PHÁT TRIỂN NỀN TẢNG CHIẾU SÁNG XANH CÓ KIỂM SOÁT ĐỂ ĐÁNH GIÁ ĐỘC TÍNH QUANG HỌC TRONG Y SINH HỌC – GIẢI NHẤT HỘI NGHỊ SINH VIÊN NGHIÊN CỨU KHOA HỌC LẦN THỨ VI NĂM 2025
Giữa nhiều đề tài nghiên cứu khoa học của các bạn sinh viên năm 2025, có một đề tài gây được sự quan tâm sâu sắc của Hội đồng đánh giá cũng như người tham gia Hội nghị. Đề tài mang tên Phát triển nền tảng chiếu sáng xanh có kiểm soát để đánh giá độc tính quang học trong y sinh học của bạn Võ Đăng Khoa – sinh viên năm 4 Khoa Kỹ thuật Y sinh và bạn Nguyễn Nhật Minh – học viên cao học Khoa Kỹ thuật Y sinh với sự hướng dẫn của PGS.TS. Phạm Thị Thu Hiền.
BTT: Vì sao nhóm chọn đề tài này? Động lực xuất phát từ vấn đề thực tiễn, xu hướng ngành hay trải nghiệm cá nhân nào?
Nhóm nghiên cứu: Nếu xét về vấn đề thực tiễn, hiện nay, việc sử dụng ánh sáng xanh trong y tế và đời sống đang bùng nổ, nhưng các công cụ để đánh giá độc tính tế bào của nó tại phòng thí nghiệm vẫn còn thiếu chuẩn hóa, chủ yếu dựa vào các dàn đèn tự chế thiếu chính xác. Về xu hướng ngành, chúng ta cũng thấy ngành Công nghệ Y sinh đang chuyển dịch mạnh mẽ sang các hệ thống high-throughput (xử lý hiệu suất cao) và điều khiển kỹ thuật số để thay thế các phương pháp thủ công, nhằm tăng tính lặp lại và chính xác cho thực nghiệm.
Qua quá trình làm việc tại Lab, nhóm chúng em nhận thấy sự khó khăn khi phải điều chỉnh cường độ sáng bằng biến áp và đối mặt với sai số nhiệt độ làm chết mẫu, từ đó thôi thúc nhóm thiết kế một nền tảng tự động hóa hoàn toàn.
BTT: Trong quá trình thực hiện, nhóm gặp những khó khăn lớn nhất nào?
Nhóm nghiên cứu: Về kỹ thuật và thiết bị, khó khăn lớn nhất với nhóm chính là sự sai lệch giữa lý thuyết và thực nghiệm. Nhóm đã phải dành rất nhiều thời gian trong phòng Lab để rà soát từng dòng code và linh kiện phần cứng nhằm tìm ra nguyên nhân gây lỗi hệ thống. Việc hiệu chuẩn thiết bị để đạt được độ chính xác cao và quản lý nhiệt độ đèn LED để không làm ảnh hưởng đến mẫu sinh học là một thử thách lớn về mặt thời gian và công sức.
Bạn Võ Đăng Khoa – sinh viên năm 4 Khoa Kỹ thuật Y sinh và bạn Nguyễn Nhật Minh – học viên cao học Khoa Kỹ thuật Y sinh nhận giấy chứng nhận giải Nhất tại Hội nghị sinh viên nghiên cứu khoa học lần thứ VI năm 2025.
BTT: Nhóm đã vượt qua các khó khăn đó như thế nào? Có “bài học xương máu” nào đã xuất hiện trong hành trình này không?
Nhóm nghiên cứu: Để vượt qua những khó khăn đó, nhóm đã kiên trì thực hiện quá trình rà soát lỗi hệ thống một cách có hệ thống, kết hợp giữa việc tối ưu hóa phần cứng và hiệu chuẩn chính xác bằng thiết bị đo chuyên dụng. Bài học “xương máu” lớn nhất mà nhóm rút ra được là tầm quan trọng của việc kiểm soát nhiệt độ và quản lý linh kiện số hóa; thay vì dùng điện trở cố định, việc chuyển sang dùng biến trở số đã giúp giải quyết triệt để sự thiếu linh hoạt trong điều khiển cường độ sáng. Kinh nghiệm cụ thể là luôn phải đối chiếu số liệu thực tế với máy đo chuẩn thay vì tin hoàn toàn vào lý thuyết, điều này đã giúp nhóm đạt được độ tuyến tính thực nghiệm cực kỳ chính xác với R2 trên 0.99.
BTT: Nhóm có thể chia sẻ điểm nổi bật khiến nhóm tâm đắc nhất trong công trình nghiên cứu, ví dụ phát hiện mới, kết quả thử nghiệm, mô hình, phương pháp, bộ dữ liệu, sản phẩm demo…?
Nhóm nghiên cứu: Điểm nổi bật khiến nhóm tâm đắc nhất chính là việc chế tạo thành công một hệ thống điều khiển ánh sáng kỹ thuật số linh hoạt, tích hợp giữa vi điều khiển ESP32-S3, driver CAT4104 và biến trở số AD5160. Giải pháp này cho phép thiết lập cường độ chiếu sáng và các chế độ xung (PWM) hoàn toàn bằng phần mềm với độ chính xác và tính lặp lại cực cao, thay thế hoàn toàn việc điều chỉnh thủ công bằng tay vốn tiềm ẩn nhiều sai số. Kết quả thực nghiệm đã minh chứng cho sự ưu việt này khi hệ thống đạt độ tuyến tính gần như tuyệt đối với R2 lên tới 0.999, biến một thiết bị nghiên cứu chi phí thấp trở thành một nền tảng chuẩn hóa tin cậy cho các đánh giá độc tính quang học.
Poster công trình nghiên cứu của 2 bạn Võ Đăng Khoa – sinh viên năm 4 Khoa Kỹ thuật Y sinh và bạn Nguyễn Nhật Minh – học viên cao học Khoa Kỹ thuật Y sinh.
BTT: Nhóm kỳ vọng đề tài có thể ứng dụng trong thực tế như thế nào?
Nhóm nghiên cứu: Nhóm kỳ vọng hệ thống này sẽ trở thành một công cụ chuẩn hóa trong các phòng thí nghiệm y sinh để nghiên cứu sâu về tác động của ánh sáng lên tế bào. Cụ thể, đề tài có thể ứng dụng thực tế trong các lĩnh vực, cụ thể:
- Nghiên cứu Y sinh và Nhãn khoa: Sử dụng tại các viện nghiên cứu để xác định ngưỡng an toàn của ánh sáng xanh, đặc biệt là các nghiên cứu về tổn thương võng mạc và thoái hóa điểm vàng.
- Dược phẩm và Sàng lọc thuốc: Ứng dụng trong các quy trình thử nghiệm thuốc có tính nhạy sáng, giúp đánh giá nhanh độc tính quang học trên quy trình hiệu suất cao với khay 96 giếng.
- Điều trị lâm sàng: Hỗ trợ xây dựng các giao thức điều trị bằng ánh sáng (phototherapy) an toàn và hiệu quả hơn trong da liễu hoặc phục hồi chức năng.
- Đối tượng sử dụng: Các nhà khoa học, chuyên gia y tế và sinh viên ngành Công nghệ Y sinh cần một nền tảng thí nghiệm có độ chính xác cao nhưng chi phí thấp.
Với khả năng lập trình linh hoạt và duy trì nhiệt độ ổn định, thiết bị hứa hẹn sẽ thay thế các dàn đèn tự chế, giúp các kết quả nghiên cứu trong nước đạt được độ tin cậy và chuẩn hóa quốc tế.
Từ khóa: HCMIU, IU, SDG3-Sức khỏe và cuộc sống tốt, SDG4- Giáo dục có chất lượng, SDG9- Công nghiệp sáng tạo và phát triển hạ tầng