Công nghệ vi lưu (microfluidics) đang nổi lên như một xu hướng tất yếu trong nghiên cứu khoa học nhờ tính nhỏ gọn, tiết kiệm nguyên liệu và khả năng tích hợp cao. Tại Việt Nam, đây cũng được định hình là hướng nghiên cứu mũi nhọn với tiềm năng ứng dụng đa ngành. Ưu điểm cốt lõi của hệ vi lưu nằm ở sự nhỏ gọn, khả năng tích hợp nhiều linh kiện, giảm thiểu thời gian xử lý và đặc biệt là hệ thống vi kênh dẫn chất lỏng siêu nhỏ (chỉ từ vài chục đến vài trăm µm). Nhằm bắt nhịp với sự phát triển này, ThS. Lê Bình Dương cùng các cộng sự tại Trung tâm Ươm tạo Công nghệ và Doanh nghiệp Khoa học Công nghệ đã thực hiện thành công đề tài: "Thiết kế chế tạo hệ vi lưu có tích hợp vi bơm và van điều khiển định hướng ứng dụng trong phân tích điện hóa y sinh và môi trường". Thành công của đề tài không chỉ tạo ra các thiết bị vận hành độc lập mà còn chuẩn hóa quy trình công nghệ chế tạo phù hợp với điều kiện thực tiễn tại Việt Nam.

Mục đích của đề tài là phát triển và làm chủ hoàn toàn công nghệ chế tạo hệ vi lưu tích hợp vi bơm và van điều khiển; đảm bảo hệ thống có khả năng tùy biến linh hoạt về kích thước, hình dạng để ứng dụng hiệu quả trong phân tích điện hóa, y sinh và môi trường. Đề tài được triển khai tuần tự, bài bản từ khâu mô phỏng thiết kế đến chế tạo thực nghiệm, đồng thời tiến hành song song 3 công nghệ khác nhau để đối chiếu, so sánh ưu - nhược điểm.

Trọng tâm của nghiên cứu là việc tính toán, thiết kế và chế tạo thành công hệ vi lưu theo 3 công nghệ tiên tiến, cho ra đời các vi kênh khép kín tích hợp vi bơm và van điều khiển với những thông số kỹ thuật (rộng x sâu x dài) đạt chuẩn:

- Công nghệ Quang khắc: Đạt kích thước vi kênh 250µm x 250µm x 50mm. Đây là công nghệ khó, đòi hỏi trình độ cao và hệ thống phòng sạch chuyên dụng. Tuy nhiên, nó mang lại kết quả chế tạo chính xác và ổn định nhất. Việc nhóm nghiên cứu làm chủ công nghệ này tạo nền tảng vững chắc để đơn vị tiếp tục khai thác các trang thiết bị hiện đại cho tương lai.

- Công nghệ In 3D: Đạt kích thước vi kênh 300µm x 300µm x 50mm. Dù độ ổn định cần tiếp tục cải thiện, công nghệ này cho kết quả tin cậy với chi phí chấp nhận được. In 3D được đánh giá là công nghệ rất giàu tiềm năng, hứa hẹn nhiều tiến bộ vượt bậc về độ chính xác trong tương lai.

- Công nghệ Cơ khí chính xác CNC: Đạt kích thước 400µm x 400µm x 50mm. Tương tự in 3D, phương pháp này hiệu quả về chi phí dù còn một số nhược điểm về độ đồng đều cần khắc phục.

Các hệ vi lưu này khi tích hợp với vi bơm và van điều khiển đã tạo thành một hệ thống khép kín hoàn chỉnh, có khả năng vận hành độc lập, cho phép điều khiển và tinh chỉnh chính xác. Tổng thể hệ thống đã được đưa vào triển khai thử nghiệm thành công trong các ứng dụng đo lường điện hóa và y sinh.

Không chỉ dừng lại ở phần cứng, đề tài đã đúc kết và xây dựng thành công bộ tài liệu chuẩn: "Quy trình công nghệ chế tạo hệ vi lưu tích hợp vi bơm và van điều khiển dòng chảy có khả năng tùy biến, bằng các công nghệ trong điều kiện ở Việt Nam". Quy trình này đã được tinh chỉnh, thử nghiệm lặp lại nhiều lần, đảm bảo một kỹ thuật viên được đào tạo cơ bản hoàn toàn có thể đọc hiểu và tự thực hành chế tạo thành công.

Về mặt học thuật và đào tạo, kết quả nghiên cứu đã đóng góp trực tiếp vào việc hỗ trợ đào tạo 01 Thạc sĩ, 01 Tiến sĩ. Đồng thời, nhóm cũng đã công bố 01 bài báo trên tạp chí quốc tế và 01 bài trình bày tại hội nghị quốc tế ở Việt Nam, khẳng định năng lực chuyên môn của đội ngũ cán bộ thực hiện.

Dù đạt được nhiều thành tựu nổi bật, nhóm tác giả cũng thẳng thắn nhìn nhận những mặt còn hạn chế. Công nghệ vi lưu khép kín có dư địa ứng dụng vô cùng lớn, tuy nhiên do áp lực thời gian, sự thiếu hụt kiến thức đa ngành phức tạp và biến động nhân sự, việc mở rộng ứng dụng, nâng cao chất lượng chế tạo hàng loạt và độ đồng đều của sản phẩm vẫn còn rào cản.

Trong tương lai, để hệ thống thực sự bước từ phòng thí nghiệm ra thị trường, nhóm nghiên cứu kiến nghị các cơ quan quản lý và các chuyên gia liên ngành tiếp tục hỗ trợ, đồng hành. Với sự trợ lực này, sản phẩm của đề tài hoàn toàn có cơ sở để hoàn thiện, tiến tới thương mại hóa và đủ sức cạnh tranh sòng phẳng với các thiết bị vi lưu nhập ngoại đang có mặt trên thị trường.

Có thể tìm đọc toàn văn báo cáo kết quả nghiên cứu (mã số 22005/2023) tại Cục Thông tin, Thống kê.

P.T.T (NASTIS)