BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
--------------------------------
PHÍ VĂN TOÀN
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
PHÍ VĂN TOÀN
NGHIÊN CỨU VÀ CHẾ TẠO CẢM BIẾN SINH HỌC TRÊN CƠ SỞ
CÔNG NGHỆ POLYME IN PHÂN TỬ ỨNG DỤNG PHÁT HIỆN MỘT SỐ
PHÂN TỬ NHỎ (PROTEIN, KHÁNG NGUYÊN, KHÁNG SINH)
LUẬN ÁN TIẾN SĨ VẬT LÝ KỸ THUẬT
Hà Nội - 2021
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
PHÍ VĂN TOÀN
NGHIÊN CỨU VÀ CHẾ TẠO CẢM BIẾN SINH HỌC TRÊN CƠ SỞ CÔNG
NGHỆ POLYME IN PHÂN TỬ ỨNG DỤNG PHÁT HIỆN MỘT SỐ PHÂN
TỬ NHỎ (PROTEIN, KHÁNG NGUYÊN, KHÁNG SINH)
Ngành: Vật lý Kỹ thuật
Mã số: 9520401
LUẬN ÁN TIẾN SĨ VẬT LÝ KỸ THUẬT
NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:
1. GS.TS Trương Thị Ngọc Liên
2. PGS.TS Yuzuru TAKAMURA
Hà Nội - 2021
LỜI CẢM ƠN
Đầu tiên, tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến Trường Đại Học Bách khoa
Hà Nội và Viện Vật lý Kỹ thuật đã tạo điều kiện cho tác giả trong quá trình học tập
và nghiên cứu.
Tác giả xin bày tỏ lời cám ơn chân thành và sự kính trọng đối với tập thể hướng dẫn
PGS.TS Trương Thị Ngọc Liên trường Đại học Bách Khoa Hà Nội, GS.TS Yuzuru
TAKAMURA, Nhật Bản người đã hướng dẫn tác giả thực hiện bản Luận án này. Thầy
cô đã tận tình chỉ bảo, định hướng và hướng dẫn về mặt khoa học để tác giả có thể hoàn
thành luận án tiến sĩ. Những kiến thức mà tác giả tiếp nhận được không chỉ là bản
Luận án mà trên hết là cách nhìn nhận, đánh giá cũng như phương thức giải
quyết các vấn đề khoa học và sự trải nghiệm của cuộc sống.
Tác giả xin chân thành cảm ơn các thành viên trong phòng thí nghiệm Cảm biến Sinh
học (BioGroup) - Bộ môn Vật liệu Điện tử, phòng thí nghiệm của GS. Yoshiakia Ukita
thuộc Đại học Yamanashi Nhật Bản, Công ty Cổ phần KHKT Bách Khoa, Công ty Cổ
phần Sáng Tạo Bách Khoa đã giúp đỡ về trang thiết bị phụ trợ và tạo điều kiện thuận lợi
cho tác giả thực hiện các thí nghiệm trong thời gian nghiên cứu.
Đề tài này được thực hiện dưới sự hỗ trợ của Quỹ Phát triển Khoa học và Công
nghệ Quốc Gia (NAFOSTED), mã số 103.99-2017.333
Tiếp theo, tác giả cũng xin được cảm ơn tới tập thể các thầy cô, anh chị và bạn bè
đồng nghiệp trong Bộ môn Vật liệu điện tử - Viện Vật lý Kỹ thuật - ĐH BKHN,
Viện Hóa học - ĐH BKHN, đã hỗ trợ và đóng góp những ý kiến quí báu về mặt
chuyên môn trong quá trình thực hiện nhiệm vụ nghiên cứu sinh và hoàn thành bản
luận án.
Cuối cùng, tác giả muốn dành lời cảm ơn cho những người thân yêu nhất của tôi.
Bản Luận án này là món quà quý giá tôi xin được tặng cho gia đình và cha mẹ thân
yêu của tôi.
Hà Nội, ngày ....... tháng ....... năm 2021
Tác giả
Phí Văn Toàn
i
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 Yuzuru TAKAMURA.
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 2021
Tác giả luận án
Phí Văn Toàn
ii
MỤC LỤC
MỤC LỤC............................................................................................................................iii
DANH MỤC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT...................................................................vii
DANH MỤC CÁC BẢNG...................................................................................................xi
DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH, ĐỒ THỊ...........................................................................xii
ĐẶT VẤN ĐỀ........................................................................................................................1
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU................................................................................7
1.1. Cảm biến sinh học điện hóa ...........................................................................................7
1.1.1. Điện cực điện hóa...........................................................................................7
1.1.2. Cảm biến phổ tổng trở điện hóa.......................................................................9
1.2. Công nghệ polyme in phân tử (MIP) ............................................................................14
1.2.1. Lịch sử hình thành và phát triển của công nghệ MIP ..........................................15
1.2.2. Nguyên lý đánh dấu phân tử ................................................................................17
1.2.3. Thành phần của MIPs...................................................................................19
1.2.3.1. Khuôn................................................................................................19
1.2.3.2. Các monome chức năng.......................................................................20
1.2.3.3. Các liên kết chéo.................................................................................21
1.2.3.4. Tác nhân Porogen (tạo xốp).................................................................22
1.2.3.5. Chất khơi mào.....................................................................................23
1.2.4. Ưu điểm của công nghệ MIP.........................................................................24
1.2.5. Ứng dụng.....................................................................................................24
CHƯƠNG 2. THỰC NGHIỆM VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU....................26
2.1. Hóa chất và thiết bị .......................................................................................................26
2.1.1. Hóa chất......................................................................................................26
2.1.2. Vật tư, thiết bị..............................................................................................27
2.2. Quy trình công nghệ chế tạo đầu thu sinh học nhân tạo MIP ......................................27
2.2.1. Chuẩn bị điện cực in carbon biến tính hạt vàng (AuNPs-SPCE).......................28
2.2.2. Tạo lớp màng SAM (p-ATP) trên điện cực AuNPs-SPCE................................29
2.2.3. Gắn các phân tử chất in vào màng SAM.........................................................30
2.2.4. Tạo màng polyme MIP.................................................................................30
2.2.4.1. Cảm biến ENRO-MIP..........................................................................31
iii