NANO TỪ LỎNG TRONG Y KHOA VÀ SINH HỌC

Phương pháp điều trị ung thư Thường sử dụng phương pháp nung nhiệt toàn cơ thể hoặc 1 bộ phận cơ thể bơm các dòng chất lỏng nóng vào cơ thể hoặc sử dụng siêu âm hay trường điện từ Làm

NANO TỪ LỎNG TRONG Y

KHOA VÀ SINH HỌC

Nội dung

I 1-ứng dụng dẫn truyền thuốc

2-MRI

3-tăng thân nhiệt cục bộ

II 4- phân tách ADN

Ứng dụng trong y-sinh học

Nanobiomagnetism

- Liệu pháp từ tính

- Từ trường không có hại đối với con người

chế tạo các hạt nano sắt từ ứng dụng trong y học

I.Giới thiệu (tt)

II Ứng dụng các hạt nano từ tính trong

Các yêu cầu khi ứng dụng y-sinh học

 Siêu thuận từ, từ độ lớn, sự hưởng ứng cộng

hưởng với từ trường ngoài

 Ổn định với dd có độ pH trung tính và độ mặn sinh lý

 Invivo (bên trong): Không độc , không miễn dịch ,

có kích thước hợp lý, cần được bọc polyme tương thích sinh học

1 Ứng dụng in-vivo (bên trong)

b Một số ứng dụng trong tương lai.

II Ứng dụng các hạt nano từ tính trong

y-sinh học

II.1 Ứng dụng in-vivo

ứng dụng in-vivo

Điều trị bệnh

Chẩn đoán bệnh

Pp tăng thân nhiệt

Pp dẫn truyền thuốc và gen

Phương pháp điều trị ung thư

Thường sử dụng phương pháp nung nhiệt toàn cơ thể hoặc 1 bộ phận cơ thể ( bơm các dòng chất lỏng nóng vào cơ thể) hoặc sử dụng siêu âm hay trường điện

từ

Làm chậm lại hoặc tiêu diệt tế bào ung thư

Nguyên tắc : dùng các hạt nano từ (sắt từ hoặc siêu thuận từ) dưới tác dụng của 1

từ trường xoay chiều

Làm các hạt nano hưởng ứng

Tạo ra nhiệt nung nóng những vùng xung quanh

Các yếu tố ảnh hưởng đến quá

trình nung nóng cục bộ : Lưu lượng máu

Phân bố các mô

Các yếu tố khác

Ưu điểm của phương pháp : chỉ cho phép làm nóng trực tiếp khối u

Sử dụng các hạt nano từ đơn domain,tránh sử dụng các hạt nano hấp thụ nhiều năng lượng (các oxit sắt được sử dụng nhiều nhất,có thể sử dụng các vật liệu từ vô định hình)

II.1.a.1 Phương pháp tăng

thân nhiệt cục bộ

III.1.a.2 Phương pháp dẫn truyền thuốc và gen

Chữa bệnh bằng các phương pháp

thông thường

Không đặc hiệu

Bệnh phân tán,tác dụng phụ

Dẫn truyền thuốc bằng các hạt từ tính

Giảm phạm vi hoạt động của thuốc,giảm tác dụng phụ

Hạt nano + thuốc điều trị Đưa vào cơ thể

Các yếu tố phụ thuộc của phương

III.1.b Các ứng dụng chẩn đoán bệnh

Phương pháp chụp cộng hưởng từ hạt nhân (NMRI) cho chẩn đoán lâm sàng Dược liệu từ

II.2.b Một số ứng dụng trong tương lai

II.2.b Một số ứng dụng trong tương

lai(tt)

II.2.b Một số ứng dụng trong tương

lai(tt)

II.2.b Một số ứng dụng trong tương

lai(tt)

II.2.b Một số ứng dụng trong tương

lai(tt)

II.2.b Một số ứng dụng trong tương

lai(tt)

ứng dụng nano từ lỏng trong y khoa

Bùi nhật nam 0619047

phân tách và chọn lọc tế bào:

 Các ứng dụng của hạt nanô từ được chia làm hai loại: ứng dụng ngoài cơ thể và trong cơ thể

 Các ứng dụng trong cơ thể gồm: dẫn thuốc,

nung nóng cục bộ và tăng độ tương phản trong ảnh cộng hưởng từ…

 ứng dụng ngoài cơ thể nhằm tách những tế bào cần nghiên cứu ra khỏi các tế bào khác

cơ thể đào thải…

Hình:cấu trúc của một hạt nano từ có dạng bông hoa

 Từ trường ngoài tạo một

lực hút các hạt từ tính

có mang các tế bào

được đánh dấu

 Các tế bào không được

đánh dấu sẽ không được

giữ lại và thoát ra ngoài

 Hỗn hợp tế bào(hạt từ

tính bao phủ bởi một

lớp CHHBM) được trộn

với nhau để quá trình

đánh dấu và tế bào xảy

ra

Hình:Sơ đồ đơn giản về cơ phân

tách tế bào

LÀM GIÀU DNA CỦA SIÊU VI

các DNA của siêu vi

Hinh: Quá trình kết hợp AND với nano từ thành „AND dây‟ phủ trên đế silic

LÀM GIÀU DNA CỦA SIÊU VI HERPES

Hinh: Sự phụ thuộc của nồng độ DNA vào thể tích của dung dịch ban đầu trước khi

và sau khi làm giàu DNA

 Đo nồng độ của DNA

sau khi được làm giàu

nhiều loại siêu vi khác

như siêu vi cúm gia cầm

Hình: Quy trình tiếp hợp hạt nano được chức năng hóa với DNA của siêu vi Herpes (A): hoạt hóa DNA bằng EDC.(B): hoạt hóa DNA bằmg MIA do EDC không ổn định trong nước.(C): tiếp hợp hạt nano từ tính phủ amino với DNA

ĐẾM TẾ BÀO BẠCH CẦU CD4+ T

hai loại kháng thể đơn

từ tính được chức năng hóa EDC Phản ứng (B)Tiếp hợp kháng thể antiCD4 với hạt nano từ tính được bao phủ bởi EDC

• cường độ phát huỳnh

quang của tế bào bạch cầu

CD4+ T mạnh hơn cường

độ huỳnh quang của tế

bào được tiếp hợp với

bào khác loại và có nhiều

tế bào trên một đơn vị

diện tích nên thống kê

Ứng dụng của hạt từ nano trong bảo vệ môi

không cao , không tách lọc triệt để các tạp chất trong nước bẩn

•Gần đây với việc chế tạo ra chất lỏng từ ferit ứng

dụng để lắng đọng nước bẩn bằng cơ chế tĩnh điện và hấp phụ, có thể làm sạch nước triệt để ,nhanh chóng ,hiệu quả

Ứng dụng của hạt từ nano trong bảo vệ môi trường

 Nguyên tắc hoạt đông chung :( hấp phụ nhờ vào cơ

chế tĩnh điện ) hạt nano khi ở trong môi trường dung dịch phù hợp sẽ có điện tích bề mặt Với hạt từ , ở pH trung tính thì bề mặt của hạt sẽ mang điện tích âm

Điện tích âm sẽ hút các ion tạp chất ( mang điện tích

dương lên bề mặt )

 Ví dụ một chất lỏng nano từ cụ thể CoOFe2O3 : để để khử những kim loại nặng trong nước bị nhiễm bẩn

Quá trinh xử lý nước bẩn bằng CoOFe2O3

 Kim loại nặng:

- Kim loại có nguyên tử lượng cao

- Thường có độc tính đối với sự sống như As, Cd, Pb, Hg, Cr,

Ni, Zn… ( kim loại nặng đều là những chất độc đối với cơ thể Tác hại đến chức năng của nhiều cơ quan như thần kinh, tim mạch, tiêu hóa, sinh sản, nghiêm trọng hơn là ung thư bàng

quang, gan , thận, ruột, làm rối loạn gen )

 Cơ chế :

- Hạt nano từ CoOFe2O3 được phủ bằng axit oleic để tăng

hoạt tính bề mặt , tránh oxi hóa và kết tụ , sau đó hòa trộn vào cồn loãng ta thu được chất lỏng từ

- Ta lấy một lượng nhỏ chất lỏng từ pha vào nước bẩn , khuấy đều rồi dùng nam châm vĩnh cửu hoặc nam châm điện đặt dưới thùng nước để hút các hạt từ đã được tạp chất bám vào , rơi

xuống

Quá trinh xử lý nước bẩn bằng CoOFe2O3

Hình 1 : Cơ chế hấp phụ kim loại nặng của các hạt

CoOFe2O3

Quá trinh xử lý nước bẩn bằng CoOFe2O3

 Nếu kết hợp phèn chua với chất lỏng từ thì sẽ làm

lắng đọng kim loại nặng và tạp chất trong nước triệt

để hơn

Hình 2 : Mô tả lắng đọng chất bẩn bằng hạt nano từ kết hợp

với muối Al 2 (SO 4 ) 3

Hình 3 : So sánh khả năng lắng đọng chất bẩn khi không

dùng chất lắng đọng (a), dùng phèn (b), phèn + hạt nano từ (c)

Quá trinh xử lý nước bẩn bằng CoOFe2O3

Một ví dụ cụ thể khi xử lý nhiễm độc Asen

Chỉ với một lượng nhỏ 0,25 g/l với hạt nano Fe3O4; 0,5g/l với hạt ferit Ni; 0,75 g/l với hạt ferrit Co có thể làm giảm nồng độ Asen trong nước từ 0,1 mg/l xuống dưới tiêu chuẩn cho phép của nước uống là 0,01 mg/l sau một thời gian

khuấy vài phút

Hình 4 : Bảng kết quả của các mẫu nước được điều chế trong phòng thí nghiệm trước và sau khi xử lý ( KPF* : không phát hiện )

Ưu điểm của phương pháp

 Các hạt CoFe2O4 hấp phụ tất cả các kim loại nặng đã khảo sát

 Khả năng hấp phụ các kim loại nặng của hạt

CoFe2O4 rất tốt

 Hiệu suất hấp phụ cao: 99,3% ÷ 100 %

 Sử dụng các hạt CoFe2O4 để khử các kim loại nặng trong nước bị nhiễm bẩn sẽ có hiệu suất rất cao với chi phí xử lý thấp

Hình 5 : Mô hình xử lý nước bị nhiễm kim loại nặng

Nước cần

xử lý

Bồn chứa nước

Bộ phận hấp phụ kim loại nặng của các hạt CoFe 2 O 4

Thiết bị khử trùng

Ứng dụng trong công nghệ - kĩ thuật :

1.Chế tạo transistor dùng vật liệu từ lỏng :

Các nhà nghiên cứu của trường Đại học California , Berkeley , Mỹ, vừa phát minh ra một biến thể

transitor điện tử tiêu chuẩn, một transitor “nano lỏng” đầu tiên, cho phép họ có thể điều khiển được chuyển động của các iôn xuyên qua các kênh chứa nước có kích cỡ hạ vi

Transistor dùng vật liệu từ lỏng

Cơ chế :

 Transitor giống như một cái van , sử dụng một điện

áp để mở hoặc đóng một kênh ion Các transistor

nano lỏng cũng sẽ trở thành bộ phận quan trọng của các bộ xử lý phân tử, cho phép chất hóa học cực nhỏ gắn trên một con chíp hoạt động được mà không cần đến những bộ phận chuyển động

 Nếu các ion là các protein, chúng sẽ bị đưa qua lại xuyên qua các kênh được kẻ thành vạch bằng các

kháng thể huỳnh quang để dò ra hoặc cảm nhận ra Nếu các ion là các mảnh của ADN thì chúng sẽ được phân loại và được sắp xếp theo trình tự Trên thực tế, bất cứ một cảm ứng phân tử sinh học cực nhạy nào thấp xuống mức độ của một phân tử đơn cũng có thể được thực hiện bằng các transitor nano lỏng

2.Một số ứng dụng khác của nano từ lỏng

trong khoa học – kĩ thuật

 Với những ưu điểm của nano từ lỏng như : kích thước hạt nhỏ , độ nhớt cao , vừa là chất lỏng vừa có từ tính

…Nano từ lỏng được ứng dụng : bịt kín các trục máy , bít các chỗ ống nối , làm chất bôi trơn ( chất lỏng từ bôi trơn các thiết bị ,bộ phận chuyển động tuần hoàn ) , phanh từ ( giảm tốc , giảm chấn ) , dùng trong bộ

biến đổi cơ điện , dùng trong công tắc điện , dùng

trong máy in ( thu hồi mực dư )

Một số ứng dụng khác của nano từ lỏng trong

khoa học – kĩ thuật

a) Nano từ lỏng dùng để bịt kín các trục máy :

a) Hệ thống MFS: 1 Nam châm, 2.Các cực từ dẫn truyền đường sức

từ, 3 Chất lỏng từ ở kẽ hở giữa cực cố dịnh và truc chuyển động (b) Giọt chất lỏng nút kẽ hở: 4.Phía áp suất cao, 1 Phía áp suất thấp

Một số ứng dụng khác của nano từ lỏng trong

khoa học – kĩ thuật

b) Nano từ lỏng bít các chỗ ống nối :

1- 5 Các bộ phận ống nối , 2, 4 Các chỗ nối bằng mặt bic (các tấm đậy phẳng), 3 Nam châm, 6 Chất lỏng từ, 7,9 Mạch từ, 8 Chất lỏng bảo vệ

Một số ứng dụng khác của nano từ lỏng trong khoa học – kĩ thuật

c) Nano từ lỏng ứng dụng bôi trơn :

1 Các đĩa nối với trục chuyển động 2, 3 Nam châm vĩnh cửu, 4

Chất bôi trơn

Một số ứng dụng khác của nano từ lỏng trong khoa học – kĩ thuật

d) Ứng dụng nano từ dùng làm “phanh từ ” :

1.Môtơ, 2 khuôn bao không từ, 3 Chất lỏng từ, 4 Ụ nổi di động

bằng nam châm vĩnh cửu

Một số ứng dụng khác của nano từ lỏng trong

khoa học – kĩ thuật

e) Nano từ lỏng trong bộ biến đổi cơ điện:

(a) Trạng thái ban đầu, (b) Cung cấp năng lượng vào nam châm điện,

1 Vỏ dàn hồi được, 2 Nam châm điện, 3 Chất lỏng từ, 4 Chốt cố

định, 5 Chốt di động

Một số ứng dụng khác của nano từ lỏng trong

khoa học – kĩ thuật

f) Ứng dụng trong công tắc điện :

1.Công tắc nguồn, 2 Chứa dầu, 3 Thủy ngân, 4 Chất lỏng từ, 5 Nam

châm điện để từ hóa, 6 Bể chứa chất lỏng từ, 7 Nam châm kiểm

tra điện

Một số ứng dụng khác của nano từ lỏng trong

khoa học – kĩ thuật

g) Ứng dụng nano từ lỏng trong máy in :

1 Bình mực, 2 Ống bao vòi phun mực, 3, 4 Nguồn từ trường biến đỗi,5.Giọt mực từ, 6 Bộ phận hướng dòng mực, 7 Dẫn mực trở về,

8 giấy, 9 Nguồn điện, 10 Điều khiển nguồn tín hiệu