Vảy cá hóa vật liệu y sinh, học sinh Việt đoạt Vàng quốc tế

Vì vậy, “Tận dụng chất thải cá – tách chiết collagen từ vảy cá, kết hợp nano bạc để tạo ra băng gạc có khả năng kháng khuẩn và làm lành vết thương” đã xuất sắc giành Huy chương Vàng Olympic Phát minh và Sáng chế thế giới - WICO 2025 vừa được tổ chức tại Hàn Quốc.

Chọn hướng đi riêng

Năm gương mặt trẻ đầy bản lĩnh khiến bạn bè quốc tế nể phục khi mang về chiếc Huy chương Vàng danh giá, với một đề tài vừa khoa học, vừa thiết thực, lại đậm chất “xanh” gồm: Nguyễn Thế Song Hà, Phạm Đức Anh (trường THPT Chuyên Hà Nội - Amsterdam), Ngô Trí Dũng (trường Vinschool), Quách Duy Đạt (trường THPT Chuyên Khoa Học Tự Nhiên) và Hoàng Tùng Thư (trường quốc tế Dewey).

Ý tưởng đưa nhóm bạn trẻ đến với đề “Tận dụng chất thải cá – tách chiết collagen từ vảy cá, kết hợp nano bạc để tạo ra băng gạc có khả năng kháng khuẩn và làm lành vết thương” bắt nguồn từ những hoạt động trong đời sống hàng ngày. “Những lần chơi thể thao bị thương và bầm tím chúng mình sẽ phải sát khuẩn bằng betadine hoặc cồn. Khi sát khuẩn bằng những dung dịch này thường rất đau. Vì vậy, chúng mình có ý tưởng phát triển một sản phẩm y tế vừa có khả năng kháng khuẩn và cũng làm lành vết thương mà không bị đau”, Nguyễn Thế Song Hà chia sẻ.

Nhóm học sinh giành Huy chương Vàng Olympic Phát minh và Sáng chế thế giới - WICO 2025

Hà cho biết thêm, chúng ta đều từng nghe đến cái tên Collagen - một thành phần phổ biến trong các loại mỹ phẩm, thực phẩm chức năng và thậm chí cả trong các phương pháp điều trị ngoại khoa. Tuy nhiên, điều mà có thể ít người biết đến, Collagen loại I chiếm gần 90% lượng protein trong cơ thể, giúp duy trì cấu trúc và độ vững chắc cho cơ thể chúng ta.

Nhóm bạn trẻ mong muốn đánh giá khả năng hỗ trợ lành vết thương và tính kháng khuẩn của collagen nhằm ứng dụng trong băng gạc y tế. Thông thường, collagen được chiết xuất từ mô bò hoặc lợn. Tuy nhiên những nguồn này gây ra nhiều lo ngại về đạo đức, an toàn và chi phí. Vì vậy, nhóm đã lựa chọn một hướng đi khác: Vảy cá.

“Loại vật liệu thường bị vứt bỏ này thực ra lại có thể mang đến một nguồn collagen sạch, an toàn và rẻ hơn.Với hướng tiếp cận không truyền thống này, chúng mình không chỉ hướng tới tính bền vững, mà còn mở ra tiềm năng đổi mới trong y học”, Phạm Đức Anh, thành viên của đội cho biết.

Nhóm bạn trẻ chụp ảnh lưu niệm cùng giám khảo cuộc thi WICO 2025

Để hiện thực hóa ý tưởng, nhóm đã xây dựng và tối ưu quy trình chiết xuất collagen từ vảy cá thành dung dịch protein. Trong đó, bước đầu tiên là thu thập vảy cá nước ngọt và xay nhuyễn thành dạng sệt; tiền xử lý vảy cá bằng NaOH để loại bỏ các protein không phải collagen, chất béo và sắc tố. Nhóm chiết xuất collagen bằng axit axetic 0,5M sau đó tiến hành kết tủa bằng NaCl và tinh sạch bằng phương pháp thẩm tách.

Mở ra tiềm năng mới về vật liệu y sinh

Là người tiên phong nên nhóm gặp rất nhiều khó khăn. “Ban đầu kết quả tách chiết của chúng mình không được như ý khi nồng độ collagen thu được khá thấp. Chúng mình đã phải làm lại các bước tách chiết nhiều lần, thay đổi nồng độ các chất để tạo ra môi trường tách chiết phù hợp để thu được nhiều collagen tinh sạch nhất”, Song Hà cho biết.

Nhóm bạn trẻ miệt mài làm việc trong phòng thí nghiệm

Mất khoảng 4-5 tháng nhóm mới hoàn thành dự án. May mắn nhóm nhận được sự giúp đỡ, hỗ trợ của các thầy cô trường Đại học Khoa học Tự nhiên đồng thời mượn được phòng lab nên đẩy nhanh tiến độ và chất lượng đề tài. Để đánh giá khả năng làm lành vết thương của dung dịch collagen, nhóm sử dụng phép thử vết xước (Scratch Assay) – một phương pháp phổ biến mô phỏng sự di chuyển của tế bào và tái tạo mô.

Bằng cách tạo ra các vết xước nhân tạo trên bề mặt tế bào nuôi cấy, sau đó nhỏ dung dịch collagen ở các nồng độ khác nhau, nhóm theo dõi và đo lường mức độ đóng vết thương theo thời gian. “Kết quả đầy hứa hẹn, khi sử dụng collagen ở nồng độ 50 µg/mL, tốc độ đóng vết thương gần 30% chỉ sau 12 giờ. Điều này cho thấy dung dịch collagen có thể hoạt động như một giá đỡ sinh học, hỗ trợ tế bào di chuyển vào vùng tổn thương và tạo mô mới”, Ngô Trí Dũng cho biết.

Mất khoảng 4-5 tháng nhóm mới hoàn thành dự án

Tuy nhiên, bản thân collagen không có đặc tính kháng khuẩn rõ rệt.Vì thế, nhóm kết hợp collagen và nano bạc nhằm tạo ra một loại băng gạc đa chức năng - vừa giúp lành vết thương, vừa ngăn ngừa nhiễm khuẩn.

Khi thử nghiệm ở nồng độ chỉ 2%, hỗn hợp này cho thấy vùng ức chế rõ ràng đối với vi khuẩn Staphylococcus aurius (vi khuẩn Gram dương) và Escherichia coli (vi khuẩn Gram âm). Điều này cho thấy hỗn hợp collagen + nano bạc có tiềm năng trở thành vật liệu băng gạc sát khuẩn hiệu quả.

Từ những kết quả đó, nhóm đã thực hiện mẫu thử nghiệm tạo ra một loại băng gạc tích hợp collagen và nano bạc, giúp sát khuẩn, bảo vệ và làm lành vết thương nhanh chóng với tên gọi ColPatch.

Nhóm bạn trẻ đã thực hiện mẫu thử nghiệm tạo ra một loại băng gạc tích hợp collagen và nano bạc

Với những ưu điểm nổi bật, đề tài “Tận dụng chất thải cá – tách chiết collagen từ vảy cá, kết hợp nano bạc để tạo ra băng gạc có khả năng kháng khuẩn và làm lành vết thương” đã xuất sắc giành Huy chương Vàng Olympic Phát minh và Sáng chế thế giới WICO 2025 vừa được tổ chức tại Hàn Quốc.

Tuy nhiên các thành viên trong nhóm cho biết, đây mới là bước khởi đầu. Nhóm sẽ tiếp tục thử nghiệm hiệu quả của ColPatch trên nhiều loại vết thương khác nhau; tối ưu hóa công thức để phù hợp với từng loại vết thương. Đặc biệt, nhóm sẽ giải quyết hiện tượng chết tế bào bằng cách tinh sạch và điều chỉnh nồng độ collagen. Với hướng đi này, nhóm bạn trẻ ttin rằng collagen chiết xuất từ vảy cá có thể trở thành giải pháp chăm sóc vết thương bền vững, hiệu quả và tiết kiệm trong tương lai.

Nguyễn Dũng