Các ứng dụng sinh học trong đời sống

Bài, ảnh: MỸ THANH

Với những thành tựu khoa học và công nghệ [KH&CN] vượt bậc của nhân loại từ cuối thế kỷ 20, công nghệ sinh học [CNSH] từ một ngành khoa học đã trở thành một ngành kinh tế - kỹ thuật công nghệ cao của nhiều quốc gia công nghiệp trên thế giới. Và trong bối cảnh CNSH được xác định là một trong ba trụ cột chính của cuộc Cách mạng công nghiệp lần thứ 4, Việt Nam nói chung và TP Cần Thơ nói riêng đã nắm bắt xu thế, không ngừng nghiên cứu, ứng dụng CNSH vào thực tế sản xuất vào đời sống.

Công ty Life Sciences giới thiệu thiết bị phục vụ giải pháp đếm tế bào dòng chảy đến các đại biểu.

Ðưa CNSH vào cuộc sống

Bà Nguyễn Thị Tố Uyên, Giám đốc Trung tâm Ứng dụng tiến bộ KH&CN Cần Thơ, cho biết: Tại Việt Nam, CNSH được triển khai ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực như bảo vệ môi trường; sản xuất chế phẩm, sản phẩm thân thiện môi trường; lưu giữ, bảo tồn và sử dụng hợp lý tài nguyên đa dạng sinh học và nguồn gen quý hiếm. Thời gian qua, Trung tâm Ứng dụng tiến bộ KH&CN Cần Thơ đã triển khai một số đề tài, dự án ứng dụng các nghiên cứu về CNSH trên lĩnh vực nông nghiệp như: đề tài “Xây dựng DNA mã vạch cây dâu Hạ Châu của TP Cần Thơ” và dự án “Cải thiện tính ổn định chất lượng của chế phẩm vi sinh Lactobacillus sp. dạng bột bằng kỹ thuật tạo màng vi bao”. Ðây là 2 đề tài, dự án được Trung tâm phối hợp với Viện Nghiên cứu và Phát triển CNSH, Trường Ðại học Cần Thơ và Ðại học An Giang thực hiện.

Theo TS Nguyễn Hữu Thanh, Trường Ðại học An Giang, probiotic, trong đó có lactobacillus rất có lợi cho sức khỏe con người, không chỉ duy trì sức khỏe của đường tiêu hóa mà con ngăn ngừa nhiễm trùng đường ruột. Chế phẩm probiotic  hiện nay có 2 dạng: dạng bột và dạng lỏng. Trong đó, dạng bột có ưu điểm giúp duy trì hoạt động của probiotic và kéo dài thời hạn sử dụng của sản phẩm. Tuy nhiên, quá trình sấy khô làm probiotic chết nhiều. “Thông qua dự án “Cải thiện tính ổn định chất lượng của chế phẩm vi sinh Lactobacillus sp. dạng bột bằng kỹ thuật tạo màng vi bao”, chúng tôi sử dụng màng vi bao bao bọc probiotic trong chất bao, tách chúng ra khỏi môi trường khắc nghiệt và cung cấp một môi trường vi mô, duy trì khả năng tồn tại và ổn định của probiotic” - TS Nguyễn Hữu Thanh thông tin.

Ðối với đề tài “Xây dựng DNA mã vạch cây dâu Hạ Châu của TP Cần Thơ”, theo các chuyên gia, DNA mã vạch là các trình tự DNA được tìm thấy ở hầu hết các loại thực vật. DNA mã vạch đóng vai trò quan trọng như một chuỗi ký tự chuyên biệt, giúp phân biệt giữa sinh vật này với sinh vật khác, mặc dù các đặc điểm hình thái giữa chúng giống nhau. Do đó, DNA mã vạch được xem là công cụ hỗ trợ hiệu quả và có độ tin cậy cao trong quá trình giám định giống cây trồng nói chung và cây dâu Hạ Châu nói riêng nhằm truy xuất nguồn gốc, nâng cao giá trị giống dâu vốn có nhiều tiềm năng, lợi thế của huyện Phong Ðiền.

Tiếp tục phát huy, nhân rộng

Tại hội thảo “DNA mã vạch và tiềm năng ứng dụng trong sản xuất và cuộc sống” do Trung tâm Ứng dụng tiến bộ KH&CN Cần Thơ tổ chức, bà Nguyễn Thị Tố Uyên, cho biết: “Hội thảo hôm nay nhằm giới thiệu các kết quả nghiên cứu đạt được của đề tài, dự án; đồng thời ghi nhận các ý kiến đánh giá, góp ý, phản biện từ các đại biểu để Ban Chủ nhiệm hoàn thiện kết quả đề tài, dự án trước khi nghiệm thu chính thức. Bên cạnh đó, Trung tâm cũng phối hợp với Công ty Life Science giới thiệu kỹ thuật đếm tế bào dòng chảy trong nghiên cứu tế bào. Qua đó, xúc tiến công tác chuyển giao các tiến bộ khoa học kỹ thuật đến các viện, trường doanh nghiệp tại TP Cần Thơ và vùng ÐBSCL”.

Theo bà Phạm Thị Như Luyến, đại diện Công ty TNHH Phát triển khoa học sự sống [Life Sciences] với đặc điểm nổi trội là phân tích nhiều thông số trên từng tế bào đơn với tốc độ nhanh tới hàng chục nghìn tế bào/giây, kỹ thuật đếm tế bào dòng chảy đang được ứng dụng rộng rãi trong lâm sàng cũng như trong nghiên cứu như một công cụ thiết yếu. Bên cạnh đó, sự kết hợp giữa kỹ thuật xét nghiệm tế bào dòng chảy và sử dụng kháng thể gắn tín hiệu huỳnh quang đã thúc đẩy nghiên cứu trong một số lĩnh vực chính, chẳng hạn như miễn dịch học, sinh học tế bào, tế bào gốc, HIV… “Không chỉ đơn thuần dừng lại ở việc cung cấp cung cấp thiết bị, phần mềm, hóa chất trong lĩnh vực phân tích tế bào theo dòng chảy, mà chúng tôi luôn sẵn sàng hỗ trợ cho giai đoạn tư vấn kỹ thuật, demo, nhằm giúp người sử dụng có được sự lựa chọn đúng đắn để mang lại giải pháp tốt nhất, đáp ứng yêu cầu kỹ thuật phù hợp ứng dụng của khách hàng với giá cả hợp lý. Mặt khác, chúng tôi tiếp tục cố vấn, đồng hành và hỗ trợ khách hàng khi có nhu cầu phát sinh sau khi sản phẩm đã được đưa vào sử dụng, cho đến khi các đối tác, nhà khoa học có đủ tự tin vận hành ổn định các công nghệ mới" - bà thông tin.

Kỹ sư Trần Gia Huy, Viện Nghiên cứu và Phát triển CNSH, nhấn mạnh: “Trong bối cảnh nền nông nghiệp hội nhập sâu rộng, các yêu cầu về sở hữu trí tuệ cũng như bảo hộ giống cây trồng ngày càng quan trọng. Trong khi đó, các nghiên cứu về DNA mã vạch ở nước ta hiện nay chỉ mới thực hiện ở một số giống cây trồng. Vì vậy, cần đẩy mạnh hơn nữa việc nghiên cứu nhằm xác định các trình tự DNA đặc trưng cho các giống cây trồng đặc sản ở nước ta. Bên cạnh đó, ứng dụng mạnh mẽ DNA mã vạch trong kiểm định chất lượng, nhận diện các giống dược liệu quý ở giai đoạn thành phẩm, cũng như phát hiện côn trùng gây hại trong nông sản xuất khẩu…”.

Sự bùng nổ của cuộc Cách mạng Công nghiệp lần thứ 4 đã tạo điều kiện để việc ứng dụng CNSH vào sản xuất, đời sống của TP Cần Thơ trở nên mạnh mẽ hơn. Song cũng đặt không ít thách thức khi nhân lực và vật lực ứng dụng CNSH của thành phố còn hạn chế. Vì vậy, bên cạnh sự nỗ lực của cả hệ thống chính trị, sự tham gia của đội ngũ chuyên gia, nhà khoa học thì các nguồn lực từ doanh nghiệp, tổ chức là hết sức cần thiết trong giai đoạn này. Nếu TP Cần Thơ tận dụng và phát huy được các nguồn nội và ngoại lực sẽ tạo sức mạnh tổng hợp đưa CNSH trở thành động lực mới trong phát triển kinh tế - xã hội chung của thành phố.

Các lĩnh vực ứng dụng Công nghệ sinh học

Dựa theo các lĩnh vực kinh tế xã hội, có thể chia Công nghệ sinh học [CNSH] thành các mảng như:

• công nghệ sinh học trong Nông nghiệp
• công nghệ sinh học trong Thủy sản
• công nghệ sinh học trong Y Dược
• công nghệ sinh học trong Chế biến Thực phẩm
• công nghệ sinh học trong Bảo vệ Môi trường
• công nghệ sinh học Năng lượng
• công nghệ sinh học trong Hóa học và Vật liệu.

Công nghệ sinh học trong Nông nghiệp

Là lĩnh vực công nghệ sinh học có nhiều đóng góp trong việc cải thiện giống cây trồng, xây dựng những kỹ thuật canh tác mới, nghiên cứu quá trình cố định đạm ở những cây không thuộc họ đậu…

Công nghệ sinh học trong cải thiện và nhân nhanh giống cây trồng. Lĩnh vực này có bốn ứng dụng chính: Ứng dụng kỹ thuật chọn dòng tế bào biến dị soma, nhân giống trong ống nghiệm [nhân giống in vitro], lai vô tính hay còn gọi là dung hợp tế bào trần, kỹ thuật sản xuất cây đơn bội [1n].

Cố định đạm và biến nạp gen nif. Dùng kỹ thuật gen tách gen nif từ các cơ thể cố định đạm chuyển sang các cây trồng quan trọng như lúa, ngô là một mô hình lý tưởng của các nhà tạo giống.

Các phương pháp canh tác mới, bao gồm: Phương pháp màng dinh dưỡng, hệ thống thủy canh.

Công nghệ sinh học trong chăn nuôi, bao gồm: Kỹ thuật cấy chuyển phôi, tạo chế phẩm phòng tránh bệnh cho động vật…

Công nghệ sinh học trong Y Dược

Nhiều công trình nghiên cứu của công nghệ sinh học đã được ứng dụng thành công trong Y Dược, đặc biệt là trong sản xuất thuốc và trong chuẩn đoán bệnh.

Trong những năm qua, lĩnh vực ứng dụng công nghệ di truyền mạnh nhất trong y tế là ngành sản xuất thuốc kháng sinh, vacxin, kháng thể đơn dòng và các protein có hoạt tính sinh học. Hiện nay, các nghiên cứu nhằm tìm kiếm các chất kháng sinh mới tăng mạnh do hiện tượng vi sinh vật kháng lại tác dụng của kháng sinh ngày càng nhiều hơn.

Phạm vi ứng dụng của kháng thể đơn dòng trong ngành y tế ngày càng tăng như phân tích miễn dịch, định vị các khối u, phát hiện một số protein có liên quan đến sự hình thành khối u, xác định sự có mặt của các loại vi khuẩn khác nhau, … giúp cho các bác sĩ xác định bệnh một cách nhanh chóng và chính xác.

Kháng thể đơn dòng là tập hợp các phân tử kháng thể đồng nhất về mặt cấu trúc và tính chất. Kháng thể đơn dòng được tạo ra bằng cách cho lai tế bào lympho trong hệ miễn dịch của động vật hoặc của người với tế bào ung thư. Một số thể lai có khả năng tạo ra kháng thể đặc hiệu đối với kháng nguyên. Chọn các thể lai đó nhân lên và sản xuất kháng thể đơn dòng. Các tế bào lai có khả năng tăng sinh vĩnh viễn trong môi trường nuôi cấy, tính chất này nhận được từ tế bào ung thư.

Nhờ công nghệ sử dụng ADN tái tổ hợp mà người ta có thể sản xuất một số protein có hoạt tính sinh học dùng để chữa bệnh như insulin chữa bệnh tiểu đường, interferon chữa bệnh ung thư, các hormon tăng trưởng cho con người. Bản chất của công nghệ này là làm thay đổi bộ máy di truyền của tế bào vi sinh vật bằng cách đưa gen mã hóa cho một protein đặc hiệu và bắt nó hoạt động để tạo ra một lượng lớn loại protein mà con người cần.

Công nghệ sinh học trong Chế biến Thực phẩm

Công nghệ lên men là một lĩnh vực quan trọng trong sản xuất thực phẩm. Việc tuyển chọn các chủng vi sinh vật có khả năng lên men tốt, đem lại hiệu quả cao là rất cần thiết. Các nghiên cứu sử dụng công nghệ di truyền phục vụ cho công nghệ lên men chủ yếu đi vào hai hướng chính là:

• Phân tích di truyền các loại vi sinh vật sử dụng trong quá trình lên men, xác định các gen mã hóa cho các tính trạng mong muốn nhằm tạo ra năng suất và chất lượng sản phẩm lên men.
• Tạo ra các vi sinh vật chuyển gen phục vụ cho các qui trình lên men. Ví dụ trong sản xuất rượu, ngày nay người ta đã dùng các chủng vi sinh vật có khả năng tạo rượu cao và cho hương vị tốt. Phần lớn các chủng đó được nghiên cứu, tuyển chọn, lai tạo bằng công nghệ di truyền.

Để sản xuất rượu vang, trước đây, người ta phải dùng hai loại vi sinh vật là Saccharomyces cerevisiae để tạo ra hàm lượng rượu trong dịch lên men và sau đó, sử dụng Leuconostoc trong lên men phụ ở quá trình tàng trữ, nhằm nâng cao chất lượng của rượu. Ngày nay, người ta tiến tới dùng một chủng vi sinh vật chuyển gen để thực hiện cả hai quá trình.

Đối với các sản phẩm lên men sữa như phomat và sữa chua, trước kia, người ta thường sử dụng những vi sinh vật tự nhiên có mặt trong sữa để lên men. Do vậy, người ta khó lòng kiểm soát quá trình lên men và hiệu quả không cao. Ngày nay người ta đã tạo được các chủng mới với các tính chất xác định và đã điều khiển được quá trình lên men theo định hướng mong muốn. Bằng công nghệ vi sinh vật, công nghệ gen người ta đã tạo ra những chủng vi sinh vật có khả năng tổng hợp các enzyme chịu nhiệt, chịu axit, chịu kiềm tốt để sản xuất enzyme. Enzyme λ-amylase chịu nhiệt đã và đang được sử dụng nhiều để sản xuất mạch nha, đường glucose từ tinh bột. Trước đây, trong công nghiệp thực phẩm các nghiên cứu công nghệ sinh học được sử dụng chủ yếu để hoàn thiện các quy trình công nghệ lên men truyền thống. Còn hiện nay, các nghiên cứu công nghệ sinh học chủ yếu liên quan đến việc tạo ra các chủng mới có năng suất sinh học cao và việc áp dụng chúng vào các công nghệ lên men hiện đại, trong sản xuất và chế biến các loại sản phẩm sau:

• Công nghiệp sản xuất sữa, Công nghệ sinh học trong chế biến tinh bột, Sản xuất nước uống lên men, như: bia, rượu nho, rượu chưng cất…
• Sản phẩm chứa protein, như: protein vi khuẩn đơn bào, protein từ tảo lam cố định đạm cyanobacteria và vi tảo.
• Sản xuất các chất tăng hương vị  thực phẩm, như: axit citric, axit amino, vitamin và màu thực phẩm, chất tăng vị ngọt thực phẩm, keo thực phẩm…
• Chế biến rau quả.

Công nghệ sinh học Bảo vệ Môi trường

Cùng với sự phát triển của khoa học kỹ thuật, loài người phải bắt đầu tìm cách giải quyết vấn đề ô nhiễm môi trường bằng các biện pháp khác nhau. Trong đó, các biện pháp công nghệ sinh học ngày càng tỏ ra ưu việt hơn so với các biện pháp khác. Nói chung, hiện nay vấn đề bảo vệ môi trường được giải quyết theo các hướng sau:

• Phân hủy các độc chất vô cơ và hữu cơ; Phục hồi các chu trình trao đổi chất của C, N, P và S trong tự nhiên; Thu nhận các sản phẩm có giá trị ở dạng nhiên liệu hoặc các hợp chất hữu cơ.
• Xử lý chất thải, như: xử lý sinh học hiếu khí, xử lý bằng lên men phân hủy yếm khí.
• Thu nhận các chất có ích từ lên men yếm khí, như: xử lý các dạng nước thải khác nhau và tái sử dụng chúng để phục vụ cho các ngành công nghiệp nặng.
• Xử lý các chất thải công nghiệp như: xử lý chất thải công nghiệp chế biến sữa, xử lý chất thải công nghiệp dệt.
• Dùng vi sinh vật để khả năng ăn dầu để xử l‎í các sự cố tràn dầu hay ô nhiễm dầu.

Công nghệ sinh học Năng lượng

Sử dụng các công nghệ sinh học trong việc cung cấp nguồn năng lượng:

• Thay thế nguồn nguyên liệu cổ sinh bằng nguồn nguyên liệu tái sinh. Nguồn nguyên liệu tái sinh như các phụ phế liệu nông lâm nghiệp tương đối rẻ được sử dụng thay dầu mỏ và có lợi cho môi trường
• Thay các quá trình không sinh học truyền thống bằng các hệ thống sinh học như tế bào hay enzym thực hiện phản ứng hay chất xúc tác.
• Thực vật có thể làm nhà máy sản xuất các hóa chất như axit lactic, lysine và axit citric… và thực vật trong sản xuất plastic.
• Tăng cường hiệu quả của quang hợp: Cây trồng có hiệu quả quang hợp khoảng 0,5-2%. Biện pháp chọn giống thực vật có hiệu quả quang hợp cao thực hiện theo các hướng: kiểm soát các cây có tốc độ tăng trưởng nhanh, nghiên cứu các phương pháp thử nhanh để phát hiện dòng có hiệu quả quang hợp cao. Trên cơ sở đó, điều khiển bộ gen thực vật theo hướng tăng cường quang hợp.
• Tăng năng suất cây trồng và cây rừng: Bằng các phương tiện chọn giống khác nhau, tạo các thực vật có năng suất cao trong thời gian ngắn nhờ các đặc tính tốt.

Công nghệ sinh học trong Hóa học

Trong thế kỷ 20, con người đã khai thác một nguồn rất nhỏ tài nguyên thực vật để sản xuất một số hóa chất. Trong thế kỷ 21, con người sẽ áp dụng các quy trình khoa học công nghệ phù hợp để phát triển mạnh mẽ hóa học xanh để phù hợp với thiên nhiên và an toàn cho môt trường.

• Sản xuất các vật liệu mới phân hủy sinh học như các polymer sinh học, cellulose vi khuẩn, polylactic…
• Sản xuất các hóa chất từ các sinh khối thực vật.

Theo MOST

www.chungvisinh.com

—————————————-

Searches related to ứng dụng công nghệ sinh học

• ứng dụng công nghệ sinh học trong nông nghiệp
• ứng dụng khoa học công nghệ trong nông nghiệp
• ứng dụng công nghệ thông tin trong dạy học
• ứng dụng công nghệ thông tin trong dạy học mầm non
• ứng dụng công nghệ thông tin trong dạy học tiểu học
• ứng dụng công nghệ thông tin trong dạy học toán
• ứng dụng khoa học công nghệ vào sản xuất
• liên hiệp khoa học công nghệ tin học ứng dụng