Chức năng hóa bề mặt hạt nano ôxít sắt từ Fe3O4 với 1,1 ’ -Carbonyldiimidazole (CDI) nhằm ứng dụng cho cấy ghép tủy

Ngoài ra, trong trường hợp ghép tự thân của các ca ung thư tủy xương còn có thể dẫn tới hiện tượng tái phát do các tế bào ung thư chưa được loại bỏ khỏi mẫu tủy ghép.. Như vậy, việc nghi

Fe3O4 với 1,1 ’ -Carbonyldiimidazole (CDI)

nhằm ứng dụng cho cấy ghép tủy

Lê Thị Thu Hà Đại học Công nghệ Luận văn ThS Chuyên ngành: Vật liệu và linh kiện nano

Mã số: Chuyên ngành đào tạo thí điểm Người hướng dẫn: TS Phan Bách Thắng

Năm bảo vệ: 2014

Keywords Vật liệu Nanô; Hạt nano; Cấy ghép tủy

10

LỜI MỞ ĐẦU

Ca ghép tủy xương đầu tiên của Việt Nam được Bệnh viện Truyền máu huyết học thực hiện vào tháng 7/1995 và thực hiện truyền tế bào gốc máu ngoại vi lần đầu từ tháng 10/1997 Sau đó, cũng chính Bệnh Viện Truyền máu và Huyết học TPHCM đã tiến hành ghép tế bào gốc lấy từ máu cuống rốn đầu tiên ở Việt Nam Hiện tại, trong

kỹ thuật cấy ghép, Bệnh viện Truyền máu huyết học có 3 loại sản phẩm ứng dụng tế bào gốc từ tủy xương, tế bào gốc máu ngoại vi và tế bào gốc từ máu cuống rốn Bệnh viện đã thực hiện thành công trên 105 ca cấy ghép, trong đó gần một nửa là ở trẻ em,

và chuyển giao thành công kỹ thuật này cho một số bệnh viện trong nước

Việc ghép tủy dị cá thể với HLA phù hợp tuy đem lại nhiều kết quả hứa hẹn nhưng chưa được áp dụng rộng rãi vì nhiều nguyên nhân trong đó chi phí cho thực hiện tương đối cao và biến chứng sau ghép khá nặng Trong ghép dị cá thể thường xảy

ra hiện tượng GVHD (graft-versus-host-disease) hay còn gọi là bệnh vật ghép chống chủ Nguyên nhân chính là do toàn bộ tủy của người cho được ghép vào người nhận

mà không thông qua bước phân tách các tế bào lympho trưởng thành, nhất là các tế bào T/CD3 Các tế bào này là nguyên nhân chính của các biến chứng nặng nề sau ghép thường thấy ở các bệnh nhân do chúng tấn công các tế bào, mô của người nhận một cách không kiểm soát Ngoài ra, trong trường hợp ghép tự thân của các ca ung thư tủy xương còn có thể dẫn tới hiện tượng tái phát do các tế bào ung thư chưa được loại

bỏ khỏi mẫu tủy ghép Như vậy, việc nghiên cứu phát triển một phương pháp loại bỏ các tế bào lympho và sau này có thể cả các tế bào ung thư tủy xương trong mẫu tủy ghép nhằm ứng dụng cho các ca ghép tủy ở Việt Nam hiện nay là một nhu cầu hết sức bức bách

Trên thế giới hiện nay, có nhiều phương pháp được sử dụng để loại bỏ các tế bào không mong muốn ra khỏi mẫu tủy ghép Trước đây, các nhà lâm sàng cấy ghép

sử dụng phương pháp kết tụ tế bào T/CD3 bằng soy bean agglutinin và loại bỏ bằng tế bào hồng cầu cừu, hay sử dụng phương pháp CCE (counterflow centrifugation elutriation) nhằm phân riêng tế bào dựa trên kích thước hoặc sử dụng kháng thể

Alemzutumab nhằm loại bỏ tế bào T/CD3 thông qua hoạt động ly giải của bổ thể Tuy nhiên các phương pháp này vẫn còn có một số nhược điểm như tác động không chọn lọc, khả năng phân riêng không cao, sử dụng hóa chất đắt tiền mà không tái sử dụng được và quan trọng hơn là rất khó tự động hóa Gần đây, FACS (Fluorescent-Activated Cell Sorting) và MACS (Magnetic-(Fluorescent-Activated Cell Sorting) là hai phương pháp được sử dụng chủ yếu nhất cho việc phân tách tế bào và đã có các thiết bị cho các ứng dụng lâm sàng đã được thương mại hóa Mặc dù FACS cho phép thực hiện nhiều ứng dụng hơn MACS nhưng sự vận hành thiết bị đòi hỏi đội ngũ cán bộ tinh thông về huỳnh quang/laser, cân chỉnh các thông số ban đầu cũng như thiết bị đắt tiền Ngược lại, tuy không có nhiều ứng dụng như FACS nhưng MACS lại có ưu điểm là đơn giản, nhanh chóng, dễ thực hiện và thiết bị rẻ tiền Phương pháp này dựa trên việc

sử dụng hạt từ đánh dấu với kháng thể đặc hiệu kết hợp với lực từ để tách riêng các tế bào mong muốn chỉ bằng một bước duy nhất MACS đặc biệt thích hợp cho việc chọn lọc âm tính (negative selection) trong cấy ghép tủy do mẫu tủy cần chỉ loại bỏ tế bào lympho (như T/CD3 chẳng hạn) và các tế bào còn lại sau chọn lọc âm tính là các tế bào có thể sử dụng cho cấy ghép

Phương pháp MACS phân tách tế bào sử dụng các hạt nanô từ tính gồm hai giai đoạn: đánh dấu thực thể sinh học cần nghiên cứu bằng hạt nanô từ tính; và tách các thực thể được đánh dấu ra khỏi môi trường bằng từ trường Như vậy có thể thấy yếu tố mấu chốt của kỹ thuật này là kháng thể đặc hiệu cho kháng nguyên bề mặt của

tế bào đích và hạt từ

Xuất phát từ nhu cầu thực tế, vấn đề đặt ra là phải có những nghiên cứu để tìm

ra phương pháp chẩn đoán bệnh nhanh và hiệu quả kết hợp với những đặc tính đặc biệt của hạt nanô từ tính và hạt nanô lõi - vỏ nên tôi tiến hành nghiên cứu đề tài “Chức năng hóa bề mặt hạt nanô ôxít sắt từ Fe3O4 với

1,1‟-cacbonyldiimidazol (CDI) nhằm ứng dụng trong cấy ghép tủy” với các nội dung

chính sau:

Mục tiêu của đề tài là:

1 Nghiên cứu về vật liệu siêu thuận từ (đặc trưng, tính chất…) công nghệ tổng hợp các hạt nanô và các ứng dụng của chúng trong y sinh học

12

và có khả năng tương thích sinh học

3 Tổng hợp hạt sắt từ Fe3O4@SiO2 có cấu trúc lõi vỏ

4 Chức năng hóa bề mặt cấu trúc Fe3O4@SiO2 với 1,1‟-Cacbonyldiimidazol (CDI) và khảo sát khả năng bắt giữ Protein BSA

Nội dung của đề tài gồm có các phần chính:

Chương 1 Tổng quan

Chương 2 Thực nghiệm tổng hợp các hạt nanô từ Fe3O4

Chương 3 Kết quả và biện luận

Chương 4 Kết luận và hướng phát triển của đề tài trong tương lai.

TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tiếng Việt

[1] Thân Đức Hiền, Lưu Tuấn Tài (2008), Từ học và vật liệu từ, NXB Bách Khoa Hà

Nội, Hà Nội

[2] Lê Thụy Thảo (2013), Tổng hợp hạt nanô ôxít s t có cấu trúc lõi/vỏ, Luận văn tốt

nghiệp đại học, Đại học Khoa Học Tự Nhiên, Tp Hồ Chí Minh

[3] Nguyễn Phú Thùy (2004), Vật Lý Các Hiện Tượng Từ, NXB Đại Học Quốc Gia, Hà

Nội

[4] Nguyễn Hoàng Hải, Cấn Văn Thạch, Nguyễn Hoàng Lương, Nguyễn Châu, Khuất Thị Thu Nga, Nguyễn Thị Vân Anh, Phan Tuấn Nghĩa (2008), “Sử dụng hạt nanô từ tính mang thuốc để tăng cường khả năng ức chế vi khuẩn của thuốc kháng sinh

Chloramphenicol“, Tạp chí Khoa học ĐHQGHN, tr.192-204

[5] Bùi Đức Long (2009), Tổng hợp các hạt nanô từ có các lớp phủ polymer

tương th ch sinh học để ứng dụng trong y sinh học, Luận văn Thạc sĩ Vật Lý, Đại

học Quốc Gia Tp Hồ Chí Minh, Tp Hồ Chí Minh

[6] Nguyễn Đức Nghĩa (2007), Hóa Học Nanô Công Nghệ Nền Và Vật Liệu Nguồn,

NXB Khoa Học Tự Nhiên Và Công Nghệ, Hà Nội

[7] Lê Thúy Hòa (2011), Tổng hợp hạt oxít s t γ –Fe 2 O 3 bằng phương pháp đồng kết tủa, Luận văn tốt nghiệp đại học, Đại học Khoa Học Tự Nhiên, Tp Hồ Chí Minh

[8] Hoàng Văn Sơn (2006), Chẩn đ án nanô, Tạp chí thông tin Y Dược

[9] Nguyễn Thị Hồng Nhung (2012), Tổng hợp hạt nanô Fe 2 O 3 /SiO 2, Luận văn tốt nghiệp đại học, Đại học Khoa Học Tự Nhiên, Tp Hồ Chí Minh

Tiếng Anh

[10] Pankhurst, Q.A., J Connolly, S.K Jones, and J Dobson, J Phys D: Appl Phys,

36 (2003) R167

[11] Hai, N.H., R Lemoine, S Remboldt, M Strand, J.E Shield, D Schmitter, R.H Kraus Jr, M Espy, and D.L Leslie-Pelecky, J Magn Magn Mater, 293 (2005) 75

80

[12] Ling Zhang, Rong He, Hong-Chen Gu, Oleic acid coating on the

monodisperse magnetite nanoparticles, Institute for Micro and Nano Science

and Technology, Shanghai Jiaotong University, 200030 Shanghai, China

[13] Tartaj, P., M.d.P Morales, S Veintemillas-Verdaguer, T Gonzalez-Carreno, and C.J Serna, J Phys D: Appl Phys., 36 (2003) R182

[14] S.P Sidhu (1988), Transformation of trace element-substituted maghemite to

hematite, Punjab Agricultural University, India

[15] Dr Jin Zhang , Dr Jose Herrera , Dr Elizabeth Gillies (2012), Study on the

inbteractions between nano materials and proteins, The University of Western

Ontario London, Ontario, Canada

[16] Rosensweig, R.E., Ferrohydrodynamics (1985), Cambridge: Cambridge

University Press

[17] Sugimoto (2000), Synthesis, Characterisation and Mechanism of Growth, New

York: Marcel Dekker

[18] Nguyen Thi Khanh Thuyen (2007), Surface functionalization of nano-magnetic

particle with beta cyclodextrin and its use in bio-molecule refolding process, degree

of master of engineering, National University of Singapore, Singapore

[19] Jana Wotschadlo, Tim Liebert, Joachim H Clement, Nils Anspach, Stephanie Hoppener, Tobias Rudolph, Robert Mu¨ller, Felix H Schacher, Ulrich

S Schubert, Thomas Heinze (2013), Biocompatible Multishell Architecture for

Iron Oxide Nanoparticles, Macromol Biosci, 13, pp 93–105

[20] Babes L, Denizot B, Tanguy G, Le Jeune JJ & Jallet P (1999) Synthesis

of iron oxide nanoparticles used as MRI contrast agents: A parametric study

Journal of Colloid and Interface Science, 212(2):474-482

[21] Gu FX, Karnik R, Wang AZ, Alexis F, Levy-Nissenbaum E, Hong S, Langer

RS & Farokhzad OC (2007) Targeted nanôparticles for cancer therapy

Nanô Today, 2(3):14-21

[22] Wenguang Y Tonglai Z, Jianguo Z, Jinyu G & Ruifeng W (2007), The

in Chemistry, 19(6):884-892

[23] Ye, F.; Muhammed (2011), Synthesis of Nanostructured and Hierarchical

Materials for bioapllications, Lic Thesis, Royal Institute of Technology, ICT School,

Stockholm, 10; 1619; pp 31-34

[24] Cornell, R.M.; Schwertmann (2000), Iron Oxides in the Laboratory :

Preparation and Characterization, Willey-Woch, ISBN 3-527-29669-7, Weinheim,

Germany, pp 55-60

[25] Ming Ma, Ning Gu (2002), “Prep r ti n nd ch r cteriz ti n f gnetite

nanôp rticles c ted b in sil ne”, Colloids and Surfaces A: Physicochem Eng

Aspects 212, pp 219 – 226

[26] Meera Basa (2009), Synthesis & Characterization of Silica Coated Iron oxide

Nanoparticles by Sol-Gel Technique, For the degree of master of science in

chemistry, National Institute of Technology, Rourkela

[27] Aleksandr Marinin (2012), Synthesis and characterization of superparamagnetic

iron oxide nanôparticles coated with silica , Bachelor Thesis, School of Information

and Communication Technology, Royal Institute of Technology

[28] Vogt, C.M.; Toprak, M.; Muhammed, M.; Laurent, S (2010), Engineered

core-shell nanoparticles for biomedical applications, Lic Thesis, Royal Institute of

Technology, ICT School, Stockholm, pp 1-9

[29] Alvarez, G S.; Muhammed, M (2004), Synthesis, characterisation and

applications of iron oxide nanparticles, Doctoral Thesis, Royal Institute of

Technology, ICT School, Stockholm, pp 27-28

Chức năng hóa bề mặt hạt nano ôxít sắt từ Fe3O4 với 1,1 ’ -Carbonyldiimidazole (CDI)

nhằm ứng dụng cho cấy ghép tủy

Lê Thị Thu Hà Đại học Công nghệ Luận văn ThS Chuyên ngành: Vật liệu và linh kiện nano

Mã số: Chuyên ngành đào tạo thí điểm Người hướng dẫn: TS Phan Bách Thắng

Năm bảo vệ: 2014

Keywords Vật liệu Nanô; Hạt nano; Cấy ghép tủy

LỜI MỞ ĐẦU

Ca ghép tủy xương đầu tiên của Việt Nam được Bệnh viện Truyền máu huyết học thực hiện vào tháng 7/1995 và thực hiện truyền tế bào gốc máu ngoại vi lần đầu từ tháng 10/1997 Sau đó, cũng chính Bệnh Viện Truyền máu và Huyết học TPHCM đã tiến hành ghép tế bào gốc lấy từ máu cuống rốn đầu tiên ở Việt Nam Hiện tại, trong

kỹ thuật cấy ghép, Bệnh viện Truyền máu huyết học có 3 loại sản phẩm ứng dụng tế bào gốc từ tủy xương, tế bào gốc máu ngoại vi và tế bào gốc từ máu cuống rốn Bệnh viện đã thực hiện thành công trên 105 ca cấy ghép, trong đó gần một nửa là ở trẻ em,

và chuyển giao thành công kỹ thuật này cho một số bệnh viện trong nước

Việc ghép tủy dị cá thể với HLA phù hợp tuy đem lại nhiều kết quả hứa hẹn nhưng chưa được áp dụng rộng rãi vì nhiều nguyên nhân trong đó chi phí cho thực hiện tương đối cao và biến chứng sau ghép khá nặng Trong ghép dị cá thể thường xảy

ra hiện tượng GVHD (graft-versus-host-disease) hay còn gọi là bệnh vật ghép chống chủ Nguyên nhân chính là do toàn bộ tủy của người cho được ghép vào người nhận

mà không thông qua bước phân tách các tế bào lympho trưởng thành, nhất là các tế bào T/CD3 Các tế bào này là nguyên nhân chính của các biến chứng nặng nề sau ghép thường thấy ở các bệnh nhân do chúng tấn công các tế bào, mô của người nhận một cách không kiểm soát Ngoài ra, trong trường hợp ghép tự thân của các ca ung thư tủy xương còn có thể dẫn tới hiện tượng tái phát do các tế bào ung thư chưa được loại

bỏ khỏi mẫu tủy ghép Như vậy, việc nghiên cứu phát triển một phương pháp loại bỏ các tế bào lympho và sau này có thể cả các tế bào ung thư tủy xương trong mẫu tủy ghép nhằm ứng dụng cho các ca ghép tủy ở Việt Nam hiện nay là một nhu cầu hết sức bức bách

Trên thế giới hiện nay, có nhiều phương pháp được sử dụng để loại bỏ các tế bào không mong muốn ra khỏi mẫu tủy ghép Trước đây, các nhà lâm sàng cấy ghép

sử dụng phương pháp kết tụ tế bào T/CD3 bằng soy bean agglutinin và loại bỏ bằng tế bào hồng cầu cừu, hay sử dụng phương pháp CCE (counterflow centrifugation elutriation) nhằm phân riêng tế bào dựa trên kích thước hoặc sử dụng kháng thể

11

Alemzutumab nhằm loại bỏ tế bào T/CD3 thông qua hoạt động ly giải của bổ thể Tuy nhiên các phương pháp này vẫn còn có một số nhược điểm như tác động không chọn lọc, khả năng phân riêng không cao, sử dụng hóa chất đắt tiền mà không tái sử dụng được và quan trọng hơn là rất khó tự động hóa Gần đây, FACS (Fluorescent-Activated Cell Sorting) và MACS (Magnetic-(Fluorescent-Activated Cell Sorting) là hai phương pháp được sử dụng chủ yếu nhất cho việc phân tách tế bào và đã có các thiết bị cho các ứng dụng lâm sàng đã được thương mại hóa Mặc dù FACS cho phép thực hiện nhiều ứng dụng hơn MACS nhưng sự vận hành thiết bị đòi hỏi đội ngũ cán bộ tinh thông về huỳnh quang/laser, cân chỉnh các thông số ban đầu cũng như thiết bị đắt tiền Ngược lại, tuy không có nhiều ứng dụng như FACS nhưng MACS lại có ưu điểm là đơn giản, nhanh chóng, dễ thực hiện và thiết bị rẻ tiền Phương pháp này dựa trên việc

sử dụng hạt từ đánh dấu với kháng thể đặc hiệu kết hợp với lực từ để tách riêng các tế bào mong muốn chỉ bằng một bước duy nhất MACS đặc biệt thích hợp cho việc chọn lọc âm tính (negative selection) trong cấy ghép tủy do mẫu tủy cần chỉ loại bỏ tế bào lympho (như T/CD3 chẳng hạn) và các tế bào còn lại sau chọn lọc âm tính là các tế bào có thể sử dụng cho cấy ghép

Phương pháp MACS phân tách tế bào sử dụng các hạt nanô từ tính gồm hai giai đoạn: đánh dấu thực thể sinh học cần nghiên cứu bằng hạt nanô từ tính; và tách các thực thể được đánh dấu ra khỏi môi trường bằng từ trường Như vậy có thể thấy yếu tố mấu chốt của kỹ thuật này là kháng thể đặc hiệu cho kháng nguyên bề mặt của

tế bào đích và hạt từ

Xuất phát từ nhu cầu thực tế, vấn đề đặt ra là phải có những nghiên cứu để tìm

ra phương pháp chẩn đoán bệnh nhanh và hiệu quả kết hợp với những đặc tính đặc biệt của hạt nanô từ tính và hạt nanô lõi - vỏ nên tôi tiến hành nghiên cứu đề tài “Chức năng hóa bề mặt hạt nanô ôxít sắt từ Fe3O4 với

1,1‟-cacbonyldiimidazol (CDI) nhằm ứng dụng trong cấy ghép tủy” với các nội dung

chính sau:

Mục tiêu của đề tài là:

1 Nghiên cứu về vật liệu siêu thuận từ (đặc trưng, tính chất…) công nghệ tổng hợp các hạt nanô và các ứng dụng của chúng trong y sinh học