1. Giới thiệu nhiệm vụ phòng
- Nghiên cứu, dự báo xu thế phát triển, khả năng ứng dụng và đề xuất định hướng nghiên cứu cảm biến tích hợp với các thiết bị di động (điện thoại thông minh, mạng internet) ứng dụng trong giám sát sức khỏe và môi trường.
- Triển khai hoạt động nghiên cứu, đổi mới, nâng cấp công nghệ chế tạo các thiết bị đo, truyền phát và hiển thị số liệu tích hợp cảm biến.
- Nghiên cứu ứng dụng vật liệu cấu trúc nano và cấu trúc đa tầng trong phát triển các thế hệ cảm biến nano thế hệ mới định hướng ứng dụng trong giám sát sức khỏe và môi trường.
2. Định hướng nghiên cứu
- Cảm biến sinh học là thiết bị nhằm phát hiện sự có mặt của một loại phần tử sinh học trong mẫu thử, thông qua cơ chế tương tác sinh học. Cảm biến sinh học thường được sử dụng trong ngành y tế như một thiết bị chẩn đoán bệnh và hỗ trợ quá trình điều trị bệnh, hoặc phát hiện các chất/hợp chất vô cơ/hữu cơ gây ô nhiễm môi trường cũng như phát hiện các mầm gây bệnh trong thực phẩm hỏng. Cảm biến sinh học có khả năng rút ngắn đáng kể thời gian thực hiện các phân tích trong phòng thí nghiệm đối với một số chỉ số lâm sàng, do đó góp phần giảm thời gian cần thiết để chẩn đoán.
- Định hướng nghiên cứu của phòng đó là phát triển các công cụ kỹ thuật mới và cải tiến công nghệ hiện tại để sản xuất các sản phẩm cảm biến sinh học chất lượng với độ nhạy và độ chọn lọc cao để đáp ứng nhu cầu thị trường. Hai dòng cảm biến sinh học được nhóm lựa chọn phát triển đó là cảm biến sinh học dựa trên kỹ thuật dòng chảy bên và cảm biến sinh học dựa trên kỹ thuật điện hóa. Các vật liệu từ tính mới cũng sẽ được sử dụng để phát triển một thế hệ cảm biến sinh học mới có độ nhạy, độ chọn lọc cao và cho phép phân tích định lượng chính xác hơn.
3. Các đề tài nghiên cứu
- Dựa trên năng lực của VKIST, phòng công nghệ tích hợp IT-BT hiện đang thực hiên 3 đề tài sau:
+ Đề tài hợp tác thử nghiệm (pilot) giữa VKIST và KIST: Chế tạo que thử sử dụng hạt nano từ cấu trúc lõi vỏ Fe3O4@Au phát hiện tại chỗ vi rút cúm gia cầm sử dụng phương pháp ảnh nhiệt
+ Đề tài cấp Bộ: Chế tạo que thử sắc ký miễn dịch từ tính và thiết bị đo từ trường sử dụng cảm biến từ trở xuyên hầm phân tích định lượng nhanh dấu ấn sinh học CA 15-3 và CEA
+ Đề tài Nghị định thư giữa VKIST và KIST: Phát triển cảm biến quang sợi đo độ lệch sử dụng công nghệ cách tử quang sợi Bragg có độ chính xác cao
=> Những đề tài này hướng tới việc phát triển các cảm biến/ cảm biến sinh học thông minh phục vụ cho các nhu cầu hàng ngày.
- Trong các đề tài pilot và đề tài cấp Bộ, chúng tôi đã thực hiện các hoạt động nghiên cứu, đổi mới và nâng cấp công nghệ chế tạo que thử sắc ký miễn dịch (LFIA) để phát hiện tại chỗ các vi rút cúm gia cầm (H5N1 và H5N6) và phát hiện nhanh đồng thời hai chỉ dấu sinh học CA 15-3 và CEA (chỉ dấu sinh học tiềm năng trong chẩn đoán ung thư vú) dựa trên các hạt nano từ tính có cấu trúc lõi vỏ (Fe3O4@Au). Các xét nghiệm dựa trên LFIA được sử dụng rộng rãi tại các điểm xét nghiệm nhanh do quy trình xét nghiệm đơn giản, nhanh chóng, chi phí thấp, thời gian sử dụng dài và không có yêu cầu về bảo hành. Những ưu điểm này đã giải thích cho sự phát triển rộng rãi của xét nghiệm dựa trên LFIA ở các nước đang phát triển khi được áp dụng tại các bệnh viện nhỏ trong các tình huống khẩn cấp, khi mà việc tầm soát và theo dõi tình trạng sức khỏe là cực kỳ quan trọng và bệnh nhận được phép tự thực hiện việc kiểm tra. Công nghệ LFIA hiện tại dựa trên nhãn hạt nano vàng là một công cụ chẩn đoán nano đang phát triển rất phù hợp với chiến lược đơn giản hóa, tuy nhiên vẫn cho thấy một số hạn chế trong các ứng dụng có độ nhạy cao mặc dù yêu cầu về độ nhạy cao là cực kỳ quan trọng nhằm giúp chẩn đoán giai đoạn đầu của vi-rút hay chỉ dấu sinh học. Nguyên nhân hạn chế là do màng xen-lu-lô-sơ của LFIA chứa dải thử và dải tham chiếu có dộ dày từ 150 đến 200 micro mét. Trong khi đó, tín hiệu huỳnh quang bề mặt/huỳnh quang/ plasmon bề mặt chỉ có thể thu nhận được từ các hạt nano vàng trong khoảng chiều sâu 10 micro mét dưới bề mặt. Do đó, công nghệ LFIA dựa trên hạt nano vàng hiện nay có độ nhạy thấp. Công nghệ LFIA dựa trên hạt nano từ tính cho phép thu nhận tín hiệu từ tất cả hạt nano từ tính trong toàn bộ dải thử nghiệm theo không gian 3 chiều, cho kết quả định lượng chính xác hơn nhiều.
- Đối với đề tài Nghị định thư, chúng tôi phát triển cảm biến sợi quang để đo độ lệch của các công trình dân dụng sử dụng công nghệ khắc cách tử có độ chính xác cao. Đề tài này hướng tới việc khai thác và sử dụng các ưu điểm của cảm biến sợi quang sử dụng cách tử Bragg để theo dõi chất lượng cấu trúc của các công trình dân dụng. Trong nghiên cứu chung này, VKIST và KIST sẽ cùng hợp tác phát triển công nghệ đo lường tốc độ cao trên sợi quang dựa trên bí quyết công nghệ cảm biến sợi quang của KIST. Công nghệ được phát triển sẽ rất hữu ích cho việc giám sát chất lượng công trình của nhiều cơ sở hạ tầng như đường sắt, cầu, hầm đã và đang được xây dựng ở Hà Nội hoặc thành phố Hồ Chí Minh.
4. Sản phẩm dự kiến
Dự kiến trong 5 năm tới nhóm chúng tôi sẽ cung cấp ra thị trường những sản phẩm sau:
- Que thử sắc ký miễn dịch từ tính (MagLFIA) cho phép định lượng nhanh đồng thời hai chỉ dấu sinh học CA 15-3 và CEA;
- Que thử sắc ký miễn dịch từ tính sử dụng hiệu ứng quang nhiệt (Thermal-MagLFIA) để phát
hiện vi rút cúm gia cầm tại chỗ;
- Cảm biến đo màu để chỉ ra thực phẩm hư hỏng;
- Hệ thống plasma lạnh để in vật liệu chức năng lên điện cực của cảm biến;
- Hệ thống lấy mẫu sinh học dạng giọt bắn trong không khí (Bioaerosol);
- Cảm biến quang sợi sử dụng cách tử Bragg (FBG) đo độ lệch công trình dân dụng;
- Nền tảng cảm biến sinh học dựa trên cảm biến quang sợi sử dụng cách tử Bragg (FBG);
- Giao thức tiêu chuẩn cho vật liệu nano được sử dụng trong cảm biến sinh học và y học nano
