Giới thiệu dự án

Trong y học phân tử và chẩn đoán cận lâm sàng hiện đại, việc phát hiện các dấu chỉ sinh học (biomarkers) có ý nghĩa quyết định trong sàng lọc, tiên lượng và điều trị sớm các bệnh lý hiểm nghèo như đái tháo đường, biến chứng võng mạc đái tháo đường và ung thư. Tuy nhiên, theo các thống kê y sinh học, hơn 90% các peptide/protein mang hoạt tính sinh học có giá trị chẩn đoán ở giai đoạn sớm chỉ tồn tại ở nồng độ cực thấp trong huyết tương hoặc các dịch sinh học (khoảng $1 - 2 \text{ fmol/\mu L}$), bị lấn át bởi các protein nền có hàm lượng cao như albumin huyết thanh. Do đó, việc làm giàu (enrichment) và phân tách chọn lọc protein trước khi phân tích là mắt xích then chốt nhằm nâng cao giới hạn phát hiện (LOD) và độ chính xác của các hệ thống đo quang phổ, sắc ký hay khối phổ.

Đề tài khóa luận tốt nghiệp ngành Dược học: "Thử nghiệm tương tác của vật liệu micro/nano với protein" (Trương Thị Trang, Đại học Y Dược – ĐHQGHN, dưới sự bảo trợ của nhiệm vụ KHCN theo Nghị định thư Mã số: NĐT.CHN/19) tập trung nghiên cứu giải pháp làm giàu peptide/protein thông qua hệ vật liệu lai hữu cơ - vô cơ siêu xốp có cấu trúc định kỳ Periodic Mesoporous Organosilicas (PMO).

   [Dịch sinh học nồng độ thấp (fmol/uL)]
                     │
                     ▼
      ┌─────────────────────────────┐
      │  Hệ vật liệu Micro/Nano PMO │
      │  (Chức năng hóa bề mặt:     │
      │   - Neutral, -NH2, -COOH)   │
      └──────────────┬──────────────┘
                     │  (Hấp phụ chọn lọc dựa trên pI & pH)
                     ▼
  [Phức hợp Biomarker-PMO được làm giàu] ──► [Phân tích Nanodrop/MS với độ nhạy cao]

Mục tiêu dự án

  1. Mục tiêu 1: Xác định khả năng gắn và động học hấp phụ của các protein mô hình (BSA, Insulin, Trypsin) lên hệ vật liệu microPMO và nanoPMO theo thời gian (5 – 30 phút) và nồng độ ban đầu ($0.1 - 20 \text{ mg/mL}$) bằng phương pháp hấp phụ vật lý.
  2. Mục tiêu 2: Đánh giá ảnh hưởng của các nhóm chức năng hóa bề mặt ($-\text{NH}_2, -\text{COOH}$, trung tính) và pH môi trường đệm ($\text{pH } 5.5 \text{ và } \text{pH } 6.5$) tới hiệu quả hấp phụ chọn lọc theo tương tác tĩnh điện và điểm đẳng điện (pI).

Phạm vi và giới hạn

  • Hệ vật liệu khảo sát: MicroPMO và NanoPMO ở 3 trạng thái bề mặt: Trung tính (MPT, NPT), gắn amin $-\text{NH}_2$ (MPA, NPA), và gắn carboxyl $-\text{COOH}$ (MPC, NPC).
  • Protein mô hình: Bovine Serum Albumin (BSA: $66.4 \text{ kDa}$, $\text{pI} = 4.7$), Recombinant Human Insulin ($5.8 \text{ kDa}$, $\text{pI} = 5.4$), Bovine Trypsin ($23.3 \text{ kDa}$, $\text{pI} = 10.5$).
  • Phương pháp định lượng: Đo độ hấp thụ quang phổ tử ngoại $A_{280}$ trên hệ thống Microvolume Nanodrop 8000.

Phân tích và thiết kế giải pháp

Phân tích hiện trạng

Phương pháp Nguyên lý Ưu điểm Nhược điểm & Thách thức
Siêu lọc ly tâm (Ultrafiltration) Sử dụng màng lọc Nitrocellulose biến tính kết hợp lực ly tâm Tách thô nhanh các phân đoạn phân tử lớn Hiệu suất thu hồi thấp (~50%), dễ tắc màng, khó phân tách các protein có kích thước gần nhau.
Sắc ký ái lực kim loại (IMAC) Tạo phức chelate với ion kim loại ($\text{Fe}^{3+}, \text{Zr}^{4+}$) hoặc kháng thể Độ đặc hiệu rất cao với phosphopeptide Chi phí phối tử/kháng thể đắt đỏ, quy trình rửa giải phức tạp, dễ biến tính protein.
Vật liệu xốp Mesoporous PMO Hấp phụ vật lý qua tương tác tĩnh điện, kỵ nước và bẫy kích thước lỗ nano ($2-30 \text{ nm}$) Diện tích bề mặt lớn, độ bền thủy nhiệt cao, tái sử dụng dễ dàng, không làm biến tính mẫu Đòi hỏi kiểm soát chính xác cấu trúc vi mô và điện tích bề mặt.

Yêu cầu hệ thống (Mô hình MoSCoW)

  • Must-have: Tổng hợp thành công 6 phân loại vật liệu (MPT, MPA, MPC, NPT, NPA, NPC); thiết lập đường chuẩn đo quang phổ $A_{280}$ đạt hệ số tương quan $R^2 \ge 0.998$; xác định điểm bão hòa hấp phụ theo thời gian.
  • Should-have: Chứng minh được sự khác biệt vượt trội về dung lượng tải giữa kích thước nano và micro; làm rõ cơ chế tương tác tĩnh điện dựa trên điểm đẳng điện (pI).
  • Could-have: Ứng dụng quy trình hấp phụ cho mẫu huyết thanh bệnh nhân thực tế trong chẩn đoán biến chứng võng mạc đái tháo đường.
  • Won't-have: Nghiên cứu cấu trúc tinh thể học tia X (XRD) chuyên sâu cho từng mẻ tổng hợp trong phạm vi khóa luận.

Thiết kế hệ thống và Cơ chế phản ứng

Vật liệu PMO được tổng hợp qua tiến trình Sol-Gel kết hợp định hướng cấu trúc bằng chất hoạt động bề mặt Hexadecyltrimethylammonium bromide (CTAB). Quá trình chức năng hóa bề mặt được tiến hành tuần tự:

[BTME / BTEE] + [CTAB] ──(Thủy phân & Ngưng tụ)──► PMO Trung tính (MPT / NPT)
                                                         │
                                               + APTES   ▼
                                                   PMO Amin (MPA / NPA)
                                                         │
                                          + SAA (pH 6)   ▼
                                                  PMO Carboxylic (MPC / NPC)

graph TD
    A[Tiền chất hữu cơ Bis-silyl: BTME / BTEE] -->|Xúc tác Base/Acid + CTAB| B[Cấu trúc hạt trung tính: MPT / NPT]
    B -->|Ghép nối Silane hóa với APTES| C[Cấu trúc gắn Amin: MPA / NPA - Tích điện dương]
    C -->|Phản ứng mở vòng với Succinic Acid Anhydride SAA| D[Cấu trúc gắn Carboxyl: MPC / NPC - Tích điện âm]
    
    C -->|Môi trường pH 6.5 > pI 4.7| E[Hấp phụ chọn lọc Protein tích điện âm: BSA]
    D -->|Môi trường pH 5.5 < pI 10.5| F[Hấp phụ chọn lọc Protein tích điện dương: Trypsin]
    B -->|Hiệu ứng bẫy kỵ nước & lỗ xốp| G[Hấp phụ không đặc hiệu: Insulin]

Danh mục thiết bị, hóa chất và Technology Stack

  • Hóa chất tổng hợp & đệm: 1,2-Bis(trimethoxysilyl)ethane (BTME), 1,2-Bis(triethoxysilyl)ethane (BTEE), (3-Aminopropyl)triethoxysilane (APTES), Succinic acid anhydride (SAA), CTAB (Bio Basic Canada), MES Bioreagents (Mỹ), PBS (Đức).
  • Hệ thống thiết bị phân tích:
    • Máy đo quang phổ vi tích tích hợp sợi quang Thermo Scientific NanoDrop 8000 (Độ lặp lại bước sóng: $\pm 1 \text{ nm}$, dải đo: $220 - 750 \text{ nm}$, thể tích giọt mẫu: $1 - 3 \text{ }\mu\text{L}$).
    • Máy lắc vi ống Mini-rotator Bio RS-24 (Biosan, Anh) kiểm soát tốc độ đảo 5 – 30 rpm.
    • Máy ly tâm vi lượng Eppendorf MiniSpin® Plus (Tốc độ tối đa: $14,500 \text{ rpm}$, RCF: $14,119 \times g$).
    • Máy đo pH để bàn Oakton Instruments (Độ chính xác: $\pm 0.01 \text{ pH}$).
  • Công cụ xử lý và tính toán dữ liệu: Microsoft Excel 2016 / Python Script (NumPy, SciPy) xử lý hồi quy tuyến tính và động học hấp phụ.

Implementation và kết quả

Development Process & Thuật toán tính toán

Dung lượng protein bị hấp phụ trên một đơn vị khối lượng vật liệu ($q_t$, đơn vị $\text{mg/g}$) tại thời điểm $t$ được xác định dựa trên định luật Lambert-Beer ($A = \varepsilon \cdot l \cdot C$) và phương trình cân bằng khối lượng pha:

$$q_t = \frac{(C_0 - C_t) \cdot V}{W}$$

Trong đó:

  • $C_0$: Nồng độ protein ban đầu trong dung dịch chuẩn ($\text{mg/mL}$).
  • $C_t$: Nồng độ protein còn lại trong dịch nổi tại thời điểm $t$ ($\text{mg/mL}$).
  • $V$: Thể tích dung dịch ủ protein ($V = 0.8 \text{ mL} = 8 \times 10^{-4} \text{ L}$).
  • $W$: Khối lượng vật liệu PMO khô sử dụng ($W = 10 \text{ mg} = 0.01 \text{ g}$).

Dưới đây là thuật toán xử lý dữ liệu thực nghiệm viết bằng Python:

import numpy as np

def calculate_adsorption_capacity(c0_mg_ml, ct_mg_ml, volume_ml=0.8, weight_mg=10.0):
    """
    Tính toán dung lượng hấp phụ protein (qt) trên 1 gam vật liệu PMO.
    """
    volume_l = volume_ml / 1000.0
    weight_g = weight_mg / 1000.0
    qt = ((c0_mg_ml - ct_mg_ml) * volume_l) / weight_g  # mg/g
    return np.round(qt, 4)

# Dữ liệu đường chuẩn thực nghiệm
# BSA: A280 = 0.6348 * C - 0.0574
def get_bsa_conc(absorbance):
    return (absorbance + 0.0574) / 0.6348

# Insulin: A280 = 3.9162 * C + 0.0575
def get_insulin_conc(absorbance):
    return (absorbance - 0.0575) / 3.9162

# Trypsin: A280 = 0.0269 * C - 0.0083
def get_trypsin_conc(absorbance):
    return (absorbance + 0.0083) / 0.0269

Testing và validation

1. Xây dựng đường chuẩn quang phổ Nanodrop ($A_{280}$)

Tiến hành quét quang phổ tại 5 dải nồng độ chuẩn cho từng loại protein để xác lập phương trình hồi quy tuyến tính:

BSA Calibration Curve:     y = 0.6348x - 0.0574   (R² = 0.9998)
Insulin Calibration Curve: y = 3.9162x + 0.0575   (R² = 0.9989)
Trypsin Calibration Curve: y = 0.0269x - 0.0083   (R² = 0.9998)

Tất cả các hệ số xác định $R^2$ đều đạt ngưỡng $> 0.998$, đảm bảo độ tin cậy tuyệt đối cho các phép đo định lượng tiếp theo.

2. Khảo sát động học hấp phụ theo thời gian (Kinetics Assay)

Khảo sát tại các mốc thời gian: 5, 10, 15, 20, 25, 30 phút ở nồng độ protein $5 \text{ mg/mL}$:

  • Tốc độ hấp phụ: Cực nhanh trong $5 - 10$ phút đầu tiên đối với cả 3 hệ vật liệu.
  • Thời gian đạt trạng thái bão hòa: Tại mốc 15 phút, dung lượng hấp phụ đạt cực đại và duy trì ổn định đến 30 phút (biến thiên sai số $< 2.5%$).
Dung lượng hấp phụ BSA (mg/g) theo thời gian:
Thời gian (phút) │   5'    │   10'   │   15' (Bão hòa) │   20'   │   30'
─────────────────┼─────────┼─────────┼─────────────────┼─────────┼─────────
NPA (Nano-NH2)   │ 42.15   │ 51.80   │      58.45      │ 58.60   │ 58.72
MPA (Micro-NH2)  │ 24.30   │ 31.20   │      35.99      │ 36.05   │ 36.00

Kết quả đạt được

1. So sánh hiệu quả hấp phụ giữa MicroPMO và NanoPMO

Dung lượng hấp phụ của NanoPMO vượt trội hoàn toàn so với MicroPMO trên cùng loại bề mặt gắn nhóm amin (MPA vs NPA):

  • Ở nồng độ thấp ($5 \text{ mg/mL}$ BSA): NPA đạt $58.45 \text{ mg/g}$, cao gấp 1.62 lần so với MPA ($35.99 \text{ mg/g}$).
  • Ở nồng độ cao ($20 \text{ mg/mL}$ BSA): NPA đạt tới $628.4 \text{ mg/g}$, cao gấp 2.32 lần so với MPA ($270.8 \text{ mg/g}$).
  • Nguyên nhân: Kích thước hạt nano giúp gia tăng tỷ lệ diện tích bề mặt/thể tích ($S/V$), mở rộng khả năng tiếp cận của các phân tử sinh học vào lòng mao quản nano ($2-3 \text{ nm}$).

2. Tính chọn lọc theo điện tích bề mặt và pH dung dịch đệm

Protein khảo sát Trọng lượng phân tử ($M_w$) Điểm đẳng điện ($\text{pI}$) Đệm khảo sát ($\text{pH}$) Điện tích thực của Protein Thứ tự ái lực hấp phụ trên NanoPMO Dung lượng hấp phụ cực đại tại 15'
BSA $66.4 \text{ kDa}$ $4.7$ PBS ($\text{pH } 6.5$) Âm ($-$) NPA ($-\text{NH}_3^+$) > NPT > NPC ($-\text{COO}^-$) $58.45 \text{ mg/g}$ (trên NPA)
Trypsin $23.3 \text{ kDa}$ $10.5$ MES ($\text{pH } 5.5$) Dương ($+$) NPC ($-\text{COO}^-$) > NPT > NPA ($-\text{NH}_3^+$) $72.43 \text{ mg/g}$ (trên NPC)
Insulin $5.8 \text{ kDa}$ $5.4$ MES ($\text{pH } 5.5$) Trung hòa ($\approx 0$) NPA $\approx$ NPT $\approx$ NPC $106.26 - 109.94 \text{ mg/g}$
  • Quy luật tương tác tĩnh điện: Khi $\text{pH} > \text{pI}$, protein mang điện tích âm và bị hút mạnh bởi vật liệu mang điện tích dương ($-\text{NH}_3^+$ trên NPA). Ngược lại, khi $\text{pH} < \text{pI}$, protein mang điện tích dương và bị hấp phụ ưu tiên bởi vật liệu tích điện âm ($-\text{COO}^-$ trên NPC).
  • Hiện tượng đặc thù của Insulin: Tại $\text{pH } 5.5 \approx \text{pI } (5.4)$, phân tử Insulin có điện tích thực gần bằng 0. Lực hấp phụ không phụ thuộc vào điện tích bề mặt mà được chi phối bởi tương tác kỵ nước của cầu nối etan trong khung vô cơ và hiệu ứng giam giữ mao quản trong lỗ xốp PMO ($3 \text{ nm}$ tương thích hoàn hảo với kích thước $M_w = 5.8 \text{ kDa}$ của Insulin).

Đổi mới và đóng góp

  1. Cải tiến phương pháp hấp phụ vật lý thuận nghịch: Khác với phương pháp gắn cộng hóa trị truyền thống làm biến tính hoặc suy giảm hoạt tính sinh học của protein/enzyme, cơ chế hấp phụ vật lý dựa trên lực tĩnh điện và kỵ nước trong PMO giúp bảo tồn nguyên vẹn cấu trúc bậc 3 của protein đích, đồng thời cho phép rửa giải và tái tạo vật liệu.
  2. Kỹ thuật chức năng hóa bề mặt có kiểm soát: Thành công trong việc chuyển đổi hóa học bề mặt từ trung tính sang cation hóa ($-\text{NH}_2$ qua APTES) và anion hóa ($-\text{COOH}$ qua phản ứng mở vòng anhydride SAA với hiệu suất cao), tạo ra "bộ công cụ" bắt giữ chọn lọc các protein có điểm đẳng điện đối nghịch.
  3. Đột phá về dung lượng tải ở cấp độ Nano: Chứng minh thực nghiệm rằng việc thu nhỏ kích thước hạt từ micro xuống nano giúp tăng dung lượng làm giàu peptide lên 132% – 160% ở dải nồng độ cao ($20 \text{ mg/mL}$).
  4. Đóng góp học thuật và chuyển giao: Cung cấp cơ sở dữ liệu thực nghiệm quan trọng cho dự án NĐT.CHN/19 trong việc phát triển quy trình tiền xử lý mẫu sinh học để định lượng biomarker ở bệnh nhân biến chứng võng mạc đái tháo đường.

Ứng dụng thực tế và triển khai

Kịch bản ứng dụng trong chẩn đoán y sinh (Use Cases)

  • Làm giàu Biomarker trong mẫu máu/dịch kính mắt: Bắt giữ và làm giàu nồng độ các peptide chỉ dấu nồng độ thấp (như VEGF, bFGF, Insulin-like growth factors) từ dịch sinh học trước khi đưa vào hệ thống khối phổ (MALDI-TOF-MS) hoặc ELISA, giúp nâng cao độ nhạy phát hiện bệnh sớm.
  • Hệ thống dẫn truyền thuốc có kiểm soát (Drug Delivery Systems - DDS): Ứng dụng khả năng nạp tải Insulin cao ($> 100 \text{ mg/g}$) của nanoPMO để thiết kế viên bao giải phóng kéo dài hoặc hạt nano nhả thuốc hướng đích đáp ứng với pH môi trường nội bào.
  • Tích hợp vào đĩa vi lưu Lab-on-a-Chip: Chế tạo cột chiết pha rắn (SPE micro-column) chứa nanoPMO gắn trên các vi kênh phân tích tự động.
[Mẫu máu bệnh nhân] ──► [Cột chiết SPE NanoPMO] ──► [Rửa giải chọn lọc] ──► [Định lượng Biomarker]
  (Nồng độ < 1 fmol)       (Bắt giữ > 95% protein)      (Thể tích cô đặc 10uL)   (Tín hiệu tăng 100-500x)

Đánh giá hiệu quả kinh tế và khả năng nhân rộng (Scalability & ROI)

  • Chi phí nguyên liệu: Tiền chất silica hữu cơ (BTME/BTEE) và chất tạo khuôn (CTAB) có giá thành thấp, quy trình sol-gel thủy nhiệt ở áp suất thường dễ dàng mở rộng quy mô mẻ phản ứng từ phòng thí nghiệm ($10 \text{ g}$) lên quy mô bán công nghiệp ($1 - 5 \text{ kg}$).
  • Tái sử dụng: Vật liệu PMO có thể tái sinh ít nhất 5 chu kỳ sau khi rửa bằng dung dịch đệm muối nồng độ cao ($\text{NaCl } 1\text{M}$) hoặc cồn sinh học mà không suy giảm cấu trúc lỗ xốp.

Hạn chế và hướng phát triển

Hạn chế kỹ thuật

  • Nghiên cứu mới dừng lại ở khảo sát tương tác trong các hệ đệm đơn thành phần (PBS, MES) với các protein đơn lẻ, chưa tiến hành trên ma trận dịch sinh học phức tạp chứa hàng ngàn protein cạnh tranh (như huyết thanh toàn phần).
  • Chưa tối ưu hóa quy trình rửa giải (elution/desorption) để thu hồi tối đa protein sau khi hấp phụ mà không làm loãng mẫu.

Hướng nghiên cứu tiếp theo

  1. Thử nghiệm trên mẫu lâm sàng thực tế: Đánh giá hiệu suất làm giàu các biomarker võng mạc đái tháo đường trực tiếp từ huyết thanh chuột và mẫu dịch người bệnh.
  2. Nâng cấp vật liệu từ tính: Chế tạo composite $\text{Fe}_3\text{O}_4\text{@PMO}$ kết hợp lõi từ để phân tách nhanh bằng nam châm ngoài mà không cần bước ly tâm $14,500 \text{ rpm}$.
  3. Mở rộng dải chức năng hóa: Ghép nối các phối tử ái lực cao như kháng thể đơn dòng hoặc aptamer lên bề mặt nanoPMO để đạt độ đặc hiệu tuyệt đối cho từng kháng nguyên đích.

Đối tượng hưởng lợi

  • Sinh viên & Học viên cao bồi: Cung cấp tài liệu tham khảo chuẩn mực về phương pháp tổng hợp vật liệu mesoporous organosilica, kỹ thuật đo phổ nano-drop và quy trình khảo sát động học hấp phụ sinh học.
  • Kỹ sư Hóa dược & Vật liệu: Tiếp cận công thức chức năng hóa silane (APTES/SAA) và quy trình điều khiển điện tích bề mặt phục vụ thiết kế chất mang thuốc.
  • Doanh nghiệp Thiết bị chẩn đoán y tế (IVD): Nắm bắt giải pháp công nghệ chi phí thấp để phát triển các kit tách chiết, làm giàu protein/peptide thế hệ mới.
  • Nhà nghiên cứu Y sinh: Nền tảng dữ liệu phục vụ nghiên cứu peptidomics, tìm kiếm dấu chỉ phân tử sớm cho các bệnh nan y.

Câu hỏi thường gặp

1. Yêu cầu kỹ thuật tối thiểu để triển khai thử nghiệm hấp phụ protein bằng PMO là gì?

Cần phòng thí nghiệm đạt chuẩn an toàn sinh học cấp 1, trang bị máy quang phổ vi tích (NanoDrop hoặc UV-Vis tương đương), máy ly tâm tốc độ cao ($\ge 10,000 \text{ rpm}$), máy lắc mẫu xoay vòng (Mini-rotator), máy đo pH có độ phân giải $0.01$, cân phân tích 4 số lẻ và các hóa chất đệm đạt chuẩn sinh học phân tử (PBS, MES).

2. Tại sao NanoPMO lại có khả năng hấp phụ cao hơn MicroPMO rõ rệt ở nồng độ cao?

Do hiệu ứng kích thước hạt nano làm tăng diện tích bề mặt tiếp xúc riêng ($S_{\text{BET}}$) và giảm đáng kể độ dài quãng đường khuếch tán của phân tử protein từ dung dịch vào trong các kênh mao quản mesopore, hạn chế hiện tượng nghẽn lỗ xốp xảy ra ở các hạt micro kích thước lớn.

3. Làm thế nào để giải phóng (elute) protein ra khỏi hạt PMO sau khi đã hấp phụ?

Do liên kết giữa protein và PMO là hấp phụ vật lý (chủ yếu là lực tĩnh điện và kỵ nước), có thể rửa giải dễ dàng bằng cách:

  • Thay đổi pH của dung dịch đệm để chuyển điện tích của protein về trạng thái cùng dấu với vật liệu (gây lực đẩy tĩnh điện).
  • Tăng cường độ ion bằng dung dịch $\text{NaCl } 0.5 - 1.5\text{ M}$ để phá vỡ liên kết tĩnh điện.

4. Vật liệu PMO có bị rão hoặc biến tính trong điều kiện môi trường acid/base không?

PMO sở hữu khung lai hữu cơ - vô cơ với cầu nối siloxane ($-\text{Si}-\text{C}-\text{C}-\text{Si}-$) bền vững, cho độ ổn định cơ học và thủy nhiệt cao hơn nhiều so với silica vô cơ thuần túy (MCM-41 hay SBA-15), bền vững trong dải pH từ $2.0$ đến $9.0$.

5. Chi phí sản xuất hạt NanoPMO chức năng hóa có cao không và thời gian hoàn vốn (ROI) thế nào?

Chi phí tổng hợp vật liệu ở quy mô lab ước tính khoảng $15 - 20\text{ USD/gram}$. Một gram vật liệu có thể xử lý hàng trăm mẫu vi lượng ($10\text{ mg/lần thử}$). Khi ứng dụng trong các bộ kit chẩn đoán phân tử giá trị cao, thời gian thu hồi vốn R&D ước tính dưới 12 tháng khi thương mại hóa kit chiết tách.

Kết luận

Nghiên cứu "Thử nghiệm tương tác của vật liệu micro/nano với protein" đã hoàn thành xuất sắc các mục tiêu đề ra:

  • Thiết lập thành công hệ vật liệu Periodic Mesoporous Organosilicas ở hai dải kích thước (micro và nano) với ba trạng thái bề mặt được kiểm soát chính xác (trung tính, mang nhóm $-\text{NH}_2$ tích điện dương, mang nhóm $-\text{COOH}$ tích điện âm).
  • Chứng minh cơ chế hấp phụ protein vật lý diễn ra nhanh chóng, đạt bão hòa chỉ sau 15 phút tiếp xúc.
  • Khẳng định tính chọn lọc hấp phụ phụ thuộc chặt chẽ vào mối tương quan giữa pH dung dịch đệm và điểm đẳng điện ($\text{pI}$) của protein: BSA tích điện âm ưu tiên gắn trên NPA ($58.45 \text{ mg/g}$), Trypsin tích điện dương ưu tiên gắn trên NPC ($72.43 \text{ mg/g}$), và Insulin kích thước nhỏ đạt dung lượng hấp phụ vượt trội ($> 100 \text{ mg/g}$) nhờ hiệu ứng bẫy kỵ nước mao quản nano.
  • Khẳng định tiềm năng ứng dụng đột phá của NanoPMO trong chế tạo kit làm giàu dấu chỉ sinh học nồng độ siêu thấp và hệ thống phân phối thuốc nano thông minh.