Nữ nghiên cứu sinh Bách khoa Hà Nội và hai công trình nghiên cứu Vật liệu y sinh đột phá

Tại Phòng thí nghiệm Vật liệu y sinh, Đại học Bách khoa Hà Nội, NCS sinh năm 1996 Nguyễn Thị Thanh Tuyền - gương mặt mới của làng khoa học - đang chăm chú theo dõi sự biến đổi của những mẫu màng mỏng trên đế titan. Cô gái mang giọng nói miền Nam ấm áp này vừa lập một kỳ tích học thuật với loạt công bố quốc tế chất lượng cao, khẳng định nội lực nghiên cứu mạnh mẽ của một thế hệ nhà khoa học trẻ nước nhà được đào tạo từ chiếc nôi Bách khoa Hà Nội.

>>>  Cô gái vượt gần 1.100km đến Bách khoa học cao học, làm tiến sĩ

Khát vọng nghiên cứu y khoa của người con có hiếu

Con đường học thuật của Thanh Tuyền bắt đầu bằng chuyên ngành Vật lý Kỹ thuật, tập trung vào Vật liệu quang - quang điện tử ở bậc cao học. Thế nhưng, một biến cố lớn xuất hiện làm thay đổi hoàn toàn cuộc đời cô. Năm 2021, ngay khi hoàn tất hồ sơ nhận học bổng làm nghiên cứu sinh tại Hàn Quốc, cô nhận tin dữ mẹ bị ung thư tuyến giáp di căn phổi. Tuyền lập tức khép lại giấc mơ du học, quay trở về đưa mẹ đi điều trị tại các bệnh viện lớn ở Thành phố Hồ Chí Minh.

Trong những ngày tháng khó khăn ấy, chứng kiến sự đau đớn của mẹ cùng nhiều bệnh nhân xung quanh, một ý nghĩ thôi thúc đã nhen nhóm trong lòng cô gái. Tuyền nhận ra bản thân cần đóng góp sức lực vào các nghiên cứu có khả năng hỗ trợ trực tiếp cho sức khỏe con người.
 

Khi sức khỏe của mẹ tiến triển tốt, Thanh Tuyền quyết định quay lại Đại học Bách khoa Hà Nội để tiếp tục học làm tiến sĩ, rẽ hướng sang Vật liệu y sinh - một lĩnh vực hoàn toàn mới mẻ đối với cô. Bước chuyển này đòi hỏi cô phải sẵn sàng bắt đầu lại với những kiến thức nền tảng của Hóa học, Sinh học, Y học bên cạnh chuyên môn Vật lý sẵn có.

Động lực lớn nhất giúp cô vượt qua sự bỡ ngỡ ban đầu là khát vọng tạo ra những vật liệu mang giá trị thực tế cao, giúp giảm thiểu nỗi đau cho người bệnh. Cô đối diện khó khăn bằng tinh thần chủ động, từng bước kết nối các khái niệm sinh học tế bào với các yêu cầu thực tiễn của y khoa.

Màng mỏng thông minh giải quyết bài toán dẫn truyền dược chất

Lĩnh vực Vật liệu y sinh đặt ra những yêu cầu vô cùng khắt khe về tính tương thích và khả năng thích ứng của vật liệu trong cơ thể người. Đề tài trọng tâm của Thanh Tuyền tập trung vào lớp màng mỏng Calcium Titanate (CaTiO3) cấu trúc dị thể được phủ trên nền đế titan.
 

Trong công trình công bố trên tạp chí Ceramics International vào ngày 9/7/2026, nghiên cứu của Thanh Tuyền là tác giả chính đã giải quyết hiệu quả những giới hạn của các loại vật liệu cấy ghép xương khớp hiện nay. Titan vốn là vật liệu cấy ghép phổ biến nhờ đặc tính cơ học vượt trội, song lại mang tính trơ sinh học, khó kích thích sự hình thành mô xương mới.

Bằng việc làm chủ công nghệ phủ lớp màng CaTiO3 biến tính lên bề mặt titan, Thanh Tuyền và nhóm nghiên cứu tạo ra một giao diện thân thiện với tế bào. Cấu trúc chứa canxi tương đồng với thành phần xương tự nhiên giúp tế bào xương dễ bám dính, sinh trưởng nhanh. Thử nghiệm nuôi cấy tế bào thận chuột trong phòng thí nghiệm cho thấy kết quả phát triển vượt trội, đồng thời khả năng hình thành khoáng xương trong môi trường cơ thể giả định cũng được kiểm nghiệm thành công.

Đột phá lớn nhất của công trình nằm ở việc tích hợp hệ thống phân phối thuốc tại chỗ ngay trên cấu trúc màng mỏng. Thanh Tuyền cùng nhóm nghiên cứu đã chế tạo các ống nano có chiều sâu khoảng 4,8 micromet trên bề mặt CaTiO3. Các ống nano này đóng vai trò như khoang chứa thông minh, có nhiệm vụ hấp thụ và giải phóng chậm thuốc kháng viêm hoặc kháng sinh trực tiếp tại vị trí cấy ghép. Giải pháp y khoa tối ưu này giải quyết triệt để nguy cơ nhiễm trùng và phản ứng viêm sau phẫu thuật.

Thông thường, việc điều trị bằng thuốc uống hay tiêm truyền toàn thân mang lại hiệu quả rất thấp tại vùng tổn thương. Cách thức truyền thống này đưa lượng thuốc quá nhiều vào cơ thể một cách thụ động, gây độc cho gan thận và gây hao phí tiền của. Hệ nhả thuốc thông minh tại chỗ giúp hoạt chất giải phóng từ từ, tập trung đúng vùng xương cần điều trị, bảo vệ tế bào lành xung quanh. Nghiên cứu đột phá này đem lại giá trị kinh tế to lớn, giúp giảm tối đa gánh nặng chi phí cho người bệnh. Việc công bố công trình này trên tạp chí Q1 uy tín thế giới khẳng định năng lực tự chủ công nghệ của trí tuệ trẻ Việt Nam trong một lĩnh vực vốn có rất nhiều hạn chế ở trong nước.

Bứt phá độ cứng bề mặt kéo dài tuổi thọ khớp nhân tạo

Song song với việc tối ưu hóa tính tương thích sinh học, Thanh Tuyền giải quyết một điểm yếu cơ học cốt lõi của titan với nghiên cứu thứ hai được công bố trên tạp chí Materials Letters vào ngày 30/7/2026.
 

Titan cùng các hợp kim của nó vốn được xem là lựa chọn hàng đầu cho các thiết bị cấy ghép y tế nhờ đặc tính chịu lực cao, khối lượng nhẹ cùng khả năng tương thích sinh học tốt. Tuy vậy, lớp kim loại nguyên bản này lại bộc lộ nhược điểm lớn ở độ cứng bề mặt tương đối thấp và khả năng chống mài mòn cơ học kém. Trong môi trường cơ thể người, các thiết bị y tế cấy ghép như khớp háng nhân tạo hay trụ chân răng implant phải chịu đựng áp lực tải trọng lớn cùng sự ma sát liên tục qua các hoạt động vận động hằng ngày.

Tác động cơ học lặp đi lặp lại này dễ gây ra hiện tượng mài mòn vật lý, làm bong tróc và giải phóng các hạt bụi kim loại có kích thước siêu nhỏ vào các mô mềm xung quanh vùng cấy ghép. Sự tích tụ của các mảnh vụn kim loại độc hại này kích thích phản ứng đào thải tự nhiên của cơ thể, gây viêm cục bộ nghiêm trọng, phá hủy các mô xương lành xung quanh, làm lỏng lẻo các mối liên kết của khớp cấy ghép và cuối cùng dẫn tới thất bại hoàn toàn của ca phẫu thuật. Đây là nỗi trăn trở lớn đối với các bác sĩ chỉnh hình và là rào cản kỹ thuật phức tạp đối với ngành sản xuất thiết bị y sinh lâu nay.

Nhận diện rõ thách thức cơ học nghiêm trọng đó, Thanh Tuyền là tác giả chính cùng nhóm nghiên cứu đã tìm ra giải pháp khắc phục triệt để bằng phương pháp pha tạp nguyên tố đất hiếm Erbium (Er3+) vào cấu trúc mạng tinh thể của Calcium Titanate, tạo thành hệ màng mỏng biến tính CaTiO3:Er3+ trên đế titan. Sự xuất hiện của các ion Erbium định hình lại cấu trúc tinh thể, giúp lấp đầy các khuyết tật mạng và tăng cường đáng kể tính liên kết cơ học của lớp màng. Kết quả đo đạc thực nghiệm khẳng định độ cứng bề mặt của lớp màng lai cấu trúc CaTiO3:Er3+ gia tăng vượt bậc khi đặt cạnh lớp nền titan nguyên bản hay màng CaTiO3 thông thường.

Khám phá khoa học này mở ra cơ hội to lớn trong việc nâng cao khả năng chống mài mòn, kéo dài tuổi thọ vận hành ổn định của các bộ phận khớp nhân tạo trong cơ thể người bệnh.
 

Để hiện thực hóa những thử nghiệm phức tạp đòi hỏi độ chính xác tuyệt đối này, Thanh Tuyền cùng các cộng sự đã phát huy tối đa ưu thế vượt trội của hệ thống trang thiết bị phân tích hiện đại tại Trường Vật liệu, Đại học Bách khoa Hà Nội. Sự hỗ trợ của cụm thiết bị nuôi cấy tế bào động vật và các công cụ đo đạc tiên tiến bậc nhất đóng vai trò quyết định trong việc xây dựng hệ cơ sở dữ liệu thực nghiệm chuẩn xác. Trong đó, kính hiển vi điện tử quét phát xạ trường (FE-SEM) giúp cô quan sát trực quan cấu trúc hình thái bề mặt màng ở thang đo siêu nhỏ; kính hiển vi laser hội tụ đồng tiêu (CLSM) hỗ trợ theo dõi sống động quá trình bám dính, sinh trưởng của tế bào trên vật liệu; và hệ máy đo quang phổ (PL) cung cấp những thông tin cấu trúc quang học có giá trị tin cậy cao.

Sự kết hợp hoàn hảo giữa các công cụ hiện đại này giúp cô thu thập các kết quả phân tích có tính thuyết phục tuyệt đối, vượt qua các vòng phản biện học thuật khắt khe của hội đồng chuyên gia quốc tế.

Kỷ luật nghiêm ngặt và văn hóa học thuật tại Bách khoa

Chỉ sau gần 2 năm làm tiến sĩ, Thanh Tuyền đã sở hữu một gia tài học thuật đáng nể với 13 bài báo khoa học, trong đó có 5 công bố quốc tế. Kết quả ấn tượng này có nguồn gốc sâu xa từ tinh thần kỷ luật tự thân vô cùng khắt khe. Thanh Tuyền thường xuyên là người mở cửa phòng thí nghiệm sớm nhất vào buổi sáng và khóa cửa sau cùng lúc đêm muộn. Cô tự xây dựng kế hoạch, tự đặt thời hạn và tự chịu trách nhiệm với tiến độ nghiên cứu của mình.
 

Bí quyết quản lý thời gian của cô nằm ở sự chủ động tận dụng triệt để những “khoảng thời gian chết”. Trong nghiên cứu y sinh, quá trình chờ mẫu phản ứng, chờ thiết bị vận hành hoặc chờ kết quả phân tích chiếm nhiều thời gian. Thay vì để thời gian trôi qua vô ích, cô tranh thủ đọc thêm tài liệu mới, xử lý số liệu cũ, viết bản thảo bài báo hoặc chuẩn bị hóa chất cho thí nghiệm kế tiếp. Nhờ cách quản lý thời gian khoa học này, một ngày làm việc của cô luôn đạt hiệu suất rất cao.

Môi trường học thuật tại Bách khoa cũng tôi luyện cho Thanh Tuyền tư duy phản biện sắc bén. Cô chia sẻ bản thân vô cùng trân trọng văn hóa đặt câu hỏi “Tại sao?” của các thầy, cô và đồng nghiệp trước mỗi kết quả thực nghiệm. Thói quen này giúp cô rèn luyện tư duy khắt khe, tuyệt đối từ bỏ việc vội vàng chấp nhận kết quả phù hợp với giả thuyết ban đầu mà đi sâu phân tích thực chất Hóa - Lý của vấn đề. Cô nhận thấy các nghiên cứu do NCS Việt Nam thực hiện gần đây có chất lượng và tính thời sự tương đồng với các phòng thí nghiệm lớn trên thế giới. Nhận thức này mang lại cho cô sự tự tin lớn khi thảo luận, báo cáo tại các diễn đàn quốc tế.

Những trưởng thành trong khoa học của Thanh Tuyền ghi đậm dấu ấn dẫn dắt của PGS. Phạm Hùng Vượng - nhà giáo, nhà khoa học luôn yêu cầu cao về tính mới và sự sáng tạo. Thầy thường trực tại phòng thí nghiệm và luôn hỏi học trò câu hỏi quen thuộc mỗi ngày: “Có gì mới không?”. Sự khắt khe nhưng đầy cởi mở của thầy đã thúc đẩy cô tự chủ quy trình, rèn luyện tư duy nghiên cứu độc lập.
 

Có những giai đoạn đầy áp lực khi cả hai bài báo Q1 và Q2 cùng nhận phản biện quốc tế trong một tháng. Hai thầy - trò đã miệt mài ngồi sửa bài, giải quyết các câu hỏi hóc búa của chuyên gia nước ngoài cho đến tận 10 giờ đêm để kịp gửi bản thảo.

Sự nâng đỡ ấm áp từ các nhà khoa học lớn tại Bách khoa như PGS. Phạm Thành Huy, PGS. Nguyễn Duy Hùng, PGS. Dương Thanh Tùng… đã giúp Thanh Tuyền vượt qua những thời điểm khó khăn nhất của cuộc sống. Trong đó, kỷ niệm về việc được PGS. Phạm Thành Huy cho mượn một căn nhà để ở miễn phí suốt 2 năm học thạc sĩ là một dấu ấn nghĩa tình sâu đậm. Hay những tin nhắn động viên từ các thầy gửi vào tâm dịch khi cô đang chăm sóc mẹ bị bệnh đã trở thành nguồn sức mạnh tinh thần to lớn. Đối với Thanh Tuyền, Bách khoa thực sự là ngôi nhà thứ hai, nơi cô được sống trong tình thân như một gia đình, có những người em thân thiết luôn đồng hành trong nghiên cứu và cuộc sống.

Khát vọng gắn bó lâu dài với Bách khoa sau khi bảo vệ luận án cho thấy niềm tin của nhà khoa học trẻ Thanh Tuyền vào một môi trường làm việc lành mạnh, văn minh, cơ sở vật chất hiện đại, tạo điều kiện phát triển sự nghiệp bền vững. Tuyền mong muốn tiếp tục chặng đường ấy với một vai trò khác, chuyển đổi từ người được thụ hưởng thành quả giáo dục trở thành người tiếp nối, truyền lửa, góp phần đào tạo nên các thế hệ sinh viên Bách khoa tiếp theo.

Bách khoa Hà Nội nâng bước các nhà khoa học trẻ

Đại học Bách khoa Hà Nội đang khẳng định mạnh mẽ tầm nhìn chiến lược qua các chính sách hỗ trợ tài chính dành riêng cho bậc sau đại học.

>>> Quỹ học bổng thường niên lớn: Nguồn kinh phí hỗ trợ khoảng 3 - 4 tỷ đồng hằng năm trao tặng trực tiếp cho học viên xuất sắc, giúp giảm bớt áp lực kinh tế.

>>> Chính sách miễn học phí đột phá: Từ năm 2026, toàn bộ NCS trúng tuyển được miễn 100% học phí học tập.

>>> Hợp tác xã hội hóa sâu rộng: Mở ra cơ hội nhận nhiều học bổng danh giá quốc tế, như nguồn tài trợ của Hội Khuyến học Thương gia Đài Loan dành riêng cho NCS xuất sắc.

Các đãi ngộ thiết thực này thể hiện rõ quan điểm xem lực lượng nghiên cứu trẻ là nhân tố sáng tạo cốt lõi, giúp họ yên tâm cống hiến cho nền khoa học nước nhà.