Nghiên cứu chế tạo hạt nano đa chức năng và thử nghiệm ứng dụng trong y sinh

- Hạt nano Bạc Nhằm tối ưu hóa qui trình chế tạo hạt nano Ag và chức năng hóa bởi nhóm chức 4-aminothiphenol 4-ATP, hai phương pháp khử đã được sử dụng.. Hình 3.2 : Sơ đồ chế tạo hạt na

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

KẾT QUẢ THỰC HIỆN ĐỀ TÀI/DỰ ÁN NGHIÊN CỨU

CẤP ĐẠI HỌC QUỐC GIA

Tên đề tài/dự án: NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO HẠT NANO ĐA CHỨC

NĂNG VÀ THỬ NGHIỆM ỨNG DỤNG TRONG Y SINH

Mã số đề tài/dự án: QG.12.03

Chủ nhiệm đề tài/dự án: TS Nguyễn Hoàng Nam

Hà Nội, tháng 09 năm 2014

PHẦN I THÔNG TIN CHUNG

1 Tên đề tài/dự án: Nghiên cứu chế tạo hạt nano đa chức năng và thử nghiệm ứng dụng trong y sinh

2 Mã số: QG.12.03

3 Danh sách chủ nhiệm, thành viên tham gia thực hiện đề tài/dự án

TT Chức danh, học vị, họ và tên Đơn vị công tác Chức danh thực hiện

đề tài/dự án

5 PGS.TS Nguyễn Thị Vân

Anh

Phòng Thí nghiệm trọng điểm Enzym và Protein

Ủy viên

6 ThS Nguyễn Minh Hiếu Trung tâm Nano và

Năng lượng

Ủy viên

4 Tổ chức chủ trì: Trường Đại học Khoa học tự nhiên

5 Thời gian thực hiện:

5.1 Theo hợp đồng: từ tháng 10 năm 2012 đến tháng 10 năm 2014

5.2 Gia hạn (nếu có): không

5.3 Thực hiện thực tế: từ tháng 10 năm 2012 đến tháng 10 năm 2014

6 Sản phẩm đã đăng ký:

6.1 Sản phẩm khoa học công nghệ:

- 01 bài báo ISI

- 01 bài báo đăng tạp chí trong nước

- 01 báo cáo hội nghị

- Quy trình chế tạo hạt nano đa chức năng

- Báo cáo đánh giá khả năng ứng dụng hạt đa chức năng trong đánh dấu và tách chiết DNA

- 200 ml dung dịch chứa mỗi lọại hạt nano đa chức năng

6.2 Sản phẩm đào tạo: 01 thạc sỹ, 02 cử nhân thuộc nhiệm vụ chiến lược

6.3 Các sản phẩm khác: ………

7 Tổng kinh phí được phê duyệt của đề tài, dự án: 200 triệu đồng

PHẦN II NỘI DUNG VÀ KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU

2.2 Phương pháp nghiên cứu

Nhóm nghiên cứu đã sử dụng phương pháp thực nghiệm để thử nghiệm chế tạo các hạt nano đơn

lẻ như hạt nano kim loại, nano bán dẫn và nano từ tính Quy trình chế tạo các hạt nano này được thay đổi để được tối ưu hơn Khi đã chế tạo được các hạt này thì nhóm nghiên cứu đã tổ hợp các hạt nano đơn lẻ bằng hai phương pháp, một là tạo một lớp vỏ bọc SiO2 bên ngoài tổ hợp các hạt nano đơn lẻ, hai là tạo liên kết sinh học giữa chúng

3 Nội dung và kết quả nghiên cứu

3.1 Mô tả các kết quả nghiên cứu đạt được

Nội dung 1: Nghiên cứu chế tạo và tối ưu hóa qui trình chế tạo các hạt nano kim loại, bán dẫn và nano từ tính:

a Hạt nano kim loại

Trong phần này, các hạt nano kim loại được chế tạo bằng phương pháp hóa ướt bao gồm hạt nano bạc và nano vàng

- Hạt nano Bạc

Nhằm tối ưu hóa qui trình chế tạo hạt nano Ag và chức năng hóa bởi nhóm chức

4-aminothiphenol (4-ATP), hai phương pháp khử đã được sử dụng

Phương pháp khử sử dụng Trisodium citrate (TSC)

Quá trình khử ion bạc thành bạc bằng TSC được mô tả ngắn gọn như trong hình 3.1

Hình 3.1 Mô tả quá trình chế tạo các hạt nano Bạc bằng phương pháp khử

TSC

Ở trong phương pháp này TSC được dùng như chất khử và chất hoạt hóa Nồng độ và độ

pH của dung dịch chứa TSC cũng như nồng độ tới hạn của các hạt nano bạc trong dung dịch ban đầu được tối ưu hóa

Nhận thấy nồng độ của dung dịch TSC đạt đến 0.1 M, độ pH đạt đến 6 hay nồng độ của muối bạc đến 220 ppm thì dung dịch chứa hạt nano chưa hoạt hóa được hình thành ổn định và có thể để được thời gian dài Khi nồng độ cũng như độ pH thay đổi, các hạt có hiện tượng kết đám và lắng sau 2 tuần đến 3 tuần bảo quản ở điều kiện thường Các trường hợp hàm lượng chất vượt ngưỡng, như độ pH xuống dưới 4, lên quá 8 hay nồng độ ion Bạc cao hơn 250 ppm thì không hình thành hạt nano

Phương pháp khử sử dụng Sodium borohydrate (NaBH 4 )

Cho 100ml dung dịch Sodium Borohydride (NaBH4) nồng độ 0.1M vào 750ml dung dịch bạc acetate (CH3OOAg) nồng độ 0.02M Trong khi khuấy đều, dung dịch chuyển màu sậm đen Sau đó nhỏ từ từ 40ml dung dich 4-Aminothiophenol (4ATP) 1mM Hệ được để qua đêm để phản

ứng xảy ra hoàn toàn Qua ngày, mẫu được lọc rửa nhiều lần bằng phương pháp quay li tâm nhiều lần để loại bỏ các hóa chất còn dư trong quá trình phản ứng (Hình 3.2)

Hình 3.2 : Sơ đồ chế tạo hạt nano bạcbằng

phương pháp khử sử dụng Sodium borohydrate

Trong qui trình này, việc chế tạo hạt nano Bạc được tối ưu hóa bằng việc thay đổi muối Bạc từ gốc acetate thành gốc Nitrate và bổ sung chất hoạt hóa bề mặt, cụ thể ở đây là cetyltrimethyl ammonium bromide (CTAB) và polyvilnyl pyrrolidone (PVP) để thay đổi kích thước cũng như hình thái của hạt

Khảo sát nhiễu xạ tia X cho thấy khi sử dụng CTAB làm chất hoạt hóa, cho hạt có kích thước nhỏ hơn, nhưng bị lẫn tạp và được cho là AgBr hình thành trong quá trình phản ứng Bởi vậy, chúng tôi chỉ sử dụng các hạt nano Bạc được chế tạo theo qui trình khử trực tiếp Bạc acetate

và Bạc nitrate với chất hoạt hóa PVP

- Các hạt nano vàng

Chế tạo hạt nano vàng đã được chức năng hóa

Hạt nano vàng được chức năng hóa bề mặt được chế tạo bằng phương pháp bọc trực tiếp trong quá trình tạo hạt

- 1 ml HAuCl4 nồng độ 0,1M được cho vào trong bình tam giác có thể tích 50 ml

- Bổ sung 40 ml CTAB nồng độ 0,15 M trong nước cất 2 lần, khuấy đều thấy dung dịch chuyển màu đỏ gạch

- Cho 2 ml dung dịch 4-ATP nồng độ 0,1M trong cồn tuyệt đối khuấy đều

- Nhỏ 1 ml dung dịch NaBH4 nồng độ 1M thấy dung dịch chuyển màu gạch rồi đen đậm

- Để qua ngày cho hạt nano ổn định và tiến hành lọc rửa 3 lần bằng nước cất hai lần đã khử trùng bằng phương pháp quay li tâm 8500 vòng/phút trong thời gian 1 tiếng

Hạt vàng sau đó được lưu trữ trong ống Falcon và được đo UV-vis để xác định tương đối nồng độ theo cường độ hấp thụ Tại đỉnh hấp thụ đặc trưng 515nm, sau khi pha loãng đến 12 lần cường độ hấp thụ tương đối là 2,5

Kết quả chế tạo các hạt nano kim loại

Các hạt nano kim loại sau khi được chế tạo được nghiên cứu bằng phương pháp đo phổ hấp thụ UV-vis để kiếm tra hiện tượng Plasmon bề mặt, sau đó chụp ảnh TEM

Kết quả chế tạo hạt nano bạc và bọc 4-ATP

Kết quả đo nhiễu xạ tia X cho thấy các hạt nano Bạc được hình thành dạng tinh thể lập phương tâm mặt xếp chặt (Closet-packed FCC) với các đỉnh nhiễu xạ đọc được lần lượt tại 38,11o, 44,29o và 64,41o, rất trùng với thẻ chuẩn JDSPS số 04-0738 Từ độ bán rộng của phổ cũng tính ra được các kích thước của các hạt tinh thể là 23 ± 2nm và khá trùng với phân bố kích thước hạt như trong ảnh TEM

Kết quả UV-vis và TEM của các hạt nano Bạc được biểu diễn ở hình dưới đây

Hình 3.3 Kết quả TEM và UV-vis của các hạt nano Bạc chế tạo bằng phương pháp khử

Kết quả đo nhiễu xạ tia X

Hình 3.4 Phổ X-ray của mẫu nano bạc được chế tạo bằng phương

pháp khử

Kết quả đo hấp thụ UV-vis cho thấy đỉnh phổ hấp thụ của dung dịch chưa các hạt nano bạc tại 415nm Phổ hấp thụ UV-vis có thể dùng để kiểm tra độ lặp lại của các lần chế tạo, bằng cách kiểm tra sự trùng lặp của hình dạng phổ Bên cạnh đó phổ hấp thụ UV-vis cùng dùng để kiểm tra nồng độ của các hạt chế tạo và kiểm tra hàm lượng sản phẩm phụ của phản ứng

Từ đây chúng tôi đã định ra một hệ thống kiểm định cơ sở chuẩn để kiểm định chất lượng của dung dịch chứa các hạt nano Bạc bao gồm:

- Độ pH

- Hình dáng của phổ hấp thụ

- Vị trí đỉnh hấp thụ cũng như cường độ của đỉnh hấp thụ

- Sấy khô đến khối lượng không đổi và tính nồng độ khối lượng/thể tích hạt nano bạc

Phổ tán xạ Raman tăng cường bề mặt của các hạt Bạc bọc 4-ATP

Hình 3.5 Phổ tán xạ Raman tăng cường bề mặt

của các hạt nano Ag-ATP

Phổ tán xạ Raman tăng cường bề mặt của các liên kết trên bề mặt kim loại là một

hệ quả của hiện tượng cộng hưởng Plasmon bề mặt Dưới tác dụng của hiện tượng Plasmon bề mặt, cường độ điện từ trường tại bề mặt của các hạt nano kim loại tăng vọt, có thể lên tới 105-106 lần so với bình thường Vì vậy, cường độ tán xạ Raman của một số liên kết trên bề mặt hạt kim loại có thể theo dõi một cách dễ dàng Đồng thời nếu cố định được một số liên kết trên bề mặt các hạt nano Bạc, chính các tín hiệu tán xạ Raman tăng cường

bề mặt lại trở thành nhân tố đánh dấu vị trí của các hạt nano Bạc

Hình 3.5 là kết quả đo tán xạ Raman của các phân tử 4-ATP trên bề mặt hạt nano Bạc Có thể thấy các đỉnh tán xạ đặc trưng của các dao động phân tử 4-ATP.Chúng tôi đã kết hợp với nhóm tính toán của Trung tâm Khoa học vật liệu để tìm hiểu bản chất của các đỉnh tán xạ nhận được.Kết quả nhận được rất phù hợp với phổ đo được cũng như các kết quả đã được công bố trước đó (Bảng 3.1)

Bảng 3.1 Bảng tổng hợp các mode dao động ứng với các đỉnh tán xạ Raman của

phân tử 4-ATP

Ag-4ATP Modeling

results

Kết quả đã công bố

Dao động đặc trưng

Modeling figures

Bảng kết quả cho thấy các phân tử 4-ATP liên kết chặt chẽ với bề mặt các nguyên

tử Ag trên bề mặt các hạt nano thông qua liên kết cộng hóa trị Ag-S (đỉnh tại 392 cm-1) Điều này cho thấy các phân tử 4-ATP có thể tồn tại khá bền trên bề mặt các hạt nano Ag, đồng thời đảm bảo được sự có mặt của các đỉnh tán xạ Raman tăng cường bề mặt vẫn còn tồn tại sau khi đã được bọc bởi lớp SiO2

Ngoài ra có thể thấy một số đỉnh khá rõ ràng như tại các vị trí 1077 cm-1, 1144 cm-1

và 1589 cm-1 ứng với các dao động σS-C, σC-C và γN-H Không chỉ vậy đỉnh dao động tại 1589 cm-1 cho thấy sự tồn tại của các gốc amin tự do trên bề mặt các hạt nano Bạc Đây cũng là nhóm có hoạt tính sinh học mạnh, chứng tỏ các hạt Ag-4ATP có khả năng tương thích sinh học rất cao

Kết quả chế tạo hạt nano Vàng và bọc 4-ATP

Kết quả đo nhiễu xạ tia X và ảnh TEM

Hình 3.6 là kết quả đo nhiễu xạ tia X và ảnh kính hiển vi điện tử truyền qua của mẫu hạt nano vàng được chế tạo bằng phương pháp nuôi mầm Phổ nhiễu xạ tia X (hình 5A) nhận được hoàn toàn khớp với phổ chuẩn ứng với cấu trúc tinh thể lập phương tâm mặt của vàng; hằng số mạng

là a = 4.08764 Å với sai số là 3% Kết quả này khá phù hợp với các công bố trước đó về hạt nano vàng của các nhóm tác giả trong và ngoài nước

Hình 3.6: Kết quả đo nhiễu xạ tia X (A) và ảnh kính hiển vi điện tử truyền qua

(B) của mẫu hạt nano vàng chế tạo bằng phương pháp nuôi mầm

Ảnh TEM (%B) cho thấy kích thước hạt nano Au phân bố khá đồng đều và tập trung tại khoảng có đường kính 3-5 nm Phân bố hạt gần giống với phân bố Poison, và có thể giải thích bởi trong quá trình ủ các hạt nano được hình thành độc lập với nhau từ các mầm có kích thước khác nhau

Kết quả đo SERS của hạt nano vàng bọc 4-ATP

Hình 3.7 đưa ra kết quả đo tán xạ Raman của dung dịch chứa hạt nano vàng sau khi chức năng hóa bề mặt chúng bởi 4-ATP Các dao động δC-S, δC-C, πC-H và νC-C+δC-H đặc trưng cho các liên kết gần bề mặt hạt nano vàng của 4-ATP tạo các đỉnh tán xạ lần lượt tại 1078 cm-1,

1589 cm-1, 820 cm-1 và 1397 cm-1

Hình 3.7: Kết qua đo Raman của mẫu dung dịch chứa hạt nano vàng đã được chức

năng hóa bằng 4-aminothiophenol (4-ATP) – Au-NH 2

So với kết quả trước đó, do thang đo chỉ tiến hành được trong khoảng từ 600 cm-1 đến 2000

cm-1 nên không nhận biết được liên kết quan trọng tại 394 cm-1 của Au-S trên bề mặt hạt nano vàng (Hình 6) Như vậy trong kết quả đo tán xạ Raman tăng cường bề mặt lần này, thể hiện liên kết đã chứng tỏ hạt vàng đã được bao bọc bởi một lớp 4-ATP

Tối ưu hóa quá trình chế tạo

Trong khuôn khổ nghiên cứu này, tiếp thu những kết quả đạt được từ các nghiên cứu trước chúng tôi đã tiến hành các quá trình tối ưu hóa dựa theo các bước như sau:

- Tính chất vật lý đảm bảo khả năng đánh dấu

- Tính kinh tế: mong muốn tạo ra các hạt nano bằng phương pháp đơn giản, có hiệu quả kinh tế cao

- Đơn giản hóa phương pháp:

o Thay đổi phương pháp chế tạo để giảm thiểu năng lượng

o Thay đổi phương pháp để giảm thiểu các bước chế tạo

- Tối ưu hóa số lần lọc rửa – kiểm tra bằng phổ hấp thụ UV-vis

Các quy trình đã trình bày ở trên là những quy trình đã qua các bước thử nghiệm để tối ưu hóa Kết quả của các quá trình tối ưu hóa cho thấy:

- Hạt nano Bạc vẫn có thể dử dụng như hạt nano kim loại hiếm có khả năng đánh dấu, độ

ổn định tương đối cao và tín hiệu SERS rất mạnh vì vậy được ưu tiên sử dụng cho các bước tiếp theo

- Khi sử dụng AgNO3 như tiền chất và PVP, các hạt nano bạc cho phân bố kích thước khá

ổn định Bên cạnh đó, giá thành của AgNO3 thấp hơn rất nhiều so với Bạc acetate cũng như HAuCl4

- Việc sử dụng NaBH4 để khử đơn giản hơn về năng lượng, nghĩa là không cần các công đoạn đun sôi Song song với đó, khhi bổ sung PVP như chất hoạt hóa bề mặt, nồng độ các hạt nano Bạc có thể đưa lên rất cao, thậm chí lên tới 13g/l Vì vậy sử dụng NaBH4như chất khử và PVP như chất hoạt hóa được cho là có hiệu quả kinh tế, sản xuất cao hơn

- Ban đầu, trong quá trình chế tạo, chúng tôi tiến hành chế tạo hạt nano kim loại và lọc trước, sau đó mới chức năng hóa bằng 4-ATP và lọc tiếp một lần nữa Việc chia qui trình thành hai bước lớn này vừa làm giảm hiệu suất thu hồi hạt (trong các lần lọc), vừa kéo dài thời gian tạo mẫu Chúng tối đã tiến hành ghép hai qui trình làm một; nghĩa là tiến hành bước chức năng hóa sau khi chế tạo hạt rồi mới lọc rửa

- Cuối cùng, bằng sự trợ giúp kiểm tra của phổ hấp thụ UV-vis, chúng tôi đã đưa ra số lần lọc tối ưu Đó là lọc bằng máy li tâm 8000 rpm trong vòng 30 phút Với 4 lần lọc thì các hóa chất còn dư trong quá trình chế tạo hạt được coi là sạch

- Lọc rửa bằng cồn và nước cất nhiều lần thu được hạt nano ô xít Fe3O4 Dung dịch chứa các hạt nano ô xít sắt được giữ ở nhiệt độ phòng trong điều kiện thoáng mát

Hình 3.8: Quy trình chế tạo hạt ô xít sắt từ Fe 3 O 4

Kết quả

Mẫu hạt nano Fe3O4 sau khi lọc rửa bằng phương pháp tách từ nhiều lần trong nước cất hai lần được sấy khô và đo phổ nhiễu xạ tia X để xác định cấu trúc tinh thể Hình 3.9 thể hiện phổ nhiễu xạ tia X của mẫu thu được

Hình 3.9 Giản đồ nhiễu xạ tia X của Fe 3 O 4

Có thể nhận thấy so với phổ nhiễu xạ chuẩn các đỉnh nhiễu xạ đều khá rõ ràng với các góc Brag là 30,2o, 35,3o, 43,2o, 53,2o và 57,2o ứng với các mặt nhiễu xạ lần lượt là:

(220), (311), (400), (422), (511) Kết quả nhiễu xạ tia X cho thấy hạt nano Fe3O4 đã được tổng hợp.

Nghiên cứu ảnh hiển vi điển tử truyền qua giúp chúng ta có thêm một cách nhìn trực quan

về kích thước cũng như độ tương phản của hạt đối với các chùm tia electron có năng lượng cao

Chùm tới electron có năng lượng 80 kV được sử dụng như là một loại sóng điện từ Đối với vật liệu có khả năng hấp thụ cao hơn, trên nền ảnh sẽ có màu tối hơn và ngược lại Đây có thể coi là một kiểu tạo ảnh “đen trắng” của mẫu thông qua chùm electron năng lượng cao

sau khi tắt từ trường ngoài Với tính chất này, các hạt từ có thể được ứng dụng rất linh hoạt trong tách chiết y sinh

Kết quả đã được thể hiện trong khóa luận tốt nghiệp của sinh viên Đinh Thị Thùy Dương và Lã Thị Quỳnh Nga Phương pháp chế tạo đã được khảo sát thông qua sự thay đổi một số thông số như thời gian khuấy, tốc độ nhỏ,…

c Các hạt QD

Quy trình chế tạo hạt nano ZnS pha tạp Mn nhằm khai thác tính huỳnh quang của hạt

đã được tối ưu hóa sử dụng phương pháp thủy nhiệt Quy trình chế tạo và kết quả khảo sát của nghiên cứu đã được đăng trên tạp chí ISI như đính kèm theo báo cáo này

Kết quả cho thấy khi pha tạp Mn vào tinh thể ZnS, tính chất quang của hạt cho nhiều kết quả thú vị và khi khảo sát tính chất từ cũng đã khẳng định sự thành công khi pha tạp ion Mn vào tinh thể ZnS

Kết quả được đăng trong bài báo sau:

Optical and Magnetic properties of Mn-doped ZnS Nanoparticles Synthesized by a Hydrothermal Method

Bui Hong Van, Nguyen Hoang Nam, Hoang Nam Nhat, Truong Thanh Trung, Pham Van Ben IEEE transaction on magnetics Vol 50 No 6 June 2014, Impact factor 1.21

Quy trình chế tạo hạt nano ZnS:Mn bằng phương pháp hóa ướt được mô tả trong khóa luận của hai sinh viên thuộc nhiệm vụ chiến lược là sinh viên Lã Quỳnh Nga và sinh viên

hệ Cử nhân tài năng Phạm Thị Thu Hiền Quy trình ngắn gọn như sau: Các tiền chất Zn(CH3COO)2 1M và Mn(NO3)2 0.07M được cho vào dung dịch nước cất cùng với polyvinylpyrrolidone PVP và được điều chỉnh pH bằng 3 Tỷ lệ tiền chất được tính toán

để có các tỷ lê ZnS:Mn/Fe3O4 mong muốn Sau đó ta cho Na2S 1.44M vào dung dịch và khuấy trong vòng 20 phút Dung dịch cuối cùng được ly tâm và lọc rủa lấy kết tủa từ 4 đến

6 lần bằng nước cất để loại bỏ các thành phần còn dư sau phản ứng Phổ XRD của mẫu chế tạo được có thể xem trên hình 3.17 Các hạt nano chế tạo bằng phương pháp này có ưu điểm hơn so với phương pháp thủy nhiệt là có thể chế tạo khối lượng lớn và độ lặp lại cao được ứng dụng trong việc nghiên cứu chế tạo hạt nano đa chức năng

Nội dung 2,3: Chế tạo và nghiên cứu tính chất các hạt đa chức năng từ-kim loại Fe 3 0 4 – Ag, từ bán dẫn Fe3O4 – ZnS:Mn

a, Các hạt nano Fe 3 O 4 -Ag bọc SiO 2

Phương pháp chế tạo

Hạt nano đa chức năng Fe3O4-Ag được bọc SiO2 bằng phương pháp vi nhũ tương đảo (Hình 3.11)

Phương pháp vi nhũ tương đảo được chia thành 2 quá trình chính Quá trình thứ nhất

là sự hình thành hệ vi nhũ tương đảo từ 2 pha kị nước và ái nước Quá trình thứ 2 là phản ứng tạo lớp vỏ bao bọc những tiểu cầu ái nước bên trong Trong thí nghiêm này chúng tôi

đã sử dụng dung dịch toluol làm pha kị nước và dung dịch chứa các hạt nano Ag và Fe3O4 làm pha ái nước Sau đó sử dụng dung dịch TEOS để tạo thành lớp vỏ silica bao bọc bên ngoài các tiểu cầu nano Ag và Fe3O4 Các hạt nano bạc trước khi chế tạo được chức năng hóa bởi nhóm chức 4-ATP như đã mô tả ở phần trên Cụ thể các bước chế tạo hạt nano đa chức năng như sau:

Bước 1

Cho dung dịch Fe3O4 nồngđộ 0.11M + dung dich Ag-4ATP nồngđộ 0.016M ở các tỉ

lệ thể tích khác nhau vào một ống nghiệm có thể tích 50 ml Bổ sung thêm nước cất vào trong cốc để được một lượng thể tích dung dịch ái nước không đổi là 20 ml

Sau đó hỗn hợp dung dịch ái nước được đổ vào bình đựng đã chứa sẵn 60ml Toluol

và rung siêu âm trong 2 giờ

Hình 3.11: Quy trình chế tạo hạt nano đa chức năng

Dung dịch được lọc rửa nhiều lần bằng phương pháp tách từ

Các hạt sau khi được lọc rửa được bịt kín bằng giấy paraffin hoặc được sấy khô để tiến hành khảo sát các tính chất vật lý như :

Phần này chúng tôi đi sâu vào kiểm tra các tính chất từ và quang của các hạt nano

đa chức năng để nêu bật ra được khả năng ứng dụng của các hạt đa chức năng này Các hạt đa chức năng được chế tạo bằng phương pháp vi nhũ tương đảo có cấu trúc

lí tưởng mong muốn như hình 3.12 Trong đó, các hạt Ag-4ATP và Fe3O4 nằm tách biệt với nhau và được gói lại bởi một lớp vỏ SiO2 Về mặt cơ bản, từ tính của vật liệu sẽ chỉ giảm theo độ tăng khối lượng tương đối của vật liệu so với các hạt Fe3O4, nhưng vẫn đảm bảo được khả năng định hướng trong từ trường của vật liệu Bên cạnh đó, do lớp 4-ATP gắn bền trên bề mặt của các hạt kim loại nên tán xạ Raman tăng cường bề mặt của chúng không mất đi Các đỉnh tán xạ Raman tăng cường dễ nhận biết còn có thể được dùng như những tác nhân đánh dấu và được ứng dụng trong chụp ảnh y sinh

Hình 3.12 Giản đồ mô phỏng cấu trúc của các hạt đa chức năng

được chế tạo bằng phương pháp vi nhũ tương đảo

Hình 3.13 Anh chụp kính hiển vi điện tử truyền qua của các hạt nano

Bạc (A), các hạt nano sắt từ Fe 3 O 4 (B) và một hạt nano đa chức năng (C)

Hình 3.13 là kết quả thực tế nhận được từ phương pháp vi nhũ tương đảo Hình 3.13A cho thấy các hạt nano Bạc sau thời gian 3 tháng đã kết lại với nhau bởi hiện tượng kết Osward (Osward ripening) Có thể thấy rõ kích thước các hạt khá lớn, tập trung ở khoảng 20 nm bề rộng Giữa các vị trí kết đám Osward có thể thấy rõ những lớp kép tương tác (double layer) Điều này cũng chứng tỏ lớp 4-ATP chưa bao phủ hoàn toàn bề mặt liên kết của các hạt nano Bạc và chỉ chiếm một phần, những phần không liên kết với

4-ATP mở và dễ diễn biến thành các bắt cặp kim loại – kim loại Chính điều này giúp chúng ta có thể phân biệt các hạt nano kim loại với các hạt nano sắt từ một cách dễ dàng Các hạt sắt từ Fe3O4 có kích thước khá nhỏ, tập trung xung quanh 10-15nm và vì vậy trở nên mờ hơn so với các hạt nano Bạc (Hình 3.12B) Trong hình 3.12C có thể thấy các lớp SiO2 rất mỏng, có độ dày khoảng 1 nm, bao bọc xung quang các hạt, tạo thành một vỏ bọc bao bọc các hạt nhỏ Fe3O4 và các hạt nano bạc lớn hơn Kích thước của “gói” nano này khá lớn và vào khoảng 150 nm, có phân bố không đồng đều Mặc dù vậy, kích thước các

“gói” nano hoàn toàn phù hợp cho việc đánh dấu các tế bào, thậm chí là các vi khuẩn với kích thước nằm trong dải từ 1 µm đến 5 µm Độ bền vững của hạt nano đa chức năng này

là khá tốt vì sau quá trình lọc rửa có dùng siêu âm, cấu trúc hạt vẫn bền vững, có lẽ do sự liên kết bao bọc của màng SiO2 khá chắc chắn Đây là kết qủa ban đầu rất đáng khích lệ khi trong khuôn khổ đề tài chúng tôi đã thành công trong việc tổ hợp hạt nano đa chức năng bền vững và mang đầy đủ các hạt nano đơn lẻ Việc tối ưu hóa quy trình chế tạo để

có thể điều khiển được hình dạng, kích thước và các tính chất hướng đích sẽ cần một đề tài lớn hơn

Tính chất từ

Hình 3.14 là kết quả đo từ kế mẫu rung của lần lượt các mẫu hạt đa chức năng với các tỉ lệ thể tích đầu vào của các dung dịch Fe3O4/Ag-4ATP thay đổi Kết quả này được so sánh với từ độ của các hạt Fe3O4 trước khi bọc Từ đây có thể đưa ra tính toán tương đối tỉ phần khối lượng của các hạt Fe3O4 trong cấu trúc vi nhũ tương đảo của các hạt đa chức năng (Bảng 3.2)

Hình 3.14: Đường cong từ hóa của hạt Fe 3 O 4 và mẫu đa chức năng SiO 2 bọc (Ag + Fe 3 O 4 ) với các tỉ lệ Ag/Fe 3 O 4 lần lượt là 9/2 và 13.5/2 theo thể tích

Bảng 3.2 So sánh kết quả đo từ tính của các hạt đa chức năng với các tỉ lệ Fe 3 O 4 /Ag khác

nhau

Tỉ lệ tương đối theo

khối lượng Ag/Fe 3 O 4

(tính toán lí thuyết)

Tỉ lệ tương đối theo thể tích Ag/Fe 3 O 4 (thực nghiệm)

Nồngđộ (ppm)

Từ độ bão hòa (emu/g)

Tỉ phần khối lượng của các hạt

là chúng ta có thể định hướng, điều khiển chúng bằng một từ trường bên ngoài (Loạt hình 3.15) Sau khi tắt từ trường đi, các hạt lại phân lập với nhau thành dạng keo ở trong dung dịch mà không bị hút nhau như các hạt nam châm nhỏ Điều này vẫn đảm bảo được khả năng ứng dụng của các hạt đa chức năng

Hình 3.15 Hình miêu tả khả năng định hướng theo từ

trường của các hạt nano đa chức năng

Phổ tán xạ Raman tăng cường bề mặt

Hình 3.16 Phổ tán xạ Raman tăng cường bề mặt của các hạt nano đa

chức năng

Hình 3.16 cho kết quả đo tán xạ Raman củacác hạt đa chức năng Có thể thấy một

số đỉnh đặc trưng vẫn còn hiển thị rất rõ ràng sau khi các hạt nano đơn lẻ được bọc trong một lớp silica Đó là các đỉnh tán xạ ứng tại các vị trí 1076 cm-1, 1145 cm-1, 1442 cm-1 và tại 1579 cm-1 lặp lại so với phép đo tán xạ Raman trước đó đã thực hiện với mẫu các hạt nano Ag-4ATP Điều này chứng tỏ lớp 4-ATP không hề bị mất đi trên bề mặt của các hạt nano kim loại Bên cạnh đó, các đỉnh này rất rõ ràng có độ bán rộng nhỏ (kéo dài khoảng

30 đơn vị số sóng – cm-1

) cho thấy tính đặc hiệu rất cao, và có thể đo được trong thời gian rất ngắn nếu ta chi đo trong một khoảng bước sóng nhất định Các đỉnh thấy không xuất hiện, hoặc xuất hiện thêm có thể được giải thích bởi sự che khuất và thêm vào của lớp vỏ bọc SiO2 Sự dịch vị trí của các đỉnh là do sự góp mặt tương tác của các hạt nano từ tính bên trong các hạt đa chức năng

Kết quả này cho thấy chúng tôi đã thành công trong việc tổ hợp một loại hạt nano

đa chức năng từ-quang có khả năng tách chiết và sử dụng SERS trong việc đánh dấu sinh học Kêt quả này đã được xuất bản trong bài báo sau:

Combination of 4-ATP Coated Silver Nanoparticles and Magnetic Fe3O4

Nanoparticles by Inverse Emulsion Method

Chu Tien Dung, Nguyen Quang Loc, Phi Thi Huong, Dinh Thi Thuy Duong, Tran Thi Hong, Luu Manh Quynh, Nguyen Hoang Nam

VNU journal of science: Mathematics and Physics, 2014, Vol 30 No 2, 1-9

b Các hạt nano đa chức năng từ-bán dẫn Fe 3 O 4 – ZnS:Mn

Các hạt nano đa chức năng từ - bán dẫn được chế tạo dưa trên hai mô hình tiếp cận

Mô hình thứ nhất là mô hình tương tự như mô hình trong phần trên dung để chế tạo hạt nano đa chức năng từ - kim loại, đó là sử dụng phương pháp vi nhũ tương để bọc một lớp SiO2 bên ngoài các hạt nano đơn lẻ thành phần Mô hình thứ hai là tạo ra một cầu nối sinh học giữa hai hạt nano đơn lẻ để tạo nên một tổ hợp nano đa chức năng có khả năng hoạt động như một cảm biến sinh học

b1, Các hạt nano đa chức năng từ-bán dẫn Fe 3 O 4 – ZnS:Mn bọc SiO 2 bằng phương pháp

vi nhũ tương

Quy trình chế tạo hạt nano đa chức năng từ-bán dẫn bằng phương pháp vi nhũ tương được tiến hành tương tự như quy trình chế tạo hạt nano đa chức năng kim loại – bán dẫn , điểm khác biệt là sử dụng hạt nano bán dẫn ZnS:Mn đã được chế tạo bằng phương pháp hóa ướt như đã trình bày trong Nội dung 1 thay hạt nano kim loại

Hình 3.17 thể hiện phổ XRD của các mẫu hạt nano Fe3O4, mẫu hạt nano ZnS pha tạp Mn và mẫu hạt nano đa chức năng bọc SiO2 bằng phương pháp vi nhũ tương Mẫu hạt nano đa chức năng được chế tạo với các tỷ lệ hạt nano đơn lẻ khác nhau, tuy nhiên đều thể hiện các đỉnh phổ của ZnS và Fe3O4 mặc dù cường độ các đỉnh yếu do có ảnh hưởng của lớp bọc SiO2

Tính chất từ của các hạt nano da chức năng cũng được nghiên cứu và thể hiện trên hình 3.18 Các hạt nano ZnS pha tạp Mn có từ tính yếu được thể hiện trong hình nhỏ Hạt nano Fe3O4 có từ tính mạnh nhất và khi tạo thành các hạt nano đa chức năng, từ tính của các hạt nano đa chức năng giảm xuông so với các hạt nano Fe3O4 khi các thành phần phi

từ tính như SiO2 và các thành phần từ tính yếu như ZnS:Mn tăng lên trong hạt nano đa chức năng

Tính chất quang của hạt nano đa chức năng cũng được nghiên cứu và kết quả cho thấy hạt nano đa chức năng có tính chất quang khá tốt Hình 3.19 thể hiện phổ huỳnh quang của hạt nano đa chức năng kích thích tại 325 nm và phổ kích thích huỳnh quang tại

586 nm Hạt nano đa chức năng với tỷ lệ ZnS:Mn/Fe3O4 là 2:1 cho cường độ huỳnh quang lớn nhất tại bước sóng 586 nm khi kích thích tại 325 nm

Kết quả này được thể hiện trong khóa luận tốt nghiệp của sinh viên chương trình nhiệm vụ chiến lược Lã Quỳnh Nga

Hình 3.17 Phổ XRD của các mẫu hạt nano Fe 3 O 4 , mẫu hạt nano ZnS pha tạp

Mn và mẫu hạt nano đa chức năng bọc SiO 2 bằng phương pháp vi nhũ tương

Hình 3.18 Đường cong từ hóa của các mẫu nano ZnS:Mn(a),

nano Fe 3 O 4 (g) và các mẫu hạt đa chức năng với các tỷ lệ thành

Hình 3.20 Mô tả hệ đa chức năng để tách chiết, đo đạc nồng độ

DNA

Trong phần này chúng tôi thử nghiệm chế tạo các tổ hợp đa chức năng có cầu nối sinh học ở giữa hai hạt nano đơn lẻ là các hạt từ Fe3O4 và các hạt nano bán dẫn ZnS pha tạp Mn có tính huỳnh quang mạnh Mục tiêu ứng dụng của tổ hợp nano đa chức năng này

để phát hiện DNA trong dung dịch Tổ hợp dự kiến có dạng “bánh kẹp” bao gồm hạt nano

từ đính với DNA bắt và hạt nano bán dẫn đính với DNA đầu dò như trên hình 3.20 Khi có DNA cần phát hiện trong dung dịch nó sẽ gắn kết với DNA đầu dò và DNA bắt tạo nên một cấu trúc tổ hợp nano và khi đó ta có thể sử dụng từ tính của hạt nano từ để thu lại tổ hợp sau khi lọc rửa Nồng độ của DNA thu được sẽ được xác định thông qua phép đo định lượng tính huỳnh quang của tổ hợp hay chính là nồng độ hạt nano bán dẫn có trong tổ hợp Quy trình chế tạo và kết quả được trình bày trong bài báo sau:

Fast DNA diagnostic using Fe3O4 magnetic nanoparticles and light emitting ZnS/Mn nanoparticles

Luu Manh Quynh, Nguyen Minh Hieu, Nguyen Hoang Nam

VNU journal of science: Mathematics and Physics vol 30 No 3 (2014) 1-11

c, Sự ảnh hưởng tương tác lẫn nhau của các hạt nano đơn lẻ khi ở trong một tổ hợp

Một vấn đề cần quan tâm trong quá trình nghiên cứu và chế tạo hạt nano đa chức năng là các hạt nano khi đưa vào cùng với nhau thì tương tác giữa chúng như thế nào và ảnh hưởng đến tính chất chung như thế nào Ở đây trong khuôn khổ nghiên cứu này chúng tôi đặt vấn đề và thử nghiệm trong một trường hợp là khi đưa hạt nano bán dẫn và hạt nano kim loại vào chung với nhau thì tính chất quang của chúng ảnh hưởng như thế nào Các trường hợp khác cần có nghiên cứu sâu và cụ thể hơn dưới một đề tài khác

Khi đưa hạt nano vàng vào dung dich hạt nano bán dẫn với các nồng độ khác nhau hiện tượng dập tắt huỳnh quang đã được quan sát thấy và hiện tượng này tăng lên khi tăng nồng độ hạt nano vàng trong dung dịch, hay nói cách khác là giảm khoảng cách giữa hạt nano vàng và hạt nano bán dẫn Hình 3.21 thể hiện phổ huỳnh quang của mẫu khi nồng dộ hạt nano vàng tăng dần từ mẫu S16 đến S10

Hình 3.21 Phổ huỳnh quang của mẫu dung dịch nano bán dẫn trộn hạt nano vàng với các

tỷ lệ khác nhau, tăng dần từ S16 đến S10

Kết quả này cho thấy sự ảnh hưởng của tính chất quang khi cho các hạt nano lại gần nhau và cần được phát triển nghiên cứu kỹ hơn khi nghiên cứu sâu về các hạt nano đa chức năng bao gồm nhiều loại hạt nano đơn lẻ Kết quả cụ thể hơn đã được trình bày trong khóa luận của sinh viên hệ Cử nhân tài năng thuộc nhiệm vụ chiến lược Phạm Thị Thu Hiền

Nội dung 4: Nghiên cứu ứng dụng các hạt đa chức năng trong tách chiết DNA

và đánh dấu virus gây bệnh:

Chức năng hóa bề mặt đề định hướng ứng dụng

Các hạt nano đa chức năng sau khi được chế tạo cũng được định lượng như đối với các hạt nano sắt, nano bạc Qui trình định lượng được mô tả như sau:

Bước 1:

Các hạt đa chức năng được pha loãng vào trong nước cất hai lần (dùng để giữ cho hạt bền hơn trong điều kiện thường)

Sử dụng 1 cốc thí nghiệm có thể tích 20 ml, sấy khô đến khối lượng không đổi, cân trước để biết khối lượng là m0

Sau khi định lượng, việc chức năng hóa với Aminopropyltetraorthosilane (APTES) được tiến hành để tạo ra một lớp amin trên bề mặt lớp silic Lưu ý, phản ứng được xảy ra như sau:

SiO2-surface-(OH)3+ NH2-C3H6-Si(-O-C2H5)3 SiO2-surface-O-Si-C3H6-NH2 + 3EtOH Qui trình được tiến hành như sau:

Cho thêm 10 ml APTES vào trong bình cất quay trong quá trình đang cất quay

Toàn bộ hệ để phản ứng qua đêm (khoảng 16h)

Lưu ý:

- Nhiệt độ vừa đủ để nước không bay hơi để tránh hiện tượng phản ứng xảy ra theo chiều nghịch, nhưng cũng đủ để cồn bay hơi nhanh hơn để phản ứng xảy ra theo chiều thuận)

Một số kết quả đánh giá:

Để đánh giá được khả năng kết dính của các hạt nano đa chức năng với APTES, chúng ta nhận thấy có một sự khác biệt trong các nhóm liên kết của các hạt sau khi chức năng hóa với trước khi chức năng hóa, đó là liên kết Si-C có trong các phân tử APTES

Vì vậy, hạt sau khi lọc sạch chúng tôi tiến hành cô cạn và đo hấp thụ hồng ngoại để kiểm chứng

Sau đó, để chứng minh khả năng đánh dấu của vật liệu, chúng tôi tiến hành đo Raman trên hệ LABRAM3, để cho thấy các đỉnh đặc trưng có thể ứng dụng để đánh dấu không hề mất đi

Hình 3.22 Phổ FTIR đánh giá phản ứng của các phân tử APTES

nhiều so với số lượng liên kết silica có trong hạt cầu đa chức năng Đây là minh chứng, chứng minh chúng tôi đã thành công chức năng hóa bề mặt hạt đa chức năng bởi APTES

Hình 3.23 mô tả kết quả đo Raman của các hạt đa chức năng trước và sau khi chức năng hóa với APTES Từ phổ ta có thể thấy hầu như các đỉnh tán xạ tăng cường bề mặt (SERS) không thay đổi Điều này cũng rất phù hợp với điều dự đoán trước đó, các tia thứ cấp được tăng cường khi các dao động để gần sát trên bề mặt của hạt kim loại – do hiệu ứng Plasmon bề mặt Càng xa bề mặt, ảnh hưởng tăng cường lên sóng điện từ giảm mạnh, làm cho các tín hiệu tán xạ bậc 2 không xuất hiện rõ rệt Hay nói cách khác, việc gói các hạt nano bạc bọc 4-ATP bằng một lớp SiO2 đủ dày không chỉ tăng độ bền hóa học của hạt

mà còn tăng tính đặc hiệu trong các ứng dụng đánh dấu sau này

Hình 3.23 Kết quả đo Raman của các hạt đa chức năng trước và sau khi chức

năng hóa với APTES

Trên hình 3.23, thang đo cường độ đã được giảm đi 1000 lần – để dễ dàng cho việc biểu thị Thang đo cỡ 10 counts này cũng là đạt đến ngưỡng nhiễu của máy Thời gian phân tích trong mỗi một phép đo là 5s, với cường độ laser đang đặt là 50% Hay nói cách khác, với tốc độ quét bằng 1/1000 lần, nghĩa là mỗi phép đo chỉ cần 1/1000 s, chúng tôi hoàn toàn có thể nhận biết được vị trí của các hạt nano kim loại đã được chức năng hóa

Với độ phân giải của máy là 0.5 μm × 0.5 μm và một tế bào mang bệnh có kích thước trung bình là 20 μm, với bộ cơ chuẩn có thể dịch chuyển được vị trí để mẫu chính xác đến 0.5 μm và đủ nhanh, chúng tôi chỉ cần 1,6 s để vẽ ra được sự phân bố của các hạt nano đa chức năng có trên bề mặt của một mẫu sinh học (20 μm × 20 μm)

Rõ ràng, hạt đa chức năng hoàn toàn có thể ứng dụng trong tự động hóa xác định từng tế bào bệnh với thời gian nhanh và độ chính xác, lặp lại cao

Đánh giá khả năng tách chiết DNA và đo nồng độ DNA:

Hệ đa chức năng tách chiết và đo đạc nhanh nồng độ DNA là dung dịch chứa hệ hai hạt SiO2 bọc Fe3O4 chức năng hóa APTES rồi đính với một chuỗi oligo nhận biết DNA (catcher probe) và hạt ZnS/Mn chức năng hóa với aminothiophenol (4-ATP) sau đó đính với một chuỗi oligo đặc hiệu khác (detector probe)

Nếu trong dung dịch có chứa các DNA đích (cụ thể ở đây là của virut Epsten-Bar, gây bệnh ung thư vòm họng), thì hệ hai hạt sẽ bắt với các DNA để thành một chuỗi

sandwich Magnetic-Catcher-target DNA – Detector – Luminescence như hình 3.22 Rõ

ràng, ta có thể tách chiết DNA bằng từ trường, sau đó – không những thế - có thể đo được

hàm lượng DNA thông qua số hạt phát huỳnh quang có đính trong hệ sandwich Mô hình

tách chiết được mô phỏng như trong hình 3.24 Qui trình bọc các hạt Fe3O4 với SiO2 sau

đó chức năng hóa với nhóm amin rồi đính kết với catcher probes, hay bọc ZnS/Mn bởi ATP rồi gắn với detector probe cùng một số đánh giá về khả năng kết dính giữa các hạt

4-nano với các phân tử hữu cơ được mô tả trong bài báo ”Fast DNA diagnostic using Fe 3 O 4 magnetic nanoparticles and light emitting ZnS/Mn nanoparticles”, VNU Journal of

Science: Mathematics – Physics, 2014, Vol 30 No 3, 1-11

Chúng tôi cũng tiến hành đo đạc và cho thấy, hệ hạt đa chức năng này hoàn toàn có thể sử dụng để xác định nhanh nồng độ tế bào có trong dung dịch, tới độ chính xác 2×106copies/ml, tức là cỡ khoảng 0.3 fM (hình 2.25), và hoàn toàn có thể ứng dụng để làm bộ kiểm tra DNA nhanh khi DNA đã sẵn có trong dung dịch mà không cần thông qua bất cứ khâu đoạn tách chiết hay phản ứng nhân dòng PCR nào

Bên cạnh đó, việc phân lập các DNA đích thông qua việc tách lọc bằng từ trường ngoài có thể giúp chúng ta thu hồi DNA với thể tích nhỏ hơn Hay nói cách khác, có thể sử dụng phương pháp nhiệt hoặc tăng nồng độ ion kim loại trong dung dịch để tách hệ

sandwich ra, chúng ta có thể thu lại DNA đích với nồng độ cao hơn và độ tinh sạch cao

hơn

Hình 3.24 Mô tả quá trình tách chiết DNA và đo đạc đánh giá nồng độ

DNA có trong dung dịch Hình A: sau khi bổ sung dung dịch chứa DNA

đích, một số hạt từ đính catcher probe (màu sẫm) và hạt bán dẫn đính

detector probe (màu nhạt) sẽ bắt cặp với DNA đích tạo thành hệ

“sandwich” như hình 3.20 Hình B: Dưới tác dụng của từ trường

ngoài, chỉ có những hạt từ tính được giữ lại, còn những hạt phát quang

không có tạo cầu sandwich sẽ bị rửa trôi như trong hình C Sau khi

được phân tán trong dung dịch (hình D) số lượng DNA đích tỉ lệ với

lượng cặp “sandwich” được giữ lại – bao gồm cả các hạt phát quang –

và sẽ cho cường độ sáng tỉ lệ tương ứng

Hình 2.25 Kết quả đo nồng độ DNA bằng phương pháp quang học

ứng dụng hệ sandwich hạt từ - catcher – DNA – detector- hạt quang

Kết quả cho thấy, phép đo có thể nhận định được sự có mặt của DNA

với nồng độ trên 2×10 6 copies/ml

3.2 Đánh giá về các kết quả nghiên cứu đã đạt được

- Tính mới và giá trị khoa học

Đề tài dã thành công trong việc nghiên cứu chế tạo hạt nano đa chức năng và bước đầu thử nghiệm đánh giá khả năng ứng dụng trong y sinh Các hạt nano đa chức năng được chế tạo theo hai hướng là tổ hợp các hạt nano đơn lẻ trong các lớp bọc SiO2 tương thích sinh học hoặc là sử dụng các liên kết sinh học để tạo các tổ hợp có định hướng ứng dụng Đề tài khai thác các kết quả sẵn có khi nghiên cứu các hạt nano đơn lẻ để tạo ra một hướng chế tạo vật liệu mới có khả năng ứng dụng cao Đề tài cũng mở ra một hướng nghiên cứu chuyên sâu hơn về ảnh hưởng tương tác giữa các hạt nano đơn lẻ Đây là kết qủa ban đầu rất đáng khích lệ khi trong khuôn khổ đề tài chúng tôi đã thành công trong việc tổ hợp hạt nano đa chức năng bền vững và mang đầy đủ các hạt nano đơn lẻ Việc tối

ưu hóa quy trình chế tạo để có thể điều khiển được hình dạng, kích thước và các tính chất hướng đích sẽ cần một đề tài lớn hơn Phương pháp chế tạo của chugns tôi ở đây cũng hướng đến các phương pháp chế tạo trong nano xanh (green nano) khi mà các hóa chất sử

dụng và phương pháp sử dung không độc hại, các thành phần thải loại cũng khá thân thiện với môi trường, phương pháp chế tạo rẻ tiền, tiêu hao ít năng lượng

- Giá trị thực tiễn và khả năng ứng dụng

Hiện nay các tác nhân đánh dấu trong y sinh đều là các tác nhân sinh học, nhuộm màu sinh học Các tác nhân này thường không bền và khó bảo quản Các sản phẩm của đề tài có khả năng ứng dụng để thay thế các tác nhân đánh dấu sinh học không bền để ứng dụng trong đánh dấu, tách chiết trong y sinh Nếu phát triển và có các nghiên cứu mở rộng, chuyên sâu hơn, các sản phẩm này có thể phát triển thành thương phẩm có giá trị sử dụng cao

4 Thay đổi so với thuyết minh ban đầu (nếu có)

(Về mục tiêu, nội dung, phương pháp, kết quả nghiên cứu và tổ chức thực hiện; Nguyên nhân;Ý kiến của Cơ quan quản lý )

Nội dung của đề tài ban đầu dự kiến ứng dụng thử nghiệm đánh giá khả năng sử dụng các hạt nano đa chức năng trong phát hiện virut rubella nhưng do nguồn cung DNA khó khăn nên chúng tôi đề nghị chuyển sang sử dụng DNA của EBV để thử nghiệm cùng một vài thay đổi nhỏ khác như trong thuyết minh chúng tôi đưa hạt vàng vào chế tạo hạt

đa chức năng nhưng trong quá trình sử dụng chúng tôi sử dụng hạt nano bạc và đã được sự đồng ý của hội đồng kiểm tra tiến độ cũng như cơ quan quản lý có văn bản kèm theo báo cáo Chúng tôi cũng đã thay đổi việc thử nghiệm trên tế bào hoặc virut thành đánh giá khả năng ứng dụng vì việc thử nghiệm thực trên tế bào rất ốn kém về kinh phí và thời gian, cần có các nghiên cứu chuyên sâu hơn và nguồn kinh phí lớn hơn nhiều

Trong nội dung chúng tôi có mở rộng thêm so với thuyết minh ban đầu là bên cạnh việc thử nghiệm chế tạo tổ hợp nano đa chức năng trong một lớp vỏ SiO2, chúng tôi còn thử nghiệm chế tạo tổ hợp nano đa chức năng dạng “bánh kẹp” có khả năng ứng dụng cao

trong phát hiện nồng độ DNA trong dung dịch

PHẦN III SẢN PHẨM CỦA ĐỀ TÀI/DỰ ÁN

1 Sản phẩm khoa học công nghệ và đào tạo

1 Công trình công bố quốc tế trên tạp chí thuộc danh mục ISI hoặc Scopus

1.1 Optical and Magnetic properties of Mn-doped ZnS

Nanoparticles Synthesized by a Hydrothermal

Method

Bui Hong Van, Nguyen Hoang Nam, Hoang Nam

Nhat, Truong Thanh Trung, Pham Van Ben

IEEE transaction on magnetics Vol 50 No 6 June

3 Công trình công bố trên tạp chí khoa học chuyên ngành trong nước

3.1 Fast DNA diagnostic using Fe3O4 magnetic

nanoparticles and light emitting ZnS/Mn

VNU journal of science: Mathematics and Physics

vol 30 No 3 (2014) 1-11

3.2 Combination of 4-ATP Coated Silver Nanoparticles

and Magnetic Fe3O4 Nanoparticles by Inverse

Emulsion Method

Chu Tien Dung, Nguyen Quang Loc, Phi Thi Huong,

Dinh Thi Thuy Duong, Tran Thi Hong, Luu Manh

Quynh, Nguyen Hoang Nam

VNU journal of science: Mathematics and Physics

vol 30 No 2 (2014) 1-9

0866-8612

Đã xuất bản

4 Báo cáo khoa học đăng kỷ yếu hội nghị quốc tế

4.1 Synthesis and characterization of bi-functional

nanocolloids combined from silver nanopaticles

coated by 4-ATP and magnetic nanoparticles by

inverse emulsion method

Luu Manh Quynh, Phi Thi Huong, Dinh Thi Thuy

Duong, Chu Tien Dung, Nguyen Hoang Nam

International Symposium on Frontier in Materials

8 Kết quả công bố khác hoặc minh chứng kết quả nghiên cứu đã được sử dụng

8.1

Ghi chú:

- Cột sản phẩm khoa học công nghệ: Liệt kê các thông tin các sản phẩm KHCN theo

thứ tự <tên tác giả, tên công trình, tên tạp chí/nhà xuất bản, số phát hành, năm

phát hành, trang đăng công trình, mã công trình đăng tạp chí/sách chuyên khảo (DOI), loại tạp chí ISI/Scopus.,,,>

- Gửi kèm toàn văn các kết quả khoa học công nghệ

2 Kết quả đào tạo

STT Họ và tên

Thời gian và kinh phí tham gia đề tài/dự án

(số tháng/số tiền)

Công trình công bố liên quan

(Sản phẩm KHCN, luận án, luận văn)

Nghiên cứu sinh

4 Tổng hợp kết quả các sản phẩm KHCN và đào tạo đã đăng ký và hoàn thành của đề tài/ dự án

hoàn thành

2 Bài báo quốc tế không thuộc ISI/Scopus

5 Báo cáo Hội nghị quốc gia

6 Sách chuyên khảo

7 Bằng sáng chế, giải pháp hữu ích

8 Kết quả khác hoặc minh chứng áp dụng

(triệu đồng)

Kinh phí thực hiện

(triệu

đồng)

Ghi chú

A Chi phí trực tiếp

- Trong đó, chi cho NCS và học viên

6 Chi phí trực tiếp khác 14 14

B Chi phí gián tiếp

Duration: from October 2012 to October 2014

1 Objectives: Study on preparing magnetic-metal and magnetic semiconductor multifunctional nanoparticles for applications in bio-medicine

2 Main contents and Results obtained:

Multifunctional nanoparticles were successfully prepared in two ways The prepared multi-nanoparticles were tested forward to application in biomedicine The DNA concentration can be detected by using sanwitch structure multifunctional nanoparticle Magnetic-metal multifunctional nanoparticles were tested by SERS and show the abilities

in application in bi-medicine

3 Significant scientific and technological products:

A, Optical and Magnetic properties of Mn-doped ZnS Nanoparticles Synthesized by a Hydrothermal Method

Bui Hong Van, Nguyen Hoang Nam, Hoang Nam Nhat, Truong Thanh Trung, Pham Van Ben

IEEE transaction on magnetics Vol 50 No 6 June 2014, ISI Impact factor 1.21

B Fast DNA diagnostic using Fe3O4 magnetic nanoparticles and light emitting ZnS/Mn nanoparticles

Luu Manh Quynh, Nguyen Minh Hieu, Nguyen Hoang Nam

VNU journal of science: Mathematics and Physics vol 30 No 3 (2014) 1-11

C Combination of 4-ATP Coated Silver Nanoparticles and Magnetic Fe3O4

Nanoparticles by Inverse Emulsion Method