Sáng chế khẩu trang kháng khuẩn, tự phân hủy

Từ vỏ tôm, cua, bột ngô, bã mía, TS Nguyễn Hoàng Chinh, giảng viên Công nghệ sinh học Khoa học ứng dụng, Đại học Tôn Đức Thắng TPHCM cùng cộng sự đã chế tạo ra vật liệu màng kháng khuẩn, lọc bụi và giọt bắn nhỏ hơn 2,5 micromet. Nghiên cứu nhằm tiến tới chế tạo khẩu trang và vật liệu bảo hộ y tế kháng khuẩn, tự phân hủy, tránh ô nhiễm môi trường.

TS Nguyễn Hoàng Chinh (ngồi) hướng dẫn nhóm sinh viên về một đề tài nghiên cứu khoa học.

Tìm kiếm vật liệu hạn chế ô nhiễm

Trăn trở trước đại dịch Covid-19, mong muốn có những sáng chế giúp ích, TS Nguyễn Hoàng Chinh đã nảy ra ý tưởng nghiên cứu vật liệu kháng khuẩn, tự phân hủy để giảm thiểu ô nhiễm môi trường. Sau một thời gian nghiên cứu tư liệu, TS Nguyễn Hoàng Chinh nhận thấy chitosan có đặc tính tương đồng để phát triển. Chitosan từ lâu đã được ứng dụng nhiều trong thương mại và y sinh nhờ tính kháng khuẩn mạnh. Chitosan được sản xuất từ vỏ tôm, cua với dung dịch kiềm NaOH có sẵn, rẻ tiền.

TS Nguyễn Hoàng Chinh cho biết, để tăng khả năng tác động lên màng tế bào vi khuẩn, nhóm nghiên cứu trộn chitosan cùng polymer PLA. Ưu điểm của polyme PLA là dễ tạo các sợi kích thước siêu nhỏ. Để hình thành một lớp màng nano kháng khuẩn cao hơn, nhóm nghiên cứu sử dụng công nghệ electrospining (điện quay). Khi áp dụng công nghệ điện quay, yếu tố quan trọng và khó khăn nhất là xác định tỷ lệ phối trộn chất ban đầu để tạo lớp màng đáp ứng yêu cầu về hoạt tính sinh học, độ bền.

Phân tích lớp màng nano cho thấy có đặc tính kháng khuẩn cao, thoáng khí, không gây kích ứng da, rất dễ phân hủy. Tuy nhiên, đặc tính dễ phân hủy nhanh trong điều kiện ẩm ướt có thể khiến vật liệu dễ tiêu hao khối lượng, vì thế, nhóm lại tiếp tục nghiên cứu tăng độ bền sản phẩm và khả năng kháng khuẩn bằng cách bổ sung thêm các ion nano bạc.

Theo TS Nguyễn Hoàng Chinh, khó khăn nhất là xác định tỷ lệ phối trộn chất ban đầu để tạo lớp màng đáp ứng yêu cầu về hoạt tính sinh học, độ bền. Trải qua nhiều bước thử nghiệm tìm tỷ lệ thích hợp để phối trộn, nhóm tổng hợp lớp màng có đường kính sợi vài trăm nanomet, khoảng cách các sợi chỉ khoảng 0,3 micromet. Kích thước này giúp màng chống lại những giọt bắn, bụi mịn nhỏ hơn 2,5 micromet, diệt vi khuẩn khi bám lên bề mặt.

Kết quả thử nghiệm cho thấy, khả năng kháng khuẩn và lọc bụi mịn của vật liệu hiệu quả tới 99,9%. Vật liệu này không gây kích ứng da, bắt đầu tự phân hủy sau 8 tuần trong điều kiện phòng thí nghiệm. Theo nhóm nghiên cứu, màng có thể phân hủy nhanh hơn trong môi trường tự nhiên, dưới tác động của độ ẩm, nhiệt độ môi trường và vi sinh vật.

Sợi kháng khuẩn nano.

Kết hợp với các nhà khoa học nước ngoài

Cách làm sáng tạo của TS Nguyễn Hoàng Chinh là kết hợp với các nhà khoa học Việt Nam ở nước ngoài để cập nhật kiến thức nghiên cứu cũng như công nghệ. TS Trần Hoài Khang, hiện đang nghiên cứu tại Đại học Công nghệ Ming Chi (Đài Loan, Trung Quốc) là một cộng sự "nối dài" cho dự án nghiên cứu khẩu trang kháng khuẩn tự hủy. Tận dụng được một số thiết bị hiện đại ở Đài Loan, nhóm có thể tăng tốc ở nhiều công đoạn, giảm không ít thời gian gửi đi các trung tâm kiểm nghiệm, phân tích... nhờ thế có thể rút ngắn quãng đường tiến tới mục tiêu đưa sản phẩm lên kệ.

Hiện tại nhóm vẫn đang tiếp tục nghiên cứu để hoàn thiện tối ưu hóa thêm một số đặc tính nâng cao chất lượng khẩu trang sau này. Giai đoạn tạo màng nano đang cải tiến độ dày, nhiều lớp để tăng khả năng kháng khuẩn, ngăn cản virus xâm nhậm nhưng vẫn phải tạo được sự thoải mái, không gây bí thở khi sử dụng.

Ngoài khẩu trang, TS Nguyễn Hoàng Chinh hiện đang có nhiều nghiên cứu tìm hiểu những phương pháp tổng hợp chất mới theo hướng thân thiện môi trường như ứng dụng sợi nano lọc nước, lọc khí trong y tế và công nghiệp. Đặc biệt là liên kết với các tổ chức, doanh nghiệp để tập trung vào các nghiên cứu ứng dụng trong các lĩnh vực nông nghiệp, y học để có thể thương mại hóa các sản phẩm, ứng dụng vào thực tiễn. Một đề tài nghiên cứu mà TS Nguyễn Hoàng Chinh tâm huyết nhất là dự án phát triển thuốc trừ sâu vi sinh, không gây hại cho người và môi trường. Trước đó, tiến sĩ này đã nghiên cứu về cách trồng nấm thực phẩm và dược liệu, giúp những người dân ở vùng quê  tận dụng được rơm rạ sau mỗi vụ lúa để có thêm thu nhập.

Nguồn VnExpress