Từ miếng dán vi kim có thể đưa vaccine vào cơ thể mà không cần tiêm nhiều lần đến thiết bị siêu âm phân hủy sinh học hỗ trợ đưa thuốc vào não, những nghiên cứu của PGS.TS Nguyễn Đức Thành đã góp phần mở ra hướng tiếp cận mới trong y học.

Nhà khoa học người Việt từng thu hút hàng chục triệu USD tài trợ và được bầu vào lớp thành viên cấp cao của Viện Hàn lâm các nhà phát minh Mỹ (NAI) vào năm 2024.

Bước chuyển từ kỹ thuật cơ khí sang công nghệ y sinh

PGS.TS Nguyễn Đức Thành sinh năm 1984 tại Đà Nẵng. Trước khi được biết đến trong giới nghiên cứu y sinh quốc tế, anh từng là học sinh chuyên Lý (A2) tại Trường THPT chuyên Lê Quý Đôn (Đà Nẵng), sau đó theo học hệ kỹ sư tài năng ngành Vật lý tại Đại học Bách khoa Hà Nội và tốt nghiệp năm 2007.

Một năm sau, anh nhận học bổng của Quỹ Giáo dục Việt Nam - Mỹ (VEF) để sang Mỹ học tiến sĩ tại Đại học Princeton. Sau khi hoàn thành luận án tiến sĩ vào năm 2013, anh tiếp tục chương trình nghiên cứu sau tiến sĩ tại Viện Công nghệ Massachusetts (MIT).

Con đường học thuật của Nguyễn Đức Thành ghi dấu bước chuyển đáng chú ý từ nền tảng cơ khí, kỹ thuật hàng không sang lĩnh vực công nghệ y sinh. Năm 2016, anh gia nhập Đại học Connecticut (UConn), công tác tại Khoa Kỹ thuật Cơ khí và Kỹ thuật Y sinh trước khi được bổ nhiệm chức danh Phó giáo sư (Associate Professor) vào năm 2022.

Tại đây, anh xây dựng phòng thí nghiệm riêng, tập hợp các nhà nghiên cứu theo đuổi những hướng đi giao thoa giữa y sinh học, vật liệu sinh học, công nghệ vi mô và nano nhằm giải quyết các vấn đề lớn trong y học, hướng tới các phương pháp điều trị tác động trực tiếp đến sức khỏe con người.

Những công trình vật liệu và thiết bị y sinh tự phân hủy

Một trong những công trình gây chú ý của PGS.TS Nguyễn Đức Thành là miếng dán vi kim tự phân hủy sinh học, có khả năng đưa thuốc và vaccine vào cơ thể theo những khoảng thời gian được lập trình trước. Miếng dán có kích thước chỉ bằng đầu ngón tay cái, trên bề mặt chứa hàng trăm vi kim nhỏ như chân tóc làm từ vật liệu tương tự chỉ tự tiêu sinh học, bên trong chứa thuốc hoặc vaccine để giải phóng từ từ sau khi tiếp xúc với cơ thể.

Điểm nổi bật của công nghệ này là khả năng đưa nhiều loại vaccine hoặc thuốc vào cơ thể thông qua một miếng dán duy nhất thay vì phải tiêm nhiều lần, với độ dày mỏng của các vi kim được thiết kế để kiểm soát thời điểm giải phóng hoạt chất.

Theo nhóm nghiên cứu, công nghệ này có tiềm năng đơn giản hóa việc tiêm chủng, đặc biệt tại những khu vực vùng sâu, vùng xa nơi người dân khó tiếp cận cơ sở y tế hoặc gặp trở ngại trong việc ghi nhớ lịch tiêm nhắc lại, đồng thời việc giảm phụ thuộc vào bảo quản lạnh cũng mang lại ý nghĩa lớn đối với hoạt động vận chuyển và phân phối vaccine tại những nơi hạn chế về điều kiện lưu trữ.

Một hướng nghiên cứu khác của anh liên quan đến hệ thống giàn giáo sinh học hỗ trợ tái tạo xương đối với những chấn thương nghiêm trọng ở xương dài như xương đùi, xương chày khi khả năng tự phục hồi của cơ thể không đủ để khắc phục tổn thương.

Nhóm của PGS Thành đã phát triển một khung đỡ bằng vật liệu sinh học an toàn, có khả năng tạo xung điện nhằm kích thích quá trình liền xương. Trong lĩnh vực điều trị ung thư não, anh cũng nghiên cứu thiết bị siêu âm phân hủy sinh học được thiết kế để cấy ghép vào não, phát sóng siêu âm hỗ trợ đưa thuốc hóa trị đến các tế bào ung thư và tự phân hủy sau khi hoàn thành nhiệm vụ, giúp hạn chế nhu cầu can thiệp phẫu thuật để lấy thiết bị ra.

Những công trình này cho thấy hướng nghiên cứu của anh tập trung vào việc phát triển vật liệu và thiết bị y sinh có thể thực hiện nhiệm vụ điều trị, sau đó tự phân hủy hoặc hỗ trợ cơ thể phục hồi.

Thu hút 25 triệu USD tài trợ và sự ghi nhận quốc tế

Các nghiên cứu của PGS.TS Nguyễn Đức Thành nhận được sự quan tâm lớn từ nhiều tổ chức khoa học và quỹ tài trợ tại Mỹ.

Theo thông tin công khai tính đến tháng 10/2024, nhóm nghiên cứu do anh đứng đầu đã được Viện Y tế Quốc gia Mỹ (NIH) cấp 4 khoản tài trợ R01 với tổng giá trị hơn 9,5 triệu USD. Đây là một trong những chương trình tài trợ có tính cạnh tranh cao của NIH dành cho các dự án hướng tới cải thiện sức khỏe, kéo dài tuổi thọ và giảm bệnh tật, khuyết tật.

Trong đó, có 2,1 triệu USD dành cho nghiên cứu thúc đẩy quá trình chữa lành tổn thương ở xương dài, 1,5 triệu USD cho dự án công nghệ vi kim và 2,16 triệu USD dành cho nghiên cứu nâng cao hiệu quả hóa trị ở bệnh nhân ung thư não thông qua công nghệ siêu âm phân hủy sinh học.

Cùng thời điểm đó, Quỹ Bill và Melinda Gates cũng từng phê duyệt hai khoản tài trợ với tổng giá trị 6,6 triệu USD cho nhóm của anh nhằm phát triển miếng dán vi kim đưa nhiều loại vaccine vào cơ thể, nâng tổng nguồn tài trợ từ hai tổ chức này lên 16,1 triệu USD.

Đáng chú ý, Đại học Connecticut cho biết tổng giá trị tài trợ nghiên cứu mà PGS Thành mang về cho trường kể từ khi gia nhập năm 2016 đã lên tới 25 triệu USD.

Trên trang chủ, nhà trường từng đăng tải bài viết với tiêu đề “Nguyễn, một ngôi sao kỹ thuật y sinh”, ghi nhận anh là một trong những nhà nghiên cứu nhận được nhiều tài trợ nhất và đánh giá cao những đóng góp của nhà khoa học người Việt trong việc phát triển các dự án y sinh.

Những thành tựu nghiên cứu đã đưa Nguyễn Đức Thành đến với nhiều giải thưởng và sự ghi nhận quốc tế.

Năm 2017, anh nhận giải thưởng nhà nghiên cứu trẻ tiên phong của NIH. Năm 2018, anh được Hiệp hội các nhà sản xuất Mỹ (SME) vinh danh trong nhóm 18 kỹ sư chế tạo trẻ xuất sắc, đồng thời lọt Top 10 nhà sáng chế dưới 35 tuổi tại khu vực châu Á - Thái Bình Dương do MIT bình chọn.

Sau khi có tên trong danh sách 10 gương mặt trẻ Việt Nam tiêu biểu năm 2019 và được tạp chí Journal of Biomaterials bình chọn là Giáo sư trẻ xuất sắc năm 2023, đến năm 2024, PGS.TS Nguyễn Đức Thành chính thức được bầu vào lớp thành viên cấp cao của Viện Hàn lâm các nhà phát minh Mỹ (NAI) – tổ chức ghi nhận những nhà phát minh có đóng góp nổi bật thông qua các sáng chế và hoạt động nghiên cứu.