Công nghệ nano sinh học (Nanobiotechnology) là một lĩnh vực liên ngành, kết hợp giữa công nghệ nano (thao tác vật chất ở quy mô nanomet, từ 1 đến 100 nanomet) và sinh học. Mục tiêu là thiết kế, chế tạo và ứng dụng các cấu trúc, thiết bị và hệ thống nano để nghiên cứu và giải quyết các vấn đề trong sinh học và y học. Nó khai thác các đặc tính độc đáo của vật liệu ở quy mô nano để tương tác với các hệ thống sinh học ở cấp độ phân tử.

Các ứng dụng của công nghệ nano sinh học:

Công nghệ nano sinh học có tiềm năng ứng dụng rộng rãi, bao gồm:

• Y học:
  • Chẩn đoán bệnh: Phát triển các nanosensor có độ nhạy cao để phát hiện sớm các dấu hiệu bệnh tật ở cấp độ phân tử (ví dụ: ung thư, bệnh tim mạch, bệnh truyền nhiễm). Các hạt nano có thể được gắn với các phân tử sinh học đặc hiệu để nhắm mục tiêu và phát hiện các tế bào hoặc protein bệnh.
  • Dẫn truyền thuốc: Sử dụng nanocarriers (ví dụ: hạt nano lipid, nanoparticle polymer) để vận chuyển thuốc đến các vị trí mục tiêu trong cơ thể một cách chính xác, tăng hiệu quả điều trị và giảm tác dụng phụ.
  • Liệu pháp gen: Phát triển các hệ thống nano để đưa DNA hoặc RNA vào tế bào một cách an toàn và hiệu quả, phục vụ cho các liệu pháp gen.
  • Y học tái tạo: Sử dụng vật liệu nano làm giàn giáo (scaffolds) để hỗ trợ sự phát triển và tái tạo của mô và cơ quan. Các hạt nano cũng có thể kích thích sự biệt hóa của tế bào gốc.
  • Chẩn đoán hình ảnh: Các hạt nano có thể được sử dụng làm chất tương phản trong các kỹ thuật chẩn đoán hình ảnh như MRI để tăng độ phân giải và độ chính xác.
  • Điều trị ung thư: Các hạt nano có thể được thiết kế để nhắm mục tiêu và tiêu diệt tế bào ung thư thông qua các phương pháp như liệu pháp nhiệt (hyperthermia), quang động học (photodynamic therapy) hoặc dẫn truyền thuốc trực tiếp vào khối u.
• Nông nghiệp:
  • Phân bón và thuốc bảo vệ thực vật thông minh: Các hạt nano có thể được sử dụng để giải phóng phân bón và thuốc trừ sâu một cách có kiểm soát, tăng hiệu quả sử dụng và giảm tác động đến môi trường.
  • Cảm biến nano cho nông nghiệp chính xác: Phát triển các cảm biến nano để theo dõi sức khỏe cây trồng, độ ẩm đất và các yếu tố môi trường khác.
• Công nghiệp:
  • Vật liệu nano sinh học: Phát triển các vật liệu mới với các tính chất độc đáo (ví dụ: độ bền cao, khả năng tự làm sạch, kháng khuẩn) dựa trên các nguyên tắc sinh học.
  • Xúc tác sinh học nano: Sử dụng các hạt nano để tăng cường hiệu quả của các phản ứng sinh hóa trong các quy trình công nghiệp.
• Môi trường:
  • Xử lý ô nhiễm: Sử dụng các vật liệu nano để loại bỏ các chất ô nhiễm khỏi nước và không khí.
  • Cảm biến nano môi trường: Phát triển các cảm biến để phát hiện các chất ô nhiễm ở nồng độ thấp.

Tóm lại, công nghệ nano sinh học là một lĩnh vực đầy hứa hẹn, kết hợp sức mạnh của công nghệ nano và sinh học để tạo ra các giải pháp tiên tiến cho nhiều thách thức trong y tế, nông nghiệp, công nghiệp và bảo vệ môi trường.