Năm 2025, các công nghệ được lựa chọn tập trung vào lĩnh vực khoa học sự sống, bao gồm liệu pháp tế bào CAR-T, mô hình nền tảng cho sinh học, phân tích vi sinh vật đơn bào... Dưới đây là 7 công nghệ được Nature đánh giá là đáng chú ý trong năm 2025.
Phòng thí nghiệm tự động hóa
Năm 2024, một nhóm nghiên cứu quốc tế đã công bố hàng loạt vật liệu triển vọng dùng cho laser hữu cơ trạng thái rắn. Đây là bước tiến quan trọng hướng tới thiết bị điện tử tiết kiệm năng lượng và chi phí thấp. Phần lớn công trình được thực hiện bởi mạng lưới năm phòng thí nghiệm tự động do robot dẫn đường bằng trí tuệ nhân tạo (AI).
Khái niệm về phòng nghiên cứu tự động hóa, nơi máy tính điều khiển robot thí nghiệm, đã xuất hiện từ những năm 1970. Tuy nhiên, phòng thí nghiệm tự động ngày nay tinh vi hơn nhiều, với sự kết hợp của robot hiện đại và thuật toán AI.
Dự báo, các thế hệ tiếp theo của phòng thí nghiệm tự động sẽ mạnh mẽ hơn nữa, khi các công nghệ về robot, máy tính... vẫn đang phát triển từng ngày. Nhà hóa học tính toán Alán Aspuru-Guzik (Đại học Toronto, Canada) chia sẻ: "Phòng thí nghiệm tự động sẽ giúp mỗi nhà khoa học tăng năng suất làm việc lên gấp 10 đến 100 lần".
Cơ hội lớn cho liệu pháp tế bào CAR-T
Tế bào T mang thụ thể kháng nguyên dạng khảm (CAR-T) đã trở thành phương pháp điều trị tiêu chuẩn cho nhiều bệnh ung thư máu. Trong 7 năm kể từ khi liệu pháp này được ứng dụng lâm sàng, hàng chục nghìn bệnh nhân trên toàn thế giới đã được chữa khỏi.
Các liệu pháp CAR-T được phê duyệt hiện nay đều nhắm vào protein do tế bào B (tế bào tiết kháng thể) – nguyên nhân chính gây bệnh ung thư máu. Tuy nhiên, vài năm gần đây đã chứng kiến bước tiến đáng kể trong việc phát triển CAR-T hướng đến khối u rắn.
Nhóm nghiên cứu do bác sĩ Marcela Maus (Bệnh viện Đa khoa Massachusetts, Boston, Mỹ) đã phát hiện tế bào T nhắm mục tiêu vào một số khối u não. Kết quả nghiên cứu cho thấy, các tế bào này có thể thu nhỏ khối u nguyên bào thần kinh đệm tái phát nhanh chóng, dù mức độ duy trì đáp ứng điều trị còn dao động.
Công nghệ xử lý sinh học
Một số vi khuẩn đang tiến hóa để sử dụng nhựa làm nguồn thức ăn, phát hiện này mở ra tiềm năng ứng dụng sinh học trong cuộc chiến chống ô nhiễm vi nhựa.
Nhóm nghiên cứu của Ronan McCarthy (Đại học Brunel - London, Anh) đã chế tạo thành công màng sinh học của vi khuẩn trên bề mặt nhựa. Màng sinh học này cho phép vi khuẩn tiết enzyme phân hủy nhựa trực tiếp lên bề mặt vi nhựa, ngăn enzyme bị rửa trôi bởi nước hoặc các tác động môi trường, tăng hiệu suất phân hủy vi nhựa lên 50-70% so với phương pháp thông thường.
Mô hình nền tảng trong sinh học
Các nền tảng dựa trên mô hình ngôn ngữ lớn (LLM) như ChatGPT đã trở thành công cụ hữu ích cho hàng trăm triệu người dùng toàn cầu, hỗ trợ vô số nhiệm vụ từ tra cứu thông tin đến soạn luận văn hay mã lập trình.
Bo Wang, nhà sinh học tại Đại học Toronto (Canada), chia sẻ, mô hình nền tảng sinh học là giải pháp đột phá trong nghiên cứu. Mô hình này dựa trên các thuật toán AI được huấn luyện trước trên lượng dữ liệu khổng lồ trong sinh học.
Nếu ChatGPT có thể được huấn luyện từ các tài liệu có sẵn trên Internet, thì trong sinh học, mô hình nền tảng sinh học có thể được huấn luyện trên dữ liệu gene, biểu hiện gene hoặc biến đổi DNA.
Thuật toán tạo ra mô hình tổng quát dựa trên các mẫu phức tạp trong dữ liệu, sau đó dùng mô hình này để thực hiện nhiều tác vụ, từ phân tích dữ liệu mới đến thiết kế protein hoặc tối ưu hóa quá trình chuyển hóa.
Làm mát đô thị bền vững
Trái đất đang nóng lên, và thực tế khắc nghiệt này đòi hỏi những giải pháp cấp thiết nhằm giảm nhiệt độ tăng cao, cùng những hậu quả nghiêm trọng do nắng nóng cực đoan gây ra. Trong đó, những thành phố lớn là khu vực trọng điểm do hiện tượng "đảo nhiệt đô thị" có thể khiến nhiệt độ môi trường cao hơn 5-10°C so với vùng ngoại ô.
Matthaios Santamouris, chuyên gia kiến trúc tại Đại học New South Wales (Úc), và cộng sự đang phát triển "vật liệu siêu làm mát" giúp giảm nhiệt từ mái nhà và bề mặt đô thị.
Vật liệu siêu làm mát phản xạ ánh sáng mặt trời và giải phóng nhiệt ở bước sóng có thể thoát ra ngoài khí quyển và đã được ứng dụng rộng rãi. Các phiên bản hiệu quả hơn đang được nghiên cứu.
Ví dụ, trong thử nghiệm tại Riyadh (Ả Rập Xê-út) năm ngoái, nhóm nghiên cứu đã kết hợp vật liệu siêu làm mát với các biện pháp khác, giúp giảm nhiệt môi trường gần 5°C và cắt giảm đáng kể năng lượng làm mát. Chi phí cho giải pháp này không quá cao; vật liệu siêu làm mát chỉ đắt hơn 10% so với vật liệu xây dựng thông thường.
Phân tích vi sinh vật đơn bào
Với sinh vật nhân thực đa bào, việc giải mã đa dạng gene gần như thường quy nhờ giải trình tự đơn bào (single-cell sequencing). Nhưng áp dụng phương pháp này cho vi sinh vật đơn bào lại là thách thức, một phần do thành tế bào vi khuẩn khó phá vỡ và lượng DNA/RNA của mỗi tế bào quá ít để phân tích hiệu quả.
