Mike Napp, giám đốc điều hành Công ty Cambrios, nói: “Vô số, xét cho cùng, cũng chỉ là kết quả phản ứng giữa phấn với các loại protein có thế mà thôi. đó là đường đi của sự tiến hoá. Bạn thử qua các sự lựa chọn và tìm xem cái nào phát huy hiệu quả. Protein có thể làm thay đổi vật chất. Chúng ta sẽ không thể tồn tại với tư cách con người nếu protein của chúng ta không thay đổi từng nguyên tố vật chất một”.
Hé mở cửa nhờ... công nghệ nano
Từ lâu, giới nghiên cứu đã đề cập đến phương pháp ứng dụng tự nhiên vào chế tạo chip, song những bước tiến thực tế gần đây của công nghệ nano mới có thể đưa ý tưởng này đến gần với hiện thực hơn bao giờ hết. Hãng nghiên cứu Nanomagnetics của Anh đang thử nghiệm cách chế tạo bộ nhớ tí hon, đồng bộ từ các tế bào protein và... huyết tương bò. Hãng Matsushita (Nhật Bản) cũng đang tiến hành những cuộc nghiên cứu tương tự. Nhiều hãng khác lại tìm cách áp dụng khả năng quang hợp của thực vật vào sản xuất năng lượng.
ở góc độ kinh viện, Trường đại học Bristol (Anh) đã thành lập Trung tâm Hoá học Cấu tạo Vật chất dưới quyền lãnh đạo của giáo sư Steven Mann, người đi tiên phong trong lĩnh vực này từ đầu thập niên 1990. Cũng trong tuần này, bang Montana (Mỹ) đã tổ chức một cuộc hội thảo về sinh khoáng hoá. “Ngay lúc này, mọi nghiên cứu chủ yếu vẫn dừng lại trong các phòng thí nghiệm và học viện. Người ta đang dốc sức để có thể đưa chúng vào ứng dụng.’’ - Eric Mayes, giám đốc Nanomagnetics nói.
Dù chỉ có cả thảy tám nhân viên, Cambrios vẫn là một trong những công ty đi đầu trong nghiên cứu về vật chất sinh hoá. được sáng lập bởi hai người tiên phong khác là Angela Belcher - Giáo sư khoa học vật liệu Viện Công nghệ Massachusets và Evelyn Wu - Giáo sư điện tử và máy tính của đại học California, mới đây Cambrios đã nhận được 1,8 triệu USD vốn ban đầu từ Arch Ventures, Alloy Venture và Viện Sinh học Oxford.
Đãi cát tìm vàng
Cách thức làm việc của Cambrios hoàn toàn có thể so sánh với câu thành ngữ cổ: “Đãi cát tìm vàng”. Giai đoạn đầu tiên: họ tạo ra hàng tỷ biến thể gien ngẫu nhiên của loại sinh vật diệt khuẩn E. Coli. (Các nhà khoa học thích làm việc với vi khuẩn E.Coli vì sự quen thuộc và “dễ hiểu” của nó).
Một con vi khuẩn bị biến đổi gien chỉ tạo ra một loại protein mới. Song với số lượng hàng tỷ con vi khuẩn thì số lượng protein mới thu được là rất lớn. Các nhà nghiên cứu khi đó sẽ kiểm tra cả cái thư viện protein khổng lồ này tương tác và phản ứng như thế nào với một vật chất lạ, thường là các chất kim loại khác nhau.
Do số lượng virus và loại protein do chúng tạo ra khổng lồ như vậy, nên người ta không thể cho kim loại tác dụng với từng loại protein một theo kiểu “gặp riêng giao lưu kín’’. Thay vào đó, kim loại được tiếp xúc với tất cả các protein khác nhau cùng lúc. Những protein nào không dính vào hay không phản ứng sẽ bị đào thải.
Những thí nghiệm sàng lọc tiếp theo sẽ mang đến những kết quả thú vị nhất. Kết quả cuối cùng quả thực là muôn hình muôn vẻ: cùng một vật chất vô cơ có thể tạo ra vô vàn các dòng tinh thể khác nhau, nhờ những thay đổi trong protein vi khuẩn. Tạo ra chất mới từ phản ứng hoá học giữa một tế bào protein với kim loại trong điều kiện có thêm xúc tác không xa lạ gì với những ai từng làm thí nghiệm môn hoá trong trường phổ thông. Tuy nhiên, điểm khác biệt căn bản nhất là đa số mọi người đã không liên tưởng đến vai trò của protein trong quá trình này, mà chỉ chăm chăm nhớ về khoáng chất vô cơ và các nguyên tố.
“Mặc áo” cho vi khuẩn
Một phương pháp thứ hai là kết hợp vật chất vô cơ với các biến thể của một loại virus hình ống có tên M13, dài 880 nanomet và đường kính 6 nanomet. Thay vì cố tạo ra một hợp chất thứ ba, các nhà nghiên cứu lại tìm cách kiểm tra xem chất vô cơ có thể tạo thành lớp vỏ bao bọc bên ngoài virus hay không. Hiểu về bản chất, họ đang cố tạo ra những phiên bản hoá thạch của con virus đó. Quá trình này một ngày nào đó sẽ có thể vận dụng để sản xuất dây nano. (Dây nano là một chuỗi nguyên tử thường làm từ silicon nguyên chất, có thể dùng để dẫn điện hoặc ánh sáng.)
Trong tương lai, người ta cũng có thể vận dụng phương pháp thứ hai để tạo ra dây nano từ nhiều loại vật chất khác nhau, hay thậm chí là dây nano tổng hợp kiểu nhựa composite. Chẳng hạn như hồi tháng Giêng vừa qua, Phòng thí nghiệm của Belcher đã cho ra đời loại dây nano làm bằng... catmi sunfit vậy.
Cả hai phương pháp nói trên, “đãi cát tìm vàng’’ và “hoá thạch’’ vi khuẩn đều được phản ánh rút ra trong cái tên Cambrios, xuất phát từ kỷ Cambrian thời cổ đại. Kéo dài từ năm 543 triệu đến 490 triệu trước CN, kỷ nguyên này đã chứng kiến một khối lượng dồi dào, phong phú các dạng sự sống mới hình thành. Rất nhiều hoá thạch ngày nay mà chúng ta thu thập được là kết quả của kỷ Cambrian.
Giờ đây, nhiệm vụ đặt ra cho Cambrios là phải bắt tay vào phân loại và liệt kê tất cả những vật chất có thể đưa vào sản xuất đại trà và kinh doanh được. Chưa hết, hãng còn phải xây dựng một danh sách những ứng dụng tiềm năng. Phim siêu mỏng là một trong những ứng dụng như vậy. Hiện tại, ghép nối các lớp phim khác nhau luôn yêu cầu môi trường nhiệt độ cao và tiệt trùng. Phương pháp sinh học có thể giúp cắt giảm chi phí đáng kể khi cho phép nhà sản xuất tiến hành công việc này ở một nhiệt độ thấp hơn. Những hợp chất sử dụng để chế tạo thiết bị điện tử như vàng, silicon và germani, rồi từ tính như platinum cô-ban, platinum sắt cũng sẽ góp mặt.
“Chúng tôi đã chứng minh được sự hiện hữu và khả thi của những ý tưởng mà người ta nghĩ là điên rồ. Giờ đây, việc cần làm tiếp theo là tạo ra được những chất liệu hiện thực hoá quá trình sản xuất.’’ - Knapp nói.
