Thử nghiệm tương tác của vật liệu micro nano với protein

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, làm cho chúng

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC Y DƯỢC

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC Y DƯỢC

TRƯƠNG THỊ TRANG

THỬ NGHIỆM TƯƠNG TÁC CỦA VẬT LIỆU MICRO/NANO VỚI

PROTEIN

KHOÁ LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

NGÀNH DƯỢC HỌC

KHOÁ: QH.2017.Y Người hướng dẫn: PGS.TS Vũ Thị Thơm ThS.BSNT Lê Thị Minh Phương

Hà Nội – 2022

Em xin bày tỏ sự nhớ ơn đặc biệt đến PGS.TS Vũ Thị Thơm, TS Lê Thị Hiên

và ThS.BSNT Lê Thị Minh Phương – những người đã trực tiếp hướng dẫn, giúp đỡ

về kiến thức, tài liệu và phương pháp để em có thể hoàn thành đề tài nghiên cứu này

Cảm ơn đề tài “Hợp tác nghiên cứu kỹ thuật định lượng một số biomarker ở bệnh nhân bị bệnh võng mạc đái tháo đường” thuộc nhiệm vụ KHCN theo Nghị định thư Mã số: NĐT.69.CHN/19 đã bảo trợ cho nghiên cứu

Bên cạnh đó, sự quan tâm, giúp đỡ của gia đình, bạn bè và người thân đã luôn

là nguồn động lực lớn lao, tạo điều kiện tốt nhất để em có thể tập trung nghiên cứu

và hoàn thành đề tài

Tuy đã có nhiều cố gắng, nhưng trong đề tài nghiên cứu này không tránh khỏi những thiếu sót Em kính mong Quý thầy cô, các chuyên gia, những người quan tâm đến đề tài, gia đình và bạn bè tiếp tục có những ý kiến đóng góp, giúp đỡ để đề tài được hoàn thiện hơn

Sinh viên

Trương Thị Trang

MỤC LỤC

ĐẶT VẤN ĐỀ 1

CHƯƠNG 1 - TỔNG QUAN 3

1.1 Tổng quan về vật liệu micro/nano 3

1.1.1 Định nghĩa khoa học nano và công nghệ nano 3

1.1.2 Vật liệu micro/nano 3

1.1.3 Vật liệu Periodic mesoporous organosilicas (PMOs) 5

1.2 Tổng quan về các loại protein sử dụng trong nghiên cứu 12

1.2.1 Albumin huyết thanh bò - Bovine serum albumin (BSA) 12

1.2.2 Insulin 13

1.2.3 Trypsin 15

1.3 Tình hình nghiên cứu vật liệu micro/nano ứng dụng trong y học 16

1.3.1 Tình hình nghiên cứu trên thế giới 16

1.3.2 Tình hình nghiên cứu trong nước 17

CHƯƠNG 2 18

ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 18

2.1 Đối tượng nghiên cứu 18

2.2 Thời gian, địa điểm nghiên cứu: 18

2.3 Quy trình nghiên cứu 18

2.3.1 Sơ đồ nghiên cứu 18

2.4.2 Hóa chất, dụng cụ và thiết bị 19

2.5.3 Phương pháp tổng hợp vật liệu 21

2.5.4 Phương pháp khảo sát khả năng gắn các protein/peptide lên các vật liệu PMO 23

2.6 Phương pháp phân tích và xử lý số liệu 28

CHƯƠNG 3 - KẾT QUẢ 30

3.1 Xây dựng đường chuẩn nồng độ protein 30

3.1.1 BSA 30

3.1.2 Insulin/Trypsin 31

3.2 Khả năng tương tác của các protein với các vật liệu PMO 32

3.2.1 BSA 32

3.2.2 Insulin 35

3.2.3 Trypsin 37

3.3 So sánh khả năng hấp phụ protein của các vật liệu nghiên cứu 39

3.3.1 Khả năng hấp phụ các protein phụ thuộc pH dung dịch đệm 39

3.3.2 Sự khác nhau về khả năng hấp phụ protein BSA của vật liệu microPMO và nanoPMO 41

3.3.3 Khả năng hấp phụ các protein của hệ vật liệu nanoPMO 42

CHƯƠNG 4 – BÀN LUẬN 44

KẾT LUẬN 49

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT

BSA Bovine serum albumin (Albumin huyết thanh bò)

PMO Periodic mesoporous organosilica (vật liệu organosilica trung

tính định kỳ) MicroPMO Periodic mesoporous organosilica kích thước micromet

NanoPMO Periodic mesoporous organosilica kích thước nanomet

MPA Periodic mesoporous organosilica kích thước micromet gắn

–NH2 MPC Periodic mesoporous organosilica kích thước micromet gắn

-COOH MPT Periodic mesoporous organosilica kích thước micromet trung

tính NPA Periodic mesoporous organosilica kích thước nanomet gắn

-NH2 NPC Periodic mesoporous organosilica kích thước nanomet gắn

-COOH NPT Periodic mesoporous organosilica kích thước nanomet trung

tính

DANH MỤC BẢNG

Bảng 2.1 Danh mục hóa chất sử dụng trong nghiên cứu 19

Bảng 2.2 Danh mục dụng cụ sử dụng trong nghiên cứu 20

Bảng 2.3 Danh mục thiết bị sử dụng trong nghiên cứu 20

Bảng 2.4 Nồng độ BSA để khảo sát khả năng hấp phụ protein BSA của vật liệu 26

Bảng 2.5 Nồng độ Insulin để khảo sát khả năng hấp phụ protein Insulin của vật liệu 26

Bảng 2.6 Nồng độ Trypsin để khảo sát khả năng hấp phụ Trypsin của vật liệu 27

Bảng 3.1 Nồng độ BSA đo được tại A280……….30

Bảng 3.2 Nồng độ Insulin/Trypsin đo được tại A280………31

Bảng 4.1 Điện tích của các protein khảo sát: BSA, insulin, trypsin 46

DANH MỤC HÌNH ẢNH

Hình 1.1 Tổng hợp PMO từ tiền chất silic hữu cơ 6

Hình 1.2 Các ứng dụng của PMO – xúc tác sinh học, hấp phụ phân tử sinh học, phân phối thuốc 7

Hình 1.3 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[10] 8

Hình 1.4 Cấu trúc phân tử insulin người 14

Hình 1.5 Cấu trúc tinh thể của Trypsin [20] 15

Hình 2.1 Sơ đồ quy trình nghiên cứu………18

Hình 2.2 Quy trình tổng hợp vật liệu PMO trung tính……… 21

Hình 2.3 Quy trình tổng hợp vật liệu PMO amin……… 22

Hình 2.4 Cơ chế tạo PMO carboxylic từ PMO amin………22

Hình 2.5 Máy đo quang phổ huỳnh quang Nanodrop 8000……… 23

Hình 2.6 Xác định pH bằng máy đo pH cầm tay………24

Hình 2.7 Quy trình khảo sát tương tác của protein với vật liệu theo thời gian………25

Hình 2.8 Quy trình khảo sát tương tác của protein với vật liệu theo nồng độ……… 28

DANH MỤC BIỂU ĐỒ

Đường chuẩn nồng độ BSA 30 Đường chuẩn nồng độ Insulin/Trypsin 31

Xu hướng hấp phụ BSA của microPMO theo thời gian 32

Xu hướng hấp phụ BSA của vật liệu microPMO theo nồng độ BSA ban đầu 33

Xu hướng hấp phụ BSA của vật liệu nanoPMO theo thời gian 34

Xu hướng hấp phụ BSA của vật liệu nanoPMO phụ thuộc nồng độ BSA ban đầu 35

Xu hướng hấp phụ Insulin của vật liệu nanoPMO theo thời gian 36 Lượng Insulin bị hấp phụ trên 1 gam vật liệu phụ thuộc nồng độ Insulin ban đầu 37

Xu hướng hấp phụ Trypsin của vật liệu nanoPMO theo thời gian38

Xu hướng hấp phụ Trypsin của vật liệu nanoPMO theo nồng độ Trypsin ban đầu 39

Lượng protein (Trypsin và BSA) hấp phụ lên vật liệu nanoPMO tại thời điểm 15 phút 40

So sánh khả năng hấp phụ protein BSA của vật liệu microPMO amin (MPA) và vật liệu nanoPMO amin (NPA) theo thời gian 41

So sánh khả năng hấp phụ BSA của vật liệu microPMO (MPA) và vật liệu nanoPMO (NPA) theo nồng độ BSA ban đầu 42

Khả năng hấp phụ các protein của hệ vật liệu nanoPMO tại thời điểm 15 phút 43

ĐẶT VẤN ĐỀ

Y học hiện đại đang rất quan tâm phát hiện các marker sinh hóa có giá trị trong sàng lọc và chẩn đoán sớm một số bệnh lý như bệnh ung thư, đái tháo đường Trong hầu hết các trường hợp, phân lập thành công phần protein khỏi dung dịch

là chưa đủ Thông thường, ở giai đoạn sớm của bệnh, nồng độ của các dấu chỉ sinh học cho các bệnh trong các dịch sinh học (như các peptide có hoạt tính sinh học trong cơ thể) thường là rất thấp nên rất khó để có thể phân tích được Chính vì vậy, tăng nồng độ của các dấu chỉ sinh học trước khi phân tích là một bước rất quan trọng giúp tăng độ nhạy và độ chính xác của các kỹ thuật phân tích phát hiện tiếp sau đó Để khắc phục những vấn đề này, việc sử dụng các công nghệ phân tách đã đóng một vai trò quan trọng trong việc giảm độ phức tạp của mẫu

Làm giàu protein là một kỹ thuật trong đó các protein quan tâm trong một mẫu sinh học được tập trung để thuận lợi hơn cho việc định lượng và phân tích 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, làm cho chúng có triển vọng trong nhiều ứng dụng khác nhau bao gồm hấp phụ, xúc tác, phân phối thuốc và công nghệ nano trong y học cá thể[9] PMO

có thể là các hình dạng cầu có kích thước micromet (viết tắt là microPMO) hoặc hình cầu kích thước nanomet (viết tắt là nanoPMO) tùy theo mục đích ứng dụng Diện tích bề mặt bên trong cao của vật liệu PMO, khả năng tiếp cận tuyệt vời cũng như khả năng chức năng hóa các PMO bằng cách tạo chelate với protein hoặc các phức khác làm cho chúng trở thành ứng cử viên lý tưởng cho các ứng dụng trong lĩnh vực hấp phụ, như việc làm giàu protein huyết thanh Bên cạnh đó, tính chất

ưa nước/kị nước và diện 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

Tổng hợp các vật liệu silica trung tính dạng bột với kích thước lỗ được kiểm soát trong khoảng 2–30 (nm) và nhiều dạng hình học lỗ khác nhau đã là một lĩnh vực được quan tâm trong nhiều năm qua Tăng cường các nhóm chức trong các

kênh lỗ của vật liệu PMO với các nhóm hữu cơ mang lại cơ hội mới để tinh chỉnh các đặc tính hóa học, vật lý, cơ học và điện môi của những vật liệu này Điều này

đã dẫn đến việc quan tâm đến việc ứng dụng các vật liệu này làm màng ngăn cách

để loại bỏ các chất tạp nhiễm, làm giàu phân tử protein, các dịch sinh học cũng như các ứng dụng công nghệ nano tiên tiến khác[9]

Do đó, chúng tôi tiến hành nghiên cứu: “Thử nghiệm tương tác của vật liệu

micro/nano với protein” trình bày một phương pháp hiệu quả để làm giàu peptide

trong dịch sinh học bằng cách sử dụng hệ vật liệu PMO silica với các mục tiêu như sau:

1 Xác định được khả năng gắn các protein/peptide lên hệ vật liệu micro/nanoPMO theo thời gian và nồng độ bằng phương pháp hấp phụ vật lý

2 So sánh được khả năng gắn các protein/peptide của từng loại vật liệu PMO trong dung dịch đệm có pH khác nhau

CHƯƠNG 1 - TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan về vật liệu micro/nano

1.1.1 Định nghĩa khoa học nano và công nghệ nano

Khoa học nano là ngành khoa học nghiên cứu nghiên cứu về cấu trúc và phân tử ở kích thước nanomet (từ vài đến vài trăm nanomet) Khoa học nano là sự hội tụ vật lý, khoa học vật liệu và sinh học, liên quan đến các thao tác vật liệu ở các quy mô nguyên tử, phân tử và đại phân tử Công nghệ nano là khả năng quan sát, đo lường, thao tác, lắp ráp, kiểm soát và sản xuất vật chất ở quy mô nanomet

Theo Tổ chức sáng kiến công nghệ Quốc gia (NNI) Hoa Kỳ, công nghệ nano là “một ngành khoa học, kỹ thuật và công nghệ được tiến hành ở quy mô nano (1 đến 100 nm), nơi các hiện tượng độc đáo cho phép ứng dụng trong nhiều lĩnh vực, từ hóa học, vật lý và sinh học, đến y học, kỹ thuật và điện tử”[4]

1.1.2 Vật liệu micro/nano

1.1.2.1 Định nghĩa

Vật liệu nano là đối tượng của khoa học nano và công nghệ nano, nó có vai trò liên kết hai lĩnh vực trên với nhau Vật liệu nano có khả năng ứng dụng trong

y sinh học vì kích thước của chúng so sánh được với kích thước của tế bào khoảng

từ 1 nanomet đến 100 nanomet Khác với vật liệu nano, vật liệu micro có kích thước lớn hơn, từ vài micromet (mcm) đến vài trăm micromet

1.1.2.2 Phân loại

Vật liệu nano có thể được phân loại thành các nhóm khác nhau theo các tiêu chí như: kích thước, hình thái, trạng thái và thành phần hóa học Dựa trên kích thước và hình dạng tổng thể, vật liệu nano có thể được chia thành bốn loại Vật liệu nano không chiều (0D) có cả ba chiều đều ở kích thước nano, tức là có kích thước dưới 100 nm, bao gồm các vật liệu nano hình cầu, khối lập phương, thanh nano, đa giác, khối cầu rỗng, kim loại, vỏ - lõi, chấm lượng tử (QDs) Vật liệu nano một chiều (1D) là vật liệu có một chiều không ở kích thước nano trong khi hai chiều còn lại ở kích thước nano Vật liệu nano hai chiều (2D) chỉ có một chiều

ở kích thước nano trong khi hai chiều còn lại thì không Vật liệu ba chiều (3D) có các kích thước khác nhau ngoài 100 nm Dựa vào hình thái, vật liệu nano được chia thành ba dạng: phẳng, hình cầu, tỷ lệ khung hình Theo trạng thái, vật liệu có thể được phân loại là isometric, vật liệu nano không đồng nhất, phân tán và kết tụ

Sự kết tụ này dựa trên các đặc tính điện từ, từ tính và điện tích bề mặt của vật liệu nano Hơn nữa, sự kết tụ của các vật liệu nano trong chất lỏng phụ thuộc vào hình thái và chức năng, dẫn đến tính kỵ nước hoặc tính ưa nước Dựa trên thành phần hóa học của chúng, vật liệu nano có thể được phân loại thành nhiều loại khác nhau như hạt nano, nanocomposite và các vật liệu hữu cơ, vô cơ[37]

1.1.2.3 Tính chất của vật liệu micro/nano

Vật liệu micro/nano có những tính chất đặc biệt và khác so với vật liệu khối

đã từng nghiên cứu Khi kích thước giảm xuống cỡ nanomet thì có hai hiện tượng đặc biệt xảy ra: Hiệu ứng bề mặt và hiệu ứng kích thước Đối với hiệu ứng bề mặt: Khi kích thước của vật liệu nhỏ thì tỉ số giữa số nguyên tử trên bề mặt và tổng số nguyên tử của vật liệu gia tăng Mặt khác, năng lượng liên kết của các nguyên tử

bề mặt bị hạ thấp một cách đáng kể vì chúng không được liên kết đầy đủ, điều này thể hiện qua nhiệt độ nóng chảy hoặc nhiệt độ chuyển pha cấu trúc của các hạt nano thấp hơn nhiều so với vật liệu khố thông thường (ví dụ, TiO2 có nhiệt độ chuyển pha từ cấu trúc anatase sang cấu trúc rutile là khoảng 400 độ C khi vật liệu

ở cỡ nano và khoảng 1200 độ C khi vật liệu ở dạng khối) Đối với hiệu ứng kích thước: Khác với hiệu ứng bề mặt, hiệu ứng kích thước mang lại sự khác biệt rất nhiều cho vật liệu nano so với vật liệu truyền thống Điều này là bởi vì đối với một vật liệu, mỗi một tính chất của vật liệu này đều có một độ dài đặc trưng Độ dài đặc trưng của rất nhiều các tính chất của vật liệu đều rơi vào kích thước nm Ở vật liệu khối, kích thước vật liệu lớn hơn nhiều lần độ dài đặc trưng này dẫn đến các tính chất vật lí đã biết Nhưng khi kích thước của vật liệu có thể so sánh được với

độ dài đặc trưng đó thì tính chất có liên quan đến độ dài đặc trưng bị thay đổi đột ngột, khác hẳn so với tính chất đã biết trước đó Nghĩa là không có sự chuyển tiếp một cách liên tục về tính chất khi đi từ vật liệu khối đến vật liệu nano Chính vì

vậy, khi nói đến vật liệu micro/nano, chúng ta phải nhắc đến tính chất đi kèm của vật liệu đó[1]

1.1.3 Vật liệu Periodic mesoporous organosilicas (PMOs)

1.1.3.1 Sự ra đời của PMOs

Năm 1999, các nhóm nghiên cứu của Inagaki[36] Stein và Ozin đã báo cáo một cách độc lập về sự tổng hợp của các organosilicas trung tính từ các tiền chất hữu cơ được bis-silyl hóa [(R’O)3Si–R–Si(OR’)3 PMOs được nghiên cứu trong bối cảnh chức năng hóa bề mặt của các silicas trung tính định kỳ (PMS) được yêu cầu để mở rộng và cải thiện ứng dụng của chúng như chất hấp phụ, chất xúc tác, chất bẫy, cảm biến[9]… Các organosilica trung tính định kỳ là một loại vật liệu lai hữu cơ-vô cơ có trật tự mới, trong đó các đơn vị hữu cơ được phân bố đồng nhất vào khung silica[36] PMO bảo toàn được những chức năng cơ bản của silica trung tính như diện tích bề mặt và thể tích lỗ cao, kích thước lỗ có thể điều chỉnh, cấu trúc trung gian có trật tự cao, ngoài ra vật liệu này còn thể hiện được một số

ưu điểm đặc biệt là tính ổn định cơ học và thủy nhiệt cao so với các đối tác silica của chúng do kết hợp tải nhiều chất hữu cơ vào khuôn khổ của chúng[8] Các PMO

có chức năng cao có thể tìm thấy các ứng dụng mới mà silica trung tính không thể đạt được như trong các ứng dụng quang học như xúc tác quang thu ánh sáng, phim phát quang có thể điều chỉnh màu, thiết bị quang điện và xúc tác phức kim loại không đồng nhất.[27]

1.1.3.2 Một số phương pháp tổng hợp vật liệu PMO

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, 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 khau nhau như con đường vật lý, hóa học, cơ học, sinh học

được minh họa ở hình 1.1

Vật liệu PMO thường được điều chế bằng phương pháp sol-gel trong dung

dịch nước[28] Quá trình tổng hợp bao gồm quá trình thủy phân và ngưng tụ silica

hữu cơ trong dung dịch nước dưới xúc tác base hoặc acid Đặc điểm chính của

tổng hợp PMO: 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

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 ± 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 trụ và ở nồng độ cao hơn

nữa, đóng gói hình lục giác của các mixen hình ống được hình thành[34]

Hình 1.1 Tổng hợp PMO từ tiền chất silic hữu cơ (thủy phân và ngưng tụ

silica hữu cơ trong dung dịch nước dưới xúc tác base hoặc acid với sự có mặt của chất

hoạt động bề mặt Các mixen hình cầu trở thành hình trụ và ở nồng độ chất hoạt động

bề mặt cao hơn nữa, đóng gói hình lục giác của các mixen hình ống được hình thành)

Nguồn: "Periodic mesoporous organosilicas for advanced

applications"[28]

1.1.3.3 Ứng dụng của PMO trong y học và y sinh học

Cùng với sự phát triển của khoa học nano và công nghệ nano trong rất nhiều lĩnh vực của đời sống, ngày nay việc nghiên cứu ứng dụng vật liệu micro/nano trong y học nói chung và ứng dụng vật liệu micro/nano PMO nói riêng mang đến nhiều hứa hẹn cho các ứng dụng tiềm năng, chẳng hạn như xúc tác[25], điện tử[13, 22], hấp phụ kim loại[12], cố định hoặc bao bọc các phân tử sinh học và y sinh thiết kế các PMO chức năng cho ứng dụng tiếp theo của chúng như là chất hỗ trợ hoặc chất mang phù hợp của các phân tử sinh học, chất xúc tác sinh học và thuốc khác nhau[9]

Hình 1.2 Các ứng dụng của PMO – xúc tác sinh học, hấp phụ phân tử sinh

học, phân phối thuốc (Bio-catalysis: Xúc tác sinh học do sự đồng tồn tại của các

tương tác tĩnh điện và kỵ nước đối với sự cố định của enzyme; adsorption: Hấp phụ ổn định nhằm loại bỏ chọn lọc các ion kim loại; loading/release: quá trình hấp phụ/giải

phóng thuốc có kiểm soát)

 Cố định phân tử sinh học

Kể từ khi được phát hiện, vật liệu silicas trung tính được nghiên cứu rộng rãi với chức năng là một chất hỗ trợ cho sự cố định của các phân tử hoạt tính sinh học như là protein, enzyme, peptide[14] Các vấn đề phổ biến liên quan đến sự thiếu ổn định của các enzym trong điều kiện khắc nghiệt và khả năng tái sử dụng của chúng được khắc phục rõ ràng sau khi cố định, mang lại một số lợi ích bổ sung như dễ dàng tách khỏi môi trường phản ứng, thay đổi các đặc tính xúc tác và ngăn ngừa sự nhiễm bẩn của protein trong số những đặc tính khác[11] Sự cố định của protein trên vật chủ xốp được thực hiện bằng ba phương pháp phổ biến: Hấp phụ vật lý, gắn cộng hóa trị và vi bao/nhốt giữ[10]

Hình 1.3 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[10] (Ba phương pháp cố

định protein phổ biến: Hấp phụ vật lý, gắn cộng hóa trị và vi bao/nhốt giữ Cố định

bằng sự hấp phụ hay vi bao/nhốt giữ cần sự có mặt của các lực tương tác)

Trong số đó, phương pháp được sử dụng nhiều hơn cả là phương pháp hấp phụ vật lý do cách tiếp cận đơn giản và hiệu quả nhất để cố định protein 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 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 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 Cố định protein bằng liên kết cộng hóa trị cho hiệu quả

là protein được cố định rất bền, có thể sử dụng trong vài tháng hoặc bảo quản được trong nhiều năm Do hình thành liên kết bền vững giữa protein và chất mang, protein có thể tránh được các điều kiện khắc nghiệt như phân hủy Mặc dù vậy, cố định cộng hóa trị 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[22]

Để khắc phục những hạn chế của hai phương pháp trên, người ta sử dụng phương pháp hấp phụ vật lý do tiết kiệm chi phí, thời gian và đơn giản 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 Trong số các lực này, lực tĩnh điện là lực mạnh nhất, sau đó 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[22] Các yếu tố ảnh hưởng chính đến sự tương tác này có thể bao gồm các điều kiện thí nghiệm như nhiệt độ, pH của dung dịch đệm, cường

độ ion và các đặc tính của vật liệu, chẳng hạn như kích thước lỗ nano, thành phần, cấu trúc trung gian và hình thái học Ngoài ra, một yếu tố quan trọng và quyết định khác trong quá trình hấp thụ sinh học là chức năng hóa bề mặt của silicas trung tính Nhiều nhóm chức năng đã được cố định trên bề mặt silica để tăng cường tương tác của chúng với bề mặt protein[9]

Năm 2012, Ling Zhu và cộng sự đã tiến hành nghiên cứu tổng hợp các PMO

đa chức năng khác bằng cách ghép các amin có chức năng sau khi ghép amin hoặc acid cacboxylic functionalized trialkoxysilanes có chức năng trên bề mặt etan-PMO có thứ tự cao Các PMO đã được chức năng hóa này với tính kỵ nước và điện tích thực khác nhau được sử dụng để hấp thụ và làm sạch một cách chọn lọc

ba loại protein — albumin huyết thanh bò (BSA, pI = 4,8), hemoglobin (Hb, pI = 6,8) và lysozyme (Lys, pI = 11,0) Có sự khác biệt hình dạng và điểm đẳng điện Kết quả cho thấy những vật liệu này có ái lực cao với BSA hơn là Hb, trong khi chúng không thích hợp để hấp phụ Lys[17] Ngoài ra, trong nghiên cứu sự hấp phụ của acid amin trên vật liệu PMO của Shin JH và cộng sự chỉ ra rằng điểm đẳng điện và tính kỵ nước của PMO cũng như tính kỵ nước của acid amin là những yếu tố quan trọng nhất chi phối quá trình hấp phụ sinh học[16]

 Làm giàu phân tử sinh học

Bên cạnh ứng dụng cố định cho các phân tử sinh học, PMO cũng có thể hoạt động như vật chủ để làm giàu peptide Yang và cộng sự đã tổng hợp các PMO đa chức năng với các nhóm etan làm đơn vị cầu nối và các nhóm acid phosphonic được ghép trên thành lỗ rỗng Khả năng phối trí của các nhóm phosphonic này với các ion kim loại như Zr+4 và Fe+3 khiến chúng có hiệu quả như chất hấp phụ IMAC (sắc ký ái lực kim loại cố định) tiềm năng để bắt giữ chọn lọc các phosphopeptide[29] Mặc dù khi ở nồng độ thấp, nhiều protein có thể được uốn lại đúng cách mà không cần bất kỳ sự hỗ trợ nào từ bên ngoài, nhưng khi nồng độ

protein và chất biến tính cao, việc tìm ra một quy trình hiệu quả có thể cạnh tranh với sự hình thành các tập hợp protein không hoạt động là thiết yếu

Hiện nay, trên thế giới đang sử dụng một số các kỹ thuật để tách và làm tăng nồng độ của các phân tử sinh học nói chung và protein nói riêng để hỗ trợ cho việc tăng độ nhạy của các phương pháp chẩn đoán phân tử Có thể kể đến như: kỹ thuật siêu lọc, siêu li tâm, kỹ thuật cột ái lực đặc hiệu, kỹ thuật vi lưu tuần hoàn, kỹ thuật

sử dụng các hạt polyme, hạt silica và hạt từ kích thước nanomet và kích thước micromet Mỗi kỹ thuật có những ưu nhược điểm riêng và được ứng dụng phù hợp với các mục đích tách và làm giàu các protein cụ thể Kỹ thuật siêu lọc sử dụng các ống lọc với màng lọc làm từ nitroxenlulose biến tính với kích thước lỗ nhỏ kết hợp với lực li tâm có khả năng tách trung bình khoảng 50% protein đích ra khỏi các protein có kích thước nhỏ hơn, tuy nhiên khó để tách khỏi các protein với kích thước lớn hơn Để tăng khả năng làm giàu protein, có khi cần sử dụng đến ba hai lần siêu lọc Phương pháp này phụ thuộc vào thiết bị li tâm và mất khá nhiều thời gian Phương pháp siêu li tâm sử dụng thiết bị ly tâm với tốc độ cao để phân tách các phân tử sinh học với các khối lượng riêng khác nhau, do đó giúp tăng được nồng độ của phân tử đích Kỹ thuật cột ái lực đặc hiệu (IMAC) giúp tách đặc hiệu

1 loại protein ra khỏi hỗn hợp sinh học, tuy nhiên loại này cần sử dụng các ligand hoặc kháng thể đặc hiệu với protein đích

Năm 2010, Jingjing Wan và cộng sự[17] đã phát hiện ra 36 và 28 peptide

từ quá trình phân hủy BSA với sự hiện diện của PMO và NH2−PMO tương ứng, trong khi chỉ 6 và 4 được theo dõi trong trường hợp làm giàu SBA-15 và từ dung dịch không làm giàu, tương ứng bằng cách thêm trực tiếp PMO, NH2 -PMO cũng như các vật liệu silica tinh khiết vào dung dịch peptide có nồng độ thấp (1−2 fmol/μL) Nguyên nhân thứ nhất là do PMO với các nhóm hữu cơ kỵ nước được phân bố đồng nhất trong khuôn khổ của chúng đã tạo điều kiện thuận lợi cho sự hấp phụ peptide Thứ hai, và quan trọng hơn, bề mặt tích điện trái dấu của cả hai PMO cho phép thao tác tương tác tĩnh điện giữa peptide và chất hấp phụ, dẫn đến vật liệu xốp có ái lực chọn lọc với peptide tích điện dương và âm tương ứng[9] Trong những nỗ lực cải thiện khả năng làm giàu peptide của vật liệu PMO, Kun

Qian cùng cộng sự[31] đã nghiên cứu và chỉ ra rằng các vi hạt hữu cơ hữu cơ trung tính tuần hoàn (microPMO) được thiết kế với các đặc điểm cấu trúc tích hợp, bao gồm cấu trúc trung thể hình khối, thành phần vách kỵ nước, kích thước lỗ đồng nhất ≈3 nm và hình thái hình cầu tính bằng micromet, tất cả đều có lợi cho việc làm giàu có chọn lọc kích thước và hiệu quả cao của peptide từ hỗn hợp Do đó, microPMO có thể được sử dụng để thu giữ các peptide trong một loạt các hệ thống sinh học phức tạp

 Vật liệu PMO ứng dụng làm hệ thống phân phối thuốc

Trong những năm gần đây, các nhà nghiên cứu đã dành nhiều nỗ lực để tìm kiếm các loại vật liệu chủ mới làm hệ thống phân phối thuốc có thể kiểm soát (DDS) Các DDS này phải có khả năng vận chuyển các loại thuốc điều trị mà không làm tổn thất đến các tế bào hoặc mô được nhắm đích và khi đã đến đích, sẽ giải phóng hàng hóa một cách có kiểm soát Trong số đó, các vật liệu trung tính dựa trên silica đã được chứng minh là có khả năng giam giữ thuốc hoặc các loài

có hoạt tính sinh học trong tế bào trung bì của chúng Nhiều loại thuốc mẫu, chẳng hạn như ibuprofen, amoxycilin, gentamicin, erythromicyn, naproxen, aspirin và alendronat, đã được kết hợp vào silicas trung tính theo trật tự Sự tham gia gia tăng của chúng với tư cách là ma trận vật chủ là do một số yếu tố, chẳng hạn như kích thước lỗ chân lông đồng đều và có thể điều chỉnh được, diện tích bề mặt lớn, thể tích lỗ xốp cao, bản chất không độc hại và khả năng tương thích sinh học tốt[39]

Ngoài ra, PMO còn được nghiên cứu hỗ trợ làm chất xúc tác sinh học[26]

và ứng dụng hạt nano cho các ứng dụng y tế

1.2 Tổng quan về các loại protein sử dụng trong nghiên cứu

1.2.1 Albumin huyết thanh bò - Bovine serum albumin (BSA)

Albumin huyết thanh lần đầu tiên xuất hiện ở động vật có xương sống sơ khai và có trong huyết tương của tất cả động vật có vú Cấu trúc kinh điển của nó được hỗ trợ bởi một bộ cầu disulfide được bảo tồn được duy trì trong tất cả các albumin huyết thanh của động vật có vú và bất kỳ thay đổi nào trong trình tự đều

có tương quan cao với sự tiến hóa của loài Trước đây, các nghiên cứu về cấu trúc

của albumin huyết thanh động vật có vú chỉ tập trung vào albumin huyết thanh người (HSA), kết quả có thể có khó khăn về kết tinh và nhiễu xạ Sau đó, cấu trúc tinh thể của albumin huyết thanh phân lập từ huyết tương bò, ngựa được báo cáo Các cấu trúc này đã được so sánh chi tiết với cấu trúc của HSA Sự khác biệt đáng

kể hơn nhiều đã được quan sát thấy trên bề mặt của các phân tử BSA, là một trong những protein được sử dụng rộng rãi nhất trong thực hành phòng thí nghiệm và được sử dụng làm chất thay thế HSA trong nhiều thí nghiệm bởi khả năng tiếp cận

dễ dàng, độ ổn định cao, khả năng liên kết các phối tử khác nhau và tương tự như huyết thanh người (HAS) Ngoài ra, cấu trúc tinh thể có độ phân giải cao hơn của ESA làm nổi bật các đặc tính liên kết của protein này vì nó bao gồm một số hợp chất liên kết từ dung dịch kết tinh cung cấp thông tin cấu trúc bổ sung về các túi liên kết phối tử tiềm năng[5]

Ban đầu, người ta coi rằng BSA bao gồm 582 gốc acid amin Gần đây, Hirayama và cộng sự[38] báo cáo rằng Tyr156 bị thiếu trong trình tự trước đó và BSA bao gồm 583 trình tự axit amin và có khối lượng phân tử là 66400 Da Các mảnh BSA được cô lập và cố định trên gel silica Chuỗi axit amin được tạo thành

từ ba miền tương đồng nhưng khác biệt về cấu trúc (I, II và III), được chia thành chín vòng bởi các liên kết disulfua và được sắp xếp trong một phân tử hình trái tim Mỗi miền bao gồm hai miền phụ, A và B Cấu trúc bậc hai của protein chủ yếu là xoắn α (74%), với chuỗi polypeptit còn lại xảy ra lần lượt và trong các vùng

mở rộng hoặc linh hoạt giữa các miền phụ[15, 24]

BSA là một protein lưỡng tính do sự hiện diện của nhóm -NH2 và -COOH trong cấu trúc phân tử của nó Nó cho thấy một điện tích thực khác nhau ở các môi trường pH khác nhau Điểm đẳng điện của albumin huyết thanh bò là pI = 4,7 tức

là BSA có điện tích dương với pH < 4,7 và điện tích âm với pH > 4,7 pH có ảnh hưởng lớn đến sự hấp phụ BSA, sự hấp phụ cực đại của BSA trên các vật liệu xảy

ra tại điểm đẳng điện của BSA Trong vùng pH = 7, BSA có điện tích âm trong khi các hạt từ tính có điện tích dương, điều này thúc đẩy sự hấp phụ của BSA trên các hạt từ tính][30]

1.2.2 Insulin

Insulin là một hormone peptide được tiết ra bởi các tế bào β của đảo tụy Langerhans và duy trì mức đường huyết bình thường bằng cách tạo điều kiện thuận lợi cho việc hấp thụ glucose của tế bào, điều chỉnh chuyển hóa carbohydrate, lipid

và protein, đồng thời thúc đẩy sự phân chia và tăng trưởng của tế bào thông qua các tác động phân bào của nó Protein insulin của con người có công thức là C257H383N65O77S6 bao gồm 51 amino acid và có khối lượng phân tử là 5808 Da

Nó là một dimer hetero của chuỗi A và chuỗi B, được liên kết với nhau bằng liên kết disulfide (hình 3) Cấu trúc của Insulin thay đổi một chút giữa các loài động vật Insulin từ các nguồn động vật khác nhau về hiệu quả (về tác dụng chuyển hóa carbohydrate) so với insulin người vì những biến thể này[40] Chuỗi A bao gồm

21 acid amin và chuỗi B gồm 30 acid amin Hai chuỗi này nối với nhau bằng cầu disulfua (-S-S-) tại vị trí cys7A – cys7B và cys20A – cys19B Riêng chuỗi A có thêm một liên kết disulfua tại cys6 và cys11 như mô tả ở hình 2 Các cầu disulfua bị cắt đứt thì insulin sẽ bị mất hoạt tính[7] Đến năm 1968, Seinar và Lacy đã phát hiện tiền chất của insulin là pro-insulin (PI) Trong pro-insulin, ngoài 2 chuỗi A và B còn có chuỗi peptide C là đoạn nối giữa 2 chuỗi A và B[32, 33] Tỷ lệ PI / I tăng cao là do nhu cầu bài tiết trên tế bào β tăng lên

Hình 1.4 Cấu trúc phân tử insulin người

Điểm đẳng điện pI của Insulin là 5,4[40], tức là Insulin mang điện tích dương khi pH < 5,4 và mang điện tích âm khi pH > 5,4 Điều này ảnh hưởng đến

sự hấp phụ Insulin của các vật liệu đối với các dung dịch đệm khác nhau

1.2.3 Trypsin

Trypsin được phát hiện vào năm 1876 bởi Wilhelm Kühne kể từ khi nó lần đầu tiên được phân lập bằng cách cọ xát tuyến tụy với glycerin[18] Trypsin là một loại enzym trong đoạn đầu tiên của ruột non, bắt đầu quá trình tiêu hóa các phân

tử protein bằng cách cắt các chuỗi dài acid amin này thành các mảnh nhỏ hơn Nó

là một serine protease từ siêu họ protease, được tìm thấy trong hệ tiêu hóa của nhiều loài động vật có xương sống, nơi nó thủy phân protein Trypsin của con người có nhiệt độ hoạt động tối ưu là khoảng 37 °C Là một protein, trypsin có trọng lượng phân tử khác nhau tùy thuộc vào nguồn Ví dụ, trọng lượng phân tử

23300 Da được báo cáo đối với trypsin từ các nguồn bò và heo

Trypsin bao gồm một chuỗi polypeptit của 223 gốc acid amin với điểm đẳng điện pI là 10,5[23] Hoạt động của trypsin không bị ảnh hưởng bởi chất ức chế enzym tosyl phenylalanyl chloromethyl ketone, chất này vô hiệu hóa chymotrypsin Trypsin nên được bảo quản ở nhiệt độ rất lạnh (từ −20 đến

−80°C) để ngăn quá trình tự phân giải

Hình 1.5 Cấu trúc tinh thể của Trypsin [20]

1.3 Tình hình nghiên cứu vật liệu micro/nano ứng dụng trong y học

1.3.1 Tình hình nghiên cứu trên thế giới

Cùng với sự phát triển của khoa học nano và công nghệ nano, các nghiên cứu ứng dụng công nghệ micro/nano vào rất nhiều lĩnh vực trong cuộc sống như công nghiệp, điện tử, thực phẩm và mỹ phẩm nói chung, y học nói riêng ngày được quan tâm và thúc đẩy phát triển trên toàn thế giới Các nghiên cứu ứng dụng vật liệu micro/nano trong y học điển hình có thể kể đến các các nghiên cứu của nhóm tác giả Samie Yaseen và cộng sự (2021) [35], Shinji Inagaki và cộng sự (1999,

2018)[36], Dolores Esquivel và cộng sự (2011, 2014) [9] Các tác giả đã cung cấp

các phương pháp tổng hợp vật liệu siêu xốp PMO, qua đó đưa ra cái nhìn tổng quan về những ứng dụng của vật liệu nano PMO cụ thể trong việc cố định và làm giàu các phân tử sinh học, làm chất xúc tác sinh học, chất dẫn thuốc,…

Khoảng 15 năm trở lại đây, hạt polymer, hạt từ và hạt silica kích thước micro/nanomet được chức năng hóa bề mặt bằng các vật liệu tương thích sinh học

và có khả năng hấp phụ tương đối đặc hiệu đối với các phân tử sinh học đích để tách và làm giàu các phân tử sinh học Đối với riêng PMO, với các ưu điểm độc đáo về kích thước lỗ nằm trong khoảng nanomet, cấu trúc, hình thái học và hóa học bề mặt được sử dụng trong các ứng dụng chuẩn bị mẫu sinh học và chẩn đoán sinh học 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 Năm 2011, Qian và cộng sự[31] đã tiến hành tổng hợp vật liệu PMO trên nền silic hữu cơ siêu xốp với các đặc điểm cấu trúc tích hợp, bao gồm cấu trúc trung thể hình khối, thành phần vách kỵ nước, kích thước lỗ đồng nhất ≈3 nm và hình thái hình cầu tính bằng micromet, thực hiện làm giàu và phân tách peptide E7 bằng vật liệu micro/nanoPMO Kết quả là vật liệu PMO cung cấp một phương pháp thu giữ các peptit trong một loạt các chất sinh học phức tạp hệ thống, bao gồm huyết thanh chuột và bộ đệm rửa tế bào chopeptidome của bề mặt

tế bào, rất quan trọng trong nhiều sinh học các ứng dụng logic.[31]

1.3.2 Tình hình nghiên cứu trong nước

Cùng với sự học hỏi và nỗ lực không ngừng nghỉ, một số viện nghiên cứu, trường đại học ở Việt Nam đã có bước tiến khá dài với không ít sản phẩm nano bước chân ra thị trường Để đạt những kết quả có thể chia sẻ, so sánh với các phòng thí nghiệm tiên tiến trên thế giới, họ đã chọn những hướng nghiên cứu có thể tận dụng thành quả từ các nước phát triển và tối ưu hóa sản phẩm phù hợp với điều kiện Việt Nam Có thể kể đến các phòng thí nghiệm đi đầu về vật liệu và công nghệ nano như Viện Khoa học vật liệu - Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam, Viện Công nghệ nano - Đại học (ĐH) Quốc gia TPHCM, ĐH Khoa học

tự nhiên và ĐH Công nghệ - ĐH Quốc gia Hà Nội, ĐH Bách khoa Hà Nội, ĐH Sư phạm Hà Nội Hiện nay tại Việt Nam, y dược và mỹ phẩm là được xem là mảng ứng dụng nhiều nhất của công nghệ nano Từ ngành dệt (khẩu trang, vải dệt), y dược (sản phẩm thực phẩm chức năng, như nghệ curcumin nano), cốm cho trẻ em…

Năm 2017, Tiến sĩ Lê Việt Cường, trường Đại học Công nghệ - ĐHQG Hà Nội đã thực hiện nghiên cứu chế tạo vật liệu từ nền Fe có cấu trúc micro-nano định hướng ứng dụng trong y sinh Chế tạo và khảo sát một số tính chất các màng NiFe dày 10 nm, FePt dày 500 nm và NdFeB dày 5 µm trên đế Si bằng phương pháp phún xạ Sử dụng lớp đệm, giảm áp suất khí và nhiệt độ phù hợp, các màng có dị hướng từ vuông góc mặt phẳng với lực kháng từ lần lượt là 5 mT, 0,4T và 1,5 T Chế tạo các vi cấu trúc từ kích thước micro FePt và NdFeB bằng phương pháp phún xạ và quang khắc Thử nghiệm sử dụng các vi cấu trúc từ để bắt giữ các hạt

từ Fe3O4 và NdFeB, các tế bào hồng cầu và tế bào ung thư vú [1]

CHƯƠNG 2 ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Đối tượng nghiên cứu

Vật liệu micro/nano PMO ở ba dạng khác nhau bao gồm: Vật liệu trung tính, vật liệu gắn nhóm amin –NH2 và vật liệu gắn nhóm carboxyl –COOH

Cụ thể, đối với vật liệu microPMO, gồm: Vật liệu microPMO trung tính (MPT), vật liệu microPMO gắn nhóm amin –NH2 (MPA) và vật liệu microPMO gắn nhóm carboxyl –COOH (MPC) Tương tự, với vật liệu nanoPMO, ta có: Vật liệu nanoPMO trung tính (NPT), vật liệu nanoPMO với gắn nhóm amin –NH2 (NPA) và vật liệu nanoPMO gắn nhóm carboxyl –COOH (NPC)

2.2 Thời gian, địa điểm nghiên cứu:

Từ tháng 2 năm 2022 đến tháng 06 năm 2022 tại Khoa Công nghệ Nông nghiệp, Đại học Công nghệ, ĐHQGHN

2.3 Quy trình nghiên cứu

2.3.1 Sơ đồ nghiên cứu

Sơ đồ quy trình nghiên cứu

2.4.2 Hóa chất, dụng cụ và thiết bị

2.4.2.1 Hóa chất

Danh mục hóa chất sử dụng trong nghiên cứu được liệt kê ở bảng 2.1

Bảng 2.1 Danh mục hóa chất sử dụng trong nghiên cứu

Độ

14 Sodium Phosphate dibasic, anhydrous

(Na2HPO4)

Bio Basic, Canada

15 Sodium Phosphate monobasic,

anhydrous (NaH2PO4)

Bio Basic, Canada

2.4.2.2 Dụng cụ

Các dụng cụ sử dụng trong nghiên cứu được liệt kê ở bảng 2.2

Bảng 2.2 Danh mục dụng cụ sử dụng trong nghiên cứu

1 Thìa cân, giấy cân

2 Bộ pipette các cỡ (10 μL, 100μL, 1000μL)

3 Giá đựng ống Falcon loại 1,5mL

4 Giá đựng ống Eppendorf các kích cỡ (loại 1,5mL, loại 2mL)

Các thiết bị sử dụng trong nghiên cứu được liệt kê ở bảng 2.3

Bảng 2.3 Danh mục thiết bị sử dụng trong nghiên cứu

2.5.3 Phương pháp tổng hợp vật liệu

Vật liệu PMO thường được điều chế bằng phương pháp sol-gel trong dung dịch nước[19] Quá trình tổng hợp này là sự thủy phân và ngưng tụ silic hữu cơ trong dung dịch nước dưới xúc tác base hoặc acid

Nguyên liệu để tổng hợp PMO bao gồm tiền chất, chất hoạt động bề mặt Tiền chất là silic hữu cơ như 1,2-Bis(trimethoxysilyl)ethane (BTME), 1,2-Bis(triethoxysilyl)ethane (BTEE), 3-(Aminopropyl)triethoxysilane (APTES), Succinic acid anhydride (SAA) Chất hoạt động bề mặt là chất định hướng cấu trúc, làm khuôn trong quá trình tổng hợp PMO, là Hexadecyltrimethylammonium bromide (CTAB) Ở nghiên cứu này, cả microPMO carboxylic và nanoPMO carboxylic đều được tổng hợp tương ứng từ microPMO amin, nanoPMO amin với

sự tham gia của SAA trong đó PMO amin thì có nhóm amin -NH2 từ APTES phản ứng và micro/nanoPMO amin được tạo ra từ micro/nanoPMO trung tính Quy trình tổng hợp từng loại vật liệu được mô tả theo các sơ đồ sau:

 Tổng hợp vật liệu PMO trung tính

Quy trình tổng hợp vật liệu PMO trung tính (a nanoPMO, b

microPMO)