PHÒNG CÔNG NGHỆ SINH HỌC VẬT LIỆU VÀ NANO

Chức năng nhiệm vụ của Phòng CNSH Vật liệu và Nano là thực hiện các nghiên cứu cơ bản và phát triển ứng dụng vật liệu mới, vật liệu sinh học và nano cụ thể như sau:
- Nghiên cứu chế tạo các vật liệu nano bằng kỹ thuật bức xạ và các kỹ thuật khác.
- Nghiên cứu cắt mạch các polysaccharide tự nhiên để chế tạo các vật liệu sinh học có hoạt tính mới và có khả năng ứng dụng cao.
- Nghiên cứu biến tính ghép mạch và khâu mạch bức xạ để chế tạo các vật liệu mới có khả năng ứng dụng cao.
- Phát triển ứng dụng các vật liệu nano nhằm tạo ra các sản phẩm đáp ứng nhu cầu xã hội trong các lĩnh vực nông nghiệp, thực phẩm, mỹ phẩm, y dược và môi trường.
- Phát triển ứng dụng vật liệu mới (bao gồm vật liệu nano) và vật liệu sinh học trong lĩnh vực nông nghiệp, thực phẩm, y tế, mỹ phẩm và những lĩnh vực khác.
- Quản lý, bảo đảm an toàn và khai thác hiệu quả Hệ nguồn chiếu xạ tia gamma (Gamma cell) của Trung tâm Công nghệ Sinh học.
- Hướng dẫn tốt nghiệp sinh viên đại học, học viên cao học và nghiên cứu sinh các chuyên ngành trong lĩnh vực nghiên cứu.
Hoạt động khoa học
1. Thiết bị
Cho đến nay phòng CNSH Vật liệu & Nano đã được trang bị nhiều thiết bị hiện đại phục vụ các nghiên cứu cơ bản và nghiên cứu ứng dụng về vật liệu sinh học, vật liệu nano và công nghệ bức xạ.

* Nghiên cứu cắt mạch các polysaccharide tự nhiên bằng phương pháp chiếu xạ:
Nghiên cứu cắt mạch các polysaccharide tự nhiên được chiết xuất từ các phụ phế phẩm của các quá trình sản xuất nông nghiệp, công nghiệp và chế biến thực phẩm (vỏ tôm, cua, rong biển, vỏ bưởi và vi sinh vật, v.v.) nhằm tạo ra các chế phẩm có khối lượng phân tử thấp và oligosaccharide có những đặc tính quý hiếm ứng dụng trong trồng trọt, chăn nuôi, và nuôi trồng thủy sản (thúc đẩy tăng trưởng và phòng trị bệnh) theo hướng công nghệ cao và bền vững; trong công nghiệp thực phẩm (bảo quản thực phẩm và làm thực phẩm bảo vệ sức khỏe để ngăn ngừa và hỗ trợ điều trị ung thư, tiểu đường, mỡ máu, v.v.); trong nuôi cấy mô tế bào; và công nghệ vi sinh.
 

* Nghiên cứu chế tạo các vật liệu nano:
Nghiên cứu chế tạo các vật liệu nano (nano vàng, nano bạc, nano selen, nano LDH, v.v.) bằng phương pháp chiếu và và các phương pháp khác ứng dụng trong sản xuất nông nghiệp công nghệ cao sản xuất nông phẩm sạch (tạo chế phẩm phòng và trị bệnh cho cây trồng, vật nuôi, chế phẩm khử trùng bề mặt và thuốc trừ sâu sinh học); trong thực phẩm (tạo sản phẩm bảo vệ sức khỏe); trong mỹ phẩm (tạo các sản phẩm  kháng khuẩn như gel tắm, nước súc miệng, gel vệ sinh, v.v.) trong xử lý môi trường (tạo chế phẩm diệt vi sinh vật gây bệnh trong nước, trong đất); trong y tế (tạo sản phẩm khử trùng khô, nước xịt họng, các chế phẩm hỗ trợ chẩn đoán và điều trị ung thư) và trong công nghiệp (tạo sản phẩm sơn kháng khuẩn, nhựa kháng khuẩn, v.v.).
 

* Nghiên cứu gậy tạo đột biến bằng bằng phương pháp chiếu xạ và kết hợp:
Nghiên cứu tạo các dòng thực vật và vi sinh vật biến dị bằng phương pháp chiếu xạ và ứng dụng các kỹ thuật nuôi cấy mô, sinh học phân tử kết hợp phương pháp truyền thống để chọn lọc các dòng triển vọng nhằm phát triển các giống cây trồng và vi sinh vật mới có phẩm chất tốt và có khả năng thích ứng với biến đổi khí hậu.
 

3. Các đề tài nghiên cứu
* Các đề tài đã thực hiện và hoàn thành trong 5 năm qua:
- Cấp Sở và tương đương:
1. Nghiên cứu chế tạo chế phẩm phân bón oligochitosan-bạc nano kháng bệnh và thử nghiệm ứng dụng trên cây cà chua.
2. Ứng dụng bức xạ chế tạo nano selen ổn định trong β-glucan và xác định khả năng tăng cường miễn dịch của chế phẩm.
- Cấp cơ sở:
1. Ứng dụng công nghệ bức xạ chế tạo chế phẩm bạc nano/chitosan phòng trị bệnh cho cây hồ tiêu.
2. Nghiên cứu chế tạo nano vàng bằng phương pháp chiếu xạ sử dụng polymer tự nhiên làm chất ổn định và khảo sát hiệu ứng sinh học.
3. Chế tạo và phát triển sản phẩm phân bón oligoalginate bằng phương pháp chiếu xạ kết hợp xử lý hóa học trực tiếp bã rong nâu sau khi chiết fucoidan.
4. Nghiên cứu chế tạo β-glucan khối lượng phân tử thấp bằng phương pháp chiếu xạ và khảo sát hiệu ứng giải độc gan, bảo vệ bức xạ định hướng làm thực phẩm chức năng.
5. Chế tạo chế phẩm bạc nano/polyvinyl alcohol kháng khuẩn bằng phương pháp chiếu xạ phục vụ xử lý môi trường ương nuôi cá tra.
6. Nghiên cứu ứng dụng nano bạc trên nền diatomite ứng dụng làm chất diệt khuẩn trong trồng trọt và thủy sản.
7. Nghiên cứu chế tạo chế phẩm vi hạt silica gắn nano bạc sử dụng oligochitosan làm chất ổn định ứng dụng làm nguyên liệu để sản xuất phân bón lá kích kháng bệnh.
8. Nghiên cứu chế tạo chitosan khối lượng phân tử thấp cắt mạch bằng phương pháp chiếu xạ kết hợp xử lí H₂O₂ ứng dụng bảo quản quả xoài tươi.
9. Nghiên cứu chế tạo vật liệu nano LDH hấp phụ salicylate có nguồn gốc thảo mộc ứng dụng làm thuốc trừ bệnh sinh học.
10. Nghiên cứu áp dụng bức xạ g co-60 để tạo polypropylene ghép mạch acid acrylic có gắn bạc nano (PP-g-AAc/AgNPs) ứng dụng làm lõi lọc nước kháng khuẩn.
* Các đề tài đang triển khai thực hiện
- Cấp Nhà nước:
1. Nghiên cứu sản xuất chế phẩm oligo-β-glucan bằng công nghệ bức xạ phục vụ nuôi tôm sạch chất lượng cao (đề tài phối hợp với trường ĐH Tài Nguyên và Môi trường Tp.HCM).
- Cấp cơ sở:
2. Nghiên cứu chế tạo gel siêu hấp thụ nước từ polymer sinh học và diatomite bằng phương pháp chiếu xạ làm chất giữ ẩm trong nông nghiệp.
3. Nghiên cứu chế tạo chế phẩm nano bạc/oligochitosan và oligo-β-glucan bằng phương pháp chiếu xạ ứng dụng phòng trị bệnh tiêu chảy do vi khuẩn E. coli và Salmonella ở gà.
4. Ứng dụng bức xạ gia tăng hiệu quả tách chiết polysaccharide hòa tan có hoạt tính sinh học từ bã thải nấm linh chi (Ganoderma lucidum).
4. Các sản phẩm khoa học công nghệ
Từ khi thành lập (năm 2016) đến nay, phòng CNSH Vật liệu và Nano đã tạo được các sản phẩm khoa học công nghệ như sau:
- Đã công bố được 23 bài báo trên các tạp chí khoa học chuyên ngành trong nước, 16 bài báo trên tạp chí khoa học chuyên ngành quốc tế có uy tín và 44 bài trên kỷ yếu Hội nghị/Hội thảo trong và ngoài nước.
- Đã đăng ký và được chấp nhận đơn 2 sáng chế
- Đã hợp tác (với công ty TNHH Mediworld) sản xuất và thương mại hóa thành công 5 sản phẩm:
 
- Các sản phẩm đang sản xuất và cung cấp tại Trung tâm Công nghệ Sinh học Tp.HCM:
- Các sản phẩm cung cấp dạng nguyên liệu có thể sử dụng trong sản xuất các sản phẩm tăng trưởng và phòng trị bệnh cho cây trồng, sản phẩm tăng trưởng và phòng bệnh cho động vật nuôi và động vật thủy sản, mỹ phẩm và thực phẩm bảo vệ sức khỏe bao gồm:
1. Oligoalginate (dạng dung dịch 5% và dạng bột),
2. Oligochitosan (dạng dung dịch 10% và dạng bột),
3. Oligo β-glucan (dạng dung dịch 5% và dạng bột),
4. Oligofucoidan (dạng bột),
5. Nano bạc ổn định trong chitosan khối lượng phân tử thấp hoặcc oligochitosan (1000ppm),
6. Nano bạc ổn định trong PVP (dạng dung dịch 500ppm và 1000ppm),
7. Nano bạc ổn định trong PVA (dạng dung dịch 1000ppm),
8. Nano bạc cố định trên vi hạt silica và ổn định trong oligochitosan (dạng dung dịch 100ppm)
9. Nano bạc ổn định trong diatomite (dạng bột có nồng độ từ 5000ppm đến 10.000ppm),
10. Nano bạc ổn định trong vi hạt si lít (dạng bột có nồng độ từ 5000ppm đến 10.000ppm),
11. Nano vàng ổn định trong polymer tự nhiên như alginate, chitosan, hyaluronate, sericin, v.v. (dạng dung dịch 300ppm và dạng bột 10.000ppm),
12. Nano selen dạng bột (từ 5000ppm đến 20000ppm),
13. Bào tử nấm linh chi đã phá vách,
14. Cao chiết tinh chất từ nấm linh chi.

- Các quy trình công nghệ có thể chuyển giao hoặc hợp tác sản xuất chế phẩm thương mại bao gồm:
1. Quy trình công nghệ chế tạo nano selen ổn định trong oligosaccharide tự nhiên (oligo-β-glucan, oligofucoidan, oligochitosan và oligoalginate) bằng phương pháp chiếu xạ ứng dụng làm chế phẩm tăng cường miễn dịch, giải độc và bảo vệ gan, hỗ trợ điều trị ung thư, v.v. trong chăn nuôi, thủy sản, thực phẩm, mỹ phẩm, y tế.
2. Quy trình công nghệ chế tạo nano bạc ổn định trong polymer tự nhiên bằng phương pháp chiếu xạ tia gamma Co-60 ứng dụng làm chế phẩm diệt khuẩn trong trồng trọt, chăn nuôi, thủy sản, mỹ phẩm và y tế.
3. Quy trình công nghệ chế tạo diatomite gắn nano bạc ứng dụng làm chế phẩm diệt khuẩn trong trồng trọt, chăn nuôi và thủy sản.
4. Quy trình công nghệ chế tạo chế phẩm nano bạc gắn trên hạt silica và ổn định trong oligochitosan ứng dụng làm chế phẩm tăng trưởng và diệt khuẩn cho cây trồng.
5. Quy trình công nghệ chế tạo vi hạt sillica gắn nano bạc ứng dụng làm chế phẩm diệt khuẩn trong trồng trọt, chăn nuôi và thủy sản.
6. Quy trình công nghệ chế tạo chế phẩm nano LDH hấp phụ Salicylate có nguồn gốc thảo mộc ứng dụng làm thuốc trừ bệnh thực vật.
7. Quy trình công nghệ chế tạo lõi lọc nước kháng khuẩn bằng phương pháp chiếu xạ ứng dụng trong xử lý diệt vi sinh vật trong nước.
8. Quy trình công nghệ chế tạo nano vàng ổn định trong polymer tự nhiên bằng phương pháp chiếu xạ ứng dụng làm chế phẩm chống oxy hóa, giải độc và bảo vệ gan, v.v. trong thực phẩm và, mỹ phẩm.
9. Quy trình công nghệ chế tạo oligo-β-glucan bằng phương pháp chiếu xạ ứng dụng làm chế phẩm tăng cường miễn dịch, giải độc và bảo vệ gan, hạ mỡ máu, hỗ trợ phục hồi sau hóa trị hoặc xạ trị khi điều trị ung thư, v.v. trong thực phẩm, mỹ phẩm.
10. Quy trình công nghệ chế tạo oligofucoidan bằng phương pháp chiếu xạ ứng dụng làm chế phẩm tăng cường miễn dịch, hỗ trợ điều trị ung thư, giải độc và bảo vệ gan, v.v. trong thực phẩm, mỹ phẩm.
11. Quy trình công nghệ chế tạo oligochitosan bằng phương pháp chiếu xạ ứng dụng làm chế phẩm kích kháng bệnh, tăng trưởng, phòng và trị bệnh trong trồng trọt, chăn nuôi và nuôi cấy mô tế bào.
12. Quy trình công nghệ chế tạo oligoalginate bằng phương pháp chiếu xạ dụng làm chế phẩm kích kháng bệnh và tăng trưởng bệnh trong trồng trọt và nuôi cấy mô tế bào.
13. Quy trình công nghệ sản xuất bào tử nấm linh chi phá vách ứng dụng làm chế phẩm chế phẩm tăng cường miễn dịch, hỗ trợ điều trị ung thư, giải độc và bảo vệ gan, hạ mỡ máu, tăng cường chức năng tim-mạch, v.v. trong thực phẩm và mỹ phẩm.

5. Dịch vụ
Phòng CNSH Vật liệu và Nano có thể cung cấp các dịch vụ sau:
1. Chiếu xạ mẫu thí nghiệm bao gồm: Chiếu xạ chế tạo vật liệu nano, chiếu xạ biến tính vật liệu, chiếu xạ gây tạo đột biến thực vật và vi sinh vật, chiếu xạ kích thích mô thực vật và hạt giống, chiếu xạ khử trùng thực phẩm, gia vị, dược phẩm, chiếu xạ chuột trong nghiên cứu ảnh hưởng của bức xạ, v.v.
2. Phân tích kích thước hạt bao gồm: Xác định kích thước hạt và thế zeta của các loại mẫu trong dung dịch bằng phương pháp tán xạ ánh sáng động và Xác định kích thước hạt của các mẫu dạng bột bằng nhiễu xạ laser.
3. Phân tích khối lượng phân tử các mẫu polymer (1kDa - 1000 kDa) bằng sắc ký gel thấm qua (GPC).
4. Phân tích định lượng các hoạt chất bằng sắc ký lỏng hiệu năng cao (HPLC).
5. Phân tích cấu trúc bằng quang phổ hồng ngoại (FTIR) các loại mẫu là hợp chất hữu cơ và vô cơ (phân tích trên nền mẫu rắn, mẫu dạng màng).
6. Phân tích cấu trúc bằng quang phổ Raman các loại mẫu hữu cơ và vô cơ (phân tích mẫu rắn, mẫu lỏng, mẫu dạng màng).
7. Phân tích cấu trúc bằng phổ nhiễu xạ tia X các loại mẫu hữu cơ và vô cơ (phân tích trên nền mẫu tinh thể rắn).
8. Phân tích nhiệt vi sai (DTA) và nhiệt trong lượng (TGA): Xác định sự biến đổi và độ hao hụt khối lượng của các mẫu hữu cơ (phân tích trên nền mẫu rắn, mẫu polymer) theo nhiệt độ.
9. Xác định độ nhớt của sản phẩm bằng nhớt kế rung, nhớt kế mao quản và máy đo độ nhớt động (Brookfield).
10. Đông khô mẫu.
11. Chụp ảnh bằng kính hiển vi điện tử quét (SEM).