Khóa luận tốt nghiệp: Nghiên cứu tổng hợp vật liệu silic hữu cơ siêu xốp kích thước micro/nano định hướng ứng dụng trong y sinh dược

Đề tài Nghiên cứu tổng hợp vật liệu silic hữu cơ siêu xốp kích thước micro/nano định hướng ứng dụng trong y sinh dược nghiên cứu nhằm 2 mục tiêu tối ưu quy trình tổng hợp vật liệu silic hữu cơ siêu xốp rỗng kích thước micromet và nanomet; khảo sát khả năng tương tác của albumin huyết thanh bò lên các vật liệu đã tổng hợp.

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC Y DƯỢC

LÊ THỊ TRÀ GIANG

NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP VẬT LIỆU SILIC HỮU CƠ SIÊU XỐP KÍCH THƯỚC MICRO/NANO ĐỊNH HƯỚNG ỨNG DỤNG TRONG Y SINH DƯỢC

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC NGÀNH DƯỢC HỌC

HÀ NỘI - 2022

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC Y DƯỢC

LÊ THỊ TRÀ GIANG

NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP VẬT LIỆU SILIC HỮU CƠ SIÊU XỐP KÍCH THƯỚC MICRO/NANO ĐỊNH HƯỚNG ỨNG DỤNG TRONG Y SINH DƯỢC

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC NGÀNH DƯỢC HỌC

NGƯỜI HƯỚNG DẪN : TS LÊ THỊ HIÊN

ThS.BSNT HỒ MỸ DUNG

HÀ NỘI - 2022

LỜI CẢM ƠN

Khóa luận này là kết quả của quá trình học tập, rèn luyện của em tại trường Đại học Y Dược, Đại học Quốc gia Hà Nội Trong quá trình nghiên cứu và hoàn thành khóa luận này, em đã nhận được rất nhiều sự giúp đỡ quý báu từ các thầy cô của trường Đại học Y Dược và trường Đại học Công Nghệ, Đại học Quốc gia Hà Nội

Trước hết, em xin bày tỏ lòng biết sâu sắc tới ThS.BSNT Hồ Mỹ Dung và

TS Lê Thị Hiên - những người cô đã hết lòng tận tình, chỉ bảo em trong quá trình

làm khóa luận

Em xin chân thành cảm ơn thầy cô Bộ môn Y Dược học cơ sở, trường Đại học

Y Dược và Khoa Công nghệ Nông Nghiệp, trường Đại học Công Nghệ, Đại học Quốc gia Hà Nội đã tạo điều kiện cho em được thực hiện khóa luận tốt nghiệp

Em xin gửi lời cảm ơn đề tài “Hợp tác nghiên cứu kỹ thuật định lượng một số biomarker ở bệnh nhân bị bệnh võng mạc mắt do đái tháo đường”, mã số nhiệm vụ NĐT.69/CHN/19 – Trường Đại học Y Dược, Đại học Quốc gia Hà Nội đã hỗ trợ để

em thực hiện nghiên cứu này

Cuối cùng, em xin gửi lời cảm ơn tới gia đình, bạn bè đã động viên, giúp đỡ

em trong quá trình học tập cũng như làm đề tài tốt nghiệp

Trong quá trình làm khóa luận không tránh khỏi thiếu sót, em rất mong nhận được sự góp ý của các thầy cô để khóa luận của em được hoàn thiện hơn

Em xin chân thành cảm ơn!

Hà Nội, ngày 01 tháng 06 năm 2022

Sinh viên

Lê Thị Trà Giang

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT

APTES 3-(Aminopropyl)triethoxysilane

BET Brunauer - Emmett - Teller

BSA Bovine serum albumin

(Albumin huyết thanh bò) BTEE 1,2-Bis(triethoxysilyl)ethane

BTME 1,2-Bis(trimethoxysilyl)ethane

CTAB Cetyltrimethylammonium bromide

FESEM Field emission scanning electron microscopy

(Kính hiển vi điện tử phát xạ trường)

FTIR Fourier transform infrared spectroscopy

(Quang phổ hồng ngoại biến đổi Fourier) PBS Phosphate buffer solution

PMO Periodic mesoporous organosilica

(Silic hữu cơ siêu xốp rỗng cấu trúc tuần hoàn)

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 2.1 Danh mục các hóa chất chính dùng trong luận án 17

Bảng 2.2 Danh mục các thiết bị chính dùng trong luận án 17

Bảng 2.3 Danh mục các vật tư, dụng cụ thí nghiệm chính dùng trong luận án 18

Bảng 2.4 Ký hiệu các mẫu vật liệu tổng hợp trong luận án 23

Bảng 2.5 Nồng độ BSA để khảo sát khả năng hấp phụ của các vật liệu PMO 26

Bảng 3.1 Khối lượng các vật liệu PMO tổng hợp được 27

Bảng 3.3 Các đặc trưng của vật liệu PMO 32

Bảng 3.4 Nồng độ BSA đo được tại các điểm nồng độ ban đầu khác nhau 33

Bảng 4.1 So sánh các đặc trưng của vật liệu trong nghiên cứu này, trong nghiên cứu của Qian 37 và trong nghiên cứu của Zhu 40 38

DANH MỤC CÁC HÌNH, ĐỒ THỊ

Hình 1.1 Cấu trúc của vật liệu PMO 11 4

Hình 1.2 Các phương pháp chế tạo vật liệu nano 14 5

Hình 1.3 Cấu trúc một số tiền chất trong tổng hợp PMO 6

Hình 1.4 Bốn con đường tổng hợp PMO: (1) một tiền chất, (2) hơn hai tiền chất với nhóm chức hữu cơ khác nhau, (3) tiền chất với nhóm hữu cơ lơ lửng và (4) biến đổi tiếp PMO khi vừa tổng hợp xong bởi một chất hóa học xử lý phân tử hữu cơ 17 7

Hình 1.5 Sự thủy phân và ngưng tụ của organosilanes tạo thành silsesquioxane 18 7 Hình 1.6 Cấu trúc và hình dạng của chất hoạt động bề mặt trong dung dịch nước phụ thuộc vào nồng độ chất hoạt động bề mặt 19 8

Hình 1.7 Quá trình tổng hợp PMO từ tiền chất silic hữu cơ 20 8

Hình 1.8 Hình thái của lỗ rỗng khi sử dụng silica hữu cơ với các cầu nối lần lượt là methylene, ethylene, ethenylene, phenylene 21 9

Hình 1.9 Vị trí của các cầu nối hữu cơ ở vật liệu PMO 23 10

Hình 1.10 Phương pháp để cố định protein trên giá đỡ và các lực tương tác giữa protein và giá đỡ trong qua trình cố định protein 25 11

Hình 1.11 Ảnh hưởng của pH đến các tương tác và lượng hấp phụ trong quá trình cố định 32 14

Sơ đồ 2.1 Tổng hợp nano PMO trung tính 19

Sơ đồ 2.2 Tổng hợp nano PMO amin 20

Sơ đồ 2.3 Tổng hợp micro PMO trung tính 21

Sơ đồ 2.4 Tổng hợp micro PMO trung tính 22

Hình 2.1 Cơ chế hoạt động của máy nanodrop 25

Hình 3.1 Cảm quan của các vật liệu PMO sau khi sấy khô: a.PMO trung tính; b PMO amin 27

Hình 3.2 Phổ FTIR của các mẫu nanoPMO 28

Hình 3.3 Phổ FTIR của các mẫu nanoPMO amin 28

Hình 3.4 Phổ FTIR của mẫu microPMO 29

Hình 3.5 Phổ FTIR của mẫu microPMO 29

Hình 3.6 Ảnh FESEM của mẫu nanoPMO trung tính 30

Hình 3.7 Ảnh FESEM của mẫu nanoPMO amin 30

Hình 3.8 Hình ảnh FESEM mẫu microPMO trung tính 31

Hình 3.9 Hình ảnh FESEM microPMO amin 31

Đồ thị 3.1 Đường đẳng nhiệt hấp phụ N2: a nanoPMO; b microPMO 32

Đồ thị 3.2 Đường chuẩn nồng độ BSA phụ thuộc vào độ hấp thụ 33

Đồ thị 3.3 Lượng BSA hấp phụ vào 4 vật liệu PMO: MPT3, MPA3, NPT, NPA1. 34

Đồ thị 3.4 Lượng BSA hấp phụ lên 4 vật liệu PMO: MPT3, MPA3, NPT, NPA1 theo nồng độ BSA ban đầu 35

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG 1 - TỔNG QUAN 3

1.1 Tổng quan về vật liệu silic hữu cơ siêu xốp 3

1.1.1 Vật liệu nano silica siêu xốp 3

1.1.2 Cấu trúc và tính chất của vật liệu silic hữu cơ siêu xốp 3

1.1.3 Các phương pháp tổng hợp silic hữu cơ siêu xốp 4

1.1.4 Hình thái của silic hữu cơ siêu xốp rỗng 9

1.2 Ứng dụng của vật liệu silic hữu cơ siêu xốp trong y sinh 10

1.2.1 Cố định các phân tử sinh học 10

1.2.2 Làm giàu các phân tử sinh học 14

1.2.3 Vai trò chất xúc tác sinh học 15

1.2.4 Vai trò phân phối thuốc 15

CHƯƠNG 2 – VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 17

2.1 Thiết bị, hóa chất, vật tư nghiên cứu 17

2.1.1 Hóa chất thí nghiệm 17

2.1.2 Thiết bị thí nghiệm 17

2.1.3 Vật tư, dụng cụ thí nghiệm 18

2.2 Phương pháp nghiên cứu 18

2.2.1 Phương pháp tổng hợp silic hữu cơ siêu xốp kích thước nanomet 18

2.2.2 Phương pháp tổng hợp silic hữu cơ siêu xốp kích thước micromet 20

2.3 Phương pháp xác định tính chất đặc trưng của vật liệu 23

2.3.1 Phương pháp xác định hình thái học của vật liệu 23

2.3.2 Phương pháp xác định diện tích bề mặt riêng, thể tích lỗ rỗng, kích thước lỗ rỗng của vật liệu 24

2.4 Phương pháp xác định tương tác của BSA trên vật liệu 25

CHƯƠNG 3 – KẾT QUẢ 27

3.1 Kết quả tổng hợp vật liệu PMO 27

3.1.1 Khối lượng các vật liệu PMO 27

3.1.2 Thành phần nhóm chức 27

3.1.3 Hình thái học của vật liệu 30

3.1.4 Thông số đặc trưng 32

3.2 Khảo sát khả năng hấp phụ protein Bovine serum albumin (BSA) lên PMO 33 3.2.1 Sự hấp phụ BSA lên PMO theo thời gian 34

3.2.2 Sự hấp phụ BSA của các vật liệu PMO theo nồng độ BSA ban đầu 35

CHƯƠNG 4 – BÀN LUẬN 36

4.1 Về kết quả tối ưu quy trình tổng hợp vật liệu PMO 36

4.1.1 Tối ưu quy trình tổng hợp vật liệu microPMO 36

4.1.2 Đặc trưng của nanoPMO và microPMO 37

4.2 Về kết quả khảo sát sự hấp phụ protein của vật liệu PMO 39

KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT 42

TÀI LIỆU THAM KHẢO 43

MỞ ĐẦU

Kể từ bài giảng với tựa đề “Còn rất nhiều khoảng trống ở phía dưới” của Richard Feynman, người đoạt giải Nobel nổi tiếng vào năm 1959, khái niệm công nghệ nano đã ảnh hưởng đến tất cả các lĩnh vực nghiên cứu khác nhau liên quan đến hóa học, vật lý, điện tử, khoa học vật liệu và khoa học y sinh Cho đến nay, công nghệ nano vẫn là một lĩnh vực đang phát triển mạnh mẽ Việc tích hợp công nghệ nano vào các ngành, lĩnh vực đã cung cấp các giải pháp đột phá cho nhiều vấn đề như môi trường, y tế và công nghiệp hiện nay, bao gồm vật liệu micro/nano, điện tử, phân phối thuốc, năng lượng, công nghệ sinh học, công nghệ thông tin, an ninh quốc gia Công nghệ nano đang có tác động sâu sắc đến nền kinh tế - xã hội, được coi là một cuộc cách mạng công nghiệp hiện đại và tạo ra một xu hướng nghiên cứu mới mang lại sự đổi mới, đột phá 1,2

Vật liệu nano là một sản phẩm của công nghệ nano được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực Một trong những lĩnh vực có nhiều triển vọng ứng dụng vật liệu micro/nano nhất đó là y học 3,4 Vật liệu nano có cấu trúc lỗ xốp đã thu hút được nhiều quan tâm từ các nhà nghiên cứu do vật liệu này có không gian trống lớn bên trong giúp chúng có các đặc tính cải tiến và mới lạ Vì vậy, vật liệu này làm tăng hiệu suất đáng kể trong nhiều ứng dụng như y học, hóa học xúc tác, năng lượng, Trong số các loại vật liệu có cấu trúc lỗ xốp, silic hữu cơ siêu xốp cấu trúc tuần hoàn (PMO)

đã thu hút nhiều sự chú ý do các khung vật liệu lai hữu cơ-vô cơ độc đáo, trong đó các nhóm hữu cơ chức năng được kết hợp đồng nhất hoặc cộng hóa trị trên thành lỗ xốp ở cấp độ phân tử Các ứng dụng trong y sinh thường gặp của vật liệu nano silica siêu xốp là: chất xúc tác sinh học, cố định hay làm giàu các phân tử sinh học, phân phối thuốc 5,6 Để phân tách hoặc làm giàu các phân tử sinh học trong hệ thống sinh học, vật liệu nano siêu xốp với cấu trúc lỗ và kích thước lỗ phù hợp được thiết kế với mục đích các protein kích thước nhỏ hoặc peptide có thể đi vào trong lỗ và các protein lớn sẽ bị rửa trôi Trên thế giới, nhiều nhà khoa học đã tiến hành nghiên cứu tổng hợp vật liệu silic hữu cơ siêu xốp phục vụ cho y sinh Tuy nhiên tại Việt Nam chưa có công trình nghiên cứu nào về tổng hợp các loại vật liệu silic hữu cơ siêu xốp rỗng cũng như ứng dụng của chúng trong y sinh

PMO đã cho thấy triển vọng trong nhiều lĩnh vực nhờ vào các đặc trưng của

nó Nhằm tối ưu hóa quy trình tổng hợp vật liệu này ứng dụng trong sinh học và y

dược, chúng tôi thực hiện đề tài: “Nghiên cứu tổng hợp vật liệu silic hữu cơ siêu xốp

kích thước micro/nano định hướng ứng dụng trong y sinh dược” với hai mục tiêu:

- Tối ưu quy trình tổng hợp vật liệu silic hữu cơ siêu xốp rỗng kích thước micromet và nanomet

- Khảo sát khả năng tương tác của albumin huyết thanh bò lên các vật liệu đã tổng hợp

CHƯƠNG 1 - TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan về vật liệu silic hữu cơ siêu xốp

1.1.1 Vật liệu nano silica siêu xốp

Công nghệ nano là việc thiết kế, phân tích đặc trưng, chế tạo và ứng dụng các cấu trúc, thiết bị và hệ thống bằng việc điều khiển hình dáng và kích thước trên quy

mô nanomet Khoa học nano là ngành khoa học nghiên cứu về các hiện tượng và sự can thiệp (manipulation) vào vật liệu tại các quy mô nguyên tử, phân tử và đại phân

tử Tại các quy mô đó, tính chất của vật liệu khác hẳn với tính chất của chúng tại các quy mô lớn hơn Vật liệu nano là đối tượng của hai lĩnh vực là khoa học nano và công nghệ nano, nó liên kết hai lĩnh vực trên với nhau Kích thước của vật liệu nano trải một khoảng khá rộng, từ vài nanomet (nm) đến vài trăm nanomet hoặc từ vài micromet (µm) đến vài trăm micromet

Silica hữu cơ siêu xốp cấu trúc tuần hoàn (PMO) được báo cáo lần đầu tiên vào năm 1999 PMO là vật liệu lai hữu cơ - vô cơ với sự xuất hiện cầu nối của silica

vô cơ và nhóm chức hữu cơ vì vậy chúng được tổng hợp từ tiền chất là silic hữu cơ PMO làm nâng cao đặc tính lý hóa và tương thích sinh học so với vật liệu silica thông thường Không giống như vật liệu silica, PMO có thể điều chỉnh hiệu ứng bề mặt (tính ưa nước/ tính kỵ nước) và các đặc tính vật lý (hình thái, độ xốp) cũng như ổn định cơ học nhờ sự liên kết của các nhóm chức hữu cơ thuộc lỗ rỗng Do đó, PMO

đã thu hút sự quan tâm ngày càng lớn trong các lĩnh vực như sinh học và y sinh 7,8 PMO được tổng hợp bằng phương pháp sol-gel với sự có mặt của chất định hướng cấu trúc Quá trình tổng hợp gồm hai phản ứng: phản ứng thủy phân và phản ứng ngưng tụ nhóm hữu cơ liên kết cộng hóa trị với nguyên tử silic của tiền chất là silic hữu cơ Các silica có nguồn gốc hữu cơ này là tối ưu để tổng hợp PMO thông qua các mixen 6,9

1.1.2 Cấu trúc và tính chất của vật liệu silic hữu cơ siêu xốp

Vật liệu nano/micro PMO là vật liệu silic hữu cơ cấu trúc lỗ xốp tuần hoàn có kích thước hạt cỡ nanomet hoặc micromet và kích thước lỗ cỡ nanomet Một vật liệu rỗng xốp bao gồm các thành phần chính như lỗ rỗng (pore), khung (framework) Trên phần khung hoặc trong lỗ rỗng vật liệu chứa các cầu nối lai vô cơ – hữu cơ 10

Hình 1.1 Cấu trúc của vật liệu PMO 11

Vật liệu nano/micro PMO được đặc trưng bởi các thông số như: diện tích bề mặt riêng, thể tích lỗ, kích thước lỗ Những thông số này được đo và tính toán từ đường đẳng nhiệt hấp phụ khí nitơ Kích thước của lỗ xốp được tính bằng khoảng cách giữa hai cạnh của rãnh hoặc đường kính của lỗ xốp Theo tiêu chuẩn của IUPAC thì kích thước lỗ xốp được chia ra làm ba loại: micropore có kích thước bé hơn 2 nm, mesopore có kích thước từ 2-50 nm và macropore có kích thước từ 50 nm trở lên 12 Đối với PMO, lỗ xốp có kích thước từ 2-50 nm (thuộc loại mesopore) Diện tích bề mặt riêng được tính bằng m²/g, cho biết khả năng hấp phụ vật liệu Diện tích bề mặt của PMO thường cao hơn so với các vật liệu silica khác, diện tích bề mặt cao nhất của PMO từng được báo cáo là 1880 m2/g vẫn thấp hơn nhiều so với các loại vật liệu xốp khác, chẳng hạn như cacbon vi xốp (2000 - 5000 m2/g) Diện tích bề mặt này bị ảnh hưởng bởi mức độ trùng hợp của vật liệu, điều này phụ thuộc vào các yếu tố như

pH của dung môi và tỷ lệ các chất phản ứng Khi tăng pH dung môi sang tính kiềm thì kích thước hạt tăng dẫn đến diện tích bề mặt riêng giảm 13

1.1.3 Các phương pháp tổng hợp silic hữu cơ siêu xốp

Vật liệu nano được chế tạo bằng hai phương pháp chính: phương pháp từ trên xuống (top-down) và phương pháp từ dưới lên (bottom-up) Phương pháp từ trên xuống là phương pháp tạo hạt có kích thước micro/nano từ kích thước lớn hơn trong khi đó phương pháp từ dưới lên là hình thành hạt micro/nano từ các nguyên tử (kích thước angstrom) Phương pháp từ trên xuống bao gồm các kỹ thuật như nghiền, nghiền bi năng lượng cao (high-energy ball milling), in thạch bản, hợp kim cơ học, lắng đọng pha hơi hóa học (CVD) và lắng đọng pha hơi vật lý (PVD), Phương pháp

từ dưới lên chủ yếu được thực hiện bằng con đường hóa học như sol – gel, thủy nhiệt, đồng kết tủa, epitaxy chùm phân tử, Ngoài ra, tổng hợp PMO còn được phân loại dựa vào các con đường khác nhau như con đường vật lý, hóa học, cơ học, sinh học

được minh họa ở Hình 1.2

Hình 1.2 Các phương pháp chế tạo vật liệu nano 14

Vật liệu PMO chủ yếu được tổng hợp bằng phương pháp sol – gel Sol (dung dịch keo) là hệ phân tán các hạt rắn kỵ dung môi có kích thước từ 1-100 nanomet trong pha lỏng Sol khác với aerosol là hệ phân tán các hạt rắn trong pha khí và khác với nhũ tương là hệ phân tán các hạt lỏng trong pha lỏng khác Gel là hệ phân tán vi

dị thể bao gồm một mạng lưới pha rắn liên kết chặt chẽ với nhau được bao quanh bởi một pha lỏng liên tục Mạng lưới pha rắn này được tạo thành từ sự không bền của các hạt sol do giảm tương tác đẩy giữa các hạt hoặc do biến đổi bề mặt hạt trong môi trường lỏng hoặc bởi liên kết cầu nối giữa các cluster polyme Quá trình sol-gel là quá trình mà sol được chuyển thành gel bởi sự hình thành mạng lưới không gian trong toàn bộ môi trường pha lỏng Dùng phương pháp sol-gel để tổng hợp các hạt nano do phương pháp này có rất nhiều ưu điểm nổi bật như: vật liệu được tổng hợp ở nhiệt độ thấp, chế tạo được vật liệu lai hoá vô cơ - hữu cơ, dễ pha tạp, chế tạo được các vật liệu có hình dạng khác nhau như bột, khối, màng, sợi và vật liệu có cấu trúc nano/micro, có thể điều khiển được độ xốp và độ bền cơ học thông qua việc xử lý nhiệt, hoá chất sử dụng thường là không độc Phương pháp sol - gel có ba cách tiếp cận để tạo ra khối sol - gel Phương pháp 1: gel hóa dung dịch keo, phương pháp 2: thủy phân và ngưng tụ tiền chất sau đó sấy khô siêu tới hạn gel, phương pháp 3: thủy phân và ngưng tụ tiền chất tiếp theo là lão hóa cuối cùng làm khô trong không khí Silica gel có thể được tạo thành từ các hạt keo rời rạc (phương pháp 1) hoặc bằng cách hình thành mạng lưới liên kết 3D nhờ vào sự thủy phân và sự ngưng tụ của tiền chất (phương pháp 2 và 3) Gel được hiểu là khi nước được loại hết hoàn toàn 15

Vật liệu PMO thường được điều chế bằng phương pháp sol-gel trong dung dịch nước 16 Quá trình tổng hợp bao gồm quá trình thủy phân và ngưng tụ silic hữu

cơ trong dung dịch nước dưới xúc tác bazo hoặc axit Đặc điểm chính của tổng hợp PMO là trùng hợp silica hữu cơ với cầu nối là một nhóm hữu cơ thay vì cầu nối là đầu chất này và đuôi chất kia Nguyên liệu để tổng hợp PMO thường bao gồm tiền chất, chất hoạt động bề mặt Tiền chất là silica hữu cơ như 1,2-Bis(triethoxysilyl)ethane (BTEE), 1,2-Bis(trimethoxysilyl)ethane (BTME) Tiền chất silica hữu cơ có công thức chung là [(R1O)3Si]n –R, trong đó R là một nhóm hữu cơ,

n ≥ 1, R1 có thể cấu tạo từ các đơn vị đơn giản: methylen, ethylen, ethenylene, phenylen,… đến các đơn vị phức tạp hơn mang các nhóm chức khác nhau: thiol, nhóm bất đối, phức kim loại, dị vòng, 8 Chất hoạt động bề mặt là chất định hướng cấu trúc, làm khuôn trong quá trình tổng hợp PMO, hay dùng nhất là Hexadecyltrimethylammonium bromide (CTAB)

Hình 1.3 Cấu trúc một số tiền chất trong tổng hợp PMO

Bốn con đường để tổng hợp các PMO có cấu trúc khác nhau từ các tiền chất silic hữu cơ 17

Hình 1.4 Bốn con đường tổng hợp PMO: (1) một tiền chất, (2) hơn hai tiền chất

với nhóm chức hữu cơ khác nhau, (3) tiền chất với nhóm hữu cơ lơ lửng và (4) biến đổi tiếp PMO khi vừa tổng hợp xong bởi một chất hóa học xử lý phân tử hữu cơ 17

Trong môi trường cơ bản, phản ứng silanolates xảy ra, nhóm (- Si - O-) ngưng

tụ với tiền chất để tạo thành liên kết siloxan cộng hóa trị (Si - O - Si) và tiếp tục ngưng

tụ làm oligome lớn dần Tiếp theo, phản ứng sol-gel tạo ra khung silsesquioxane (ví

dụ O1,5Si - R – SiO1,5) 18

Hình 1.5 Sự thủy phân và ngưng tụ của organosilanes tạo thành silsesquioxane 18

Tuy nhiên, để thu được vật liệu xốp rỗng PMO, chất hoạt động bề mặt được thêm vào Trong trường hợp tạo khuôn bằng CTAB, khi nồng độ chất hoạt động bề mặt dưới nồng độ micelle tới hạn (CMC), các chất hoạt động bề mặt có xu hướng hấp phụ như một lớp đơn ở bề mặt phân cách nước và không khí Ở nồng độ trên CMC, chúng tạo ra các mixen hình cầu Với sự gia tăng hơn nữa về nồng độ của chất hoạt động bề mặt, các mixen hình cầu trở thành hình que và ở nồng độ cao hơn nữa, các mixen hình lục giác được hình thành 19

Lớp đơn

hấp phụ Mixen hình cầu Mixen hình que

Mixen hình lục

Theo chiều tăng của nồng độ chất hoạt động bề mặt

Hình 1.6 Cấu trúc và hình dạng của chất hoạt động bề mặt trong dung dịch nước

phụ thuộc vào nồng độ chất hoạt động bề mặt 19Môi trường mà silica hữu cơ thủy phân và ngưng tụ thiên về hiệu ứng tạo khuôn vì silanes tích điện âm ( -Si - O-)- bị hút vào micelle CTAB (- N+ (CH3)3) tích điện dương Sau đó, chất hoạt động bề được loại bỏ thông qua quá trình chiết tách Quá trình tổng hợp và chiết xuất liên quan đến các điều kiện nhiệt độ và pH phải phù hợp với tính ổn định hóa học của các cầu nối hữu cơ

Hình 1.7 Quá trình tổng hợp PMO từ tiền chất silic hữu cơ 20

1.1.4 Hình thái của silic hữu cơ siêu xốp rỗng

Hình thái của PMO phụ thuộc vào hình thái mixen được tạo thành Tùy thuộc vào chất hoạt động bề mặt và nồng độ của chúng mà mixen sẽ có hình thái khác nhau Khi sử dụng CTAB thì hình thái mixen thay đổi theo chiều tăng nồng độ CTAB là dạng cầu, dạng trụ, dạng lục giác, dạng phiến tương ứng với hình thái của PMO được tạo thành là: hình cầu, hình trụ, hình lục giác, hình phiến

Sự phân bố các nhóm hữu cơ trong vật liệu có tác động quan trọng đến kích thước, độ xốp và hình thái của vật liệu lai vô cơ – hữu cơ Mật độ các nhóm hữu cơ lớn có thể cản trở sự hình thành độ xốp trong vật liệu Tổng hợp PMO từ các silica hữu cơ với cầu nối hữu cơ là methylene, ethylene, ethenylene, phenylene sẽ tương

ứng tạo ra cấu trúc lỗ rỗng hình lục giác (P6 3 /mmc), hình lập phương ( Pm3n), lục

lăng ( P6mm ) và hình giun (Wormlike) 21

Hình 1.8 Hình thái của lỗ rỗng khi sử dụng silica hữu cơ với các cầu nối lần lượt là

methylene, ethylene, ethenylene, phenylene 21

Vị trí của các cầu nối hữu cơ có thể là trong lỗ rỗng hoặc thành lỗ Các vị trí này chủ yếu phụ thuộc vào tính ưa nước/tính kỵ nước của tiền chất Nếu tiền chất quá

kỵ nước, cầu nối hữu cơ có thể nằm trong lỗ rỗng mà không phải nằm ở thành lỗ rỗng và ngược lại 22 Cầu nối hữu cơ nằm trên thành lỗ (Hình 1.9E) và nằm cả trên thành lỗ và trong lỗ (Hình 1.9F)

Hình 1.9 Vị trí của các cầu nối hữu cơ ở vật liệu PMO 231.2 Ứng dụng của vật liệu silic hữu cơ siêu xốp trong y sinh

Hiện nay, vật liệu nano được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau như: y sinh học, năng lượng, môi trường, công nghệ thông tin, quân sự, điện tử - cơ khí, Trong lĩnh vực y sinh, PMO được coi là một loại vật liệu nano đầy hứa hẹn cho các ứng dụng tiềm năng như chất xúc tác sinh học, phân tách hay làm giàu các phân tử sinh học, phân phối thuốc 24

1.2.1 Cố định các phân tử sinh học

PMO với các nhóm hữu cơ được phân bố đồng nhất để kiểm soát tính chất hóa học, vật lý và tính chất cơ học của những vật liệu Các liên kết chính trong sự hấp phụ các phân tử sinh học trên vật liệu PMO là lực tĩnh điện, lực Van der Waals yếu

và liên kết hydro Năm 2005, sử dụng PMO để cố định protein / enzyme được báo cáo lần đầu tiên Hudson và cộng sự đã tiến hành cố định cytochrome c (cyt-c ) trên hai chất hấp phụ: SBA-15 và etan-PMO, hai vật liệu này có tính chất vật lý tương tự nhưng thành phần hóa học khác nhau Sự hấp phụ cyt-c của SBA-15 lớn hơn so với etan-PMO cho thấy tương tác tĩnh điện trong SBA-15 chiếm ưu thế hơn tính kỵ nước yếu trong etan-PMO Một nghiên cứu khác về cố định cyt-c trên một PMO với kích thước lỗ lớn, hình que đã được thực hiện và cho thấy khả năng hấp phụ cyt-c của nó không cao hơn nhiều so với vật liệu silica có hình thái và cấu trúc lỗ giống hệt do sự hấp thụ sinh học này chủ yếu phụ thuộc vào lực tĩnh điện và tính kỵ nước 8

1.2.1.1 Phương pháp cố định protein

Sự cố định của protein trên các giá đỡ khác nhau có thể được thực hiện bằng

ba cách chính: liên kết cộng hóa trị, hấp phụ và vi bao/nhốt giữ Hình 1.10 mô tả tổng quan về các cách tiếp cận khác nhau và tương tác tương ứng giữa chất mang và enzyme

Hình 1.10 Phương pháp để cố định protein trên giá đỡ và các lực tương tác

giữa protein và giá đỡ trong qua trình cố định protein 25

Cố định protein trong các vật liệu xốp bằng phương pháp bao bọc làm giảm

sự rửa trôi do tạo ra các rào cản vật lý Quá trình vi nang (Microencapsulation) và lồng vào kênh (channel entrapment) được thực hiện như một bước tổng hợp thứ hai sau quá trình cố định của protein, trong khi nhốt giữ protein bằng gel (gel entrapment) được thực hiện đồng thời với quá trình cố định và tổng hợp vật chất 25 Phương pháp nhốt giữ bằng gel là nhốt giữ phân tử protein giữa các khe của các cấu trúc gel liên kết chéo và không tan trong nước Liên kết chéo (cross-linking) của các protein bên trong lỗ rỗng của vật liệu xốp tạo ra các tập hợp protein liên kết chéo với kích thước quá lớn để thoát ra khỏi hệ thống lỗ rỗng này Phương pháp vi bao/nhốt giữ thường không được thực hiện trong điều kiện protein tối ưu và có thể dẫn đến hư hỏng cấu trúc 3 chiều Ngoài ra, việc bao bọc có thể bịt kín các lỗ rỗng trên bề mặt vật liệu xốp

và hạn chế sự khuếch tán của các sản phẩm, chất nền hoặc đồng yếu tố 26

Cố định protein bằng liên kết cộng hóa trị sẽ hình thành liên kết bền vững giữa protein và chất mang, do đó protein có thể tránh được các điều kiện khắc nghiệt như phân hủy Protein cố định bằng phương pháp này thường rất bền, có thể dùng được trong vài tháng hoặc bảo quản trong nhiều năm Liên kết cộng hóa trị trở thành một phương pháp quan trọng để thiết kế chất xúc tác sinh học cho các ứng dụng công nghiệp, vì sự ổn định của các enzym là bắt buộc đối với các ứng dụng trong lò phản

ứng Tuy nhiên, cố định cộng hóa trị bao gồm một số bước: kích hoạt hỗ trợ, liên kết cộng hóa trị, ngăn chặn các nhóm phản ứng; điều này làm cho kỹ thuật này tốn kém

và tốn thời gian Hơn nữa, các điều kiện khắc nghiệt và sự biến đổi hóa học của protein có thể làm giảm hoạt động của các enzym sau quá trình cố định cộng hóa trị

25

Những nhược điểm của hai phương pháp trên có thể được cải thiện bằng cách

sử dụng phương pháp hấp phụ, đây là một con đường tiết kiệm chi phí, đơn giản và nhanh chóng để cố định protein trên các chất mang khác nhau Phương pháp này được thực hiện đơn giản bằng cách đưa chất mang và protein tiếp xúc với nhau, sau đó protein sẽ bám lên bề mặt chất mang mà không hình thành liên kết cộng hóa trị do vậy không hoặc ít làm thay đổi cấu trúc phân tử protein từ đó vẫn giữ được hoạt tính của protein Quá trình gắn protein lên chất mang bằng hấp phụ là quá trình gắn thuận nghịch, không đặc hiệu nên sự ổn định và độ bền tương tác giữa protein và chất mang không cao Nhưng cũng nhờ chính khả năng cố định thuận nghịch nên các chất mang đắt tiền có thể dễ dàng tái sử dụng Sự hấp phụ thường dựa trên các liên kết yếu như lực Van der Waals, tương tác tĩnh điện, kỵ nước, liên kết hydro Lực tĩnh điện là lực mạnh nhất trong số các lực này, tiếp theo là các tương tác kỵ nước, liên kết hydro và lực van der Waals Vì nhiều nhóm chức của protein đều tương tác, nên sự hấp phụ không chỉ được gắn trên một điểm của protein, mà trên đa điểm để ổn cố định protein

25,27

1.2.1.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình hấp phụ protein trên vật liệu PMO

Ngày nay, các vật liệu có kích thước lỗ xốp macropore và hệ thống lỗ phân cấp được sử dụng trong quá trình cố định enzyme Sự thay đổi bề mặt độ xốp đã thu hút sự chú ý của các nhà nghiên cứu, do ảnh hưởng đến khả năng hấp phụ và hiệu suất của chất xúc tác sinh học Mỗi vật liệu có các nhóm chức năng khác nhau và do

đó, các lực khác nhau được áp dụng trong quá trình hấp thụ 25

❖ Ảnh hưởng của kích thước và hình thái hạt đến sự hấp phụ protein

Hình thái của một hạt có ảnh hưởng mạnh mẽ đến diện tích bề mặt riêng Các hạt có hình dạng bất thường và bề mặt thô ráp có diện tích bề mặt riêng cao hơn các hạt có bề mặt nhẵn Diện tích bề mặt riêng cao và kích thước hạt nhỏ cho phép protein tiếp cận các hạt bằng nhiều lối vào lỗ rỗng khác nhau do đó có thể quan sát thấy quá trình nạp protein cao và hấp phụ nhanh Các hình thái khác nhau của các hạt silica đã được Liu và cộng sự phân tích 28 Họ báo cáo rằng sự hấp thụ protein cao nhất và

nhanh nhất đã được quan sát thấy với những quả cầu silica rỗng có bề mặt gồ ghề Shan và cộng sự so sánh silica dạng cầu (1 mm) với silica dạng phiến để hấp phụ RNase 29 Sự hấp phụ trong silica dạng phiến rất nhanh, do sự khuếch tán dễ dàng do

độ mỏng của các phiến silica này (200 nm) Năm 2009, ảnh hưởng của hình thái hạt đối với hấp phụ lipase đã được nghiên cứu 30 Các nhà nghiên cứu đã so sánh silica dạng que và dạng túi Như mong đợi và đã thảo luận trước đây, vật liệu dạng que có dạng hình học lỗ kênh cho thấy khả năng hấp thụ protein cao hơn và nhanh hơn

❖ Ảnh hưởng của kích thước lỗ rỗng và hình thái lỗ rỗng đến sự hấp phụ protein

Nghiên cứu về ảnh hưởng của kích thước lỗ rỗng đối với cố định protein trên vật liệu silica xốp của Balkus và Diaz vào năm 1996 đã cho thấy chỉ một số protein

có thể tiếp cận các lỗ rỗng của vật liệu MCM-41 (4,0 nm) 31 CytC, papain và trypsin

có thể hấp thụ trong hệ thống lỗ rỗng vì kích thước của chúng nhỏ hơn kích thước lỗ của MCM-41 trong khi đó peroxidase của cải ngựa (HRP, 4,6 nm) quá lớn và do đó chỉ cố định ở bề mặt bên ngoài vật liệu Một số vấn đề quan trọng rút ra từ những nghiên cứu trên để tối ưu quá trình hấp phụ protein lên vật liệu silica xốp Thứ nhất,

rõ ràng là kích thước enzyme phải nhỏ hơn so với kích thước lỗ Thứ hai, các lỗ xốp lớn có thể chứa một lượng protein lớn hơn Thứ ba, hiệu ứng ổn định trên protein chỉ xảy ra khi các lỗ này không lớn hơn nhiều so với bản thân protein Ngoài ra, quá trình rửa trôi diễn ra dễ dàng hơn nếu enzyme không được gắn chặt vào lỗ rỗng Nếu lượng protein nạp vào vượt quá giới hạn, điều này phụ thuộc vào protein, kích thước và hình dạng lỗ rỗng thì hiện tượng tắc các lỗ rỗng có thể xảy ra 25

❖ Ảnh hưởng của pH đến các tương tác và sự hấp phụ protein

Các tương tác khác nhau giữa bề mặt protein và bề mặt silica có thể xảy ra trong quá trình hấp phụ Sự thay đổi của bề mặt vật liệu, sự thay đổi của pH và nồng

độ muối có ảnh hưởng lớn đến loại tương tác Có thể quan sát thấy lực Van der Waals, liên kết hydro, tương tác kỵ nước và tĩnh điện với lực tĩnh điện là tương tác mạnh nhất, trong khi các lực khác lại yếu hơn nhiều Những lực này không chỉ xảy ra giữa chất mang và protein mà còn giữa các phân tử protein Lực đẩy giữa các phân tử sinh học được giảm thiểu khi pH gần pI (điểm đẳng điện) Tại thời điểm này, có thể đạt được sự đóng gói dày đặc của các phân tử sinh học Tuy nhiên, vẫn có những nhóm tích điện trên protein có thể tương tác với nhau và với bề mặt Quá trình hấp phụ bây giờ bị chi phối bởi các liên kết hydro, tương tác kỵ nước và lực van der Waals (Hình 1.11)

Hình 1.11 Ảnh hưởng của pH đến các tương tác và lượng hấp phụ trong quá trình

cố định 32Điều kiện tốt nhất để cố định protein là pI của vật liệu thấp hơn và pI của protein cao hơn pH trong quá trình cố định (hoặc ngược lại) Do đó điện tích của vật liệu và protein là trái dấu nên sẽ xảy ra lực tương tác lớn hơn Đối với các protein như Lysin và BSA, sự cố định thường được thực hiện gần pI của chúng 25

1.2.2 Làm giàu các phân tử sinh học

So với các loại vật liệu silica khác, PMO có các ưu điểm độc đáo về kích thước

lỗ, cấu trúc, hình thái học nên được sử dụng trong các ứng dụng chuẩn bị mẫu sinh học và chẩn đoán sinh học do khả năng làm giàu peptit cao hơn và chọn lọc hơn Với kích thước lỗ rỗng của vật liệu PMO khá đồng đều và có thể tổng hợp các loại PMO với các kích thước lỗ khác nhau tùy theo mục đích do đó nó có khả năng sàng lọc các phân tử sinh học dựa vào sự khác nhau về kích thước của các phân tử sinh học để tách hoặc tinh lọc Do mật độ lỗ rỗng cao và diện tích bề mặt đặc biệt lớn, PMO có khả năng hấp thụ lớn các phân tử sinh học có kích thước nhỏ hơn kích thước lỗ của PMO Hơn nữa, bề mặt tích điện trái dấu của cả PMO và chất hấp phụ dẫn đến xảy

ra tương tác tĩnh điện giữa peptit và chất hấp phụ, do đó PMO có ái lực chọn lọc với peptit tích điện dương và âm tương ứng 8 Bên cạnh đó, tính chất ưa nước/kỵ nước và điện tích bề mặt lỗ của PMO cũng có thể được sử dụng để hấp thụ có chọn lọc các phân tử sinh học có tính chất phù hợp với các bề mặt lỗ PMO này Các kết quả nghiên cứu và thử nghiệm gần đây cho thấy, vật liệu PMO là vật liệu có tiềm năng rất lớn

cho nghiên cứu làm giàu có chọn lọc và phân tách các phân tử sinh học, đặc biệt là các protein có kích thước nhỏ và peptide 16

1.2.3 Vai trò chất xúc tác sinh học

Việc sử dụng các enzym làm chất xúc tác sinh học đã trở thành chủ đề ngày càng được quan tâm đối với các ngành công nghiệp hóa chất và dược phẩm trong việc sản xuất nhiều loại sản phẩm tự nhiên Lipase được coi là một trong những enzym quan trọng nhất trong quá trình thẩm phân sinh học do tính sẵn có, tính ổn định và khả năng phân giải nhiều loại cơ chất khác nhau Những nỗ lực đầu tiên để cố định chất xúc tác sinh học này vào PMO đã được thực hiện bởi Shakeri et al vào năm

2008 33 Ethane-PMO thể hiện khả năng hấp phụ cao hơn SBA-15 đối với sự hấp phụ Rhizopus oryzae lipase (ROL), do sự đồng tồn tại của các tương tác tĩnh điện và kỵ nước đối với sự cố định của enzyme Sau khi cố định vào PMO, các yếu tố như tính

kỵ nước, chuyển động của ROL và sự tiếp cận dễ dàng của chất nền đến các vị trí hoạt động dẫn đến khả năng xúc tác phản ứng cao hơn so với ROL cố định trên SBA-

15 hoặc thậm chí là ROL tự do

Gần đây, peroxidase củ cải ngựa (HRP) (3,7 nm × 4,3 nm × 6,4 nm) đã được

cố định trên PMO Các PMO có chứa urê và các đơn vị carbamothioic vào khung silica đã được tổng hợp 34 Do đó, vật liệu có hàm lượng C và N cao nên hấp thụ nhiều HRP hơn (40 mg/g) do sự kết hợp của các tương tác kỵ nước giữa các nhóm propyl của vùng hỗ trợ và vùng kỵ nước của enzym, các liên kết hydro giữa các nhóm amin bậc hai và các nhóm cacboxyl có trong enzyme Hơn nữa, kích thước lỗ và hình thái của các PMO này cũng ảnh hưởng đến quá trình hấp phụ Cả hoạt tính xúc tác và độ

ổn định của HRP đã cố định vào PMO đều được cải thiện đáng kể so với enzym tự

do

1.2.4 Vai trò phân phối thuốc

PMO có thể làm phương tiện phân phối thuốc hiệu quả Mạng lưới silica hữu

cơ được tổ chức tốt trong PMO cho phép kiểm soát tốt sự hấp phụ và giải phóng các phân tử thuốc một cách có kiểm soát 35,36 Trong khi, việc sử dụng thuốc qua các đường thông thường như tiêm tĩnh mạch thì nồng độ thuốc tại đích sẽ ít hơn vì một lượng nhỏ phân tử thuốc bị mất đi trước khi đến đích Để sử dụng vật liệu PMO làm

hệ thống phân phối nội bào, điều quan trọng là thuốc phải được giải phóng một cách

có kiểm soát tại vị trí đích, việc giải phóng sớm lượng thuốc có thể gây ra các tác dụng phụ nghiêm trọng đối với các tế bào khỏe mạnh Trong một quy trình tối ưu,

việc vận chuyển các chất chống ung thư độc hại phải đạt các yêu cầu: không phóng thích sớm, hệ thống vận chuyển thuốc tương thích sinh học và tốc độ giải phóng thuốc được kiểm soát và duy trì Các PMO để phân phối thuốc có thể vượt trội hơn so với các phương pháp truyền thống vì chúng có thể được thiết kế để hấp thụ một lượng lớn các phân tử thuốc bằng cách tương tác với các nhóm chức hữu cơ và chỉ giải phóng tại các vị trí cụ thể với tốc độ giải phóng được kiểm soát

CHƯƠNG 2 – VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Thiết bị, hóa chất, vật tư nghiên cứu

2.1.1 Hóa chất thí nghiệm

Các hóa chất sử dụng trong nghiên cứu được liệt kê ở Bảng 2.1

Bảng 2.1 Danh mục các hóa chất chính dùng trong luận án

1 Cetyltrimethylammonium bromide (CTAB) Bio Basic, Canada

2 1,2-Bis(triethoxysilyl)ethane (BTEE) A Johnson Matthey, Mỹ

3 1,2-Bis(trimethoxysilyl)ethane (BTME) A Johnson Matthey, Mỹ

4 (3-Aminopropyl)triethoxysilane (APTES) A Johnson Matthey, Mỹ

12 Bovine serum albumin (BSA) Bio Basic, Canada

2.1.2 Thiết bị thí nghiệm

Các thiết bị sử dụng trong luận án được liệt kê ở Bảng 2.2

Bảng 2.2 Danh mục các thiết bị chính dùng trong luận án

2 Bếp đun bình cầu Electrothermal

3 Máy ly tâm Centrifuge 5804R Eppendorf, Đức

5 Cân phân tích A&D GR-200 A&D, Nhật Bản

7 Tủ sấy SH Scientific, Hàn Quốc

9 Máy đo quang phổ UV-vis Nanodrop ND 8000 Thermo Scientific, Mỹ

10 Máy lắc Mini-rotator Bio RS-24 Biosan, Latvia

11 Kính hiển vi điên tử phát xạ trường (FESEM)

12 Máy đo phổ hồng ngoại IR Prestige-21 Shimadzu, Nhật Bản

2.1.3 Vật tư, dụng cụ thí nghiệm

Các vật tư, dụng cụ thí nghiệm sử dụng trong luận án được liệt kê ở Bảng 2.3

Bảng 2.3 Danh mục các vật tư, dụng cụ thí nghiệm chính dùng trong luận án

Cốc có mỏ 50, 100, 250, 500 ml Cá từ

Bình cầu hai cổ 250, 500 ml Nhiệt kế

Ống đong 20, 50, 100 ml Đũa thủy tinh

Pipet 20 µl, 100 µl, 1000 µl, 5 ml Giấy quỳ tím

2.2 Phương pháp nghiên cứu

2.2.1 Phương pháp tổng hợp silic hữu cơ siêu xốp kích thước nanomet

2.2.1.1 Quy trình tổng hợp nano PMO trung tính

Tổng hợp theo quy trình của Qian 37, có thay đổi thời gian tinh sạch từ 16 giờ xuống 8 giờ Cụ thể như sau:

Hòa tan 0,4 g CTAB vào 100 ml dung dịch NH3 20% trong bể ổn nhiệt ở nhiệt

độ 40ºC Sau đó, thêm từ từ 0,667 ml BTEE vào dung dịch và tiếp tục giữ hỗn hợp ở 40°C trong 3 giờ Lọc gạn thu chất rắn, rửa bằng nước khử ion đến khi về môi trường trung tính, sau đó rửa lần cuối bằng cồn 96% và để khô ở 25ºC trong không khí Bột thu được đem tinh sạch bằng cách đun hồi lưu với 40 ml ethanol 96% và 2,25 ml HCl 37% trong 8 giờ Lọc gạn tủa, rửa bằng nước khử ion cho đến khi pH trở về trung tính, sau đó rửa lần cuối bằng cồn 96% và sấy khô ở 45oC đến khối lượng không đổi Bảo quản trong ống nghiệm kín ở 25oC

Sơ đồ 2.1 Quy trình tổng hợp nano PMO trung tính

2.2.1.2 Quy trình tổng hợp nano PMO amin

Tổng hợp theo quy trình của Qian 37, có thay đổi thời gian tinh sạch từ 16 giờ xuống 8 giờ và tối ưu thời gian bổ sung APTES Cụ thể như sau:

Hòa tan 0,4 g CTAB vào 100 ml dung dịch NH3 20% trong bể ổn nhiệt ở nhiệt

độ 40ºC Sau đó, thêm từ từ 0,667 ml BTEE vào dung dịch và tiếp tục giữ hỗn hợp ở 40°C trong 3 giờ Để tổng hợp PMO kích thước nanomet với số lượng nhóm amin khác nhau, bổ sung 0,667 ml APTES vào dung dịch này cùng với BTEE ngay từ đầu (mẫu NPA1), 1 giờ sau khi bổ sung BTEE (mẫu NPA2) và 2 giờ sau khi bổ sung BTEE (mẫu NPA3) Lọc gạn thu chất rắn, rửa bằng nước khử ion cho đến khi về môi trường trung tính, sau đó rửa lần cuối bằng cồn 96% và để khô ở 25ºC trong không khí Bột thu được đem tinh sạch bằng cách đun hồi lưu với 40 ml ethanol 96% và 2,25 ml HCl 37% trong 8 giờ Lọc gạn tủa, rửa bằng nước khử ion cho đến khi về pH trung tính, sau đó rửa lần cuối bằng cồn 96% và sấy khô ở 45ºC đến khối lượng không đổi

0,4 g CTAB + 100 ml NH3 20%

Hòa tan ở 40oC

Giữ hỗn hợp ở 40oC, 3 giờ

+ 0,667 ml BTEE

Thu chất rắn, để khô ở không khí

Gạn rửa với nước và EtOH 96%

+ 40 ml EtOH 96%, 2,25 ml HCl 37% Tinh sạch, đun hồi lưu 8 giờ

Gạn rửa bằng nước và EtOH 96% Thu chất rắn, sấy khô ở 45oC