PGS.TS Vũ Thị Thu, giảng viên Trường Đại học Khoa học và Công nghệ Hà Nội, trong phòng thí nghiệm. Ảnh tư liệu: NVCC/VnExpress, đăng trên USTH.

Hai tế bào trong một mililit. Nếu chỉ đọc con số này trong kết quả nghiên cứu, rất dễ đi tới một kết luận hấp dẫn rằng một cảm biến mới có thể tìm ra ung thư từ lượng tế bào cực nhỏ.

Nhưng đó chưa phải điều nhóm của PGS.TS Vũ Thị Thu, giảng viên Trường Đại học Khoa học và Công nghệ Hà Nội (USTH), đã chứng minh.

Công trình đăng trên Diamond and Related Materials năm 2025 thử cảm biến điện hóa với dòng tế bào ung thư phổi A549 được nuôi trong phòng thí nghiệm. Nhóm ghi nhận giới hạn phát hiện 2 tế bào/mL và độ nhạy 3,23 kΩ/(tế bào/mL). Chưa có mẫu máu bệnh nhân trong nghiên cứu, cũng chưa có dữ liệu độ nhạy, độ đặc hiệu lâm sàng để sử dụng thiết bị như một xét nghiệm chẩn đoán ung thư.

Chính khoảng cách giữa hai điều đó — nhận ra một dòng tế bào trong môi trường thí nghiệm và tìm đúng tế bào khối u giữa hàng tỷ thành phần của máu thật — mới là phần quan trọng nhất khi đánh giá giá trị của nghiên cứu.

Ghép graphene, vàng và một lớp vật liệu có khả năng bám tế bào

Công trình có tên Highly durable aminated reduced graphene oxide@AuNPs@PDA composite towards impedimetric detection of A549 cells, DOI 10.1016/j.diamond.2024.111795, gồm tám tác giả. Tuyên bố đóng góp của bài báo ghi rõ PGS.TS Vũ Thị Thu phụ trách hình thành ý tưởng và thiết kế thí nghiệm; các thành viên khác thực hiện thí nghiệm, đo đạc, đặc trưng vật liệu, nuôi cấy tế bào và viết bản thảo. Điều này xác định vai trò trung tâm của nữ nhà khoa học mà không biến một kết quả tập thể thành thành tựu riêng của cá nhân.

Bề mặt cảm biến được tạo từ ba thành phần chính. Lớp graphene oxide khử đã amin hóa, ký hiệu rGO-NH₂, cung cấp diện tích bề mặt lớn. Các hạt nano vàng giúp dẫn điện; ảnh cấu trúc trong nghiên cứu cho thấy kích thước hạt khoảng 120 nm. Polydopamine, một polymer có tính bám dính, phủ phía ngoài để tế bào có thể bám tốt hơn lên bề mặt điện cực.

Nguyên lý đọc tín hiệu không dựa vào việc “nhìn thấy” trực tiếp tế bào. Nhóm sử dụng phổ tổng trở điện hóa. Khi tế bào bám lên bề mặt điện cực, quá trình chuyển điện tích tại giao diện điện cực - dung dịch thay đổi; sự thay đổi trở kháng này được dùng để suy ra lượng tế bào trong mẫu thí nghiệm.

PGS.TS Vũ Thị Thu thao tác trong phòng thí nghiệm tại USTH. Các hướng nghiên cứu của nữ nhà khoa học tập trung vào cảm biến sinh học, cảm biến điện hóa và hệ vi lưu. Ảnh tư liệu: NVCC/VnExpress, đăng trên USTH.

PGS.TS Vũ Thị Thu theo đuổi cảm biến sinh học và hệ vi lưu trong nhiều năm. Hồ sơ khoa học hiện tại của USTH cho biết nhóm nghiên cứu hướng tới các vi hệ cảm biến điện hóa cho an toàn thực phẩm, môi trường, y dược và nông nghiệp chính xác, sử dụng những vật liệu như graphene, nano kim loại, polymer dẫn và khung cơ kim để tăng khả năng thu nhận tín hiệu. Nữ nhà khoa học được bổ nhiệm Phó Giáo sư ngành Vật lý năm 2025.

Con số 2 tế bào/mL nói được điều gì?

Nghiên cứu năm 2025 báo cáo giới hạn phát hiện 2 tế bào A549 trong mỗi mililit ở hệ thí nghiệm. Đây là giới hạn phát hiện kỹ thuật với dòng tế bào nuôi cấy, không phải tuyên bố rằng cảm biến có thể phát hiện ung thư khi trong máu bệnh nhân có hai tế bào/mL.

 A549 là dòng tế bào ung thư biểu mô tuyến phổi thường được dùng làm mô hình nghiên cứu. Thí nghiệm chưa sử dụng máu bệnh nhân và chưa chứng minh cảm biến có thể phân biệt tế bào ung thư với hồng cầu, bạch cầu hay những tế bào khác trong mẫu sinh học phức tạp. Bài báo cũng không đưa ra độ nhạy và độ đặc hiệu chẩn đoán trên người.

Vì vậy, gọi thiết bị hiện nay là “xét nghiệm phát hiện ung thư phổi” sẽ vượt quá bằng chứng mà nhóm đã công bố.

Nguồn: Diamond and Related Materials, DOI 10.1016/j.diamond.2024.111795.

Điểm mới không nằm ở việc cứ hạ thấp con số phát hiện

Công trình năm 2025 thực ra nối tiếp một hướng nghiên cứu mà PGS.TS Vũ Thị Thu và cộng sự đã công bố từ năm 2023.

Trong bài trên RSC Advances, nhóm đã tạo bề mặt điện cực gồm graphene oxide khử, hạt nano vàng khoảng 75 nm và polydopamine để thử với tế bào A549. PGS.TS Vũ Thị Thu là tác giả liên hệ của công trình. Bài báo được xuất bản ngày 29/3/2023 và cũng cho thấy khả năng ghi nhận A549 ở nồng độ rất thấp trong hệ thí nghiệm.

Công trình sau đó thay đổi cấu trúc vật liệu bằng graphene được amin hóa trước khi gắn hạt vàng và phủ polydopamine. Nhóm cho rằng các nhóm amin giúp kiểm soát tốt hơn sự gắn kết của hạt vàng lên nền graphene, còn polydopamine tạo lớp bám ổn định cho tế bào. Vì thế, giá trị của bài năm 2025 không nên rút gọn thành một cuộc đua xem giới hạn phát hiện thấp tới đâu; phần nghiên cứu vật liệu và độ bền của bề mặt cảm biến mới là mắt xích cần đọc kỹ.

Điều này cũng giúp tránh một cách diễn giải thường gặp với nghiên cứu cảm biến: một con số rất nhỏ không tự động đồng nghĩa thiết bị đã gần thị trường. Phụ Nữ Mới từng chỉ ra ở một nghiên cứu khác rằng nguyên mẫu cảm biến phải được kiểm tra trên mẫu thật, độ bền và điều kiện sử dụng thực tế trước khi coi là một thiết bị có thể triển khai.

Chưa dùng kháng thể cũng là điểm cần nhìn từ hai phía

Một lựa chọn kỹ thuật của nhóm PGS.TS Vũ Thị Thu là không sử dụng kháng thể, aptamer hoặc một tác nhân nhận diện đặc hiệu để giữ tế bào. Polydopamine đảm nhiệm vai trò tạo bề mặt có khả năng bám tế bào. Cách làm này giảm bớt các bước chức năng hóa phức tạp và những thuốc thử nhận diện đắt tiền.

Nhưng sự đơn giản ấy đồng thời đặt ra câu hỏi về tính chọn lọc. Trong thí nghiệm chỉ có dòng A549 được đưa tới cảm biến, việc tín hiệu thay đổi khi tế bào bám lên điện cực cho thấy hệ đo có thể nhận biết sự hiện diện của chúng trong điều kiện được kiểm soát. Từ dữ liệu hiện có chưa thể kết luận bề mặt này tự phân biệt A549 với một tế bào khác nếu chúng cùng xuất hiện trong máu.

Đó là khoảng cách lớn khi mục tiêu xa hơn của nghiên cứu là tế bào khối u lưu hành, thường gọi là CTC. Những tế bào này rời khối u và đi vào hệ tuần hoàn, trong khi máu chứa số lượng áp đảo các tế bào bình thường. Bài báo năm 2025 cũng đặt vấn đề phát triển công cụ đơn giản hơn cho CTC, nhưng thí nghiệm thực tế của công trình vẫn dừng ở mô hình A549 nuôi cấy.

Phân biệt rõ hai cấp độ này đặc biệt cần thiết với nghiên cứu ung thư. Trong bài xét nghiệm máu tìm đột biến liên quan tiến triển ung thư vú, Phụ Nữ Mới cũng tách riêng độ nhạy kỹ thuật trong phòng thí nghiệm với giá trị lâm sàng trên bệnh nhân. Một phương pháp đọc được tín hiệu rất nhỏ vẫn phải chứng minh tín hiệu ấy có đủ đặc hiệu và hữu ích trong điều kiện bệnh thật hay không.

Nghiên cứu ung thư không xuất hiện như một hướng rẽ ngẫu nhiên

Hồ sơ USTH cho thấy PGS.TS Vũ Thị Thu đã chủ trì đề tài NAFOSTED giai đoạn 2019–2021 về chip vi cấu trúc đa chiều để phân tích tế bào ung thư tuần hoàn trong sinh thiết lỏng. Sau đó, nữ nhà khoa học tham gia một đề tài về cảm biến transistor hiệu ứng trường trên nền graphene để hướng tới theo dõi điều trị bệnh nhân ung thư phổi trong giai đoạn 2023–2024.

Dòng nghiên cứu ấy đặt công trình A549 năm 2025 vào một chuỗi phát triển dài hơn: từ vi cấu trúc bắt giữ tế bào, bề mặt điện hóa cho tới transistor và những vật liệu nano mới. Tuy vậy, hồ sơ đề tài hay việc một dự án đã nghiệm thu không phải bằng chứng rằng sản phẩm đã trở thành thiết bị y tế hoặc được sử dụng cho bệnh nhân.

PGS.TS Vũ Thị Thu (áo dài hồng, ở giữa ảnh) nhận quyết định bổ nhiệm chức danh Phó Giáo sư ngành Vật lý tại USTH ngày 5/1/2026. Ảnh: USTH.

Bản thân hồ sơ nghiên cứu hiện tại của PGS.TS Vũ Thị Thu cũng cho thấy hướng phát triển vẫn tiếp tục ở quy mô công nghệ nền. Nữ nhà khoa học đang chủ trì các dự án về transistor hiệu ứng trường trên đế mềm định hướng y sinh, cảm biến CE-SERS tích hợp vi lưu và hệ vi lưu kết hợp điện di mao quản với tán xạ Raman tăng cường bề mặt.

Từ A549 tới một mẫu máu thật còn những gì?

Bước thử khó hơn sẽ bắt đầu khi cảm biến không còn gặp một dung dịch tế bào được chuẩn bị sẵn.

Trong máu, thiết bị phải đối mặt với hồng cầu, bạch cầu, tiểu cầu, protein và nhiều thành phần khác. Nếu mục tiêu là CTC, nhóm còn phải giải quyết bài toán làm giàu hoặc tách tế bào hiếm, kiểm tra khả năng phân biệt tế bào mục tiêu với tế bào bình thường, độ lặp lại giữa các cảm biến và tính ổn định của vật liệu qua thời gian.

Sau đó mới tới dữ liệu bệnh nhân: số mẫu đủ lớn, nhóm đối chứng phù hợp, độ nhạy và độ đặc hiệu lâm sàng, khả năng lặp lại ở nhiều cơ sở, rồi câu hỏi kết quả cảm biến có thực sự hỗ trợ được một quyết định điều trị hay theo dõi nào hay không.

Đây là lý do một công trình phòng thí nghiệm tốt vẫn còn cách xa sản phẩm thương mại. Nghiên cứu thành công chưa đồng nghĩa với thương mại hóa thành công, nhất là với thiết bị y sinh, nơi yêu cầu kiểm chứng còn phải đi qua thêm nhiều lớp trước khi tiếp xúc với người bệnh.

Với công trình của nhóm PGS.TS Vũ Thị Thu, giá trị hiện nay nằm ở một nền bề mặt điện hóa có độ bám và độ dẫn phù hợp để ghi nhận tế bào A549 ở nồng độ thấp trong điều kiện phòng thí nghiệm, đồng thời nối tiếp một hướng nghiên cứu cảm biến mà nhóm đã phát triển trong nhiều năm.

Câu hỏi tiếp theo không phải làm sao tạo ra một con số phát hiện nhỏ hơn nữa. Khó hơn là chứng minh cảm biến vẫn đọc đúng khi mẫu trở nên giống với thứ mà một bệnh viện thực sự phải xử lý.

Nếu vượt được bước đó, con đường từ một vật liệu nano trên điện cực tới công cụ hỗ trợ theo dõi ung thư mới thực sự ngắn lại.