Nghiên cứu chế tạo phòng thí nghiệm trên chip lab on a chip với giá thành thấp để thực hiện phản ứng lamp khuếch đại adn tại chổ

ỦY BAN NHÂN DÂN THÀNH ĐỒN TP HỒ CHÍ MINH THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRUNG TÂM PHÁT TRIỂN SỞ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ TRẺ CHƯƠNG TRÌNH KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ CẤP THÀNH PHỐ BÁO CÁO TỔNG HỢP KẾT QUẢ NHIỆM VỤ NGHIÊN CỨU KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO PHỊNG THÍ NGHIỆM TRÊN CHIP (LAB-ON-A-CHIP) VỚI GIÁ THÀNH THẤP ĐỂ THỰC HIỆN PHẢN ỨNG LAMP KHUẾCH ĐẠI ADN TẠI CHỖ Cơ quan chủ trì nhiệm vụ: Trung tâm Phát triển Khoa học Công nghệ Trẻ Chủ nhiệm nhiệm vụ: Nguyễn Hồng Tuấn Thành phố Hồ Chí Minh - 2019 ỦY BAN NHÂN DÂN THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH SỞ KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ THÀNH ĐỒN TP HỒ CHÍ MINH TRUNG TÂM PHÁT TRIỂN KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ TRẺ CHƯƠNG TRÌNH KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ CẤP THÀNH PHỐ BÁO CÁO TỔNG HỢP KẾT QUẢ NHIỆM VỤ NGHIÊN CỨU KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO PHỊNG THÍ NGHIỆM TRÊN CHIP (LAB-ON-A-CHIP) VỚI GIÁ THÀNH THẤP ĐỂ THỰC HIỆN PHẢN ỨNG LAMP KHUẾCH ĐẠI ADN TẠI CHỖ (Đã chỉnh sửa theo kết luận Hội đồng nghiệm thu ngày 14/05/2019) Chủ nhiệm nhiệm vụ: (ký tên) Chủ tịch Hội đồng nghiệm thu (Ký ghi rõ họ tên) Nguyễn Hồng Tuấn Cơ quan chủ trì nhiệm vụ Đồn Kim Thành Thành phố Hồ Chí Minh- 2019 THÀNH ĐỒN TP HỒ CHÍ MINH TRUNG TÂM PHÁT TRIỂN KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ TRẺ CỘNG HỒ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự - Hạnh phúc Hồ Chí Minh, ngày 20 tháng 05 năm 2019 BÁO CÁO THỐNG KÊ KẾT QUẢ THỰC HIỆN NHIỆM VỤ NGHIÊN CỨU KH&CN I THÔNG TIN CHUNG Tên nhiệm vụ: Nghiên cứu chế tạo phịng thí nghiệm chip (lab-on-a-chip) với giá thành thấp để thực phản ứng lamp khuếch đại ADN chỗ Thuộc: Chương trình/lĩnh vực (tên chương trình/lĩnh vực): Vườn ươm Sáng tạo Khoa học Công nghệ trẻ Chủ nhiệm nhiệm vụ: Họ tên: Nguyễn Hoàng Tuấn Ngày, tháng, năm sinh: 02/12/1993 Nam/ Nữ: Nam Học hàm, học vị: Kỹ sư Chức danh khoa học: Chức vụ: Chuyên viên Điện thoại: Tổ chức: Nhà riêng: Mobile: 0934772135 Fax: E-mail: nhtuan@hcmiu.edu.vn Tên tổ chức công tác: Trường Đại Học Quốc Tế Địa tổ chức: KP 6, P Linh Trung, Q Thủ Đức, TP HCM Địa nhà riêng: 78/1A, Cây Keo, P Tam Phú, Q Thủ Đức, TP HCM Tổ chức chủ trì nhiệm vụ: Tên tổ chức chủ trì nhiệm vụ: Trung tâm phát triển khoa học công nghệ trẻ Điện thoại: 028.38.230.780 Fax: E-mail: Website: www.khoahoctre.com.vn Địa chỉ: Số Phạm Ngọc thạch, Phường Bến Nghé, Quận Họ tên thủ trưởng tổ chức: Đoàn Kim Thành Số tài khoản: 3713.0.1083277.00000 Kho bạc: Kho Bạc Nhà Nước Quận TP Hồ Chí Minh Tên quan chủ quản đề tài: Trường đại học Quốc Tế - ĐHQG TP HCM II TÌNH HÌNH THỰC HIỆN Thời gian thực nhiệm vụ: - Theo Hợp đồng ký kết: từ tháng 06 năm 2018 đến tháng 06 năm 2019 - Thực tế thực hiện: từ tháng 06 năm 2018 đến tháng 04 năm 2019 - Được gia hạn (nếu có): - Lần từ tháng… năm… đến tháng… năm… Kinh phí sử dụng kinh phí: a) Tổng số kinh phí thực hiện: 90 tr.đ, đó: + Kính phí hỗ trợ từ ngân sách khoa học: 90 tr.đ + Kinh phí từ nguồn khác: tr.đ b) Tình hình cấp sử dụng kinh phí từ nguồn ngân sách khoa học: Số TT Theo kế hoạch Thời gian Kinh phí (Tháng, năm) (Tr.đ) 09/2018 45 04/2019 27 Thực tế đạt Thời gian Kinh phí (Tháng, năm) (Tr.đ) 09/2018 45 04/2019 27 Ghi (Số đề nghị tốn) c) Kết sử dụng kinh phí theo khoản chi: Đối với đề tài: Đơn vị tính: đồng Số TT Nội dung khoản chi Trả công lao động (khoa học, phổ thơng) Ngun, vật liệu, lượng Thiết bị, máy móc Xây dựng, sửa chữa nhỏ Chi khác Tổng cộng - Lý thay đổi (nếu có): Theo kế hoạch Thực tế đạt Tổng NSKH Nguồn khác Tổng NSKH Nguồn khác 60.078.200 60.078.200 60.078.200 60.078.200 20.117.480 20.117.480 00 20.117.480 20.117.480 0 0 0 0 0 0 9.804.320 90.000.000 9.804.320 90.000.000 0 9.804.320 90.000.000 9.804.320 90.000.000 0 Đối với dự án: Đơn vị tính: Triệu đồng Theo kế hoạch Số TT Nội dung khoản chi Thiết bị, máy móc mua Nhà xưởng xây dựng mới, cải tạo Kinh phí hỗ trợ cơng nghệ Chi phí lao động Nguyên vật liệu, lượng Thuê thiết bị, nhà xưởng Khác Tổng cộng Tổng NSKH Nguồn khác Thực tế đạt Tổng Nguồn khác NSKH - Lý thay đổi (nếu có): Các văn hành q trình thực đề tài/dự án: (Liệt kê định, văn quan quản lý từ công đoạn xét duyệt, phê duyệt kinh phí, hợp đồng, điều chỉnh (thời gian, nội dung, kinh phí thực có); văn tổ chức chủ trì nhiệm vụ (đơn, kiến nghị điều chỉnh có) Số TT Số, thời gian ban hành văn 02/2018/HĐ-KHCNVƯ Tên văn Ghi … Tổ chức phối hợp thực nhiệm vụ: Số TT Tên tổ chức đăng ký theo Thuyết minh Tên tổ chức tham gia thực - Lý thay đổi (nếu có): Cá nhân tham gia thực nhiệm vụ: Nội dung tham gia chủ yếu Sản phẩm chủ yếu đạt Ghi chú* (Người tham gia thực đề tài thuộc tổ chức chủ trì quan phối hợp, không 10 người kể chủ nhiệm) Số TT Tên cá nhân đăng ký theo Thuyết minh Tên cá nhân tham gia thực Nguyễn Hoàng Tuấn Nguyễn Hoàng Tuấn Võ Văn Tới Võ Văn Tới 2,3 Huỳnh Chấn Khôn Huỳnh Chấn Khôn 1,2,4 Nguyễn Thanh Tâm Thạch Nguyễn Bích Hà Nguyễn Thanh Tâm Thạch Nguyễn Bích Hà Lý Bảo Hân Lý Bảo Hân Nội dung tham gia 1,2,3,4 1,2 Sản phẩm chủ yếu đạt Ghi chú* Quy trình chế tạo thiết bị khuếch đại ADN Chip phản ứng gia nhiệt Quy trình chế tạo chip kết khảo sát kỹ thuật LAMP Bộ gia nhiệt Quy trình chế tạo chip sản phẩm chip phản ứng LAM Phản ứng LAMP chip kết so sánh với quy trình chuẩn - Lý thay đổi ( có): Tình hình hợp tác quốc tế: Số TT Theo kế hoạch (Nội dung, thời gian, kinh phí, địa điểm, tên tổ chức hợp tác, số đoàn, số lượng người tham gia ) - Lý thay đổi (nếu có): Thực tế đạt (Nội dung, thời gian, kinh phí, địa điểm, tên tổ chức hợp tác, số đoàn, số lượng người tham gia ) Ghi chú* Tình hình tổ chức hội thảo, hội nghị: Theo kế hoạch Số (Nội dung, thời gian, kinh phí, địa TT điểm ) -Nội dung: “Phịng thí nghiệm chip (lab-on-a-chip) sử dụng công nghệ vi lưu tiềm ứng dụng xét nghiệm chỗ Việt Nam” -Thời gian: 15/11/2018 -Kinh phí: 9.000.000 đồng -Địa điểm: Trường đại học Quốc Tế Thực tế đạt (Nội dung, thời gian, kinh phí, địa điểm ) Ghi chú* -Nội dung: “Phịng thí nghiệm chip (lab-on-a-chip) sử dụng công nghệ vi lưu tiềm ứng dụng xét nghiệm chỗ Việt Nam” -Thời gian: 15/11/2018 -Kinh phí: 9.000.000 đồng -Địa điểm: Trường đại học Quốc Tế - Lý thay đổi (nếu có): Tóm tắt nội dung, công việc chủ yếu: (Nêu mục 15 thuyết minh, không bao gồm: Hội thảo khoa học, điều tra khảo sát nước nước ngoài) Số TT Các nội dung, công việc chủ yếu (Các mốc đánh giá chủ yếu) Nội dung 1: Xây dựng quy trình chế tạo khn cho hệ vi lưu theo phương pháp rẻ tiền Nội dung 2: Chế tạo chip phản ứng với hệ vi lưu thực thao tác phản ứng LAMP sử dụng quy trình tạo khn từ nội dung Nội dung 3: Chế tạo khối điều khiển tự động nhiệt độ nhỏ gọn, di động Nội dung 4: Khảo sát tính thực phản ứng LAMP để phát ADN mầm bệnh Thời gian (Bắt đầu, kết thúc - tháng … năm) Theo kế Thực tế hoạch đạt 06/2018- 06/20187/2018 7/2018 08/201810/2018 07/2018/- 07/2018/12/2018 12/2018 01/201904/2019 - Lý thay đổi (nếu có): III SẢN PHẨM KH&CN CỦA NHIỆM VỤ Sản phẩm KH&CN tạo ra: a) Sản phẩm Dạng I: 08/201810/2018 01/201904/2019 Người, quan thực Nguyễn Hồng Tuấn Huỳnh chấn Khơn Thạch Nguyễn Bích Hà Nguyễn Hồng Tuấn Võ văn Tới Huỳnh Chấn Khơn Thạch Nguyễn Bích Hà Nguyễn Hồng Tuấn Võ Văn Tới Nguyễn Thanh Tâm Nguyễn Hồng Tuấn Huỳnh Chấn Khơn Lý Bảo Hân Số TT Tên sản phẩm tiêu chất lượng chủ yếu Amchip Đơn vị đo Số lượng Theo kế hoạch Thực tế đạt Cái 10 10 10 - Lý thay đổi (nếu có): b) Sản phẩm Dạng II: Số TT Yêu cầu khoa học cần đạt Tên sản phẩm Theo kế hoạch Thực tế đạt Quy trình chế tạo khn mẫu Đạt kích Đạt kích cho hệ vi lưu thước chi tiết thước chi tiết nhỏ 200 nhỏ 150 µm µm Ghi - Lý thay đổi (nếu có): c) Sản phẩm Dạng III: Số TT Tên sản phẩm Bài báo khoa học Yêu cầu khoa học cần đạt Theo Thực tế kế hoạch đạt Bài báo tạp Bài báo tạp chí ISI quốc tế chí thuộc danh tương mục SCIE đương Scopus Số lượng, nơi cơng bố (Tạp chí, nhà xuất bản) -Số lượng: 01 -Tạp chí: Micromachine -Nhà xuất bản: MDPI - Lý thay đổi (nếu có): d) Kết đào tạo: Số TT Cấp đào tạo, Chuyên ngành đào tạo Thạc sỹ Số lượng Theo kế hoạch Thực tế đạt 1 Ghi (Thời gian kết thúc) 04/2019 - Lý thay đổi (nếu có): đ) Tình hình đăng ký bảo hộ quyền sở hữu cơng nghiệp: Số TT Tên sản phẩm đăng ký Kết Theo kế hoạch Thực tế đạt Ghi (Thời gian kết thúc) - Lý thay đổi (nếu có): e) Thống kê danh mục sản phẩm KHCN ứng dụng vào thực tế Số TT Tên kết ứng dụng Thời gian Địa điểm (Ghi rõ tên, địa nơi ứng dụng) Kết sơ 2 Đánh giá hiệu nhiệm vụ mang lại: a) Hiệu khoa học công nghệ: - Phát triển thành công quy trình chế tạo khn mẫu cho hệ vi lưu giúp giảm giá thành, giảm thời gian gia công sản xuất mẫu thử - Thiết kế sản xuất thành công thiết bị Lab-on-a-chip dùng việc thực phản ứng LAMP khuếch đại ADN giúp tối giản thao tác sử dụng cho người dùng - Thiết kế chế tạo thành công thiết bị điều khiển nhiệt độ cho phản ứng Thiết bị nhỏ gọn, di động, phù hợp với việc mang tới vùng thực địa để thực xét nghiệm b) Hiệu kinh tế xã hội: - Bảng bên thể hiệu kinh tế quy trình chế tạo khn việc so sánh chi phí lắp đặt vận hành quy trình phổ biến giới cho việc sản xuất khn mẫu, chip vi lưu với quy trình đề xuất đề tài (giá thành tham khảo cung cấp công ty BlackHoleLab, Pháp) Kết so sánh cho thấy chi phí cần thiết cho việc chế tạo thiết bị lab-onchip đề tài thấp nhiều cần thiết bị nguyên vật liệu Quy trình phổ biến Thiết bị/vật tư Chi phí lắp đặt Chi phí vận hành Hệ thống UV/ định vị mặt nạ quang khắc Giá (VNĐ) Giải pháp đề tài Thiết bị/Vật tư 1.100.000.000 Đèn LED UV Máy phủ ly tâm 140.000.000 Máy Plasma 100.000.000 Máy Plasma Mặt nạ acetate SU-8 PDMS Giá (VNĐ) - 400.000 100.000.000 4.000.000/tấm Phim offset 20.000/tấm 8.000.000/L Gels UV 10.000/hộp 4.000.000/Kg PDMS 4.000.000/Kg Tình hình thực chế độ báo cáo, kiểm tra nhiệm vụ: Số TT I II III Nội dung Báo cáo tiến độ Lần Thời gian thực 11/12/2018 Ghi (Tóm tắt kết quả, kết luận chính, người chủ trì…) Trình bày tiến độ đề tài, thực xong 4/4 nội dung đăng ký Người chủ trì: ơng Đồn Kim Thành … Báo cáo giám định Lần … Nghiệm thu sở …… Chủ nhiệm đề tài (Họ tên, chữ ký) Thủ trưởng tổ chức chủ trì (Họ tên, chữ ký đóng dấu) [40] E.-C Yeh, C.-C Fu, L Hu, R Thakur, J Feng, and L P Lee, “Self-powered integrated microfluidic point-of-care low-cost enabling (SIMPLE) chip,” Sci Adv., vol 3, no 3, Mar 2017 [41] I K Dimov, L Basabe-Desmonts, J L Garcia-Cordero, B M Ross, Y Park, A J Ricco, and L P Lee, “Stand-alone self-powered integrated microfluidic blood analysis system (SIMBAS).,” Lab Chip, vol 11, no 5, pp 845–850, Mar 2011 [42] L Xu, H Lee, D Jetta, and K W Oh, “Vacuum-driven power-free microfluidics utilizing the gas solubility or permeability of polydimethylsiloxane (PDMS).,” Lab Chip, vol 15, no 20, pp 3962–3979, Oct 2015 [43] D Taylor, D Dyer, V Lew, and M Khine, “Shrink film patterning by craft cutter: complete plastic chips with high resolution/high-aspect ratio channel,” Lab Chip, vol 10, no 18, p 2472, Aug 2010 [44] P K Yuen and V N Goral, “Low-cost rapid prototyping of flexible microfluidic devices using a desktop digital craft cutter.,” Lab Chip, vol 10, no 3, pp 384–7, Feb 2010 [45] W Wang, S Zhao, and T Pan, “Lab-on-a-print: from a single polymer film to threedimensional integrated microfluidics,” Lab Chip, vol 9, no 8, p 1133, Apr 2009 [46] K Sollier, C A Mandon, K A Heyries, L J Blum, and C A Marquette, “‘Print-nShrink’ technology for the rapid production of microfluidic chips and protein microarrays,” Lab Chip, vol 9, no 24, p 3489, Nov 2009 [47] A Grimes, D N Breslauer, M Long, J Pegan, L P Lee, and M Khine, “ShrinkyDink microfluidics: rapid generation of deep and rounded patterns,” Lab Chip, vol 8, no 1, pp 170–172, Dec 2008 [48] E Piccin, D Ferraro, P Sartori, E Chiarello, M Pierno, and G Mistura, “Generation of water-in-oil and oil-in-water microdroplets in polyester-toner microfluidic devices,” Sensors Actuators B Chem., vol 196, pp 525–531, Jun 2014 [49] X Mao and T J Huang, “Microfluidic diagnostics for the developing world,” Lab Chip, vol 12, no 8, pp 1412–1416, 2012 [50] D Bartolo, G Degré, P Nghe, and V Studer, “Microfluidic stickers,” Lab Chip, vol 8, no 2, pp 274–279, 2008 [51] S Silvestrini, D Ferraro, T Tóth, M Pierno, T Carofiglio, G Mistura, and M Maggini, “Tailoring the wetting properties of thiolene microfluidic materials,” Lab Chip, vol 12, no 20, pp 4041–4043, 2012 [52] H Sharma, D Nguyen, A Chen, V Lew, and M Khine, “Unconventional low-cost fabrication and patterning techniques for point of care diagnostics.,” Ann Biomed 50 Eng., vol 39, no 4, pp 1313–27, Apr 2011 [53] K Kamei, Y Mashimo, Y Koyama, C Fockenberg, M Nakashima, M Nakajima, J Li, and Y Chen, “3D printing of soft lithography mold for rapid production of polydimethylsiloxane-based microfluidic devices for cell stimulation with concentration gradients,” Biomed Microdevices, vol 17, no 2, p 36, 2015 [54] D Ferraro, M Serra, I Ferrante, J.-L Viovy, and S Descroix, “Microfluidic valve with zero dead volume and negligible back-flow for droplets handling,” Sensors Actuators B Chem., vol 258, pp 1051–1059, Apr 2018 [55] N Bhattacharjee, A Urrios, S Kang, and A Folch, “The upcoming 3D-printing revolution in microfluidics,” Lab Chip, vol 16, no 10, pp 1720–1742, 2016 [56] S Waheed, J M Cabot, N P Macdonald, T Lewis, R M Guijt, B Paull, and M C Breadmore, “3D printed microfluidic devices: enablers and barriers,” Lab Chip, vol 16, no 11, pp 1993–2013, 2016 [57] Y Li, P Wu, Z Luo, Y Ren, M Liao, L Feng, Y Li, and L He, “Rapid fabrication of microfluidic chips based on the simplest LED lithography,” J Micromechanics Microengineering, vol 25, no 5, p 055020, May 2015 [58] P N Nge, C I Rogers, and A T Woolley, “Advances in microfluidic materials, functions, integration, and applications.,” Chem Rev., vol 113, no 4, pp 2550–2583, Apr 2013 [59] K Ren, J Zhou, and H Wu, “Materials for microfluidic chip fabrication.,” Acc Chem Res., vol 46, no 11, pp 2396–2406, Nov 2013 [60] Y Chen, L Zhang, and G Chen, “Fabrication, modification, and application of poly(methyl methacrylate) microfluidic chips,” Electrophoresis, vol 29, no 9, pp 1801–1814, May 2008 [61] G M Whitesides, “The origins and the future of microfluidics,” Nature, vol 442, p 368, 2006 [62] J C McDonald, D C Duffy, J R Anderson, D T Chiu, H Wu, O J A Schueller, and G M Whitesides, “Fabrication of microfluidic systems in poly(dimethylsiloxane),” Electrophoresis, vol 21, no 1, pp 27–40, Jan 2000 [63] Y.-L Lau, M.-Y Lai, M.-Y Fong, J Jelip, and R Mahmud, “Loop-Mediated Isothermal Amplification Assay for Identification of Five Human Plasmodium Species in Malaysia,” Am J Trop Med Hyg., vol 94, no 2, pp 336–339, Feb 2016 [64] F Ahmadzadeh, S S H Tsai, and M Papini, “Effect of curing parameters and configuration on the efficacy of ultraviolet light curing self-adhesive masks used for abrasive jet micro-machining,” Precis Eng., vol 49, pp 354–364, Jul 2017 51 [65] D Y Liang, A M Tentori, I K Dimov, and L P Lee, “Systematic characterization of degas-driven flow for poly(dimethylsiloxane) microfluidic devices.,” Biomicrofluidics, vol 5, no 2, p 24108, Jun 2011 52 p~I HQC QUOC SHA C()NG HOA XA H()I CHU NGHIA VItT NAM THANH PHO HO CHI MINH - ~ - - D§clf p=-Tli do~ H,nh pbuc TRU'ONG I>~ HQt' QU6C TE S6oZZ5"/QD-DHQT-DTSDH Thanh ph