Tên đề tài luận án: Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo chip vi lỏng có gắn cảm biến dựa trên công nghệ MEMS và hạt nano siêu thuận từ định hướng ứng dụng trong lĩnh vực y sinh

1. Họ và tên nghiên cứu sinh: Vũ Xuân Mạnh               2. Giới tính: Nam

3. Ngày sinh: 23/07/1979                                                  4. Nơi sinh: Thái Bình

5. Quyết định công nhận nghiên cứu sinh số:778/QĐ-CTSV, ngày 21 tháng 08 năm 2017 của Hiệu trưởng Trường Đại học Công nghệ, Đại học Quốc gia Hà Nội.

6. Các thay đổi trong quá trình đào tạo:

• Quyết định về việc gia hạn học tập cho nghiên cứu sinh K24 (đợt 1) số: 561/QĐ-ĐT, ngày 28 tháng 08 năm 2020 của Hiệu trưởng Trường Đại học Công nghệ, Đại học Quốc gia Hà Nội. Thời gian gia hạn 2 năm.
• Quyết định về việc trả nghiên cứu sinh về địa phương/cơ quan công tác số: 1179/QĐ-ĐT, ngày 29tháng11năm 2022 của Hiệu trưởng Trường Đại học Công nghệ, Đại học Quốc gia Hà Nội.
• Điều chỉnh tên đề tài luận án tiến sĩ theo quyết định số: 1437/QĐ-ĐHCNngày15 tháng 07 năm 2024.Tên đề tài luận áncũ “Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo chip vi lỏng có gắn cảm biến dựa trên công nghệ MEMS và hạt nanô đa chức năng ứng dụng trong lĩnh vực y sinh”được đổi thành tên mới“Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo chip vi lỏng có gắn cảm biến dựa trên công nghệ MEMS và hạt nano siêu thuận từ định hướng ứng dụng trong lĩnh vực y sinh” nhằm phù hợp hơn với nội dung của luận án và không làm thay đổi hướng nghiên cứu của luận án.

7. Tên đề tài luận án: Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo chip vi lỏng có gắn cảm biến dựa trên công nghệ MEMS và hạt nano siêu thuận từ định hướng ứng dụng trong lĩnh vực y sinh

8. Ngành dào tạo:Kỹ thuật Điện tử                            9. Mã số:9510302.01

10. Cán bộ hướng dẫn khoa học: PGS.TS. Bùi Thanh Tùng; GS.TS. Chử Đức Trình

Thông tin luận án Tiến sĩ của NCS Vũ Xuân Mạnh (tiếng Anh)

11. Tóm tắt các kết quả mới của luận án:

Mục đích và đối tượng nghiên cứu của luận án:

Mục đích của luận án là nghiên cứu, phát triển được một hệ đo vi lưu siêu nhạy từ để xác định nồng độ các hạt nano siêu thuận từ (SPMNPs) trong dòng chảy liên tục của chip vi lỏng, định hướng phát triển hệ phân tích định lượng tế bào được đánh dấu bằng SPMNPs trong dòng chảy liên tục.

Đối tượng nghiên cứu: chip vi lỏng gắn cảm biến từ tính, hệ đo vi lưu, mạch xử lý tín hiệu, hạt nano siêu thuận từ được chức năng hóa sinh học.

Các phương pháp nghiên cứu đã sử dụng:

Luận án kết hợp các phương pháp nghiên cứu lý thuyết, mô hình toán học, mô phỏng, đo đạc, kiểm chứng bằng thực nghiệm.

Các kết quả chính và kết luận:

Kết quả chính:

• Đề xuất được mô hình hệ đo vi lưu siêu nhạy từ để xác định nồng độ rất thấp các hạt nano siêu thuận từ trong dòng chảy liên tục của chip vi lỏng, có triển vọngđể phát triển hệ phân tích định lượng tế bào trong dòng chảy liên tục. Phương pháp định lượng này có thể làm giảm thể tích mẫu cần phân tích, tránh được sai số do tạp chất phi từ và tận dụng được chất đánh dấu là hạt từ trong khâu tách lọc tế bào.
• Chế tạo thành công hệ đo vi lưu đề xuất với chip vi lỏng được chế tạo bằng công nghệ in 3D trên vật liệu công nghiệp. Việc sử dụng công nghệ in 3D để chế tạo chip vi lỏng đề xuất trong luận án có tính mới; mô hình toán học được áp dụng vào việc tìm ra các thông số tối ưu cho chip bị vi lỏng có tính khoa học cao và đáp ứng thực tiễn tốt; kỹ thuật xử lý tín hiệu phù hợp với đặc tính vật lý của cảm biến giúp giới hạn phát hiện tín hiệu của hệ đo vi lưu siêu nhạy từ được giảm xuống 3,81 nT tương ứng với nồng độ 12,5 µg/mL hạt nano siêu thuận từ, tốt hơn các kết quả của một số công trình nghiên cứu trước đây.

Kết luận:

• Hệ đo vi lưusiêu nhạy từ đã được phát triển thành công để xác định nồng độ rất thấp các hạt nano siêu thuận từ trong dòng chảy liên tục. Hệ thống này có tiềm năng ứng dụng trong phân tích y sinh, giúp giảm chi phí xét nghiệm nhờ giảm quy trình và chất đánh dấu, đồng thời tránh sai số từ tạp chất phi từ.

12. Khả năng ứng dụng trong thực tiễn:Hệ thống đề xuất có tiềm năng phát triển thành hệ phân tích y sinh, giúp giảm chi phí xét nghiệm nhờ giảm quy trình và chất đánh dấu, đồng thời tránh sai số từ tạp chất phi từ.

13. Những hướng nghiên cứu tiếp theo:Hướng nghiên cứu cụ thể cần tiếp tục như sau:

• Một số mẫu hạt nano siêu thuận từ đã được khảo sát đáp ứng tốt khả năng phát hiện của hệ đo đề xuất cần được nghiên cứu chức năng hóa sinh học chúng để tách lọc, làm giàu tế bào trong mẫu, sau đó định lượng tế bào bằng hệ đo đề xuất.
• Sản phẩm của luận án cần được tiếp tục phát triển nhỏ gọn hơn, tích hợp cả quy trình tách lọc, làm giàu tế bào và định lượng vào một thiết bị nhằm tiết kiệm thời gian, tài chính, đơn giản hóa trong khâu vận hành và đáp ứng thực tiễn tốt.

14. Các công trình đã công bố có liên quan đến luận án:

1. Xuan, Manh Vu; Ngoc, Thao Pham; Bui, Tu Dinh; Quoc, Tuan Vu; Minh, Hieu Nguyen; Quang, Loc Do; Hai, Binh Nguyen; Duc, Trinh Chu; Thanh, Tung Bui (2021), “Real-time, continuous-flow determination of the magnetic nanoparticles concentration by modified-GMR sensor” The 2nd Poland-Vietnam Symposium on Natural Science, High Technologies and Humanities for Young Scientists PolVietSym2021 (Cracow, Poland, November 20-21, 2021), 2, 83-84

2. Xuan, Manh Vu; Ngoc, Thao Pham; Quoc, Tuan Vu; Minh, Hieu Nguyen; Hoang, Nam Nguyen; Quang, Loc Do; Duc, Trinh Chu; Thanh, Tung Bui (2021), “Concentration Detection of Continuous-Flow Magnetic Nanoparticles Using Giant Magnetoresistance Sensor”, 2021 3rd International Symposium on Material and Electrical Engineering Conference (ISMEE), Vol. 3 (IEEE, (2021)), pp. 78–82.

3. Xuan, Manh Vu; Dang, Phu Nguyen; Quang, Loc Do; Minh, Hieu Nguyen; Duc, Trinh Chu; Thanh, Tung Bui (2022) “Highly sensitive modified giant magnetometer resistance measurement system for the determination of superparamagnetic nanoparticles in continuous flow with application for the separation of biomarkers”; Instrumentation Science & Technology; Volume 51, Issue 4, 382-399

4. Vũ Xuân Mạnh, Vũ Quốc Tuấn, Nguyễn Đăng Phú, Đỗ Quang Lộc, Chử Đức Trình, Bùi Thanh Tùng (2023), “Hệ đo siêu nhạy từ dựa trên kỹ thuật khuếch đại Lock-in và cảm biến từ trở khổng lồ (GMR)”, Tạp chí Khoa học và Công nghệ Việt Nam.