Đề tài : Nghiên cứu chế tạo cảm biến nano sinh học để chuẩn đoán và định lượng một số hợp chất sinh học

BỘ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ PHÒNG THÍ NGHIỆM CÔNG NGHỆ NANO
ðẠI HỌC QUỐC GIA TP. HỒ CHÍ MINH

ðỀ TÀI KHOA HỌC CÔNG NGHỆ CẤP NHÀ NƯỚC
NGHIÊN CỨU KHOA HỌC VÀ PHÁT TRIỂN CÔNG NGHỆ


BÁO CÁO TỔNG HỢP
KẾT QUẢ KHOA HỌC CÔNG NGHỆ ðỀ TÀI



NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO CẢM BIẾN NANO SINH
HỌC ðỂ CHẨN ðOÁN VÀ ðỊNH LƯỢNG MỘT SỐ
HỢP CHẤT SINH HỌC

Mã số: KC.04.12/06-10



Cơ quan chủ trì ñề tài: Phòng Thí Nghiệm Công Nghệ Nano
Chủ nhiệm ñề tài: TS. Tống Duy Hiển

TP. Hồ Chí Minh, 10 - 2010




BỘ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ ðẠI HỌC QUỐC GIA TP. HỒ CHÍ MINH

ðỀ TÀI KHOA HỌC CÔNG NGHỆ CẤP NHÀ NƯỚC
NGHIÊN CỨU KHOA HỌC VÀ PHÁT TRIỂN CÔNG NGHỆ


BÁO CÁO TỔNG HỢP
KẾT QUẢ KHOA HỌC CÔNG NGHỆ ðỀ TÀI


NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO CẢM BIẾN NANO SINH
HỌC ðỂ CHẨN ðOÁN VÀ ðỊNH LƯỢNG MỘT SỐ
HỢP CHẤT SINH HỌC

Mã số: KC.04.12/06-10

Chủ nhiệm ñề tài: Cơ quan chủ trì ñề tài:



TS. Tống Duy Hiển PGS.TS. ðặng Mậu Chiến

Ban chủ nhiệm chương trình Bộ Khoa học và Công nghệ
(ký tên) Văn Phòng các Chương Trình

(ký tên và ñóng dấu khi gửi lưu trữ)




TP. Hồ Chí Minh, 11 - 2010

LỜI CẢM ƠN

Trước tiên chúng tôi xin chân thành cảm ơn Bộ Khoa học và Công nghệ đã hỗ
trợ và cấp kinh phí thực hiện đề tài này.
Nhóm nghiên cứu xin chân thành ghi nhận sự đóng góp hữu hiệu của các đối tác
trong nước và nước ngoài:
- Viện Sinh học Nhiệt đới – Viên Khoa học và Công nghệ Việt nam,
- Đại học Y Dược TP. HCM,
- Viện Vệ sinh Dịch tễ Trung Ương
- Viện Nghiên cứu Công nghệ Nano, ĐH Tổng hợp Twente, Hà lan,
Và mong muốn được tiếp tục cộng tác trong tương lai.

Chúng tôi cũng xin chân thành cảm ơn:
- Văn Phòng Các Chương Trình,
- Chương Trình KC04/06-10,
- Ban Giám đốc ĐHQG Tp. Hồ Chí Minh,
- Ban KHoa học Công nghệ, ĐHQG Tp. Hồ Chí Minh,
- Phòng Thí nghiệm Công nghệ Nano
- Và các cộng sự,

Đã chỉ đạo, tạo điều kiện thuận lợi, và động viên khích lệ chúng tôi hoàn
thành đề tài này.
TP. Hồ Chí Minh, tháng 10-2010

Chủ nhiệm đề tài


TS. Tống Duy Hiển


i

ðẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM
PHÒNG THÍ NGHIỆM CÔNG NGHỆ NANO

CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

ðộc lập - Tự do - Hạnh phúc

TP. HCM, ngày 2 tháng 8 năm 2010


BÁO CÁO THỐNG KÊ
KẾT QUẢ THỰC HIỆN ðỀ TÀI

I. THÔNG TIN CHUNG
1. Tên ñề tài: Nghiên cứu chế tạo cảm biến nano sinh học ñể chẩn ñoán và ñịnh
lượng một số hợp chất sinh học.
Mã số ñề tài: KC04.12/06-10
Thuộc:
- Chương trình công nghệ sinh học (lĩnh vực KHCN): Kỹ thuật và công nghệ
2. Tên chủ nhiệm:
Họ và tên: Tống Duy Hiển
Ngày, tháng, năm sinh: 30/ 01/ 1973 Nam/ Nữ: Nam

Học hàm, học vị: Tiến sỹ
Chức danh khoa học: Nghiên cứu viên; chức vụ: Phó Giám ñốc
ðiện thoại: Tổ chức: 84-8-37242160 - Ext. 4632;
Nhà riêng: 84-4-6271780 Mobile: 01272656907
Fax: 84-8-37242163 E-mail: ,

Tên tổ chức ñang công tác: Phòng Thí Nghiệm Công Nghệ Nano (LNT) - ðại
Học Quốc Gia TP. Hồ Chí Minh.
ðịa chỉ tổ chức: Khu Phố 6, Phường Linh Trung, Quận Thủ ðức, TP. Hồ Chí
Minh.
ðịa chỉ nhà riêng: 24/495 Bạch Mai, Thành phố Hà Nội.
3. Tên tổ chức chủ trì:
Tên tổ chức chủ trì ñề tài: Phòng Thí Nghiệm Công Nghệ Nano (LNT)
ðiện thoại: 84-8-37242160 - Ext. 4612/4613 Fax: 84-8-37242163
E-mail:

ii

Website: www.hcmlnt.edu.vn
ðịa chỉ: Khu Phố 6, Phường Linh Trung, Quận Thủ ðức, TP. H
Họ và tên thủ trưởng tổ chức: PGS.TS. ðặng Mậu Chiến
Số tài khoản: 931.01.00.00100
Ngân hàng: Kho Bạc Nhà Nước TP. Hồ Chí Minh
Tên cơ quan chủ quản ñề tài: Bộ Khoa học và Công Nghệ

II. TÌNH HÌNH THỰC HIỆN
1. Thời gian thực hiện ñề tài:
- Theo Hợp ñồng ñã ký kết: từ tháng 03 năm 2008 ñến tháng 10 năm 2010
- Thực tế thực hiện: từ tháng 09 năm 2008 ñến tháng 11 năm 2010
2. Kinh phí và sử dụng kinh phí:

a) Tổng số kinh phí thực hiện: 3.950 triệu ñồng, trong ñó:
+ Kính phí hỗ trợ từ SNKH: 3.950 triệu ñồng
+ Kinh phí từ các nguồn khác:
b) Tình hình cấp và sử dụng kinh phí từ nguồn SNKH:
Theo kế hoạch Thực tế ñạt ñược
Số

TT

Thời gian Kinh phí (Tr.ñ)

Thời gian Kinh phí (Tr.ñ)
Ghi chú
(Số ñề nghị

quyết toán)
1
2008 1.300 2008 943.7 770
2
2009 1.882 2009 2054.8 1209.5
3
2010 768 2010 951.5 1970.5
Cộng
3.950 Cộng 3.950 3.950
c) Kết quả sử dụng kinh phí theo các khoản chi:
ðơn vị tính: Triệu ñồng
Theo kế hoạch Thực tế ñạt ñược
Số
TT

Nội dung
các khoản chi
Tổng SNKH

Nguồn
khác
Tổng SNKH Nguồn
khác
1 Trả công lao ñộng
(khoa học, phổ
1.250 1.250 - 1.250 1.250


iii

thông)
2 Nguyên, vật liệu,
năng lượng
1.200 1.200 - 1.190,040544 1.190,040544

3 Thiết bị, máy móc

1.120 1.120 - 1.108,920 1.108,920

4 Xây dựng, sửa
chữa nhỏ
- - - - -

5 Chi khác
380 380 - 391,251375 391,251375

Tổng cộng
3.950 3.950 - 3.940,211919 3.940,211919


3. Các văn bản hành chính trong quá trình thực hiện ñề tài:
(Liệt kê các quyết ñịnh, văn bản của cơ quan quản lý từ công ñoạn xác ñịnh nhiệm vụ, xét chọn,
phê duyệt kinh phí, hợp ñồng, ñiều chỉnh (thời gian, nội dung, kinh phí thực hiện nếu có); văn
bản của tổ chức chủ trì ñề tài, dự án (ñơn, kiến nghị ñiều chỉnh nếu có)
Số
TT

Số, thời gian ban hành
văn bản
Tên văn bản Ghi chú
1 Quyết ñịnh số 293/Qð-
BKHCN ngày
29/02/2008
- Về việc phê duyệt kinh phí ñề tài
cấp Nhà nước bắt ñầu thực hiện
năm 2008 thuộc chương trình “
Nghiên cứu, phát triển và ứng dụng
Công nghệ sinh học”, mã số
KC04.12/06-10

2 Hợp ñồng số
12/2008/Hð-ðTCT-
KC.04.12/06-10
- Hợp ñồng Nghiên Cứu Khoa Học

và phát triển công nghệ

3 Quyết ñịnh số
2001/Qð-BKHCN ngày
15/09/2008
- Vể việc thay chủ nhiệm ñề tài
KC.04.12/06-10 thuộc chương trình
“Nghiên cứu, phát triển và ứng
dụng công nghệ sinh học” mã số
KC.04.12/06-10

4 Quyết ñịnh số
2024/Qð-BKHCN ngày
16/09/2008

-Về việc phê duyệt Kế hoạch ñấu
thầu mua sắm tài sản của ñề tài
thuộc chương trình “Nghiên cứu,
phát triển và ứng dụng công nghệ
sinh học” mã số KC.04.12/06-10

5 Quyết ñịnh số 105/Qð-
ðHQG-PTNCNNN
ngày 27/10/2008

- Vể việc phê duyệt kết quả ñấu
thầu gói thầu cung cấp, lắp ñặt “
Thiết bị kiểm tra tính chất ñiện ñặc
trưng của cảm biến”

6 Quyết ñịnh số 370/Qð- -Về việc phê duyệt Kế hoạch ñấu

iv

BKHCN ngày
19/03/2009

thầu mua sắm tài sản của ñề tài
thuộc chương trình “Nghiên cứu,
phát triển và ứng dụng công nghệ
sinh học” mã số KC.04.12/06-10
7 Quyết ñịnh số 105/Qð-
ðHQG-PTNCNNN
ngày 27/10/2008
- Về việc phê duyệt kết quả ñấu
thầu gói thầu “ Hóa chất phục vụ
nghiên cứu” và “ Vật tư phục vụ
nghiên cứu” thuộc ñề tài NCKH
cấp Nhà nước

8 Quyết ñịnh số 347/Qð-
BKHCN ngày
169/03/2009
- Vể việc cử ñoàn ñi công tác nước
ngoài.

9 Quyết ñịnh số 416/Qð-
ðHQG-TCCB
- Về việc cử cán bộ viên chức ñi
công tác tại nước ngoài.

10 Quyết ñịnh số 81/Qð-
BKHCN ngày
22/01/2010

-Về việc phê duyệt Kế hoạch ñấu
thầu mua sắm tài sản của ñề tài
thuộc chương trình “Nghiên cứu,
phát triển và ứng dụng công nghệ
sinh học” mã số KC.04.12/06-10

11 Quyết ñịnh số 12/ Qð-
ðHQG-PTNCNNN
ngày 27/10/2008
- Về việc phê duyệt kết quả ñấu
thầu gói thầu “ Nguyên vật liệu
phục vụ nghiên cứu” thuộc ñề tài
NCKH cấp Nhà nước


4. Tổ chức phối hợp thực hiện ñề tài:
Số
TT
Tên tổ chức
ñăng ký theo
Thuyết minh
Tên tổ chức
ñã tham gia
thực hiện
Nội dung

tham gia
chủ yếu
Sản phẩm chủ yếu
ñạt ñược
Ghi
chú*

1 Phòng Thí
Nghiệm Công
Nghệ Nano -
ðHQG TP.
HCM
Phòng Thí
Nghiệm
Công Nghệ
Nano -
ðHQG TP.
HCM
Nghiên cứu
chính
- Bộ cảm biến
glucose với 1 hệ
ño và 100 chip
hoàn chỉnh với
thời gian ño 30-60s

- 100 chip sợi nano
silic dùng ñể phát
hiện DNA lai

2
Viện Sinh học
Nhiệt ñới -
Viện Khoa
học và Công
Viện Sinh
học Nhiệt
ñới - Viện
Khoa học và
Phối hợp
nghiên cứu
- Cử cán bộ phối
hợp nghiên cứu
thử nghiệm cảm
biến sợi nano


v

nghệ Việt
Nam
Công nghệ
Việt Nam
platin trong ñịnh
lượng glucose
3
ðại học Y
Dược TP.
HCM
ðại học Y

Dược TP.
HCM
Phối hợp
nghiên cứu
- Cung cấp mẫu
bệnh nhân tiểu
ñường

4
Khoa Nội Tiết
- Bệnh viện
Chợ Rẫy TP.
HCM
Viện vệ sinh
dịch tễ trung
ương
Ứng dụng
kết quả
nghiên cứu
- Bảng ñánh giá
chip Silicon Nano-
wire (SNW) dùng
ñể phát hiện DNA
ngoại lại (LNT -
SiNW)

5

Cty TNHH
Thiết bị

KHKT Nam
Phát
Ứng dụng
kết quả
nghiên cứu
- Bảng ñánh giá bộ
cảm biến nano sinh
học với cấu trúc
chip sợi nano
platin dùng ñể ñịnh
lượng glucose
trong máu

- Lý do thay ñổi (nếu có): Hai ñối tác mới có chuyên môn, nhu cầu ứng dụng phù
hợp hơn với sản phẩm của ñề tài nghiên cứu

5. Cá nhân tham gia thực hiện ñề tài:
(Người tham gia thực hiện ñề tài thuộc tổ chức chủ trì và cơ quan phối hợp, không quá 10 người kể cả
chủ nhiệm)
Số
TT
Tên cá nhân
ñăng ký
theo Thuyết
minh
Tên cá nhân ñã
tham gia thực hiện

Nội dung tham gia chính

Sản
phẩm
chủ yếu
ñạt
ñược
Ghi
chú
*
1
TS. Tống
Duy Hiển
Nghiên cứu viên
Phòng Thí Nghiệm
Công Nghệ Nano -
ðHQG TP. HCM
Chủ nhiệm ñề tài, ñịnh
hướng nghiên cứu, ñánh
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

2
PGS. TS.
ðặng Mậu
Giám ñốc Phòng Thí
Nghiệm Công Nghệ
ðịnh hướng nghiên cứu,

tư vấn chuyên môn về


vi

Chiến Nano - ðHQG TP.
HCM
công nghệ chế tạo sợi
nano và vi linh kiện.
3
PGS. TS.
BS Nguyễn
Thy Khuê
Chủ nhiệm Bộ môn
Nội tiết - Trường
ðại học Y Dược TP.
HCM
Tư vấn chuyên môn về
quy trình ứng dụng cảm
biến nano sinh học ñế
ñịnh lượng nồng ñộ
glucose trong máu.

4
PGS. TS.
Nguyễn
Tiến Thắng
Trưởng Phòng
Nghiên cứu Viện
Sinh học Nhiệt ñới -

Viện KHCN Việt
Nam
Tư vấn chuyên môn về
quy trình ứng dụng cảm
biến nano sinh học ñế
chẩn ñoán và ñịnh lượng
một số protein, ADN
ngoại lai.

5
ThS. ðoàn
ðức Chánh
Tín
Nghiên cứu viên
Phòng Thí Nghiệm
Công Nghệ Nano -
ðHQG TP. HCM
Thiết kế, chế tạo cảm
biến nano sinh học dựa
trên cấu trúc sợi nano bán
dẫn ñế chẩn ñoán và ñịnh
lượng một số protein,
ADN ngoại lai. ðánh giá
và tối ưu hóa các thông số
chế tạo. Thiết kế, chế tạo
các phần cứng và phần
mềm phụ trợ ñể tạo thành
hệ cảm biến hoàn chỉnh.

6

ThS. ðặng
Ngọc Thùy
Dương
Nghiên cứu viên
Phòng Thí Nghiệm
Công Nghệ Nano -
ðHQG TP. HCM
Thử nghiệm cảm biến
nano sinh học dựa trên
cấu trúc sợi nano bán
dẫn: gắn kết, thụ ñộng
hóa các mồi bắt cặp thích
hợp cho quá trình ñịnh
lượng protein và ADN
lên sợi nano.

7
ThS.
Nguyễn
Thành
Chiến
Nghiên cứu viên
Phòng Thí Nghiệm
Công Nghệ Nano -
ðHQG TP. HCM
Thiết kế, chế tạo cảm
biến nano sinh học dựa
trên cấu trúc sợi nano kim
loại ñế ñịnh lượng nồng
ñộ glucose trong máu.

vii

8
Ths. Trần
Nhân Ái
Nghiên cứu viên
Phòng Thí Nghiệm
Công Nghệ Nano -
ðHQG TP. HCM
Thiết kế, chế tạo cảm
biến nano sinh học dựa
trên cấu trúc sợi nano kim
loại ñế ñịnh lượng nồng
ñộ glucose trong máu.
ðánh giá và tối ưu hóa
các thông số chế tạo.

9
KS. Lê Thị
Thanh
Tuyền
Nghiên cứu viên
Phòng Thí Nghiệm
Công Nghệ Nano -
ðHQG TP. HCM
Thử nghiệm cảm biến
nano sinh học dựa trên
cấu trúc sợi nano kim

loại: Gắn kết, thụ ñộng
hóa các enzym thích hợp
cho quá trình ñịnh lượng
glucose lên sợi nano
platin.

10
Ths. Phạm
Văn Bình
Nghiên cứu viên
Phòng Thí Nghiệm
Công Nghệ Nano -
ðHQG TP. HCM
Thử nghiệm cảm biến
nano sinh học dựa trên
cấu trúc sợi nano bán
dẫn: gắn kết, thụ ñộng
hóa các mồi bắt cặp thích
hợp cho quá trình ñịnh
lượng protein và ADN
lên sợi nano.




11
TS. Mai
Anh Tuấn
Trưởng nhóm sensor
sinh học, Viện Quốc

Tế ðào Tạo về Khoa
Học Vật Liệu,
ðHBK Hà nội.
Thử nghiệm cảm biến
nano sinh học dựa trên
cấu trúc sợi nano silic.

12
Ths. Trần
Quang Huy
Viện Vệ Sinh Dịch
Tễ Trung Ương
Thử nghiệm cảm biến
nano sinh học dựa trên
cấu trúc sợi nano silic và
sợi nano Pt cho các phân
tích sinh học khác.

- Lý do thay ñổi (nếu có): Một số cán bộ chuyển công tác và ñược thay thế bằng
các CB nghiên cứu khác có chuyên môn phù hợp.

6. Tình hình hợp tác quốc tế:

viii

Số
TT
Theo kế hoạch
(Nội dung, thời gian, kinh phí, ñịa
ñiểm, tên tổ chức hợp tác, số

ñoàn, số lượng người tham gia )
Thực tế ñạt ñược
(Nội dung, thời gian, kinh phí, ñịa
ñiểm, tên tổ chức hợp tác, số
ñoàn, số lượng người tham gia )
Ghi
chú*
1 ðoàn ra cán bộ sang Hà Lan
trao ñổi hợp tác, 3 người, 6
ngày
ðào tạo cán bộ 03 tháng tại
nhóm BIOS Viện Công nghệ
MESA
+
thuộc ðại học
Twent, Hà Lan, 01 người

- Lý do thay ñổi (nếu có): Nhằm học tập và bổ sung kiến thức cho cán bộ tham gia
ñề tài ñể thực hiện nội dung chính chế tạo cảm biến glucsose tại nhóm nghiên cứu
hàng ñầu về cảm biến của Hà Lan. Do vậy, chuyển số lượng cán bộ sang hợp tác 03
người trong thời gian 06 ngày thành ñào tạo cán bộ trong 03 tháng .

7. Tình hình tổ chức hội thảo, hội nghị:
Số
TT
Theo kế hoạch
(Nội dung, thời gian, kinh phí, ñịa
ñiểm )
Thực tế ñạt ñược
(Nội dung, thời gian, kinh

phí, ñịa ñiểm )
Ghi chú*
1 Hội thảo Chuyên ñề
MINATEC 2009
Hội thảo Chuyên ñề
MINATEC 2009, Hội
nghị Quốc tế IWNA 2009

- Lý do thay ñổi (nếu có):

8. Tóm tắt các nội dung, công việc chủ yếu:
(Nêu tại mục 15 của thuyết minh, không bao gồm: Hội thảo khoa học, ñiều tra khảo sát trong
nước và nước ngoài)
Thời gian
(Bắt ñầu, kết thúc
- tháng … năm)
Số
TT
Các nội dung, công việc
chủ yếu
(Các mốc ñánh giá chủ yếu)
Theo kế
hoạch
Thực tế ñạt
ñược
Người,
cơ quan
thực hiện
1 Chế tạo sợi nano platin trên
màng cách ñiện của ñế silic

03/2008-
11/2008
03/2008-
11/2008

2 Chế tạo sợi bán dẫn silicon
trên ñế silic
01-08/2009

01-08/2009


3 Kiểm tra kích thước, tính
chất ñiện, chất lượng bề mặt
của sợi nano và gắn kết với
thiết bị mạch ngoài:
• 3a: Sợi nano platin
• 3b: Sợi nano silic
11/2008-
05/2009
11/2008-
05/2009


ix

4 Nghiên cứu cố ñịnh các
enzyme, protein, ADN thích
hợp lên bề mặt sợi và thiết
lập ñường chuẩn ñể ñịnh

lượng.
01-12/2009

01-12/2009


5 ðánh giá các ñặc trưng, hiệu
chỉnh và tối ưu hóa các thông
số chế tạo của các cảm biến
01-09/2010

01-09/2010


6 Lập kế hoạch chuyển giao
công nghệ, lên phương án thử
nghiệm công nghiệp và báo
cáo tổng kết
09-10/2010

09-10/2010


- Lý do thay ñổi (nếu có):

III. SẢN PHẨM KH&CN CỦA ðỀ TÀI
1. Sản phẩm KH&CN ñã tạo ra:
a) Sản phẩm Dạng II:
Yêu cầu khoa học
cần ñạt

Số
TT

Tên sản phẩm và chỉ tiêu
chất lượng

Theo kế hoạch Thực tế ñạt
ñược
Ghi
chú

1
Bộ cảm biến glucose: Thiết
bị chế tạo ra phân tích ñược
nồng ñộ glucose trong máu,
dùng ñể chuẩn ñoán bệnh
tiểu ñường.
01 hệ ño hoàn chỉnh+
100 chip thử nghiệm
600 -700 chip



- ðịnh lượng hàm lượng
glucose trong máu
20-200 mg/100cm
3
180
mg/100cm

3



- Thời gian phân tích 1-5 phút 1-5 phút

2
Bộ cảm biến sinh học dựa
trên cấu trúc sợi nano silic:
Thiết bị chế tạo thích hợp
cho việc phân tích các phần
tử sinh học như protein và
01 hệ ño hoàn chỉnh +
100 chip thử nghiệm

200 chip


x

ADN. Ứng dụng bước ñầu
ñể phân tích một số protein
(và ADN ngoại lai - nếu
ñiều kiện cho phép) của cây
trồng và sản phẩm biến ñổi
gen.

- ðịnh lượng nồng ñộ sinh
học protein (và ADN ngoại
lai) trong dung dịch

10-100 Femto mole 100 pM – 1
nM


- Thời gian phân tích 1-5 phút 15 phút


Quy trình công nghệ chế tạo
bộ cảm biến nano sinh học
dựa trên cấu trúc sợi nano
platin dùng ñể chẩn ñoán
tiểu ñường.
Quy trình công nghệ
chế tạo ñược trình bày
chi tiết, phân tích rõ
ràng, có thể sử dụng ở
những cơ sở có trang
thiết bị phù hợp.
01 quy trình
chế tạo và sử
dụng cảm
biến


Quy trình công nghệ chế tạo
sợi nano silic, thích hợp ñể
chế tạo bộ cảm biến nano
sinh học. Ứng dụng ban ñầu
cho phát hiện và ñịnh lượng
một số phân tử sinh học

quan trọng như protein
(và/hoặc ADN ngoại lai).
Quy trình công nghệ
chế tạo sợi nano silic
ñược 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 ñầu
trong việc chế tạo cảm
biến nano sinh học và
thử nghiệm cho phân
tích Protein và ADN.
01 quy trình
chế tạo và sử
dụng cảm
biến





xi

b) Sản phẩm Dạng III:
Yêu cầu khoa học
cần ñạt

Số

TT
Tên sản phẩm

Theo
kế hoạch
Thực tế
ñạt ñược
Số lượng, nơi
công bố
(Tạp chí, nhà xuất
bản)
Bài báo khoa học 5-7 12
Hội nghị Quốc tế về KH&CN Nano 5
1
Tong Duy Hien, Pham Xuan Thanh
Tung, Tran Phu Duy, Pham Van
Binh,
Le Thi Thanh Tuyen, Cees J.M. van
Rijnb, Dang Mau Chien,
“Nanofabrication of ready for
measurement pt nanowires at a wafer-
scale and its application in glucose
detection”. Proceedings of the 2nd
International Workshop on
Nanotechnology and Application
(IWNA 2009), pp. 529-532, 12-14
November 2009.

2
Thi Thanh Tuyen Le, Phu Duy Tran,

Xuan Tung Pham, Duy Hien Tong
and Mau Chien Dang “Glucose
oxidase immobilization on different
modified surfaces of platinum
nanowire for application in glucose
detection” ”. Proceedings of the 2nd
International Workshop on
Nanotechnology and Application
(IWNA 2009), 12-14 November 2009.

3
Thanh Tung Pham Xuan, Thi Thanh
Tuyen Le, Phu Duy Tran,
Binh Van Pham, Duy Hien Tong and
Mau Chien Dang, “Oxidation of a
platinum microwire surface applied in
glucose detection”. Proceedings of the
2nd International Workshop on
Nanotechnology and Application
(IWNA 2009), 12-14 November 2009.

Proceedings of
the 2nd
International
Workshop on
Nanotechnology
and Application
(IWNA 2009)

xii

4
Pham Van Binh, Pham Xuan Thanh
Tung, Dang Ngoc Thuy Duong, Le
Thi Thanh Tuyen, Tran Phu Duy,
Nguyen Thanh Chien, Nguyen Van
Quoc, Dang Mau Chien, Cees JM
van Rijn*, Tong Duy Hien “Detection
Of Dna Of Geneti Cally Modified
Maize By Silicon Nanowire Field-
Effect Transistor”. Proceedings of The
5th International Workshop on
advanced materials science and
nanotechnology (IWAMSN),
November 2010.




5
Duy Phu Tran, Hien Duy Tong, Tung
Thanh Xuan Pham, Tuyen Thanh Le
Thi, Binh Van Pham, Chien
Nguyen Thanh, Chien Mau Dang, “
Self-assembled cysteamine onto
platinum nanowire arrays to enhance
immobilization of
glucose oxidase on platinum
nanowires for direct glucose detection
in human blood”.

Proceedings of
The 5th
International
Workshop on
advanced
materials science
and
nanotechnology

(IWAMSN),
Tạp chí Khoa học Chuyên ngành 7
6
Tran Nhan Ai, Le Thi Thanh Tuyen,
and Dang Mau Chien, “Glucose
sensing of sputtered pt electrodes”.
Advances in Natural Sciences (ANS
Vol. 10, No.1 (2009) (45-50)

7
Duy Hien Tong, Phu Duy Tran,
Xuan Thanh Tung Pham, Van Binh
Pham, Thi Thanh Tuyen Le, Mau
Chien Dang and Cees J M Van Rijn,
“The nanofabrication of Pt nanowire
arrays at the wafer-scale and its
application in glucose detection”.
Advances in Natural Sciences (ANS 1
(2010) 015011)

8
Thanh Tung Pham Xuan, Thi Thanh
Tuyen Le, Phu Duy Tran,

Advances in
Natural
Sciences, IOP
Publishing

xiii

Binh Van Pham, Duy Hien Tong and
Mau Chien Dang, “Oxidation of a
platinum microwire surface applied in
glucose detection”. Adv. Nat. Sci.:
Nanosci. Nanotechnol. 1 (2010)
025013
9
Thi Thanh Tuyen Le, Phu Duy Tran,
Xuan Tung Pham, Duy Hien Tong
and Mau Chien Dang “Glucose
oxidase immobilization on different
modified surfaces of platinum
nanowire for application in glucose
detection”. Adv. Nat. Sci.: Nanosci.
Nanotechnol. 1 (2010) 035004

10
Tong Duy Hien, Pham Xuan Thanh
Tung, Tran Phu Duy, Pham Van

Binh, Le Thi Thanh Tuyen, Cees
J.M. van Rijnb, Dang Mau Chien
“Nanofabrication of ready for
measurement pt nanowires at a wafer-
scale and its application in glucose
detection”

Jounal of
Experimental
Nanoscience
11
Duy Phu Tran, Tung Thanh Xuan
Pham, Chien Thanh Nguyen , Binh
Van Pham, Tuyen Thanh Le Thi,
Khue Thy Nguyen, Hien Le Thi,
Thang Tien Nguyen, Chien Mau
Dang, Tran Van Man, Hien Duy
Tong, “Direct glucose measurement
in diabetic blood samples using
enzymaticmodified platimum
nanowire nanoarrays”

Nature
Nanotechnology

(Submitted
2010)
12
Pham Van Binh, Pham Xuan Thanh
Tung, Dang Ngoc Thuy Duong, Le

Thi Thanh Tuyen, Tran Phu Duy,
Nguyen Thanh Chien, Nguyen Van
Quoc, Dang Mau Chien, Tong Duy
Hien “Fabrication of wafer –scale
silicon nanowire by DEA technique
and its application of DNA detection”.


Nanoletters,
(submitted,
2010)


xiv

c) Kết quả ñào tạo:
Số lượng
Số
TT
ðào tạo sinh viên ðại Học và Cao
học
Theo kế
hoạch
Thực tế
ñạt ñược
Ghi chú

(Thời gian
kết thúc)
1 Lê Thị Thanh Tuyền, “Nghiên cứu

ñịnh lượng glucose trong máu dùng
ñể chẩn ñoán bệnh tiểu ñường bằng
phương pháp cố ñịnh enzyme
glucose oxidase trên sợi nano
platin”. LVTN Thạc sỹ Chuyên
ngành Công nghệ sinh học, Trường
ðH Nông Lâm TP. HCM, 2010.
2010
2 Nguyễn Văn Quốc, “Nghiên cứu,
chế tạo và ứng dụng cảm biến sinh
học dựa trên cấu trúc nano silicon”.
LVTN Thạc sĩ, Trường ðHCN Hà
Nội, 2010.
2010
3 Trần Phú Duy, “Nghiên cứu cố
ñịnh enzyme glucose oxidase trên
cảm biến nano sinh học ñể kiểm tra
và ñịnh lượng glucose”. LVTN ñại
học Trường ðH Nông Lâm TP.
HCM, 2009.
5 3
2009

d) Tình hình ñăng ký bảo hộ quyền sở hữu công nghiệp, quyền ñối với giống cây
trồng:
Số lượng Ghi chú
Số
TT
Tên sản phẩm
Theo

kế hoạch
Thực tế
ñạt ñược

Sáng chế
1 Phương pháp chế tạo sợi nano
platin sử dụng kỹ thuật lắng ñọng
và ăn mòn dưới góc nghiêng
(deposition and etching under
angles - dea)
01 01
ðã nộp hồ
sơ chờ
cấp





xv

2. ðánh giá về hiệu quả do ñề tài, dự án mang lại:
a) Hiệu quả về khoa học và công nghệ:
(Nêu rõ danh mục công nghệ và mức ñộ nắm vững, làm chủ, so sánh với trình ñộ công nghệ so với
khu vực và thế giới…)
- Nghiên cứu, ñưa ra ñược 02 quy trình công nghệ, phù hợp với ñiều kiện trong
nước, chế tạo thành công sợi nano Pt va Si . Các sợi chế tạo ra có kích thước
và tính chất thích hợp ñể chế tạo cảm biến sợi nano.
- Nghiên cứu, làm chủ các công nghệ chế tạo các thiết bị phụ trợ và quy trình
ứng dụng ñể chế tạo thành công cảm biến gluocse dựa trên cấu trúc sợi nano

Pt. Cảm biến ñược sử dụng ñể ñịnh lượng thành công hàm lượng glucose
trong máu bệnh nhân tiểu ñường với nồng ñộ từ 1- 16.5 mM, thích hợp ñể
ứng dụng trong chẩn ñoán tiểu ñường. Thiết bị chế tạo ra có kích thước nhỏ,
thích hợp cho mục ñích trang bị cho các bệnh viện, phòng khám.
- Bước ñầu ñịnh lượng ñược DNA , mở ra cac hướng nghiên cứu quan trong
tiếp theo.
- Trong quá trình thực hiện ñề tài, có thêm ñược trang bị thiết bị hiện ñại và gởi
cán bộ thực tập nghiên cứu ở nước ngoài nên trình ñộ công nghệ chế tạo cảm
biến nano sinh học của nhóm nghiên cứu là tương ñương với các phòng thí
nghiệm trên thế giới.
- Thông qua ñề tài , Phòng Thí Nghiệm CNNN ñã xây dựng ñược Nhóm
nghiên cứu “Nanobiosensor’’ gồm 9 cán bộ , cùng với sự hợp tác với các
nhóm nghiên cứu trong nước và quốc tế. Tạo cơ sở vững chắc cho việc tiếp
tục phát triển hướng nghiên cứu ứng dụng cảm biến nano sinh học trong lãnh
vực phân tích, chẩn ñoán bệnh, ví dụ, sử dụng cảm biến nano ñể phát hiện
các chỉ thị sinh học ở nồng ñộ siêu nhỏ ñể chẩn ñoán ung thư ở giai ñoạn
sớm.
b) Hiệu quả về kinh tế xã hội:
(Nêu rõ hiệu quả làm lợi tính bằng tiền dự kiến do ñề tài, dự án tạo ra so với các sản phẩm cùng
loại trên thị trường…)
- Các quy trình công nghệ chế tạo sợi nano Pt va Si có thể ñược dùng ñể chế
tạo sợi nano của các vật liệu khác cho nhiều áp dụng khác nhau.
- Hệ cảm biến glucose có các tính năng vượt trội, kiểu dáng và kích thước nhỏ,
gọn, giá thành hợp lý, có thể cạnh tranh với các sản phẩm trên thị trường, ñặc
biệt thích hợp cho việc trang bị cho các bệnh viện và phòng khám ở tuyến
huyện và xã.



xvi

3. Tình hình thực hiện chế ñộ báo cáo, kiểm tra của ñề tài, dự án:

Số
TT
Nội dung
Thời gian
thực hiện
Ghi chú
(Tóm tắt kết quả, kết luận chính, người chủ
trì…)
I Báo cáo ñịnh kỳ

Lần 1 14/11/2008
ðạt yêu cầu về tiến ñộ và nội dung
ñăng ký

Lần 2 02/08/2009
ðạt yêu cầu về tiến ñộ và nội dung
ñăng ký

Lần 3 01/04/2010
ðạt yêu cầu về tiến ñộ và nội dung
ñăng ký

Bổ sung lần 3 30/09/2010
ðạt yêu cầu về tiến ñộ và nội dung
ñăng ký
II Kiểm tra ñịnh kỳ
lần 1

17/07/2009 - Về cơ bản ñề tài hoàn thành khối
lượng công việc như ñăng ký trong
thuyết minh.
- Cần tập trung giải ngân kinh phí

Kiểm tra ñịnh kỳ
lần 2
26/03/2010 - ðề tài hoàn thành khối lượng công
việc như ñăng ký trong thuyết minh
- Chủ nhiệm ñề tài và cơ quan chủ trì
ñảm bảo nghiệm thu ñúng thời hạn.
III Nghiệm thu cơ sở 11/2010


Chủ nhiệm ñề tài





TS. Tống Duy Hiển
Thủ trưởng tổ chức chủ trì
Giám ñốc




PGS. TS. ðặng Mậu Chiến

Nghiên cứu chế tạo cảm biến nano sinh học ñế chẩn ñoán và ñịnh lượng một số hợp chất sinh học

1
MỤC LỤC
MỤC LỤC 1
Danh mục các ký hiệu, các chữ viết tắt 5
Danh mục các bảng 6
Danh mục các hình vẽ, ñồ thị 7
CHƯƠNG 1: Mở ñầu 13
1.1. Mục tiêu nghiên cứu của ñề tài 13
1.2. ðánh giá tổng quan tình hình nghiên cứu thuộc lãnh vực của ñề tài 14
1.3. Các cảm biến sợi nano ñược nghiên cứu và chế tạo trong ñề tài 24
1.3.1. Cảm biến glucose dựa trên cấu trúc sợi nano platin 24
1.3.2. Cảm biến sinh học phát hiện DNA ngoại lai dựa trên cấu trúc
sợi nano silic 24
CHƯƠNG 2: CHẾ TẠO SỢI NANO PLATIN TRÊN MÀNG
CÁCH ðIỆN CỦA ðẾ SILIC VÀ KẾT QUẢ CHẾ
TẠO 26
2.1. Tổng quan về công nghệ chế tạo cảm biến sợi nano 26
2.2. Quy trình công nghệ chế tạo sợi nano platin: Lắng ðọng và Ăn Mòn
Dưới Góc Nghiêng (Deposition and Etching under Angles-DEA) 31
2.3. Các kĩ thuật cơ bản và thông số dùng trong quy trình DEA chế tạo
sợi nano Pt 35
2.3.1. Oxi hóa silic tạo lớp các ñiện SiO
2
và kết quả thực nghiệm 37
2.3.2. Tạo màng Si
3
N
4
và SiO
2

bằng phương pháp PECVD 41
2.3.3. Quang khắc 45
2.3.4. Ăn mòn khô (ăn mòn ion -reactive ion etching) SiO
2
48
2.3.5. Bốc bay chùm ñiện tử (Ebeam evaporation) tạo màng Pt, SiO
2
52
2.3.6. Ăn mòn ion (Ar ion beam etching) màng Pt 56
Nghiên cứu chế tạo cảm biến nano sinh học ñế chẩn ñoán và ñịnh lượng một số hợp chất sinh học
2
2.3.7. Tẩy lớp PECVD trong dung dịch HF 58
2.3.8. Quang khắc, bốc bay, tạo ñường dẫn Pt và lớp cách ñiện SiO
2
58
2.3.9. Cắt wafer thành các chíp nhỏ 59
2.3.10. Tóm tắt các thông số của quy trình chế tạo 63
2.4. Kiểm tra kích thước, tính chất ñiện và bề mặt của sợi nano Pt 69
2.4.1. Các thiết kế chíp 69
2.4.2. Kích thước sợi 71
2.4.3. Chất lượng bề mặt sợi nano Pt 72
2.4.4. ðiện trở sợi nano Pt 74
2.4.5. ðiện trở tiếp xúc 77
2.5. Kết luận 80
CHƯƠNG 3: CHẾ TẠO SỢI BÁN DẪN SILICON TRÊN ðẾ
SILIC VÀ TÍNH CHẤT CỦA SỢI 81
3.1. Chế tạo sợi bán dẫn silicon trên ñế silic 81
3.2. Kiểm tra kích thước và bề mặt của sợi nano Si 89
3.3. Tính chất ñiện của sợi nano Si 92
3.3.1. Hệ ño và các phần phụ trợ 92

3.3.2. Tính chất ñiện của sợi nano Si. 95
3.4. Kết luận về quy trình chế tạo và tính chất sợi nano Si 97
CHƯƠNG 4: ðỊNH LƯỢNG GLUCOSE BẰNG 98
CẢM BIẾN SỢI NANO PLATIN 98
4.1. Các kĩ thuật phụ trợ cơ bản cho dịnh lượng glucose bằng cảm biến
sợi nano Pt 98
4.1.1. Kỹ thuật cố ñịnh enzyme 98
4.1.2. Các kỹ thuật ñiện hóa dùng cho quá trình ñịnh lượng glucose 100
Nghiên cứu chế tạo cảm biến nano sinh học ñế chẩn ñoán và ñịnh lượng một số hợp chất sinh học
3
4.1.3. Thiết bị ño ñiện hóa PGSTAT302N (Metrohm Autolab B.V.) 105
4.1.4. Chế tạo hệ ño dùng cho các quá trình ñịnh lượng glucose 106
4.2. Kết quả thực nghiệm ñịnh lượng glucose 110
4.2.1. Cố ñịnh enzyme và ñịnh lượng glucose thế hệ 1 110
4.2.2. Cố ñịnh enzyme và ñịnh lượng glucose thế hệ 2 114
4.2.3. Cố ñịnh enzyme và ñịnh lượng glucose thế hệ 3 119
4.3. Kết quả tạo hệ ño ñiện tử cho cảm biến sợi nano Pt 138
4.3.1. Hệ ñiện tử cho cảm biến dùng trong phòng khám 138
4.3.2. Hệ ñiện tử cho cảm biến dùng cho cá nhân 139
4.4. Kết luận 140
CHƯƠNG 5: ðỊNH LƯỢNG DNA CỦA CÂY BẮP CHUYỂN
GEN BẰNG CẢM BIẾN SỢI NANO SILIC 141
5.1. Phát hiện DNA của cây bắp chuyển gen bằng cảm biến sợi nano Si 141
5.2. Biến ñổi bề mặt sợi nano Si 141
5.3. Nguyên lý phát hiện cây bắp và sản phẩm của bắp chuyển gene 147
5.4. ðịnh lượng DNA của cây bắp biến ñổi gen 148
5.4.1. Chuẩn bị mẫu và hóa chất 148
5.4.2. Phát hiện bắp chuyển gen bằng cảm biến Si-NWs 151
5.5. Kết luận 156
CHƯƠNG 6: LẬP KẾ HOẠCH CHUYỂN GIAO CÔNG NGHỆ,

PHƯƠNG ÁN THỬ NGHIỆM 157
6.1. Kế hoạch chuyển giao công nghệ cảm biến glucose 157
6.2. Kế hoạch chuyển giao công nghệ cảm biến sợi nano Si 158
CHƯƠNG 7: CÁC KẾT QUẢ ðẠT ðƯỢC 159
7.1 Thực hiện thành công các quy trình công nghệ chế tạo sợi nano Pt
và Si 159
Nghiên cứu chế tạo cảm biến nano sinh học ñế chẩn ñoán và ñịnh lượng một số hợp chất sinh học
4
7.2 ðịnh lượng glucose và DNA của cây bắp chuyển gen 162
7.3 Chế tạo thành công thiết bị ño glucose thương mại 165
7.4 ðăng ký thành công Sở hữu Trí tuệ cho các sản phẩm nghiên cứu 165
7.5 Công bố các bài báo 165
7.6 ðào tạo cán bộ chuyên sâu và Học viên Cao học - Sinh viên ðại học 166
KẾT LUẬN 167
KIẾN NGHỊ 169
TÀI LIỆU THAM KHẢO 170
PHỤ LỤC 177


Nghiên cứu chế tạo cảm biến nano sinh học ñế chẩn ñoán và ñịnh lượng một số hợp chất sinh học
5
Danh mục các ký hiệu, các chữ viết tắt
AFM
DEA

DNA
Evaporation
FET
GOx
HR-SEM

HR-XRD

IBE
ICP
LNT

MESA
+

NW
PtNW
RIE
Kính hiển vi lực nguyên tử (Atomic Force Microscope)
Lắng ñọng và ăn mòn dưới góc nghiêng (Deposition and
Etching under Angles)
Phân tử gen DNA
Bốc bay vật liệu dùng chùm ñiện tử
Transistor hiệu ứng trường (Field Effect Transistor)
Enzyme oxi hóa glucose (glucose oxidase enzyme)
Kính hiển vi ñiện tử quét ñộ phân giải cao
Nhiễu xạ tia X ñộ phân giải cao (High-resolution X-ray
Diffraction)
Khắc chùm ion ( Ion Beam Etching)
Khắc plasma cao tần cảm ứng (Inductively Coupled Plasma)
Phòng Thí Nghiệm Công Nghệ Nano (Laboratory of
Nanotechnology) – ðại học Quốc gia TP. HCM
Viện Nghiên cứu Công nghệ Nano ( MESA
+
Research
Institute for Nanotechnology), ðHTH Twente- Hà lan

Sợi nano ( nanowire)
Sợi nano platin (platinum nanowire)
Khắc ion (reactive ion etching)
SEM
SiNW

Kính hiển vi ñiện tử quét (Scanning Electron Microscope)
Sợi nano silic (Si nanowire)

Nghiên cứu chế tạo cảm biến nano sinh học ñế chẩn ñoán và ñịnh lượng một số hợp chất sinh học
6
Danh mục các bảng
Bảng 2.1 : Một số tính chất của màng PEVCD Si
3
N
4
43
Bảng 2.2 : Thông số của quá trình quang khắc và chất lượng tương
ứng của cấu trúc tạo thành 48
Bảng 2.3 : Tốc ñộ bốc bay của Pt theo dòng diện ñốt 54
Bảng 2.4 : ðiện trở sợi nano Pt, chiều ngang sợi 50 nm, chiều dài sợi
5-1000 µm, chiều dày 30 nm. ðiện thế ño -1 - + 1 V, bước quét
50 mV. 79
Bảng 5.1 : Thành phần hóa chất trong phản ứng PCR. 150