Việt Nam có thêm nghiên cứu về cảm biến sinh học

Nghiên cứu biến đổi bề mặt Au bởi hợp chất thiol để ứng dụng trong cảm biến sinh học là đề tài của nhóm nghiên cứu: Phan Thanh Nhật Khoa, Nguyễn Trung Thành, Phan Văn Tuấn, Phạm Văn Bình, Phạm Xuân Thanh Tùng, Lê Thị Thanh Tuyền, Tống Duy Hiển, Phòng thí nghiệm công nghệ nano, ĐHQG-HCM.

Cảm biến thanh dao động hiện nay đang thu hút được sự chú ý của các nhà nghiên cứu như là một cảm biến có tiềm năng ứng dụng đa dạng: có khả năng sử dụng làm cảm biến khí, cảm biến phát hiện vi khuẩn, phát hiện thuốc phát hiện chất nổ.

Đặc biệt, nghiên cứu của Craighead và các cộng sự trong năm 2011 lần đầu tiên đã chứng minh khả năng phát hiện vi khuẩn E. coli sử dụng cảm biến thanh dao động, sau đó phát hiện được Salmonella enterica. Trong công trình nghiên cứu phát hiện Salmonella enterica, khi vi khuẩn bị bắt giữ trên bề mặt thanh đã tạo ra ứng suất và khiến thanh dao động bị uốn cong.

Tuy nhiên, để thanh dao động trở thành cảm biến sinh học giai đoạn đầu tiên là phải hoạt hóa, biến đổi bề mặt thanh dao động để gắn các thụ thể chuyên biệt với kháng nguyên (đối tượng cần nhận diện) lên bề mặt thanh. Tùy theo loại vật liệu của cảm biến mà phương pháp biến đổi bề mặt được lựa chọn cho thích hợp.

Trong nghiên cứu này, thanh dao động được chế tạo bằng vật liệu silicon nitrode trên đế wafer Si. Mặt trên của thanh có phủ một lớp màng mỏng Cr và Au nhằm tăng độ phản xạ, việc này tạo sự thuận lợi cho việc đo độ lệch của thanh, vì bản thân màng mỏng SiNx trong suốt và không phản xạ ánh sáng. Nhằm hướng đến ứng dụng thanh dao động làm cảm biến nano sinh học phát hiện các chỉ thị ung thư, đặc biệt là ung thư gan với các chỉ thị sinh học như alpha fetoprotein (AFP), AFP-L3 (một đồng phân của AFP), golgi protein 73 (GP73), Dickkopf-related protein, des-gamgacarboxyprothrombin (DCP)…Việc gắn kết các kháng thể của các chỉ thị này lên bề mặt thanh dao động là một việc làm cần thiết, tạo tiền đề cho việc hoàn thiện một cảm biến sinh học với cấu trúc thanh dao động  nano. Do đó, nhóm tác giả đã nghiên cứu, biến đổi bề mặt Au nhằm gắn kết các phân tử sinh học (kháng thể) lên thanh dao động nano.

Kết quả nghiên cứu cho thấy, để có thể chuyển cảm biến thanh dao động với bề mặt có màng Au trở thành cảm biến có khả năng phát hiện các chất chỉ thị sinh học, thì cần thiết phải gắn kết thành công các kháng thể tương ứng lên bề mặt Au. Vì bản chất kháng thể là protein, nên nghiên cứu này tập trung theo hướng gắn kết cysteamine và GAD lên bề mặt Au. Kết quả đo đạc góc tiếp xúc của nước trên bề mặt Au sau mỗi lần biến đổi bề mặt cho thấy tính ái kỵ nước thay đổi rõ rệt.

Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ cysteamine, thời gian ngâm cysteamine, thời gian ngâm GAD cho thấy các thông số này có ảnh hưởng quan trọng đến chất lượng 2 lớp cysteamine/GAD. Trong phạm vi các điều kiện đã tiến hành nghiên cứu, kết quả cho thấy nồng độ cysteamine 5 mM, thời gian ngâm cysteamine 16 h  và thời gian ngâm GAD 1 h để tạo ra lớp cysteamine/GAD thích hợp nhất cho việc gắn kết các protein trên bề mặt Au. Kết quả có nhiều khả năng ứng dụng trong việc cố định kháng thể lên bề mặt Au để cảm biến mang tính đặc hiệu trong xét nghiệm.

Theo Khoa học phổ thông