thành công để đo nồng độ benzo-a-pyrenetetrol (BPT) trong bào tương của tế bào ung thư vú của người và tế bào biểu mô gan chuột. Điện cực sinh học nano dùng enzyme để phát hiện gián tiếp glutamate (chất truyền dẫn nơron quan trọng trong hệ thần kinh trung ương) một cách liên tục đã được chế tạo thành công, trong đó thụ thể sinh học là glutamate dehydrogenase [128]. Hình 31. Hướng đích và hiện ảnh in vivo dùng QD. (A) Thí nghiệm mô ex vivo của tế bào ung thư đánh dấu QD trong phổi chuột. (B) Hiện ảnh in vivo các vi hạt QD đa màu trong chuột sống. (C) Hướng đích phân tử và hiện ảnh in vivo khối u tiền liệt tuyến ở chuột dùng kháng thể kết hợp với QD [Theo 129]. Thanh và Rosenzweig đã phát triển một thí nghiệm trong đó nồng độ kháng thể được xác định thông qua hàm kết tụ của các hạt vàng gói trong kháng nguyên [130]. Hirsch và đồng sự đã phát triển thí nghiệm kết tụ để phát hiện immunoglobin trong máu sử dụng vỏ nano [36]. Gần đây, Gao và cộng sự sử dụng thành công QD để chụp ảnh và hướng đích ung thư in vivo. Họ gắn QD với kháng thể đặc hiệu tế bào ung thư tiền liệt tuyến. Sau khi tiêm vào chuột (đã chuyển tế bào ung thư tiền liệt tuyến của người), có thể nhận biết và chụp ảnh kháng thể PSMA đánh dấu QD gắn với vị trí khối u in vivo (hình 31) [129]. Wu và đồng sự phát triển các mẫu dò QD đặc hiệu và đáng tin cậy để định vị chỉ thị bề mặt tế bào ung thư vú (Her2), sợi cytoskeleton, và kháng nguyên trong tế bào cố định, tế bào sống và phân đoạn mô [131]. Công ty iMEDD (Columbus, OH, USA) tạo ra lỗ nano trên các thiết bị phân phối thuốc cấy dưới da để điều khiển quá trình giải phóng thuốc. Các chương trình hợp tác giữa National Aeronautics và Space Agency Ames Research Center (Moffet Field, CA, USA) và Stanford University (Stanford, CA, USA) đang cố gắn kết hợp các điện cực lỗ nano cấy vào võng mạc nhằm tạo ra giao tiếp chức năng giữa dây thần kinh và võng mạc (hình 32) [12]. Hình 32. Neurons (neurons) thâm nhập vào mạng lưới lập thể của các sợi nano tự lắp ghép [Theo 12]. Weissleder và đồng sự gần đây đã chứng minh rằng các hạt nano có tính chât từ, ưa béo (lymphotropic paramagnetic nanoparticle) cho phép chụp ảnh cộng hưởng từ kích thước nano (MRI) trong người bệnh ung thư tiền liệt tuyến, cái không thể phát hiện bằng bất cứ cách không cấy ghép nào khác (non-invasive) [132]. Các hạt nano oxit sắt từ siêu nhỏ, gói trong dextran cho phép chụp ảnh và phát hiện trong phẫu thuật u não tại từ lực thấp [40]. Đánh giá định lượng đáp ứng của tế bào với hợp chất m-dinitrobenzene, hạt nano phát huỳnh quang đã được sử dụng để xác định nồng độ Ca2+ nội bào, tiền chất gây chết tế bào trong các tế bào tu thần kinh đệm C6 và nguyên bào thần kinh (neuroblastoma) SY5Y của người [133, 134]. Các kênh nano cũng cho thấy khả năng cung cấp sự phát hiện miễn dịch của các mảnh ghép tế bào (cell xenograft) trong điều trị bệnh tiểu đường [135, 136]. Các vật liệu nano cũng đang tăng vai trò trong các vật liệu và thiết bị thao tác mô. Công ty AngstroMedica (Newton, MA, USA) đang sử dụng các vật liệu được cấu trúc ở quy mô nano để ổn định và tái tạo xương từ canxi và phosphate. Công ty pSiMedica (The Malverns, UK) đang sử dụng silicon phân hủy sinh học để cấy vào xương. Các loại kiến trúc quy mô nano khác đang được phát triển để tái tạo thần kinh ở công ty NanoMateria (Chicago, IL, hình 3) [12]. Các nhà khoa học tại Northwestern University đã phát triển mã vạch nano (bio-barcode) siêu nhạy có bản chất là hạt vàng nano và DNA để phát hiện phân tử DNA đích (kháng nguyên đặc hiệu tiền liệt tuyến, PSA) ở nồng độ thấp trong máu [137]. PSA được sử dụng để phát hiện ung thư phổi và ung thư tiền liệt tuyến, hai trong số các loại ung thư thường thấy nhất. Cũng trên nguyên lý mã vạch nano, PSA được phát hiện thông qua các vi hạt có từ tính nằm trong kháng thể đơn dòng PSA. PSA bị bắt giữ bởi vi hạt có từ tính và phản ứng với vỏ của hạt vàng nano với một kháng thể PSA đa dòng và barcode DNA hybrid. Phức hệ kẹp PSA bị bắt giữ bởi từ tính và giải phóng barcode DNA. Sau đó barcode DNA được phát hiện trên mảng sau khi gắn với các yếu tố gắn và phát hiện sử dụng oligonucleotide bổ sung gắn với các hạt vàng nano [138]. Hình 33. Tái tạo ba chiều Pelvic Lymph Nodes dựa trên ảnh cộng hưởng từ dưới sự trợ giúp của các hạt nano từ tính [Theo 132]. Mới đây nhất, vào tháng 10 năm 2005, trên tờ Nature, Zheng và cộng sự đã công bố một nghiên cứu hết sức thú vị. Ở đó, họ sử dụng mảng dây nano silicon để phát hiện các protein chỉ thị ung thư (kháng nguyên đặc hiệu tiền liệt tuyến) dựa trên tín hiệu điện hóa với độ nhạy cao và không cần đánh dấu đích [52]. 4.3 Kháng vi sinh vậtKhông chỉ trợ giúp thêm cho các liệu pháp y học, vật liệu nano còn trực tiếp có khả năng kháng khuẩn. Fernadanez- Lopez và cộng sự tìm ra các peptide vòng chứa 6 và 8 gốc axit amin tác động ưu tiên đến vi khuẩn Gram âm và dương so với tế bào động vật [139]. Bởi vậy, NT tạo ra từ các peptide này đi sẽ có khả năng đi vào thành tế bào vi khuẩn, làm chúng bị chết nhanh chóng [140]. Các nhà nghiên cứu thuộc McGowan Institute for Regenerative Medicine và University of Pittsburgh đã tổng hợp được các NT đồng nhất từ các phân tử muối amine HBr bậc hai, NT này có khả năng giết vi khuẩn và xác định các chất khác nhau qua chỉ thị màu [141]. SPL7013, một dendrimer đặc biệt với lõi hóa trị hai, với liều lượng thích hợp trong âm đạo kìm hãm ngay lập tức sự nhiễm HIV mà không gây độc [31]. 4.4 Phát hiện-xác định cấu tử sinh họcNhóm của Lee đã phát triển các tụ điện rỗng nano (nano-gap capacitors) (không gian điện cực 50 nm) với mẫu dò ssDNA cố định trên bề mặt điện cực. Các tính chất điện môi của mẫu dò ssDNA và dsDNA tạo thành khi lai với đích là khác nhau và có thể đo được thông qua các đo đạch điện dung trong những tụ điện rỗng nano này [30]. Brasuel và cộng sự đã phát triển các điện cực PEBBLE (Probes Encapsulated By Biologically Localized Embedding) nhạy với O và dùng trong giám sát các tế bào sống [142]. Có thể xác định trình tự ssDNA căn cứ trên sự vận chuyển điện tích của các chuỗi DNA qua lỗ nano trên màng silicon nitride [143] hoặc qua lỗ α-hemolysis trên màng lipid kép (hình 34) [144]. Đường kính lỗ trong cả hai trường hợp <10nm. Hiện cũng đang có các nghiên cứu dùng kênh nano để duỗi thẳng phân tử DNA, giúp đơn giản hóa quá trình giải trình tự [34]. Tốc độ giải trình tự ước tính dùng lỗ nano là 1000 - 10.000 base/giây, lớn hơn rất nhiều so với con số ~30.000 base/ngày với các máy giải trình tự truyền thống [145]. Hình 34. Kênh α-hemolysin được thể hiện mặt cắt ngang được gắn với một lớp lipid kép. Khi có điện áp, mạch đơn DNA poly(dC) được điều khiển đi qua lỗ bởi điện trường [Theo 145]. Xu cùng cộng sự đã phát triển một phương pháp mới dựa trên QD để xác định SNP với hiệu năng cao [146]. Dubertret và cộng sự đã nang hóa từng tinh thể QD trong khối phospholipid-micell đồng polymer và kết nối mixell-tinh thể này với DNA. Sau khi tiêm vào phôi của Xenopus, phức hệ này đóng vai trò như mẫu dò phát huỳnh quang và lai với các trình tự bổ sung đặc hiệu, cho phép theo dõi quá trình phát triển của phôi [147]. Maxwell cùng cộng sự [148] và Dubertret cùng cộng sự [39] đã khai thác tiềm năng của các tinh thể chất keo nano vàng để làm tắt thuốc nhuộm phát huỳnh quang trong các thí nghiệm phân biệt oligonucleotide với chỉ một base khác biệt. Một ví dụ nữa là các mẫu dò gắn hạt nano vàng kết hợp với vi chíp răng lược (mirocantilever) để phân biệt một nucleotide sai khác [149] và để chuyển đổi phân tử gắn nhằm phát hiện sự sai khác ở mức µm [150]. Arun Majumdar và đồng sự đã sử dụng vi chíp răng lược để phát hiện SNP trong DNA đích dài 10 nucleotide, không cần đánh dấu huỳnh quang hoặc phóng xạ [151, 152]. McKnight và cộng sự đã chứng minh sự kết hợp chức năng của các mẫu dò sợi nano carbon trong tế bào. Khả năng sống của các tế bào sau khi gắn mẫu dò được chứng minh bởi sự biểu hiện dài hạn của các gene mã hóa protein phát huỳnh quang xanh được biểu hiện chủ yếu trên các plasmid liên kết cộng hóa trị với các sợi nano. Khi sợi nano và các plasmid vẫn liên kết, sự điều khiển hướng đích và trực tiếp của sự biểu hiện của các gene được kết hợp dường như là khả thi [153]. Li và cộng sự đã tạo ra và dùng nanobarcode để phát hiện DNA của một số loại sinh vật gây bệnh dựa trên tín hiệu huỳnh quang với độ nhạy (attomole) và tốc độ phát hiện rất cao [56]. Công nghệ phát hiện DNA đã được Chad Mirkin và đồng sự phát triển [154]. Dubbed ‘bio-barcode’ có độ nhạy 500 zeptomolar (zepto = 10–21) cạnh tranh với PCR. Hơn nữa, ưu điểm lớn so với PCR là không cần khuếch đại bởi enzyme và có thể áp dụng với protein, cũng như DNA. Nhóm của Lieber đi tiên phong trong việc sử dụng NT carbon fullerene thành đơn như các đầu dò trong kính hiển vi điện tử (AFM) để chụp ảnh các đại phân tử sinh học như kháng thể, DNA, α-amyloid protofibril [155]. Santra và cộng sự đã nang hóa các phức hệ ruthenium trong các lớp silica mỏng để nhận biết tế bào bạch cầu [156]. Điện cực sinh học nano cũng được dùng để phát hiện nitric oxide qua tín hiệu huỳnh quang của cytochrome c9 hoặc cytochrome c’ (biến thể của cytochrome c trong đó nhóm heme được gắn với hai cysteine) đánh dấu huỳnh quang [157]. 4.5 Phân tách các cấu tử sinh họcMột ứng dụng của các NT là như thiết bị tách pha nano để loại bỏ các phân tử đặc hiệu khỏi dung dịch. Ví dụ, có thể sử dụng NT có mặt ngoài ưa nước và mặt trong ưa béo (lipophilic) để tách các hóa chất ưa béo và thuốc khỏi dung dịch lỏng [158]. Các NT silica cũng có thể được sử dụng như các thiết bị phản ứng sinh học. Martin và cộng sự kết hợp với Hans Soderlund thuộc VTT đã nghiên cứu một kháng thể gắn chọn lọc với một đồng phân lập thể (enantiomer) của thuốc diarylalkyltriazole (FTB) (hình 8a), một chất kìm hãm hoạt tính của enzyme aromatase [159]. Soderlund đã cung cấp cho Marin và cộng sự một đoạn Fab gắn chọn lọc với RS tương quan với đồng phân lập thể SR. Sau đó nhúng NT silica có cả hai mặt gắn kháng thể này vào hỗn hợp theo tỷ lệ 1:1 của các đồng phân lập thể SR và RS của FTB. Các NT - kháng thể tách đồng phân lập thể RS khỏi hỗn hợp đồng tỷ lệ [158]. Đây là một ví dụ trong đó đường kính trong cỡ nano của các NT silica là quyết định để đạt được sự phân tách chọn lọc Kết hợp với các hạt từ nano, QD hữu dụng cho phát hiện và phân tách tế bào. Wang và cộng sự đã tạo ra các hạt nanocomposite từ lõi siêu từ tính Fe2O3 và vỏ là CdSe/ZnS QD và sử dụng để phân tách các tế bào ung thư vú, sau đó phát hiện chúng bằng huỳnh quang [160]. Tabuchi và cộng sự báo cáo một công nghệ thực hiện các phân tách các đoạn DNA với một dải rộng kích thước với tốc độ và độ phân giải cao. Họ dùng môi trường các hạt nano, các hạt cầu nano loại lõi-vỏ, kết hợp với kỹ thuật gây áp lực trong điện di vi chip. Các đoạn DNA dưới 15 kbp được phân tích thành công trong vòng 100s. Các đoạn DNA di động trong môi trường trong khi vẫn giữ lại đặc trưng cấu trúc phân tử của chúng [161]. Seo và cộng sự đã thiết kế mô hình nano của các miếng Ni trên chất nền là Si. Chức năng của mảng nano là tăng độ nhạy di động với các biến đổi trong hình dạng DNA, do đó cho phép phân tách một dải rộng các phân tử DNA như -phage DNA (48.5 kbp), T2-DNA (164 kbp), vàl-HindIII digest (0.12–23.1 kbp), l S. Pombe DNA (3.5, 4.7, và 5.7 Mbp) [162]. Ngoài ra, khi phương pháp này phân biệt hình dạng của các chuỗi được hấp phụ, về nguyên lý nó có thể được sử dụng để phân tách các đại phân tử có trọng lượng phân tử đồng nhất nhưng cấu trúc khác nhau như các phân tử DNA siêu xoắn hoặc vòng [162]. Mới đây (2005), Hellmich và đồng sự đã chế tạo thành công hệ thống poly(dimethylsiloxane) microfluidic tích hợp đồng thời các quá trình bắt giữ, điều hướng, định vị tế bào sâu Sf9 (Spodoptera frugiperda), sau đó ly giải bằng SDS, phân tách protein đích và cuối cùng phát hiện chúng với độ nhạy 100fM mà không cần đánh dấu [163]. 4.6 Máy tính nano sinh học Hiện tại, máy tính dùng silicon đã đạt tới tốc độ tính toán giới hạn. Bởi vậy, cần các giải pháp thay thế mới, điều đó tất yếu dẫn tới DNA [164]. Trong khi máy tính để bàn được thiết kế để thực hiện một phép tính thật nhanh thì máy tính DNA tạo ra hàng tỷ câu trả lời cùng một lúc. Điều này khiến thiết bị sinh học phù hợp với việc giải quyết các vấn đề logic mờ. Điện toán DNA trên thế giới vẫn đang ở giai đoạn sơ khai. Tuy nhiên, nó có thể thay đổi tương lai của máy tính, đặc biệt là các ứng dụng về sinh y học và dược học. Một bộ xử lý microfluidic tích hợp được phát triển để thực hiện các tính toán phân tử sử dụng SNP như các mã nhị phân. Mẫu tổng thể của các “giải đáp” DNA đánh dấu huỳnh quang được tổng hợp chứa ba base đa hình khác nhau; đa hình toàn A hoặc T được sử dụng để mã hóa giá trị của mã nhị phân (TRUE or FALSE). Một chương trình gồm một chuỗi các bước bắt giữ/rửa/giải phóng được thực hiện và các phân tử DNA giữ lại tại đầu của máy tính cung cấp cho dung dịch một bài toán thống kê Boolean ba biến số bốn mệnh đề (hình 35) [165]. Các nhà khoa học Israel vừa chế tạo ra một máy tính có thể thực hiện 330.000 tỷ phép tính/giây, gấp 100.000 lần tốc độ của PC nhanh nhất hiện nay. Nếu nhìn bằng mắt thường, máy tính DNA trông giống dung dịch nước. 1.000 tỷ thiết bị có thể nằm gọn trong một giọt nước. Cấu trúc của máy tính sinh học gồm DNA đóng vai trò phần mềm và enzyme giữ vai trò phần cứng. Phản ứng hoá học giữa các phân tử trong ống nghiệm cho phép nhà khoa học thực hiện những phép tính đơn giản. Nhà khoa học ra lệnh cho thiết bị làm việc bằng cách thay đổi thành phần phân tử DNA. Thay vì xuất hiện trên màn hình, kết quả được phân tích thông qua một kỹ thuật cho phép nhà khoa học nhận biết chiều dài của phân tử DNA đầu ra [166]. Một cách tiếp cận khác trong tính toán tự động với DNA dựa trên các enzyme DNA (deoxyribozymes). Stojanovic và đồng sự [167] đã thiết kế các cổng logic khác nhau dựa trên hoạt động cắt RNA của deoxyribozyme E6 [168]. Cấu trúc lai DNA/RNA với một base RNA tại vị trí chính xác bị cắt bởi enzyme DNA khi gắn với các phân đoạn nhận biết cơ chất của chúng. Các trình tự nhận biết này có thể được bảo vệ bởi module vòng-gốc tự lai. Bằng sự bắt cặp base với mạch DNA bổ sung với trình tự vòng, module vòng-gốc có thể đưộc mở ra. Điều này làm trình tự nhận biết cơ chất khả truy cập để cơ chất bị cắt. Bằng cách kết hợp các module điều khiển và xúc tác này, có thể tạo ra các cổng logic đơn giản như AND hoặc XOR [167], máy cộng DNA (DNA half-adder) [169] và máy tính phân tử có thể tự động chơi (và thắng) trò chơi “tic-tac-toe” [170]. TÀI LIỆU THAM KHẢO1.     Bud, R. 2001. History of Biotechnology. Encyclopedia of life sciences. www.els.net:1-62.     Wilson, J. 2001. Biotechnology intellectual property - bioethical issues. Encyclopedia of life sciences www.els.net:1-43.     Joachim, C. 2005. To be nano or not to be nano? Nature 4:107-109 4.     Editorial. 2003. Why small matters. Nat. Biotech. 21:1113 5.     Goodsell, D. S. 2004. Bionanotechnology: lessons from nature. Hoboken, New Jersey: Wiley-Liss, Inc. 346 pp. 6.     Masciangioli, T., W.-X. Zhang. 2003. Environmental technologies at the nanoscale. Environ. Sci. Tech.:102A-108A 7.     Whitesides, G. M. 2003. The 'right' size in nanobiotechnology. Nat. Biotech. 21:1161-1165 8.     DeFrancesco, L. 2003. Little science, big bucks. Nat. Biotechnol. 21:1127-1129 9.     Paull, R., J. Wolfe, P. Hébert, M. Sinkula. 2003. Investing in nanotechnology. Nat. Biotech. 21:1144-1147 10.     Grunwald, A. 2004. The case of nanobiotechnology. EMBO rep. 5:S32-S36      11.     Moore, A. 2004. Waiter, there's a nanobot in my martini! EMBO reports 5:448-450 12.     Mazzola, L. 2003. Commercializing nanotechnology. Nature 21:1137-1143 13. Roco, M. C. 2003. Converging science and technology at the nanoscale: opportunities for education and training. Nat. Biotech. 21:1247-1249 14.     Watanabe, M. 2003. Small world, big hopes. Nature 426:478-479 15.     Miller, S. E. 2003. The Convergence of N. New York Law Journal 230 16.     World, K. 2005. Chính phủ tập trung đầu tư cho dự án phát triển công nghệ mới. 17.     Giám đốc ĐHQG-HCM. 2004. Quy định về quản lý và hoạt động khoa học và công nghệ tại ĐHQG-HCM. 18.     fas.hcmut.edu. 2005. Ngành đào tạo vật lý kỹ thuật. 19.     Châu, N. 2005. Gắn chặt công tác nghiên cứu khoa học và đào tạo cán bộ trẻ. 20.     DHCN-HN. 2005. Giới thiệu. 21.     Park, S. H.-T. 2004. Hoạt động của TT R&D về công nghệ nano tại khu công nghệ cao TP HCM trong năm 2004. d=490&news_id=159 22.     VNN. 2005. ĐH Bách Khoa TP Hồ Chí Minh chế tạo thành công than nano "lỏng". 23.     Điêu, M. 2005. Than nano "lỏng" made in Viet Nam.  71/ 24.     Diệp, Đ. N. 2005. Từ cơ duyên cuộc đời đến "Hữu duyên" với công nghệ Nano. 25.     Thi,d on a cyclic peptide. Nature 366:324-327 A. 2005. Thiết bị đo nồng độ khí gas hoá lỏng. 26.     Park, S. H.-T. 2005. Hợp tác triển khai hoạt động nghiên cứu công nghệ nano trong nước. d=490&news_id=151 27.     Park, S. H.-T. 2005. Ứng dụng công nghệ nano vào vật liệu in. d=490&news_id=164      27.     Park, S. H.-T. 2005. Ứng dụng công nghệ nano vào vật liệu in. d=490&news_id=164 28.     Alivisatos, A. P., W. Gu, C. Larabell. 2005. Quantum dots as cellular probes. Annu. Rev. Biomed. Eng. 7:55-76 29. Kubik, T., K. Bogunia-Kubik, M. Sugisaka. 2005. Nanotechnology on duty in medical applications. Curr. Pharm. Biotechnol. 6:1-17 30. Fortina, P., L. J. Kricka, S. Surrey, P. Grodzinski. 2005. Nanobiotechnology: the promise and reality of new approaches to molecular recognition. Trends Biotechnol. 23:168-173 31. McCarthy, T. D., P. Karellas, S. A. Henderson, M. Giannis, D. F. O'Keefe, et al. 2005. Dendrimers as Drugs: Discovery and Preclinical and Clinical Development of Dendrimer-Based Microbicides for HIV and STI Prevention. Mol. Pharm. 2:312-318 32. Storm, A. J., J. H. Chen, X. S. Ling, H. W. Zandbergen, C. Dekker. 2003. Fabrication of solid-state nanopores with single-nanometre precision. Nat. Mater. 2:537-540. 33. Hirsch, L. R., N. J. Halas, J. L. West. 2003. Nanoshell-mediated near-infrared thermal therapy of tumors under magnetic resonance guidance. Proc. Natl Acad. Sci. USA 100:13549-13554 34.     Austin, R. 2003. Nanopores: the art of sucking spaghetti. Nat. Mater. 2:567-568 35. Gu, H., P.-L. Ho, K. W. T. Tsang, L. Wang, B. Xu. 2003. Using Biofunctional Magnetic Nanoparticles to Capture Vancomycin-Resistant Enterococci and Other Gram-Positive Bacteria at Ultralow Concentration. J. Am. Chem. Soc. 125:15702-15703 36. Hirsch, L. R., J. B. Jackson, A. Lee, N. J. Halas, J. L. West. 2003. A whole blood immunoassay using gold nanoshells. Anal. Chem. 75:2377-2381. 37. O'Neal, D. P., N. J. Halas, J. L. West. 2004. Photo-thermal tumor ablation in mice using near infrared-absorbing nanoparticles. Cancer Lett. 209:171-176 38. Kumar, C. S. S. R., J. Hormes, C. Leuschner. 2005. Nanofabrication towards biomedical applications: Techniques, tools, applications, and impact. Freiburg, Germany: 2005WILEY -VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim. 431 pp. 39. Dubertret, B., M. Calame, A. J. Libchaber. 2001. Single-mismatch detection using gold-quenched fluorescent oligonucleotides. Nat. Biotechnol. 19:365-370 40. Neuwelt, E. A., P. Varallyay, A. G. B. L. L. Muldoon, G. Nesbit, R. Nixon. 2004. Imaging of iron oxide nanoparticles with MR and light microscopy in patients with malignant brain tumors. Neuropathol. Appl. Neurobiol. 5:456-471. 41. Seydack, M. 2005. Nanoparticle labels in immunosensing using optical detection methods. Biosensors and Bioelectronics 20:2454-2469 42.     Hilliard, L. R., X. Zhao, W. Tan. 2002. Anal. Chim. Acta. 470:51-56. 43.     Sinha, N., J. T.-W. Yeow. 2005. Carbon nanotubes for biomedical applications. IEEE Transactions on nanobioscience 4:180-195 44. Katz, E., I. Willner. 2004. Biomolecule-Functionalized Carbon Nanotubes: Applications in Nanobioelectronics. Chem. Phys. Chem. 5:1084-1104 45. Ghadiri, M. R., J. R. Granja, R. A. Milligan, D. McRee, N. Khazanovich. 1993. Self-assembled organic nanotubes base Curr. Opin. Chem. Biol. 6:865-871. 46. Braun, E., Y. Eichen, U. Sivan, G. Ben-Yoseph. 1998. DNA-templated assembly and electrode attachment of a conducting silver wire. Nature 391:775-778 47. Patolsky, F., Y. Weizmann, O. Lioubashevski, I. Willner. 2002. Au-nanoparticle nanowires based on DNA and polylysine templates. Angew. Chem. Int. Edn. 41:2323-2327 48. Richter, J., M. Mertig, W. Pompe, I. Monch, H. Schackert. 2001. Construction of highly conductive nanowires on a DNA template. Appl. Phys. Lett. 78:536-538. 49. Mertig, M., L. C. Ciacchi, R. Seidel, W. Pompe, A. D. Vita. 2002. DNA as a selective metallization template. Nano Lett. 2:841-844. 50.     Mao, C., W. Sun, N. C. Seeman. 1997. Assembly of Borromean rings from DNA. Nature. 386:137-138. 51.     Manson, C. F., A. T. Wooley. 2003. DNA-templated construction of copper nanowires. Nano Lett. 3:359-363. 52. Zheng, G., F. Patolsky, Y. Cui, W. U. Wang, C. M. Lieber. 2005. Multiplexed electrical detection of cancer markers with nanowire sensor arrays. Nat. Biotech. 23:1294-1301 53.     Reches, M., E. Gazit. 2003. Casting metal nanowires within discrete self-assembled peptide nanotubes. Science. 300:625-627. 54. Patolsky, F., G. Zheng, O. Hayden, M. Lakadamyali, X. Zhuang, and C. M. Lieber. 2004. Electrical detection of single viruses. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 101: 14017–14022. 55. Nicewarner-Pena, S. R., R. G. Freeman, B. D. Reiss, L. He, D. J. Pena, et al. 2001. Submicrometer metallic barcodes. Science. 294:137-141. 56. Li, Y., Y. T. H. Cu, D. Luo. 2005. Multiplexed detection of pathogen DNA with DNA-based fluorescence nanobarcodes. Nat Biotechnol. 23:885-889. 57.     Salem, A. K., P. C. Searson, K. W. Leong. 2003. Multifunctional nanorods for gene delivery. Nat. Mater. 2:668-671. 58. Lee, K.-B., S. Park, C. A. Mirkin. 2004. Multicomponent magnetic nanorods for biomolecular separations. Angew. Chem. Int. Ed. 43:3048-3050. 59. Park, S., J.-H. Lim, S.-W. Chung, C. A. Mirkin. 2004. Self-assembly of mesoscopic metal-polymer amphiphiles. Science. 303:348-351. 59. Park, S., J.-H. Lim, S.-W. Chung, C. A. Mirkin. 2004. Self-assembly of mesoscopic metal-polymer amphiphiles. Science. 303:348-351. 60. Gilardi, G., A. Fantuzzi. 2001. Manipulating redox systems: application to nanotechnology. TRENDS in Biotechnology 19:468-476 61.     Kralj, M., K. Pavelic. 2003. Medicine on a small scale. EMBO reports. 4:1008-1012. 62. Hưng, N. X. 2004. Tìm hiểu khả năng phát triển kỹ thuật microarray trong lĩnh vực môi trường. Hanoi University of Technology. HaNoi. 41 pp. 63.     Vogel, P. D. 2005. Nature's design nanomotors. European Journal of Pharmaceutics and Biopharmaceutics 60:267-277 64.     Schliwa, M., G. Woehlke. 2003. Molecular motors. Nature. 422:759-765. 65. Smith, D. E., S. J. Tans, S. B. Smith, S. Grimes, D. L. Anderson, C. Bustamante. 2001. The bacteriophage phi29 portal motor can package DNA against a large internal force. Nature. 413:748-752. 66. Wang, M. D., M. J. Schnitzer, H. Yin, R. Landick, J. Gelles, S. M. Block. 1998. Force and velocity measured for single molecules of RNA polymerase. Science 282:902-907 67.     Rosier, D. J. D. 1998. The turn of the screw: the bacterial flagellar motor. Cell 93:17-20 68. Soong, R. K., G. D. Bachand, H. P. Neves, A. G. Olkhovets, H. G. Craighead, C. D. Montemagno. 2000. Powering an inorganic nanodevice with a biomolecular motor. Science. 290:1555-1558. 69. Tsiavaliaris, G., S. Fujita-Becker, D. J. Manstein. 2004. Molecular engineering of a backwards-moving myosin motor. Nature. 427:558-561. 70.     Hess, H., G. D. Bachand, V. Vogel. 2004. Powering Nanodevices with Biomolecular Motors. Chem. Eur. J. 10:2110-2116. 71.     Simmel, F. C., W. U. Dittmer. 2005. DNA Nanodevices. Small. 1:284-299. 72. Chen, Y., S.-H. Lee, C. Mao. 2004. A DNA nanomachine based on a duplex-triplex transition. Angew. Chem. Int. Ed. 43:5335-5338 73.     Liu, D., S. Balasubramanian. 2003. A proton-fuelled DNA nanomachine. Angew. Chem. Int. Ed. 42:5734-5736. 74.     Feizi, T., and W. Chai. 2004. Oligosaccharide microarrays to decipher the glyco code. Nat. Rev. Mol. Cell Biol. 5:582-588. 75. Lorkowski, S., P. Cullen. 2004. Analysing gene expression: A handbook of methods: possibilities and pitfalls. Weinheim: Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KgaA. 976 pp pp. 76.     Prasad, P. N. 2003. Introduction to biophotonics. Hoboken. New Jersey: John Wiley & Sons, Inc. 636 pp. 77.     Stears, R. L., T. Martinsky, and M. Schena. 2003. Trends in microarray analysis. Nature medicine. 9:140-145. 78. Brandt, O., J. Feldner, A. Stephan, M. Schoroder, M. Schnolzer, H. F. Arlinghaus, J. D. Hoheisel, and A. Jacob. 2003. PNA microarrays for hybridisation of unlabelled DNA samples. Nucleic Acids Research. 31:e119. 79. Panicker, R. C., X. Huang, and S. Q. Yao. 2004. Recent advances in peptide-based microarray technologies. Combinatorial chemistry & high throughput screening. 7:547-556. 80. McKendry, R., J. Zhang, Y. Arntz, T. Strunz, M. Hegner, H. P. Lang, M. K. Baller, U. Certa, E. Meyer, H. J. Guntherodt, and C. Gerber. 2002. Multiple label-free biodetection and quantitative DNA-binding assays on a nanomechanical cantilever array. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 99:9783-9788. 81.     Hong, J. W., S. R. Quake. 2003. Integrated nanoliter systems. Nat. Biotech. 21:1179-1183 82.     Cullum, B. M., T. Vo-Dinh. 2000. The development of optical nanosensors for biological measurements. TIBTECH. 18:388-39. 83.     Jianrong, C., M. Yuqing, H. Nongyue, W. Xiaohua, L. Sijiao. 2004. Nanotechnology and biosensors. Biotech. Adv. 22:505-518 84. Buck, S. M., Y.-E. L. Koo, E. Park, H. Xu, M. A. Philbert, et al. 2004. Optochemical nanosensor PEBBLEs: photonic explorers for bioanalysis with biologically localized embedding. Current Opinion in Chemical Biology. 8:540-546. 85. Sanchez-Quesada, J., M. R. Ghadiri, H. Bayley, O. Braha. 2000. Cyclic peptides as molecular adapters for a pore-forming protein. J. Am. Chem. Soc. 122:11757-11766. 86. Balzani, V. V., A. Credi, F. Raymo, J. F. Stoddart. 2000. Artificial molecular machines. Angew. Chem. Int. Ed. Engl. 39:3348-3391. 87.     Yin, P., H. Yan, X. G. Daniell, A. J. Turberfield, J. H. Reif. 2004. Angew. Chem. 116:5014-5019 88. Yin, P., H. Yan, X. G. Daniell, A. J. Turberfield, J. H. Reif. 2004. An autonomous unidirectional DNA walker. Angew. Chem. Int. Ed. 43:4906-4911. 89.     Shin, J. S., N. A. Pierce. 2004. A synthetic DNA walker for molecular transport. J. Am. Chem. Soc. 126:10834-10835. 90.     Badjic, J. D., V. Balzani, A. Credi, S. Silvi, J. F. Stoddart. 2004. A molecular elevator. Science 303:1845-1849 91. Alberti, P., J.-L. Mergny. 2003. DNA duplexquadruplex exchange as the basis for a nanomolecular machine. Proc. Natl Acad. Sci. USA. 100:1569-1573 92. Wolf, D. H., W. Hilt. 2004. The proteasome: a proteolytic nanomachine of cell regulation and waste disposal. Biochimica et Biophysica Acta. 1695:19-31. 93. Yurke, B., A. J. Turberfield, A. P. Mills, F. C. Simmel, J. L. Neumann. 2000. A DNA-fuelled molecular machine made of DNA. Nature. 406:605-608. 94.     Edelstein, A. S. Encyclopedia of materials. 5916-5927 pp. 95. Morales, P., A. Pavone, M. Sperandei, G. L. L. Mosiello, L. Nencini, S. C. Grifoni L. 1995. A laser-assisted deposition technique suitable for the fabrication of biosensors and molecular electronic devises. Mater. Sci. Eng. C. 2:173-179. 96. Lowe, C. R. 2000. Nanobiotechnology: the fabrication and applications of chemical and biological nanostructures. Curr. Opin. Struct. Biol. 10:428-434 97. Gates, B. D., Q. Xu, M. Stewart, D. Ryan, C. G. Willson, G. M. Whitesides. 2005. New Approaches to Nanofabrication: Molding, Printing, and Other Techniques. Chem. Rev. 105:1171-1196. 98.     Zhang, S. 2003. Fabrication of novel biomaterials through molecular self-assembly. Nat. Biotechnol. 21:1171-1178 99. Zhang, S., D. Marini, W. Hwang, S. Santoso. 2002. Designing nanobiological materials through self-assembly of peptide & proteins.otubes for plasmid DNA gene delivery. Angew. Chem. Int. Ed. 43:5242-5246. 100. Mrksich, M., G. M. Whitesides. 1996. Using self-assembled monolayers to understand the interactions of man-made surfaces with proteins and cells. Annu. Rev. Biophys. Biomol. Struct. 25:55-78. 101. Delacalle, T. H. S., X. Su, A. Rich, S. Zhang. 2000. Extensive neurite outgrowth and active neuronal synapses on peptide scaffolds. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 97:6728-6733. 102. Caplan, M., E. Schwartzfarb, S. Zhang, R. Kamm, D. Lauffenburger. 2002. Control of self-assembling oligopeptide matrix formation through systematic variation of amino acid sequence. Biomaterials 23:219-227 103. Djalali, R., Y. F. Chen, H. Matsui. 2002. Au nanowire fabrication from sequenced histidine-rich peptide. J. Am. Chem. Soc. 124:13660-13661. 104. Whaley, S. R., D. S. English, E. L. Hu, P. F. Barbara, A. M. Belcher. 2000. Selection of peptides with semiconductor binding specificity for directed nanocrystal assembly. Nature 405:665-668 105. Mirkin, C. A., R. L. Letsinger, R. C. M. J. J. Storhoff. 1996. A DNA method for rationally assembling nanoparticles into macroscopic materials. Nature. 382:607-609. 106.     Seeman, N. C., H. Wang, X. Yang, F. Liu, C. Mao, et al. 1998. New motifs in DNA methodology. Nanotechnology. 9:257-273. 107.     Kratschmer, W., L. D. Lamb, K. Fostiropoulos, R. D. Huffman. 1990. Solid C60: a new form of carbon. Nature 347:354-358 108.     Zhang, Y., N. C. Seeman. 1994. The construction of a DNA truncated octahedron. J. Am. Chem. Soc. 116:1661-1669 109. Sarikaya, M., C. Tamerler, D. T. Schwartz, F. Baneyx. 2004. Materials assembly and formation using engineered polypeptides. Annu. Rev. Mater. Res. 34:373-408 110. Klaus, T., R. Joerger, E. Olsson, C.-G. Granqvist. 1999. Silver-based crystalline nanoparticles, microbially fabricated. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 96:13611-13614. 111. Roco, M. C., W. S. Bainbridge. 2002. Converging Technologies for Improving Human Performance: nanotechnology, biotechnology, information technology and cognitive science. Arlington, Virginia: National Science Foundation and Department of Commerce. 424 pp. 112. Shi, X., I. J. Majoros, J. R. Baker. 2005. Capillary Electrophoresis of Poly(amidoamine) Dendrimers: From Simple Derivatives to Complex Multifunctional Medical Nanodevices. Mol. Pharm. 2:278 -294. 113. Kolhe, P., J. Khandare, O. Pillai, S. Kannan, M. Lieh-Lai, R. M. Kannan. 2005. Preparation, cellular transport, and activity of polyamidoamine-based dendritic nanodevices with a high drug payload. Biomaterials. In press. 114. Santhakumaran, L. M., T. J. Thomas. 2004. Enhanced cellular uptake of a triplex-forming oligonucleotide by nanoparticle formation in the presence of polypropylenimine dendrimers. Nucleic Acids Res. 32:2102-2112. 115. Quintana, A., J. N. J. Baker. 2002. Design and function of a dendrimer-based therapeutic nanodevice targeted to tumor cells through the folate receptor. Pharm. Res. 19:1310-1316. 116. Potineni, A., R. Langer, M. M. Amiji. 2003. Poly(ethylene oxide)-modified poly(β-amino ester) nanoparticles as a pH-sensitive biodegradable system for paclitaxel delivery. J. Control. Release. 86:223-234. 117.     Ferrari, M. 2005. Cancer nanotechnology: opportunities and challenges. Nat. Rev. Cancer 5:161-171 118. Bergey, E. J., L. Levy, X. Wang, L. J. Krebs, M. Lal, et al. 2002. DC magnetic field induced magnetocytolysis of cancer cells targeted by LH-RH magnetic nanoparticles in vitro. Biomedical Microdevices. 4:293-299. 119. Yu, D., C. Amano, T. Fukuda, T. Yamada, S. Kuroda, et al. 2005. The specific delivery of proteins to human liver cells by engineered bio-nanocapsules. FEBS Journal. 272:3651-3660. 120. Khaled, A., S. Guo, F. Li, P. Guo. 2005. Controllable self-assembly of nanoparticles for specific delivery of multiple therapeutic molecules to cancer cells using RNA nanotechnology. Nano Lett. 5:1797 -1808. 121. Pantarotto, D., R. Singh, D. McCarthy, M. Erhardt, J.-P. Briand, et al. 2004. Functionalized carbon nan122. Benenson, Y., R. Adar, T. Paz-Elizur, Z. Livneh, E. Shapiro. 2003. DNA molecule provides a computing machine with both data and fuel. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 100:2191-2196. 123. Benenson, Y., B. Gil, U. Ben-Dor, R. Adar, E. Shapiro. 2004. An autonomous molecular computer for logical control of gene expression. Nature 429:423-429 124. May, D. J., J. S. Allen, K. W. Ferrara. 2002. Dynamics and fragmentation of thick-shelled microbubbles. IEEE Trans. Ultrason. Ferroelectr. Freq. Control. 49:1400-1410. 125. Yan, F., R. Kopelman. 2003. The embedding of metatetra(hydroxyphenyl)-chlorin into silica nanoparticle platforms for photodynamic therapy and their singlet oxygen production and pH-dependent optical properties. Photochem. Photobiol. 78:587-591. 126. Roy, I., E. J. Bergey, P. N. Prasad. 2003. Ceramic-based nanoparticles entrapping water-insoluble photosensitizing anticancer drugs: a novel drug-carrier system for photodynamic therapy. J. Am. Chem. Soc. 125:7860-7865. 127. Vo-Dinh, T., J. P. Alarie, B. M. Cullum, G. D. Griffin. 2000. Antibody based nanoprobe for measurement of a fluorescent analyte in a single cell. Nat. Biotechnol. 18:764-767 128. Cordek, J., X. W. Wang, W. H. Tan. 1999. Direct immobilization of glutamate dehydrogenase on optical fiber probes for ultrasensitive glutamate detection. Anal. Chem. 71:1529-1533. 129. Gao, X., Y. Cui, R. M. Levenson, L. W. K. Chung, S. Nie. 2004. In vivo cancer targeting and imaging with semiconductor quantum dots. Nat. Biotechnol. 22:969-976. 130. Thanh, N. T. K., Z. Rosenzweig. 2002. Development of an aggregationbased immunoassay for anti-protein A using gold nanoparticles. Anal. Chem. 74:1624-1628. 131. Wu, X., H. Liu, J. Liu, K. N. Haley, J. A. Treadway, et al. 2003. Immunofluorescent labeling of cancer marker Her2 and other cellular targets with semiconductor quantum dots. Nat Biotechnol. 21:41-46. 132. Harisinghani, M. G., J. Barentsz, P. F. Hahn, W. M. Deserno, S. Tabatabaei, et al. 2003. Noninvasive detection of clinically occult lymph-node metastases in prostate cancer. N. Engl. J. Med. 348:2491-2499. 133. Clark, H. A., R. Kopelman, M. A. Philbert. 1999. Optical nanosensors for chemical analysis inside single living cells. 1. Fabrication, characterization, and methods for intracellular delivery of PEBBLE sensors. Anal. Chem. 71:4831-4836 134. Clark, H. A., R. Kopelman, M. A. Philbert. 1999. Optical nanosensors for chemical analysis inside single living cells. 2. Sensors for pH and calcium and the intracellular application of PEBBLE sensors. Anal. Chem. 71:4837-4843 135. Desai, T., D. Hansford, L. Kulinsky, A. H. Nashat, G. Rasi, et al. 1999. Nanopore technology for biomedical applications. Biomed. Microdevices. 2:1-40. 136.     Desai, T. A., M. Ferrari. 1998. Microfabricated immunoisolating biocapsules. Biotechnol. Bioeng. 57:118-120 137. Nam, J.-M., C. S. Thaxton, C. A. Mirkin. 2003. Nanoparticle-Based Bio-Bar Codes for the Ultrasensitive Detection of Proteins. Science 301:1884-1886 138. Yang, J., M. Mayer, J. K. Kriebel, P. Garstecki, G. M. Whitesides. 2004. Self-assembled aggregates of IgGs as templates for the growth of clusters of gold nanoparticles. Angew. Chem. Int. Ed. Engl. 43:1555-1558. 139. Fernandez-Lopez, S., H. S. Kim, E. C. Choi, M. Delgado, J. R. Granja, et al. 2001. Antibacterial agents based on the cyclic D,L-α-peptide architecture. Nature. 412:452-455. 140. Ghadiri, M. R., J. R. Granja, L. K. Buehler. 1994. Artificial transmembrane ion channels from self-assembling peptide nanotubes. Nature. 369:301-304. 141. Lee, S. B., D. T. Mitchell, L. Trofin, T. K. Nevanen, H. Soderlund, C. R. Martin. 2002. Antibody-based bio/nanotube membranes for enantiomeric drug separations. Science. 296:2198-2200. 142. Brasuel, M., R. Kopelman, J. W. Aylott, H. Clark, H. Xu, et al. 2002. Production, characteristics and applications of fluorescent PEBBLE nanosensors: potassium, oxygen, calcium and pH imaging inside live cells. Sensors and Materials. 14:309-338. 143. Li, J., D. Stein, C. Qun, E. Brandin, H. Wang, et al. 2003. Solid state nanopore as a single DNA molecule detector. Biophys. J. 84:134A-135A. 144. Meller, A., L. Nivon, E. Brandin, J. Golovchenko, D. Branton. 2000. Rapid nanopore discrimination between single polynucleotide molecules. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 97:1079-1084. 145.     Deamer, D. W., M. Akeson. 2000. Nanopores and nucleic acids: prospects for ultrarapid sequencing. TIBTECH. 18:147-151. 146. Xu, H., M. Y. Sha, E. Y. Wong, J. Uphoff, Y. Xu, et al. 2003. Multiplexed SNP genotyping using the QbeadTM system: a quantum dot-encoded microsphere-based assay. Nucleic Acids Research. 31:e43. 147. Dubertret, B., P. Skourides, D. J. Norris, V. Noireaux, A. H. Brivanlou, A. Libchaber. 2002. In vivo imaging of quantum dots encapsulated in phospholipid micelles. Science. 298:1759-1762. 148. Maxwell, D. J., J. R. Taylor, S. Nie. 2002. Self-assembled nanoparticles probes for recognition and detection of biomolecules. J. Am. Chem. Soc. 124:9606-9612. 149. Su, M., S. Li, V. Dravid. 2003. Microcantilever resonance-based DNA detection with nanoparticle probes. Appl. Phys. Lett. 82:3562-3562. 150. Lavrik, N. V., C. A. Tipple, M. J. Sepaniak, P. G. Datskos. 2001. Gold nano-structures for transduction of bimolecular interactions into micrometer-scale movements. Biomed. Microdevices. 3:35-41. 151. Hansen, K. M., H. F. Ji, G. Wu, R. Datar, R. Cote, et al. 2001. Cantilever-based optical deflection assay for discrimination of DNA single-nucleotide mismatches. Anal. Chem. 73:1567-1571. 152.     Majumdar, A. 2002. Bioassays based on molecular nanomechanics. Dis. Markers 18:167-174 153. McKnight, T. E., A. V. Melechko, G. D. Griffin, M. A. Guillorn, V. I. Merkulov, et al. 2003. Intracellular integration of synthetic nanostructures with viable cells for controlled biochemical manipulation. Nanotechnology. 14:551-556. 154. Nam, J. M., C. A. Mirkin. 2004. Bio-barcode-based DNA detection with PCR-like sensitivity. J. Am. Chem. Soc. 126:5932-5933. 155. Wong, S. S., E. Joselevich, A. T. Woolley, C. L. Cheung, C. M. Lieber. 1998. Covalently functionalized nanotubes as nanometer-size probes in chemistry and biology. Nature. 394:52-55. 156. Santra, S., P. Zhang, K. Wang, R. Tapec, W. Tan. 2001. Conjugation of biomolecules with luminophore-doped silica nanoparticles for photostable biomarkers. Anal. Chem. 73:4988-4993. 157. Barker, S. L., R. Kopelman, T. E. Meyer, M. A. Cusanovich. 1998. Fiber-optic nitric oxide-selective biosensors and nanosensors. Anal. Chem. 70:971-976. 158. Mitchell, D. T., S. B. Lee, L. Trofin, N. Li, T. K. Nevanen, et al. 2002. Smart nanotubes for bioseparations and biocatalysis. J. Am. Chem. Soc. 124:11864-11865. 159. Soderholm, T. K. N. L., K. Kukkonen, T. Suortti, T. Teerinen, M. Linder, et al. 2001. Efficient enantioselective separation of drug enantiomers by immobilized antibody fragments. J. Chromatogr. A. 925:89-97. 160. He, D. S. W. J. B., N. Rosenzweig, Z. Rosenzweig. 2004. Superparamagnetic Fe2O3 beads-CdSe/ZnS quantum dots core-shell nanocomposite particles for cell separation. Nano Lett. 4:409-413. 161. Tabuchi, M., M. Ueda, N. Kaji, Y. Yamasaki, Y. Nagasaki, et al. 2004. Nanospheres for DNA separation chips. Nat Biotechnol. 22:337-340. 162. Seo, Y.-S., H. Luo, V. A. Samuilov, M. H. Rafailovich, J. Sokolov, et al. 2004. DNA electrophoresis on nanopatterned surfaces. Nano Lett. 4:659-664. 163. Hellmich, W., C. Pelargus, K. Leffhalm, A. Ros, D. Anselmetti. 2005. Single cell manipulation, analytics, and label-free protein detection in microfluidic devices for systems nanobiology. Electrophoresis. 26:3689-3696. 164. Ruben, A. J., L. F. Landweber. 2000. The past, present and future of molecular computing. Nat. Rev. Mol. Cell Biol. 1:69-72. 165. Grover, W. H., R. A. Mathies. 2005. An integrated microfluidic processor for single nucleotide polymorphismbased DNA computing. Lab. Chip. 5:1033-1040 166.     Long, M. 2003. Máy tính làm từ ADN và enzym. 167.     Stojanovic, M. N., T. E. Mitchell, D. Stefanovic. 2002. Deoxyribozyme-based logic gates. J. Am. Chem. Soc. 124:3555-3561 168.     Breaker, R. R., G. F. Joyce. 1995. A DNA enzyme with Mg(2+)-dependent RNA phosphoesterase activity. Chem. Biol. 2:655-660. 169.     Stojanovic, M. N., D. Stefanovic. 2003. Deoxyribozyme-based half-adder. J. Am. Chem. Soc. 125:6673-6676. 170.     Stojanovic, M. N., D. Stefanovic. 2003. A deoxyribozyme-based molecular automaton. Nat. Biotechnol. 21:1069-1074