Nanosuit – Phương pháp cho phép quan sát sinh vật sống qua kính hiện vi điện tử

Giáo sư Hariyama trường Đại học y Hamamatsu và giáo sư Shitamura trường Đại học Tohoku đã phát triển thành công kỹ thuật cho phép quan sát trực tiếp cấu tạo siêu nhỏ và những cử động của sinh vật ở trạng thái còn sống thông qua kính hiển vi điện tử bằng cách bao phủ bề mặt sinh vật bằng một lớp hóa chất đặc biệt. Đây là kỹ thuật mô phỏng sinh vật học có ý tưởng xuất phát từ quá trình quan sát những ấu trùng ong và ruồi, thành quả nghiên cứu này được kỳ vọng sẽ đóng góp to lớn cho việc nghiên cứu và giải thích những hành vi hay những hiện tượng chưa được biết đến xảy ra ở sinh vật mà từ trước đến nay không thể quan sát được. Kết quả của nghiên cứu đã được phát biểu trên Kỷ yếu khoa học giáo dục Mỹ – PNAS vào ngày 15 tháng 4 năm 2013.

Nhóm nghiên cứu sử dụng kính hiển vi điện tử quét có độ phân giải cao và đã tiến hành quan sát trực tiếp rất nhiều sinh vật. Khi tiến hành quan sát, hầu hết các sinh vật khi ở môi trường chân không đều sẽ bị chết và thể tích, cấu tạo bề mặt của chúng cũng bị thay đổi. Tuy nhiên, ở một số loài côn trùng như ruồi giấm hoặc ong thì hiện tượng thay đổi cẩu tạo bề mặt không xảy ra, sinh vật vẫn còn sống và cử động bình thường.

Lý do là bề mặt của những ấu trùng này được bao phủ bởi dung dịch bài tiết có tính nhờn. Sau khi phân tích sâu hơn nữa thì nhóm nghiên cứu phát hiện ra rằng, khi chiếu xạ chùm tia điện tử trong lúc quan sát qua kính hiển vi điện tử thì trên bề mặt ấu trùng sẽ xuất hiện một lớp màng mỏng dày từ 50-100 nanomet (1nm =10^-9m). Chính lớp màng mỏng đó đã hạn chế việc ấu trùng bị mất chất dịch và chất khí trong cơ thể  khi ở môi trường chân không cao (môi trường có áp suất từ 10^-5 ~ 0.1Pa). Tuy nhiên nếu chỉ đặt trong môi trường chân không và không chiếu chùm điện tử, hiện tượng này sẽ không xuất hiện.

Nhóm nghiên cứu đặt tên màng bảo hộ này là Nanosuit. Sau khi phân tích thành phần, họ phát hiện ra màng bảo hộ này có thành phần giống với Tween20 (thuốc hoạt tính bề mặt được dùng trong phụ gia thực phẩm) và có tính tương thích rất tốt với sinh vật. Khi bôi Tween20 lên bề mặt của những sinh vật mà từ trước tới nay chưa thể quan sát theo cách thông thường như ấu trùng muỗi, rệp lá thì sau khi chiếu xạ chùm tia điện tử, nanosuit đã được hình thành trên bề mặt sinh vật và cho phép quan sát cấu tạo cũng như cử động của sinh vật ở trạng thái còn sống.

Từ trước đến nay, phương pháp quan sát bằng kính hiển vi điện tử thông thường cần có môi trường chân không cao để chùm tia điện tử dễ xuyên qua, vì vậy mẫu sinh vật cần được đặt trong hộp chân không của kính hiển vi để quan sát. Tuy nhiên, do môi trường chân không sẽ dẫn tới sự thoát hơi nước từ trong cơ thể sinh vật ra bên ngoài, điều này kéo theo sự thay đổi cấu tạo bề mặt của chúng nên trước khi quan sát cần phải cố định mẫu sinh vật, tiến hành sấy khô, bao phủ bề mặt và quan sát sinh vật trong trạng thái đã chết. Nếu có thể tiến hành quan sát sinh vật trong trạng thái còn sống bằng phương pháp nanosuit và qua đó phân tích cấu tạo siêu nhỏ, chức năng của nhiều sinh vật sống khác, sẽ là đóng góp to lớn không chỉ cho y học, sinh vật học, nông nghiệp mà còn cho sự phát triển của nhiều ngành sản xuất, tiêu biểu như ngành mô phỏng sinh vật học (biomimetics).

Người dịch: Lê Văn Duẩn
Link gốc: http://news.mynavi.jp/news/2013/04/17/038/index.html

Bình Luận

comments