Trên thế giới hiện nay, hướng nghiên cứu Sinh học Quang tử (Biophotonics) với việc gắn kết các hạt nano với các đối tượng sinh học đang phát triển rộng rãi hứa hẹn nhiều nhiều ứng dụng thực tiễn. Mỹ đã đưa ra một chương trình sử dụng công nghệ nanô trong nghiên cứu phòng chống ung thư với kinh phí nhiều triệu đô la. Nhiều công ty cung cấp các vật liệu nanô sử dụng cho y sinh học đã được thành lập bên cạnh các công ty dược phẩm với các chương trình sản xuất thuốc nanô. Nhiều phòng thí nghiệm và nhóm nghiên cứu với tên biophotonics được thành lập. Tại các trường đại học, các chuyên ngành mang tên biophotonics hay nanobipho được tạo ra thu hút ngày càng nhiều sinh viên. Ví dụ, tại đại học ESPCI ParisTech, CNRS UMR 7587, Université Paris Diderot, CH Pháp, có hẳn viện nghiên cứu cho lĩnh vực nanobiophotonic, hay viện nghiên cứu về sóng và hình ảnh tập trung nghiên cứu các tính chất quang của các vật liệu cấu trúc nano để hiện ảnh các đối tượng sinh học. Các nghiên cứu vật lý tập trung vào các hướng: tạo các phương pháp mới để hiện ảnh (imaging) in vivo các mô và tế bào và làm senxơ sinh học, nghiên cứu lý sinh ở thang đơn phân tử và ứng dụng các quá trình quang phi tuyến để chuẩn đoán và trị liệu....

Thế kỉ 20 đã chứng kiến rất nhiều sự đột phá của công nghệ mà photonics là một trong số đó. Thế kỉ 21 được dự đoán là thế kỉ của công nghệ Nanô và Sinh học, trong đó Sinh học Quang tử (Biophotonics) là sự hợp nhất của photonics và sinh học. Đối tượng của biophotonics là sự tương tác giữa ánh sáng và các chất sinh học mà kết quả là các phương pháp chuẩn đoán bệnh quang học (không phá huỷ, không can thiệp) và các phương pháp trị liệu bằng ánh sáng.

Biophototonics là sự kết hợp của bốn công nghệ chính: laser, photonics, công nghệ nanô và công nghệ sinh học.

Vật liệu cấu trúc nano có cùng kích thước với các phân tử sinh học (1-100 nm). Vì thế đây là công cụ hữu hiệu để nghiên cứu các quá trình sinh học ở thang nanô hay nói các khác là ở thang phân tử (các phân tử protein có kích thước khoảng vài nanô mét, cùng kích thước với các chấm lượng tử bán dẫn hoặc kim loại). Ở thang phân tử, các quá trình hay tính chất sinh học là các quá trình và tính chất cơ bản mang tính hệ thống, vì vậy sử dụng các vật liệu nanô trong các nghiên cứu y sinh học đã đưa lại những kết quả nổi trội so với các công cụ cổ điển và mở ra một hướng mới: nanô y sinh học.

Mỗi một đối tượng sinh học sẽ có một phản ứng riêng đối với từng loại hạt nanô được gắn kết với nó. Những phản ứng này sẽ được phản ánh qua sự thay đổi tính chất của các hạt nanô. Đối với các hạt phát quang, tính chất quang của các hạt nanô cũng thay đổi phụ thuộc vào bản chất của từng loại hạt, môi trường và đối tượng liên kết. Những thay đổi này thường được phản ánh qua động học của quá trình phát quang. Thông qua các thông số động học, người ta có được những thông tin về các đối tượng sinh học được đánh dấu. Vì vậy, việc nghiên cứu tính chất quang và động học các quá trình phát quang của từng loại hạt nanô đánh dấu với các phân tử sinh học là cần thiết.

Các kết quả nghiên cứu sẽ được ứng dụng trực tiếp vào việc đánh dấu các đối tượng sinh học của nước ta, đóng góp vào sự phát triển của hướng công nghệ nanô sinh học cũng như nanô biophotonic trong nước.

Nghiên cứu tính chất quang và động học huỳnh quang của các hạt nanô cho ứng dụng đánh dấu sinh học chủ yếu qua các phương pháp quang phổ huỳnh quang và kính hiển vi huỳnh quang

1. Chấm lượng tử, kích thước khoảng vài đến 10 nm: Nghiên cứu các tính chất quang về hấp thụ, huỳnh quang, thời gian sống huỳnh quang, hiệu suất lượng tử. Các kết quả gắn kết sinh học của các chấm lượng tử.
2. Các hạt nano silica và polyester kích thước vài chục đến 100nm: Nghiên cứu các tính chất quang và động học phát quang về hấp thụ, huỳnh quang, thời gian sống huỳnh quang, hiệu suất lượng tử, sự tăng cường huỳnh quang nhờ hiệu ứng Plasmon trên các màng bạc dày 100nm, hiệu ứng truyền năng lượng đến chất màu dùng trong sinh học.

Tải file Nghiên cứu động học phát quang của các hạt nano cho ứng dụng đánh dấu sinh học tại đây

      - Thực nghiệm đo phổ

     - Thực nghiệm gắn kết sinh học

     - Hiện ảnh hiển vi huỳnh quang.

     - Tập hợp và xử lý số liệu

-  Kết quả nghiên cứu của đề tài được ứng dụng trực tiếp vào việc đánh dấu các đối tượng sinh học như kháng thể, vi khuẩn,…,  đóng góp vào sự phát triển của hướng công nghệ nano sinh học trong nước.

- Kết quả nghiên cứu của đề tài cũng làm tài liệu tham khảo cho sinh viên đại học và cao học theo chuyên ngành Vật lý Chất rắn và Quang học – Quang phổ, và hiện ảnh sinh học