Sáng chế đột phá
Giữa diễn biến ngày càng phức tạp của đại dịch Covid-19, khẩu trang trở thành một trong những sản phẩm luôn rơi vào tình trạng khan hiếm. Lẽ dĩ nhiên, kèm theo đó là những đống rác thải khổng lồ khó phân hủy từ polymer tổng hợp của khẩu trang trở thành vấn đề lớn đối với môi trường.
Mới đây, PGS.TS Nguyễn Đức Thành (SN 1984) đã sáng chế thành công loại khẩu trang sinh học tự phân hủy để giải quyết bài toán môi trường. Đáng chú ý, khẩu trang có hiệu quả lọc bụi gần như tương đương loại khẩu trang cao cấp KN95 hay N95 nhưng lại có nhiều tính năng đột phá hơn.
PGS.TS Thành bắt đầu ý tưởng của mình vào năm 2020, khi đại dịch Covid-19 bắt đầu hoành hành. Anh và đội ngũ nghiên cứu của mình đã nảy ra ý tưởng sử dụng tấm màng nano cho một loại khẩu trang đặc biệt. Bởi thực tế, khi Covid-19 ngày càng lan rộng thì hàng triệu khẩu trang y tế chỉ dùng một lần cũng bị thải ra ngoài môi trường.
Theo PGS.TS Thành, những khẩu trang y tế đa phần làm từ polymer tổng hợp tương tự như những bao nylon, theo thời gian, sẽ tạo ra hàng tỉ tấn chất thải không phân hủy và gây ra hiểm họa lớn cho môi trường. Hơn nữa, khẩu trang y tế mặc dù giúp ích được phần nào nhưng không có khả năng cản vi khuẩn, virus và các bụi mịn như những loại khẩu trang cao cấp kiểu KN95 hay N95 (lọc ít nhất 95% số hạt trong không khí). Trong khi đó, khẩu trang N95 lại rất đắt đỏ, cũng chỉ có thể dùng một lần duy nhất rồi vứt bỏ và cũng không thể tự phân hủy.
 |
| PGS. TS Nguyễn Đức Thành. |
Do đó, cả nhóm nghiên cứu của PGS.TS Thành đã sử dụng tấm màng polymer tự tiêu để sản xuất loại khẩu trang có khả năng lọc hiệu quả gần như N95, nhưng có thể tái sử dụng sau khi được khử trùng bằng những biện pháp đơn giản. Đặc biệt, nó có thể tự phân hủy sau khoảng vài năm.
Theo PGS.TS Thành, tấm màng nano đã được sử dụng rất nhiều vào sản phẩm y tế nhưng đây là lần đầu tiên nó được sử dụng cho việc lọc bụi bẩn, vi khuẩn và virus. So với các loại khẩu trang khác, sự khác biệt của khẩu trang sinh học tự hủy nằm ở tính áp điện của tấm màng nano. Lớp điện áp này sẽ tạo nên một lớp bảo vệ vô hình ngăn chặn sự xâm nhập của các hạt nước nhỏ tích điện mang theo virus và vi khuẩn.
Công việc chính của nhóm nghiên cứu để tạo ra sản phẩm này là đo đạc hiệu suất lọc của tấm màng. Họ phải điều chỉnh chức năng lọc bằng cách thay đổi các thông số trong quá trình sản xuất và tiến hành đo đạc để so sánh với các khẩu trang y tế thông thường và khẩu trang chuyên dụng N95.
“Kết quả rất khả quan là tấm màng nano polymer cho khả năng lọc gần như N95 và cao hơn các khẩu trang y tế thông thường”, PGS. TS Thành bật mí. Ngoài ra, nhóm nghiên cứu đã thử nghiệm và thấy rằng, tính chất áp điện này không bị mất đi khi tấm màng được khử trùng hay khử khuẩn bằng những phương pháp sử dụng nhiệt độ và áp suất cao hay bằng việc rung siêu âm. Điều này cho phép khẩu trang có thể tái sử dụng nhiều lần.
Hiện tại, nhóm nghiên cứu vẫn đang trong giai đoạn nghiên cứu và đóng gói sản phẩm và cũng chuẩn bị để thiết lập một startup cho việc thương mại hóa sản phẩm. PGS.TS Thành hy vọng 1-2 năm nữa, khẩu trang này có thể được sử dụng rộng rãi trên thị trường.
Ngoài ra, PGS.TS Thành cũng cho biết nhóm nghiên cứu gần đây còn đang tập trung tạo nên những miếng dán (tương tự như miếng dán vết thương) để đưa vắc-xin Covid-19 vào cơ thể người một cách dễ dàng mà không cần đến những mũi tiêm. Công nghệ này hứa hẹn có thể phân phối vắc-xin Covid-19 (hay các loại vắc-xin khác) ra cộng đồng một cách nhanh chóng mà người dân không cần phải đến cơ sở y tế để tiêm trong thời gian giãn cách xã hội.
Nghiên cứu về miếng dán vắc-xin này đã được đăng trên tạp chí chuyên ngành nổi tiếng về công nghệ y sinh Nature Biomedical Engineering và thu hút sự quan tâm của nhiều nhà khoa học trên thế giới.
Theo đuổi đam mê
Chàng trai Đà Nẵng - Nguyễn Đức Thành từng được đào tạo tại Trường Đại học Bách khoa Hà Nội. Anh nhận học bổng tiến sĩ của Quỹ Giáo dục Việt Nam-Mỹ (VEF) năm 2008 và hoàn thành luận án Tiến sĩ năm 2013 tại Đại học Princeton. Thời gian sau, anh làm thực tập tại Học viện Công nghệ Massachusetts (MIT) và được Đại học Connecticut bổ nhiệm vị trí Trợ lý Giáo sư.
Trở lại quãng thời gian đầu tiên sau khi vừa bước ra từ cánh cửa Đại học, PGS.TS Thành có được vài cơ hội lựa chọn làm trong lĩnh vực công nghiệp và gần như đã chấp nhận làm cho một công ty nước ngoài về điện tử. Tuy nhiên, khi sắp sửa đi làm, bản thân anh Thành cảm nhận được là mình muốn làm nhiều thứ hơn là đến cơ quan rồi về nhà đúng giờ và công việc chỉ là đơn giản thay đổi một điều gì đó nho nhỏ từ những sản phẩm có sẵn. Khi đó, anh Thành nhận ra đam mê thực sự của bản thân là trở thành một nhà khoa học để có thể tự do sáng tạo, giúp mang lại những ảnh hưởng tích cực tới tương lai.
 |
| PGS.TS Nguyễn Đức Thành (thứ 3 từ phải sang) ở Trường Đại học Connecticut (Hoa Kỳ). |
“Sự đam mê cũng được nuôi cấy từ những ngày tôi còn nhỏ vì ba mẹ tôi đều là bác sĩ, và sau những câu chuyện xung quanh bữa cơm gia đình, cũng như những lần đến thăm bệnh viện và cơ quan của ba mẹ, tôi nhận thức được những gì thuộc về sức khỏe của con người có tầm ảnh hưởng và sự quan tâm đặc biệt to lớn trong xã hội. Những yếu tố này đã thôi thúc tôi lựa chọn lĩnh vực y sinh và công nghệ y sinh khi quyết định đi du học ở Mỹ”, anh chia sẻ.
Nói về những công trình của mình, Thành cho biết bản thân tâm đắc nhất với nghiên cứu về vắc-xin và thiết bị đo nội áp có khả năng tự tiêu bên trong cơ thể con người. Anh kể, vào thời điểm bắt đầu nghiên cứu sau tiến sĩ, ở châu Phi và các nước đang phát triển đang có sự xuất hiện trở lại của những đại dịch như Ebola, Polio, Inflenza... May mắn là tổ chức từ thiện của Bill Gates đã tài trợ cho nghiên cứu của anh để tạo ra một vắc-xin, chỉ cần một lần tiêm ngay khi trẻ ra đời.
Với nền tảng kiến thức vi điện tử, Thành đã nghĩ đến một phương án mới, ứng dụng công nghệ sản xuất chip máy tính để chế tạo những hạt vắc-xin nhỏ, bằng vật liệu chỉ y khoa tự tiêu.
Theo đó, chỉ cần một lần tiêm duy nhất, những hạt vắc xin này sẽ tự động nhả vắc xin ở những thời điểm khác nhau theo mong muốn và kích thích được sự miễn dịch trên cơ thể.
Công trình này được đăng trên Tạp chí Science đã thu hút được sự quan tâm của đông đảo các nhà nghiên cứu trong và ngoài Mỹ, giới công nghiệp cũng như nhiều hãng tin lớn như The Guardian, The Independence, Foxnews... đưa tin về sản phẩm nghiên cứu.
Với những đóng góp của mình, anh đã được nhận nhiều giải thưởng danh giá, trong đó có Giải thưởng dành cho nhà sáng chế trẻ tiên phong của Viện Y học quốc gia Hoa Kỳ (NIH Trailblazer Award for Young and Early Investigator 2017), Giải thưởng dành cho 1 trong 18 kỹ sư chế tạo trẻ xuất sắc nhất trên thế giới do Hiệp hội các nhà sản xuất Hoa Kỳ (SME) trao tặng năm 2018 (2018 SME Outstanding Young Manufacturing Engineer Award).
