PGS.TS Nghiêm Thị Hà Liên đang công tác tại Viện Vật lý, Viện Hàn lâm KH&CN Việt Nam. Đây là đơn vị đi đầu trong một số nghiên cứu phát triển và ứng dụng, triển khai công nghệ dựa trên các thành tựu nghiên cứu về quang học, quang tử, laser, điện tử, tự động hóa, vật lý hạt nhân và vật liệu tiên tiến... Các sản phẩm là những thiết bị, công nghệ đã và đang được ứng dụng hiệu quả trong các lĩnh vực y tế, môi trường, công nghiệp, truyền thông, giáo dục - đào tạo nghề, an ninh - quốc phòng và nghiên cứu khoa học… 

Riêng với  PGS.TS Hà Liên – trong nhiều năm qua chị và các cộng sự đã tổ chức triển khai, áp dụng nhiều phương pháp và các thành tựu của vật lý trong các lĩnh vực khoa học – công nghệ, sản xuất và đời sống; nghiên cứu chế tạo, sản xuất thử các sản phẩm mới, có trình độ công nghệ cao; trong đó có chế tạo hạt nano vàng.

Hạt nano vàng là những hạt có kích thước từ 1nm đến 100nm được sản xuất từ vàng nguyên chất. Ảnh: khoahocphattrien.vn

Hạt nano vàng có kích thước từ 1 nano mét  đến 100 nano mét; có những đặc tính về vật lý và hóa học đặc biệt. Hạt nano vàng được ứng dụng rất nhiều trong các lĩnh vực như điện tử, dược phẩm, công nghiệp thực phẩm, mỹ phẩm, y sinh học, quang hóa và cả hóa học. Trong y học đời sống, hạt nano vàng còn được dùng để mô tả hình ảnh khối u, giúp nhận dạng và phân phối các phân tử sinh học như protein, axit nucleic, peptit…  các hạt nano vàng có thể gây ra sự nóng lên cục bộ khi được chúng ta chiếu sáng cho nên chúng còn có khả năng có thể phá được các tế bào ung thư hsc3 – ung thư biểu mô tế bào ở con người. Ngoài ra, nano vàng cũng là một chất chống vi khuẩn, chống nấm khá hiệu quả. Tuy có nhiều ứng dụng trong đời sống, nhưng hiện nay mới chỉ có một số ít quy trình chuẩn để tạo hạt nano vàng thực sự sử dụng được. Các phương pháp tạo hạt nano vàng hiện nay khá phức tạp, hầu hết các kỹ thuật đều tiếp cận theo cách “từ trên xuống” với các phương pháp vật lý như điện phân, dùng laser bắn phá từ vàng khối; hoặc đi “từ dưới lên” bằng các phương pháp hóa học từ khử ion vàng đến phản ứng để tạo hạt nano.

PGS.TS Nghiêm Thị Hà Liên trong phòng thí nghiệm năm 2009. (Ảnh: nld.com.vn/)

Trước những trăn trở này, PGS.TS Hà Liên đã quyết định thử nghiệm bằng phương pháp mới và vô tình tạo được hạt nano theo một cách khác biệt. Khi lấy chính ‘hạt mầm’ để vừa là nguyên liệu vừa là xúc tác, chị nhận thấy hạt nano vàng có khả năng tự xúc tác, nguyên lý tạo hạt có thể có nhiều cách hơn những lối đi truyền thống. Với mục tiêu là tạo ra một quy trình chế tạo thực hiện được ở nhiệt độ phòng và có thời gian phản ứng ngắn, PGS.TS Hà Liên quyết định chọn andehit fomic (HCHO) làm tác nhân khử thay cho những chất ở các giải pháp trước. Cụ thể: các hạt vàng sẽ được chế tạo và kiểm soát chỉ đơn giản thông qua việc thay đổi nồng độ tiền chất ở hạt mầm. Trong đó, các hạt nano vàng sẽ được chế tạo bằng cách sử dụng HAuCl4 (một chất phổ biến trong phương pháp nuôi mầm) để làm tiền chất; K2CO3 để kiểm soát độ pH của dung dịch và andehit fomic làm tác nhân khử. Mầm nano vàng sau khi được tổng hợp bằng phương pháp Duff Baiker (phương pháp cổ điển tạo ra các hạt nano vàng nhỏ) sẽ được bổ sung vào dung dịch vàng hydroxit, sau đó bổ sung chất khử là HCHO vào với lượng vừa đủ để khử vàng hydroxit thành vàng.

Hạt nano vàng khi soi dưới kính hiển vi điện tử truyền qua (TEM). Ảnh:kienthuc.net.vn

Với cách làm mới, nhóm nghiên cứu của PGS.TS Hà Liên có thể tạo ra các hạt nano vàng dạng cầu với đường kính bất kỳ nằm trong khoảng từ 5-220 nm. Không chỉ vậy, quy trình này còn không bị giới hạn kích thước mà còn có thể mở rộng để chế tạo các hạt nano có đường kính nằm ngoài khoảng trên, đồng thời có thể được áp dụng cho những hạt nano có thành phần kim loại quý khác. Đáng chú ý, quá trình phát triển hạt nano của PGS.TS Nghiêm Thị Hà Liên chỉ cần một khoảng thời gian ngắn từ 5-20 phút ở nhiệt độ phòng, tương đương với thời gian khi sử dụng phương pháp hồi lưu thực hiện phản ứng trong điều kiện nhiệt độ cao (90-100°C).

Tuy nhiên, dù có phương pháp nghiên cứu mới, đơn giản nhưng hiệu quả của nó chỉ tạo ra hạt nano. Để sử dụng làm chỉ thị màu trong các que thử, thiết bị y sinh... thì cần phải có một đơn vị về sinh học làm ra kháng thể thì mới lắp ráp hoàn thiện được. Thách thức ấy là một vấn đề lớn bởi hiện nay nước ta hầu như vẫn chưa chủ động được việc sản xuất kháng thể do quy trình sản xuất còn khó và giá thành cao, trong khi đây lại là thành phần có vai trò mấu chốt trong các que thử. Do đó, mong muốn của PGS.TS Nghiêm Thị Hà Liên chính là làm sao kết hợp được với những đơn vị sản xuất que thử để nghiên cứu gắn kết kháng thể với hạt nano chỉ từ nguyên liệu ở Việt Nam. Có như vậy, hành trình tạo hạt nano vàng mới trọn vẹn.