06/10/2026 · VietTechies · Biên tập
Vào năm 1928, William Astbury đảm nhận vị trí giảng viên mới được thành lập về vật lý dệt may tại Đại học Leeds, mang theo một chiếc máy ảnh tia X tự chế để nghiên cứu sợi len thô. Vị trí của ông được tài trợ bởi Công ty Clothworkers tại London với hy vọng khoa học vật lý có thể giúp ngành dệt may Anh giành lợi thế cạnh tranh trước các đối thủ nước ngoài. Hành trình nghiên cứu đưa Astbury đến phòng thí nghiệm này đã bắt đầu từ 11 năm trước đó. Vào năm 1917, khi đang học tại Cambridge, ông được triệu tập nhập ngũ vào Quân y viện Hoàng gia Anh và lần đầu tiên tiếp xúc với thiết bị tia X. Sau Thế chiến thứ nhất, ông gia nhập nhóm nghiên cứu của nhà vật lý William Henry Bragg tại London vào năm 1919, học cách dùng hiện tượng tán xạ tia X để dựng bản đồ lưới nguyên tử của các tinh thể.
Từ bệnh viện dã chiến đến lưới tinh thể phân tử
Khi đến Leeds, sợi len tưởng chừng là một đối tượng nghiên cứu kém hấp dẫn so với các tinh thể vô cơ thuần túy từng được phân tích trong nhóm của Bragg. Dù vậy, cơ chế cơ bản của vật chất sinh học khi đó vẫn hoàn toàn là mảnh đất chưa được khai phá. Trăn trở lớn nhất của các nhà khoa học dệt may thời bấy giờ là hiểu được lý do tại sao sợi len lại sở hữu độ đàn hồi và khả năng giữ nước vượt trội đến vậy so với các loại sợi công nghiệp khác. Astbury nhận ra rằng các phương pháp vật lý có thể giúp hé lộ bộ máy vận hành ẩn sâu bên trong vật chất sống.
Bên trong "chú rết phân tử" keratin
Bằng cách sử dụng chiếc máy ảnh tự chế để ghi lại đường đi của tia X xuyên qua các sợi len không hòa tan, Astbury đã tạo ra những hình ảnh nhiễu xạ của keratin. Các mẫu hình thu được cho thấy loại protein cấu trúc này được cấu tạo từ các chuỗi axit amin lặp lại, có thể co giãn ở dạng kéo dài hoặc nén chặt. Astbury so sánh chuỗi linh hoạt này với một chú rết phân tử. Việc chứng minh các phân tử protein có thể co giãn bằng cách thay đổi hình dạng vật lý đã chỉ ra rằng chức năng sinh học gắn liền trực tiếp với hình học phân tử ba chiều.
Những bức ảnh X-quang đầu tiên về DNA
Astbury nhanh chóng mở rộng phạm vi nghiên cứu vượt ra khỏi sợi len để khám phá các polymer sinh học khác. Vào năm 1938, nghiên cứu sinh tiến sĩ Florence Bell dưới sự hướng dẫn của ông đã áp dụng chính các kỹ thuật nhiễu xạ tia X này cho axit thymonucleic, hợp chất sau này được biết đến với tên gọi DNA. Các bức ảnh nhiễu xạ của cô hé lộ rằng axit nucleic sở hữu một cấu trúc đều đặn và trật tự. Tuy nhiên, hướng nghiên cứu này đột ngột dừng lại khi Bell bị triệu tập nhập ngũ vào năm 1941, khiến cô không thể tiếp tục công việc trong phòng thí nghiệm. Dù vậy, các nghiên cứu về DNA vẫn tiếp diễn ngắt quãng dưới sự chỉ đạo của Astbury; đến năm 1951, Elwyn Beighton, một thành viên phòng thí nghiệm, đã chụp được những bức ảnh nhiễu xạ tia X rõ nét về các sợi DNA, mang nhiều nét tương đồng kinh ngạc với bức ảnh Photo 51 nổi tiếng được chụp hai năm sau đó.
Chiếc áo khoác từ đậu phộng
Để chứng minh các chuỗi protein có thể được tái gấp nếp một cách chủ động thành những vật liệu mới, Astbury đã tích cực quảng bá cho một loại sợi tổng hợp có tên Ardil. Được phát triển cùng các cộng sự tại Đại học Hoàng gia London và sản xuất tại nhà máy thử nghiệm của Imperial Chemical Industries (ICI) ở Ardeer, Scotland, Ardil được tạo ra bằng cách biến đổi hóa học để tái gấp nếp protein đậu phộng thành các sợi không hòa tan. Astbury đã công khai trình diễn vật liệu này bằng cách mặc một chiếc áo khoác được may hoàn toàn từ loại vải có nguồn gốc đậu phộng. Mặc dù ICI định vị Ardil là một giải pháp thay thế giá rẻ cho len, sự sụt giảm của giá len cùng những khó khăn trong việc đảm bảo nguồn cung đậu phộng ổn định đã buộc công ty phải ngừng sản xuất vào năm 1957.
Ảnh minh họa do AI tạo, không phải ảnh tư liệu.
Nguồn: William Astbury