THANH TRÚC

Nhằm ươm mầm tài năng khoa học trong giới trẻ, nhiều quốc gia, viện nghiên cứu và tập đoàn công nghệ trên khắp thế giới đã tổ chức nhiều cuộc thi có quy mô lớn để các nhà khoa học trẻ giới thiệu những ý tưởng và sáng chế hữu ích của mình với công chúng. Chính những cuộc thi này đã hé lộ nhiều gương mặt thanh thiếu niên tiêu biểu, nghiên cứu khoa học trong nhiều lĩnh vực khác nhau và cho ra những sản phẩm thiết thực với cuộc sống.

Samantha trong phòng thí nghiệm. Ảnh: Newlatina.net

Samantha Marquez là một minh chứng hùng hồn cho sức mạnh của tuổi trẻ, khi "lận lưng" ít nhất 7 bằng sáng chế và 10 thương hiệu độc quyền ở độ tuổi "bẻ gãy sừng trâu". Cấu trúc sinh học nhân tạo Celloidosome do nữ sinh của Trường Trung học Maggie L. Walker ở Richmond (bang Virginia, Mỹ) này phát triển có phạm vi ứng dụng rộng rãi - từ sinh học, y học đến môi trường - và đã giúp cô giành nhiều giải thưởng khoa học danh giá trên thế giới.

Sinh trưởng trong một gia đình mà cả cha lẫn mẹ đều là chuyên gia hóa học, nên có lẽ niềm đam mê nghiên cứu đã ngấm sâu vào máu thịt của Samantha. Tuy nhiên, những thành tựu mà cô có được hoàn toàn là do nỗ lực của bản thân và chúng thuộc hai lĩnh vực hoàn toàn khác, đó là công nghệ sinh học và khoa học thần kinh. Năm 2013, Samantha giành Giải nhất hạng mục Giải thưởng Nghiên cứu Khoa học thần kinh tại Hội nghị của Viện hàn lâm thần kinh học Hoa Kỳ, bên cạnh nhiều giải thưởng khoa học cấp liên bang khác. Nhà khoa học trẻ còn tiếp tục dẫn đầu hạng mục Kỹ thuật và Vật liệu sinh học tại Hội chợ Khoa học và Kỹ thuật ứng dụng Quốc tế Intel (ISEF) năm thứ 3 liên tiếp.

Hành trình khám phá khoa học của Samantha bắt đầu lúc cô mới 11 tuổi. Cô kể, khi đó giáo viên khoa học yêu cầu cả lớp tìm những bài báo viết về các nghiên cứu đang được thực hiện. Samantha cho biết bài báo cô tìm thấy nói về một tinh thể hình cầu nhân tạo gọi là Colloidosome. Ý tưởng của cô là dùng các tế bào sống, thay vì các phân tử thông thường, để tạo ra một cấu trúc tương tự Colloidosome nhưng có triển vọng ứng dụng trong nhiều lĩnh vực mới. Chính bài tập này đã đưa Samantha đến với dự án nghiên cứu của riêng mình mang tên Celloidosome.

Về cơ bản, Celloidosome là một tổ hợp tế bào sống có cấu trúc lõi-vỏ, với phần lõi là khuôn mẫu và phần vỏ là mô sống. Sự ra đời của Celloidosome có ý nghĩa quan trọng do nó đại diện cho một phương pháp mang tính cách mạng nhằm tạo ra một mô hoặc cụm tế bào cấu trúc 3D để phục hồi tế bào/mô bị thương tổn mà không bị chi phối bởi quá trình trao đổi ôxy và dinh dưỡng - điều kiện tiên quyết để một cơ quan sinh học tồn tại. Không chỉ ứng dụng vào công nghệ tái tạo mô hoặc vận chuyển thuốc để điều trị bệnh, từ chữa phỏng nặng, tái tạo xương đến làm lành và phục hồi các cơ quan bị thương tổn như gan và tụy, Celloidosome còn được áp dụng trong các lĩnh vực khác gồm sản xuất cảm biến sinh học hoặc phát triển mô thần kinh nhân tạo dùng cho cấy ghép não...

Kể từ khi khám phá ra Celloidosome, Samantha đã xuất bản nhiều tài liệu được đánh giá cao về chuyên môn và giới thiệu công việc nghiên cứu của mình khắp các nước như Mỹ, Trung Quốc, Tây Ban Nha, Mexico, Costa Rica và Nga. Samantha cho biết ngoài khoa học, cô mong muốn trở thành một nhà hoạt động có ích cho xã hội, truyền cảm hứng cho giới trẻ, đặc biệt là cộng đồng người Mỹ gốc Tây Ban Nha như gia đình mình.

Jack hào hứng giới thiệu phát minh của mình trong một buổi diễn thuyết. Ảnh: Ourprg.com

15 tuổi, Jack Andraka đã tạo ra một cột mốc đáng nhớ trong cuộc đời mình, khi phát minh ra phương pháp chẩn đoán sớm ung thư tuyến tụy có triển vọng cứu hàng triệu người trên thế giới thoát khỏi "lưỡi hái tử thần".

Tháng 10-2013, nam sinh của Trường Trung học North County (bang Maryland) trở thành tâm điểm chú ý của nước Mỹ qua hai sự kiện quan trọng. Trước tiên là được tôn vinh với Giải thưởng Barron dành cho thanh thiếu niên từ 8-18 tuổi có những đóng góp đáng kể làm thay đổi cuộc sống con người và hành tinh. Tiếp theo là làm khách mời trong Chương trình 60 phút của đài CBS - một trong những chương trình truyền hình hấp dẫn nhất xứ cờ hoa. Hai sự kiện diễn ra khi Jack vừa kết thúc hành trình diễn thuyết xuyên quốc gia đến các nước như Canada, Ý, Úc, Hy Lạp và Anh để giới thiệu về phát minh của mình.

Ngọn lửa khoa học đã nhen nhóm trong Jack từ năm 14 tuổi, khi một người bạn thân thiết của gia đình qua đời vì ung thư tuyến tụy. Sự mất mát này khiến cậu rất đau lòng và bắt đầu tìm hiểu về căn bệnh qua sách báo và mạng Internet, lúc đó, Jack mới biết trong cơ thể có một bộ phận gọi là tuyến tụy. Jack phát hiện gần 80% ca ung thư tuyến tụy được chẩn đoán quá trễ và cơ hội sống sót của bệnh nhân chỉ còn khoảng 2%, trong khi các phương pháp chẩn đoán hiện hành thì quá lỗi thời, với chi phí xét nghiệm cao ngất ngưởng (khoảng 800 USD/lần) và tỷ lệ sai sót lên tới 30%. Do nhận thấy không có cách nào phát hiện sớm căn bệnh, nam sinh này quyết định sẽ tạo ra một phương pháp chẩn đoán của riêng mình, với mục tiêu nâng tỷ lệ sống sót ở bệnh nhân từ 5% hiện nay lên gần 100%.

Trong quá trình tìm tòi nghiên cứu, Jack ghi nhận có khoảng 8.000 prôtêin hiện diện trong cơ thể bệnh nhân ung thư tuyến tụy, từ đó, cậu bắt đầu nghiền ngẫm cơ sở dữ liệu này nhằm tìm ra điểm chung của chúng. Sau 4.000 lần thử nghiệm, Jack phát hiện prôtêin mesothelin xuất hiện với hàm lượng cao ở những bệnh nhân ung thư tuyến tụy giai đoạn khởi phát. Cậu đã chế tạo một loại giấy thử bao gồm các ống nano carbon và các kháng thể nhạy cảm với mesothelin. Những kháng thể này nhận diện các mesothelin xuất hiện trong máu hoặc nước tiểu của bệnh nhân.

Các thử nghiệm ban đầu trên chuột, bệnh nhân ung thư tuyến tụy và người khỏe mạnh cho thấy kỹ thuật của Jack có thể nhận diện bệnh ung thư chỉ trong 5 phút với độ chính xác lên tới 99% nhưng chi phí chế tạo chỉ có 0,03 USD. Theo tính toán của cậu, thiết bị mới nhanh hơn 168 lần, rẻ hơn 26.000 lần và nhạy gấp 400 lần các phương pháp hiện hành. Nó cũng có khả năng phát hiện ung thư buồng trứng, phổi…(chỉ cần thay đổi loại kháng thể) và có thể cải tiến để chẩn đoán hàng loạt căn bệnh khác, từ sốt rét đến AIDS.

Hiện tại, kỹ thuật xét nghiệm của Jack đã được cấp bằng sáng chế và cậu hy vọng sớm chuyển giao nó cho một công ty dược phẩm để tiến hành các cuộc thử nghiệm lâm sàng cần thiết, trước khi nó được áp dụng rộng rãi tại các cơ sở y tế.

Elif miệt mài nghiên cứu. Ảnh: Worldpress

Nữ sinh người Thổ Nhĩ Kỳ Elif Bilgin đã trở thành niềm tự hào của cha mẹ và thầy cô cũng như những người quan tâm đến "sức khỏe" Trái đất khi khám phá ra phương pháp sản xuất nhựa sinh học từ thứ chúng ta thường vứt bỏ: vỏ chuối. Phát minh của cô gái 16 tuổi có nhiều ứng dụng và tiềm năng thay thế hoàn toàn loại nhựa làm từ dầu mỏ, giúp giảm ô nhiễm môi trường và nỗi lo cạn kiệt nguồn nhiên liệu.

Có thể nói, tố chất thần đồng khoa học của Elif đã bộc lộ từ rất sớm. Từ năm lớp 4, Elif được đưa vào trường dành cho học sinh năng khiếu, nơi cô bé được khuyến khích phát triển những tài năng và kỹ năng thiên bẩm. Elif học rất giỏi và đặc biệt quan tâm đến kiến thức về biến đổi khí hậu và môi trường. Ngay từ lúc đó, cô đã có ý tưởng tìm kiếm vật liệu thay thế dầu mỏ trong quá trình sản xuất nhựa. Khi Elif phát hiện vỏ khoai tây và xoài đã được sử dụng để chế tạo nhựa sinh học và biết rằng chỉ riêng đất nước Thái Lan đã thải ra 200 tấn vỏ chuối mỗi ngày, cô bắt đầu nảy sinh ý tưởng nghiên cứu cách chiết xuất tinh bột và cellulose - hai thành phần cần thiết để sản xuất nhựa sinh học - từ vỏ chuối.

Dự án nghiên cứu mang tên Going Bananas! của Elif kéo dài trong 2 năm và phòng thí nghiệm của cô chính là gian bếp của mẹ. Trong ngần ấy thời gian, cô đã nếm trải thất bại nhiều lần khi kết quả 10 lần thử nghiệm đều cho ra loại nhựa không đủ bền chắc và nhanh chóng hư hỏng. "Tôi chưa từng thất bại. Tôi chỉ tìm ra 10.000 cách làm không hiệu quả" - câu nói của Thomas Edison, nhà phát minh vĩ đại đã sáng chế ra bóng đèn điện, chính là lời động viên để Elif kiên trì nghiên cứu, cho tới khi cô tạo ra được các thành phần có tính chất làm dẻo bền lâu từ vỏ chuối bằng một qui trình hóa học đặc biệt. Loại nhựa sinh học mới được cho là có thể dùng làm vỏ bọc dây cáp điện và chế tạo bộ phận dùng trong tạo hình thẩm mỹ.

Bao tâm trí và công sức Elif dành cho Going Bananas! cuối cùng đã được đền đáp bằng chiến thắng kép với các giải thưởng của Hội chợ Khoa học Google năm 2013. Cụ thể vào cuối tháng 7-2013, cô được trao giải thưởng Science in Action - vinh danh các nhà khoa học trẻ từ 13-18 tuổi có những phát minh, sáng chế làm lợi cho môi trường, sức khỏe và giải quyết những thách thức liên quan đến sự cạn kiệt của tài nguyên. Đến tháng 9, trong lễ trao giải của Hội chợ Khoa học Google 2013, Elif được chọn là 1 trong 4 nhà phát minh có ý tưởng hay nhất, trong số hàng nghìn ý tưởng dự thi từ các nhà khoa học trẻ trên khắp thế giới, đồng thời đoạt giải thưởng do khán giả bình chọn. 