Mục tiêu chính của đề tài là nghiên cứu công nghệ, chế tạo bộ 02 kít nano sinh học dựa trên cấutrúc sợi nano (nanowire) và thanh dao động nano (nanocantilevers), dùng đế định lượng nhanh, vớiđộ chính xác cao các chất đánh dấu sinh học (biomarkers) 116 phục vụ chẩn đoán nhanh với độđặc hiệu cao ung thư gan. Các mục tiêu chính của đề tài bao gồm: Xây dựng các qui trình công nghệ chế tạo mới, phù hợp với điều kiện của Việt Nam, để chế tạo racác sợi nano và thanh dao động nano có kích thước và tính chất thích hợp cho việc chế tạo bộ kítnano sinh học. Qui trình công nghệ cho phép chế tạo các cấu trúc nano này với qui mô lớn, giáthành chế tạo hợp lí. Qui trình thiết kế, chế tạo các phần cứng và phần mềm phụ trợ để chế tạo 02 bộ kít nano sinh họchoàn chỉnh dựa trên cấu trúc sợi nano và thanh dao động nano, thích hợp cho việc định lượng cáchợp chất sinh học. Các qui trình thụ động hóa bề mặt thích hợp để thụ động hóa với hiệu suất cao các mồi sinh học(bioreceptors) lên trên bề mặt sợi nano và thanh nano, dùng để kết cặp với hiệu suất và độ đặc hiệucao các biomarkers của ung thư gan (trong thuyết minh này, nhóm tác giả xin phép không dịch sangtiếng Việt các cụm từ chuyên môn là bioreceptors ( các cặp mồi sinh học) và biomarkers (các chấtđánh dấu hay các chỉ thị sinh học đặc trưng…) mà sử dụng nguyên gốc tiếng Anh của các từ này).5 Sử dụng 02 bộ kít trong việc định lượng nhanh, chính xác, và đồng thời các biomarker đặc hiệucủa ung thư gan như Alphafetoprotein (AFP), AFPL3, Desgammacarboxyprothrombin(DCP), và Golgi protein (GP73) 116 ở nồng độ 50100 fM trong máu, phục vụ việc chẩn đoánnhanh, chính xác ung thư gan. Hiện nay việc chẩn đoán ung thư gan qua xét nghiệm máu thườngxét nghiệm sự hiện diện của một trong bốn marker phổ biến nói trên, và độ nhạy và độ đặc hiệuthường khá thấp. Ví dụ phép chẩn đoán với marker AFPL3 cho độ nhạy và độ đặc hiệu chẩn đoánthay đổi từ 3666% và 7795% tùy theo lứa tuổi và giới tính. Nếu phát hiện được đồng 02 markerslà AFP và DCP thì phép chẩn đoán sẽ có độ nhạy khoảng 94% và tính đặc hiệu là 85% 2. Nhưvậy, việc phát hiện và định lượng được đồng thời 04 markers nói trên trong đề tài này sẽ cho phépnâng cao đáng kể độ chính của việc chẩn đoán ung thư gan, thậm chí cho phép chẩn đoán trong thờigian tiền nhiễm bệnh. Đưa ra được qui trình sử dụng và đánh giá chất lượng của các bộ kít chế tạo ra trong việc phântích và định lượng các biomarkers, phục vụ chẩn đoán nhanh, sớm, chính xác ung thư gan. Đào tạo cho cán bộ nghiên cứu các kiến thức chuyên sâu, đa ngành về công nghệ vật liệu và chếtạo linh kiện nano (nanomaterials and nanodevice fabrication), điện tử điều khiển cho linh kiệnnano, công nghệ sinh học phân tử (biomarkers and receptors), và chẩn đoán ung thư... Với kiến thứcđa ngành và chuyên sâu như vậy sẽ cho phép đội ngũ nghiên cứu đưa nhanh các thành quả ưu việtcủa công nghệ nano sinh học (nanobiotechnology) vào phục vụ các nghiên cứu và ứng dụng trongmột ngành rất quan trọng với xã hội là Yhọc, trong đó chẩn đoán ung thư sớm chỉ là một trườnghợp cụ thể.
Biểu B1-2- TMDT THUYẾT MINH ĐỀ TÀI (Kèm theo Quyết định số 10/2007/QĐ-BKHCN ngày 11 tháng năm 2007 Bộ trưởng Bộ Khoa học Công nghệ) B1-2- TMĐT THUYẾT MINH ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC VÀ PHÁT TRIỂN CÔNG NGHỆ I THÔNG TIN CHUNG VỀ ĐỀ TÀI Tên đề tài Nghiên cứu chế tạo kít nano sinh học để chẩn đoán bệnh ung thư gan Mã số: Cấp quản lý Thời gian thực hiện: 30 tháng Từ tháng 01/2011 đến tháng 6/2013 Nhà nước Bộ Tỉnh Cơ sở Kinh phí: 4.550 triệu đồng, đó: Nguồn Tổng số (triệu đồng) 4.550 - Từ Ngân sách nghiệp khoa học - Từ nguồn tự có tổ chức - Từ nguồn khác Thuộc Chương trình: Công nghệ sinh học Mã số: Thuộc dự án KH&CN; Đề tài độc lập; Lãnh vực khoa học Tự nhiên; Nông, lâm, ngư nghiệp; Kỹ thuật công nghệ; Y dược Chủ nhiệm đề tài Họ tên: TS NGUYỄN THỊ MINH HẠNH Ngày, tháng, năm sinh: 10/10/1976 Nam/ Nữ: Nữ Học hàm: Năm phong học hàm: Học vị: TS Năm đạt học vị: 2007 Chức danh khoa học: Nghiên cứu viên Điện thoại: CQ: 84-8-37242160-Ext 4632 Fax: 84-8-37242163 NR: E-mail: ntmhanh@vnuhcm.edu.vn DĐ: 0936577655 Tên tổ chức công tác: Phòng Thí Nghiệm Công Nghệ Nano - Đại Học Quốc Gia TP HCM Địa tổ chức: Khu Phố 6, Phường Linh Trung, Quận Thủ Đức, TP HCM Địa nhà riêng: 402A An Khánh, An Phú, Phường An Phú, Quận II, Tp HCM Thư ký đề tài Họ tên: KS Lê Thị Thanh Tuyền Ngày, tháng, năm sinh: 11/11/1984 Nam/ Nữ: Nữ Học hàm, học vị: KS Chức danh khoa học: Nghiên cứu viên Chức vụ: Cán quản lý KH & CN Điện thoại: CQ: 84-8-37242160 - Ext 4623 Fax: 84-8-7242163 DĐ: 0983.938408 E-mail: ltttuyen@vnuhcm.edu.vn; Tên tổ chức công tác: Phòng Thí Nghiệm Công Nghệ Nano - Đại Học Quốc Gia TP HCM Địa tổ chức: Khu Phố 6, Phường Linh Trung, Quận Thủ Đức, TP HCM Địa nhà riêng: 38, đường 18, KP5, P Linh Trung, Q Thủ Đức 10 Tổ chức chủ trì đề tài Tên tổ chức chủ trì đề tài: Phòng Thí Nghiệm Công Nghệ Nano - Đại Học Quốc Gia TP HCM Điện thoại: 84-8-37242160 - Ext 4612 Fax: 84-8-37242163 E-mail: lnt@vnuhcm.edu.vn Website: www.hcmlnt.edu.vn Địa chỉ: Khu Phố 6, Phường Linh Trung, Quận Thủ Đức, TP HCM Họ tên thủ trưởng tổ chức: PGS.TS Đặng Mậu Chiến Số tài khoản: 945.01.0025009 Ngân hàng: Kho Bạc Nhà Nước TP HCM Tên quan chủ quản đề tài: Phòng Thí Nghiệm Công Nghệ Nano - Đại Học Quốc Gia TP HCM 11 Các tổ chức phối hợp thực đề tài Tổ chức : Bệnh Viện Ung Bướu TP HCM Tên quan chủ quản: Sở Y tế TP.HCM Điện thoại: 84-8-38433021 Fax: Địa chỉ: Nơ Trang Long, Phường 7, Quận Bình Thạnh , TP HCM Họ tên thủ trưởng tổ chức: BS Lê Hoàng Minh Tổ chức : Khoa Điện Tử - Viễn Thông, ĐH KHTN, ĐHQG Tp HCM Tên quan chủ quản: ĐH KHTN, ĐHQG Tp HCM Điện thoại: 84-8- 38353.193 Fax: Fax: 84-8-38350096 Địa chỉ: 227, Nguyễn Văn Cừ, Quận 5, TP HCM Họ tên thủ trưởng tổ chức: PGS.TS Dương Ái Phương 12 Các cán thực đề tài (Ghi người có đóng góp khoa học chủ trì thực nội dung thuộc tổ chức chủ trì tổ chức phối hợp tham gia thực đề tài, không 10 người kể chủ nhiệm đề tài) Họ tên, học hàm học vị TS Nguyễn Minh Hạnh PGS TS Mậu Chiến TS Tống Hiển Nội dung công việc tham gia Tổ chức công tác Thời gian làm việc cho đề tài (Số tháng quy đổi2) Thị Nghiên cứu viên Phòng Chủ nhiệm đề tài, định Thí Nghiệm Công Nghệ hướng nghiên cứu, đánh Nano - ĐHQG TP HCM giá kết nghiên cứu Chịu trách nhiệm chuyên môn công nghệ chế tạo trình thụ động hóa bề mặt để kết cặp mồi sinh học lên cấu trúc nano 24 tháng Đặng Giám đốc Phòng Thí Chỉ đạo chung, định Nghiệm Công Nghệ Nano hướng nghiên cứu, tư vấn - ĐHQG TP HCM chuyên môn công nghệ vật liệu nano chế tạo nano 12 tháng Duy Phó Giám đốc Phòng Thí Phụ trách chuyên môn Nghiệm Công Nghệ Nano công nghệ chế tạo sợi - ĐHQG TP HCM nano dao động nano, đo đạc đặc trưng cảm biến BS Lê Hoàng Giám đốc Bệnh Viện Ung Tư vấn chuyên môn Bướu TP HCM Minh ung thư gan, quy trình ứng dụng cảm biến nano sinh học phát biomarkers dùng để chẩn đoán ung thư gan sớm BS Phạm Xuân Trưởng Khoa Nội II, Bệnh Tư vấn chuyên môn Viện Ung Bướu TP HCM ung thư gan, đạo thực Dũng thí nghiệm, nghiên cứu việc ứng dụng cảm biến nano sinh học phát biomarkers dùng để chẩn đoán ung thư gan sớm 24 tháng Một (01) tháng quy đổi tháng làm việc gồm 22 ngày, ngày làm việc gồm tiếng tháng 12 tháng PGS TS Nguyễn Trưởng Khoa Điện tử- Thiết kế, chế tạo Văn Hiếu viễn thông, ĐH KHTN, thiết bị điện tử, dùng để ĐHQG TP HCM điều khiển ghi nhận tín hiệu cảm biến sợi nano dao động nano 12 tháng CN Lê Thị Thanh Nghiên cứu viên Phòng Thử nghiệm cảm biến Tuyền Thí Nghiệm Công Nghệ nano sinh học dựa Nano - ĐHQG TP HCM cấu trúc sợi nano bán dẫn việc phát ung thư gan 20 tháng ThS Nguyễn Nghiên cứu viên Phòng Thiết kế, chế tạo cảm Thành Chiến Thí Nghiệm Công Nghệ biến nano Thiết kế, chế Nano - ĐHQG TP HCM tạo thiết bị điện tử điều khiển cho cảm biến nano sinh học 20 tháng ThS Phạm Văn Nghiên cứu viên Phòng Các thực nghiệm phát Bình Thí Nghiệm Công Nghệ ung thư gan Nano - ĐHQG TP HCM 20 tháng Nghiên cứu viên Phòng Quy trình công nghệ, Thí Nghiệm Công Nghệ thiết kế, chế tạo cảm Nano - ĐHQG TP HCM biến nano Định lượng biomarkers để chẩn đoán ung thư gan 20 tháng 10 CN Trần Phú Duy II MỤC TIÊU, NỘI DUNG KH & CN VÀ PHƯƠNG ÁN TỔ CHỨC THỰC HIỆN ĐỀ TÀI 13 Mục tiêu đề tài (Bám sát cụ thể hoá định hướng mục tiêu theo đặt hàng - có) Mục tiêu đề tài nghiên cứu công nghệ, chế tạo 02 kít nano sinh học dựa cấu trúc sợi nano (nanowire) dao động nano (nanocantilevers), dùng đế định lượng nhanh, với độ xác cao chất đánh dấu sinh học (biomarkers) [1-16] phục vụ chẩn đoán nhanh với độ đặc hiệu cao ung thư gan Các mục tiêu đề tài bao gồm: - Xây dựng qui trình công nghệ chế tạo mới, phù hợp với điều kiện Việt Nam, để chế tạo sợi nano dao động nano có kích thước tính chất thích hợp cho việc chế tạo kít nano sinh học Qui trình công nghệ cho phép chế tạo cấu trúc nano với qui mô lớn, giá thành chế tạo hợp lí - Qui trình thiết kế, chế tạo phần cứng phần mềm phụ trợ để chế tạo 02 kít nano sinh học hoàn chỉnh dựa cấu trúc sợi nano dao động nano, thích hợp cho việc định lượng hợp chất sinh học - Các qui trình thụ động hóa bề mặt thích hợp để thụ động hóa với hiệu suất cao mồi sinh học (bioreceptors) lên bề mặt sợi nano nano, dùng để kết cặp với hiệu suất độ đặc hiệu cao biomarkers ung thư gan (trong thuyết minh này, nhóm tác giả xin phép không dịch sang tiếng Việt cụm từ chuyên môn bioreceptors ( cặp mồi sinh học) biomarkers (các chất đánh dấu hay thị sinh học đặc trưng…) mà sử dụng nguyên gốc tiếng Anh từ này) - Sử dụng 02 kít việc định lượng nhanh, xác, đồng thời biomarker đặc hiệu ung thư gan Alpha-fetoprotein (AFP), AFP-L3, Des-gamma-carboxyprothrombin (DCP), Golgi protein (GP73) [1-16] nồng độ 50-100 fM máu, phục vụ việc chẩn đoán nhanh, xác ung thư gan Hiện việc chẩn đoán ung thư gan qua xét nghiệm máu thường xét nghiệm diện bốn marker phổ biến nói trên, độ nhạy độ đặc hiệu thường thấp Ví dụ phép chẩn đoán với marker AFP-L3 cho độ nhạy độ đặc hiệu chẩn đoán thay đổi từ 36-66% 77-95% tùy theo lứa tuổi giới tính Nếu phát đồng 02 markers AFP DCP phép chẩn đoán có độ nhạy khoảng 94% tính đặc hiệu 85% [2] Như vậy, việc phát định lượng đồng thời 04 markers nói đề tài cho phép nâng cao đáng kể độ việc chẩn đoán ung thư gan, chí cho phép chẩn đoán thời gian tiền nhiễm bệnh - Đưa qui trình sử dụng đánh giá chất lượng kít chế tạo việc phân tích định lượng biomarkers, phục vụ chẩn đoán nhanh, sớm, xác ung thư gan - Đào tạo cho cán nghiên cứu kiến thức chuyên sâu, đa ngành công nghệ vật liệu chế tạo linh kiện nano (nanomaterials and nanodevice fabrication), điện tử điều khiển cho linh kiện nano, công nghệ sinh học phân tử (biomarkers and receptors), chẩn đoán ung thư Với kiến thức đa ngành chuyên sâu cho phép đội ngũ nghiên cứu đưa nhanh thành ưu việt công nghệ nano sinh học (nano-biotechnology) vào phục vụ nghiên cứu ứng dụng ngành quan trọng với xã hội Y-học, chẩn đoán ung thư sớm trường hợp cụ thể 14 Tình trạng đề tài Mới Kế tiếp hướng nghiên cứu nhóm tác giả Kế tiếp nghiên cứu người khác 15 Tổng quan tình hình nghiên cứu, luận giải mục tiêu nội dung nghiên cứu Đề tài 15.1 Đánh giá tổng quan tình hình nghiên cứu thuộc lãnh vực Đề tài Ngoài nước (Phân tích đánh giá công trình nghiên cứu có liên quan kết nghiên cứu lãnh vực nghiên cứu đề tài; nêu bước tiến trình độ KH&CN kết nghiên cứu đó) a Yêu cầu phân tích, định lượng nhanh, xác chất sinh học Phát định lượng nhanh phần tử sinh học glucose, protein, ADN… nồng độ siêu nhỏ yêu cầu vô quan trọng nhiều lĩnh vực nghiên cứu ứng dụng ngành sinh học, y tế, dược phẩm nông nghiệp… Ví dụ thông qua việc phát protein thị (protein markers), DNA đột biến (gen mutation), kháng nguyên kháng thể (antibodies, antigents), glucose … bệnh phẩm, cho phép chẩn đoán nhanh, xác nhiều bệnh nguy hiểm ung thư, lây nhiễm virus, sản phẩm đột biến gen, tiểu đường… Những thành tựu đột phá lĩnh vực sinh học phân tử y sinh gần xác định 200 chất đánh dấu sinh học (biomarkers) vậy, mở khả hoàn toàn cho nghiên cứu ứng dụng ngành khoa học liên quan sinh học, dược phẩm, nông nghiệp, đặc biệt lĩnh vực chẩn đoán bệnh y học… [1-25] Có nhiều kĩ thuật phương pháp sử dụng để phân tích định lượng phần tử sinh học kĩ thuật ELISA, Polymer Chain Reaction (PCR), Surface Plosmon Resonance (SPR), cộng hưởng từ, phân tích hóa học… Tuy thế, chưa có phương pháp phương pháp truyền thống có đầy đủ khả cho phép phát nhanh, xác, đồng thời phân tử sinh học nói Do việc nghiên cứu, chế tạo hệ cảm biến có khả đặc biệt quan tâm đầu tư nghiên cứu [17-45] Khoa học nói chung khoa học sống (life sciences) có phát triển vượt bậc thời gian qua Trong khoa học sống, nhà khoa học tiến hành nghiên cứu cấu trúc nguyên lí hoạt động phần tử siêu nhỏ DNA, protein, tế bào gốc mức độ đơn phân tử [17-25, 46-69] Các nghiên cứu đặc biệt quan trọng cho phép hiểu chất sống, tiến tới điều khiển, phục vụ mục đích quan trọng người chữa bệnh, nâng cao sức khỏe kéo dài tuổi thọ Tuy nhiên nghiên cứu đặt nhu cầu cấp thiết việc nâng cao độ nhạy thiết bị phân tích thiết bị có đủ khả phát hiện, nghi nhận tín hiệu siêu nhỏ đơn phân tử Việc nâng cao độ nhạy thiết bị phân tích mở khả ứng dụng hoàn toàn nhiều ngành khoa học đời sống khác Ví dụ lĩnh vực chẩn đoán bệnh, việc phát nhanh chất đánh dấu sinh học nồng độ siêu nhỏ (trong khoảng nM-fM), cho phép chẩn đoán bệnh thời gian tiền nhiễm bệnh [17, 46-68] Trong thời gian này, phương pháp y học (cả truyền thống đại) phát huy hiệu việc chữa trị, chí với bệnh hiểm nghèo ung thư Gần đây, nghiên cứu nhà y học Anh cho thấy, bệnh ung thư tuyến tiền liệt phát giai đoạn sơ khởi (tiền nhiễm bệnh), bệnh nhân không cần dùng đến phương pháp can thiệp y học đại (tốn kém, nhiều ảnh hưởng phụ) Trong trường hợp này, bệnh nhân cần uống nhiều nước, ăn nhiều rau quả, tránh căng thẳng (stress), bệnh gần không phát triển chí tự khỏi b Công nghệ nano với khả đa lĩnh vực Công nghệ nano ngành khoa học nghiên cứu, chế tạo, điều khiển ứng dụng vật liệu linh kiện có kích thước siêu nhỏ, khoảng từ 1-100 nm (1 mét = 109 nm) [17-68,70].Như hạt nano có đường kính nm, hạt có cỡ nhỏ 80 nghìn lần so với độ dày trung bình sợi tóc người Kích thước cấu trúc siêu nhỏ dẫn đến thay đổi lớn chất tính chất vật lí, hóa học, tính chất quang, từ v.v vật liệu linh kiện Những thay đổi tính chất khai thác sử dụng thích hợp (thường) mang lại ứng dụng mới, với khả ưu việt mà vật liệu linh kiện truyền thống Ví dụ lĩnh vực vật liệu mới, gần nhà nghiên cứu ĐH Tel Aviv tìm cách điều khiển hạt nhân phân tử loạt peptide ngắn, làm cho chúng tạo thành thảm cỏ tí hon bề mặt Các peptide ngắn vốn sản xuất dễ dàng tốn chi phí sử dụng để tạo ống nano tự liên kết điều kiện nhiệt độ cao.Với kích thước phần tỉ mét, ống nano chịu nhiệt độ cực cao có khả chống nước Chính thế, vật liệu có tiềm lớn để chế tạo lớp phủ tự làm lên kính tòa nhà chọc trời Ngoài ra, phủ lên pin mặt trời, lớp phủ nano giúp tăng hiệu suất làm việc pin mặt trời, giúp giảm 30 % ảnh hưởng bụi công suất pin Vật liệu nano giống tụ điện có mật độ điện tích cao, nên giúp chế tạo pin dung lượng lớn Trong cách kết hợp chất độn nano tính cao, ví dụ bentonit cỡ nano biến đổi bề mặt, cho phép sản xuất vật liệu polyme có tính chất hoàn toàn Ví dụ sử dụng chất độn bentonit cỡ nano với lượng nhỏ tăng tính ổn định nhiệt polyamit thêm khoảng 50 0C, giảm 50 % độ thẩm thấu oxy, CO2 nước, tạo vật liệu có tính chống (a) (b) (c) (d) Hình 1: Một số ví dụ minh họa cho công nghệ nano (a) Thuốc chữa bệnh bọc hạt nano nhiều lớp, lớp có gắn nhóm chức cho phép kết cặp với kháng nguyên/kháng thể (b) Các kẽ hở nano vách huyết quản khối u ung, cho phép hạt nano có kích thước thích hợp (4-250 nm) chui qua (c)[49-56] Lỗ nano có đường kính nm, cho đơn chuỗi DNA (có đường kính tự nhiên 1.8 nm) chui qua thời điểm, cho phép xây dựng hệ giải mã gen hệ nhanh nhiều nghìn lần [45-46].(d) chuyển động rời rạc đơn ion kênh dẫn chất lỏng có đường kính 20 nm [70] cháy Ngoài nano bentonit, phân tử nano polymer nhẹ, siêu nhỏ siêu bền, dùng để chế tạo đồ thể thao cao cấp, quần áo hệ Cũng lĩnh vực vật liệu nano, hạt nano TiO2 góp phần tạo nên sơn nano với tính chất tự diệt khuẩn mà sơn truyền thống Trong hạt nano silic tinh khiết phủ lớp vật liệu hoạt tính sử dụng để để loại bỏ hóa chất độc hại, vi khuẩn, virut chất độc hại khác nước cách hiệu tốn so với phương pháp lọc nước truyền thống Chính năm qua riêng tập đoàn Mitsubishi đầu tư 100 triệu Euro cho vật liệu nano, công ty tạo loại sợi carbone nhỏ thép 100 lần nhẹ thép lần [69] Trong lĩnh vực công nghệ thông tin, công nghệ nano sử dụng để chế tạo transistor có chiều dài kênh dẫn xuống đến cỡ 32 nm, tạo máy tính cá nhân có kích thước nhỏ với tốc độ vi xử lí lên đến hàng chục GHz Các đĩa nhớ nano có kích thước vài centimet có dung lượng lên đến hàng nghìn Gb thương mại hóa Các thành việc chí dự đoán năm trước lĩnh vực Công nghệ nano ứng dụng chữa trị ung thư (trong phần tổng quan nhóm tác giả nêu ngắn gọn khả ưu việt công nghệ nano chữa trị ung thư, phần phát bệnh ung thư- nội dung đề tài này-sẽ trình bày chi tiết phần sau): Vì phần lớn trình sinh học, bao gồm trình dẫn đến ung thư phát triển ung thư xảy qui mô nano, vật liệu linh kiện nano với kích thước siêu nhỏ nanomet có khả thâm nhập vào bên tế bào sống, mang lại khả chưa có trước cho hai lĩnh vực lâm sàng nghiên cứu tiên tiến lĩnh vực điều trị chẩn đoán ung thư (http://nano.cancer.gov/) Với khả chứa thuốc, tải thuốc trị liệu phát quang tạo ảnh mô tế bào sinh vật, hạt nano mở hội lớn cho ứng dụng hay cải thiện ứng dụng có.Ví dụ lĩnh vực chữa trị bệnh ung thư theo phương pháp truyền thống, hóa chất trị liệu đưa vào thể nhằm vào tế bào phân chia nhanh, tiêu diệt không phân biệt tế bào bệnh tế bào khỏe mạnh, dẫn đến việc phải trị liệu với liều thuốc cao, gây nhiều tác dụng phụ Thậm chí nói nhiều bệnh nhân ung thư bị chết nhanh sau sử dụng hóa chất hay chạy xạ tác dụng phụ thuốc tia xạ trị Trong khi sử dụng hạt nano có kích thước từ vài nanomet tới hai ba trăm nanomet, dược chất tác nhân chẩn đoán đưa vào bên trong, liên kết hoá học gắn kết vào bề mặt hạt nano Hạt vận chuyển thuốc có nhiều triển vọng dạng thuốc Liposome (Hình 1a) Khi đưa vào thể, hạt nano tải thuốc theo hệ thống tuần hoàn qua mạch máu để đến mục tiêu Ở đây, người ta lợi dụng khác biệt vùng mô bình thường khối u ung thư (Hình 1b) Tế bào vách huyết quản vùng mô khoẻ mạnh có liên kết khít, kẽ hở khoảng nanomét xuất vách huyết quản khối u ung thư Phân tử thuốc đưa vào thể theo phương pháp truyền thống xuyên vách qua thẩm thấu khuếch tán tự nhiên, hủy diệt tế bào tốt lẫn tế bào ung thư Ngược lại, thuốc bị gói hạt tải nano, độ lớn hạt không cho qua vách huyết quản chui lọt qua kẽ hở nanomet nói để vào khối u ung thư Sau hạt nano tai thuốc kích hoạt thông qua phương pháp song điện trường, nhiệt để phá vỡ lớp vỏ bọc, nhả thuốc tiêu diệt tế bào ung thư Kích cỡ hạt nano yếu tố quan trọng cho việc tải thuốc Kích cỡ phải phạm vi từ đến 400 nm Nếu nhỏ nm, hạt nhanh chóng bị thải theo đường tiết Nếu lớn 400 nm, hạt bị hệ thống miễn nhiễm phát loại trừ khỏi thể Như thế, dược liệu bao lại "gói" nhỏ di chuyển đến mục tiêu để "bắn phá" tế bào bệnh, đặc biệt hiệu chữa bệnh ung thư Rất nhiều ứng dụng ưu việt khác hạt nano tải thuốc chữa bệnh, nâng cao độ phân giải hình ảnh phân tích, phân tách tế bào… báo cáo tài liệu tham khảo …[49,50, 53,56,64,66] Công nghệ nano góp phần lớn để phát triển thiết bị phân tích hệ mới, cho phép phân tích chất nhanh với độ nhạy đến mức đơn phân tử, kì vọng yêu cầu cao thiết bị phân tích Ví dụ màng nano đơn lỗ với kích thước lỗ từ 2-3 nm (single nanopore membrane), cho phân tử DNA (có đường kính 2.3 nm) chạy qua thời điểm, tính chất tạo khả chế tạo hệ giải mã DNA mới, có tốc độ nhanh thiết bị vài nghìn lần với chi phí thấp (Hình 1c) [45,46] Gần đây, với việc chế tạo kênh dẫn chất lỏng nano với đường kính khoảng 20 nm, tức đường kính 1/4000 lần đường kính sợi tóc, nhà khoa học phân tách (isolate) nghi nhận ion chạy dung dịch, cho phép nghiên cứu tính chất vật lý cúng động học ion trạng thái riêng biệt, điều thực sử dụng kênh dẫn chất lỏng nano siêu nhỏ [70] Cuối muốn đề cập đến tính chất ứng dụng vật liệu dạng dạng sợi (nanowires) [ 18-32] nano (nanocantilevers) [33-44] Ví dụ vật liệu dạng sợi nano, hệ số diện tích bề mặt thể tích vật liệu lớn nhiều dạng khối, dẫn tới nhiều thay đổi tính chất điện, cơ, quang… đặc biệt tính chất điện trở vật trở lên siêu nhạy với thay đổi môi trường bên ngoài, cho phép sử dụng sợi nano để xây dựng lên cảm biến siêu nhạy hệ [18-32,52, 56-61,65] Các ưu việt sợi nano (nanowires) dao động nano (cantilevers) khai thác để chế tạo kít nano sinh học với khả phát nhanh, siêu nhạy - nội dung nghiên cứu đề tài - đề cập chi tiết phần (phần c) Về mặt tổng quan, với tính chất ứng dụng mới, ưu việt tất lĩnh vực quan trọng đời sống người, hứa hẹn thay đổi giới thời gian tới, ngành công nghệ nano coi công nghệ kỉ 21, thúc đẩy cách mạng công nghệ dự báo công nghệ đem lại 1.000 tỷ USD cho nhân loại vào cuối thập kỷ Trên toàn cầu, 3.000 phát minh công nghệ nano bảo hộ quyền hàng năm Chính vật công nghệ nano nước giới quan tâm, đầu tư lớn để nghiên cứu, phát triển năm gần Ví dụ lĩnh vực Mỹ đầu tư khoảng tỉ USD/năm (1.5 tỉ $ từ phủ Mỹ, 1.5 tỉ $ từ nguồn tư nhân) Số tiền gần ngang 75% tổng số tiền đầu tư hàng năm châu Âu, Nhật Hàn Quốc cho công nghệ nano Các nước châu Âu đầu tư lớn vào nghiên cứu ứng dụng công nghệ nano Ví dụ Chương Trình Nghiên Cứu Chung nước EU (FP7 program) dành khoảng tỉ Euros cho nghiên cứu ứng dụng công nghệ nano lĩnh vực công nghệ thông tin y tế…[71] Ngoài ra, phủ nước châu Âu tự đầu tư thêm nhiều cho lĩnh vực Ví dụ Hà Lan nước nhỏ với 16 triệu dân, tổng số tiền đầu tư cho công nghệ nano 490 triệu Euros (153 € triệu từ Chính Phủ, 337 triệu € từ nguồn khác) năm 2008 [72] Các nước xung quanh Việt Nam Thái Lan, Singapore, Malaysia… đầu tư lớn để phát triển công nghệ Ví dụ, Chính Phủ Singapore vừa đầu tư tỉ USD để xây dựng Viện nghiên cứu A Star họ, lĩnh vực công nghệ nano vật liệu nano, tính toán nano, đặc biệt nano sinh học ưu tiên đầu tư hang đầu sở vật chất, thu hút chuyên gia tầm cỡ giới làm việc để đưa Singapore thành trung tâm nano khu vực Châu Á Gần Chính Phủ Thái Lan đầu tư 340 triệu USD cho công nghệ nano nhằm đưa thành công nghệ nano vào phục vụ sản xuất nông nghiệp, hải sản hàng tiêu dùng [73] C Bộ kít nano sinh học chế tạo dựa cấu trúc sợi nano nano Bộ kít sinh học sợi nano (nanowire): sợi nano định nghĩa vật liệu dạng sợi với đường kính sợi khoảng 1-100 nm Như thế, phải bó triệu sợi nano lại với để có vật thể có kích thước ngang sợi tóc người với đường kính trung bình 100 micron Khi dạng siêu nhỏ sợi nano, phần lớn lớp nguyên tử cấu tạo nên sợi nằm bề mặt, dẫn đến tính chất sợi, đặc biệt điện trở sợi, nhạy với thay đổi môi trường bên Tính chất làm sợi nano trở thành vật liệu lí tưởng để chế tạo cảm biến sinh học hệ – kít sinh học sợi nano - với khả hoàn toàn mà linh kiện truyền thống Cấu tạo nguyên lí làm việc kít sinh học sợi nano minh họa Hình [18-32, 56-61,65] (d) Hình 2: Nguyên lí hoạt động cấu trúc cảm kít sinh học sợi nano Bộ kít gồm kênh dẫn sợi bán dẫn nano silic loại P có chứa hạt dẫn mang điện dương Hai đầu sợi nano có tiếp xúc điện (không mô tả hình vẽ) dòng điện chạy qua sợi nano Trên bề mặt sợi thụ động hóa mồi sinh học (bioreceptor) để bắt cặp với biomarkers cần phát (a) Sự bắt cặp receptors/biomarkers diễn bề mặt sợi diễn dung dịch có chứa biomarkers cho chảy qua sợi nano (B) Khi biomarkers có điện tích âm dẫn đến tích tụ hạt dẫn sợi lên bề mặt, làm tăng dòng điện chạy qua sợi Trong biomarkers có điện tích âm làm giảm dòng điện chạy qua sợi (c).(d) Bộ kít gồm nhiều sợi nano dùng cho việc phát lúc nhiều biomarkers khác nhau, để nâng cao độ xác phép phân tích, chẩn đoán bệnh dựa phát biomarkers [18-32, 56-61,65] Về mặt tổng thể, kít sợi nano sinh học hoạt động dựa nguyên lí làm việc transitor hiệu 10 Nội dung 3: Chế tạo dao động nano a.Mô tính khả báo cáo với 4-8/2011 hoạt động dao thông số tối ưu động nano, từ đưa ta thông số tối ưu kích thước, hình dạng dao động nano b.Thiết lập qui trình công nghệ chế tạo mới, phù hợp với điều kiện Việt Nam để chế tạo dao động nano chip silic ĐTVT, 22 PTN CNNN báo cáo qui 6-8/2011 trình công nghệ, chọn qui trình công nghệ tối ưu PTN CNNN 12 c Hiệu chỉnh thông số Các thông số hiệu 5-8/2011 thiết bị lò oxi hóa ướt oxi hóa chỉnh khô silic tạo màng SiO2 cách điện Khảo sát thử nghiệm tốc độ oxi hóa silic nhiệt độ từ 900 - 11000C PTN CNNN 14 d.Nghiên cứu chế tạo màng SiO2 Tạo màng SiO2 7-9/2011 phương pháp oxi hóa ướt dày 300-400 nm với độ dày thích hợp (300-400 nm) PTN CNNN 14 Tạo màng SiN với 6-9/2011 chất lượng cao, ứng suất thích hợp khoảng 200 Mpa PTN CNNN 18 f Thử nghiệm tốc độ lắng đọng Tạo màng SiN với 8-10/2011 hóa học, để chế tạo màng chất lượng cao độ dày LPCVD SiN với độ dày thích 30-100 nm, với độ hợp (30-100 nm) xác cao nm PTN CNNN 22 g Nghiên cứu định vị vị trí Định vị vị trí 8-10/2011 kích thước chiều ngang chiều mặt trước dài nano mặt phiến silic trước phiến trình quang khắc (lithography) PTN CNNN 16 8-11/2011 PTN CNNN 22 e Hiệu chỉnh thông số thiết bị lắng đọng hóa học loại chân không thấp (low pressure chemical vapor deposition – LPCVD) để phủ màng silicon nitride (SiN) h.Nghiên cứu quy trình công Quy trình công nghệ nghệ ăn mòn (khắc) thẳng đứng (dry, vertical etching), với độ chọn lọc cao lớp màng mỏng để ăn mòn lớp SiN 38 i.Kiểm tra đánh giá kích thước Xác định kích 10-11/2011 chất lượng bề nano thông số, tính chất kính hiển vi điện tử quét có bề mặt nano độ phân giải cao (high resolution SEM), kính hiển vi lực nguyên tử (AFM) PTN CNNN 12 j.Quang khắc, bốc bay Au, liff- Tạo diện tích 11-12/2011 off để tạo phần Au phần Au vị trí thiết kế trước đầu cuối nano PTN CNNN 25 k.Quang khắc mặt sau phiến Ăn mòn qua 11-12/2011 silic (so mask hai mặt), ăn mòn phiến, dừng lại lớp lớp SiN, SiO2 tiếp đến ăn SiO2 mòn silic từ mặt sau (through wafer dry etching) Quá trình ăn mòn điều khiển để dừng lại lớp SiO2 mặt bên phiến PTN CNNN 28 Tạo dao 11-12/2011 động nano tự ba mặt Các chip tách rời khỏi phiến với hiệu suất thu hồi cao PTN CNNN 16 a Khảo sát điện trở sợi Có báo cáo kết 11/2011 nano silic thiết bị probe đo điện trở sợi platin station PTN CNNN 22 b.Tính toán hệ điện tử điều khiển báo cáo tính toán cho phép đo nhiều kênh (tối đa 10 kênh) thời điểm, dùng để đo nhiều biomarker lúc 1-5/2011 ĐTVT, 16 c.Thiết kế hệ điện tử điều khiển báo cáo thiết kế cho phép đo nhiều kênh tối đa 10 kênh 3-6/2011 l.Ăn mòn ướt lớp SiO2 dung dịch chứa HF, để tạo dao động nano tự mặt, đầu dao động gắn vào đế silic (Hình 6a) Tách chip nhỏ từ phiến lớn Nội dung 4: Kiểm tra kích thước, tính chất điện, chất lượng bề mặt sợi nano silic gắn kết với thiết bị mạch Kiểm tra tần số dao động nano PTN CNNN d.Chế tạo hệ điện tử điều khiển hệ điều khiển, điều 5-10/2011 khiển ghi nhận dòng cho kênh điều khiển điện cỡ 10-100 nA qua 39 ĐTVT, 20 PTN CNNN ĐTVT, 20 sợi nano e.Chế tạo hệ điện tử đa kênh, hệ điều khiển, điều 7-12/2011 điều khiển cho nhiều sợi nano khiển ghi nhận dòng điện cỡ 10-100 nA qua thời điểm tối đa 10 sợi nano thời điểm ĐTVT, 29 f Đo kích thước quan sát bề Báo cáo kết kích 11mặt sợi platin bằng kính thước bề mặt sợi 12/2011 hiển vi điện tử quét có độ phân platin giải cao (high resolution SEM) kính hiển vi lực nguyên tử (AFM) PTN CNNN 15 g Đánh giá ảnh hưởng Báo cáo đánh giá ảnh 12/2011thông số chế tạo đến chất lượng hưởng thông số 2/2012 chế tạo đến chất lượng sợi nano silic sợi PTN CNNN 25 h Nghiên cứu cắt đế silic thành Đế silic cắt thành 1-3/2012 chip nhỏ thiết bị dicing chip nhỏ PTN CNNN 10 i Thiết kế chế tạo bo mạch Bo mạch 7-12/2011 điện cực ĐTVT 25 j Thử nghiệm hàn dây vàng nối Các sợi có dây nối 1-4/2012 điện cực chip với bo mạch điện mạch PTN CNNN 21 k Nghiên cứu gắn keo epoxy để Các chip dán keo 2-3/2012 bảo vệ chip (trừ phần cửa sổ làm epoxy việc) PTN CNNN 10 l Kiểm tra hình dạng kích báo cáo thước dao động nano PTN CNNN PTN CNNN 26 1-2/2012 PTN CNNN 15 b Nghiên cứu tạo liên kết Quy trình công nghệ 1-2/2012 nhóm chức (funtional gắn kết mồi sinh layers), cần thiết cho việc cố học định receptor (bảng 1) thích hợp cho trình phân tích định PTN CNNN 15 12/2011 m Đo đạc tần số dao động tự báo cáo tần số dao 1-3/2012 thanh, so sánh với tính toán động tự dao động nano lí thuyết Nội dung 5: Nghiên cứu cố định receptor lên bề mặt sợi nano thiết lập đường chuẩn để định lượng biomarker ung thư gan a Qui trình làm bề mặt sợi Quy trình rửa chíp nước khử ion (DI water) hoá chất xử lý bề mặt sợi 40 tính định lượng biomarker AFP, AFP-L3, DCP, GP73 lên bề mặt sợi nano c.Đánh giá hiệu khả báo cáo gắn kết mồi sinh học lên sợi nano silic phương pháp quang học kết hợp với hạt nano phát quang 1-3/2012 PTN CNNN 25 d.Khảo sát đặc tính phát báo cáo kết riêng biệt biomarker kít sợi nano dung dịch 1-3/2012 PTN BVUB CNNN, 20 e.Khảo sát đặc tính phát báo cáo kết đồng thời biomarker kít sợi nano dung dịch 3-5/2012 PTN BVUB CNNN, 25 f Khảo sát đặc tính phát báo cáo kết riêng biệt biomarker kít sợi nano huyết bệnh nhân 4-6/2012 BVUB g Khảo sát đặc tính phát báo cáo kết hai biomarker kít sợi nano huyết bệnh nhân 5-6/2012 h Khảo sát đặc tính phát báo cáo kết ba biomarker kít sợi nano huyết bệnh nhân 6-7/2012 i.Khảo sát đặc tính phát báo cáo kết đồng thời bốn biomarker kít sợi nano huyết bệnh 7-8/2012 j.Khảo sát đặc tính phát báo cáo kết riêng biệt biomarker kít dao động dung dịch 1-3/2012 k.Khảo sát đặc tính phát báo cáo kết đồng thời biomarker kít dao động dung dịch 2-4/2012 l.Khảo sát đặc tính phát báo cáo kết riêng biệt biomarker kít dao động nano huyết bệnh nhân 4-6/2012 m Khảo sát đặc tính phát báo cáo kết 5-6/2012 41 20 PTN CNNN BVUB 25 PTN CNNN BVUB 28 PTN CNNN PTN CNNN 28 BVUB PTN CNNN 20 BVUB PTN CNNN 25 BVUB PTN CNNN 20 BVUB PTN CNNN 22 hai biomarker kít dao động nano huyết bệnh nhân thông qua việc đo thay đổi tần số dao động BVUB n Khảo sát đặc tính phát báo cáo kết ba biomarker kít dao động nano huyết bệnh nhân thông qua việc đo thay đổi tần số dao động 6-7/2012 o Khảo sát đặc tính phát báo cáo kết đồng thời bốn biomarker kít dao động nano huyết bệnh nhân thông qua việc đo thay đổi tần số dao động 6-8/2012 PTN CNNN 28 BVUB PTN CNNN 28 BVUB p.Xây dựng đường chuẩn nồng Báo cáo đường chuẩn 9-11/2012 độ cho biomarker AFP, cho kít sợi nano AFP-L3, DCP, GP73 từ phép đo điện sợi nano PTN CNNN q.Xây dựng đường chuẩn nồng Báo cáo đường chuẩn 9-11/2012 độ cho biomarker AFP, cho kít nano AFP-L3, DCP, GP73 từ phép đo tần số dao động nano PTN CNNN 20 BVUB 25 BVUB Nội dung 6: Đánh giá đặc trưng, hiệu chỉnh tối ưu hóa thông số chế tạo cảm biến a Đo thay đổi điện trở thông Đánh giá thay đổi 10-12/2012 qua xác định độ nhạy, độ lặp điện trở cảm biến lại, độ ổn định kít sợi nano huyết bệnh nhân có chứa hàm lượng AFP, AFP-L3, DCP, GP73 khác PTN ĐTVT, b Đo thay đổi tần số dao Đánh giá thay đổi 10-12/2012 động kít dao động điện trở kít nano, thông qua xác định độ dao động nano nhạy, độ lặp lại, độ ổn định cảm biến đối vói huyết bệnh nhân có chứa hàm lượng AFP, AFP-L3, DCP, GP73 khác PTN ĐTVT, c.Phân tích, định lượng 01 Báo cáo phân tích biomarker AFP, AFP-L3, DCP, GP73 dung dịch sử dụng BVUB 42 10-12/2012 CNNN, 25 CNNN, 25 BVUB 25 thiết bị truyền thống d Phân tích, định lượng 01 Báo cáo phân tích biomarker AFP, AFP-L3, DCP, GP73 huyết bệnh nhân sử dụng thiết bị truyền thống 10/20121/2013 BVUB 28 e Phân tích, so sánh đánh giá Báo cáo phân tích so 12/2012các kết thu sánh kết sử dụng 2/2013 kít kết thu sử kít dụng thiết bị phân tích chuẩn Bệnh Viện Ung Bướu PTN CNNN, 28 f Thiết lập quy trình chuẩn để Quy trinh chuẩn để 02-03/2013 phân tích định tính định phân tích định lượng lượng biomarker AFP, AFP- biomarker L3, DCP, GP73 huyết cho hai kít BVUB 25 g Thử nghiệm tối ưu hóa thông số kích thước, thông Báo cáo kết tối ưu số đo (dung dịch, điện thế, tần số hóa thông số dao động ) hai kít 02-04/2013 PTN CNNN 20 h.Thiết kế, chế tạo phần Bảng thiết kế cứng phần mềm phụ trợ để tạo thành kít nano sinh học sợi nano hoàn chỉnh 10/2012-22013 PTN CNNN 25 i Thiết kế, chế tạo phần Bảng thiết kế cứng phần mềm phụ trợ để tạo thành kít nano sinh học nano hoàn chỉnh 10/2012-22013 PTN CNNN BVUB ĐTVT ĐTVT j Thử nghiệm ứng dụng hai Báo cáo kết ứng 03-04/2013 kít để phân tích biomarker dụng thử nghiệm AFP, AFP-L3, DCP, GP73 bệnh viện huyết thanh, phục vụ chẩn đoán ung thư gan Bệnh Viện Ung Bướu bệnh viện thứ khác (nếu đủ thời gian) PTN ĐTVT, k Đánh giá chất lượng chế tạo Bảng tổng hợp đánh giá 04-05/2013 kít, so sánh kết chất lượng chế tạo với sản phẩm loại thị trường PTN ĐTVT, l Khảo sát tiếp nhận ý Phiếu khảo sát bảng 02-05/2013 kiến góp ý từ sở thử nghiệm tổng hợp ý kiến để hoàn chỉnh sản phẩm, phù đóng góp hợp với điều kiện nghiên cứu ứng dụng Việt Nam PTN ĐTVT, Nội dung 7: Lập kế hoạch chuyển giao công nghệ, lên phương án thử nghiệm công 43 29 CNNN, 25 CNNN, 20 CNNN, 15 BVUB BVUB BVUB nghiệp báo cáo tổng kết a Lập kế hoạch chuyển giao 01 Báo cáo kế hoạch 04-05/2013 công nghệ thực chuyển giao PTN ĐTVT, CNNN, 13 CNNN, 25 BVUB b.Tiếp xúc khách hàng tiềm năng, thử nghiệm phân tích thành phần sinh học để chuyển giao công nghệ cho kít sợi nano 01 báo cáo kết 04-05/2013 thử nghiệm, phân tích theo yêu cầu khác để tìm hiểu khả chuyển giao công nghệ PTN ĐTVT, c Tiếp xúc khách hàng tiềm năng, phân tích thành phần sinh học để thử nghiệm chuyển giao công nghệ cho kít nano 01 báo cáo kết 04-05/2013 thử nghiệm, phân tích theo yêu cầu khác để tìm hiểu khả chuyển giao công nghệ PTN ĐTVT, CNNN, 25 d Xử lý lập báo cáo tổng kết Báo cáo tổng nghiên cứu PTN Công nghệ Nano 10 kết 06/2013 BVUB BVUB * Chỉ ghi cá nhân có tên Mục 12 III SẢN PHẨM KH&CN CỦA ĐỀ TÀI 22 Sản phẩm KH&CN Đề tài yêu cầu chất lượng cần đạt (Liệt kê theo dạng sản phẩm) Dạng I: Mẫu (model, maket); Sản phẩm (là hàng hoá, tiêu thụ thị trường); Vật liệu; Thiết bị, máy móc; Dây chuyền công nghệ; Giống trồng; Giống vật nuôi loại khác Dự kiến số lượng/quy mô sản phẩm tạo Mức chất lượng Số TT Tên sản phẩm cụ thể Chỉ tiêu chất lượng chủ yếu sản phẩm Đơn vị đo Cần đạt 1 Bộ kít sợi nano: Bộ kít Mẫu tương tự (theo tiêu chuẩn nhất) Trong nước Thế giới Chiếc 01 kít hoàn chỉnh+ 100 chip thử nghiệm chế tạo thích hợp cho việc phân tích biomarker AFP, AFP-L3, DCP, GP73 huyết - Phân tích fM/100cm3 50-100 biomarker AFP, AFP-L3, DCP, GP73 huyết thanh, dùng để chẩn đoán 44 50-400 ung thư gan - Thời gian phân tích Phút Bộ kít nano: Bộ kít Chiếc 10-20 20-60 01 kít hoàn chỉnh+ 100 chip thử nghiệm chế tạo thích hợp cho việc phân tích biomarker AFP, AFP-L3, DCP, GP73 huyết - Phân tích Femto biomarker AFP, AFP-L3, mole DCP, GP73 huyết (fM) 50-100 50-200 10-20 20-60 thanh, dùng để chẩn đoán ung thư gan - Thời gian phân tích Phút Do giai đoạn đầu tư, nghiên cứu phát triển, đến thời điểm giới có vài sản phẩm thương mại kít nano Tuy thế, kết nghiên cứu công bố gần (đến tháng 6/2010) nhóm nghiên cứu hàng đầu giới [61, 65, 68] cho phép để kết luận hay kít nano sinh học có độ nhậy cao nhiều lần so với thiết bị truyền thống Ngoài kít nano cho phép phát đồng thời lúc nhiều biomarker thị ung thư [65] nồng độ siêu nhỏ fM Thêm vào đó, việc sử dụng mồi sinh học với độ kết cặp chọn lọc cực cao với thành phần cần phát hiện, mang lại độ đặc hiệu cao cho cảm biến nano Các khả hoàn toàn vượt trội so với tính phân tích thiết bị phân tích truyền thống Với tính ưu việt này, kít nano sinh học cho có tiềm thương mại lớn thời gian hai đến ba năm tới Trong đề tài này, với việc sử dụng kết thành tựu công nghệ chế tạo nano công nghệ sinh học, cho phép chế tạo kít nano sinh học với độ nhạy đặc hiệu tương đương (hoặc tốt hơn) so với linh kiện loại nghiên cứu báo cáo giới thời gian gần 22.1 Mức chất lượng sản phẩm (Dạng I) so với sản phẩm tương tự nước nước (Làm rõ sở khoa học thực tiễn để xác định tiêu chất lượng cần đạt sản phẩm đề tài) Với trang thiết bị đại, đồng chuyên dùng cho nghiên cứu, chế tạo nano, với phối hợp trực tiếp đơn vị nghiên cứu chuyên sâu lĩnh vực y tế, sinh học, điện tử nước, kết hợp với hợp tác, trao đổi thường xuyên với trung tâm nghiên cứu hang đầu quốc tế lĩnh vực (Hà lan, Tây Ban Nha, Pháp….) chất lượng sản phẩm đề tài hoàn toàn so sánh với nước khu vực có khả chuyển giao cho công ty đối tác để triển khai nghiên cứu ứng dụng Dạng II: Nguyên lý ứng dụng; Phương pháp; Tiêu chuẩn; Quy phạm; Phần mềm máy tính; Bản vẽ thiết kế; Quy trình công nghệ; Sơ đồ, đồ; Số liệu, Cơ sở liệu; Báo cáo phân tích; Tài liệu dự báo (phương pháp, quy trình, mô hình, ); Đề án, qui hoạch; Luận chứng kinh tế-kỹ thuật, Báo cáo nghiên cứu khả thi sản phẩm khác 45 TT 1 Tên sản phẩm Yêu cầu khoa học cần đạt Ghi Quy trình công nghệ chế tạo kít Quy trình công nghệ chế tạo trình bày quy trình nano sinh học dựa cấu trúc sợi chi tiết, phân tích rõ ràng, sử dụng chế tạo nano silic dùng để định lượng sở có trang thiết bị phù hợp biomarker AFP, AFP-L3, DCP, GP73, phục vụ chẩn đoán ung thư gan Quy trình công nghệ chế tạo kít Quy trình công nghệ chế tạo trình bày quy trình nano sinh học dựa cấu trúc chi tiết, phân tích rõ ràng, sử dụng chế tạo dao động nano, dùng để định sở có trang thiết bị phù hợp lượng biomarker AFP, AFP-L3, DCP, GP73, phục vụ chẩn đoán ung thư gan Bảng số liệu, báo cáo phân tích Báo cáo phân tích trình bày chi tiết phân tích rõ ràng, có đánh giá, so sánh kết phân tích kít, hai kít với nhau, so sánh với kết phân tích chuẩn báo cáo Dạng III: Bài báo; Sách chuyên khảo; sản phẩm khác Số TT Tên sản phẩm Yêu cầu khoa học cần đạt Dự kiến nơi công bố (Tạp chí, Nhà xuất bản) Bài báo khoa học Đạt yêu cầu báo đăng Kỷ yếu, Tạp chí Khoa học chuyên ngành Hội nghị nước Đào tạo sinh viên Đạt yêu cầu cho LVTN sinh viên Đại học Cao học Đại học Cao học Ghi 8-10 (3-4 báo tạp chí quốc tế) 8-10 viên sinh 22.2 Trình độ khoa học sản phẩm (Dạng II & III) so với sản phẩm tương tự có (Làm rõ sở khoa học thực tiễn để xác định yêu cầu khoa học cần đạt sản phẩm đề tài) Đề tài thực dựa nghiên cứu giới, tận dụng mối quan hệ hợp tác lâu dài với trường, viện nghiên cứu nước nên trình độ khoa học sản phẩm đề tài tương đương với nghiên cứu nước khu vực giới 22.3 Kết tham gia đào tạo đại học Số TT Cấp đào tạo Số lượng Chuyên ngành đào tạo 46 Ghi Thạc sỹ 06 Công nghệ chế tạo nano, trình Hóa học - Vật lí Sinh học phân tử sinh học DNA, protein, kháng nguyên, kháng thể với cấu trúc nano, khoa học vật liệu, vật lý, điện tử, ứng dụng hai kít nano phát định lượng cancer biomarker, chẩn đoán ung thư Góp phần đào tạo Tiến sĩ (thời gian đăng kí thực đề tài ngắn, không đủ để đào tạo Tiến sĩ) 22.4 Sản phẩm dự kiến đăng ký bảo hộ quyền sở hữu công nghiệp, quyền giống trồng: Công nghệ chế tạo sợi nano có tính chất phù hợp để xây dựng kít nano sinh học nghiên cứu phát triển hoàn toàn Phòng Thí Nghiệm Công Nghệ Nano Ngoài qui trình công nghệ, xử lí bề mặt để thụ động hóa receptor sau bắt cặp với biomarkers qui trình cần nhiều sáng tạo thực nghiệm thực tế Do nhóm nghiên cứu dự định đăng kí bảo hộ quyền nước cho công nghệ chế tạo sợi nano nano, đăng kí quyền cho qui trình sử dụng kít nano phân tích biomarker ung thư gan Sau kết nghiên cứu ứng dụng khả quan, đăng kí bảo hộ quyền với tổ chức sở hữu công nghiệp trí tuệ quốc tế 23 Khả ứng dụng phương thức chuyển giao kết nghiên cứu 23.1 Khả thị trường (Nhu cầu thị trường nước, nêu tên nhu cầu khách hàng cụ thể có; điều kiện cần thiết để đưa sản phẩm thị trường?) Bộ kít nano sinh học chẩn đoán ung thư: Hiện thị trường giới kít cảm biến sinh học nói chung có giá trị vào khoảng tỉ USD/năm Trong nước, số liệu cụ thể thị trường cho kít phục vụ chẩn đoán ung thư gan (có thể nói chưa có thị trường thiết bị loại chưa cung cấp), ảnh hưởng nhiều yếu tố môi trường, lối sống, lương thực thực phẩm, số lượng người bị mắc bệnh ung thư gan tăng lên nhanh chóng, hang triệu người bị nhiễm siêu vi B C cần khám thường xuyên để phát điều trị sơm, chế tạo thành công, kít nano sinh học có thị trường thực tiềm thời gian sớm Những kết nghiên cứu ban đầu cho thấy kít nano sinh học dựa cấu trúc sợi nano nano cho độ nhạy cao, phân tích đồng thời nhiều thông số, quy trình phân tích không phức tạp, đạt yêu cầu cho kít phát ung thư gan Hơn nữa, có kích thước nhỏ, kít nano sinh học có thêm ưu việt tiêu tốn hóa chất bệnh phẩm cho quy trình phân tích Với nhiều ưu điểm chức nêu trên, nghiên cứu thành công, kết nghiên cứu có khả chuyển giao cho công ty dược phẩm thiết bị y tế, để tiến hành nghiên cứu thử nghiệm (hoàn thiện tối ưu hóa công nghệ, thử nghiệm lâm sàng…) tiến tới khả thương mại hóa sản phẩm Hơn nữa, Phòng Thí Nghiệm Công Nghệ Nano có ý định mở công ty vệ tinh (spin-off company) để thúc việc chuyển giao kết nghiên cứu ứng dụng thực tế, dự kiến có việc thương mại hóa kít nano sinh học trình bày thuyết minh này, đặc biệt với kít sợi nano Việc phân tích định lượng nhanh, nhạy chất protein, DNA, kháng nguyên, kháng thể mở khả ứng dụng hoàn toàn nhiều lĩnh vực khác từ y tế, sinh học, đến sản xuất dược phẩm, lương thực Do hai kít nano sinh học dựa cấu trúc sợi nano silic dao động với nhiều tính ưu việt có thị trường vô tiềm 23.2 Khả ứng dụng kết nghiên cứu vào sản xuất kinh doanh (Khả cạnh tranh 47 giá thành chất lượng sản phẩm) Với nhiều ưu việt khả phân tích nhanh, nhạy, xác, kít nano sinh học nghiên cứu đề tài có khả cạnh tranh cao so với sản phẩm truyền thống Hiện gần tất thiết bị dùng cho phân tích phân tử sinh học phải nhập ngoại, đắt tiền Ví dụ hệ phân tích PCR có giá bán từ 20.000 USD trở lên, kèm theo hóa chất chuyên dụng đắt tiền Với việc làm chủ công nghệ cho phép sản xuất kít nano sinh học với giá thành thấp nhiều so với nhập ngoại, tạo sức mạnh cạnh tranh giá thành với sản phẩm nhập ngoại 23.3 Khả liên doanh liên kết với doanh nghiệp trình nghiên cứu Hiện nhiều đơn vị nghiên cứu nước nước lĩnh vực y tế, nghiên cứu sinh học, sản xuất dược phẩm nông nghiệp có nhu cầu lớn cấp bách việc phân tích nhanh, nhạy phần tử sinh học quan trọng protein, DNA, kháng nguyên, kháng thể… Một số đơn vị nghiên cứu Viện Kiểm Nghiệm An Toàn Vệ Sinh Thực Phẩm Quốc Gia liên hệ, tìm hiểu khả sử dụng kết trực tiếp gián tiếp đề tài, để phân tích kiểm nghiệm chất nguy hại có nguồn gốc sinh học lương thực thực phẩm Viện đặc biệt quan tâm đến việc phát chất sinh học có khả gây ung thư Ngoài trình thực đề tài, nhóm nghiên cứu chủ động liên hệ để tìm hiểu nhu cầu đơn vị khác, thông qua tìm cách liên kết, mở rộng ứng dụng đề tài 23.4 Mô tả phương thức chuyển giao (Chuyển giao công nghệ trọn gói, chuyển giao công nghệ có đào tạo, chuyển giao theo hình thức trả dần theo tỷ lệ % doanh thu; liên kết với doanh nghiệp để sản xuất góp vốn-với đơn vị phối hợp nghiên cứu với sở áp dụng kết nghiên cứu - theo tỷ lệ thỏa thuận để triển khai sản xuất; tự thành lập doanh nghiệp sở kết nghiên cứu tạo ra,…) Việc phổ biến kết nghiên cứu chuyển giao sử dụng kết quy mô rộng thực theo phương thức sau: 24 (i) Thông qua mối quan hệ sẵn có PTN Công Nghệ Nano đơn vị trực tiếp tham gia đề tài, liên kết hợp tác với đơn vị ngành sinh học, y học, thiết bị y tế, để hoàn thiện tiến tới chuyển giao kết nghiên cứu (ii) Công nghệ chế tạo kít nano nghiên cứu đề tài hoàn toàn chuyển giao theo hình thức chuyển giao công nghệ có đào tạo cho đối tác thuộc lĩnh vực nghiên cứu ứng dụng khác, để từ sản xuất sợi nano/thanh nano vật liệu khác, cho ứng dụng đa dạng lĩnh vực điện tử, quang học, từ học… (iii) Công bố kết khoa học báo tạp chí khoa học chuyên ngành nước (iv) Tham dự báo cáo hội nghị quốc tế nước Phạm vi địa (dự kiến) ứng dụng kết Đề tài Các đơn vị tiếp nhận kết nghiên cứu: 25 - Bệnh Viện Ung Bướu Tp.HCM (tiếp nhận trực tiếp, phối hợp nghiên cứu), - Bệnh viện K, Hà nội, - Viện Kiểm Nghiệm An Toàn Vệ Sinh Thực Phẩm Quốc Gia, - Công ty Nanosens, Hà Lan Tác động lợi ích mang lại kết nghiên cứu 48 25.1 Đối với lãnh vực KH&CN có liên quan (Nêu dự kiến đóng góp vào lãnh vực khoa học công nghệ nước quốc tế) a Bồi dưỡng đào tạo cán KHCN lãnh vực công nghệ cao: Thông qua nghiên cứu chế tạo ứng dụng cảm biến nano sinh học, tạo sở để xây dựng đội ngũ cán có kiến thức chuyên môn sâu lĩnh vực công nghệ chế tạo nano, đặc biệt ứng dụng linh kiện sản phẩm nano cho y học sinh học (nano biomedical) Quá trình thực đề tài hội quí báu để gửi cán sang thực tập số phòng thí nghiệm hàng đầu giới lĩnh vực chế tạo nano nano sinh học (Viện MESA+, Hà Lan, Viện Vi điện tử Madrid, Tây ban Nha, Trường ĐHTH Wagenningen) Các đợt thực tập giúp cán nghiên cứu nước có hội cọ xát, học hỏi, tiếp cận trình độ khoa học kỹ thuật khu vực giới Đề tài tạo điều kiện để đào tạo sinh viên, học viên cao học cán nghiên cứu trẻ đơn vị trực tiếp tham gia nghiên cứu nói riêng nước nói chung Việc thực đề tài góp phần đào tạo Sinh viên Đại học, Học viên Cao học thông qua trình thực Tiểu luận Luận văn Tốt nghiệp (dự kiến 05 sinh viên Đại học, 05-06 học viên Cao học) b Đối với lãnh vực khoa học có liên quan: Công nghệ chế tạo sợi nano nano nguyên lí làm việc hai kít nano sinh học hoàn toàn mở rộng sang lĩnh vực nghiên cứu ứng dụng khác Ví dụ công nghệ chế tạo sợi nano sử dụng để chế tạo sợi nano vật liệu kim loại, hợp kim, composite khác, mở ứng dụng khác nano điện tử (nanoelectronics), nano quang (nano optics), từ học (magnetic nanowires) Trong việc chế tạo dao động với kích thước khác vật liệu khác tạo dao động nano cao tần ứng dụng thiết bị điện tử viễn thông… Ứng dụng thành công 02 kít nano sinh học để phát nhanh, nhạy biomarker ung thư gan đề tài góp phần nâng cao khả khoa học phân tích lên bước dài, tiền đề cho nghiên cứu xa lĩnh vực ứng dụng kít nano để định lượng nhiều bio marker khác phục vụ chẩn đoán ung thư khác Ví dụ theo nghiên cứu chúng tôi, có 18 ung thư cần quan tâm nghiên cứu để đưa công nghệ chẩn đoán sớm Trong 18 loại ung thư ung thư gan có 08 ung thư có tỉ lệ tử vong cao ung thư vú, ung thư cổ tử cung, ung thư buồng trứng, ung thư Phổi, ung thư tiền liệt tuyến, ung thư cuống họng… Các ung thư chẩn đoán sớm thông qua việc phân tích định tính định lượng chất thị ung thư kít nano sinh học với độ nhạy cao 25.2 Đối với tổ chức chủ trì sở ứng dụng kết nghiên cứu Như nêu trên, thực đề tài hội quí báu để đơn vị chủ trì trang bị, đào tạo kiến thức chuyên ngành sâu công nghệ vật liệu chế tạo nano, y- sinh học, điện tử cho đội ngũ cán Các kiến thức phát huy đề tài công việc khác, mang lại thành công lâu bền cho đơn vị Kết nghiên cứu đề tài tiếp nhận sử dụng trực tiếp Bệnh Viện Ung Bướu Tp HCM dự định chuyển giao cho bệnh viện, phòng khám, sở nghiên cứu chẩn đoán chữa trị ung thư Rõ ràng việc có kít nano với khả phân tích ưu việt, giúp đơn vị mở rộng, đáp ứng nhu cầu phân tích, chẩn đoán bệnh phục vụ cho nhiều đối tượng khác 25.3 Đối với kinh tế - xã hội môi trường (Nêu tác động dự kiến kết nghiên cứu phát triển kinh tế - xã hội môi trường) 49 Khả phân tích định lượng nhanh, nhạy, không đắt tiền phần tử sinh học chuyển giao, ứng dụng phổ biến rộng rãi nhiều ngành chủ chốt đời sống sản xuất, từ y tế, đến sinh học, sản xuất lương thực, thực phẩm, có tác động mạnh mẽ kinh tế, xã hội môi trường Ví dụ việc làm chủ công nghệ, chế tạo thành công hai kít nano để chẩn đoán xác chẩn đoán sớm ung thư gan, cho phép hạ giá thành phép phân tích chẩn đoán bệnh điều trị bệnh Việc hạ giá thành qui trình chẩn đoán giúp cho nhiều người có hội kiểm tra bệnh định kì, đặc biệt bối cảnh Việt nam có hàng triệu người bị nhiễm siêu vi B siêu vi C, người có nhiều khả bị u gan Việc có kít nano với độ nhay cao, có khả phát thị ung thư gan máu nồng độ siêu nhỏ nâng cao khả phát bệnh thời kì tiền nhiễm Ở giai đoạn này, bệnh chữa trị nhanh, góp phần giảm nhiều chi phí y tế (chi phí xã hội) 50 V NHU CẦU KINH PHÍ THỰC HIỆN ĐỀ TÀI VÀ NGUỒN KINH PHÍ (Giải trình chi tiết xin xem Phụ lục kèm theo) Đơn vị tính: Triệu đồng 26 Kinh phí thực đề tài phân theo khoản chi Trong TT Nguồn kinh phí Tổng số Tổng số Tổng kinh phí Khoán chi 4550 Trả công lao động (khoa học, phổ thông) Tổng số Khoán chi Nguyên, vật liệu, lượng Thiết bị, máy móc Xây dựng , sửa chữa nhỏ Tổng số Tổng số Tổng số 1850 1650 Khoán chi 780 Trong đó: Ngân sách SNKH: - Năm thứ nhất*: - Năm thứ hai*: - Năm thứ ba*: Nguồn khác (vốn huy động, ) (*): dự toán đề tài phê duyệt Ngày ….tháng… năm 2010 Ngày ….tháng… năm 2010 Chủ nhiệm đề tài Tổ chức chủ trì đề tài (Họ, tên chữ ký) (Họ, tên, Chữ ký, đóng dấu) TS Nguyễn Thị Minh Hạnh PGS TS Đặng Mậu Chiến Ngày ….tháng… năm 2010 Ngày ….tháng… năm 2010 Thủ trưởng Cơ quan chủ quản đề tài5 Bộ khoa học Công nghệ6 (Họ, tên, Chữ ký, đóng dấu) (Họ, tên, Chữ ký, đóng dấu) 3,4,5,6 Chỉ ký tên, đóng dấu Đề tài phê duyệt 51 Chi khác Tổng số 270 Khoán chi 52