BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
ĐỖ THỊ NGỌC TRÂM
NGHIÊN CỨU VÀ CHẾ TẠO CẢM BIẾN SINH HỌC ĐIỆN HÓA
ĐỘ NHẠY CAO SỬ DỤNG ĐIỆN CỰC IN CÁC BON ỨNG DỤNG
TRONG CHẨN ĐOÁN BỆNH SỚM
LUẬN ÁN TIẾN SĨ VẬT LÝ KỸ THUẬT
Hà Nội - 2018
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
ĐỖ THỊ NGỌC TRÂM
NGHIÊN CỨU VÀ CHẾ TẠO CẢM BIẾN SINH HỌC ĐIỆN HÓA
ĐỘ NHẠY CAO SỬ DỤNG ĐIỆN CỰC IN CÁC BON ỨNG DỤNG
TRONG CHẨN ĐOÁN BỆNH SỚM
Ngành: Vật lý kỹ thuật
Mã số: 9520401
LUẬN ÁN TIẾN SĨ VẬT LÝ KỸ THUẬT
NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:
1. PGS.TS. Trương Thị Ngọc Liên
2. GS.TS. Patrick Wagner
Hà Nội - 2018
i
LỜI CẢM ƠN
Lời đầu tiên, tôi xin bày lòng biết ơn sâu sắc nhất đến tập thể cán bộ hướng dẫn PGS.TS.
Trương Thị Ngọc Liên trường Đại học Bách khoa Hà Nội và GS.TS. Patrick Wagner trường
Đại học KU Leuven, Vương quốc Bỉ đã nhiệt tình chỉ bảo, định hướng và giúp đỡ về mặt
khoa học để tôi có thể hoàn thành luận án tiến sĩ.
Tôi xin chân thành cảm ơn các thành viên trong phòng thí nghiệm Cảm biến sinh học
thuộc Bộ môn Vật liệu Điện tử, phòng thí nghiệm của GS. Yoshiakia Ukita thuộc Đại học
Yamanashi Nhật Bản, phòng thí nghiệm trọng điểm Quốc gia về Vật liệu và Linh kiện Điện
tử, Phòng thí nghiệm Siêu cấu trúc và Công nghệ nano y sinh thuộc Viện Vệ sinh dịch tễ,
Khoa Vật lý trường Đại học Khoa học Tự nhiên - Đại học Quốc gia Hà Nội đã giúp đỡ và
tạo điều kiện thuận lợi giúp tôi thực hiện các thí nghiệm trong thời gian nghiên cứu.
Tôi xin chân thành cảm ơn sự hỗ trợ tài chính của đề tài NAFOSTED mã số
103.99.2012.12, đề tài VLIR-UOS mã số ZEIN2013RIP022 và đề tài AUN/SEED-Net CRC
2016-2018.
Tôi xin cảm ơn tới ban lãnh đạo Viện Vật lý kỹ thuật và trường Đại học Bách khoa Hà
Nội đã tạo điều kiện thuận lợi và hỗ trợ trong thời gian học tập. Tôi cũng xin cảm ơn tập thể
các thầy cô, anh chị và bạn bè đồng nghiệp thuộc bộ môn Vật liệu điện tử, Viện Hóa học và
Viện Công nghệ sinh học – Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam đã hỗ trợ và
đóng góp những ý kiến quí báu về mặt chuyên môn trong quá trình thực hiện đề tài.
Cuối cùng, tác giả xin dành những tình cảm chân thành và sâu sắc nhất tới gia đình đã
luôn sát cánh, chia sẻ những khó khăn, thông cảm và động viên trong suốt quá trình học tập,
nghiên cứu.
Tác giả
Đỗ Thị Ngọc Trâm
ii
LỜI CAM ĐOAN
Tác giả xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu do tác giả thực hiện dưới sự hướng
dẫn của PGS.TS. Trương Thị Ngọc Liên và GS.TS. Patrick Wagner. Các số liệu và kết quả
trong luận án là trung thực và chưa được tác giả khác công bố trong bất kỳ công trình nào.
Tất cả các công trình đã công bố chung với thầy hướng dẫn khoa học và đồng nghiệp đều
được sự đồng ý của các tác giả trước khi đưa vào luận án.
TM tập thể hướng dẫn
PGS.TS. Trương Thị Ngọc Liên
Hà Nội, ngày…… tháng……năm 2018
Tác giả luận án
Đỗ Thị Ngọc Trâm
iii
MỤC LỤC
DANH MỤC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT .................................................................. viii
DANH MỤC CÁC BẢNG .................................................................................................... x
DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH, ĐỒ THỊ ........................................................................... xi
MỞ ĐẦU ............................................................................................................................... 1
CHƯƠNG 1. CẢM BIẾN SINH HỌC ĐIỆN HÓA ỨNG DỤNG CHẨN ĐOÁN BỆNH
SỚM ...................................................................................................................................... 6
1.1 Cảm biến sinh học ........................................................................................................... 6
1.1.1 Đầu thu sinh học ....................................................................................................... 7
1.1.2 Bộ phận chuyển đổi tín hiệu ................................................................................... 13
1.1.3 Phương pháp cố định đầu thu sinh học ................................................................... 15
1.1.4 Các phương pháp cố định kháng thể ....................................................................... 17
1.1.4.1 Hấp phụ vật lý .............................................................................................. 18
1.1.4.2 Liên kết cộng hóa trị .................................................................................... 18
1.1.4.3 Ái lực tương tác sinh học ............................................................................. 20
1.2 Cảm biến sinh học điện hóa ........................................................................................... 21
1.2.1 Điện cực điện hóa ................................................................................................... 21
1.2.2 Phân loại cảm biến sinh học điện hóa ..................................................................... 24
1.2.2.1 Cảm biến đo dòng ........................................................................................ 24
1.2.2.2 Cảm biến đo điện thế .................................................................................... 26
1.2.2.3 Cảm biến đo độ dẫn ..................................................................................... 28
1.2.2.4 Cảm biến đo phổ tổng trở ............................................................................ 29
1.3 Ung thư và một số chất chỉ dấu khối u .......................................................................... 32
1.3.1 Chỉ dấu α-hCG và ung thư tế bào mầm tinh ........................................................... 34
1.3.2 Chỉ dấu PSA và ung thư tiền liệt tuyến .................................................................. 35
1.3.3 Chỉ dấu AFP và ung thư gan nguyên phát .............................................................. 36
1.4 Nghiên cứu về cảm biến sinh học điện hóa ứng dụng phát hiện chỉ dấu khối u ........... 36
1.4.1 Tình hình nghiên cứu ngoài nước ........................................................................... 36
1.4.2 Tình hình nghiên cứu trong nước ........................................................................... 47
1.4.3 Định hướng nghiên cứu của luận án ....................................................................... 47
