Thiết kế và chế tạo chíp vi lưu gắn da thu thập mồ hôi. Ảnh: VKIST

Trong xu hướng phát triển các thiết bị y tế thông minh, các cảm biến sinh học gắn trên da rất cần độ chính xác cao, an toàn và thân thiện với người dùng. Tuy nhiên, các cảm biến hiện có còn hạn chế về độ bền, khả năng tương thích sinh học và hiệu quả lâu dài khi tiếp xúc da.

Gần đây, một nhóm nhà nghiên cứu đến từ Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam-Hàn Quốc VKIST, Đại học Bách khoa Hà Nội và Đại học Yamanashi (Nhật Bản) đã ứng dụng công nghệ plasma lạnh để phủ vật liệu nano lên cảm biến sinh học gắn trên da, giúp tăng độ nhạy, độ ổn định và an toàn cho các thiết bị theo dõi sức khỏe không xâm lấn.

Plasma là trạng thái thứ tư của vật chất (sau rắn, lỏng, khí), trong đó các phân tử khí bị ion hóa mạnh tạo thành hỗn hợp gồm các hạt mang điện (ion, electron), các gốc tự do, hoạt chất sinh học chứa oxy, nitơ, bức xạ và điện từ trường. Plasma lạnh được tạo ra ở nhiệt độ thấp, gần với nhiệt độ phòng (khoảng 30-40 độ C). Trong nghiên cứu cấp Bộ này, nhóm tác giả đã chế tạo được một thiết bị plasma lạnh để bàn nhỏ gọn, sử dụng nguồn điện áp 20kV và tần số thấp 17 kHz, để phù hợp với mục đích chế tạo cảm biến sinh học.

Sau đó, công nghệ plasma lạnh được dùng để làm thay đổi bề mặt của điện cực trong cảm biến, giúp tạo ra các liên kết cộng hóa trị. Nhờ đó, các vật liệu nano dễ dàng bám chặt vào bề mặt điện cực của cảm biến. Những hạt nano này có khả năng nhận biết và liên kết với glucose có trong mồ hôi.

Dựa trên nguyên tắc trên, nhóm nghiên cứu đã thiết kế một loại chip sinh học gắn da đo lường glucose tự động thông qua một kênh dẫn vi lưu. Khi có mặt của glucose, điện cực giấy của con chip sẽ chuyển sang màu xanh (blue). Sau đó, người ta có thể chụp ảnh điện cực giấy và tải lên một website (do các nhà nghiên cứu xây dựng) phân tích để xác định nồng độ glucose.

Thử nghiệm với các vùng nồng độ glucose khác nhau cho thấy kết quả phân tích ảnh chụp màu có sự chính xác cao, chênh lệch không quá 3-5% so với thực tế.

Kết quả trên mở ra một hướng phát triển thiết bị y tế không xâm lấn hiện đại, hỗ trợ cho những người mắc bệnh tiểu đường kiểm soát mức đường huyết dễ dàng hơn.

Hiện nay, bệnh nhân tiểu đường thường sử dụng các thiết bị cầm tay để kiểm tra lượng glucose trong máu. Tuy nhiên, mỗi lần đo, họ phải chích kim vào đầu ngón tay, sau đó nhỏ máu lên que thử để máy đo và hiển thị kết quả. Điều này có thể gây cảm giác sợ hãi, đau đớn, khó chịu, nhiễm trùng và thậm chí làm tổn thương da nếu thực hiện quá thường xuyên ở cùng một vị trí.

Các thiết bị đo đường huyết không xâm lấn sử dụng cảm biến gắn trên da đã bắt đầu xuất hiện ở một số quốc gia trên thế giới, tuy nhiên các thiết bị này vẫn chưa đạt độ chính xác cao và chưa được khuyến cáo thay thế hoàn toàn cho phương pháp lấy máu truyền thống.

Đóng góp của nhóm nghiên cứu VKIST là một trong những nỗ lực tiên phong nhằm phát triển công nghệ tiên tiến này tại Việt Nam.

Nghiên cứu đã được Hội đồng nghiệm thu đánh giá xếp loại Đạt và cũng đã được công bố trên tạp chí Advances in Natural Sciences: Nanoscience and Nanotechnology.

Hội đồng đề nghị VKIST tiếp tục hoàn thiện để thương mại hóa, góp phần nâng cao chất lượng thiết bị theo dõi sức khỏe cá nhân trong tương lai gần.

Link bài viết: https://khoahocphattrien.vn/ket-qua-nghien-cuu-moi/nang-cao-do-nhay-cua-chip-sinh-hoc-gan-tren-da-bang-cong-nghe-plasma-lanh/20250514054445603p1c944.htm