Sinh viên chế tạo công nghệ tạo vi giọt ứng dụng phân phối thuốc

Hệ thống vi lưu cấu trúc chữ Y tích hợp cảm biến có khả năng tạo vi giọt với kích thước giọt có thể điều khiển theo mong muốn.

Dưới sự hướng dẫn của PGS.TS. Bùi Thanh Tùng và TS. Phạm Ngọc Thảo, sinh viên Trần Thanh Hằng (khoa Điện tử viễn thông, Trường Đại học Công nghệ) đã thực hiện thành công đề tài nghiên cứu khoa học “Droplet on demand system utilizing a Y-junction microfluidic device for drug delivery application” (Hệ thống vi lưu tạo vi giọt theo yêu cầu cho ứng dụng phân phối thuốc).

Đề tài đạt giải Nhì “Sinh viên nghiên cứu khoa học cấp ĐHQGHN” năm 2020 và được lựa chọn để tham gia “Hội nghị sinh viên nghiên cứu khoa học cấp Bộ GD&ĐT”.

Chia sẻ cơ duyên tham gia đề tài khoa học này, nữ sinh Thanh Hằng cho biết, bắt đầu từ sự đam mê nghiên cứu với kỳ vọng những sản phẩm của bản thân có giá trị thực tiễn trong cuộc sống.

Và em nhận thấy công nghệ vi cơ điện tử có giá trị thực tiễn cao đối với lĩnh vực y sinh, đặc biệt là ứng dụng trong phân phối thuốc đối với bệnh nhân. Hiện nay trong điều trị, thuốc vẫn đang được sử dụng theo cách truyền thống thông qua đường uống hoặc tiêm trực tiếp vào cơ thể.

Những cách sử dụng này, nhất là hóa trị liệu đối với các bệnh hiểm nghèo như ung thư sẽ dẫn đến việc điều trị không đạt hiệu quả mà còn gây ảnh hưởng không tốt đến sức khỏe bệnh nhân.

Ngày nay, các nhà khoa học dựa trên công nghệ vi cơ điện tử đã nghiên cứu phát triển các hệ thống vận chuyển thuốc tác động hướng đích giúp đưa thuốc vào cơ thể con người và tác động trực tiếp vào các bộ phận bị bệnh xác định, giúp tăng hiệu quả điều trị.

Trong các ứng dụng vận chuyển thuốc này, ngoài vấn đề làm sao để thuốc đến đúng vị trí cần tác dụng, một vấn đề quan trọng được đặt ra là làm sao có thể điều khiển được chính xác tỷ lệ các thành phần thuốc nhằm tối ưu hóa việc điều trị.

“Dựa trên những cơ sở đó, em đã thực hiện nghiên cứu đề tài “Hệ thống vi lưu tạo vi giọt theo yêu cầu cho ứng dụng phân phối thuốc” và phát triển một hệ thống vi lưu cấu trúc chữ Y tích hợp cảm biến có khả năng tạo vi giọt với kích thước giọt có thể điều khiển theo mong muốn, hướng tới ứng dụng cho bài toán phân phối thuốc và trong lĩnh vực y sinh”, sinh viên Thanh Hằng nhấn mạnh.

Dựa trên công nghệ vi lưu, vi chế tạo và kỹ thuật cảm biến điều khiển, Hằng đã nghiên cứu phát triển hệ thống tạo vi giọt(thuốc) có thể điều khiển kích thước theo yêu cầu nhằm ứng dụng trong hệ thống vận chuyển thuốc hướng đích.

Theo đó, vi giọt được tạo ra trong dòng chảy liên tục bằng phương pháp flow-focusing (dòng chảy tập trung)sử dụng cấu trúc kênh vi lưu hình chữ Y. Khi đó, kích thước giọt tạo ra được điều chỉnh thông qua lực bơm tác dụng vào kênh vi lưu.

Đồng thời, cảm biến điện tử được tích hợp trong kênh dẫn phát hiện sự tạo giọt cũng như kích thước giọt dựa trên phát hiện sự thay đổi trở kháng (đây chính là dữ liệu hệ thống thu nhập).Hệ thống thu thập và xử lý dữ liệu từ cảm biến từ đó kiểm soát được kích thước vi giọt cũng như số lượng vi giọt được tạo ra.

Kết quả nghiên cứu cho thấy sự tương quan giữa thực nghiệm và mô phỏng trong việc tạo ra giọt thuốc với đa dạng kích thước kích micromet, đáp ứng mục tiêu đề ra và gián tiếp chứng minh khả năng, tính khả thi của việc kết hợp lợi thế của điều chế giọt thuốc và hệ thống cảm biến trở kháng, tạo nền tảng tốt cho ứng dụng trộn thuốc, tự động điều chỉnh vận tốc để tạo ra các giọt đồng đều theo yêu cầu.

Hằng tự tin cho biết so với những sản phẩm và đề tài đã nghiên cứu, vi giọt mà cô tạo ra có kích thước đa dạng hơn và đặc biệt là sản phẩm của em có khả năng chế tạo vi giọt với kích thước siêu nhỏ, mà không làm ảnh hưởng đến chất lượng thuốc thử bên trong.

Đây sẽ là một sản phẩm hứa hẹn có tính ứng dụng cao trong nền tảng khoa học và công nghệ cho thiết bị y sinh, cụ thể là thiết bị tạo vi giọt dành cho các ứng dụng truyền thuốc.

Theo đánh giá của các nhà chuyên môn, kết quả nghiên cứu của Hawngfg có khả năng chuyển giao và bắt kịp với xu thế cũng như nhu cầu của thị trường hiện nay.

Không những hệ thống điều chỉnh được giọt thuốc theo nhu cầu, mà còn nhỏ gọn và được chế tạo dễ dàng với chi phí thấp nhất, đặc biệt là có thể sản xuất hàng loạt. Với nhưng ưu điểm như vậy, sản phẩm có thể được ứng dụng không chỉ ở các bệnh viện lớn mà còn có thể ứng dụng ở các bệnh viện địa phương.

H. Phong