Ngày nay, microcantilever đang nổi lên là cảm biến với nhiều ứng dụng trong phát hiện các chất hóa học, sinh học. Nó được xem là cảm biến có dạng các hệ vi cơ điện tử (MEMS – Microelectromechanical systems) với ít nhất một chiều có kích thước micro. Độ nhạy của microcantilever phụ thuộc vào tần số cộng hưởng của nó, tần số cộng hưởng cao sẽ cho độ nhạy cao. Tần số cộng hưởng của micro trên nanocantilevers lại phụ thuộc vào kích cỡ, cấu trúc của nó, kích cỡ càng nhỏ thì tần số càng cao. Như vậy độ nhạy của microcantilever phụ thuộc vào kích cỡ của nó, kích cỡ càng nhỏ cho độ nhạy càng cao. Tùy thuộc vào mục đích sử dụng, giới hạn phát hiện khác nhau, microcantilever có thể có các định dạng và cấu trúc khác nhau. Ở một cấu trúc đơn giản nhất, microcantilever có cấu trúc thanh hình chữ nhật.
ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH PTN CÔNG NGHỆ NANO NGUYỄN DUY KHANH CHẾ TẠO MICROCANTILEVER VÀ ỨNG DỤNG TRONG PHÁT HIỆN DNA CHỈ THỊ UNG THƯ GAN LUẬN VĂN THẠC SĨ Thành phố Hồ Chí Minh - 2015 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CƠNG NGHỆ ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH PTN CÔNG NGHỆ NANO NGUYỄN DUY KHANH CHẾ TẠO MICROCANTILEVER VÀ ỨNG DỤNG TRONG PHÁT HIỆN DNA CHỈ THỊ UNG THƯ GAN Chuyên ngành: Vật liệu Linh kiện Nanơ (Chun ngành đào tạo thí điểm) LUẬN VĂN THẠC SĨ NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS TỐNG DUY HIỂN Thành phố Hồ Chí Minh - 2015 i LỜI CAM ĐOAN Tơi xin cam đoan kết có luận văn hồn tồn tơi nhóm nghiên cứu thực hiện, khơng chép từ tài liệu khác Tất tài liệu tham khảo, cơng trình khoa học, sách, báo quốc tế… trính dẫn cụ thể, rõ ràng Tác giả xin chịu trách nhiệm luận văn tốt nghiệp Nguyễn Duy Khanh ii LỜI CẢM ƠN Lời xin gửi lời cảm ơn đến TS Tống Duy Hiển tận tình hướng dẫn truyền cảm hứng nghiên cứu khoa học cho Tôi xin gửi lời cảm ơn tới đồng nghiệp nhóm Bionanosensors rói riêng PTN Cơng nghệ nano nói chung Tơi học hỏi nhiều thứ từ đồng nghiệp, không đơn kiến thức, nghiên cứu túy mà thái độ, cần cù chăm sáng tạo nghiên cứu khoa học Xin cảm ơn anh Toán đồng nghiệp Viện ITIMS (ĐHBKHN) giúp đỡ việc so mask tạo mặt nạ mặt sau wafer Nếu khơng có giúp đỡ nhóm nghiên cứu chúng tơi khơng thể chế tạo thành công microcantilever Việt Nam điều kiện Tôi xin gửi lời cảm ơn tới thầy dạy tơi khóa học cao học Các thầy cô đến từ nhiều nơi khác nhau, từ Nam Bắc đa số thầy cô giảng viên cao cấp trường đại học/viện nghiên cứu hàng đầu Việt Nam Được tiếp xúc, học hỏi từ nhiều thầy cô đến từ nhiều nơi đất nước không giúp có kiến thức mà cịn cho tơi có nhìn rộng mở, đa dạng Cuối cùng, tơi xin gửi lời cảm ơn đến gia đình, đặc biệt Bố Bố truyền cho tinh thần, nghị lực sức chiến đấu người lính cụ Hồ Con đường tơi đi, dấu chân tơi bước ln có gia đình, bè bạn, người thân theo dõi, sát cánh chia sẻ Một lần nữa, xin cảm ơn tất người! Nguyễn Duy Khanh iii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN i LỜI CẢM ƠN i DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT vi DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ vii DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU x MỞ ĐẦU xi CHƯƠNG I TỔNG QUAN 1.1 Microcantilever 1.1.1 Tổng quan microcantilever 1.1.2 Nguyên lý hoạt động microcantilever 1.1.2.1 Mơ hình độ uốn tĩnh 1.1.2.2 Mơ hình động 1.1.3 Yếu tố chất lượng (Quality Factor – QF) 1.1.4 Ảnh hưởng nhiệt độ 1.1.5 Giới hạn phát tín nhiễu 1.1.5.1 Giới hạn phát 1.1.5.2 Tín nhiễu 10 1.1.6 Chế tạo microcantilever 11 1.1.7 Ứng dụng microcantilever 12 1.2 DNA thị ung thư gan 14 1.2.1 Tổng quan DNA 14 1.2.2 Trình tự DNA q trình nhân đơi 16 1.2.3 Đặc tính hóa lý DNA 16 1.2.4 Ung thư gan 17 1.2.4.1 Ung thư gì? 17 1.2.4.2 Ung thư gan ? 18 1.2.4.3 Những yếu tố nguy dẫn đến ung thư gan 19 CHƯƠNG II 21 iv QUY TRÌNH VÀ THIẾT BỊ CHẾ TẠO MICROCANTILEVER 21 2.1 Quy trình chế tạo Microcantilever 21 2.1.1 Sơ đồ khối quy trình chế tạo 21 2.1.2 Wafer cho chế tạo Microcantilever 22 2.1.3 Ăn mòn lớp SiN mặt trước để tạo hình dao động 24 2.1.4 Ăn mòn lớp SiN mặt sau 25 2.1.5 Ăn mòn lớp SiO2 mặt sau 27 2.1.6 Ăn mịn lớp Si 380 µm 28 2.1.7 Ăn mòn lớp SiO2 hi sinh để thu cantilever 29 2.2 Các thiết bị cho việc chế tạo đo đạc 30 2.2.1 Máy quang khắc Suss MJB4 30 2.2.2 Hệ ăn mòn DRIE (Deep Reactive Ions Etching) SAMCO RIE – 200iP 32 2.2.3 Máy đo chiều dày Dektak 150 38 2.2.4 Hệ đo tần số độ lệch SCALA 38 CHƯƠNG III 41 QUY TRÌNH BIẾN ĐỔI BỀ MẶT ĐỂ GẮN KẾT DNA CHỈ THỊ UNG THƯ GAN 41 3.1 Tạo đơn lớp phân tử Cysteamine lên dao động phủ vàng 41 3.2 Gắn phân tử GAD lên phân tử Cysteamine 42 3.3 Cố định đơn chuỗi DNA (DNA receptor) lên phân tử Cysteamine 43 3.4 Lai hóa DNA đích (DNA target) vào đơn chuỗi DNA 43 CHƯƠNG IV 46 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 46 4.1 Kết chế tạo dao động SiN 46 4.1.1 Hình ảnh chip cantilever chế tạo 46 4.1.2 Tần số số chất lương (quality factor-QF) dao động chế tạo 51 4.2 Kết thực nghiệm sử dụng microcantilevers phát DNA 55 4.2.1 Tần số QF chip cantilever 55 v 4.2.2 Độ dịch chuyển tần số trước sau gắn kết Cysteamine lên dao động 57 4.2.3 Độ lệch dao động trước sau gắn kết Cysteamine ứng suất đơn lớp Cysteamine 58 4.2.4 Thời gian lai hóa DNA 60 4.2.5 Mối quan hệ nồng độ DNA target thay đổi tần số dao động 61 CHƯƠNG V 64 KẾT LUẬN VÀ ĐỊNH HƯỚNG NGHIÊN CỨU 64 5.1 Kết luận 64 5.2 Định hướng nghiên cứu 64 TÀI LIỆU THAM KHẢO 66 vi DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT CVD DNA DRIE FWHM GAD HF LPCVD MEMS NEMS PSD PVD QF RF RIE SOI Chemical Vapour Deposition Deoxyribonucleic acid Deep reactive ion etching Full width half maximum Glutaraldehyde Hydrogen Fluoride Low Pressure Chemical Vapour Deposition Microelectromechanical systems Nanoelectromechanical systems Position Senstive Detector Physical Vapour Deposition Quality Factor Radio frequency Reactive ion etching Silicon on insulator vii DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ Hình 1.1 a) Cantilever đơn tinh thể silic với chiều dày 340 nm b) Cantilever đơn tinh thể silic với chiều dày 57 nm Hình 1.2 a) Cantilever chịu tải trọng cuối b) Cantilever bị tải trọng tồn Hình 1.3 Ví dụ độ lệch với hai ứng suất khác Hình 1.4 Tần số cộng hưởng nanocantilevers: Tần số cộng hưởng giảm dần theo tăng khối lượng chất hay virut gắn kết Bản quyền American Institute of Physics (2004) Hình 1.5 Ví dụ phổ tần số cộng hưởng cách xác định yếu tố chất lượng Q Hình 1.6 Mối quan hệ giữa: a, khối lượng dao động với Q b, độ dày dao động với Q Hình 1.7 Minh họa thử nghiệm lai hóa Bản quyền American Association for the Advancement of Science Hình 1.8 Cấu trúc DNA thành phần cấu tạo nên Hình 2.1 Sơ đồ tóm tắt quy trình chế tạo microSiN Cantilever Hình 2.2 Wafer Si với lớp màng mỏng chuẩn bị cho việc chế tạo Hình 2.3 Đồ thị biểu diễn thời gian đưa khí vào buồng cho việc ăn mịn Hình 2.4 Minh họa mặt cắt wafer sau ăn mòn lớp SiN mặt để tạo hình dao động Hình 2.5 Mơ hình quang khắc sử dụng mask để ăn mòn mặt Hình 2.6 Cấu trúc chip cantilever sau tạo mask bảo vệ mặt lớp gồm Al PR Hình 2.7 Cấu trúc chip cantilever sau ăn mịn lớp SiN mặt Hình 2.8 Cấu trúc chip cantilever sau ăn mòn lớp SiO2 Hình 2.9 Cấu trúc chip cantilever sau ăn mịn hết lớp Si từ mặt sau đế Hình 2.10 Cấu trúc chip chứa cantilever sau ăn mịn hết lớp hi sinh SiO2 viii Hình 2.11 Thiết bị quang khắc Suss MJB4 LNT Hình 2.12 Ba kiểu tiếp xúc hệ quang khắc Hình 2.13 Mơ hình thể q trình thụ động hóa C4F8 khắc SF6 hệ DRIE Hình 2.14 Hệ khắc khơ DRIE SAMCO 200iP LNT Hình 2.15 Giao diện máy tính với hình cảm ứng, jog dial, set switch, nút tắt khẩn cấp cơng tắc nguồn Hình 2.16 Màn hình tồn sơ đồ khối tình trạng hệ thời điểm Hình 2.17 Màn hình Mode, có mục là: login Menu, Auto Sequence Operation Thơng thường mode hoạt động “Auto” Hình 2.18 Màn hình hiển thị thay đổi, nơi người dùng thay đổi cơng thức, bước chạy Hình 2.19 Thiết bị Dektak 150 LNT Hình 2.20 Mơ hình hệ scala đo tần số độ lệch microcantilever Hình 2.21 Hệ SCALA LNT Hình 3.1 Cantilever gắn đơn lớp phân tử Cysteamine Hình 3.2 Cantilever gắn GAD lên Hình 3.3 Cantilever cố định DNA receptor Hình 3.4 Cantilever lai hóa DNA target Hình 3.5 Sơ đồ mơ tả quy trình biến đổi bề mặt Au lai hóa DNA Hình 4.1 Ảnh chụp wafer sau ăn mịn lớp SiN mặt trên, hình ảnh dao động lên Hình 4.2 Ảnh chụp tồn wafer sau đã ăn mịn lớp SiN mặt Hinh 4.3 Ảnh mặt sau wafer sau ăn mịn lớp SiN Hình 4.4 Ảnh chụp tồn mặt wafer sau ăn mịn hết lớp SiN Hình 4.5 Ảnh chụp chip SiN Cantilever 100 nm với cantilever a) chụp từ mặt chip b) chụp từ mặt chip Hình 4.6 Chụp nguyên wafer, chip chưa tách ra, SiN Cantilever dày µm, rộng 100 µm dài 500 µm, khoảng cách cách µm 54 Hình 4.10 Phổ tần số QF chip chứa Cantilever, với Qmax = 29 Các hình 4.8, 4.9 4.10 phổ tần số số chip cantilever Phần lớn cantilever có tần số dao động khoảng 3000 Hz Giá trị tần số 3000 Hz gần với giá trị tần số mà chúng tơi tính tốn lý thuyết cho cấu trúc cantilever chế tạo Đo số QF (quality factor) cho thấy cantilever có QF thay đổi khoảng rộng từ 12-29 Tuy chip QF 55 gần Kết cho thấy qui trình chế tạo dao động cần tiếp tục nghiên cứu hoàn thiện, để nâng cao độ đồng chất lượng dao động chế tạo từ wafer Nếu không sau khó khăn cho việc sử dụng nhiều chip vào phân tích chất sinh học kết phân tích khác Qua khảo sát cho thấy nhiều dao động có số Q lớn 20 Đặc biệt, hình 4.10 cho ta thấy tần số vào khoảng 3600 Hz số Q 25 29 Giá trị Q cho thấy cantilever chế tạo có chất lượng tốt, phù hợp cho việc ứng dụng phát chất sinh- hóa học sau 4.2 Kết thực nghiệm sử dụng chip Si Cantilever phát DNA 4.2.1 Tần số QF chip Si cantilever Hình 4.11 4.12 phổ tần số 10 chip, chip chứa cantilever, phổ tần số cantilever không vẽ riêng mà thể chip nên phổ lồng vào Hình 4.11 Phổ tần số chip 1- 56 Hình 4.12 Phổ tần số chip – 10 Từ phổ tần số ta thấy rằng, tần số dao động vào khoảng [3700 – 4100] Hz, thống kê tần số trung bình 80 dao động 3810 Hz Đo độ rộng bán phổ (full width at half maximum - FWHM) của dao động cho phép xác định số chất lượng (quality factor) dao động khoảng từ 8.5 – 10.8 Dưới ví dụ xác định số chất lượng thanh: 57 Hình 4.13 Phổ tần số dao động cách xác định số Q 𝑓 Q = , f tần số dao động thanh, FWHM (full width half 𝐹𝑊𝐻𝑀 maximum) độ rộng bán phổ Với phổ tần số hình 4.13 ta xác định được, f = 3807 Hz, FWHM = 392 Hz nên Q = 3807/392 = 9.7 4.2.2 Độ dịch chuyển tần số trước sau gắn kết Cysteamine lên dao động Lớp tự lắp ghép phân tử Cysteamine hình thành lớp vàng dao động thơng qua liên kết hóa học lớp Au nhóm chức thiol (-SH) Hình 4.14 phổ tần số cộng hưởng dao động điển hình trước sau gắn Cysteamine Phổ tần số trước gắn Cysteamine vào khoảng 3806 Hz, sau gắn Cysteamine tần số vào khoảng 4216 Hz Sự tăng tần số cộng hưởng dao động sau hấp phụ thêm khối lượng trái với lý thuyết cơng thức (1.23) ra, dao động hấp phụ thêm khối lượng vào tần số phải giảm Sự nghịch lý giải thích ứng suất bề mặt lớp Cysteamine với lớp vàng 58 Hình 4.14 Phổ tần số cộng hưởng dao động điển hình trước sau gắn kết Cysteamine 4.2.3 Độ lệch dao động trước sau gắn kết Cysteamine ứng suất đơn lớp Cysteamine Độ lệch cantilever đo khơng khí, nhiệt độ phịng (250 C) độ ẩm tương đối 60% Theo N.F Martinez, độ ẩm tương đối không gây ảnh hưởng đáng kể độ lệch cantilever [33] Hình 4.15 độ lệch microcantilever trước sau gắn kết Cysteamine Từ đồ thị thấy thay đổi độ lệch cantilever giống (cùng tăng giảm) Trước gắn Cysteamine, độ lệch trung bình cantilever ±0.754 µm với hệ số biến thiên 12.4% Hệ số biến thiên nhỏ microcantilever chế tạo đồng Sau gắn Cysteamine, độ lệch trung bình microcantilever 4.95 ± 0.7 µm, độ biến thiên 14% Giá trị độ biến thiên gần với giá trị độ biến thiên trước gắn kết Cysteamine lớp Cysteamine gắn lên lớp Au kết đồng toàn mặt dao động Độ dịch chuyển trung bình độ lệch microcantilever trước sau gắn Cysteamine 1.131 µm Sự giảm độ lệch sau gắn kết Cysteamine ảnh hưởng ứng suất bề mặt lớp đơn phân tử Cysteamine tới lớp Au Đơn lớp phân tử Cysteamine ảnh hưởng tới độ biến dạng thanh, tạo ứng suất nén làm cho microcantilever uốn xuống phần silic Những thay đổi độ cong gây hấp phụ phân tử thể biểu thức [33]: 1+2 ∆𝐾 = ℎ𝑓 ℎ𝑠 𝐸𝑓 1−𝜐𝑠 ) 𝐸𝑠 1−𝜐𝑓 (1−2 𝐸𝑠 ℎ 1−𝜐𝑠 𝑠 𝑆 (4.1) 59 Phương trình (4.1) phương trình Stoney sửa đổi giải thích cho thay đổi độ cong dịch chuyển quanh vị trí cân dao động có lớp vật liệu khác [34] Ở đây, E modun Young, S ứng suất bề mặt, 𝜐 tỉ số Poisson, h độ dày, chữ s f đế silic (substrate) lớp vàng (film) phủ lên Có điểm phải nêu rõ để phủ lớp Au lên bề mặt dao động, chúng tơi có sử dụng lớp bám dính crom (Cr) với độ dày nm Tuy nhiên đơn giản tính tốn, lớp vật liệu bám dính Cr mỏng loại bỏ phương trình Độ cong cantilever tính tốn thơng qua độ lệch (z) 2𝑧 chiều dài (L) cantilever, 𝐾 = (4.2) 𝐿 Từ ta có , ∆𝐾 = 2∆𝑧 𝐿2 (4.2’) Thế phương trình (4.2’) vào (4.1) ta thu được: 𝑆= 𝐸𝑠 ℎ 1−𝜐𝑠 𝑠 3𝐿2 1+2ℎ𝑓 (1−2𝐸𝑓 1−𝜐𝑠 ) ℎ𝑠 𝐸𝑠 1−𝜐𝑓 ∆𝑧 (4.3) Phương trình (4.3) thể ứng suất bề mặt gây lớp Cysteamine bề mặt vàng Ứng suất 80 cantilever thể hình 4.16 Qua đồ thị cho thấy ứng suất trung bình 0.265 N/m ± 0.039 N/m với hệ số biến thiên 14.7% Ứng suất nhỏ 0.187 N/m ứng với thay đổi độ lệch nhỏ 0.8 µm, ứng suất lớn 0.352 N/m ứng với thay đổi độ lệch lớn 1.5 µm Hệ số biến thiên 14.7% ứng suất bề mặt gần với giá trị hệ số biến thiên độ lệch cantilever sau gắn lớp Cysteamine lần chứng tỏ đơn lớp Cysteamine hấp phụ đồng lớp Au 60 Hình 4.15 Độ lệch 80 microcantilever trước sau gắn Cysteamine Hình 4.16 Ứng suất bề mặt 80 cantilever sau gắn đơn lớp phân tử Cysteamine 4.2.4 Thời gian lai hóa DNA Thời gian lai hóa DNA thời gian cần thiết để DNA receptor bắt cặp với DNA cần phát (DNA target) Đây thông số quan trọng cần xác định Trong luận văn này, chúng tơi xác định thời gian lai hóa DNA dung dịch DNA có nồng độ 10 µmole Hình 4.17 mối quan hệ thời gian bắt cặp DNA độ lệch cantilever Từ đồ thị ta thấy rằng, DNA receptor DNA target chưa bắt cặp, độ lệch cantilever 6.2 µm Khi DNA bắt cặp với nhau, độ lệch 61 cantilever tăng dần theo thời gian lai hóa Sau 50 phút bắt cặp, độ lệch cantilever 7.3125 µm, độ lệch cantilever khơng thay đổi dù thời gian lai hóa có tăng lên Như tỉ lệ cặp DNA receptor DNA target lai hóa tăng dần theo thời gian bão hòa sau 50 phút tương ứng với thay đổi độ lệch lớn dao động 1.112 µm Khi độ lệch cantilever khơng thay đổi chứng tỏ q trình lai hóa DNA đạt tới trạng thái bão hòa số DNA receptor hồn tồn bắt cặp hết với DNA target Hình 4.17 Đồ thị thể mối quan hệ thời gian bắt cặp DNA độ lệch cantilever 4.2.5 Mối quan hệ nồng độ DNA target thay đổi tần số dao động Để khảo sát mối quan hệ tần số dịch chuyển lai hóa DNA nồng độ DNA target sử dụng 10 chip chứa microcantilever gắn DNA receptor nhúng vào dung dịch DNA target với 10 nồng độ khác 0.01, 0.02, 0.05, 0.1, 0.2, 0.5, 1, 2, 10 µmole Sự lai hóa DNA receptor – DNA target làm tăng khối lượng DNA bám lên bề mặt thanh, dẫn tới thay đổi (giảm) tần số dao động Sau thời gian lai hóa 60 phút, dao động lấy khỏi dung dịch, làm khô, khảo sát tần số dao động sử dụng hệ đo chuyên dụng Scala (MECWINS, Spain) Kết mối quan hệ tần số dịch chuyển sau lai hóa DNA nồng độ DNA target trình bày hình 4.18 Các điểm chấm trịn độ lệch chuẩn điểm/đường thực nghiệm Kết nghiên cứu cho thấy dịch chuyển tần số dao động với nồng độ DNA target khoảng [0.1 – 10] micromole Trong không ghi nhận thay đổi tần số dao động khoảng nồng độ DNA target từ [0.01 – 0.05] micromole Như nhận xét 62 dao động sử dụng để phát DNA với nồng độ nhỏ 0.1 micromole Từ kết thực nghiệm cho thấy điểm đồ thị 4.18 nối lại đường thẳng nên chúng tơi fit điểm lại với thu đường thẳng hàm tuyến tính hình 4.18, biến Y thể cho độ dịch chuyển tần số biến X thể cho nồng độ DNA target Hình 4.18 Đồ thị thể mối quan hệ độ dịch chuyển tần số sau lai hóa DNA nồng độ DNA target Nồng độ CM (µmole) 0.1 0.2 0.5 10 Khối lượng DNA target 0.131 0.132 0.138 0.146 0.16 0.27 0.39 thêm vào × 10-8 (g) Sơ phân tử DNA đơn 0.304 0.308 0.32 0.34 0.372 0.63 0.91 vị diện tích × 1015 (number/cm2) Bảng Chi tiết mối quan hệ khối lượng mật độ phân tử DNA target với nồng độ Dựa tính tốn số học, bảng trình bày chi tiết khối lượng DNA target lai hóa số phân tử DNA target đơn vị diện tích cantilever Tuy nhiên phải nói rõ rằng, bỏ qua ảnh hưởng ứng xuất bề mặt 63 (surface stress) tính tốn chúng tơi để đưa đến thơng số trình bày số liệu bảng Việc bỏ qua ảnh hưởng ứng xuất bề mặt dẫn đến sai số tính tốn, sai số chấp nhận theo cơng trình nghiên cứu Craighead cộng sự, ứng suất bề mặt có ảnh hưởng khơng nhiều đến thơng số làm việc dao động có cấu trúc micron [27,28] Ứng suất bề mặt có ảnh hưởng lớn đến tần số dao động dao động chế tạo mỏng vùng có độ nano từ 1-100 nm Như ra, cantilever phát DNA target với nồng độ nhỏ 0.1 micromole Tại nồng độ này, khối lượng DNA target lai hóa mật độ phân tử diện tích dao động 0.131.10-8 g 0.304.1015 phân tử/ cm2 Khi nồng độ tăng, khối lượng DNA lai hóa số phân tử DNA target đơn vị diện tích tăng theo Nồng độ nhỏ DNA target phát tương ứng với độ dịch chuyển tần số nhỏ dao động phát thơng qua hệ đo Scala 16 Hz 64 CHƯƠNG V KẾT LUẬN VÀ ĐỊNH HƯỚNG NGHIÊN CỨU 5.1 Kết luận Chúng chế tạo thành công chip SiN Cantilever với độ dày 100 1000 nm, chiều dài 500 µm chiều rộng 100 µm Tuy nhiên dao động có độ dày 100 nm bị gãy nhiều trình tách chip từ wafer Kết cho thấy lớp SiN với độ dày 100 nm mỏng để chế tạo microcantilever dài 500 µm thiết kế Các dao động SiN với độ dày 1000 nm chế tạo từ wafer phủ lớp SiN dày 1000 nm tạo chip có cáccantilever định dạng xác, đẹp Tần số dao động dao động SiN với độ dày1000 nm có giá trị khoảng 3000 Hz Chỉ số chất lượng (Quality factor- QF) dao động nằm khoảng từ 12 – 29 Sau chế tạo thành cơng dao động, quy trình biến đổi bề mặt sử dụng Cysteamine GAD thực thành công để cố định đơn chuỗi DNA receptor lên bề mặt dao động có phủ lớp Au, sau lai hóa với chuỗi DNA target Độ lệch microcantilever trước sau gắn kết Cysteamine nghiên cứu khảo sát Kết đồng thời cho phép xác định ứng suất bề mặt dao động sau gắn kết Cysteamine Ngồi ra, chúng tơi khảo sát thời gian lai hóa cần thiết để DNA receptor kết cặp hoàn toàn với DNA target Cuối cùng, nhiệm vụ quan sử dụng dao động để phát DNA p53 tiến hành Qua q trình thực nghiệm chúng tơi xây dựng đường chuẩn thể mối quan hệ nồng độ DNA cần phát thay đổi tần số dao động Các kết thu cho thấy dao động SiN dung để phát DNA với ngưỡng phát 0.1 µ mole 5.2 Định hướng nghiên cứu Chế tạo thành công dao động SiN microcantilever Việt Nam kết quan trọng, thể tâm cố gắng Tác nhóm nghiên cứu thuộc Phịng Thí Nghiệm Cơng nghệ Nano, ĐHQG TPHCM Có thể nói bước tiến lĩnh vực chế tạo micro Việt Nam Tác giả nhóm nghiên cứu tiếp tục nghiên cứu chế tạo loại cantilever vật liệu khác với thiết kế khác Đặc biệt chế tạo dao động có thông số hoạt động lặp lai cao Đây yêu cầu 65 để đưa dao động micro/nano vào ứng dụng rộng rãi phân tích Sinh – Hóa học Việc chế tạo dao động có kích thước nhỏ hơn, mỏng (nanocanilevers) để nâng cao tần số độ nhạy dao động, cho phép ứng dụng phát sinh học siêu nhạy hướng nghiên cứu cần triển khai 66 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Chung-Kai YANG, From MEMS to NEMS: Scaling Cantilever Sensors, Technische Universiteit Delft, 2012 [2] Then, D.; Vidic, A.; Ziegler, C Sens Actuators, B2006, B117,1 [3] Then, D.; Ziegler, C Encycl Nanosci Nanotechnol.2004, 1, 499 [4] Abadal, G.; Davis, Z J.; Helbo, B.; Borrise, X.; Ruiz, R.; Boisen Lang, H P.; Berger, R.; Battiston, F.; Ramseyer, J P.; Meyer, E [5] Andreoli, C.; Brugger, J.; Vettiger, P.; Despont, M.; Mezzacasa, T.; Scandella, L.; Guentherodt, H J.; Gerber, C.; Gimzewski, J K.Appl Phys A1998, 66, S61 [6] Rasmussen, P A.; Grigorov, A V.; Boisen, A J Micromech Microeng.2005, 15, 1088 [7] Lu, P.; Lee, H P.; Lu, C.; O’Shea, S J Phys ReV B: Condens Matter2005, 72, 085405/1 [8] M.C Petty, Langmuir-Blodgett Films, Cambridge University Press, Cambridge, 1996 [19] W Weaver Jr., S P Timoshenko and D H Young,Vibration Problems in Engineering, Wiley-Interscience, New York, 5th edn,1990, ch 5, pp 427– 428 [10] Karen M Goeders, Jonathan S Colton, Lawrence A Bottomley, Microcantilevers, Chem Rev 2008, 108, 522-542 [11] D.F McGuigan, C.C Lam, R.Q Gram, A.W Hoffman, D.H Douglass, and H.W Gutche Measurements of the mechanical Q of single-crystal silicon at low temperatures J Low Temp Phys., 30(5/6):621–29, 1978 [12] Lange D (2000) Cantilever-based microsystems for gas sensing and atomic force microscopy [13] R McKendry, J Zhang, Y Arntz, T Strunz, M Hegner, H P Lang, M K Baller, U Certa, E Meyer, H.-J Guă ntherodt and Ch Gerber,Proc Natl Acad Sci U S A., 2002, 99(15), 9783–9788 [14] T Thundat, E A Wachter, S L Sharp and R J Warmack, Appl Phys Lett., 1995, 66(13), 1695–1697 [15] S Basak, A Raman and S V Garimella,J Appl Phys., 2006, 99(11), 114906 67 [16] J Polesel-Maris, L Aeschimann, A Meister, R Ischer, E Bernard, T Akiyama, M Giazzon, P Niedermann, U Staufer, R Pugin, N F de Rooij, P Vettiger and Heinzelmann,J Phys.: Conf Ser., 2007, 61, 955– 959 [17] X Yu, J Thaysen, O Hansen and A Boisen,J Appl Phys., 2002, 92(10), 6296–6301 [18] J A Harley and T W Kenny,Appl Phys Lett., 1999, 75(2),289–291 [19] Gfeller, K Y.; Nugaeva, N.; Hegner, M.Appl EnViron Microbiol 2005, 71, 2626 [20] Gfeller, K Y.; Nugaeva, N.; Hegner, M.Biosens Bioelectron.2005, 21, 528 [21] Ramos, D.; Tamayo, J.; Mertens, J.; Calleja, M.; Zaballos, A.J Appl Phys.2006, 100 [22] Campbell, G A.; Mutharasan, R Biosens Bioelectron.2006, 22,78 [23] Campbell, G A.; Mutharasan, R Biosens Bioelectron.2006, 21,1684 [24] Nugaeva, N.; Gfeller, K Y.; Backmann, N.; Lang, H P.; Dueggelin, M.; Hegner, M.Biosens Bioelectron.2005, 21, 849 [25] T P Burg, S R Manalis Suspended microchannel resonators for biomolecular detection Appl Phys Lett., 2003, 83 (13), 2698-2700 [26] J H Lee, K S Hwang, J Park, K H Yoon, D S Yoon and T S Kim, Biosens Bioelectron., 2005, 20, 2157–2162 [27] B Ilic, Y Yang and H G Craighead, Appl Phys Lett., 2004, 85 (13), 2604–2606 [28] B Ilic, Y Yang, K Aubin, R Reichenbach, S Krylov and H G Craighead, Nano Lett., 2005, (5), 925–929 [29] Philip S Waggoner and Harold G Craighead, Micro- and nanomechanical sensors for environmental, chemical, and biological detection, Lab Chip, 2007, 7, 1238–1255 [30] Kinzler, Kenneth, W.; Vogelstein, Bert (2002) “Introduction” The genetic basis of human cancer New York: McGraw – Hill, Medical Pub Division.p.5 [31] Jemal A, Bray, F, Center, MM, Ferlay, J, Ward, E, Forman, D (February 2011) “Global cancer statistics” CA: a cancer journal for clinicians 61 (2): 69 – 90 68 [32] N.F Martinez, P.M Kosaka, J Tamayo Rev Sci Instrum.81, 125109 (2010) [33] Daniel Ramos, Maria Arroyo-Hernandez, Eduardo Gil-Santos, Hien Duy Tong, Cees Van Rijn, Montserrat Calleja, and Javier Tamayo Arrays of Dual Nanomechanical Resonators for Selective Biological Detection Anal Chem., 2009, 81 (6), 2274-2279 [34] N F Martínez, P M Kosaka, J Tamayo, T D Hien, C V Rijn, and M Calleja High throughput optical readout of dense arrays of nanomechanical systems for sensing applications Rev Sci Instrum 2010, 81, 125109 ... NGUYỄN DUY KHANH CHẾ TẠO MICROCANTILEVER VÀ ỨNG DỤNG TRONG PHÁT HIỆN DNA CHỈ THỊ UNG THƯ GAN Chuyên ngành: Vật liệu Linh kiện Nanô (Chuyên ngành đào tạo thí điểm) LUẬN VĂN THẠC SĨ NGƯỜI HƯỚNG DẪN... phản ứng sinh hóa mà phản ứng xảy số tổ chức đặc biệt thể Ung thư gan Ung thư gan loại ung thư xuất phát từ gan Ung thư gan nguyên phát thư? ??ng chuẩn đoán chiếm hàng thứ toàn cầu nguyên nhân ? ?ứng. .. xảy ung thư Chẳng hạn, ung thư vú lan tới gan gọi ung thư vú nơi hình thành ban đầu khơng phải ung thư gan Tương tự vậy, ung thư tiền liệt tuyến lan tới xương ung thư tiền liệt tuyến di ung thư