thuyet minh de tai cam bien nano-biosensor 31-5-08

THUYẾT MINH ĐỀ TÀI (Kèm theo Quyết định số 10/2007/QĐ-BKHCN ngày 11 tháng 5 năm 2007

của Bộ trưởng Bộ Khoa học và Công nghệ)

THUYẾT MINH ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨUKHOA HỌC VÀ PHÁT TRIỂN CÔNG NGHỆ

I. THÔNG TIN CHUNG VỀ ĐỀ TÀI

1 Tên đề tài 2 Mã số: KC.04.12/06-10

Nghiên cứu chế tạo cảm biến nano sinh học đế chẩn đoán và định lượng một số hợp chất sinh học

3 Thời gian thực hiện: 32 tháng 4 Cấp quản lý

Từ tháng 03/ 2008 đến tháng 10/ 2010Nhà nước Bộ

Tỉnh Cơ sở

5 Kinh phí: 3.950 triệu đồng, trong đó:

Nguồn Tổng số (triệu đồng)

- Từ Ngân sách sự nghiệp khoa học 3.950

- Từ nguồn tự có của tổ chức

- Từ nguồn khác

6 Thuộc Chương trình: Nghiên cứu, phát triển và ứng dụng công nghệ sinh học

Mã số: KC.04.12/06-10

Thuộc dự án KH&CN;

Đề tài độc lập;

7 Lãnh vực khoa học

Tự nhiên; Nông, lâm, ngư nghiệp;

Kỹ thuật và công nghệ; Y dược.

8 Chủ nhiệm đề tài

Họ và tên: TS. Nguyên Thi Phương Phong

Ngày, tháng, năm sinh: 10/09/1961 Nam/ Nữ: Nữ

Học hàm: Năm được phong học hàm:

Học vị: TS Năm đạt học vị: 2003

Chức danh khoa học: Nghiên cứu viên

Chức vụ: Phó Giám Đôc

Điện thoại: CQ: 84-8-7242160-Ext. 4632 NR: 84-8-8438354 DĐ: 0908.021.393

Fax: 84-8-7242163 E-mail: [email protected]

Tên tổ chức đang công tác: Phòng Thí Nghiệm Công Nghệ Nano - Đại Học Quôc Gia TP.

1

mailto:[email protected]

HCM

Địa chỉ tổ chức: Khu Phô 6, Phường Linh Trung, Quận Thủ Đức, TP. HCM.

Địa chỉ nhà riêng: 40/40 Trần Quang Diệu, Phường 14, Quận 03, TP. HCM.

9 Thư ký đề tài

Họ và tên: KS. Lê Thi Thanh Tuyền

Ngày, tháng, năm sinh: 11/11/1984 Nam/ Nữ: Nữ

Học hàm, học vị: KS

Chức danh khoa học: Nghiên cứu viên

Chức vụ: Cán bộ quản lý KH & CN

Điện thoại: CQ: 84-8-7242160 - Ext. 4623 DĐ: 0983.938408

Fax: 84-8-7242163 E-mail: [email protected]; [email protected]

Tên tổ chức đang công tác: Phòng Thí Nghiệm Công Nghệ Nano - Đại Học Quôc Gia TP. HCM

Địa chỉ tổ chức: Khu Phô 6, Phường Linh Trung, Quận Thủ Đức, TP. HCM.

Địa chỉ nhà riêng: 333/11/22 Lý Thái Tổ, P.9, Q.10, TP.HCM

10 Tổ chức chủ trì đề tài

Tên tổ chức chủ trì đề tài: Phòng Thí Nghiệm Công Nghệ Nano - Đại Học Quôc Gia TP. HCM

Điện thoại: 84-8-7242160 - Ext. 4612 Fax: 84-8-7242163

E-mail: [email protected]

Website: www.hcmlnt.edu.vn

Địa chỉ: Khu Phô 6, Phường Linh Trung, Quận Thủ Đức, TP. HCM

Họ và tên thủ trưởng tổ chức: PGS.TS. Đặng Mậu Chiến

Sô tài khoản: 945.01.0025009

Ngân hàng: Kho Bạc Nhà Nước TP. HCM

Tên cơ quan chủ quản đề tài: Phòng Thí Nghiệm Công Nghệ Nano - Đại Học Quôc Gia TP. HCM.

11 Các tổ chức phối hợp chính thực hiện đề tài (nếu có)

1. Tổ chức 1 : Viện Sinh học Nhiệt đới

Tên cơ quan chủ quản: Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam

Điện thoại: 84-8-8241401 Fax: 84-8-8241346

Địa chỉ: 01 Mạc Đĩnh Chi, Q.1, TP. HCM

Họ và tên thủ trưởng tổ chức: TS. Hoàng Nghĩa Sơn

2. Tổ chức 2 : Đại học Y Dược TP. HCM

Tên cơ quan chủ quản: Bộ Y tế

2




Điện thoại: 84-8-8550510 Fax: 84-8-8552304

Địa chỉ: 217 Hồng Bàng Q.5, TP. HCM

Họ và tên thủ trưởng tổ chức: GS.TS. Đặng Vạn Phước

3. Tổ chức 3 : Khoa Nội Tiết - Bệnh viện Chợ Rẫy TP. HCM

Tên cơ quan chủ quản: Bệnh viện Chợ Rẫy TP. HCM

Điện thoại: 84-8-8554137 Fax: 84-8-8557267

Địa chỉ: 201B Nguyễn Chí Thanh Q.5, TP. HCM

Họ và tên thủ trưởng tổ chức: Trưởng Khoa Nội Tiết: BS. Võ Hoàng Minh Hiền

12 Các cán bộ thực hiện đề tài

(Ghi những người có đóng góp khoa học và chủ trì thực hiện những nội dung chính thuộc tổ chức chủ trì và tổ chức phối hợp tham gia thực hiện đề tài, không quá 10 người kể cả chủ nhiệm đề tài)

Họ và tên, học

hàm học vi

Tổ chức

công tác

Nội dung công việc

tham gia

Thời gian làm

việc cho đề tài

(Sô tháng quy

đổi2

)

1 TS. Nguyễn Thị Phương Phong

Nghiên cứu viên Phòng Thí Nghiệm Công Nghệ Nano - ĐHQG TP. HCM

Chủ nhiệm đề tài, định hướng nghiên cứu, đánh giá kết quả nghiên cứu. Chịu trách nhiệm chuyên môn về công nghệ chế tạo sợi nano kim loại, bán dẫn và cảm biến nano sinh học

30 tháng

2 PGS. TS. Đặng Mậu Chiến

Giám đôc Phòng Thí Nghiệm Công Nghệ Nano - ĐHQG TP. HCM

Định hướng nghiên cứu, tư vấn chuyên môn về công nghệ chế tạo sợi nano và vi linh kiện.

14 tháng

3 TS. Tống Duy Hiển


Phụ trách chuyên môn về công nghệ chế tạo sợi nano kim loại, bán dẫn và cảm biến nano sinh học, ứng dụng của cảm biến.

20 tháng

4 PGS. TS, BS Nguyễn Thy Khuê

Chủ nhiệm Bộ môn Nội tiết - Trường Đại học Y Dược TP. HCM

Tư vấn chuyên môn về quy trình ứng dụng cảm biến nano sinh học đế định lượng nồng độ

12 tháng

2 Một (01) tháng quy đổi là tháng làm việc gồm 22 ngày, mỗi ngày làm việc gồm 8 tiếng

3

glucose trong máu.

5 PGS. TS. Nguyễn Tiến Thắng

Trưởng Phòng Nghiên cứu Viện Sinh học Nhiệt đới - Viện KHCN Việt Nam

Tư vấn chuyên môn về quy trình ứng dụng cảm biến nano sinh học đế chẩn đoán và định lượng một sô protein, ADN ngoại lai.

15 tháng

6 ThS. Đoàn Đức Chánh Tín


Thiết kế, chế tạo cảm biến nano sinh học dựa trên cấu trúc sợi nano bán dẫn đế chẩn đoán và định lượng một sô protein, ADN ngoại lai. Đánh giá và tôi ưu hóa các thông sô chế tạo. Thiết kế, chế tạo các phần cứng và phần mềm phụ trợ để tạo thành hệ cảm biến hoàn chỉnh.

24 tháng

7 ThS. Nguyễn Hoàng Phượng Uyên


Thử nghiệm cảm biến nano sinh học dựa trên cấu trúc sợi nano bán dẫn: gắn kết, thụ động hóa các mồi bắt cặp thích hợp cho quá trình định lượng protein và ADN lên sợi nano.

16 tháng

8 ThS. Mai Thị Anh Đào


Thiết kế, chế tạo cảm biến nano sinh học dựa trên cấu trúc sợi nano kim loại đế định lượng nồng độ glucose trong máu.

20 tháng

9 CN, HVCH Trần Nhân Ái


Thiết kế, chế tạo cảm biến nano sinh học dựa trên cấu trúc sợi nano kim loại đế định lượng nồng độ glucose trong máu. Đánh giá và tôi ưu hóa các thông sô chế tạo.

24 tháng

10 KS, HVCH Lê Thị Thanh Tuyền


Thử nghiệm cảm biến nano sinh học dựa trên cấu trúc sợi nano kim loại: Gắn kết, thụ động hóa các enzym thích hợp cho quá trình định lượng glucose lên sợi nano platin.

24 tháng

4

II. MỤC TIÊU, NỘI DUNG KH & CN VÀ PHƯƠNG ÁN TỔ CHỨC THỰC HIỆN ĐỀ TÀI

13 Mục tiêu của đề tài (Bám sát và cụ thể hoá định hướng mục tiêu theo đặt hàng - nếu có)

Mục tiêu chính của đề tài là nghiên cứu công nghệ chế tạo cảm biến nano sinh học dựa trên cấu trúc sợi nano kim loại và bán dẫn silic, dùng đế chẩn đoán và định lượng một sô hợp chất sinh học quan trọng như glucose, protein, và ADN ngoại lai. Các mục tiêu chính của đề tài bao gồm:

- Xây dựng qui trình công nghệ chế tạo mới, phù hợp với điều kiện của Việt Nam, để chế tạo sợi nano platin với kích thước và tính chất thích hợp cho việc chế tạo cảm biến nano sinh học glucose.

- Đưa ra được qui trình thiết kế, chế tạo các phần cứng và phần mềm phụ trợ để tạo hệ cảm biến sinh học hoàn chỉnh dựa trên cấu trúc sợi nano platin, dùng để xác định nhanh nhạy, chính xác nồng độ glucose trong máu, từ kết quả này cho phép chẩn đoán bệnh tiểu đường. Đây là sản phẩm chính của đề tài.

- Dựa trên các kết quả, kiến thức từ việc chế tạo sợi nano platin, tiếp tục nghiên cứu phát triển để xây dựng qui trình công nghệ chế tạo, phù hợp với điều kiện của Việt Nam, chế tạo sợi nano silic với kích thước và tính chất thích hợp cho việc chế tạo cảm biến nano sinh học. Thử nghiệm bước đầu việc sử dụng cảm biến dựa trên cấu trúc sợi nano silic để phát hiện và định lượng protein hoặc phân tử ADN ngoại lai trong cây trồng hay sản phẩm của cây trồng chuyển gen.

- Đưa ra được qui trình sử dụng, ứng dụng và đánh giá chất lượng của các cảm biến chế tạo trong việc phân tích và định lượng glucose, protein và ADN ngoại lai của cây trồng.

- Đào tạo các kiến thức về công nghệ chế tạo linh kiện nano (Nanofabrication), đặc biệt chú trọng kiến thức về ứng dụng công nghệ nano trong nghiên cứu y sinh học cho cán bộ nghiên cứu.

14 Tình trạng đề tài

Mới Kế tiếp hướng nghiên cứu của chính nhóm tác giả

Kế tiếp nghiên cứu của người khác

15 Tổng quan tình hình nghiên cứu, luận giải về mục tiêu và những nội dung nghiên cứu

của Đề tài

15.1 Đánh giá tổng quan tình hình nghiên cứu thuộc lãnh vực của Đề tài

Ngoài nước (Phân tích đánh giá được những công trình nghiên cứu có liên quan và những kết quả nghiên cứu mới nhất trong lãnh vực nghiên cứu của đề tài; nêu được những bước tiến về trình độ KH&CN của những kết quả nghiên cứu đó)

Yêu cầu phân tích, định lượng nhanh, chính xác các chất sinh học: Phát hiện và định lượng nhanh các phần tử sinh học như glucose, protein, ADN… ở nồng độ siêu nhỏ là một yêu cầu vô cùng quan trọng trong nhiều lĩnh vực nghiên cứu và ứng dụng của các ngành sinh học, y tế, dược phẩm và nông nghiệp… Ví dụ thông qua việc phát hiện các protein đặc trưng (protein markers), ADN đột biến (gen mutation), kháng nguyên và kháng thể (antibodies, antigents), glucose… trong bệnh phẩm, cho phép chẩn đoán nhanh, chính xác nhiều bệnh nguy hiểm như ung thư, lây nhiễm virus, sản phẩm đột biến gen, tiểu đường… Những thành tựu đột phá trong lĩnh vực sinh học phân tử và y sinh gần đây đã xác định được trên 140 chất đánh dấu sinh học (biological markers) như vậy, mở ra những khả năng hoàn toàn mới cho nghiên cứu và ứng dụng trong các ngành khoa học

5

liên quan như sinh học, y học, dược phẩm, nông nghiệp…

Có nhiều kĩ thuật và phương pháp đã và đang được sử dụng để phân tích và định lượng các phần tử sinh học trên như kĩ thuật ELISA, Polymer Chain Reaction (PCR), Surface Plosmon Resonance (SPR), cộng hưởng từ, phân tích hóa học… Tuy thế, chưa có phương pháp nào trong các phương pháp truyền thông này có đầy đủ khả năng cho phép phát hiện nhanh, chính xác, đồng thời các phân tử sinh học nói trên. Do đó việc nghiên cứu, chế tạo ra một thế hệ cảm biến mới có khả năng như thế đang được đặc biệt quan tâm và đầu tư nghiên cứu.

Và một khả năng đặc biệt quan trọng đôi với các thiết bị phân tích hiện nay cần được nghiên cứu, nâng cao đó là độ nhạy. Ví dụ việc phát hiện nhanh các chất đánh dấu sinh học nói trên ở nồng độ siêu nhỏ (trong khoảng nM-fM), sẽ cho phép chẩn đoán được bệnh trong thời gian tiền nhiễm bệnh. Trong thời gian này, các phương pháp y học (cả truyền thông và hiện đại) đều phát huy rất hiệu quả trong việc chữa trị, thậm chí với những bệnh hiểm nghèo như ung thư. Gần đây, nghiên cứu của các nhà y học Anh cho thấy, nếu bệnh ung thư tuyến tiền liệt được phát hiện trong giai đoạn sơ khởi (tiền nhiễm bệnh), thì bệnh nhân không cần dùng đến các phương pháp can thiệp của y học hiện đại (tôn kém, nhiều ảnh hưởng phụ). Trong trường hợp này, bệnh nhân chỉ cần uông nhiều nước, ăn nhiều rau quả, tránh căng thẳng (tress), thì bệnh gần như không phát triển hoặc thậm chí khỏi hẳn.

Công nghệ nano với những khả năng mới: Công nghệ nano là ngành khoa học về nghiên cứu, chế tạo, điều khiển và ứng dụng các vật liệu và linh kiện có kích thước siêu nhỏ, trong khoảng từ 1-100 nm (1 mét = 109 nm). Kích thước và cấu trúc siêu nhỏ dẫn đến các thay đổi lớn về bản chất và tính chất của vật liệu và linh kiện. Những thay đổi và tính chất mới này khi được khai thác và sử dụng thích hợp (thường) mang lại những ứng dụng mới, với khả năng ưu việt mà vật liệu và linh kiện truyền thông không có được. Ví dụ màng nano đơn lỗ với kích thước lỗ từ 2-3 nm (single nanopore membrane), sẽ chỉ cho 1 phân tử ADN (có đường kính 2.3 nm) chạy qua trong một thời điểm, tính chất này tạo ra khả năng chế tạo hệ giải mã ADN mới, có tôc độ nhanh hơn thiết bị hiện tại vài nghìn lần với chi phí thấp. Trong khi đó, các cấu trúc nano như thanh (cantilevers), dầm (beams), tạo ra các linh kiện dao động ở tần sô siêu cao tần (GHz), mở ra các ứng dụng mới trong viễn thông. Và vật liệu ở dạng hạt nano (nanoparticles) ngoài việc đang được nghiên cứu làm hạt dẫn thuôc chữa bệnh, còn được hòa trộn vào các vật liệu khác, giúp tạo nên các siêu vật liệu về cơ tính, lý tính và hóa tính. Ví dụ như việc sử dụng hạt nano TiO2 góp phần tạo nên sơn nano với tính chất tự diệt khuẩn mà sơn truyền thông không có được. Cuôi cùng chúng tôi muôn nhắc đến các tính chất và ứng dụng mới của vật liệu ở dạng màng (nano thin films) và dạng sợi (nanowires). Ở những dạng này, hệ sô giữa diện tích bề mặt và thể tích của vật liệu lớn hơn rất nhiều khi ở dạng khôi, dẫn tới nhiều thay đổi về tính chất điện, cơ, quang… Trong đó các ưu việt về tính chất điện của sợi nano được khai thác để chế tạo cảm biến nano sinh học với những khả năng mới - nội dung nghiên cứu của đề tài này - sẽ được đề cập chi tiết ở phần dưới đây.

Về mặt tổng quan, với những tính chất và ứng dụng mới, ưu việt, hứa hẹn thay đổi thế giới sau này, ngành công nghệ nano được coi là công nghệ của thế kỉ 21 và đang được các nước trên thế giới quan tâm, đầu tư rất lớn để nghiên cứu, phát triển trong những năm gần đây. Ví dụ lĩnh vực này của Mỹ được đầu tư khoảng 2.5 tỉ USD/năm (1.5 tỉ từ chính Phủ Mỹ, 1 tỉ từ các nguồn của tư nhân). Sô tiền này gần ngang bằng tổng sô tiền đầu tư hàng năm của Châu Âu, Nhật và Hàn Quôc cho công nghệ nano. Các nước xung quanh Việt nam như Thái Lan, Singapore, Malaysia… cũng đang đầu tư lớn để phát triển công nghệ này. Ví dụ, Chính Phủ Singapore vừa đầu tư trên 100 triệu USD để xây dựng Viện nghiên cứu A Star của họ thành trung tâm về nano trong khu vực và Châu Á.

Cảm biến nano sinh học chế tạo dựa trên cấu trúc sợi nano: Sợi nano được định nghĩa là vật liệu ở dạng sợi với đường kính sợi trong khoảng 1-100 nm. Như thế, chúng ta phải bó ít nhất 1 triệu sợi nano lại với nhau để có một vật thể có kích thước ngang bằng sợi tóc người với đường kính trung

6

bình là 100 micron. Khi ở dạng siêu nhỏ sợi nano, phần lớn các lớp nguyên tử cấu tạo nên sợi sẽ nằm trên bề mặt, dẫn đến các tính chất của sợi, đặc biệt là điện trở của sợi, rất nhạy với các thay đổi của môi trường bên ngoài. Tính chất này làm sợi nano trở thành vật liệu lí tưởng để chế tạo các cảm biến sinh học thế hệ mới - cảm biến sợi nano sinh học - với khả năng hoàn toàn mới mà linh kiện truyền thông không có. Cấu tạo và nguyên lí làm việc của cảm biến sợi nano được minh họa trong Hình 1 dưới đây.

(A)

(B)

Hình 1: Nguyên lí hoạt động và cấu trúc của cảm biến sợi nano. (A) Cảm biến gồm kênh dẫn là sợi nano silic loại P, cùng các tiếp xúc omic của cực nguồn và cực máng. Sự bắt cặp của các phân tử tích điện ở vị trí cực cửa sẽ làm ảnh hưởng đến độ dẫn của kênh dẫn. (B) Các kháng nguyên (màu xanh) được cố định trên sợi nano. Khi các kháng nguyên này bắt cặp với các protein (màu đỏ) có điện tích dương sẽ làm sụt giảm dòng điện tổng của cảm biến.

Về mặt tổng thể, cảm biến sợi nano sinh học hoạt động dựa trên nguyên lí làm việc của transitor

7

Vc > 0, cản trở chuyển động, làm nghèo hạt tải, dòng điện giảm

Vc < 0, làm giàu hạt tải, dòng điện tăng

Nguồn Máng

Nguồn Máng

Cực cổngáng

Cực cổngáng

Thời gian

Dòng điện

hiệu ứng trường (Field Effect Transistor - FET), một linh kiện phổ biến và truyền thông nhất của công nghệ chế tạo vi điện tử. Các khả năng làm việc ưu việt của cảm biến sợi nano sinh học có thể được trình bày vắn tắt dưới đây:

Chỉ cần một vài phân tử sinh học (từ dung dịch hoặc không khí) bám lên bề mặt sợi cũng đủ làm thay đổi đáng kể điện trở của sợi - tính siêu nhạy của cảm biến.

Vì cảm biến hoạt động thông qua sự đo đạc trực tiếp, liên tục của điện trở, cho phép các phân tích được phát hiện nhanh (trong khoảng vài giây đến phút) - tính siêu nhanh của cảm biến.

Vì các cặp mồi sinh học được thiết kế để sử dụng có tính kết cặp siêu chọn lọc, cho phép cảm biến có độ chọn lọc rất cao với chất cần phát hiện - tính chọn lọc đặc trưng rất cao của cảm biến. (Tính kết cặp siêu chọn lọc của các cặp mồi sinh học là một tính chất kì bí, nhưng tuyệt vời của tự nhiên, cho phép phân biệt từng cá thể riêng biệt trong một quần thể cực phức tạp, phong phú. Ví dụ trong khi trái đất có trên 6 tỉ người với từng ấy phân tử ADN khác biệt, nhưng một phân tử ADN sẽ chỉ kết cặp duy nhất với một ADN khác được thiết kế tương thích).

Một cảm biến sinh học có thể được chế tạo bao gồm nhiều sợi nano (array of nanowire) mà mỗi sợi được gắn kết với một mồi sinh học đặc trưng. Cảm biến như thế cho phép phát hiện đồng thời, cùng lúc nhiều loại phân tử sinh học khác nhau (simultaneous ADN multiplex detections), điều này nâng cao khả năng làm việc cũng như tính chính xác của phép phân tích - tính đồng bộ và đa dạng của cảm biến.

Trong thời gian gần đây một nhóm nghiên cứu của Đại học Havard, đã chế tạo thành công các cảm biến dựa trên các cấu trúc sợi nano silic. Thiết bị của nhóm nghiên cứu này có khả năng phát hiện nhanh (trong vài giây) và siêu nhạy (ở nồng độ femtô moles) một sô phân tử sinh học như protein (phát hiện ung thư, virus) và ADN ngoại lai (phát hiện bệnh Cystic fibrosis, một bệnh về sai hỏng gen trong trẻ sơ sinh).

Trong khi đó một nhóm nghiên cứu thuộc Đại học California chế tạo cảm biến nano sinh học dựa trên cấu trúc sợi nano platin, cho phép phân tích nhanh, nhạy hàm lượng glucose trong máu. Trong cảm biến này, các enzyme thích hợp cho việc dễ dàng oxi hóa glucose thành các sản phẩm tương ứng được thụ động hóa trên bề mặt sợi platin. Các sản phẩm của quá trình oxi hóa, đặc biệt là H2O2,

bám trên bề mặt sợi, gây cản trở cho chuyển động của hạt tải (điện tử), và làm thay đổi điện trở của sợi platin. Trong trường hợp này, sợi nano platin vừa làm vật dẫn điện (để đo sự thay đổi điện trở) vừa có tác dụng là chất xúc tác cho quá trình các enzyme oxi hóa đường glucose.

Với những ưu việt nêu trên cảm biến nano sinh học dựa trên cấu trúc sợi nano đã và đang được tập trung đầu tư, nghiên cứu ở hầu hết các phòng thí nghiệm hàng đầu trên thế giới, và kì vọng trở thành sản phẩm thương mại trong thời gian vài năm tới.

Trong nước (Phân tích, đánh giá tình hình nghiên cứu trong nước thuộc lãnh vực nghiên cứu của đề tài, đặc biệt phải nêu cụ thể được những kết quả KH&CN liên quan đến đề tài mà các cán bộ tham gia đề tài đã thực hiện. Nếu có các đề tài cùng bản chất đã và đang được thực hiện ở cấp khác, nơi khác thì phải giải trình rõ các nội dung kỹ thuật liên quan đến đề tài này; Nếu phát hiện có đề tài đang tiến hành mà đề tài này có thể phối hợp nghiên cứu được thì cần ghi rõ Tên đề tài, Tên Chủ nhiệm đề tài và cơ quan chủ trì đề tài đó)

Hiện trạng nghiên cứu và ứng dụng công nghệ nano trong nước: Nhận thức được tiềm năng to lớn và ưu việt mà công nghệ nano hứa hẹn mang lại, trong vài năm gần đây các nhà khoa học Việt Nam đã bắt đầu tiếp cận, tìm hiểu và triển khai một sô nghiên cứu cơ bản và ứng dụng của công nghệ này. Ví dụ các nghiên cứu viên thuộc Trung Tâm Khoa Học Tự Nhiên và Công Nghệ Quôc

8

Gia nghiên cứu về hạt nano TiO2 để chế tạo sơn nano. Một nhóm nghiên cứu khác cũng thuộc Trung Tâm trên nghiên cứu về chế tạo và tổng hợp ông nano cacbon (carbon nanotubes). Viện Quôc Tế Đào Tạo về Khoa Học Vật Liệu (ITIMS), ĐHBK Hà Nội triển khai nghiên cứu về sensor khí dựa trên cấu trúc nano của màng mỏng TiO2 và SnO2. Tuy nhiên do các hạn chế nhất định về con người và về cơ sở vật chất (trang thiết bị thiếu, không đồng bộ, không có thiết bị và công nghệ chuyên dụng cho công nghệ nano), đến nay các kết quả đạt được vẫn còn hạn chế. Đặc biệt là trong lĩnh vực nano sinh học nói chung và đề tài này nói riêng, có thể nói rằng gần như chưa có nghiên cứu hay kết quả nghiên cứu nào có thể triển khai ứng dụng vào cuộc sông.

Gần đây, ĐHQG TP. HCM đã được nhà nước đầu tư xây dựng Phòng Thí Nghiệm Công Nghệ Nano với kinh phí 4,5 triệu USD. Với cơ sở vật chất và trang thiết bị hiện đại, đồng bộ, Phòng thí nghiệm trọng điểm này cải thiện đáng kể về điều kiện và khả năng nghiên cứu công nghệ nano, cho phép các nhà khoa học trong nước có khả năng nghiên cứu về công nghệ nano một cách tôt hơn, đồng bộ hơn, mở ra khả năng đưa nhanh các ứng dụng ưu việt của công nghệ nano vào phục vụ cuộc sông trong thời gian ngắn.

Cảm biến glucose:

Từ năm 2006, Phòng Thí Nghiệm Công Nghệ Nano đã khởi động giai đoạn 1 của Dự án “Nghiên cứu quy trình công nghệ, chế tạo cảm biến nano sinh học để phát hiện nhanh lượng glucose trong máu” (với đề tài NCKH cấp trọng điểm ĐHQG năm 2006 “Nghiên cứu chế tạo sợi Nano Platin dùng cho phân tích thử nghiệm glucoza trong máu”). Cảm biến nano sinh học này được chế tạo dựa trên cấu trúc sợi nano platin có gắn các enzyme sinh học thích hợp cho việc định lượng hàm lượng glucose. Kết quả nghiên cứu ban đầu đạt được rất khả quan như:

Nghiên cứu, đưa ra đươc quy trình công nghệ chế tạo, và chế tạo thành công sợi nano Platin có kích thước nhỏ (chiều ngang sợi 30 - 40 nm), có tính chất vật lí (tính chất điện và các thông sô bề mặt) tôt, các đơn sợi đều có điện cực nôi ra mạch ngoài, phù hợp và sẵn sàng cho ứng dụng làm cảm biến nano sinh học.

Quy trình công nghệ chế tạo do phòng thí nghiệm đưa ra là hoàn toàn mới, không lặp lại hay trùng lắp với các công nghệ do các nhóm nghiên cứu khác trên thế giới đưa ra.

Những kết quả ban đầu này được báo cáo gần đây tại hội nghị quôc tế về công nghệ nano (Hội nghị 15th International Conference on Composites or Nano Engineering, ICCE-15, Haikou, Hainan Island, China, July 15-21, 2007), và nhận được sự quan tâm, đánh giá cao của giới chuyên môn.

Việc thực hiện đề tài này, trước hết giúp hoàn thiện quy trình và công nghệ chế tạo sợi nano platin trên chip silic. Sau đó thực hiện trọn vẹn các bước nghiên cứu tiếp theo để chế tạo một cảm biến nano sinh học hoàn chỉnh, sử dụng trong việc định lượng hàm lượng glucose trong máu, để chẩn đoán bệnh tiểu đường. Cảm biến sợi nano platin để phát hiện glucose được xác định là đối tượng nghiên cứu chính của đề tài nghiên cứu này.

Cảm biến nano sinh học để định lượng protein và ADN ngoại lai: Định lượng nhanh protein và ADN ngoại lai cũng là một nhiệm vụ quan trọng trong khoa học phân tích, phục vụ nhiều ngành nghiên cứu khác nhau, từ sinh học, y học, đến sản xuất nông nghiệp và thực phẩm. Ví dụ việc phát hiện ADN ngoại lai của cây trồng sẽ cho phép xác định xuất xứ và chất lượng của sản phẩm. Ngoài ra, những cây trồng chuyển gen rất dễ phát tán gen sang cây trồng tự nhiên, làm tăng khả năng kháng thuôc của sâu bệnh... Hiện nay, việc phân tích này đang được thực hiện trên các thiết bị nhập ngoại, đắt tiền, cùng với thời gian phân tích lâu. Do đó việc nghiên cứu, chế tạo cảm biến nano sinh học để định lượng protein và ADN ngoại lai sẽ là một phần chính của đề tài này. Do cảm biến sợi nano platin chỉ thích hợp cho việc định lượng glucose, một loại cảm biến khác, dựa trên cấu trúc của sợi bán dẫn nano silic, sẽ được chế tạo để thực hiện nhiệm vụ này. Nguyên lí làm việc của cảm

9

biến nano sinh học dựa trên cấu trúc sợi bán dẫn silic được mô tả sơ bộ trong hình minh họa sô 1 (hình 1), và có thể được tham khảo chi tiết hơn trong các công trình khoa học gần đây, xuất bản trong các tạp chí khoa học hàng đầu của các nhóm nghiên cứu thuộc Đại học Harvard, California v.v., (F. Patolsky, G. Zheng and C.M. Lieber, Fabrication of silicon nanowire devices for ultrasensitive, label-free, real-time detection of biological and chemical species, Nat. Protocols 1, 1711-1724, 2006; F. Patolsky, B.P. Timko, G. Zheng and C.M. Lieber, Nanowire-Based Nanoelectronic Devices in the Life Sciences, MRS, 142-149, 2007 …).

15.2 Luận giải về việc đặt ra mục tiêu và những nội dung cần nghiên cứu của Đề tài

(Trên cơ sở đánh giá tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước, phân tích những công trình nghiên cứu có liên quan, những kết quả mới nhất trong lãnh vực nghiên cứu đề tài, đánh giá những khác biệt về trình độ KH&CN trong nước và thế giới, những vấn đề đã được giải quyết, cần nêu rõ những vấn đề còn tồn tại, chỉ ra những hạn chế cụ thể, từ đó nêu được hướng giải quyết mới - luận giải và cụ thể hoá mục tiêu đặt ra của đề tài và những nội dung cần thực hiện trong Đề tài để đạt được mục tiêu)

Cảm biến glucose dựa trên cấu trúc sợi nano platin: Hiện nay trong cả nước có trên vài trăm nghìn bệnh nhân mắc bệnh tiểu đường, và con sô người bị mắc bệnh này ngày càng tăng nhanh (Vietnamese National Diabetes Project). Chính vì vậy vào năm 2003, Bộ Y tế đã xác định đây là một trong những “Quôc bệnh” (National diseases), cần phải được theo dõi và kiểm soát trên bình diện quôc gia (WHO report, 2003). Hiện nay hầu như tất cả các đơn vị y tế trong nước đều có nhiệm vụ và nhu cầu rất lớn về phân tích kiểm tra thường xuyên hàm lượng glucose trong máu của bệnh nhân để chẩn đoán sớm và điều trị bệnh tiểu đường.

Đến thời điểm này, có thể nói rằng tất cả các cơ sở khám và chữa bệnh trong nước hiện đang phải sử dụng các thiết bị, máy móc và công nghệ nhập ngoại để thực thi các công việc này. Việc không làm chủ được công nghệ, không chế tạo được các bộ KIT để chẩn đoán bệnh đã và đang hạn chế rất nhiều đến khả năng khám và điều trị bệnh tiểu đường. Do đó, việc nghiên cứu, làm chủ công nghệ, chế tạo thành công cảm biến nano sinh học phục vụ cho việc chẩn đoán bệnh tiểu đường là hết sức cần thiết, và vì thế cảm biến sợi nano platin để phát hiện glucose được xác định là đối tượng nghiên cứu chính của đề tài nghiên cứu này.

Cảm biến sinh học khác (phát hiện protein và ADN ngoại lai) dựa trên cấu trúc sợi nano silic: như đã mô tả trong phần 15.1, việc phân tích, định lượng nhanh, chính xác các phân tử sinh học như protein và ADN có rất nhiều ứng dụng trong các lĩnh vực nghiên cứu quan trọng như y tế, sinh học, dược phẩm, thực phẩm và sản xuất nông nghiệp, môi trường... Ví dụ như việc sử dụng sản phẩm chuyển gen đang là đề tài nóng bỏng, được quan tâm bởi các đơn vị nghiên cứu và ứng dụng trong toàn Việt Nam và trên thế giới. Tuy có năng suất cao hơn cây trồng tự nhiên, một sô thực vật chuyển gen của Trung Quôc đang bị coi là nguồn gôc gây bệnh. Chúng rất dễ phát tán gen sang cây trồng tự nhiên và cây hoang dại, làm mất đi các tính chất di truyền quí của các loại cây này. Ngoài ra cây chuyển gen cũng đang bị coi là làm tăng khả năng kháng thuôc của sâu bệnh (làm cây trồng bị nhờn thuôc). Do đó việc xác định đột biến gene (thông qua xác định protein hoặc ADN ngoại lai) của một sô cây trồng cây để xác định xuất xứ và chất lượng của sản phẩm được nhập khẩu và lưu thông là hết sức cần thiết. Tuy nhiên, đến thời điểm này, chỉ có một vài Phòng Thí Nghiệm Trọng Điểm về Công Nghệ Sinh Học (và hóa phân tích) trong nước được trang bị các máy móc có khả năng thực hiện các phép định lượng này (chủ yếu dùng công nghệ PCR). Tuy nhiên do các đơn vị trong nước chưa chế tạo thiết bị, việc phải sử dụng các thiết bị và hóa chất chuyên dụng nhập ngoại đắt tiền đã và đang hạn chế rất nhiều đến khả thực hiện nhiệm vụ trên. Do đó, việc nghiên cứu, làm chủ công nghệ, chế tạo thành công các cảm biến nano sinh học dựa trên cấu trúc sợi silic phục vụ cho phân tích, định lượng protein và ADN là hết sức cần thiết.

10

Tuy nhiên, dựa trên các yếu tô như: điều kiện thiết bị và cơ sở vật chất, trình độ cán bộ nghiên cứu v.v, trong phạm vi cho phép của đề tài này nhóm nghiên cứu sẽ tập trung nghiên cứu để đưa ra qui trình công nghệ chế tạo, phù hợp với điều kiện của Việt Nam, chế tạo sợi nano silic với kích thước và tính chất thích hợp cho việc chế tạo cảm biến nano sinh học. Sau đó cảm biến sợi nano silic sẽ được thử nghiệm bước đầu trong việc phân tích, phát hiện và định lượng protein và phân tử ADN ngoại lai (nếu điều kiện thời gian và kinh phí cho phép) trong cây trồng hay sản phẩm của cây trồng chuyển gen. Nếu kết quả ứng dụng ban đầu đạt được là khả quan, thì các ứng dụng của cảm biến nano silic trong phân tích sinh học sẽ được đễ xuất, nghiên cứu sâu sắc, hoàn thiện trong đề tài tiếp theo.).

Đề tài này tập trung nghiên cứu sử dụng các thiết bị hiện đại, trong môi trường phòng sạch của Phòng Thí Nghiệm Công Nghệ Nano - ĐHQG TP.HCM, để chế tạo các cảm biến sinh học dựa trên cấu trúc sợi nano platin và sợi bán dẫn silic. Nghiên cứu và đưa ra các quy trình sử dụng và đánh giá chất lượng của các cảm biến trong việc phân tích và định lượng glucose trong máu, một vài protein và ADN ngoại lai trong các cây trồng hay sản phẩm của cây trồng chuyển gen.

16 Liệt kê danh mục các công trình nghiên cứu, tài liệu có liên quan đến đề tài đã trích dẫn khi đánh

giá tổng quan

(Tên công trình, tác giả, nơi và năm công bố, chỉ nêu những danh mục đã được trích dẫn để luận giải cho sự cần thiết nghiên cứu đề tài)

1. A. M. Morales, C. M. Lieber, A Laser Ablation Method for the Synthesis of Crystalline Semiconductor Nanowires, Science, 279, 208, 1998.

2. J. Hu, R.W. Odom, C. M. Lieber, Controlled growth and electrical properties of heterojunctions of carbon nanotubes and silicon nanowires, Acc. Chem. Res., 32(5), 435, 1999.

3. C. M. Lieber, Nanoscale Science and Technology: Building a Big Future from Small Things, MRS Bull., 28 (7), 486, 2003.

4. Y. Cui, X. Duan, C. M. Lieber, Nanowires as Building Blocks for Nanoscale Science and Technology, in “Nanowires and Nanobelts ": Materials, Properties and Devices, Z.L. Wang, ed. 3-68 (Kluwer Academic/Plenum Publishers, 2003).Z. L. Wang, ed., Kluwer Academic/Plenum Publishers, 3, 2003.

5. L. Samuelson, Self-forming nanoscale devices, Materials Today, 6 (10), 22, 2003.

6. Y. Xia, P. Yang, P., Chemistry and Physics of Nanowires, Adv. Mater., 15, 351, 2003.

7. Z. Fan, J. G. Lu, Gate-refreshable nanowire chemical sensors, Appl. Phys. Lett., 86, 123510, 2005.

8. C. M. Niemeyer, Nanoparticles, Proteins, and Nucleic Acids: Biotechnology Meets Materials Science, Angew. Chem. Intl. Ed., 40 (22), 4128, 2001.

9. W. C. W. Chan, D. J. Maxwell, X. Gao, R. E. Bailey, M. N. S. Han, Luminescent quantum dots for multiplexed biological detection and imaging, Curr. Opin. Biotechnol., 13 (1), 40, 2002.

10. J. L. West, N. J. Halas, Engineered nanomaterials for biophotonics applications: improving sensing, imaging, and therapeutics, Annu. Rev. Biomed. Eng., 5, 285, 2003.

11. P. Alivisatos, The use of nanocrystals in biological detection, Nat. Biotechnol., 22, 47, 2004.

12. P. Gould, Materials Today, 7 (2), 36, 2004.

13. M. Yemini, M. Reches, J. Rishpon, E. Gazit, Novel Electrochemical Biosensing Platform Using

11

Self-Assembled Peptide Nanotubes, Nano Lett., 5(1), 183-186, 2005.

14. Y. Cui, C. M. Lieber, Functional Nanoscale Electronic Devices Assembled Using Silicon Nanowire Building Blocks, Science, 291, 851, 2001.

15. Y. Huang, X. Duan, Y. Cui, L. J. Lauhon, K. Kim, C. M. Lieber, Logic Gates and Computation from Assembled Nanowire Building Blocks, Science, 294, 1313, 2001.

16. Y. Huang, X. Duan, Y. Cui, C. M. Lieber, Gallium Nitride Nanowire Nanodevices, Nano Lett., 2 (2), 101, 2002.

17. L. J. Lauhon, M.S. Gudiksen, D. Wang, C. M. Lieber, Epitaxial Core-Shell and Core-Multi-Shell Nanowire Heterostructures, Nature, 420, 57, 2002.

18. Y. Cui, Z. Zhong, W. Wang, W. U. Wang, C. M. Lieber, High Performance Silicon Nanowire Field Effect Transistors, Nano Lett., 3 (2), 149, 2003.

19. M. C. McAlpine, R. S. Friedman, S. Jin, K. Lin, K., W. U. Wang, C. M. Lieber, High-Performance Nanowire Electronics and Photonics on Glass and Plastic Substrates, Nano Lett., 3 (11), 1531, 2003.

20. Y. Xia, P. Yang, Y. Sun, Y. Wu, B. Mayers, One-dimensional nanostructures: synthesis, characterization, and cpplications, Adv. Mater., 15, 353, 2003.

21. A. Tao, F. Kim, C. Hess, J. Goldberger, R. He, Y. Sun, Y, Y. Xia, P. Yang, Langmuir-blodgett silver nanowire monolayers for molecular sensing using surface-enhanced raman spectroscopy, Nano Lett., 3, 1229, 2003.

22. L. Hood, J. R. Heath, M. E. Phelps, B. Lin, Systems biology and new technologies enable predictive and preventative medicine, Science, 306, 640, 2004.

23. F. Patolsky, C. M. Lieber, Nanowire nanosensors, Materials Today, 20, 2005.

24. F. Patolsky, G. Zheng, O. Hayden, M. Lakadamyali, X. Zhuang, C. M. Lieber, Electrical detection of single viruses, Proc. Natl. Acad. Sci., 101, 14017, 2004.

25. A. Kolmakov, M. Moskovits, Chemical sensing and catalysis by one-dimensional metal-oxide nanostructures, Annu. Rev. Mater. Res., 34, 151, 2004.

26. Matsumoto el at., Fundamental studies of glucose oxidase deposition on a Pt electrode, Anal Chem, 2002;74:362–7.

27. Evans SAG, Elliott JM, Andrews LM, Bartlett PN, Doyle PJ, Denuault G., Detection of hydrogen peroxide at mesoporous platinum microelectrodes, Anal Chem, 2002;74:1322–6.

28. Patolsky, B.P. Timko, G. Zheng and C.M. Lieber, Nanowire-Based Nanoelectronic Devices in the Life Sciences, MRS Bull. 32, 142-149, 2007.

29. F. Patolsky, G. Zheng and C.M. Lieber, Fabrication of silicon nanowire devices for ultrasensitive, label-free, real-time detection of biological and chemical species, Nat. Protocols 1, 1711-1724, 2006.

30. Minghui Yang, Fengli Qu, Yashuang Lu, Yan He, Guoli Shen, Ruqin Yu, Platinum nanowire nanoelectrode array for the fabrication of biosensors, Biomaterials 27, 5944–5950, 2006.

31. F. Patolsky, B.P. Timko, G. Zheng and C.M. Lieber, Nanowire-Based Nanoelectronic Devices in the Life Sciences, MRS Bull 32, 142-149, 2007.

32. Tong Duy Hien, Tran Nhan Ai, Le Dang Khoa, Le Thi Thanh Tuyen, Dang Mau Chien, Fabrication of wafer-scale platium nanowires and its application in glucose detection, Proceeding of 15th International Conference on Composites or Nano Engineering, ICCE-15, Haikou, Hainan Island, China, July 15-21, 2007.

12

33. Tong Duy Hien et al., Simple technique for direct patterning of nanowires using a nanoslit shadow-mask, Transducers 2007, 191-194, 2007.

34. Tong Duy Hien et al., Fabrication of wafer-scale, ready for application nanowires, Proceeding of Nanosensors, Vienna, 2007 (invited paper).

35. Tong Duy Hien et al., Advanced focused ion beam fabrication of nanostructures for biosensing applications, Nanotechnology 2008 (accepted).

17 Nội dung nghiên cứu khoa học và triển khai thực nghiệm của Đề tài và phương án thực hiện

(Liệt kê và mô tả chi tiết những nội dung nghiên cứu khoa học và triển khai thực nghiệm phù hợp cần thực hiện để giải quyết vấn đề đặt ra kèm theo các nhu cầu về nhân lực, tài chính và nguyên vật liệu trong đó chỉ rõ những nội dung mới, những nội dung kế thừa kết quả nghiên cứu của các đề tài trước đó; những hoạt động để chuyển giao kết quả nghiên cứu đến người sử dụng, dự kiến những nội dung có tính rủi ro và giải pháp khắc phục - nếu có)

Nội dung 1: Chế tạo sợi nano platin trên màng cách điện của đế silic

- Nghiên cứu, tham khảo các tài liệu, bài báo về quy trình công nghệ chế tạo cảm biến sợi nano platin và silic cho phân tích glucose, protein và ADN.

- Nghiên cứu, điều tra, tham khảo các tài liệu liên quan đến các sản phẩm kiểm tra nồng độ glucose trong máu; các loại cây trồng chuyển gen bao gồm sản phẩm, tình hình nhập khẩu, lai tạo ở Việt Nam.

- Nghiên cứu, tham khảo các tài liệu, bài báo về các phương pháp gắn kết, cô định các enzyme thích hợp cho quá trình oxi hóa glucose lên bề mặt sợi nano platin; cô định các mồi sinh học thích hợp cho việc bắt cặp các protein và ADN ngoại lai lên bề mặt sợi silic.

- Thiết lập qui trình công nghệ chế tạo mới, phù hợp với điều kiện của Việt Nam để chế tạo sợi nano platin.

- Nghiên cứu chế tạo sợi nano platin trên màng cách điện của đế silic có kích thước và tính chất thích hợp cho việc chế tạo cảm biến nano sinh học (Phụ lục 2.1 mô tả sơ đồ khối các bước công nghệ cần thiết để chế tạo sợi nano platin và nano silic). Dưới đây là mô tả chi tiết cho các bước quan trọng, thiết yếu của quy trình chế tạo sợi nano platin:

Hiệu chỉnh các thông sô của thiết bị lò oxi hóa ướt và oxi hóa khô silic tạo màng SiO2 cách điện.

Khảo sát thử nghiệm tôc độ oxi hóa silic ở các nhiệt độ từ 900 - 11000C.

Nghiên cứu chế tạo màng SiO2 bằng phương pháp oxi hóa ướt với độ dày thích hợp (500 nm).

Hiệu chỉnh các thông sô của thiết bị lắng đọng hơi plasma hóa học (PECVD), để phủ màng silicon nitride (SiN).

Thử nghiệm tôc độ lắng đọng hơi hóa học, để chế tạo màng SiN với độ dày thích hợp (200-300 nm).

Nghiên cứu định vị các vị trí của sợi nano bằng quá trình quang khắc (lithography).

Nghiên cứu quy trình công nghệ ăn mòn (khắc) thẳng đứng (dry, vertical etching), với độ chọn lọc cao các lớp màng mỏng để tạo các bậc nano trên đế silic.

Kiểm tra đánh giá chiều cao và chất lượng bậc nano bằng kính hiển vi điện tử quét có độ phân giải cao (high resolution SEM), và kính hiển vi lực nguyên tử (AFM).

Nghiên cứu phủ màng kim loại platin trên đế silic có các bậc nano tạo ra ở bước trên.

13

Khắc bằng chùm tia ion Argon (Argon Ion Beam Etching) màng kim loại platin từ một góc nhất định để tạo sợi nano kim loại.(Phần lớn màng kim loại sẽ bị ăn mòn. Tuy nhiên, một phần của màng được bảo vệ bởi các bậc nano sẽ không bị ăn mòn, phần không bị ăn mòn tạo thành các sợi có chiều rộng với kích thước vài chục nanomét - sợi nano platin).

Quang khắc, bôc bay kim loại, ăn mòn để tạo điện cực cho sợi nano Platin.

Quang khắc, bôc bay lớp cách điện SiO2 hoặc Al2O3 tạo lớp cách điện cho điện cực, lift-off.

Nội dung 2: Chế tạo sợi bán dẫn silicon trên đế silic

- Thiết lập qui trình công nghệ chế tạo mới, phù hợp với điều kiện của Việt Nam để chế tạo sợi bán dẫn silic trên chip silic.

- Chế tạo sợi nano bán dẫn silic trên chip silic với kích thước và tính chất thích hợp cho việc chế tạo cảm biến nano sinh học (Phụ lục 2.2 mô tả sơ đồ khối các bước công nghệ cần thiết để chế tạo sợi nano silic). Trước tiên công nghệ dùng để chế tạo sợi platin mô tả như trên sẽ được áp dụng để chế tạo các sợi kim loại crom (Cr) trên một đế silic đặc biệt (Semiconductor On Insulator Wafer-SOI Wafer). Sau đó các sợi crom đó được dùng làm lớp bảo vệ trong quá trình ăn mòn khô xuông lớp màng mỏng silic. Phần silic bên dưới sợi nano crom sẽ không bị ăn mòn và tạo thành các sợi nano silic. Sau khi loại bỏ lớp crom bằng dung dịch khắc ướt, các sợi nano silic được bộc lộ và dùng để tạo nên các cảm biến.

Nghiên cứu chế tạo sợi nano crom (tương tự như chế tạo sợi platin) trên đế SOI.

Khảo sát quá trình ăn mòn (khắc) màng mỏng silic.

Loại bỏ lớp crom để bộc lộ sợi nano silic (nằm bên dưới sợi crom).

Nội dung 3: Kiểm tra kích thước, tính chất điện, chất lượng bề mặt của sợi nano platin(3a), sợi nano silic (3b) và gắn kết với thiết bị mạch ngoài

Đo điện trở của các sợi nano bằng thiết bị probe station.

Đo kích thước và quan sát bề mặt sợi bằng bằng kính hiển vi điện tử quét có độ phân giải cao (high resolution SEM) và kính hiển vi lực nguyên tử (AFM).

Đánh giá ảnh hưởng của các thông sô công nghệ đến chất lượng sợi nano chế tạo.

Nghiên cứu cắt đế silic thành các chip nhỏ bằng thiết bị Dicing,

Hàn dây vàng nôi các điện cực của chip với bo mạch,

Nghiên cứu gắn keo epoxy để bảo vệ chip (trừ phần cửa sổ làm việc).

Nội dung 4: Nghiên cứu cố định các enzyme, protein, ADN thích hợp lên bề mặt sợi và thiết lập đương chuẩn để định lượng.

Lập qui trình công nghệ để gắn kết, cô định các enzyme thích hợp cho quá trình định lượng glucose lên sợi nano platin.

Lập qui trình công nghệ để gắn kết, cô định các cặp mồi sinh học thích hợp cho việc bắt cặp các protein và ADN ngoại lai lên bề mặt sợi silic.

Làm sạch bề mặt sợi bằng nước khử ion (DI water) và các hoá chất xử lý bề mặt sợi.

Nghiên cứu tạo các liên kết nhóm chức năng (funtional layers), cần thiết cho việc cô định enzyme cũng như các mồi sinh học trên bề mặt sợi nano platin và sợi silic.

Nghiên cứu gắn kết, cô định các enzyme thích hợp cho quá trình oxi hóa glucose lên bề mặt sợi

14

nano platin bằng một sô kĩ thuật như hấp thụ cưỡng bức.

Đánh giá hiệu quả khả năng gắn kết enzyme lên sợi nano platin.

Nghiên cứu cô định các mồi sinh học (biological markers) thích hợp cho việc bắt cặp protein và/hoặc ADN ngoại lai lên bề mặt sợi silic.

Đánh giá hiệu quả khả năng gắn kết các mồi sinh học lên sợi nano silic bằng phương pháp quang học kết hợp với hạt nano phát quang (mô tả chi tiết trong: F. Patolsky, G. Zheng, O. Hayden, M. Lakadamyali, X. Zhuang, C. M. Lieber, Electrical detection of single viruses, Proc. Natl. Acad. Sci., 101, 14017, 2004.)

Khảo sát đặc tính phát hiện glucose của sợi nano platin đã được cô định enzyme với nhiều nồng độ glucose khác nhau.

Tôi ưu hóa các thông sô của qui trình cô định: pH, nhiệt độ, nồng độ các nhóm chức năng, enzyme và khoảng thế đo phù hợp với điều kiện đo trên mẫu máu.

Xây dựng đường chuẩn nồng độ glucose từ phép đo điện hóa và đo điện trở.

Xác định nồng độ glucose trên sợi nano platin đã được cô định enzyme.

Định lượng protein, oligonucleotide tổng hợp tương ứng với mồi sinh học đã gắn kết vào sợi nano silic.

Tôi ưu hóa các thông sô của qui trình cô định mồi sinh học phù hợp với điều kiện đo trên mẫu khảo sát.

Nghiên cứu xác lập đường chuẩn để định lượng protein và ADN ngoại lai (nếu điều kiện thời gian, tài chính của đề tài cho phép) thông qua phép đo thay đổi điện trở của sợi nano silic.

Nội dung 5: Đánh giá các đặc trưng, hiệu chinh và tối ưu hóa các thông số chế tạo của các cảm biến

Cho các dung dịch máu có chứa các hàm lượng glucose khác nhau chạy qua cảm biến, đo sự thay đổi điện trở thông qua đó xác định độ nhạy, độ lặp lại, độ ổn định của cảm biến.

Cho các dung dịch có chứa các protein và ADN ngoại lai khác nhau chạy qua cảm biến, đo sự thay đổi điện trở thông qua đó xác định độ nhạy, độ lặp lại, độ ổn định và độ chọn lọc của cảm biến.

So sánh độ nhạy, độ chính xác, giới hạn đo, độ ổn định của hệ đo với các phương pháp đo truyền thông khác.

Đánh giá khả năng tái sử dụng, tuổi thọ của hệ đo.

Đưa ra quy trình đo nồng độ glucose trong mẫu máu.

Đưa ra quy trình định lượng một sô protein và/hoặc ADN ngoại lai (nếu điều kiện thời gian, tài chính của đề tài cho phép )trong một vài cây trồng hay sản phẩm của cây trồng chuyển gen.

Thử nghiệm và tôi ưu hóa các thông sô như kích thước, thông sô đo ( dung dịch, điện thế...) của cảm biến sợi platin và sợi silic.

Thiết kế, chế tạo các phần cứng và phần mềm phụ trợ để tạo thành các hệ thông cảm biến hoàn chỉnh.

Thử nghiệm ứng dụng cảm biến glucose để chẩn đoán bệnh tiểu đường tại một đến hai đơn vị nghiên cứu và khám chữa bệnh.

Thử nghiệm ứng dụng cảm biến sợi nano silic để định lượng một sô protein hoặc/và ADN ngoại lai

15

trong các cây trồng hay sản phẩm của cây trồng chuyển gen.

Đánh giá chất lượng của các cảm biến chế tạo, so sánh kết quả với các sản phẩm cùng loại trên thị trường.

Tiếp thu các ý kiến góp ý từ cơ sở thử nghiệm để hoàn chỉnh sản phẩm, phù hợp với điều kiện nghiên cứu và ứng dụng ở Việt Nam.

Nội dung 6: Lập kế hoạch chuyển giao công nghệ, lên phương án thử nghiệm công nghiệp và báo cáo tổng kết

18 Cách tiếp cận, phương pháp nghiên cứu, kỹ thuật sử dụng

(Luận cứ rõ cách tiếp cận vấn đề nghiên cứu, thiết kế nghiên cứu, phương pháp nghiên cứu, kỹ thuật sẽ sử dụng gắn với từng nội dung chính của đề tài; so sánh với các phương pháp giải quyết tương tự khác và phân tích để làm rõ được tính mới, tính độc đáo, tính sáng tạo của đề tài)

Cách tiếp cận:

Dựa trên việc thu thập các tài liệu công bô trên các bài báo tạp chí uy tín quôc tế, trao đổi với các chuyên gia quôc tế hàng đầu trong các lĩnh vực về công nghệ chế tạo nano, y sinh, cảm biến sinh học.

Đề tài này được phát triển trên cơ sở Đề tài nghiên cứu Trọng điểm ĐHQG TP. HCM năm 2006, các đề tài luận văn tôt nghiệp Đại học và Sau Đại học do các cán bộ trong nhóm nghiên cứu hướng dẫn.

Trên cơ sở hợp tác, phôi hợp đào tạo cán bộ nghiên cứu, trao đổi chuyên sâu trong công nghệ chế tạo nano với công ty chuyên về chế tạo nano (Công ty Nanosens, Hà Lan), Viện Công Nghệ Nano MESA+ - Đại học Tổng hợp Twente và nhóm nghiên cứu về nano sinh học - Đại học Tổng hợp Wagenigen, Hà Lan.

Tạo sự kết hợp chặt chẽ, đa ngành giữa các đơn vị nghiên cứu chuyên sâu về chế tạo nano, sinh học, y học, để bổ sung và có được đầy đủ kiến thức cần thiết.

Phương pháp nghiên cứu, kỹ thuật sử dụng:

Sử dụng thiết bị và kĩ thuật của công nghệ màng mỏng như oxi hóa ướt silic, lắng đọng hơi plasma hóa học (Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition - PECVD), để tạo các lớp cách điện có chiều dày thích hợp trên đế silic.

Việc chế tạo và đánh giá được thực hiện cho từng lớp vật liệu để xác định được chế độ công nghệ phù hợp để tạo lớp cách điện tôt.

Kiểm tra chiều cao và chất lượng bề mặt bậc nano, sợi nano chế tạo bằng kính hiển vi điện tử quét có độ phân giải cao (High Resolution Scanning Electron Microscopy - SEM) và kính hiển vi lực nguyên tử (Atomic Force Microscopy - AFM).

Các màng kim loại như platin, crom được chế tạo bằng công nghệ bôc bay (evaporation), phún xạ (sputtering) trong chân không cao để tạo màng kim loại platin trên đế silic có các bậc nano tạo ra ở bước trên.

Dùng kĩ thuật khắc ăn mòn chùm tia ion (Argon Ion Beam Etching), ăn mòn thẳng đứng, ăn mòn với độ chọn lọc cao trong quá trình chế tạo.

Dùng công nghệ màng mỏng, quang khắc, ăn mòn để tạo điện cực cho sợi nano platin và sợi silic.

Đo điện trở để khảo sát, đánh giá tính chất điện của sợi bằng thiết bị Probe Station.

16

Dùng một sô kĩ thuật như hấp thụ cưỡng bức, hấp phụ để cô định các enzyme, các mồi sinh học lên bề mặt sợi.

Đánh giá hiệu quả khả năng gắn kết enzyme lên sợi nano platin bằng cách quan sát bề mặt sợi trên SEM, AFM, STM.

Đánh giá hiệu quả khả năng gắn kết các mồi sinh học lên sợi nano silic bằng cách quan sát trên kính hiển vi huỳnh quang.

Xác định nồng độ glucose trên sợi nano platin đã được cô định enzyme và định lượng một sô protein và ADN ngoại lai bằng cách xác lập đường chuẩn từ phép đo điện hóa và đo điện trở.

Đánh giá các đặc trưng của các cảm biến thông qua nghiên cứu các thông sô như độ nhạy, độ tin cậy, độ lặp lại.

Tính mới, tính độc đáo, tính sáng tạo:

Hiện nay, với việc trang bị phòng sạch (với cấp độ sạch 10.000 - 1.000) cùng các thiết bị chế tạo đồng bộ chuyên dùng cho chế tạo nano như các hệ tạo màng mỏng (phún xạ, bôc bay, lắng đọng hơi hóa học), các hệ ăn mòn ướt và ăn mòn khô, lò ôxi hoá và ủ, các thiết bị dùng cho quá trình quang khắc (Spinner, Mask Aligner, Hot plate, Wet bench), cùng các thiết bị đánh giá hiện đại khác như SEM, AFM, STM, Raman, Probe Station, Four point probe, Alphastep..., có thể nói Phòng Thí Nghiệm Công nghệ Nano là đơn vị duy nhất tại Việt Nam hiện nay có khả năng thực hiện các nghiên cứu và chế tạo chuyên sâu trong lãnh vực chế tạo linh kiện nano nói chung và linh kiện nano cho sinh học nói riêng.

Công nghệ nano, nhất là nano sinh học là một lĩnh vực yêu cầu kiến thức phức tạp, đa ngành. Tuy vậy, trong đề tài này, chúng tôi có được sự tham gia nhiệt tình, trực tiếp, cụ thể của các đơn vị nghiên cứu chuyên sâu, hàng đầu về chế tạo nano, y học và sinh học. Việc tham gia, kết hợp của các nhóm nghiên cứu chuyên sâu sẽ bổ sung kiến thức, giúp giải quyết các vấn đề khoa học phức tạp có thể gặp phải trong quá trình thực hiện đề tài một cách trọn vẹn, thấu đáo, nâng cao khả năng thành công của đề tài.

Công nghệ được sử dụng để chế tạo sợi nano trong đề tài này hoàn toàn do nhóm tác giả đề xuất đề tài này nghiên cứu và tìm ra. Việc chế tạo được các sợi nano siêu nhỏ ở quy mô lớn và khả năng chế tạo đồng loạt (wafer-scale, batch production) là độc đáo, mà có thể nói rằng đến thời điểm này, chưa một nhóm nghiên cứu nào khác trên thế giới từng thực hiện.

19 Phương án phối hợp với các tổ chức nghiên cứu và cơ sở sản xuất trong nước

(Trình bày rõ phương án phối hợp: tên các tổ chức phối hợp chính tham gia thực hiện đề tài và nội dung công việc tham gia trong đề tài, kể cả các cơ sở sản xuất hoặc những người sử dụng kết quả nghiên cứu; khả năng đóng góp về nhân lực, tài chính, cơ sở hạ tầng-nếu có)

Tên tổ chức, thủ trưởng của tổ

chứcĐia chỉ

Nhiệm vụ được giao thực

hiện trong đề tài

1Phòng Thí Nghiệm Công Nghệ Nano - ĐHQG TP. HCM

Họ và tên thủ trưởng tổ chức: PGS. TS. Đặng Mậu Chiến

Khu phô 6, Phường Linh Trung, Quận Thủ Đức, TP. HCM

Nghiên cứu chính: chế tạo, đánh giá sợi nano platin và silic; chế tạo và thử nghiệm các cảm biến nano sinh học chế tạo.

2 Viện Sinh học Nhiệt đới - Viện 01 Mạc Đĩnh Chi, Phôi hợp nghiên cứu và ứng

17

Khoa học và Công nghệ Việt Nam

Họ và tên thủ trưởng tổ chức: TS. Hoàng Nghĩa Sơn

Q.1, TP. HCM dụng kết quả nghiên cứu: Thử nghiệm ứng dụng cảm biến để phát hiện và định lượng protein và phân tử ADN ngoại lai trong cây trồng hay sản phẩm của cây trồng chuyển gen, đánh giá chất lượng của các cảm biến chế tạo.

3 Đại học Y Dược TP. HCM

Họ và tên thủ trưởng tổ chức: GS.TS. Đặng Vạn Phước

217 Hồng Bàng, Q.5, TP. HCM

Phôi hợp nghiên cứu và ứng dụng kết quả nghiên cứu: Thử nghiệm ứng dụng cảm biến để chẩn đoán bệnh tiểu đường, đánh giá chất lượng của các cảm biến chế tạo.

4 Khoa Nội Tiết - Bệnh viện Chợ Rẫy TP. HCM

Họ và tên thủ trưởng tổ chức: Trưởng Khoa Nội Tiết: BS. Võ Hoàng Minh Hiền

201B Nguyễn Chí Thanh, Q.5, TP. HCM

Phôi hợp nghiên cứu và ứng dụng kết quả nghiên cứu: Thử nghiệm ứng dụng cảm biến để chẩn đoán bệnh tiểu đường, đánh giá chất lượng của các cảm biến chế tạo.

20 Phương án hợp tác quốc tế (nếu có)

(Trình bày rõ phương án phối hợp: tên đối tác nước ngoài; nội dung đã hợp tác- đối với đối tác đã có hợp tác từ trước; nội dung cần hợp tác trong khuôn khổ đề tài; hình thức thực hiện. Phân tích rõ lý do cần hợp tác và dự kiến kết quả hợp tác, tác động của hợp tác đối với kết quả của Đề tài)

1. Tên đối tác (Người và tổ chức khoa học và công nghệ): GS. Cees J.M van Rijn. - Giám đôc Công ty Nanosens, Hà Lan.

Nội dung hợp tác (Ghi rõ nội dung, lý do, hình thức hợp tác, kết quả thực hiện hỗ trợ cho đề tài này): Hợp tác, giúp đào tạo cán bộ về công nghệ chế tạo micro-nano, tư vấn về các kết quả mới nhất trong lĩnh vực nghiên cứu.

2. Tên đối tác (Người và tổ chức khoa học và công nghệ): GS. Albert van den Berg, Trưởng nhóm nghiên cứu về công nghệ cảm biến sinh học (Biosensors), Viện nghiên cứu về công nghệ nano, MESA+, Hà Lan.

Nội dung hợp tác (Ghi rõ nội dung, lý do, hình thức hợp tác, kết quả thực hiện hỗ trợ cho đề tài này): Hợp tác, giúp đào tạo cán bộ về công nghệ nano sinh học.

21 Tiến độ thực hiện

Các nội dung, công việc chủ yếu cần được thực hiện; các

mốc đánh giá chủ yếu

Kết quả phải đạt Thời gian (bắt đầu, kết thúc)

Cá nhân, tổ chức

thực hiện*Dự

kiến

KP,

triệu

18

đồng

1 2 3 4 5 6

Nội dung 1: Chế tạo sợi nano platin trên màng cách điện của đế silic

a. Nghiên cứu, tham khảo các tài liệu, bài báo về quy trình công nghệ chế tạo cảm biến sợi nano platin và silic cho phân tích glucose, protein và ADN.

Có được báo cáo thu thập tài liệu liên quan đến công nghệ chế tạo cảm biến sợi nano

3- 4/2008 PTN Công Nghệ Nano

4

b. Nghiên cứu, điều tra, tham khảo các tài liệu liên quan đến các sản phẩm kiểm tra nồng độ glucose trong máu; các loại cây trồng chuyển gen bao gồm sản phẩm, tình hình nhập khẩu, lai tạo ở Việt Nam.

Được 1 báo cáo thông kê về sản phẩm kiểm tra nổng độ đường và tình hình các sản phẩm chuyển gen ở Việt Nam.

3-4/2008 PTN Công Nghệ Nano

4

c. Nghiên cứu, tham khảo các tài liệu, bài báo về các phương pháp gắn kết, cô định các enzyme thích hợp cho quá trình oxi hóa glucose lên bề mặt sợi nano platin; cô định các mồi sinh học thích hợp cho việc bắt cặp các protein và ADN ngoại lai lên bề mặt sợi silic.

Được 1 báo cáo các kết quả, phương pháp và quy trình gắn kết enzyme và các mồi sinh học.


4

d. Nghiên cứu, tham khảo các loại nguyên vật liệu thích hợp trong nghiên cứu.

Báo cáo những nguyên vật liệu phù hợp để nghiên cứu


3

e. Thiết lập qui trình công nghệ chế tạo mới, phù hợp với điều kiện của Việt Nam để chế tạo sợi nano platin.

Có được quy trình công nghệ chế tạo sợi nano platin phù hợp tại Việt Nam


10

f. Thử nghiệm và hiệu chỉnh các thông sô của các thiết bị tạo màng SiO2, SiN cách điện bao của hệ lò oxi hóa ướt và hệ PECVD.

Xác định được các thông sô hiệu chỉnh cho quá trình chế tạo.


14

g. Khảo sát thử nghiệm tôc độ oxi hóa silic ở các nhiệt độ từ 900 - 11000C.

Có được tôc độ oxi hóa silic ở các nhiệt độ từ 900-11000C

5/2008 PTN Công Nghệ Nano

15

h. Nghiên cứu chế tạo màng SiO2 bằng phương pháp oxi hóa ướt với độ dày thích hợp (500 nm).

Tạo được màng SiO2 có độ dày 500nm


21

19

i. Thử nghiệm tôc độ lắng đọng hơi hóa học, để chế tạo màng SiN với độ dày thích hợp (200-300 nm).

Đạt được tôc độ lắng động hơi hóa học thích hợp và tạo màng SiN với độ dày 300nm


16

j. Nghiên cứu định vị các vị trí của sợi nano bằng quá trình quang khắc (lithography).

Xác định được vị trí để khắc tạo sợi nano


25

k. Thử nghiêm và hiệu chỉnh các thông sô của quá trình quang khắc, ăn mòn khô, ăn mòn ướt trên các mẫu thử, xác định các thông sô chuẩn về tôc độ ăn mòn.

Các thông sô đã được hiệu chỉnh và tôi ưu.


17

l. Nghiên cứu quy trình công nghệ ăn mòn (khắc) thẳng đứng (dry, vertical etching), với độ chọn lọc cao các lớp màng mỏng để tạo các bậc nano trên đế silic.

Quy trình công nghệ khắc tạo các bậc nano trên đế silic


25

m. Kiểm tra đánh giá chiều cao và chất lượng bậc nano bằng kính hiển vi điện tử quét có độ phân giải cao (high resolution SEM), và kính hiển vi lực nguyên tử (AFM).

Có được 1 báo cáo đánh giá chiều cao và chất lượng bậc nano


18

n. Nghiên cứu bôc bay phủ màng kim loại platin trên đế silic có các bậc nano tạo ra ở bước trên.

Tạo được bậc và màng phù hợp.


19

o. Thử nghiệm khắc chùm tia ion argon màng platin trên các mẫu thử nghiệm.

Xác định được tôc độ ăn mòn, góc ăn mòn thích hợp.


20

p. Khắc chùm tia ion argon màng platin trên mẫu chính thức, ăn mòn ướt, loại bỏ lớp SiO2.

Tạo được sợi nano platin trên đế silic.


24

q. Quang khắc, bôc bay kim loại, ăn mòn để tạo điện cực cho sợi nano Platin.

Chế tạo được điện cực cho sợi nano platin


25

r. Nghiên cứu quá trình quang khắc, bôc bay lớp cách điện SiO2

hoặc Al2O3 tạo lớp cách điện cho điện cực, lift-off.

Chế tạo được lớp cách điện cho điện cực.


17

Nội dung 2: Chế tạo sợi bán dẫn silicon trên đế silic

a. Thiết lập qui trình công nghệ chế tạo mới, phù hợp với điều kiện của Việt Nam để chế tạo sợi

1 quy trình công nghệ hoàn thiện


10

20

bán dẫn silic trên chip silic.

b. Nghiên cứu định vị các vị trí của sợi nano bằng quá trình quang khắc (lithography).

Các thông sô đã được hiệu chỉnh và tôi ưu.


26

c. Nghiên cứu quy trình công nghệ ăn mòn thẳng đứng (dry, vertical etching), với độ chọn lọc cao các lớp màng mỏng để tạo các bậc nano trên đế silic.

Quy trình công nghệ để tạo các bậc nano trên đế silic


24

d. Kiểm tra đánh giá chiều cao và chất lượng bậc nano bằng kính hiển vi điện tử quét có độ phân giải cao (high resolution SEM), và kính hiển vi lực nguyên tử (AFM).

Báo cáo kết quả đánh giá chiều cao và chất lượng bậc nano


23

e. Nghiên cứu bôc bay phủ màng kim loại crom trên đế silic có các bậc nano tạo ra ở bước trên.

Tạo được bậc và màng phù hợp.


17

f. Thử nghiệm khắc chùm tia ion argon màng crom trên các mẫu thử nghiệm.

Xác định được tôc độ ăn mòn, góc ăn mòn thích hợp.


25

g. Khắc chùm tia ion argon màng crom trên mẫu chính thức, ăn mòn ướt, loại bỏ lớp SiO2.

Tạo được sợi nano crom trên đế SOI.


23

h. Ăn mòn đế SOI có sợi crom để tạo sợi nano silic, loại bỏ lớp Cr bằng ăn mòn ướt, bộc lộ sợi nano silic.

Tạo được sợi nano silic trên đế SOI.


27

i. Nghiên cứu quá trình quang khắc, bôc bay, tạo điện cực cho sợi nano.

Chế tạo được điện cực cho sợi nano


25

j. Nghiên cứu quá trình quang khắc, bôc bay lớp cách điện SiO2

hoặc Al2O3 tạo lớp cách điện cho điện cực, lift-off.

Chế tạo được lớp cách điện cho điện cực.


25

Nội dung 3: Kiểm tra kích thước, tính chất điện, chất lượng bề mặt của sợi nano và gắn kết với thiết bị mạch ngoài:

3a: Sợi nano platin

3b: Sợi nano silic

a. Đo điện trở của các sợi nano platin bằng thiết bị probe station.

Có được báo cáo kết quả đo điện trở của sợi platin.


12

b. Đo kích thước và quan sát bề Báo cáo kết quả về kích 11- PTN Công Nghệ 15

21

mặt sợi platin bằng bằng kính hiển vi điện tử quét có độ phân giải cao (high resolution SEM) và kính hiển vi lực nguyên tử (AFM).

thước và bề mặt sợi platin

12/2008 Nano

c. Đánh giá ảnh hưởng của các thông sô chế tạo đến chất lượng sợi nano platin.

Báo cáo đánh giá ảnh hưởng của các thông sô chế tạo đến chất lượng sợi

12/2008-1/2009

PTN Công Nghệ Nano

6

d. Đo điện trở của các sợi nano silic bằng thiết bị probe station

Có được báo cáo kết quả đo điện trở của sợi silic.


12

e. Đo kích thước và quan sát bề mặt sợi bằng bằng bằng bằng kính hiển vi điện tử quét có độ phân giải cao (high resolution SEM) và kính hiển vi lực nguyên tử (AFM).

Báo cáo kết quả về kích thước và bề mặt sợi silic


18

f. Đánh giá ảnh hưởng của các thông sô chế tạo đến chất lượng sợi nano silic

Báo cáo đánh giá ảnh hưởng của các thông sô chế tạo đến chất lượng sợi


8

g. Nghiên cứu cắt đế silic thành các chip nhỏ bằng thiết bị dicing.

Đế silic được cắt thành các chip nhỏ.


10

h. Thiết kế và chế tạo bo mạch ngoài.

Bo mạch ngoài của điện cực


24

i. Thử nghiệm hàn dây vàng nôi các điện cực của chip với bo mạch.

Các sợi có dây nôi ra mạch điện ngoài.


11

j. Nghiên cứu gắn keo epoxy để bảo vệ chip (trừ phần cửa sổ làm việc).

Các chip được dán keo epoxy


10

Nội dung 4: Nghiên cứu cố định các enzyme, protein, ADN thích hợp lên bề mặt sợi và thiết lập đương chuẩn để định lượng.

a. Lập qui trình công nghệ để gắn kết, cô định các enzyme thích hợp cho quá trình định lượng glucose lên sợi nano platin.

Quy trình công nghệ gắn kết enzyme vào sợi nano platin


23

b. Xây dựng qui trình công nghệ để gắn kết, cô định các cặp mồi

Quy trình công nghệ gắn kết các mồi sinh


20

22

sinh học thích hợp cho việc bắt cặp các protein hoặc/và ADN ngoại lai lên bề mặt sợi silic.

học

c. Nghiên cứu các quy trình làm sạch bề mặt sợi bằng nước khử ion (DI water) và các hoá chất xử lý bề mặt sợi.

Quy trình làm sạch bề mặt sơi

3/2009 PTN Công Nghệ Nano, Viện Sinh học Nhiệt đới

10

d. Nghiên cứu tạo các liên kết nhóm chức năng (funtional layers), cần thiết cho việc cô định enzyme cũng như các mồi sinh học trên bề mặt sợi nano.

Tạo được các liên kết nhóm chức năng


17

e. Nghiên cứu gắn kết, cô định các enzyme thích hợp cho quá trình oxi hóa glucose lên bề mặt sợi nano platin bằng một sô kĩ thuật như hấp thụ cưỡng bức.

Cô định được enzyme trên sợi

5/2009 PTN Công Nghệ Nano, Đại học Y Dược

22

f. Đánh giá hiệu quả khả năng gắn kết enzyme lên sợi nano platin.

Báo cáo kết quả đánh giá hiệu quả của quy trình gắn kết enzyme

5-6/2009 PTN Công Nghệ Nano, Đại học Y Dược

13

g. Nghiên cứu cô định các mồi sinh học (biological markers) thích hợp cho việc bắt cặp các protein hoặc/và ADN ngoại lai lên bề mặt sợi silic.

Quy trình cô định được các mồi sinh học cho việc bắt cặp protein và ADN

7-8/2009 PTN Công Nghệ Nano, Viện Sinh học Nhiệt đới

18

h. Đánh giá hiệu quả khả năng gắn kết các mồi sinh học lên sợi nano silic bằng phương pháp quang học.

Báo cáo kết quả đánh giá hiệu quả của quy trình gắn kết mồi sinh học


17

i. Đánh giá và định lượng một sô protein và ADN ngoại lai.

Báo cáo kết quả đánh giá và định lượng protein và ADN


16

j. Khảo sát đặc tính phát hiện glucose của sợi nano platin đã được cô định enzyme với nhiều nồng độ glucose khác nhau.

Báo cáo khả năng phát hiện glucose của điện cực sợi nano đã chế tạo


10

k. Nghiên cứu quy trình tôi ưu hóa các thông sô của qui trình cô định: pH, nhiệt độ, nồng độ các nhóm chức năng, enzyme và khoảng thế đo phù hợp với điều kiện đo trên mẫu máu.

Đạt được những thông sô tôi ưu cho quy trình cô định emzyme


13

l. Nghiên cứu xây dựng đường chuẩn nồng độ glucose từ phép đo điện hóa và đo điện trở.

Dựng được đường chuẩn nồng độ glucose


14

23

m. Xác định nồng độ glucose trên sợi nano platin đã được cô định enzyme.

Đo được nồng độ glucose từ sợi nano platin đã cô định enzyme


15

n.Nghiên cứu đánh giá và định lượng phần tử sinh học ( protein/ADN) bằng cảm biến sợi nano silic.

Báo cáo kết quả đánh giá khả năng phát hiện ADN


16

o. Nghiên cứu các quy trình tôi ưu hóa các thông sô của qui trình cô định mồi sinh học phù hợp với điều kiện đo trên mẫu khảo sát.

Quy trình ccô định các mồi sinh học với các thông sô tôi ưu


14

p. Nghiên cứu xác lập đường chuẩn định lượng protein và ADN thông qua phép đo sự thay đổi điện trở của sợi nano silic.

Xây dựng đường chuẩn định lượng protein và ADN


16

q. Tiến hành phân tích, định lượng một sô protein và ADN ngoại lai.

Báo cáo kết quả khả năng định lượng của sợi nano silic


22

Nội dung 5: Đánh giá các đặc trưng, hiệu chinh và tối ưu hóa các thông số chế tạo của các cảm biến

a. Thực hiện các thí nghiệm với các dung dịch máu có chứa các hàm lượng glucose khác nhau chạy qua cảm biến.

Báo cáo kết quả khảo sát khả năng phát hiện nồng độ glucose trong máu

1-3/2010 Đại học Y Dược, PTN Công nghệ Nano

19

b. Nghiên cứu sự thay đổi điện trở thông qua đó xác định độ nhạy, độ lặp lại, độ ổn định của cảm biến.

Đánh giá được các đặc trưng của các cảm biến

3/2010 Đại học Y Dược, PTN Công nghệ Nano

23

c. Xác định hàm lượng glucose trong dung dịch máu.

Xác định được hàm lượng glucose

3-4/2010 Đại học Y Dược, PTN Công nghệ Nano

17

d. So sánh độ nhạy, độ chính xác, giới hạn đo, độ ổn định của hệ đo với các phương pháp đo truyền thông khác.

Báo cáo kết quả so sánh giữa các phương pháp đo khác


10

e. Nghiên cứu và đánh giá khả năng tái sử dụng, tuổi thọ của hệ đo.

Báo cáo khả năng tái sử dụng, tuổi thọ của hệ đo


13

f. Xác lập quy trình đo nồng độ glucose trong mẫu máu.

Quy trình đo nồng độ glucose trong máu

4-5/2010 Đại học Y Dược, PTN Công nghệ

15

24

Nano

g. Nghiên cứu thử nghiệm các dung dịch có chứa các protein và ADN ngoại lai khác nhau chạy qua cảm biến.

Báo cáo kết quả khảo sát khả năng phát hiện ADN và protein mục tiêu

3/2010 Viện Sinh học Nhiệt đới, PTN Công Nghệ Nano

21

h. Đo sự thay đổi điện trở, từ đó xác định độ nhạy, độ lặp lại, độ ổn định và độ chọn lọc của cảm biến.

Đánh giá được các đặc trưng của các cảm biến


22

i. Định lượng protein hoặc/và ADN ngoại lai của cây trồng và sản phẩm chuyển gen.

Xác định ít nhất 01 protein và 01 ADN ngoại lai.

4-5/2010 Viện Sinh học Nhiệt đới, PTN Công Nghệ Nano

21

j. Xác lập quy trình định lượng một sô protein hoặc/và ADN ngoại lai trong các cây trồng hay sản phẩm của cây trồng chuyển gen.

Quy trình phát hiện và định lượng ADN và protein mục tiêu


15

k. Thử nghiệm và tôi ưu hóa các thông sô của cảm biến sợi platin và sợi silic.

Quy trình chế tạo với các thông sô tôi ưu

5/2010 PTN Công Nghệ Nano, Viện Sinh học Nhiệt đới, Đại học Y Dược

20

l. Thiết kế, chế tạo các phần cứng và phần mềm phụ trợ để tạo thành các hệ thông cảm biến hoàn chỉnh.

Phần cứng và phần mềm phụ trợ để tạo thành các hệ thông cảm biến hoàn chỉnh.


22

m. Thử nghiệm ứng dụng cảm biến glucose để chẩn đoán bệnh tiểu đường tại các đơn vị nghiên cứu và khám chữa bệnh.

Có được báo cáo kết quả khả năng ứng dụng

5-8/2010 Đại học Y Dược, Bệnh viện Chợ Rẫy, PTN Công Nghệ Nano

21

n. Thử nghiệm ứng dụng cảm biến sợi nano silic để định lượng một sô phân tử sinh học như protein (và ADN ngoại lai) trong các cây trồng hay sản phẩm của cây trồng chuyển gen.

Có được báo cáo kết quả khả năng ứng dụng


19

o. Đánh giá chất lượng của các cảm biến chế tạo, so sánh kết quả với các sản phẩm cùng loại trên thị trường.

Báo cáo kết quả so sánh với các sản phẩm trên thị trường

7-8/2010 Đại học Y Dược, PTN Công Nghệ Nano, Viện Sinh học Nhiệt đới

10

p. Xác định hàm lượng glucose trong dung dịch máu trên chip thế hệ thứ hai.

Xác định được hàm lượng, so sánh kết quả

6-9/2010 Đại học Y Dược, PTN Công Nghệ Nano

15

k. Định lượng protein và ADN ngoại lai của cây trồng và sản phẩm chuyển gen trên chip thế hệ thứ hai.

Xác định được protein và ADN ngoại lai, phân tích các protein và ADN mới nếu thời gian


21

25

cho phép

r. Tiếp thu các ý kiến góp ý từ cơ sở thử nghiệm để hoàn chỉnh sản phẩm, phù hợp với điều kiện nghiên cứu và ứng dụng ở Việt Nam.

Bảng tiếp thu ý kiến đánh giá sản phẩm từ các cơ sở thử nghiệm


8

Nội dung 6: Lập kế hoạch chuyển giao công nghệ, lên phương án thử nghiệm công nghiệp và báo cáo tổng kết

a. Lập kế hoạch chuyển giao công nghệ, lên phương án thử nghiệm công nghiệp.

Báo cáo kế hoạch thực hiện chuyển giao

9-10/2010 PTN Công Nghệ Nano, Viện Sinh học Nhiệt đới, Đại học Y Dược

20

b. Xử lý và lập báo cáo tổng kết. Báo cáo tổng kết nghiên cứu

10/2010 PTN Công nghệ Nano

10

* Chỉ ghi những cá nhân có tên tại Mục 12

III. SẢN PHẨM KH&CN CỦA ĐỀ TÀI

22 Sản phẩm KH&CN chính của Đề tài và yêu cầu chất lượng cần đạt (Liệt kê theo dạng sản phẩm)

Dạng I: Mẫu (model, maket); Sản phẩm (là hàng hoá, có thể được tiêu thụ trên thị trường); Vật liệu; Thiết bị, máy móc; Dây chuyền công nghệ; Giông cây trồng; Giông vật nuôi và các loại khác.

Số

TT

Tên sản phẩm cụ thể và Chỉ tiêu chất lượng chủ

yếu của sản phẩmĐơn vi đo

Mức chất lượng

Dự kiến số lượng/quy

mô sản phẩm tạo ra

Cần đạt

Mẫu tương tự(theo các tiêu chuẩn mới

nhất)

Trong nước

Thế giới

1 2 3 4 5 6 7

1 Bộ cảm biến glucose:

Thiết bị chế tạo ra phân

tích được nồng độ glucose

trong máu, dùng để chuẩn

đoán bệnh tiểu đường.

Chiếc 01 hệ đo hoàn chỉnh+ 100 chip thử

nghiệm

- Định lượng hàm lượng

glucose trong máu

mg/100cm3 20-200 50-200

- Thời gian phân tích Phút 1-5 10-30

2 Bộ cảm biến sinh học

dựa trên cấu trúc sợi

Chiếc 01 hệ đo hoàn chỉnh +

26

nano silic: Thiết bị chế

tạo thích hợp cho việc

phân tích các phần tử sinh

học như protein và ADN.

Ứng dụng bước đầu để

phân tích một sô protein

(và ADN ngoại lai - nếu

điều kiện cho phép) của

cây trồng và sản phẩm

biến đổi gen.

100 chip thử nghiệm

- Định lượng nồng độ

sinh học protein (và ADN

ngoại lai) trong dung dịch

Femto

mole

(fM)

10-100 50-100

- Thời gian phân tích Phút 1-5 60-120

Do đang trong giai đoạn đầu tư, nghiên cứu phát triển, đến thời điểm này trên thế giới hiện chưa có các sản phẩm thương mại của cảm biến nano. Tuy thế, các kết quả nghiên cứu công bô gần đây nhất của các nhóm nghiên cứu hàng đầu trên thế giới cho phép để kết luận rằng các cảm biến nano có độ nhậy cao hơn rất nhiều lần so với cảm biến truyền thông. Ví dụ như cảm biến sợi nano silic cho phép phát hiện được đồng thời cùng lúc nhiều protein (protein markers for prostage cancer) ở nồng độ siêu nhỏ femto mole, hay khả năng phát hiện đến từng đơn virut trong dung dịch (F. Patolsky, B.P. Timko, G. Zheng and C.M. Lieber, Nanowire-Based Nanoelectronic Devices in the Life Sciences, MRS 32, 142-149, 2007). Độ nhậy này hoàn toàn vượt trội với độ nhạy của các thiết bị phân tích truyền thông hiện có. Ngoài ra, với việc sử dụng các mồi sinh học với độ kết cặp chọn lọc cực cao với các thành phần cần phát hiện, mang lại độ đặc hiệu rất cao cho cảm biến nano.

Trong đề tài này, với việc sử dụng các kết quả và thành tựu mới nhất của công nghệ chế tạo nano và công nghệ sinh học, cho phép chế tạo các cảm biến nano sinh học với độ nhạy và đặc hiệu tương đương (hoặc tôt hơn) so với các cảm biến nano được nghiên cứu và báo cáo trên thế giới trong thời gian gần đây.

22.1 Mức chất lượng các sản phẩm (Dạng I) so với các sản phẩm tương tự trong nước và nước ngoài (Làm rõ cơ sở khoa học và thực tiễn để xác định các chỉ tiêu về chất lượng cần đạt của các sản phẩm của đề tài)

Với các trang thiết bị hiện đại, đồng bộ chuyên dùng cho nghiên cứu, chế tạo nano, cùng với sự phôi hợp trực tiếp của các đơn vị nghiên cứu chuyên sâu trong lĩnh vực y tế, sinh học trong nước, kết hợp với sự hợp tác, trao đổi thường xuyên với các trung tâm nghiên cứu của quôc tế (Công ty Nanosens, Viện MESA+,...) chất lượng sản phẩm của đề tài hoàn toàn có thể so sánh với các nước trong khu vực và có khả năng chuyển giao cho các công ty đôi tác triển khai nghiên cứu và ứng dụng tiếp theo.

Dạng II: Nguyên lý ứng dụng; Phương pháp; Tiêu chuẩn; Quy phạm; Phần mềm máy tính; Bản vẽ thiết kế; Quy trình công nghệ; Sơ đồ, bản đồ; Sô liệu, Cơ sở dữ liệu; Báo cáo phân tích; Tài liệu dự báo (phương pháp, quy trình, mô hình,...); Đề án, qui hoạch; Luận chứng kinh tế-kỹ thuật, Báo cáo nghiên cứu khả thi và các sản phẩm khác

27

TT Tên sản phẩm Yêu cầu khoa học cần đạt Ghi chú

1 2 3 4

1 Quy trình công nghệ chế tạo bộ cảm

biến nano sinh học dựa trên cấu trúc

sợi nano platin dùng để chẩn đoán

tiểu đường.

Quy trình công nghệ chế tạo được trình

bày chi tiết, phân tích rõ ràng, có thể sử

dụng ở những cơ sở có trang thiết bị phù

hợp.

1 quy trình

2 Quy trình công nghệ chế tạo sợi

nano silic, thích hợp để chế tạo bộ

cảm biến nano sinh học. Ứng dụng

ban đầu cho phát hiện và định lượng

một sô phân tử sinh học quan trọng

như protein (và/hoặc ADN ngoại

lai).

Quy trình công nghệ chế tạo sợi nano silic

được trình bày chi tiết, phân tích rõ ràng,

có thể sử dụng ở những cơ sở có trang

thiết bị phù hợp.

Úng dụng ban đầu trong việc chế tạo cảm

biến nano sinh học và thử nghiệm cho

phân tích Protein và AND.

1 quy trình

chế tạo cùng

các kết quả

phân tích

ban đầu của

cảm biến sợi

nano silic

3 Bảng sô liệu, Báo cáo phân tích. Báo cáo phân tích được trình bày chi tiết và phân tích rõ ràng, có đánh giá.

1 báo cáo

Dạng III: Bài báo; Sách chuyên khảo; và các sản phẩm khác

Số

TTTên sản phẩm Yêu cầu khoa học cần đạt

Dự kiến nơi

công bố (Tạp

chí, Nhà xuất

bản)

Ghi chú

1 2 3 4 5

1 Bài báo khoa học Đạt yêu cầu đôi với các bài báo đăng trên Kỷ yếu, Tạp chí Khoa học chuyên ngành và Hội nghị trong và ngoài nước.

5 - 7 bài (1-2 bài báo trên tạp chí quôc tế)

2 Đào tạo sinh viên Đại học và Cao học

Đạt yêu cầu cho LVTN của sinh viên Đại học và Cao học.

05 - 06 sinh viên

3 Góp phần đào tạo tiến sĩ

Đạt yêu cầu cho LVTN của Nghiên cứu sinh.

1 NCS

22.2 Trình độ khoa học của sản phẩm (Dạng II & III) so với các sản phẩm tương tự hiện có (Làm rõ cơ sở khoa học và thực tiễn để xác định các yêu cầu khoa học cần đạt của các sản phẩm của đề tài)

Đề tài được thực hiện dựa trên các nghiên cứu mới nhất trên thế giới, cũng như tận dụng môi quan hệ hợp tác lâu dài với các trường, viện nghiên cứu trong và ngoài nước nên trình độ khoa học của sản phẩm đề tài sẽ tương đương với các nghiên cứu của các nước trong khu vực và trên thế giới.

22.3 Kết quả tham gia đào tạo trên đại học

Số TT

Cấp đào tạo Số lượng Chuyên ngành đào tạoGhi chú

28

1 Thạc sỹ 04

Công nghệ chế tạo nano, các quá trình Hóa học - Vật lí - Sinh học giữa các phân tử sinh học như enzyme, protein, ADN với các cấu trúc nano, khoa học vật liệu, vật lý, điện tử, ứng dụng của linh kiện sợi nano trong chẩn đoán, phát hiện glucose, protein và ADN.

2Góp phần đào tạo Tiến sỹ

01Công nghệ chế tạo nano, ứng dụng của linh kiện sợi nano trong phân tích y sinh học

22.4 Sản phẩm dự kiến đăng ký bảo hộ quyền sở hữu công nghiệp, quyền đối với giống cây trồng:

Công nghệ chế tạo sợi nano được nghiên cứu và phát triển hoàn toàn tại Phòng Thí Nghiệm Công Nghệ Nano. Công nghệ này có nhiều ưu việt như có khả năng chế tạo được các sợi nano với giá thành thấp, đồng loạt. Đây là những ưu điểm mà các phương pháp chế tạo của các nơi khác không có được. Do đó nhóm nghiên cứu dự định đăng kí bảo hộ bản quyền trong nước cho công nghệ chế tạo sợi nano và các ứng dụng liên quan. Sau đó nếu kết quả nghiên cứu và ứng dụng khả quan, chúng tôi sẽ đăng kí và bảo hộ bản quyền với các tổ chức sở hữu công nghiệp và trí tuệ quôc tế.

23 Khả năng ứng dụng và phương thức chuyển giao kết quả nghiên cứu

23.1 Khả năng về thị trường (Nhu cầu thị trường trong và ngoài nước, nêu tên và nhu cầu khách hàng cụ thể nếu có; điều kiện cần thiết để có thể đưa sản phẩm ra thị trường?)

Cảm biến glucose: Hiện nay thị trường thế giới của riêng cảm biến glucose có giá trị vào khoảng 6 tỉ USD/năm. Trong nước, tuy không có sô liệu cụ thể về thị trường cho loại cảm biến này, do ảnh hưởng của nhiều yếu tô như lôi sông, lương thực và thực phẩm, sô lượng người bị mắc bệnh tiểu đường đang tăng lên nhanh chóng, và dự báo có khoảng 1 triệu bệnh nhân vào năm 2010.

Những kết quả nghiên cứu ban đầu cho thấy cảm biến glucose dựa trên cấu trúc sợi nano cho độ nhạy cao, quy trình phân tích đơn giản, đạt các yêu cầu cho cảm biến glucose. Hơn thế nữa, vì có diện tích nhỏ, các sợi nano nói chung và cảm biến glucose nói riêng có thêm ưu việt là tiêu tôn rất ít hóa chất và bệnh phẩm cho quy trình phân tích. Với nhiều ưu điểm và chức năng mới như đã nêu trên, khi nghiên cứu thành công, các kết quả nghiên cứu có khả năng được chuyển giao cho các công ty dược phẩm và thiết bị y tế, để tiến hành các nghiên cứu thử nghiệm tiếp theo (hoàn thiện và tôi ưu hóa công nghệ, thử nghiệm lâm sàng…) tiến tới khả năng thương mại hóa sản phẩm. Hơn thế nữa, Phòng Thí Nghiệm Công Nghệ Nano cũng có ý định mở công ty vệ tinh (spin-off company) để thúc đây việc chuyển giao các kết quả nghiên cứu ra ứng dụng thực tế, trong đó dự kiến có cảm biến nano sinh học glucose.

Cảm biến protein và ADN ngoại lai: Việc phân tích và định lượng được nhanh, nhạy các chất như protein, ADN sẽ mở ra những khả năng mới và ứng dụng hoàn toàn mới trong nhiều lĩnh vực khác nhau từ y tế, sinh học, đến sản xuất dược phẩm, lương thực... Do đó cảm biến nano sinh học dựa trên cấu trúc sợi nano silic với rất nhiều tính năng ưu việt sẽ có một thị trường vô cùng tiềm năng. Cũng như với cảm biến glucose, ngoài việc tìm các đôi tác để hoàn thiện, tiến tới chuyển giao kết quả nghiên cứu.

23.2 Khả năng ứng dụng các kết quả nghiên cứu vào sản xuất kinh doanh (Khả năng cạnh tranh về giá thành và chất lượng sản phẩm)

Với nhiều ưu việt như khả năng phân tích nhanh, nhạy, chính xác, các cảm biến nano sinh học được nghiên cứu trong đề tài này có khả năng cạnh tranh rất cao so với các sản phẩm truyền thông.

29

Hiện nay gần như tất cả các thiết bị dùng cho phân tích các phân tử sinh học đều phải nhập ngoại, rất đắt tiền. Ví dụ như các hệ phân tích PCR đều có giá bán từ 20.000 USD trở lên, kèm theo hóa chất chuyên dụng cũng rất đắt tiền. Với việc làm chủ công nghệ sẽ cho phép sản xuất ra các cảm biến sinh học với giá thành thấp hơn nhiều so với nhập ngoại, tạo ra sức mạnh cạnh tranh về giá thành với các sản phẩm nhập ngoại.

23.3 Khả năng liên doanh liên kết với các doanh nghiệp trong quá trình nghiên cứu

Hiện nay nhiều đơn vị nghiên cứu trong nước và nước ngoài trong các lĩnh vực y tế, nghiên cứu sinh học, sản xuất dược phẩm và nông nghiệp có nhu cầu lớn và cấp bách trong việc phân tích nhanh, nhạy glucose, protein, ADN. Một sô đơn vị nghiên cứu như Viện Di Truyền Nông Nghiệp (quan tâm đến ADN ngoại lai), Viện Vệ Sinh Dịch Tễ Trung Ương (quan tâm đến protein) đã và đang liên hệ, tìm hiểu về khả năng sử dụng các kết quả trực tiếp và gián tiếp của đề tài. Ngoài ra trong quá trình thực hiện đề tài, nhóm nghiên cứu sẽ chủ động liên hệ để tìm hiểu nhu cầu của các đơn vị khác, thông qua đó tìm cách liên kết, mở rộng ứng dụng của đề tài.

23.4 Mô tả phương thức chuyển giao

(Chuyển giao công nghệ trọn gói, chuyển giao công nghệ có đào tạo, chuyển giao theo hình thức trả dần theo tỷ lệ % của doanh thu; liên kết với doanh nghiệp để sản xuất hoặc góp vôn-với đơn vị phôi hợp nghiên cứu hoặc với cơ sở sẽ áp dụng kết quả nghiên cứu - theo tỷ lệ đã thỏa thuận để cùng triển khai sản xuất; tự thành lập doanh nghiệp trên cơ sở kết quả nghiên cứu tạo ra,…)

Việc phổ biến kết quả nghiên cứu và chuyển giao sử dụng kết quả trên quy mô rộng có thể thực hiện theo các phương thức như sau:

Thông qua các môi quan hệ sẵn có của PTN Công Nghệ Nano và của các đơn vị trực tiếp tham gia đề tài, liên kết và hợp tác với các đơn vị trong ngành sinh học, y học, và thiết bị y tế, để hoàn thiện và tiến tới chuyển giao kết quả nghiên cứu.

Công nghệ chế tạo sợi nano nghiên cứu trong đề tài này hoàn toàn có thể được chuyển giao theo hình thức chuyển giao công nghệ có đào tạo cho các đôi tác thuộc các lĩnh vực nghiên cứu và ứng dụng khác, để từ đó sản xuất ra các sợi nano của các vật liệu khác, cho các ứng dụng đa dạng trong lĩnh vực điện tử, quang học, từ học…

Công bô các kết quả khoa học bằng các bài báo trong các tạp chí khoa học chuyên ngành trong và ngoài nước.

Tham dự và báo cáo tại các hội nghị quôc tế trong và ngoài nước.

24Phạm vi và đia chỉ (dự kiến) ứng dụng các kết quả của Đề tài

Các đơn vị tiếp nhận kết quả nghiên cứu:

- Bộ môn Nội tiết - Trường Đại học Y Dược TP. HCM (tiếp nhận trực tiếp, phôi hợp nghiên cứu),

- Viện Sinh học Nhiệt đới (tiếp nhận trực tiếp, phôi hợp nghiên cứu),

- Bệnh viện Đại học Y Dược TP. HCM,

- Viện Di Truyền Nông Nghiệp,

- Viện Vệ Sinh Dịch Tễ Trung Ương,

- Công ty Nanosens, Hà Lan.

30

25 Tác động và lợi ích mang lại của kết quả nghiên cứu

25.1 Đối với lãnh vực KH&CN có liên quan

(Nêu những dự kiến đóng góp vào các lãnh vực khoa học công nghệ ở trong nước và quốc tế)

a. Bồi dưỡng và đào tạo cán bộ KHCN trong lãnh vực công nghệ cao:

Thông qua các nghiên cứu chế tạo và ứng dụng cảm biến nano sinh học, tạo cơ sở để xây dựng đội ngũ cán bộ có kiến thức chuyên môn sâu về lĩnh vực công nghệ chế tạo nano, đặc biệt là ứng dụng của linh kiện và sản phẩm nano cho y học và sinh học (nano biomedical). Quá trình thực hiện đề tài cũng là cơ hội quí báu để gửi các cán bộ sang thực tập tại một sô phòng thí nghiệm hàng đầu trên thế giới trong lĩnh vực chế tạo nano và nano sinh học (Viện MESA+, Hà Lan). Các đợt thực tập như thế giúp cán bộ nghiên cứu trong nước có cơ hội cọ xát, học hỏi, tiếp cận trình độ khoa học kỹ thuật của khu vực và trên thế giới. Đề tài cũng tạo điều kiện để đào tạo sinh viên, học viên cao học và các cán bộ nghiên cứu trẻ của các đơn vị trực tiếp tham gia nghiên cứu nói riêng và cả nước nói chung.

Việc thực hiện đề tài sẽ góp phần đào tạo Sinh viên Đại học, Học viên Cao học thông qua quá trình thực hiện các Tiểu luận và Luận văn Tôt nghiệp (03 sinh viên Đại học, 04 học viên Cao học, và 01 NCS).

b. Đối với lãnh vực khoa học có liên quan:

Công nghệ chế tạo sợi nano và nguyên lí làm việc của cảm biến sinh học hoàn toàn có thể được mở rộng sang các lĩnh vực nghiên cứu và ứng dụng khác. Ví dụ công nghệ chế tạo sợi nano trong đề tài này có thể được sử dụng để chế tạo sợi nano của các vật liệu kim loại, hợp kim, composite khác, mở ra các ứng dụng khác trong nano điện tử (nanoelectronics), nano quang (nano optics), và từ học (magnetic nanowires)...

Ứng dụng thành công cảm biến sợi nano để phát hiện nhanh, nhạy các protein, ADN trong đề tài này sẽ góp phần nâng cao khả năng của khoa học phân tích lên một bước dài, là tiền đề cho những nghiên cứu xa hơn trong lĩnh vực ứng dụng cảm biến nano để định lượng nhiều hợp chất sinh học quan trọng khác như kháng nguyên, kháng thể...

25.2 Đối với tổ chức chủ trì và các cơ sở ứng dụng kết quả nghiên cứu

Như đã nêu ở trên, thực hiện đề tài này là một cơ hội quí báu để đơn vị chủ trì trang bị, đào tạo các kiến thức chuyên ngành sâu về công nghệ nano, y sinh cho đội ngũ cán bộ của mình. Các kiến thức này sẽ được phát huy trong các đề tài và công việc khác, mang lại thành công lâu bền cho đơn vị.

Kết quả nghiên cứu của đề tài được dự định chuyển giao cho các bệnh viện, phòng khám, cơ sở nghiên cứu sinh học, thực phẩm. Rõ ràng là việc có được các cảm biến nano với các khả năng phân tích ưu việt, sẽ giúp các đơn vị này mở rộng, đáp ứng nhu cầu phân tích, phục vụ cho nhiều đôi tượng khác nhau.

25.3 Đối với kinh tế - xã hội và môi trương

(Nêu những tác động dự kiến của kết quả nghiên cứu đối với sự phát triển kinh tế - xã hội và môi trường)

Khả năng phân tích và định lượng nhanh, nhạy, không đắt tiền các phần tử sinh học sẽ được chuyển giao, ứng dụng và phổ biến rộng rãi trong nhiều ngành chủ chôt của đời sông và sản xuất, từ y tế, đến sinh học, và sản xuất lương thực, thực phẩm, do đó sẽ có tác động mạnh mẽ đôi với kinh tế, xã hội và môi trường. Ví dụ như việc làm chủ được công nghệ, chế tạo thành công thiết bị chẩn đoán nhanh bệnh tiểu đường, sẽ cho phép hạ giá thành của phép phân tích. Việc này giúp cho nhiều người có cơ hội kiểm tra bệnh định kì, thông qua đó nâng cao khả năng phát hiện bệnh trong thời kì tiền nhiễm. Ở giai đoạn này, bệnh có thể được chữa trị nhanh, góp phần giảm chi phí y tế (chi phí xã hội).

31

V. NHU CẦU KINH PHÍ THỰC HIỆN ĐỀ TÀI VÀ NGUỒN KINH PHÍ (Giải trình chi tiết xin xem Phụ lục 1 kèm theo)

Đơn vị tính: Triệu đồng

26 Kinh phí thực hiện đề tài phân theo các khoản chi

TT Nguồn kinh phí Tổng số

Trong đó

Trả công lao động (khoa

học, phổ thông)

Nguyên, vật liệu,

năng lượng

Thiết bi,

máy móc

Xây dựng, sửa chữa nhỏ

Chi khác

Tổng sô Khoán chi

Tổng sô

Khoán chi

Tổng sô

Khoán chi

Tổng sô

Tổng sô

Tổng sô

Khoán chi

Tổng kinh phí 3950 1416.6 1250 1250 1200 1120 380 166.6

Trong đó:

1 Ngân sách SNKH:

- Năm 2008:

- Năm 2009:

- Năm 2010:

1300

1882.1

767.9

360.1

650.5

406

314

594

342

314

594

342

129.9

738.2

331.9

780

340

0

76.1

209.9

94

46.1

56.5

64

3 Nguồn khác (vôn huy động, ...)

Ngày tháng năm 2008 Ngày tháng năm 2008

Chủ nhiệm Chương trình KC 04(Họ, tên, chữ ký, đóng dấu)

Chủ nhiệm Đề tài(Họ, tên và chữ ký)

32

TS. Nguyên Thi Phương Phong

Ngày...... tháng ...... năm 2008. Ngày...... tháng ...... năm 2008

Giám đốcVăn phòng các chương trình KH & CN

trọng điểm cấp Nhà nước(Họ, tên, chữ ký, đóng dấu)

Giám đốc

Cơ quan chủ trì Đề tài(Họ, tên, chữ ký, đóng dấu)

PGS. TS. Đặng Mậu Chiến

33

Phụ lục 1: Dự toán kinh phí đề tài

Đơn vị: triệu đồng

TTNội dung các khoản

chi

Tổng số Nguồn vốn

Kinh phí Tỉ lệ (%)

Ngân sách SNKH Khác

Tổng sô Trong đó,

khoán chi theo

quy định

Năm 2008 Năm 2009 Năm 2010

Kinh phí

Trong đó, khoán chi theo quy

định

Kinh phí Trong đó,

khoán chi theo

quy định

Kinh phí Trong đó, khoán chi theo quy

định

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13

1 Trả công lao động (khoa học, phổ thông)

1250 30.64% 1250 1250 314 314 594 594 342 342

2 Nguyên, vật liệu, năng lượng

1200 30.37% 1200 129.9 738.2 331.9

3 Thiết bi, máy móc 1120 28.35% 1120 780 340 -

4 Xây dựng, sửa chữa nhỏ

- - - - - -

5 Chi khác 380 10.64% 380 166.6 76.1 46.1 209.9 56.5 94 64

Tổng cộng: 3950 100 3950 1416.6 1300 360.1 1882.1 650.5 767.9 406

34

Giải trình các khoản chi

(Triệu đồng)

Khoản 1. Công lao động (khoa học, phổ thông)

TT

Nội dung lao động

Dự toán chi tiết theo thứ tự nội dung nghiên cứu nêu

tại mục 17 của thuyết minh


Mục chi

Tổng Ngân sách SNKH Khác

Tổng sô

Trong đó,

khoán chi theo quy định

Năm 2008 Năm 2009 Năm 2010

Kinh phí Trong đó,


Kinh phí

Trong đó,


Kinh phí


định

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13

1 Nội dung 1: Chế tạo sợi nano platin trên màng cách điện của đế silic

114 281 281 281 281 281

1.1 Nghiên cứu, tham khảo các tài liệu, bài báo về quy trình công nghệ chế tạo cảm biến sợi nano platin và silic cho phân tích glucose, protein và ADN.

114 4 4 4 4 4

1.2 Nghiên cứu, điều tra, tham khảo các tài liệu liên quan đến các sản phẩm kiểm tra nồng độ glucose trong máu; các loại cây trồng chuyển gen bao gồm sản phẩm, tình hình nhập khẩu, lai tạo ở Việt Nam.

114 4 4 4 4 4

35

1.3 Nghiên cứu, tham khảo các tài liệu, bài báo về các phương pháp gắn kết, cô định các enzyme thích hợp cho quá trình oxi hóa glucose lên bề mặt sợi nano platin; cô định các mồi sinh học thích hợp cho việc bắt cặp các protein và ADN ngoại lai lên bề mặt sợi silic.

114 4 4 4 4 4

1.4 Nghiên cứu, tham khảo các nguyên vật liệu, hoá chất dùng trong nghiên cứu

114 3 3 3 3 3

1.5 Thiết lập qui trình công nghệ chế tạo mới, phù hợp với điều kiện của Việt Nam để chế tạo sợi nano platin.

114 10 10 10 10 10

1.6 Thử nghiệm và hiệu chỉnh các thông sô của các thiết bị tạo màng SiO2, SiN cách điện bao của hệ lò oxi hóa ướt và hệ PECVD.

114 14 14 14 14 14

1.7 Khảo sát thử nghiệm tôc độ oxi hóa silic ở các nhiệt độ từ 900 - 11000C.

114 15 15 15 15 15

1.8 Nghiên cứu chế tạo màng SiO2 bằng phương pháp oxi hóa ướt với độ dày

114 21 21 21 21 21

36

thích hợp (500 nm).

1.9 Thử nghiệm tôc độ lắng đọng hơi hóa học, để chế tạo màng SiN với độ dày thích hợp (200-300 nm).

114 16 16 16 16 16

1.10 Nghiên cứu định vị các vị trí của sợi nano bằng quá trình quang khắc (lithography).

114 25 25 25 25 25

1.11 Thử nghiệm và hiệu chỉnh các thông sô của quá trình quang khắc, ăn mòn khô, ăn mòn ướt trên các mẫu thử, xác định các thông sô chuẩn về tôc độ ăn mòn.

114 17 17 17 17 17

1.12 Nghiên cứu quy trình công nghệ ăn mòn (khắc) thẳng đứng (dry, vertical etching), với độ chọn lọc cao các lớp màng mỏng để tạo các bậc nano trên đế silic.

114 25 25 25 25 25

1.13 Kiểm tra đánh giá chiều cao và chất lượng bậc nano bằng kính hiển vi điện tử quét có độ phân giải cao (high resolution SEM), và kính hiển vi lực nguyên tử (AFM).

114 18 18 18 18 18

1.14 Nghiên cứu bôc bay phủ màng kim loại platin trên

114 19 19 19 19 19

37

đế silic có các bậc nano tạo ra ở bước trên.

1.15 Thử nghiệm khắc chùm tia ion argon màng platin trên các mẫu thử nghiệm.

114 20 20 20 20 20

1.16 Nghiên cứu khắc chùm tia ion argon màng platin trên mẫu chính thức, ăn mòn ướt, loại bỏ lớp SiO2.

114 24 24 24 24 24

1.17 Nghiên cứu quá trình quang khắc, bôc bay kim loại, ăn mòn để tạo điện cực cho sợi nano Platin.

114 25 25 25 25 25

1.18 Nghiên cứu quá trình quang khắc, bôc bay lớp cách điện SiO2 hoặc Al2O3 tạo lớp cách điện cho điện cực, lift-off.

114 17 17 17 17 17

2 Nội dung 2: Chế tạo sợi bán dẫn silicon trên đế silic

114 225 225 225 225 225

2.1 Thiết lập qui trình công nghệ chế tạo mới, phù hợp với điều kiện của Việt Nam để chế tạo sợi bán dẫn silic trên chip silic.

114 10 10 10 10 10

2.2 Nghiên cứu định vị các vị trí của sợi nano bằng quá trình quang khắc

114 26 26 26 26 26

38

(lithography).

2.3 Nghiên cứu quy trình công nghệ ăn mòn (khắc) thẳng đứng (dry, vertical etching), với độ chọn lọc cao các lớp màng mỏng để tạo các bậc nano trên đế silic.

114 24 24 24 24 24

2.4 Kiểm tra đánh giá chiều cao và chất lượng bậc nano bằng kính hiển vi điện tử quét có độ phân giải cao (high resolution SEM), và kính hiển vi lực nguyên tử (AFM).

114 23 23 23 23 23

2.5 Nghiên cứu bôc bay phủ màng kim loại crom trên đế silic có các bậc nano tạo ra ở bước trên.

114 17 17 17 17 17

2.6 Thử nghiệm khắc chùm tia ion argon màng crom trên các mẫu thử nghiệm.

114 25 25 25 25 25

2.7 Khắc chùm tia ion argon màng crom trên mẫu chính thức, ăn mòn ướt, loại bỏ lớp SiO2.

114 23 23 23 23 23

2.8 Ăn mòn đế SOI có sợi crom để tạo sợi nano silic, loại bỏ lớp Cr bằng ăn mòn ướt, bộc lộ sợi nano silic.

114 27 27 27 27 27

2.9 Nghiên cứu quá trình 114 25 25 25 25 25

39

quang khắc, bôc bay, tạo điện cực cho sợi nano.

2.10 Nghiên cứu quá trình quang khắc, bôc bay lớp cách điện SiO2 hoặc Al2O3 tạo lớp cách điện cho điện cực, lift-off.

114 25 25 25 25 25

3 Nội dung 3: Kiểm tra kích thước, tính chất điện, chất lượng bề mặt của sợi nano và gắn kết với thiết bị mạch ngoài

114 126 126 126 33 33 93 93

3a Kiểm tra kích thước, tính chất điện, chất lượng bề mặt của sợi nano platin

3.1 Đo điện trở của các sợi nano platin bằng thiết bị probe station

114 12 12 12 12 12

3.2 Đo kích thước và quan sát bề mặt sợi platin bằng bằng kính hiển vi điện tử quét có độ phân giải cao (high resolution SEM) và kính hiển vi lực nguyên tử (AFM).

114 15 15 15 15 15

3.3 Đánh giá ảnh hưởng của các thông sô chế tạo đến chất lượng sợi nano chế tạo.

114 6 6 6 6 6

3b Kiểm tra kích thước, tính chất điện, chất lượng bề

40

mặt của sợi nano silic và gắn thiết bị mạch ngoài

3.4 Đo điện trở của các sợi nano silic bằng thiết bị probe station

114 12 12 12 12 12

3.5 Đo kích thước và quan sát bề mặt sợi bằng bằng bằng bằng kính hiển vi điện tử quét có độ phân giải cao (high resolution SEM) và kính hiển vi lực nguyên tử (AFM).

114 18 18 18 18 18

3.6 Đánh giá ảnh hưởng của các thông sô chế tạo đến chất lượng sợi nano.

114 8 8 8 8 8

3.7 Nghiên cứu cắt đế silic thành các chip nhỏ bằng thiết bị Dicing.

114 15 10 10 10 10

3.8 Thiết kế và chế tạo bo mạch ngoài.

114 24 24 24 24 24

3.9 Thử nghiệm hàn dây vàng nôi các điện cực của chip với bo mạch.

114 11 11 11 11 11

3.10 Nghiên cứu gắn keo epoxy để bảo vệ chip (trừ phần cửa sổ làm việc).

114 10 10 10 10 10

4 Nội dung 4: Nghiên cứu cố định các enzyme, protein, ADN thích hợp lên bề mặt sợi và thiết

114 276 276 276 276 276

41

lập đương chuẩn để định lượng.

41 Lập qui trình công nghệ để gắn kết, cô định các enzyme thích hợp cho quá trình định lượng glucose lên sợi nano platin.

114 23 23 23 23 23

4.2 Xây dựng qui trình công nghệ để gắn kết, cô định các cặp mồi sinh học thích hợp cho việc bắt cặp các protein và ADN ngoại lai lên bề mặt sợi silic.

114 20 20 20 20 20

4.3 Nghiên cứu các quy trình làm sạch bề mặt sợi bằng nước khử ion (DI water) và các hoá chất xử lý bề mặt sợi.

114 10 10 10 10 10

4.4 Thử nghiệm tạo các liên kết nhóm chức năng (funtional layers), cần thiết cho việc cô định enzyme cũng như các mồi sinh học trên bề mặt sợi nano.

114 17 17 17 17 17

4.5 Nghiên cứu gắn kết, cô định các enzyme thích hợp cho quá trình oxi hóa glucose lên bề mặt sợi nano platin bằng một sô kĩ thuật như hấp thụ

114 22 22 22 22 22

42

cưỡng bức.

4.6 Đánh giá hiệu quả khả năng gắn kết enzyme lên sợi nano platin.

114 13 13 13 13 13

4.7 Nghiên cứu cô định các mồi sinh học (biological markers) thích hợp cho việc bắt cặp các protein và ADN ngoại lai lên bề mặt sợi silic.

114 18 18 18 18 18

4.8 Đánh giá hiệu quả khả năng gắn kết các mồi sinh học lên sợi nano silic bằng phương pháp quang học.

114 17 17 17 17 17

4.9 Đánh giá và định lượng một sô protein và ADN ngoại lai.

114 16 16 16 16 16

4.10 Khảo sát đặc tính phát hiện glucose của sợi nano platin đã được cô định enzyme với nhiều nồng độ glucose khác nhau.

114 10 10 10 10 10

4.12 Nghiên cứu quá trình tôi ưu hóa các thông sô của qui trình cô định: pH, nhiệt độ, nồng độ các nhóm chức năng, enzyme và khoảng thế đo phù hợp với điều kiện đo trên mẫu máu.

114 13 13 13 13 13

43

4.13 Nghiên cứu xây dựng đường chuẩn nồng độ glucose từ phép đo điện hóa và đo điện trở.

114 14 14 14 14 14

4.14 Xác định nồng độ glucose trên sợi nano platin đã được cô định enzyme.

114 15 15 15 15 15

4.15 Nghiên cứu đánh giá định lượng phần tử sinh học ( protein/AND) bằng cảm biến sợi nano silic.

114 16 16 16 16 16

4.16 Nghiên cứu các quy trình tôi ưu hóa các thông sô cô định mồi sinh học phù hợp với điều kiện đo trên mẫu khảo sát.

114 14 14 14 14 14

4.17 Nghiên cứu xác lập đường chuẩn định lượng protein và ADN thông qua phép đo sự thay đổi điện trở của sợi nano silic.

114 16 16 16 16 16

4.18 TIến hành phân tích, định lượng một sô protein và ADN ngoại lai.

114 22 22 22 22 22

5 Nội dung 5: Đánh giá các đặc trưng, hiệu chinh và tối ưu hóa các thông số chế tạo của các

114 312 312 312 312 312

44

cảm biến

5.1 Thực hiện các thí nghiệm với các dung dịch máu có chứa các hàm lượng glucose khác nhau chạy qua cảm biến.

114 19 19 19 19 19

5.2 Nghiên cứu sự thay đổi điện trở thông qua đó xác định độ nhạy, độ lặp lại, độ ổn định của cảm biến.

114 23 23 23 23 23

5.3 Xác định hàm lượng glucose trong dung dịch máu.

114 17 17 17 17 17

5.4 So sánh độ nhạy, độ chính xác, giới hạn đo, độ ổn định của hệ đo với các phương pháp đo truyền thông khác.

114 10 10 10 10 10

5.5 Nghiên cứu và đánh giá khả năng tái sử dụng, tuổi thọ của hệ đo.

114 13 13 13 13 13

5.6 Xác lập quy trình đo nồng độ glucose trong mẫu máu.

114 15 15 15 15 15

5.7 Nghiên cứu thử nghiệm các dung dịch có chứa các protein và ADN ngoại lai khác nhau chạy qua cảm biến.

114 21 21 21 21 21

5.8 Đánh giá sự thay đổi 114 22 22 22 22 22

45

điện trở thông qua đó xác định độ nhạy, độ lặp lại, độ ổn định và độ chọn lọc của cảm biến.

5.9 Định lượng protein và ADN ngoại lai của cây trồng và sản phẩm chuyển gen.

114 21 21 21 21 21

5.10 Xác lập quy trình định lượng một sô protein và ADN ngoại lai trong các cây trồng hay sản phẩm của cây trồng chuyển gen.

114 15 15 15 15 15

5.11 Thử nghiệm và tôi ưu hóa các thông sô của cảm biến sợi platin và sợi silic.

114 20 20 20 20 20

5.12 Thiết kế, chế tạo các phần cứng và phần mềm phụ trợ để tạo thành các hệ thông cảm biến hoàn chỉnh.

114 22 22 22 22 22

5.13 Nghiên cứu ứng dụng cảm biến glucose để chẩn đoán bệnh tiểu đường tại các đơn vị nghiên cứu và khám chữa bệnh.

114 21 21 21 21 21

5.14 Nghiên cứu ứng dụng cảm biến sợi nano silic để định lượng một sô protein và ADN ngoại lai

114 19 19 19 19 19

46

trong các cây trồng hay sản phẩm của cây trồng chuyển gen.

5.15 Đánh giá chất lượng của các cảm biến chế tạo, so sánh kết quả với các sản phẩm cùng loại trên thị trường.

114 10 10 10 10 10

5.16 Xác định hàm lượng glucose trong dung dịch máu trên chip thế hệ thứ hai.

114 15 15 15 15 15

5.17 Định lượng protein và ADN ngoại lai của cây trồng và sản phẩm chuyển gen trên chip thế hệ thứ hai.

114 21 21 21 21 21

5.18 Tiếp thu các ý kiến góp ý từ cơ sở thử nghiệm để hoàn chỉnh sản phẩm, phù hợp với điều kiện nghiên cứu và ứng dụng ở Việt Nam.

114 8 8 8 8 8

6 Nội dung 6: Lập kế hoạch chuyển giao công nghệ, lên phương án thử nghiệm công nghiệp và báo cáo tổng kết

114 30 30 30 30 30

6.1 Lập kế hoạch chuyển giao công nghệ, lên phương án thử nghiệm công nghiệp.

114 20 20 20 20 20

47

6.2 Xử lý và lập báo cáo tổng kết

114 10 10 10 10 10

Tổng cộng: 1250 1250 1250 314 314 594 594 342 342

48

Khoản 2. Nguyên vật liệu, năng lượng


TT

Nội dungMục chi

Đơn vi đo

Số lượng

Đơn

giáThành

tiền

Nguồn vốn

SNKH Khác

Tổng sô

Trong đó,


Năm 2008

Năm 2009

Năm 2010

Trong đó,


Trong đó,

khoán chi theo quy

định*


định

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 12

1 Nguyên, vật liệu(Dự toán chi tiết theo thứ tự nội dung nghiên cứu nêu tại mục 17 của thuyết minh)

119

Nội dung 1 và 2 1. Chế tạo sợi nano platin

trên màng cách điện của đế silic2. Chế tạo sợi bán dẫn silicon trên đế silicNội dung 5: Đánh giá các đặc trưng, hiệu chinh và tối ưu hóa các thông số chế tạo của các cảm biến

119 892.5 892.5 116.5 550.2 225.8

Khí trộn 20% O2 trong 80% CF4

119 chai 11 lit

4 24 96 96 48 48

NH3 99.998% 119 chai 1A

2 20 40 40 20 20

Khí trộn 5%SiH4 trong 95%N2

119 chai 1A

2 44 88 88 44 44

49

Khí N2 5.5 119 chai 1A

10 1.7 17 17 10.2 6.8

Khí N2 lỏng 119 gal 1000 0.016 16 16 8 8

H2119 chai

1A1 7 7 7 7

O2119 chai

1A4 4 16 16 12 4

Ar119 chai

(11m3

)2 2.5 5 5 2.5 2.5

He 119 chai 1 1.1 1.1 1.1 1.1

Đế (wafer) Si (100) 119 cái 100 0.5 50 50 15 35

Đế (wafer) SOI 119 cái 20 9.6 192 192 64 96 32

Đế (wafer) Glass (pyrex) 119 cái 25 1 25 25 10 15

Mask 5 inch (Laser pattern mask for lithography)

119 cái 10 6 60 60 18 42

Photoresist SPR660M-0.6, 1 GA

119 galon 1 30 30 30 30

MF-CD 26 Developer, 20 L

119 20lit 5 6 30 30 20 10

Remover PRX-205, 10 L 119 10lit 6 3 18 18 10 8

Primer, 1.2 L 119 1.2lit 5 1 5 5 3 2

Aceton 119 lit 200 0.02 4 4 2 2

Iso-propanol 119 lit 200 0.14 28 28 14 14

Methanol 119 lit 148 0.25 37 37 20 17

Hydrocloric acid 119 lit 50 0.1 5 5 3 2

Sulfuric acid 119 lit 50 0.1 5 5 3 2

Nitric Acid 119 lit 50 0.1 5 5 3 2

Phosphoric Acid 119 lit 50 0.1 5 5 3 2

Bromic Acid 119 lit 50 0.1 5 5 3 2

50

Pt target (99.99%, Round Non-Bonded Target, 2.000 dia + .000 -.005 x 0.236 +/- 0.005 thk)

119

cái 1 80 80 80 80

Ti target (99.95%, 2” dia x 6 mm thk)

119 cái 1 2.8 2.8 2.8 2.8

Cr target (99.95%, 2” dia x 6 mm thk)

119 cái 2 3 6 6 6

Tantalum Target Ta 99.9%, thickness: 6.0mm +/-0.5mm, diameter: 50mm +/-0.5mm

119

cái 1 9.8 9.8 9.8 9.8

Copper Target Cu 99.99+%, thickness: 6.0mm +/-0.5mm, diameter: 50mm +/-0.5mm

119

cái 1 3.8 3.8 3.8 3.8

Nội dung 3: Kiểm tra kích thước, tính chất điện, chất lượng bề mặt của sợi nano và gắn kết với thiết bị mạch ngoài

119

14.4 14.4 14.4

Cuộn dây vàng dùng cho wire bonding

119 cái 1 9.4 9.4 9.4 9.4

Bo mạch 119 cái 50 0.1 5 5 5

Nội dung 4 và 54. Cố định các enzyme, protein, ADN thích hợp lên bề mặt sợi và thiết lập đường chuẩn để định lượng.5. Đánh giá các đặc trưng, hiệu chỉnh và tối ưu hóa các thông số chế tạo của các cảm biến

119 228.3 228.3 135.6 92.7

β - D glucose (G7528) (99%GC)

119 250g 5 1.7 8.5 8.5 5 3.5

Glucose oxidase(GOx, EC 1.1.3.4 from Aspergilus niger, 158 unit/mg).(code: 49180)

119250m

g5 4.3 21.5 21.5 14.5 7

51

Chitosan (75-85% deacetylation)

119 25g 5 1.9 9.5 9.5 6.5 3

Ferrocencarboxaldehyde 119 250g 5 1.4 7 7 4 3

NaH2PO4 119 500g 5 0.5 2.5 2.5 1.5 1

NaCl 119 1kg 5 0.3 1.5 1.5 1 0.5

Ethanol (tinh khiết) 119 1 lit 5 0.3 1.5 1.5 1 0.5

Acid acetic 119 1 lit 5 0.3 1.5 1.5 1 0.5

Acid sulfosacicylic 119 250g 5 0.6 3 3 2 1

Na2HPO4 119 500g 5 0.5 2.5 2.5 1.5 1

K2HPO4 119 500g 5 0.5 2.5 2.5 1.5 1

Ferrocencarboxylic 119 250g 5 1.3 6.5 6.5 4 2.5

Sodium chloride 119 kg 5 0.26 1.3 1.3 0.8 0.5

Sodium phosphate 119 kg 5 0.28 1.4 1.4 0.7 0.7

Sodium dodecyl sulfat (SDS)

119 100g 10 1.3 13 13 8 5

Glutaraldehyde 25% 119 g 10 1.2 12 12 8 4

Hydrogene peroxide 30% 119 lit 10 2.7 27 27 17 10

Sodium borohydride 99% 119 25g 4 0.65 2.6 2.6 1.3 1.3

Sodium Citrate 119 500g 5 0.4 2 2 1.2 0.8

3-amino propyltriethoxysilane

119 100ml 5 0.4 2 2 1.2 0.8

EDTA 119 100g 5 0.4 2 2 1 1

Oligonucleotide 119 ông 10 3 30 30 16 14

Oligonucleotide + Cy3 119 ông 10 3 30 30 16 14

Biotin 119 g 5 0.8 4 4 2 2

Bovine serum albumin (BSA)

119 g 4 0.75 3 3 2 1

Streptavidin 119 100mg

5 0.6 3 3 2 1

Agarose 119 25g 10 1.2 12 12 6 6

52

Chloroform 119 lit 10 0.5 5 5 3 2

CTAB 119 5g 5 0.4 2 2 1.2 0.8

Gelatin 119 25g 5 0.2 1 1 0.6 0.4

Sucrose 98% 119 500g 5 0.2 1 1 0.6 0.4

Xyalen cyanole 119 10g 4 0.5 2 2 1 1

Ethidium bromide 119 1g 10 0.3 3 3 2 1

Bromophenol blue 119 1g 10 0.1 1 1 0.5 0.5

2 Dụng cụ, phụ tùng, vật rẻ tiền mau hỏngNội dung 3: Kiểm tra kích thước, tính chất điện, chất lượng bề mặt của sợi nano và gắn kết với thiết bị mạch ngoài

119

24.6 24.6 24.6

- Filament dùng trong thiết bị SEM Jeol, Nhật (12 cái/hộp)

119hộp 1 7.3 7.3 7.3 7.3

- Contact cantilever dùng trong thiết bị AFM Nanotec, Tây Ban Nha (20 cái/hộp)

119

hộp 1 17.3 17.3 17.3 17.3

3 Năng lượng, nhiên liệu 119 33 33 11 11 11

- Than 119 - - -

- Điện 119 kWh 30000 0.001 30 30 10 10 10

- Xăng, dầu 119 lit 300 0.01 3 3 1 1 1

- Nhiên liệu khác 119 - - -

4 Nước 119 m3 300 0.004 1.2 1.2 0.4 0.4 0.4

5 Mua sách, tài liệu, số liệu 119 6 6 2 2 2

Cộng: 1200 1200 129.9 738.2 331.9

Khoản 3. Thiết bi, máy móc


53

TT Nội dungMục

chiĐơn vi đo

Số lượng

Đơn giáThành

tiền

Nguồn vốn

SNKH Tự có Khác

Tổng Năm 2008

Năm 2009

Năm 2010

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

I Thiết bị hiện có tham gia thực hiện đề tài (chỉ ghi tên thiết bị và giá trị còn lại, không cộng vào tổng kinh phí của Khoản 3)

1 Thiết bị cắt wafer (Dicing equipment) - AM Technology/ NDS 150, Korea

cái 1 190,000 USD

190,000 USD

190,000 USD

2 Thiết bị hàn (Bonding equipment) - Kulicke & Soffa industries/ 4524AD, USA

cái 1

3 Thiết bị đo điện trở mặt 4 điểm (Four-point prober) - Lucas Labs Division/ QuadProS302-8, USA

cái 1

4 Thiết bị nhỏ hóa chất tự động (Microspot) - Genomic Solutions/ OmniGrid Micro, USA/UK

cái 1

5 Kính hiển vi điện tử quét, kèm bộ phổ tán xạ năng lượng tia X (Scanning Electron Microscopy - SEM with EDS) - Jeol/ JSM-6480LV, Japan

cái 1 265,748 USD

265,748 USD

265,748 USD

6 Phổ kế Raman (Micro Raman spectroscopy) - JobinYvon/ Labram 300, France

cái 1 219,250 USD

219,250 USD

219,250 USD

7 Kính hiển vi lực nguyên tử (Atomic Force Microscopy -

cái 1 116,486 USD

116,486 USD

116,486 USD

54

AFM) - NanoTec Electronica S.L, Spain

8 Kính hiển vi tunnel (Scanning Tunnelling Microscopy -STM) - NanoTec Electronica S.L, Spain

cái 1 59,380 USD

59,380 USD

59,380 USD

9 Thiết bị in vi mạch lên đế wafer (Mask Aligner) - SUSS Microtec/ SUSS MJB4, Germany

cái 1 170,000 USD

170,000 USD

170,000 USD

10 Máy quay tráng lớp cảm quang (Spinner for Photoresist) - SUSS Microtec/ DELTA 6RC, Germany

cái 1 24,000 USD

24,000 USD

24,000 USD

11 Máy sấy lớp tráng cảm quang (Hot plate for photoresist) - ATV Tehnology GmbH/ HT-306, Germany

cái 2 6,000 USD 12,000 USD

12,000 USD

12 Thiết bị phún xạ kim loại (Sputtering equipment for metallization Pt, Pd, Cu, Ni, Au, Cr) - Leybold/ Univex 350, Germany

cái 1 180,000 USD

180,000 USD

180,000 USD

13 Thiết bị lắng đọng hóa hơi plasma (Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition - PECVD (Multiplex) - Oxford Instruments/ Plasmalab80Plus, UK

cái 1 260,000 USD

260,000 USD

260,000 USD

14 Thiết bị khắc khô (Dry etching equipment) - Oxford Instruments/ Plasmalab80Plus, UK

cái 1 184,000 USD

184,000 USD

184,000 USD

15 Lò ôxy hóa/ nhiệt luyện wafer (Oxydation / Annealing furnace) - ATV - Technologie GmbH/

cái 1 50,000 USD

50,000 USD

50,000 USD

55

PEO-601, Germany

16 Thiết bị xử lý chất cảm quang (Wet bench for development of photoresist) - S.P.M s.r.l/ Metal WB, Italy

cái 2 20,000 USD

40,000 USD

40,000 USD

17 Kính hiển vi quang học (Optical Microscope) - Olympus/ BX41, Japan

cái 1 6,000 USD 6,000 USD 6,000 USD

18 Hệ thông kính hiển vi quang học (Optical Microscope System with image capture and archiving) - Olympus/ GX51, Japan

cái 1 33,000 USD

33,000 USD

33,000 USD

19 Tủ cấy vi sinh (Clean bench used for bio-chemical technology) - Sanyo/ MCV-711ATS(T), Japan

cái 1 2,850 USD 2,850 USD 2,850 USD

20 Furnace 11000C - Carbolite/ ELF14/11, UK

cái 1 3,000 USD 3,000 USD 3,000 USD

21 Thiết bị đo độ dày theo phương pháp cơ (Mechanical thickness measurement equipment - Surface Profiler) - Veeco/ Dektak 6M, USA

cái 1 14,500 USD

14,500 USD

14,500 USD

22 Thiết bị đo độ dày theo phương pháp quang (Optical thickness measurement equipment) - SCI/ Film Tek 1000, USA

cái 1 15,000 USD

15,000 USD

15,000 USD

Tổng cộng: 1,845,214 USD

(29.892.466.800 VNĐ)

II Thiết bị mua mới

1 Mua thiết bị, công nghệ 145

56

1.1 Thiết bị nhân gen, block 48 mẫu, gradient nhiệt

145 cái 1 122 122 122 122

1.2 Thiết bị điện di (bộ điện di nằm ngang)

145 cái 1 23 23 23 23

1.3 Hệ thông chụp ảnh và phân tích gel điện di

145 cái 1 195 195 195 195

2 Mua thiết bị thử nghiệm, đo lường

145

2.1 Thiết bị kiểm tra tính chất điện đặc trưng của cảm biến.

145 cái 1 780 780 780 780

III Khấu hao thiết bị (chỉ khai mục này khi cơ quan chủ trì là doanh nghiệp)

-

IV Thuê thiết bị (ghi tên thiết bị, thời gian thuê)

-

V Vận chuyển lắp đặt -

Cộng: 1120 780 340

57

Khoản 5. Chi khác

Đơn vị: triệu đồng0

TT Nội dung


Mục chi

Tổng Ngân sách Tự có Khác

Tổng sô


định

Năm 2008 Năm 2009 Năm 2010


khoán chi theo

quy định

Tổng sô Trong đó, khoán chi theo quy

định


khoán chi theo

quy định

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

1 Công tác trong nước (địa điểm, thời gian, sô lượt người)

119 30.4 30.4 15.2 15.2 7.6 7.6 7.6 7.6

a Hà Nội (01 người, 02 ngày, 06 lần):

- Tiền mua vé máy bay khứ hồi: 01 người x 3 / lượt x 8 lượt

119 24 24 12 12 6 6 6 6

- Phụ cấp lưu trú theo thời gian công tác:

119

+ Phụ cấp tiền ở: 0.3 /ngày x 2 ngày x 8lượt

119 4.8 4.8 2.4 2.4 1.2 1.2 1.2 1.2

+ Phụ cấp tiền ăn, tiêu vặt: 0.05/ngày x 2 ngày x 8 lượt

119 0.8 0.8 0.4 0.4 0.2 0.2 0.2 0.2

- Tiền thuê phương tiện từ sân bay, nhà ga về nơi ở: 01 người x 0.05 /ngày x 2 ngày x 8 lượt

1190.8 0.6 0.4 0.4 0.2 0.2 0.2 0.2

2 Hợp tác quốc tế 115 123.4 123.4 123.4

a Đoàn ra của cán bộ Việt Nam sang Hà Lan (03 người, 06 ngày, 01 lần):

- Tiền mua vé máy bay khứ hồi: 115 68 68 68

58

03 người x 1.400USD/ lượt x 1 lượt- Phụ cấp lưu trú theo thời gian công tác:

115

+ Phụ cấp tiền ở: 65USD/ngày x 6 ngày x 03 người x 1 lượt

115 19 19 19

+ Phụ cấp tiền ăn, tiêu vặt: 60USD/ngày x 6 ngày x 03 người x 1 lượt

11517.5 17.5 17.5

- Tiền thuê phương tiện từ sân bay, nhà ga về nơi ở: 03 người x 90USD/ lượt x 1 lượt

1154.4 4.4 4.4

- Điện thoại cho cả đoàn / đợt : 62 USD

115 1 1 1

- Bảo hiểm: 03 người x 25USD/ lượt x 1 lượt

115 1.2 1.2 1.2

b Đoàn vào của các chuyên gia, nhà khoa học Hà Lan (03 người, 06 ngày, 01 lượt):

- Phụ cấp lưu trú theo thời gian công tác:

116

+ Phụ cấp tiền ở: 0.4/người/ngày x 6 ngày x 03 người x 1 lượt

116 7.2 7.2 7.2

+ Phụ cấp tiền ăn, tiêu vặt: 0.2/người/ngày x 6 ngày x 03 người x 1 lượt

116 3.6 3.6 3.6

- Tiền thuê taxi từ sân bay về nơi ở: 03 người x 0.25/ lượt x 2 lượt

116 1.5 1.5 1.5

3 Kinh phí quản lý chung nhiệm vụ (của cơ quan chủ trì)

119 42 42 42 14 14 15 15 13 13

- Thù lao trách nhiệm cho thư ký và kế toán của đề tài: 0.5/người/tháng

119 34 34 34 12 12 12 12 10 10

- Thù lao trách nhiệm cho cán bộ phụ trách quản lý Khoa học công

119 8 8 8 2 2 3 3 3 3

59

nghệ: 0.25/người/tháng

4 Chi phí đánh giá, kiểm tra định kỳ, nghiệm thu các cấp

119 9.5 9.5 9.5 9.5 9.5

a Chi phí nghiệm thu cơ sở:

- Nhận xét đánh giá của phản biện: 0.3/người/lượt x 2 người x 1 lượt (= 0.6)

119 0.6 0.6 0.6

- Nhận xét đánh giá của uỷ viên Hội đồng: 0.1/người x 7 người x 1 lượt (= 0.7)

119 0.7 0.7 0.7

- Họp Hội đồng kiểm tra, đánh giá giữa kỳ:

119

+ Chủ tịch Hội đồng: 0.2/người x 1 người x 1 lượt (= 0.2)

119 0.2 0.2 0.2

+ Thành viên, thư ký khoa học: 0.15/người x 8 người x 1 lượt (= 1.2)

119 1.2 1.2 1.2

+ Thư ký hành chính: 0.1/người x 1 người x 1 lượt (= 0.1)

119 0.1 0.1 0.1

+ Đại biểu được mời tham dự: 0.07/người x 5 người x 1 lượt (= 0.35)

119 0.35 0.35 0.35

b Chuyên gia phân tích, đánh giá, khảo nghiệm kết quả, sản phẩm của nhiệm vụ trước khi đánh giá nghiệm thu nội bộ: 0.5/người x 5 người x 1 lượt (= 2.5)

119 2.5 2.5 2.5

c Họp Hội đồng nghiệm thu: 119

- Nhận xét đánh giá của phản biện: 0.4/người/lượt x 2 người x 1 lượt (= 0.8)

119 0.8 0.8 0.8

- Nhận xét đánh giá của uỷ viên Hội đồng: 0.1/người x 9 người x 1

119 0.9 0.9 0.9

60

lượt (= 0.9)

- Chủ tịch Hội đồng: 0.2/người x 1 người x 1 lượt (= 0.2)

119 0.2 0.2 0.2

- Thành viên, thư ký khoa học: 0.15/người x 10 người x 1 lượt (= 1.5)

119 1.5 1.5 1.5

- Thư ký hành chính: 0.1/người x 1 người x 1 lượt (= 0.1)

119 0.1 0.1 0.1

- Đại biểu được mời tham dự: 0.07/người x 5 người x 1 lượt (= 0.35)

119 0.35 0.35 0.35

5 Xây dựng thuyết minh chi tiết được duyệt

114 2 2 2 2 2

6 Phụ cấp chủ nhiệm đề tài 114 32 32 32 10 10 12 12 10 10

7 Chi khác 119 140.7 140.7 50.7 34.9 4.9 51.9 21.9 53.9 23.9

- Hội thảo: báo cáo hội thảo về vật liệu, linh kiện công nghệ micro-nano 3 lần x 8 (=24):

119 24 24 24 16 16 8 8

Chi phí cho người chủ trì: 0.2/người x 2 người x 3 lượt (= 1.2)

119 1.2 1.2 1.2 0.8 0.8 0.4 0.4

Chi phí cho thư ký hội thảo: 0.15/người x 4 người x 3 lượt (= 1.8)

119 1.8 1.8 1.8 1.2 1.2 0.6 0.6

Chi phí cho 10 báo cáo viên: 0.5/người x 10 người x 3 lượt (= 15)

119 15 15 15 10 10 5 5

Chi phí thuê địa điểm tổ chức hội thảo: 1/lượt x 3 lượt (= 3)

119 3 3 3 2 2 1 1

Chi phí khác (băng rôn, trái cây, nước uông,...): 1/lượt x 3 lượt (= 3)

119 3 3 3 2 2 1 1

- Ấn loát tài liệu, văn phòng phẩm:

In ấn tài liệu: 2000 trang x

119 3.2 3.2 3.2 1.2 1.2 1 1 1 1

61

0.001/trang (= 2) Văn phòng phẩm: giấy in A4:

20 ram x 0.06/ram (= 1,2)

- Dịch tài liệu: 300 trang x 0.05 = 15

119 13.5 13.5 13.5 3.7 3.7 4.9 4.9 4.9 4.9

- Thuê bảo trì máy móc và thiết bị sử dụng trong đề tài

119 90 90 30 30 30

Cụm thiết bị sử dụng trong quy trình chế tạo: 30 / năm

119 30 30 30 10 10 10

Cụm thiết bị đánh giá sau khi chế tạo cảm biến

119 30 30 30 10 10 10

Cụm thiết bị dùng trong quy trình ứng dụng

119 30 30 30 10 10 10

- Đăng ký bảo hộ quyền sở hữu trí tuệ công nghệ chế tạo cảm biến.

119 10 10 10 10 10

Cộng: 380 380 166.6 76.1 46.1 209.9 56.5 94 64

* Chỉ dự toán khi đề tài được phê duyệt (theo Thông tư số 93/2006/TTLT/BTC-BKHCN)

62

Phụ lục 2: Các kết quả nghiên cứu đạt được trong giai đoạn I

2.1. Sơ đồ khối chế tạo sợi nano platin trên chip silic

Thứ tự Hình mô tả Ghi chú

1 Đế silic với các màng mỏng cách điện SiO2 và SiN

2 Quang khắc, mở cửa sổ, ăn mòn khô màng SiO2

Sau bước này, bậc nano được tạo trên lớp SiO2Tạo bậc nano trên lớp SiO2,kiểm tra các thông sô của bậc như chiều cao, chất lượng cạnh

3 Bôc bay trong chân không tạo màng platin Bôc bay với góc nghiêng,với kĩ thuật này, màng platin chỉ có ở một bên của bậc nano SiO2 ( bên phải của hình minh họa)

4 Ăn mòn màng platin bằng chùm ion Argon Ăn mòn góc nghiêng

5Vì chùm ion Argon chỉ ăn mòn (etching) phần vật liệu nằm trên phần vuông góc với đường đi của chùm, phần platin nằm ở góc

bên phải của bậc nano SiO2 được che chắn và không bị ăn mòn. Phần không bị ăn mòn này sẽ tạo lên các nanowires có chiều rộng 30-40 nm, chạy dọc theo cấu trúc SiO2 chế tạo tại

bước 2.

Chiều dài cấu trúc SiO2

được chế tạo bởi công nghệ quang khắc truyền thông của vi điện tử, có thể dài cỡ

63

Sợi nano Platincentimet.Chiều cao của bậc thường là 30-40 nm, thông sô này quyết định chiều rộng của sợi.

6 Ăn mòn ướt trong dung dịch chứa HF, loại bỏ lớp SiO2

Sợi nano Platin

Dung dịch HF không ăn mòn sọi platin cuang như lớp cách điện SiN bên dưới.

7Quang khắc, bôc bay kim loại ( Au/Pt) , tạo điện cực ra ngoài

cho từng đơn sợi nano

lift-off process

8 Quang khắc, bôc bay lớp cách điện SiO2 hoặc Al2O3 tạo lớp cách điện cho điện cực

9 Cắt đế silic thành các chip nhỏ, kích thước 77 mm, hàn dây, gắn keo epoxy

2.2. Sơ đồ khối chế tạo sợi nano silic trên đế silic

Điện cực kim loại Lớp cách điện Sợi nano Platin

64

Công nghệ chế tạo sợi nano silic phức tạp hơn, và là công nghệ được phát triển tiếp theo của công nghệ chế tạo sợi platin.

Thứ tự Hình mô tả Ghi chú

1Đế silic loại SOI (Semiconductor On Insulator- SoiTec), với

lớp silic trên cùng có độ dày 30 nm, hạt dẫn loại P với nồng độ hạt tải 5. 10 18 hạt tải /cm3, lớp cách điện SiO2 có độ dày 150

nm, đế silic có độ dày 700 micron

2-6Lặp lại các bước công nghệ (2-6) của công nghệ chế tạo sợi Platin để chế tạo các sợi nano Crom trên đế SOI.

Sau bước này, các sợi nano crom được chế tạo trên đế SOI và dùng lam lớp bảo vệ cho quá trình ăn mòn khô tiếp theo.

7Ăn mòn khô (ICP) lớp silic, vì các sợi nano Crom không bị ăn mòn trong quá trình ICP này, phần silic nằm bên dưới sợi nano Crom do đó được bảo vệ và có cùng chiều rộng như sọi nano

Crom

8 Loại bỏ lớp Cr bằng ăn mòn ướt, các sợi nano silic nằm dưới sợi nano Crom được bộc lộ trực tiếp ra ngoài, và là cơ sở để chế

tạo cảm biến nano silic.

sợi nano silic có chiều rộng 30-40nm

Chiều dài sợi nano silic được quyết định bởi chiều dài cấu trúc SiO2, như thế có thể dài cỡ centimet.

65

9-11 Lặp lại các bước công nghệ (7-9) của công nghệ chế tạo sợi platin để chế tạo các điện cực kim loại (Pt/Ni) cho sợi nano silic. Các điệc cực này cho phép nôi các sợi nano silic ra mạch ngoài. Sau đó chế tạo lớp cách điện SiO2 cho điện cực kim loại

2.3 Một số kết quả chế tạo ban đầu sợi nano Platin

Sợi nano Platin với chiều rộng 50 nm, chiều dài từ 50-1000 micron, phù hợp cho ứng dụng làm cảm biến glucose.

Điện cực kim loại (Pt/Ni)

Lớp cách điện SiO2 Sợi nano silic

66

Sợi nano Platin (rộng 40 nm), với các điện cực nôi ra mạch ngoài, phù hợp cho các bước nghiên cứu kế tiếp để chế tạo cảm biến glucose.

(A) (B)Chip silic chứa nhiều sợi nano silic, mỗi sợi được thụ động hóa các mồi sinh học khác nhau, cho phép phân tích, định lượng đồng thời nhiều chất sinh học (simultaneous ADN multiplexed detections); (A) khái niệm minh họa. (B) Chip đã được chế tạo trong giai đoạn 1.

Phụ lục 3: Danh sách các chuyên gia tư vấn quốc tế

Số TT

Họ và tên Học hàm, học vi

Cơ quan Lãnh vực nghiên cứu

1 Tống Duy Hiển TS Nanosens, Hà Lan ADN chip, Cảm biến nano sinh học (Nano-Biosensor)

2 Albert van den Berg GS, TS Viện nghiên cứu công nghệ nano, MESA+, Hà Lan

Công nghệ cảm biến sinh học (Biosensors)

3 Cees J.M. van Rijn GS, TS AQUAMARIJN Micro Filtration B.V, Netherlands

Màng lọc nano, Cảm biến nano sinh học

4 Jean-Charles Guibert

TS MINATEC, France. Công nghệ Micro-Nano

5 Hervé Fanet TS MINATEC, France. Công nghệ Micro-Nano

6 Thierry Livache TS Commissariat à l'Energie Atomique - CREAB, France

ADN chip, Lab on chip, CN sinh học

7 Robert Baptist TS Commissariat à l'Energie Atomique - LETI, France.

Ống nano carbon, pin mặt trời

8 Yves Samson TS Commissariat à l'Energie Atomique - DRFMC, France

Vật liệu nano từ

67

9 Roland Madar GS, TS Ecole Nationale Supérieure de Physique de Grenoble, INPG, France

Vật liệu vi điện tử, Linh kiện nano

10 Smail Tedjini GS, TS Ecole Nationale Supérieure d’Ingénieurs en Systemes Industriels Avancés Rhone-Alpes, INPG, France

Thiết kế vi linh kiện

11 Nico F. de Rooij GS, TS Iinstitute of Microtechnology, University of Neuchatel, Switzerland

Ống nano carbon, Cảm biến Nano

12 Danick Briand TS Iinstitute of Microtechnology, University of Neuchatel, Switzerland

Ống nano carbon, Cảm biến Nano

13 Nicholas Quirke GS, TS University College Dublin / Imperial College, England

Hóa học nano

14 Jack Whaley TS Nanofabrication Facility - UCSB, USA

Chế tạo vi linh kiện (MEMS)

15 Susumu Sugiyama GS, TS Ritsumeikan University, Japan

Công nghệ MEMS

16 Jaichan Lee GS, TS Sungkyunkwan University, Korea

Vật liệu bán dẫn

17 Tae Song Kim TS Korea Institute of Science and Technology, Korea

Vi hệ thông (Microsystem)

18 Seong Kyu Kim GS, TS Center for Nanotubes and Nanostructured Composites, Korea

Ông nano carbon, Thiết bị phát xạ trường

19 Jason Chang TS Academia Sinica, Taiwan Vật liệu và linh kiện nano

68

thuyet minh de tai cam bien nano-biosensor 31-5-08

Documents