Với các mục tiêu cụ thể là thiết kế, mô phỏng và chế tạo thiết bị vi lưu có khả năng bắt giữ khoảng 1000 tế bào đơn lẻ cho các thí nghiệm phân tích tiếp theo; tối ưu hóa quy trình đóng gói hệ vi lưu dựa trên công nghệ tích hợp với lớp PDMS trên đế kính; thiết lập và nghiên cứu những hoạt động của các đơn tế bào bên trong hệ vi lưu trong một khoảng thời gian dài (hơn 2 tuần lễ); và nghiên cứu phản ứng của tế bào ung thư (tế bào ung thư vú MDA-231) đối với các loại thuốc chống ung thư khác nhau (Cisplatin, Pudomicin), TS. Nguyễn Tiến Anh và các cộng sự tại Học viện Kỹ thuật Quân sự đã thực hiện đề tài “Phát triển hệ thống vi lưu ứng dụng nghiên cứu số lượng lớn các đơn tế bào ung thư”.

Sau 48 tháng thực hiện, từ ngày 01/03/2018 đến 31/03/2022, đề tài đã đạt được những kết quả đáng chú ý sau:

1. Kết quả mô phỏng

Với kích thước siêu nhỏ của các linh kiện MEMS và hệ vi lưu, việc thiết kế và mô phỏng bằng phần mềm chuyên dụng trước khi chế tạo là cực kỳ quan trọng. Quá trình này giúp tối ưu hóa cấu trúc và tham số, đảm bảo hiệu quả, tiết kiệm thời gian và chi phí trong sản xuất thực tế.

Trong khuôn khổ đề tài này, nhóm nghiên cứu đã làm chủ các kỹ thuật thiết kế hệ vi lưu và cảm biến MEMS. Các học viên và kỹ thuật viên đã thành thạo phần mềm Comsol Multiphysics để thực hiện mô phỏng tĩnh và động, minh họa các kênh vi lưu, cấu trúc bắt giữ tế bào, và mô hình động của tế bào, hạt vi cầu trong vi kênh.

Những kết quả mô phỏng này không chỉ giúp hoàn thành Mục tiêu 1, Mục tiêu 2 và Nội dung nghiên cứu thiết kế, mô phỏng hệ vi lưu của đề tài mà còn đóng góp vào việc đào tạo 01 Thạc sĩ và dẫn đến 01 bài báo khoa học trên tạp chí quốc gia uy tín và 01 công bố quốc tế.

2. Kết quả thực nghiệm.

a) Kết quả chế tạo các hệ vi lưu

Việc chế tạo cảm biến sinh học và thiết bị vi lưu thường phức tạp, tốn kém và đòi hỏi thiết bị, vật liệu chuyên dụng, điều kiện mà không nhiều nhóm nghiên cứu trong nước có thể đáp ứng. Tuy nhiên, trong quá trình thực hiện đề tài, nhóm nghiên cứu đã chủ động xây dựng một hệ thống chế tạo kênh vi lưu hoàn chỉnh. Hệ thống này bao gồm các trang thiết bị thí nghiệm, máy móc cần thiết như hệ thống phòng lab, thiết bị chiếu tia UV phục vụ quang khắc, bơm vi lưu và các linh kiện đi kèm khác, tất cả đều được xây dựng đồng bộ.

Việc làm chủ công nghệ này cho phép nhóm nghiên cứu chế tạo các hệ thống kênh vi lưu với chi phí thấp và quy trình đơn giản, đáp ứng tốt các yêu cầu ứng dụng của đề tài. Thành tựu này đóng vai trò quan trọng trong việc hoàn thành các nội dung nghiên cứu hiện tại và mở ra hướng nghiên cứu mới trong tương lai. Các kỹ thuật chế tạo kênh vi lưu mà nhóm đã phát triển trong điều kiện trong nước cũng cung cấp cơ sở tham khảo quý giá cho những nghiên cứu khác gặp khó khăn về thiết bị.

Nhờ hệ thống trang thiết bị đã xây dựng, nhiều cấu trúc vi lưu đã được chế tạo thành công, không chỉ phục vụ mục tiêu nghiên cứu của đề tài mà còn có tiềm năng ứng dụng cho các hướng nghiên cứu mở rộng. Cụ thể, các nội dung nghiên cứu về Chế tạo bề mặt chip và Chế tạo vi kênh đã được hoàn thành tốt.

b) Kết quả về quy trình đóng gói, tích hợp hệ thống

Trong nghiên cứu về các hệ kênh vi lưu và cảm biến MEMS, quy trình đóng gói hệ thống đóng vai trò thiết yếu để đảm bảo hiệu quả thí nghiệm. Nhóm nghiên cứu đã thành công trong việc tìm ra các kỹ thuật hàn, gắn kênh vi lưu lên đế kính và tích hợp chúng với hệ thống kênh dẫn. Điều này đảm bảo hệ thống hoạt động hiệu quả, đáp ứng các yêu cầu thí nghiệm đã đề ra.

c) Kết quả về công bố khoa học

Đề tài đã vượt chỉ tiêu về chất lượng và đảm bảo đủ về số lượng công bố khoa học so với thuyết minh ban đầu. Theo thuyết minh, cần có 05 công trình khoa học, bao gồm 02 bài báo trên tạp chí quốc tế uy tín, 01 bài báo trên tạp chí quốc gia uy tín và 02 công trình đăng trong kỷ yếu hội nghị quốc tế, quốc gia.

Đến thời điểm báo cáo, nhóm nghiên cứu đã công bố được 05 công trình khoa học, trong đó có: 02 Bài báo quốc tế thuộc danh mục ISI/Q1 (chất lượng cao vượt trội so với yêu cầu ban đầu); 01 bài báo quốc tế thuộc danh mục Scopus/Q3; 01 bài báo đăng trên kỷ yếu Hội nghị Quốc tế và 01 bài báo đăng trên tạp chí uy tín trong nước.

Nhìn chung, các kết quả công bố không chỉ đảm bảo yêu cầu của đề tài mà còn được đăng trên các tạp chí và hội thảo quốc tế uy tín, khẳng định chất lượng khoa học của nghiên cứ

d) Kết quả về đào tạo

Đề tài đã hoàn thành đầy đủ các chỉ tiêu đào tạo theo thuyết minh phê duyệt. Cụ thể, nghiên cứu đã đào tạo thành công 01 Thạc sĩ với các nội dung nghiên cứu tập trung vào ứng dụng mô phỏng hệ thống vi lưu, gắn liền với nội dung 1, 2 và mục tiêu 1, 2 của đề tài.

Ngoài ra, quá trình tham gia thực hiện đề tài còn góp phần quan trọng vào việc nâng cao kiến thức, trình độ nghiên cứu cũng như mở rộng khả năng hợp tác của các thành viên. Đặc biệt, hướng nghiên cứu chính của đề tài về thiết kế và chế tạo các hệ kênh vi lưu đã mở ra nhiều triển vọng cho các nghiên cứu hợp tác và ứng dụng mở rộng trong tương lai.

Đề tài đã đạt được các mục tiêu nghiên cứu đặt ra, tuy nhiên có một thay đổi nhỏ: mục tiêu số 1 về chế tạo hệ thống bắt giữ tới 1000 tế bào chưa đạt được hoàn toàn do hạn chế về tích hợp và công nghệ chế tạo trong nước, dẫn đến số lượng vị trí bắt giữ tế bào thực tế bị giảm.

Về nội dung và phương pháp, dựa trên các trang thiết bị đã xây dựng và hợp tác nghiên cứu, đề tài đã mở rộng thêm hướng ứng dụng chế tạo kênh vi lưu cấu trúc chữ T để sản xuất vi hạt vi cầu và khảo sát đặc tính laser.

Đối với kết quả nghiên cứu, số lượng công bố khoa học của đề tài đảm bảo đủ chỉ tiêu (05 công trình). Đặc biệt, chất lượng công bố đã vượt chỉ tiêu, với 03 bài báo đăng trên các tạp chí quốc tế (so với 02 bài báo quốc tế uy tín ban đầu), trong đó có 01 bài báo ISI/Q1 là tạp chí uy tín đầu ngành trong lĩnh vực Vật lý.

Có thể tìm đọc toàn văn báo cáo kết quả nghiên cứu (mã số 21533/2022) tại Cục Thông tin, Thống kê.

P.T.T (NASTIS)