Luận án tập trung vào nghiên cứu và phát triển cảm biến sinh học điện hóa nhằm đáp ứng nhu cầu kiểm soát và ngăn chặn kịp thời các dịch bệnh nguy hiểm như ung thư, bệnh truyền nhiễm, ngộ độc thực phẩm và nhiễm trùng bệnh viện. Bối cảnh nghiên cứu nhấn mạnh sự cần thiết của các phương pháp phát hiện nhanh chóng, chi phí thấp, và thiết bị gọn nhẹ, có khả năng phân tích trực tiếp tại hiện trường thông qua việc kết hợp công nghệ nano, vật lý, hóa học, sinh học và điện tử.
Nội dung chính của luận án bao gồm việc xây dựng quy trình khoa học để chế tạo vật liệu nano lai AgNPs-rGO bằng phương pháp thủy nhiệt và hạt nano vàng (AuNPs) bằng phương pháp điện hóa. Các vật liệu này được sử dụng để biến tính các điện cực in lưới cacbon (SPE), làm cơ sở cho quá trình chế tạo cảm biến sinh học điện hóa. Luận án đã xác định các điều kiện tối ưu để chế tạo cảm biến phát hiện vi khuẩn Salmonella bằng vật liệu AgNPs-rGO, và phát hiện vi khuẩn E.coli O157 cùng vi khuẩn MRSA (gây nhiễm trùng bệnh viện) bằng vật liệu AuNPs và AuNFs.
Các nghiên cứu đã đánh giá vai trò của vật liệu nano biến tính thông qua diện tích hoạt động điện hóa, cho thấy vật liệu màng vàng mang lại tính chất điện hóa tối ưu. Một thiết bị đo điện hóa cầm tay cũng đã được nghiên cứu và chế tạo thành công, cho phép phát hiện vi khuẩn tại thực địa (Point-of-Care – PoC), góp phần giảm chi phí chẩn đoán và nâng cao hiệu quả khoanh vùng dịch bệnh. Kết quả thực nghiệm chỉ ra rằng cảm biến sử dụng SPE/AgNPs-rGO có khả năng phát hiện Salmonella tuyến tính trong dải nồng độ từ 101 đến 105 CFU/mL. Đối với điện cực biến tính AuNPs, hạt nano vàng có kích thước 10 nm cho cường độ khuếch đại lớn nhất. Luận án đã công bố 9 công trình khoa học, trong đó có 02 bài báo quốc tế (ISI) và đăng ký sáng chế, giải pháp hữu ích.