Khi hoa DNA nở trong thế giới nano: Hé lộ kỷ nguyên robot sinh học

Kỹ thuật robot
28/10/2025 04:07
Trong thế giới nano, nơi ranh giới giữa công nghệ và sinh học đang dần bị xóa nhòa, các nhà khoa học tại Đại học Bắc Carolina (UNC) vừa “gieo mầm” cho robot mềm hình hoa siêu nhỏ có khả năng khép lại - nở ra, cảm nhận và phản ứng với môi trường xung quanh.
aa

Với cấu trúc lai giữa chuỗi DNA và vật liệu vô cơ, những “bông hoa DNA” này có thể vận chuyển thuốc khắp cơ thể, chẩn đoán bệnh và tự điều chỉnh hoạt động, mở ra triển vọng không chỉ trong điều trị bệnh mà còn trong bảo vệ môi trường và lưu trữ dữ liệu thế hệ mới.

Hình minh họa cấu trúc “hoa DNA” ở cấp độ vi mô do nhóm nghiên cứu tại Đại học North Carolina (UNC) phát triển. Nguồn: Justin Hill, Philip Rosenberg và Ronit Freeman
Hình minh họa cấu trúc “hoa DNA” ở cấp độ vi mô do nhóm nghiên cứu tại Đại học North Carolina (UNC) phát triển. Nguồn: Justin Hill, Philip Rosenberg và Ronit Freeman

Những bông hoa nano: Chuyển động theo nhịp sống

Nhóm nghiên cứu của giáo sư Ronit Freeman tại UNC đã phát triển các cấu trúc siêu nhỏ có hình dáng như bông hoa, được tạo thành từ chuỗi DNA kết hợp với hạt nano vàng hoặc graphene oxide. Cấu trúc này cho phép “hoa” phản ứng với môi trường xung quanh như sinh vật sống.

Nhờ khả năng liên kết đặc trưng của DNA, các nhà khoa học có thể lập trình cách các hạt tự sắp xếp, tạo nên những “bông hoa” có thể khép - nở và xoay chuyển theo tín hiệu môi trường, mô phỏng cách cơ thể sống tự thích ứng trước biến đổi.

Bên trong mỗi “bông hoa”, chuỗi DNA đóng vai trò như bộ điều khiển vi mô, giúp cấu trúc nhận biết tín hiệu hóa học, thay đổi nhiệt độ hay độ pH để tự điều chỉnh hình dạng. Với kích thước chỉ vài chục nanomet, nhỏ hơn hàng nghìn lần sợi tóc người. “Hoa DNA” đủ tinh vi để len vào không gian giữa các tế bào mà không gây thương tổn, đồng thời có thể phản ứng và tương tác với mô sinh học theo thời gian thực.

Mục tiêu của nhóm UNC là phát triển những hệ thống có thể học hỏi và thích ứng với môi trường sinh học phức tạp, nơi tín hiệu thay đổi liên tục. Theo giáo sư Ronit Freeman, việc robot DNA có thể điều chỉnh hình dạng và phản ứng theo tín hiệu hóa học là bước tiến mở đầu cho công nghệ nano hướng tới những cấu trúc có trí tuệ nhân tạo phân tử, mở đường cho sự giao thoa giữa sinh học và công nghệ trong tương lai.

Công nghệ phía sau những cánh hoa DNA

Nền tảng của công nghệ này là kỹ thuật lắp ráp DNA có lập trình (programmable DNA assembly), nơi các trình tự DNA được thiết kế để tự tổ chức thành cấu trúc nano phức tạp. Nhờ tính dự đoán cao của liên kết DNA và độ ổn định từ các vật liệu vô cơ như vàng hay graphene oxide, các “hoa DNA” có thể khép - nở nhiều lần chỉ trong vài giây mà vẫn giữ nguyên cấu trúc ban đầu.

Sự kết hợp giữa sinh học lập trình và vật liệu nano đã tạo nên một thế hệ robot mềm mới - có khả năng “thay hình đổi dạng” liên tục theo môi trường, nhưng vẫn duy trì độ ổn định cao. Trong tương lai, các hệ thống này có thể được ứng dụng trong y học để đưa thuốc chính xác đến tế bào mục tiêu, loại bỏ độc tố hoặc thực hiện các vi phẫu ở cấp nano. Không chỉ vậy, những “bông hoa DNA” còn có thể hỗ trợ làm sạch môi trường, nhờ khả năng phản ứng linh hoạt với các chất ô nhiễm và thay đổi theo điều kiện xung quanh.

Cánh hoa DNA: Sống động như tự nhiên

Trong dự án này, các nhà khoa học đã lấy cảm hứng từ chuyển động của san hô, sự khép nở của cánh hoa và quá trình hình thành mô trong sinh vật sống. Mục tiêu của họ là tái tạo khả năng thích ứng tinh vi của tự nhiên vào các hệ thống nhân tạo có khả năng nhận biết và phản ứng với môi trường. Đây là một thách thức lớn khi thực hiện ở cấp độ nano.

Các chuỗi DNA được bố trí có chủ đích trong cấu trúc dạng hoa để tự động phản ứng với biến đổi hóa học: khi môi trường có độ axit cao, cánh hoa khép lại; khi điều kiện cân bằng, chúng nở ra. Cơ chế này không chỉ giúp robot tương tác với mô sinh học thật mà còn cho phép thực hiện phản ứng hóa học hoặc giải phóng thuốc đúng thời điểm, một khả năng mà các công nghệ y học hiện nay vẫn đang hướng tới.

Gieo mầm cho tương lai y học từ công nghệ hoa DNA

Dù còn ở giai đoạn sơ khai, nhóm nghiên cứu của UNC kỳ vọng “hoa DNA” sẽ trở thành nền tảng cho robot nano cấy ghép hoặc nuốt được, hỗ trợ sinh thiết vi xâm lấn và đưa thuốc chính xác đến mô đích. Các robot có thể di chuyển bên trong cơ thể, phát hiện sự thay đổi của axit quanh khối u và giải phóng thuốc hoặc thu thập mẫu sinh học khi cần thiết.

Ngoài lĩnh vực y học, vật liệu linh hoạt này còn hứa hẹn ứng dụng trong xử lý ô nhiễm môi trường, hoặc trở thành thiết bị lưu trữ dữ liệu siêu hiệu quả giúp lưu giữ lượng thông tin khổng lồ trong không gian cực nhỏ, đồng thời tiêu thụ ít năng lượng hơn đáng kể so với các công nghệ hiện nay.

“Phát hiện này đánh dấu bước tiến quan trọng trong nỗ lực phát triển các vật liệu có khả năng tự nhận biết và phản ứng với môi trường, góp phần thu hẹp khoảng cách giữa hệ thống sống và máy móc”, các nhà nghiên cứu khẳng định. Những “bông hoa nở từ DNA” tượng trưng cho tương lai của y học tự vận hành và công nghệ vật liệu sống, nơi sinh học và công nghệ hòa quyện, mở ra kỷ nguyên mới cho y học, môi trường và vật liệu sống.

Phương Như (Theo InterestingEngineering)

tan-hoang-minh
Tin bài khác
I/O từ xa: Tối ưu hệ thống điều khiển công nghiệp

I/O từ xa: Tối ưu hệ thống điều khiển công nghiệp

Trong bối cảnh các nhà máy đẩy mạnh chuyển đổi số, hệ thống I/O từ xa (Remote I/O) đang trở thành giải pháp hiệu quả giúp hiện đại hóa hạ tầng điều khiển công nghiệp. Công nghệ này không chỉ giảm chi phí đi dây mà còn đơn giản hóa bảo trì, nâng cao độ tin cậy của dữ liệu và tạo điều kiện mở rộng hệ thống linh hoạt.
Nhận định phiên giao dịch ngày 27/10: Thị trường nhiều khả năng cần thêm thời gian tích lũy

Nhận định phiên giao dịch ngày 27/10: Thị trường nhiều khả năng cần thêm thời gian tích lũy

Phiên giao dịch ngày 26/10 điều chỉnh khi áp lực chốt lời gia tăng tại vùng kháng cự, kéo các chỉ số chính giảm điểm. Thanh khoản suy giảm cho thấy tâm lý thận trọng của nhà đầu tư, trong khi khối ngoại tiếp tục bán ròng. Với các chỉ báo động lượng ở vùng quá mua, VN-Index nhiều khả năng cần thêm thời gian tích lũy quanh vùng hỗ trợ trước khi có thể kiểm định lại vùng kháng cự.
Weldcom - Từ cơ hội hợp tác cùng VinFast đến năng lực trở thành tổng thầu quốc tế

Weldcom - Từ cơ hội hợp tác cùng VinFast đến năng lực trở thành tổng thầu quốc tế

Từ hệ thống hơn 200 robot tại Hải Phòng đến những dự án tại Ấn Độ và Indonesia, Weldcom từng bước trưởng thành qua những công trình quy mô lớn, nơi bản lĩnh tổng thầu được tôi luyện trong áp lực công nghệ và những tiêu chuẩn khắt khe của ngành ô tô. Mỗi dấu mốc không chỉ khẳng định năng lực thực thi của đội ngũ kỹ sư Việt Nam mà còn tạo nền tảng vững chắc để doanh nghiệp từng bước ghi dấu trên bản đồ công nghiệp ô tô thế giới.
Hai sáng kiến chiến lược mở đường cho kinh tế tầm thấp và kiến tạo Thành phố Công nghiệp thế hệ mới

Hai sáng kiến chiến lược mở đường cho kinh tế tầm thấp và kiến tạo Thành phố Công nghiệp thế hệ mới

Tại Ngày Đổi mới sáng tạo Mở 2026 (OID 2026), sự kiện mở đầu chuỗi Diễn đàn Kinh tế Mùa thu 2026, Saigontel và các đối tác đã công bố hai sáng kiến chiến lược với thông điệp “Hội tụ tinh hoa - Bứt phá ý tưởng - Tiên phong kiến tạo Thành phố công nghiệp thế hệ mới”.
TP. Hồ Chí Minh đề xuất hợp tác với Ấn Độ về AI, bán dẫn và nhân lực công nghệ cao

TP. Hồ Chí Minh đề xuất hợp tác với Ấn Độ về AI, bán dẫn và nhân lực công nghệ cao

Ngày 26/10/2026, Diễn đàn Công nghệ tương lai Việt Nam - Ấn Độ đã được tổ chức nhằm tập trung thúc đẩy hợp tác nghiên cứu, ứng dụng và thương mại hóa công nghệ, đặc biệt trong các lĩnh vực trí tuệ nhân tạo (AI), bán dẫn, hạ tầng số và phát triển nguồn nhân lực chất lượng cao. Phiên thảo luận hướng tới xác định các sáng kiến hợp tác ưu tiên và những dự án thí điểm có khả năng triển khai trong 12-24 tháng tới.
BIDV đề xuất giải pháp thúc đẩy tăng trưởng vùng Đông Nam Bộ

BIDV đề xuất giải pháp thúc đẩy tăng trưởng vùng Đông Nam Bộ

Phát huy vai trò của một ngân hàng thương mại hàng đầu đất nước, tại Hội nghị “Ngành Ngân hàng đồng hành khơi thông nguồn lực tài chính - ngân hàng phục vụ tăng trưởng vùng Đông Nam Bộ giai đoạn 2026 - 2030”, Ngân hàng TMCP Đầu tư và Phát triển Việt Nam (BIDV) đã mang đến những giải pháp có tính khả thi cao.
Thị trường chứng khoán ngày 26/10: Thị trường đảo chiều, VN Index mất 10 điểm sau 4 phiên tăng

Thị trường chứng khoán ngày 26/10: Thị trường đảo chiều, VN Index mất 10 điểm sau 4 phiên tăng

Chuỗi 4 phiên tăng liên tiếp của VN Index bị chặn đứng khi áp lực chốt lời gia tăng trong phiên 26/10. Hơn 200 cổ phiếu giảm giá, thanh khoản suy yếu và khối ngoại bán ròng gần 900 tỷ đồng khiến thị trường phát đi tín hiệu thận trọng sau nhịp hồi phục cuối tuần trước.
Techcombank lập kỷ lục lợi nhuận quý III, đạt 28.900 tỷ đồng sau 9 tháng

Techcombank lập kỷ lục lợi nhuận quý III, đạt 28.900 tỷ đồng sau 9 tháng

Ngân hàng TMCP Kỹ thương Việt Nam (Techcombank) ghi nhận lợi nhuận trước thuế quý III/2026 đạt 10.400 tỷ đồng, mức cao nhất theo quý từ trước đến nay. Lũy kế 9 tháng, lợi nhuận đạt 28.900 tỷ đồng, tăng 23,7% so với cùng kỳ, nhờ tăng trưởng thu nhập lãi và dịch vụ.
Tử vi vòng quay công nghệ ngày 27/10/2026: Tuổi Dần vận trình khởi sắc, tuổi Thìn cần thận trọng

Tử vi vòng quay công nghệ ngày 27/10/2026: Tuổi Dần vận trình khởi sắc, tuổi Thìn cần thận trọng

Những bí ẩn của khoa học đời sống là "món ăn" tinh thần không thể thiếu trong cuộc sống của con người. Tử vi vòng quay công nghệ xem tử vi 12 con giáp ngày 27/10/2026 nhằm dự đoán vận hạn về công danh, tiền bạc, tình duyên và sức khỏe. Theo quan niệm dân gian, ngày Giáp Tuất có sự tương hợp với tuổi Dần, Ngọ, Mão, trong khi tuổi Thìn cần chú ý hơn trong công việc và các mối quan hệ.
Open Innovation Day 2026: Kiến tạo thành phố công nghiệp thế hệ mới

Open Innovation Day 2026: Kiến tạo thành phố công nghiệp thế hệ mới

Diễn ra từ ngày 26 - 29/10/2026, Diễn đàn Kinh tế mùa thu năm 2026 - AEF 2026 có chủ đề “Sự hội tụ của các cực tăng trưởng mới toàn cầu” và “Tinh thần hợp tác trong kỷ nguyên mới”. Diễn đàn do Thủ tướng Chính phủ chỉ đạo, UBND Thành phố Hồ Chí Minh chủ trì, Trung tâm Cách mạng Công nghiệp lần thứ 4 tại TP. Hồ Chí Minh (HCMC C4IR) thực hiện, phối hợp với các Sở, ngành và đối tác trong nước, quốc tế tổ chức.
master