Giảng viên trẻ làm khẩu trang tự phân hủy

TS Nguyễn Hoàng Chinh, Đại học Tôn Đức Thắng đã nghiên cứu thành công khẩu trang từ vỏ tôm, cua, bột ngô và bã mía… có thể tự phân hủy.

Chắn giọt bắn nhỏ hơn 2,5 micromet

TS Nguyễn Hoàng Chinh cho biết, giữa năm 2020, đọc thông tin về phát hiện những lò tái chế khẩu trang y tế dùng một lần đem sử dụng lại, anh nghĩ đến việc phải làm ra loại khẩu trang có thể kháng khuẩn mạnh và phân hủy nhanh, an toàn với môi trường.

Chuyên nghiên cứu vật liệu nano, TS Chinh có lợi thế khi tìm kiếm vật liệu phù hợp. Anh cùng với nhóm nghiên cứu tìm kiếm loại vật liệu có nguồn gốc tự nhiên để dễ dàng phân hủy và kháng khuẩn. Bởi thực tế, nhiều loại vật liệu kháng khuẩn cao nhưng không an toàn cho da, có loại lọc bụi kích thước siêu nhỏ nhưng lại không thoáng khí.

Trải qua nhiều thử nghiệm, nhóm lựa chọn chitosan từ vỏ tôm, cua và polymer sinh học PLA từ bột ngô, mía là hai vật liệu chính làm khẩu trang. Chitosan mang hoạt tính kháng khuẩn mạnh vì có thể tác động lên màng tế bào của vi khuẩn, PLA dễ dàng tạo sợi kích thước nano để ngăn giọt bắn.

Hai vật liệu này được nhóm kết hợp để tạo ra một loại vật liệu mới mang đầy đủ những ưu điểm về kháng khuẩn, độ phân hủy, tính an toàn không gây kích ứng da.

Thay vì đưa hai lớp vật liệu riêng biệt vào trong khẩu trang, nhóm sử dụng công nghệ electrospining (điện quay) kết hợp chúng thành một lớp màng nano mới để tận dụng được ưu điểm của chitosan và PLA là thoáng khí.

Công nghệ điện quay lần đầu tiên được áp dụng để chế tạo vật liệu khẩu trang. Tuy nhiên, khi áp dụng công nghệ này, 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.

Ngoài ra, trong quá trình thực hiện, đặc tính phân hủy nhanh trong điều kiện ẩm ướt có thể khiến vật liệu dễ tiêu hao khối lượng. Vì thế, nhóm phải bảo quản mẫu vật liệu trong điều kiện nhiệt độ phòng, khô ráo, bổ sung các ion nano bạc để tăng khả năng kháng khuẩn…

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. TS Chinh cho biết, 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 tác giả, màng có thể phân hủy nhanh hơn trong môi trường tự nhiên, dưới tác động của vi sinh vật. Sau hơn một năm hoàn thiện giai đoạn tạo màng nano, nhóm đang cải tiến độ dày của sản phẩm để tạo thoải mái, không gây bí thở khi sử dụng.

Muốn làm ra nhiều sản phẩm thân thiện môi trường

TS Nguyễn Hoàng Chinh là nhà khoa học trẻ nhận giải thưởng Quả cầu vàng năm 2020. Ở lĩnh vực tính toán và thiết kế dược liệu hóa - sinh nano, anh có 37 bài báo nghiên cứu được đăng trên tạp chí khoa học trong nước và quốc tế, tham gia phản biện cho 16 tạp chí ISI. Không phải đến khi công bố khẩu trang tự phân hủy cái tên Nguyễn Hoàng Chinh mới được biết đến.

Nguyễn Hoàng Chinh sinh ra và lớn lên ở cù lao Long Hòa - Hòa Minh, trên sông Cổ Chiên, Trà Vinh. Không đường, không cả điện lưới, thời học sinh của anh là những ngày đi bộ xuyên rừng đến trường và ôn bài trong ánh đèn dầu.

“Gia đình và người cù lao quá vất vả với nghề nông, quanh năm làm lụng mà không đủ ăn. Một phần vì yêu thích, tôi quyết tâm thi vào ngành sinh học, dùng kiến thức học được để có thể làm gì đó cho nông nghiệp, giúp đỡ bà con quê mình”, anh chia sẻ.

Chính vì vậy, sau khi học xong tiến sĩ tại Đại học Khoa học và Công nghệ Quốc gia Đài Loan, có cơ hội làm việc thu nhập cao, môi trường chuyên nghiệp nhưng anh vẫn quyết tâm trở lại quê hương.

“Lúc học tại Đài Loan, tôi nhận thấy điều kiện nghiên cứu ở trong nước còn khá nhiều khó khăn. Tôi tâm nguyện khi về nước sẽ tham gia sâu hơn và phát triển các nhóm nghiên cứu khoa học của sinh viên. Đây là giai đoạn rất quan trọng để gieo vào mỗi bạn trẻ lòng đam mê và nhiệt huyết với nghiên cứu, giúp họ có thêm nhiều động lực và xác định rõ đường đi cho tương lai”, anh chia sẻ thêm.

Hiện, TS Nguyễn Hoàng Chinh là nghiên cứu viên và cũng là giảng viên trẻ nhất của Khoa Khoa học Ứng dụng và tham gia vào 2 nhóm nghiên cứu trọng điểm của khoa là “Nhóm nghiên cứu tính toán và thiết kế hóa - sinh nano và “Sản phẩm tự nhiên và hóa sinh công nghiệp”.

Anh cũng là thành viên của “Nhóm chiết xuất các hợp chất sinh học và ứng dụng” với đối tượng nghiên cứu đa bội chồi non trong ống nghiệm, các hiệu ứng của Elicitors trên sự sản xuất chất chuyển hóa thứ cấp, sàng lọc trên mô phỏng máy tính.

Với cương vị là giảng viên, TS Nguyễn Hoàng Chinh tập hợp và tổ chức, hỗ trợ các nhóm sinh viên nghiên cứu về sinh học ứng dụng trong nông nghiệp.

Thông qua các mối quan hệ, anh cũng tìm cách kết nối để giúp sinh viên trong khoa tiếp cận các nhóm học bổng ở nước ngoài, như cách anh từng được các giảng viên giúp đỡ lúc còn là sinh viên. Anh cho biết: “Khi nhìn và hỗ trợ các bạn sinh viên say mê làm việc trong phòng thí nghiệm, tôi cũng thấy lại thời sinh viên của mình”.

Về định hướng nghiên cứu trong tương lai, ngoài khẩu trang, TS Chinh tìm hiểu những phương pháp tổng hợp chất mới theo hướng thân thiện môi trường như ứng dụng sợi nano lọc nước, khí trong y tế và công nghiệp.