TRẦN THỊ mỹ LINH NGHIÊN cứu cải THIỆN độ ổn ĐỊNH của hệ NANO TITAN DIOXID gắn PEG KHÓA LUẬN tốt NGHIỆP dược sĩ

Khảo sát một số yếu tố ảnh hưởng đến quá trình bào chế và độ ổn định của hỗn dịch TiO 2 và hỗn dịch phức hợp chất mang nano TiO 2 -PEG .... Khi công nghệ nano đang có những bước tiến vượ

LỜI CẢM ƠN

Đầu tiên, em xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành và sâu sắc nhất đến TS Phạm Bảo

Tùng Thầy là người luôn tận tâm hướng dẫn, giúp đỡ, động viên em trong suốt quá trình

học tập, nghiên cứu và thực hiện khóa luận tốt nghiệp này

Em cũng gửi lời cảm ơn tới toàn thể các thầy cô cùng anh chị kỹ thuật viên thuộc

Bộ môn Bào Chế – Trường Đại học Dược Hà Nội đã hết lòng quan tâm, giúp đỡ tạo điều

kiện cho em hoàn thành khóa luận ở bộ môn

Em xin chân thành cảm ơn Ban giám hiệu Nhà trường, các phòng ban cùng các bộ môn như Bộ môn Công Nghiệp Dược, Bộ môn Vật lý - Hóa lý, Bộ môn Hóa Đại Cương Vô

Cơ, Viện Công Nghệ Dược Phẩm Quốc Gia… và cán bộ nhân viên Trường Đại học Dược

Hà Nội đã dạy bảo, giúp đỡ em trong suốt quá trình học tập và nghiên cứu tại trường

Cuối cùng, em xin gửi lời cảm ơn đến những người thân trong gia đình, anh chị em

và bạn bè luôn ở bên động viên, giúp đỡ em những lúc khó khăn trong học tập, nghiên cứu cũng như trong cuộc sống

Hà Nội, ngày 20 tháng 05 năm 2019 Sinh viên

Trần Thị Mỹ Linh

MỤC LỤC

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT 7

DANH MỤC CÁC BẢNG 8

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ 9

ĐẶT VẤN ĐỀ 1

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN 2

1.1.VÀI NÉT VỀ TITAN DIOXID 2

1.1.1 Công thức, tính chất lý hóa, dạng thù hình 2

1.1.2 Nano titan dioxid 3

1.2.ỨNG DỤNG CỦA NANO TITAN DIOXID TRONG NGÀNH DƯỢC 4

1.2.1 Ứng dụng chung 4

1.2.2 Ứng dụng của nano titan dioxid trong ngành dược 6

1.2.3 Ứng dụng làm chất mang thuốc hướng đích 7

1.3.HỖN DỊCH NANO TITAN DIOXID 9

1.3.1 Khái niệm hỗn dịch nano 9

1.3.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến sự hình thành, độ ổn định của hỗn dịch 10

1.3.3 Độ bền trạng thái tập hợp của hệ keo và lý thuyết DLVO về sự ổn định của hệ keo 11

1.3.4 Một số yếu tố khác ảnh hưởng của độ bền trạng thái tập hợp hệ keo (độ ổn định của hỗn dịch nano) 13

1.3.4.1 Phân bố kích thước tiểu phân 13

1.3.4.2 pH 14

1.3.4.3 Sự nén lớp điện kép 14

1.3.4.4 Ảnh hưởng của chất điện ly 14

1.3.4.5 Sự cản trở không gian 15

1.3.4.6 Nhiệt độ 15

CHƯƠNG 2 ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 16

2.1.NGUYÊN VẬT LIỆU, THIẾT BỊ 16

2.1.1 Nguyên vật liệu 16

2.1.2 Thiết bị sử dụng 16

2.2.NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 17

2.3.PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 17

2.3.1 Quá trình bào chế hỗn dịch tiểu phân nano TiO 2 và bào chế hỗn dịch phức hợp chất mang nano TiO 2 -PEG 17

2.3.2 Khảo sát một số yếu tố ảnh hưởng đến quá trình bào chế và độ ổn định của hỗn dịch TiO 2 và hỗn dịch phức hợp chất mang nano TiO 2 -PEG 20

2.3.2.1 Khảo sát tốc độ ly tâm, thời gian ly tâm rửa tủa 20

2.3.2.2 Khảo sát thời gian siêu âm, cường độ siêu âm sau ly tâm 20

2.3.2.3 Khảo sát thời gian sấy của mẫu và phân tán lại mẫu vào môi trường phân tán 20

2.3.2.4 Khảo sát các chất diện hoạt, nồng độ các chất diện hoạt 20

2.3.2.5 Khảo sát điều kiện nhiệt độ, thời gian ảnh hưởng đến độ ổn định của hỗn dịch 21

2.3.3 Đánh giá độ ổn định của hỗn dịch nano thông qua đánh giá kích thước tiểu phân và PDI 21

2.3.4 Đánh giá khả năng gắn PEG lên tiểu phân nano TiO 2 21

2.3.4.1 Đánh giá khả năng tương tác giữa PEG với TiO 2 thông qua phổ phân tích nhiệt vi sai DSC 21

2.3.4.2 Đánh giá khả năng tương tác giữa PEG với TiO 2 thông qua phổ hồng ngoại biến đổi Fourier 21

2.3.4.3 Đánh giá khả năng gắn PEG lên TiO 2 thông qua xác định nồng độ PEG tự do sau khi gắn TiO 2 bằng quang phổ hấp thụ UV – Vis 22

CHƯƠNG 3 THỰC NGHIỆM, KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN 25

3.1.XÂY DỰNG QUY TRÌNH TỔNG HỢP TIỂU PHÂN NANO TIO2 VÀ PHỨC HỢP CHẤT MANG NANO TIO2-PEG 25

3.1.1 Khảo sát tốc độ ly tâm và thời gian ly tâm rửa tủa 25

3.1.2 Khảo sát môi trường phân tán sau ly tâm 26

3.1.3 Khảo sát cường độ siêu âm và thời gian siêu âm của hỗn dịch TiO 2 sau khi ly

tâm, rửa tủa 27

3.1.4 Khảo sát thời gian sấy của mẫu và phân tán lại mẫu vào môi trường phân tán 28

3.1.5 Khảo sát chất diện hoạt và nồng độ chất diện hoạt trong hỗn dịch nano TiO 2 để đánh giá độ ổn định của hỗn dịch nano TiO 2 29

3.2.ĐÁNH GIÁ ĐỘ ỔN ĐỊNH CỦA HỖN DỊCH NANO TIO2 32

3.2.1 Độ ổn định của hỗn dịch nano TiO 2 ở nhiệt độ 25-28 o C 32

3.2.2 Độ ổn định của hỗn dịch nano TiO 2 ở nhiệt độ 2-8ºC 34

3.2.3 Độ ổn định của hỗn dịch nano TiO 2 ở nhiệt độ 40ºC, độ ẩm 75% 36

3.3.ĐÁNH GIÁ ĐỘ ỔN ĐỊNH CỦA HỖN DỊCH PHỨC HỢP CHẤT MANG NANO TIO2-PEG 37

3.3.1 Độ ổn định của hỗn dịch phức hợp chất mang nano TiO 2 -PEG ở nhiệt độ 25-28ºC 37

3.3.2 Độ ổn định của hỗn dịch phức hợp chất mang nano TiO 2 -PEG ở nhiệt độ 2-8ºC 38

3.3.3 Độ ổn định của hỗn dịch phức hợp chất mang TiO 2 -PEG ở nhiệt độ 40ºC, độ ẩm 75% 40

3.4.ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG GẮN PEG LÊN NANO TIO2 41

3.4.1 Đánh giá khả năng tương tác giữa PEG và TiO 2 thông qua phổ FTIR 41

3.4.2 Đánh giá khả năng tương tác giữa PEG và TiO 2 thông qua phổ phân tích nhiệt vi sai DSC 42

3.4.3 Đánh giá khả năng gắn PEG lên TiO 2 bằng phương pháp quang phổ hấp thụ UV-Vis 43

3.4.3.1 Xây dựng phương pháp định lượng PEG 43

3.4.3.2 Xác định hiệu suất gắn PEG lên TiO2 44

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 46

TÀI LIỆU THAM KHẢO 1

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT

DAPI 4’-6-diamidino-2-phenylindol

DĐVN IV Dược điển Việt Nam IV

DLVO Deryagin, Landau, Verway và Ovebeek

DOX Doxorubicin

FMN Flavin mononucleotid

FTIR Fourier transform infrared spectroscopy (Phổ hồng ngoại biến đổi

Fourier) Kl/kl Khối lượng/khối lượng

KLTN Khóa luận tốt nghiệp

KTTP Kích thước tiểu phân

ME 2-methoxyestradiol

NIR Near-infrared (phổ gần hồng ngoại)

PC Phthalocyanine

PEG Polyethylen glycol

PEI Polyethylenimin

RES Reticuloendothelial system (hệ thống nội mô Reticulo)

SEM Scanning electron microscope (Kính hiển vi điện tử quét)

SKD Sinh khả dụng

SNARF Seminaphthorhodamin

TEM Transmision electron microscopy (Kính hiển vi điện tử truyền qua)

TLTK Tài liệu tham khảo

TTIP Titan tetra isopropoxid

UV Ultraviolet (Tia cực tím)

UV – Vis Ultraviolet – Visible (Phổ tử ngoại – khả kiến)

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 2.1 Thông số khảo sát tốc độ ly tâm và thời gian ly tâm 20

Bảng 2.2 Thông số khảo sát cường độ siêu âm và thời gian siêu âm sau ly tâm 20

Bảng 3.1 Bảng khảo sát thời gian ly tâm và tốc độ ly tâm 25

Bảng 3.2 Khảo sát cường độ siêu âm và thời gian siêu âm ảnh hưởng đến 27

Bảng 3.3 Khảo sát thời gian sấy mẫu 28

Bảng 3.4 Độ hấp thụ quang của các dung dịch chuẩn và dung dịch iod đầu 44

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ

Hình 1.1 Cấu trúc dạng tinh thể của TiO2 theo mô hình 2

Hình 1.2 Dạng thù hình của TiO2 trong tự nhiên [10] 3

Hình 1.3 Hình biểu diễn đường cong sinh trưởng của vi khuẩn trong 50 phút với các mẫu khác nhau 5

Hình 1.4 Hình chụp môi trường thạch chứa vi khuẩn (Escherichia coli và Staphylococcus aureus) trong thời gian chiếu sáng khác nhau có phản ứng quang xúc tác TiO2 [29] 6

Hình 1.5 Cấu trúc chung của một phức hợp mang thuốc hướng đích 7

Hình 1.6 Đồ thị biểu diễn sự tương tác giữa hai tiểu phân trong trường hợp hệ keo bền vững trạng thái tập hợp [3] 12

Hình 1.7 Đồ thị biểu diễn đường cong thế năng theo khoảng cách 13

Hình 3.1 Đồ thị biểu diễn KTTP của hỗn dịch TiO2 26

Hình 3.2 Đồ thị biểu diễn KTTP của hỗn dịch nano TiO2 sấy và không sấy 29

Hình 3.3 Mẫu sấy khi phân tán trong HNO3 pH 2,0 sau 3 phút 29

Hình 3.4 Đồ thị biểu diễn KTTP và PDI của các mẫu 30

Hình 3.5 Hỗn dịch TiO2 có chứa natri lauryl sulfat 0,05% 30

Hình 3.6 Đồ thị KTTP, PDI của các mẫu theo ngày ở nhiệt độ 25-28oC 34

Hình 3.7 Đồ thị KTTP, PDI của các mẫu theo ngày ở nhiệt độ 2-8oC 36

Hình 3.8 Đồ thị KTTP và PDI của các mẫu gắn PEG theo ngày ở nhiệt độ 25-28oC 38

Hình 3.9 Đồ thị KTTP, PDI của các mẫu gắn PEG theo ngày ở nhiệt độ 2-8oC 39

Hình 3.10 Đồ thị KTTP, PDI của các mẫu gắn PEG theo tuần ở nhiệt độ 2-8oC 40

Hình 3.11 Hình ảnh các mẫu gắn PEG ở nhiệt độ 40oC, 75% 41

Hình 3.12 Phổ FTIR của mẫu TiO2, PEG nguyên liệu, PEG-TiO2 bào chế, PEG-TiO2 -benzakonium clorid, PEG trộn vật lý với TiO2 theo tỉ lệ 1:1 41

Hình 3.13 Nhiệt độ chuyển dạng của PEG, TiO2-PEG 43

Hình 3.14 Đồ thị biểu diễn mối tương quan giữa nồng độ PEG và hiệu độ hấp thụ 44

ĐẶT VẤN ĐỀ

Hiện nay, tiểu phân nano được nghiên cứu và ứng dụng chủ yếu để đưa thuốc tới đích nhằm giảm độc, nâng cao hiệu quả điều trị nhất là trong điều trị ung thư Để giúp việc đưa thuốc vào đúng tế bào đích, các nhà bào chế đã nghiên cứu bào chế phức hợp mang thuốc hướng đích bằng cách bao hay gắn trên bề mặt tiểu phân với các chất thụ thể hướng đích như acid folic, sắt, aglutinin mầm lúa mì, Tuy nhiên, các phức hợp này dễ bị đại thực bào phá hủy nên để tăng cường phân bố các tiểu phân nano đến tổ chức cần phải bao tiểu phân với các chất mang thân nước để đại thực bào không phát hiện và phá hủy hệ thuốc

Gần đây, titan dioxid (TiO2) ngày càng nhận được sự quan tâm trong lĩnh vực dược phẩm và y học Nano titan dioxid có ưu điểm như tiêu diệt vi khuẩn, vi rút, nấm, tế bào ung thư và có thể hoạt động như một chất xúc tác hiệu quả để điều trị khối u ác tính Tuy nhiên, titan dioxid có hạn chế là bị đại thực bào tiêu diệt nên để khắc phục hạn chế trên các nhà bào chế đã nghiên cứu gắn polyethylen glycol (PEG) vào bề mặt của chúng tạo thành phức hợp chất mang để dễ dàng thoát khỏi hệ thống nội mô Reticulo (RES) Ở các nghiên cứu trước đây, nano TiO2 gắn PEG đã được nghiên cứu nhưng đều chưa theo dõi độ ổn định của phức hợp này

Vì thế, nhóm nghiên cứu thực hiện đề tài “Nghiên cứu cải thiện độ ổn định của hệ

nano titan dioxid gắn PEG” được thực hiện với mục tiêu như sau:

1 Nghiên cứu cải thiện độ ổn định của hỗn dịch TiO2 và TiO2-PEG

2 Đánh giá một số đặc tính của tiểu phân TiO2 và TiO2-PEG bào chế được

Ngoài ra, titan dioxid còn có tính chất xúc tác quang hóa, quá trình này sinh ra các gốc oxy hóa tự do (reactive oxygen species – ROS) như các hydroperoxid, peroxy tự do

có khả năng tiêu diệt các tế bào ung thư [41]

Titan dioxid có 3 dạng thù hình là rutil, anatas với cấu trúc hình bốn phương và brookit với cấu trúc hình trực thoi [22], [40] như hình 1.1 và hình 1.2 [10]

Chú thích: (a) anatas (b) rutil (c) brookit

Mỗi dạng thù hình thể hiện các đặc tính vật lý khác nhau Trong số ba dạng thù hình, rutil là dạng thù hình ổn định về cấu trúc dạng tinh thể nhất Trong khi anatas, brookit chưa

ổn định ở mọi nhiệt độ và chúng dễ bị chuyển sang dạng rutil ở nhiệt độ cao [20]

1.1.2 Nano titan dioxid

Theo tiếng Latin, nano có nghĩa là nhỏ, bé Công nghệ nano là công nghệ nghiên cứu phát triển và sử dụng các vật liệu siêu nhỏ ở kích thước nanomet để phục vụ cho lợi ích của cuộc sống con người [2]

Có rất nhiều cách phân loại hệ nano dược phẩm như dựa vào nguồn gốc (vô cơ, hữu cơ, ); dựa vào cấu tạo (hệ cốt, hệ màng bao, hệ liên kết ); dựa vào cấu trúc (nano hỗn dịch, nano nhũ tương ); dựa vào phương pháp điều chế (nano kết tủa, nano phun sấy, ) [2] Dựa vào phạm vi ứng dụng, nano titan dioxid được xếp vào nhóm tiểu phân nano vô

cơ, với nhiều cấu trúc tiểu phân khác nhau như tiểu phân nano xốp [31], [32], tiểu phân nano rỗng [14], ống nano [11] với các phương pháp bào chế khác nhau Nano titan dioxid

có nhiều ưu điểm kể đến là ổn định hóa học cao, độc tính thấp đặc biệt khi kết hợp cùng với các polyme [37], nano titan dioxid có khả năng ức chế tiêu diệt vi khuẩn, virus, nấm, một số dòng tế bào ung thư [6], [25]

Tiểu phân nano titan dioxid được tổng hợp bằng nhiều phương pháp khác nhau như phương pháp sol-gel, phương pháp thủy phân, phương pháp thủy nhiệt, phương pháp micell

và đối micell, phương pháp lắng đọng hơi hóa học, phương pháp lắng đọng hơi vật lý [7] với nhiều cách đánh giá khác nhau như xác định hình thái bên ngoài bằng kính hiển vi điện

tử quét (SEM), hiển vi điện tử truyền qua (TEM), phân bố kích thước tiểu phân, thế Zeta, trạng thái kết tinh [2] Mỗi dạng nano titan dioxid khác nhau đều có phương pháp bào chế

khác nhau Phương pháp sol - gel có rất nhiều ưu điểm như sử dụng nhiệt độ thấp trong quá trình bào chế, kiểm soát dễ dàng về hình dạng, kích thước, tính chất của tiểu phân, hạt có tính đồng nhất cao về KTTP, độ tinh khiết cao hơn nguyên liệu mua ngoài thị trường, có thể thiết kế đúng cấu trúc hạt (dạng ống, dạng sợi, dạng lỗ xốp, dạng nano, ) thông qua việc chọn đúng tiền chất [19]

1.2 Ứng dụng của nano titan dioxid trong ngành Dược

1.2.1 Ứng dụng chung

Nano titan dioxidđược biết đến với nhiều ứng dụng đa dạng trong nhiều lĩnh vực Trong đời sống, nano titan dioxid được ứng dụng làm mực in, thực phẩm, kem đánh răng, vật liệu xúc tác xử lý môi trường phủ lên các bề mặt có thể tự làm sạch

Trong y học, titan dioxid được sử dụng để tạo ra chế phẩm hỗ trợ quan sát tế bào, phát hiện ra bệnh sớm, nhất là những bệnh hiểm nghèo, trong nha khoa, tạo răng giả, thẩm mỹ

Thiết kế và chế tạo cảm biến sinh học có liên quan rất nhiều đến các ứng dụng trong chẩn đoán bệnh (ví dụ như xác định lượng glucose trong máu), giám sát an toàn thực phẩm (các chất tồn dư có hại trong thực phẩm)

Một số nghiên cứu về nano titan dioxid:

Wu K C W và cộng sự (2011) đã tổng hợp tiểu phân nano titan dioxid dạng xốp được chức năng hóa bề mặt bằng một phân tử huỳnh quang chứa nhóm phosphat (flavin mononucleotid – FMN) và nạp doxorubicin Nhóm nghiên cứu đã quan sát được hình ảnh huỳnh quang nội bào của FMN – TiO2 (xanh lá cây) trong tế bào ung thư vú khi hạt nhân được nhuộm DAPI (4’-6-diamidino-2-phenylindol) (xanh da trời) [34] Trên cơ sở đó, nhóm cũng quan sát được sự vận chuyển thuốc ở tế bào ung thư trên

Tsuang Yang Hwei và cộng sự (2008) đã nghiên cứu về diệt vi khuẩn bằng phương pháp quang hóa sử dụng hạt nano titan dioxid Nghiên cứu này đã thiết lập các hiệu ứng

quang hóa của nano titan dioxid trên một mô hình cấy chỉnh hình trong in vitro Môi trường

phân tán có nano titan dioxid được thêm vào một số vi khuẩn Hiệu quả quá trình quang hóa titan dioxid đã được đánh giá qua khả năng sống sót của 5 loại vi khuẩn khác nhau là

Escherichia coli, Pseudomonas aeruginosa, Staphyloc Focus aureus, Enterococcus hirae

và Bacteroides Fragilis Kết quả chỉ ra rằng, liều lượng của tia cực tím (UV) sử dụng không

ảnh hưởng đến khả năng sống sót của vi khuẩn Tất cả các vi khuẩn đều sống sót tốt khi không có hạt nano titan dioxid Còn đối với môi trường có chứa nano titan dioxid, sau 50 phút chiếu tia UV vi khuẩn gần như bị tiêu diệt hoàn toàn được thể hiện trên đường cong sinh trưởng (hình 1.3) Sự hình thành các khuẩn lạc trên các tấm kim loại phủ nano titan dioxid cũng giảm đáng kể (hình 1.4) Điều này chứng tỏ rõ ràng về tác dụng diệt khuẩn của hạt nano titan dioxid Ứng dụng này có thể áp dụng cho các cơ sở y tế để tiệt khuẩn nơi khả năng nhiễm trùng cần được kiểm soát Hình 1.4 thể hiện tác dụng hiệu quả của titan dioxid trong diệt khuẩn [29]

Hình 1.3 Hình biểu diễn đường cong sinh trưởng của vi khuẩn trong 50 phút với các

mẫu khác nhau

Trong đó A: (TiO2: +, UV: +); B: (TiO2: +, UV: -) C: (TiO2: -, UV: -); D: (TiO2: -, UV: +)

Hình 1.4 Hình chụp môi trường thạch chứa vi khuẩn (Escherichia coli và

Staphylococcus aureus) trong thời gian chiếu sáng khác nhau có phản ứng quang xúc

1.2.2 Ứng dụng của nano titan dioxid trong ngành dược

Titan dioxid sử dụng trong ngành Dược ở dạng bột mịn hoặc siêu mịn (kích thước vài micromet) trong các chế phẩm mỹ phẩm, hoặc hỗn dịch bao phim, vỏ nang Hiện nay, khi công nghệ nano phát triển, TiO2 dạng nano ngày càng được ưu tiên sử dụng hơn do vừa tăng cường được vai trò, vừa không gây cảm giác “thô ráp” so với dạng bột mịn, nâng cao tính thẩm mỹ cho sản phẩm

Titan dioxid từ lâu đã được chấp nhận sử dụng trong các sản phẩm kem chống nắng

và một số loại mỹ phẩm khác với vai trò ngăn cản tia UV Khi sử dụng, titan dioxid khá an toàn, bền với nhiều tác nhân, không có khả năng thấm qua da Do cơ chế của titan dioxid

những tác động bất lợi

Khi công nghệ nano đang có những bước tiến vượt bậc, tiểu phân titan dioxid dạng nano được nghiên cứu với nhiều ứng dụng mới, điển hình là ứng dụng trong liệu pháp quang động học để điều trị ung thư và đóng vai trò làm chất mang thuốc [37]

Trong nghiên cứu của Youkhana và cộng sự (2017), hạt nano titan dioxid được sử dụng làm chất phát xạ trên hai dòng tế bào nuôi cấy, tế bào keratinocyt ở người (HaCaT)

và tế bào ung thư tuyến tiền liệt (DU145) Liều lượng bức xạ thích hợp đã được ước tính cho thí nghiệm sử dụng hạt nano TiO2 anatas Tỷ lệ sống sót của tế bào được xác định bằng

thử nghiệm khả năng sống của tế bào và thử nghiệm nhân bản Trong thử nghiệm độc tính

tế bào, các hạt nano titan dioxid không độc ở nồng độ thấp hơn 4 mM và với nồng độ cao hơn 4 mM cũng không ảnh hưởng đến khả năng tồn tại của tế bào [38]

Trong nghiên cứu của Yurt và cộng sự (2018), phân tử ZnPc đã được tổng hợp và tích hợp vào hạt nano titan dioxid Sau đó, sử dụng liệu pháp quang động lựccủa các phân

tử này thử nghiệm trong các khối u vú và cổ tử cung Yurt đã chỉ ra rằng ZnPc-TiO2 hiệu quả hơn so với ZnPc đơn thuần về hoạt động quang động và ZnPc-TiO2 được hấp thu cao trong tế bào khối u vú và cổ tử cung do đó có thể sử dụng làm tác nhân trong liệu pháp quang động học [39]

1.2.3 Ứng dụng làm chất mang thuốc hướng đích

Cấu trúc chung của một phức hợp mang thuốc hướng đích thường có 3 phần: dược chất, chất mang và chất chức năng hóa bề mặt (chất hướng đích, chất bảo vệ) Ngoài ra, hệ còn được gắn thêm một số chất giúp tăng khả năng thấm vào tổ chức, tế bào, hoặc các chất phát tín hiệu hình ảnh giúp kiểm soát sự phân bố của hệ trong cơ thể Hình 1.5 thể hiện cấu trúc chung của một phức hợp mang thuốc

Hình 1.5 Cấu trúc chung của một phức hợp mang thuốc hướng đích

Dựa vào bản chất, chất mang được chia thành 2 loại: chất mang có nguồn gốc hữu

cơ, chất mang có nguồn gốc vô cơ Chất mang có nguồn gốc hữu cơ thường là các polyme

(polyme thiên nghiên, polyme tổng hợp, lipid rắn) Chất mang polyme trong tiểu phân nano đóng vai trò rất quan trọng, như bảo vệ dược chất vào trong lòng tiểu phân nano nhằm ngăn tác động bất lợi của các yếu tố ngoại môi đến dược chất; giúp quyết định sự phân bố của tiểu phân trong cơ thể Chất mang ảnh hưởng đến hình dạng, kích thước, tính chất bề mặt của tiểu phân; nó cũng quyết định mô hình giải phóng, tốc độ giải phóng, vị trí giải phóng của dược chất [30] Chất mang có nguồn gốc vô cơ thường được sử dụng là kim loại (vàng, bạc, ), oxid kim loại (kẽm oxid, titan dioxid, oxid sắt từ, ) [21] Yêu cầu chung của một chất mang thuốc là khả năng tương hợp sinh học cao với cơ thể, không độc, khả năng mang dược chất lớn và giải phóng dược chất theo mong muốn khi bào chế [2]

Với ứng dụng làm chất mang dược chất, nano titan dioxid được cho là có tiềm năng lớn khi có thể được bào chế ở dạng sợi, dạng ống, dạng rỗng hoặc dạng xốp để thuốc có thể kết hợp trên bề mặt hoặc bên trong lòng chất mang [37]

Wang.T và cộng sự (2015) đã tiến hành tổng hợp tiểu phân nano tian dioxid dạng lỗ xốp làm chất mang gắn paclitaxel Tiểu phân tian dioxid sau tổng hợp được gắn với polyethylenimin (PEI), acid folic, fluorescein isothiocyanat (chất phát quang) và paclitaxel Hiệu suất mang thuốc của hệ đạt 23,7% Khả năng giải phóng dược chất từ hệ sau 3 giờ tăng nhanh khi tăng thời gian chiếu tia UV (từ 3,2% khi không chiếu UV lên 73,4% khi chiếu UV trong 15 phút) Nguyên nhân có thể do cấu trúc PEI cồng kềnh, ngăn cản giải phóng dược chất nhưng khi được chiếu tia UV thì PEI bị phá hủy, giúp giải phóng dược

chất Thử nghiệm in vivo trên chuột cho thấy hệ gắn acid folic ban đầu phân bố chủ yếu ở

gan và thận nhưng sau đó tập trung ở các khối u, chứng tỏ acid folic có ái lực lớn với thụ thể folat trên khối u [33]

León A và cộng sự (2017) đã nghiên cứu bào chế tiểu phân nano TiO2 bao PEG làm chất mang gắn 2-methoxyestradiol (2ME) Hiệu suất mang thuốc của phức hợp TiO2 PEG đạt khoảng 9% với thời gian khuấy là 180 phút, trong khi các báo cáo trước cho thấy hiệu suất nạp 2ME trong liposome là khoảng 8%, trong dendrime là 3,3% 2ME là một thuốc chống ung thư có phổ rộng và độc tính thấp; tuy nhiên ứng dụng lâm sàng của 2ME đã bị hạn chế do độ hòa tan thấp, hấp thu tiêu hóa kém, thời gian bán hủy ngắn và SKD thấp [12] Thí nghiệm này đã chứng minh phức hợp nano TiO2 – PEG – 2ME có tiềm năng làm hệ đưa thuốc hướng đích do cải thiện được nhược điểm của 2ME [16]

M Yin, và các công sự (2014) đã chỉ ra rằng, khi tổng hợp các hạt nano chuyển đổi ngược với lớp vỏ ngoài TiO2 (a mesoporous TiO2 - mTiO2) để phân bố thuốc gần hồng ngoại (NIR) và điều trị ung thư nhằm mục tiêu hiệp đồng tác dụng NaGdF4: Yb, Tm có thể chuyển đổi ánh sáng NIR thành tia UV, kích hoạt lớp vỏ ngoài titan dioxid để tạo ra phản ứng oxy hóa cho liệu pháp quang động Do diện tích bề mặt lớn và cấu trúc xốp, lớp

vỏ ngoài của nano titan dioxid có thể nạp một số dược chất như thuốc chống ung thư cho phương pháp hóa trị liệu Các thí nghiệm về độc tính trên tế bào đã được chứng minh với liệu pháp kết hợp làm giảm tỉ lệ tử vong cao nhất của các tế bào ung thư biểu mô tuyến vú

so với hóa trị liệu đơn lẻ hoặc liệu pháp quang động [36]

Nano titan dioxid được tạo ra chủ yếu ở dạng hỗn dịch, đồng thời TiO2 muốn làm giá mang thuốc cần được chức năng hóa bề mặt để tương tác với các thành phần của hệ mang thuốc hướng đích Khi titan dioxid ở dạng nano bột thương mại, nano titan dioxid khó phân tán đều trong môi trường phân tán và kém ổn định hơn, KTTP không đồng đều, người ta sử dụng dạng bột có sẵn trên thị trường làm trong chế phẩm kem chống nắng còn bào chế làm tiểu phân chất mang thuốc thường dùng ở dạng hỗn dịch nano [31], [33] Ds

Vũ Hồng Phúc đã bào chế ra hỗn dịch nano TiO2 bằng phương pháp sol-gel Nghiên cứu này cho ra một số kết quả về KTTP khoảng 203 nm, PDI khoảng 0,138, dạng vô định hình

và khả năng gắn acid folic khoảng 12% và Ds Trương Thị Thanh Thảo đã bào chế ra hỗn dịch phức hợp chất mang nano TiO2-PEG với KTTP đo được là 174,6 nm, PDI khoảng 0,195 hiệu suất 95,89% sử dụng phương pháp gắn PEG vào hỗn dịch nano TiO2 sau khi hỗn dịch nano TiO2 được tạo thành để đảm bảo đặc tính của nano TiO2 [4], [5] tuy nhiên chưa nghiên cứu độ ổn định của phức hợp này Vì thế cần tìm hiểu một số đặc tính, tính chất, yếu tố ảnh hưởng của hỗn dịch nano khi nghiên cứu về độ ổn định của phức hợp nano TiO2-PEG

1.3 Hỗn dịch nano titan dioxid

1.3.1 Khái niệm hỗn dịch nano

Hỗn dịch là hệ dị thể thuộc hệ phân tán thô chứa các tiểu phân chất rắn phân tán trong môi trường, có kích thước tiểu phân lớn hơn kích thước tiểu phân keo Tuy nhiên trong các chế phẩm thuốc có một số hỗn dịch nano (siêu vi hỗn dịch) tiểu phân phân tán có kích thước nano được xem xét như hệ phân tán keo (hệ keo) [3]

Hệ phân tán được chia thành 3 loại theo kích thước tiểu phân (KTTP) là hệ phân tán phân tử, hệ phân tán keo, hệ phân tán thô Trong đó hệ keo là hệ phân tán có tiểu phân có kích thước từ 1 nm đến 500 nm, có thể quan sát bằng kính hiển vi điện tử, khuếch tán rất chậm [3]

Hỗn dịch hệ nano có thể được phân loại vào hệ keo Độ ổn định của hỗn dịch nano chính là độ ổn định của hệ keo Dưới đây trình bày về lý thuyết về sự ổn định của hệ keo

1.3.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến sự hình thành, độ ổn định của hỗn dịch

Các chất rắn không tan trong chất lỏng phân tán tạo thành hệ dị thể Trong hệ dị thể thường kém bền về mặt động học bởi vì chúng có năng lượng bề mặt cao nên chúng có xu hướng kết tụ Sự kết tụ trong hệ phân tán dị thể có thể xảy ra bởi các tương tác này:

V là vận tốc tách của các tiểu phân pha phân tán khỏi môi trường phân tán

d1 là tỉ trọng của pha phân tán

d2 là tỉ trọng của môi trường phân tán

r là bán kính của tiểu phân pha phân tán

ŋ là độ nhớt của môi trường phân tán

Dùng chất diện hoạt trong thành phần hỗn dịch, gây thấm giảm sức căng bề mặt tiếp xúc 2 pha rắn - lỏng để giảm năng lượng của hệ

- Tránh sự đóng bánh khi sa lắng bằng cách sử dụng các chất hoạt động bề mặt, các polyme để tạo khối sa lắng tơi xốp của các tiểu phân nhờ vai trò tạo lớp bảo vệ chống liên kết bền chặt

- Tránh kết dính tiểu phân vào thành lọ, bao bì bằng cách dùng chất hoạt động bề mặt thích hợp, có nồng độ đủ lớn, có khả năng đẩy các tiểu phân ra khỏi bề mặt chai lọ, bao bì

- Áp dụng các biện pháp làm tăng thế điện động ξ và điện thế φo, bề dày lớp khuếch tán và giảm nhỏ KTTP trong hỗn dịch

1.3.3 Độ bền trạng thái tập hợp của hệ keo và lý thuyết DLVO về sự ổn định của hệ keo

Các tiểu phân keo phân tán trong môi trường lỏng chịu tác động của trọng lực và các lực tương tác lẫn nhau Trong một hệ keo không bền vững có thể xảy ra hiện tượng keo tụ các tiểu phân keo kết tụ lại thành tiểu phân lớn

Xét về cấu trúc hóa lý, độ ổn định hệ phân tán được gọi là độ bền trạng thái tập hợp,

là khả năng hệ giữ được phân bố kích thước của các tiểu phân phân tán như trạng thái ban đầu, hạn chế sự tập hợp các tiểu phân nhỏ thành tiểu phân lớn [3], [15], [17]

Độ bền của hệ keo phụ thuộc vào 5 loại tương tác đó là lực hút Van der Waals, lực đẩy tĩnh điện, sự nén lớp điện kép, sự solvat hóa, sự cản trở không gian Ngoài ra độ bền (độ ổn định) của hệ keo còn chịu ảnh hưởng của chất điện ly, môi trường phân tán và nhiệt

độ

Theo lý thuyết về độ bền của hệ keo của các nhà khoa học Deryagin, Landau, Verway và Ovebeek (Thuyết DLVO) thì lực tương tác giữa hai tiểu phân (FT) bằng tổng lực đẩy (FD) và lực hút (FH):

- K là nghịch đảo của bề dày lớp điện kép

- ɛ, ɛo là hằng số điện môi tuyệt đối và tương đối của môi trường

- φo là điện thế bề mặt tiểu phân

Phân tích lực tương tác cho thấy điều kiện bền vững trạng thái tập hợp của hệ keo: Trong hệ keo xác suất sự keo tụ xảy ra chủ yếu do tương tác giữa hai tiểu phân keo khi chuyển động tiến lại gần nhau Để thấy rõ điều kiện bền vững của hệ keo có thể phân tích

đồ thị biểu diễn sự tương tác giữa hai tiểu phân trong trường hợp hệ bền vững trạng thái tập hợp (FT>0) được mô tả trên hình 1.6 [18]

Hình 1.6 Đồ thị biểu diễn sự tương tác giữa hai tiểu phân trong trường hợp hệ keo bền

Như vậy, điều kiện bền vững trạng thái tập hợp (độ ổn định) của hệ keo là thế bề mặt φo, điện thế ξ và bề dày lớp khuếch tán phải đủ lớn, KTTP keo phải đủ nhỏ Hệ phân tán keo bền vững khi có ξ khoảng 30 mV và rất bền vững khi ξ có giá trị 50-60 mV

Phương trình của F đẩy và F hút cho thấy lực đẩy của lớp điện kép có mối quan hệ với khoảng cách hai tiểu phân (H) là hàm mũ e-kH Trong khi đó, lực hút Van der Waals tỉ

lệ nghịch với H Ở khoảng cách nhỏ giữa các tiểu phân lực hút chiếm ưu thế Thông thường

đường cong thế năng có một cực tiểu ở khoảng cách nhỏ, tiếp theo là cực đại ở khoảng cách trung bình Tuy nhiên đường cong thế năng còn phụ thuộc vào giá trị của FD và FH trong từng hệ phân tán Nếu FD lớn hơn FH và FT đủ lớn để thắng được năng lượng chuyển động nhiệt của các tiểu phân thì hệ keo sẽ bền vững, các tiểu phân luôn luôn ở trạng thái phân tán không kết tụ lại với nhau [3], [18] Hình 1.7 là đồ thị biểu diễn đường cong thế năng theo khoảng cách [18]

Hình 1.7 Đồ thị biểu diễn đường cong thế năng theo khoảng cách

Ngoài những yếu tố thuộc về cấu tạo tiểu phân keo, độ bền của hệ keo còn phụ thuộc vào bản chất của môi trường phân tán, sự có mặt các chất điện ly, các chất diện hoạt, các polyme thân nước, nhiệt độ

1.3.4 Một số yếu tố khác ảnh hưởng của độ bền trạng thái tập hợp hệ keo (độ ổn định của hỗn dịch nano)

1.3.4.1 Phân bố kích thước tiểu phân

KTTP nhỏ và độ nhớt môi trường càng cao càng giúp cho tiểu phân trong hệ hỗn dịch nano sa lắng chậm Nhưng do kích thước các hạt trong hệ không đều nhau nên thực tế thường dùng thông số kích thước hạt trung bình và chỉ số đa phân tán PDI Chỉ số đa phân tán PDI thể hiện về sự phân bố độ rộng của mẫu PDI thường nhỏ hơn 0,25 được cho là mẫu có phân bố hẹp, lớn hơn 0,5 là phân bố rộng Thể tích sa lắng là chỉ tiêu quan trọng hơn tốc độ sa lắng, hệ phân tán có thể tích sa lắng nhỏ sẽ khó phân tán trở lại hơn hệ sa lắng nhanh nhưng có thể tích sa lắng lớn Trạng thái liên kết lỏng lẻo giữa các tiểu phân tạo ra

thể tích sa lắng lớn Thể tích sa lắng là yếu tố quyết định khả năng dễ dàng phân tán tạo lại

hệ phân tán ban đầu sau bảo quản [18]

1.3.4.2 pH

Khi pH thay đổi làm thay đổi tỉ lệ nồng độ các ion trong dung dịch, dẫn đến ảnh hưởng tới điện thế bề mặt, bề dày lớp khuếch tán, thế Zeta Nếu thêm base vào hệ phân tán, các tiểu phân có khuynh hướng tích điện âm, thêm acid các tiểu phân có khuynh hướng tích điện dương Do đó, cần duy trì pH hệ phân tán ở giá trị đã xác định nào đó để hệ ổn định nhất Ở mỗi mẫu đều có một điểm mà đường cong thế Zeta đi qua giá trị 0, điểm này là điểm đẳng điện Điểm đẳng điện là điểm mà hệ phân tán ở trạng thái kém ổn định nhất [9]

Khi bào chế hỗn dịch cần tránh pH tại điểm đẳng điện để hỗn dịch bền vững, thay đổi pH sao cho giá trị tuyệt đối của thế Zeta lớn hơn 30 mV thì hệ ổn định

J Qi và các cộng sự (2013) đã nghiên cứu về ảnh hưởng của của sóng siêu âm, nồng

độ, pH đối với độ ổn định của hỗn dịch nano TiO2 Kết quả chỉ ra rằng khi tăng pH làm tăng nồng độ hạt TiO2 [24] Ngoài ra, một nghiên cứu khác cũng đã chứng minh được sự ảnh hưởng của pH lên hỗn dịch nano titan dioxid rằng khi tăng pH thì KTTP của TiO2 tăng lên [13]

1.3.4.3 Sự nén lớp điện kép

Khi cho thêm chất tan nói chung và các chất điện ly nói riêng với nồng độ cao các chất này sẽ khuếch tán di chuyển từ dung dịch vào bề mặt làm cho các ion của lớp khuếch tán bị di chuyển vào trong (lớp khuếch tán bị nén) Bề dày lớp khuếch tán sẽ giảm dẫn đến cân bằng giữa hai lớp hấp phụ và lớp khuếch tán thay đổi, một số ion trong lớp khuếch tán

sẽ tham gia vào lớp hấp phụ Kết quả là thế Zeta và bề giày lớp khuếch tán giảm, làm hệ keo kém bền vững, hỗn dịch nano kém ổn định [3], [23]

1.3.4.4 Ảnh hưởng của chất điện ly

Chất điện ly trơ không làm thay đổi φo do không phản ứng với các chất trong hệ keo, không bị hấp phụ lên bề mặt rắn của nhân keo

Chất điện ly trơ có thể ảnh hưởng đến lớp khuếch tán và thế điện động ξ Lượng nhỏ chất điện ly trơ thì ít ảnh hưởng đến độ bền keo, lượng lớn thì độ bền kém do lớp khuếch tán bị nén, bề dày lớp khuếch tán giảm

Chất điện ly không trơ ảnh hưởng lớn đến độ bền của hệ keo mà còn có thể thâm nhập, liên kết với bề mặt chất rắn của keo, tác động vào lớp bề mặt, lớp hấp phụ, lớp khuếch tán

Lượng nhỏ chất điện ly cùng dấu thì làm tăng độ bền keo (độ ổn định hỗn dịch nano)

do làm tăng φo, ξ và bề dày lớp khuếch tán Nếu thêm chất điện ly cùng dấu đủ lớn lớp khuếch tán bị nén, làm giảm d và ξ, làm giảm độ bền keo

Lượng nhỏ chất điện ly trái dấu với nhân điện tích keo làm giảm mạnh φo, ξ gây keo

tụ Nhưng nếu tiếp tục thêm một lượng lớn chất điện ly trái dấu tới mức có thể làm đổi dấu điện tích tiểu phân, hệ keo có thể được phân tán trở lại nhưng không được như trạng thái ban đầu [3]

Sự ảnh hưởng của chất điện ly trơ có thể làm tăng hoặc giảm độ ổn định của hỗn dịch nano Có thể dựa trên sự ảnh hưởng trên để này để thêm vào một lượng chất diện hoạt ion hóa hợp lý, làm tăng độ bền của hỗn dịch nano

X N Yang và các cộng sự (2013) đã có nghiên cứu báo cáo về ảnh hưởng của pH, cation đến độ ổn định của hỗn dịch nano titan dioxid Kết quả chỉ ra rằng khi thêm Ca2+ vào hỗn dịch làm tăng KTTP của titan dioxid đồng thời làm giảm độ ổn định của hỗn dịch [35]

1.3.4.5 Sự cản trở không gian

Thuật ngữ ổn định không gian dùng mô tả cơ chế polyme hấp phụ lên bề mặt tiểu phân góp phần làm bền hệ keo Khi các tiểu phân có lớp hấp phụ polyme hydrat hóa chạm nhau, sự phản hấp phụ có thể xảy ra ở điểm tiếp xúc Năng lượng tự do của phản hấp phụ

là năng lượng dương làm tăng lực đẩy và độ ổn định của hệ keo [23]

CHƯƠNG 2 ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.1 Nguyên vật liệu, thiết bị

2.1.1 Nguyên vật liệu

Bảng 2.1: Các nguyên vật liệu sử dụng

7 Natri lauryl sulfat Trung Quốc Nhà sản xuất

13 Titan tetra isopropoxid (TTIP) Weng Jiang Reagent

Trung Quốc Nhà sản xuất

2.1.2 Thiết bị sử dụng

6 Máy đo quang UV–Vis U – 5100 Spectrophotometer Nhật

Hitachi

10 Máy đo phổ hồng ngoại FTIR – Jasco – 6700 Nhật Bản

11 Máy siêu âm đầu dò QSONICA Sonicator Q500 Mỹ

12 Tủ sấy chân không LVO 2040 Daihan Labtech Hàn Quốc

15 Các dụng cụ khác: cốc có mỏ, cốc có chân, ống đong đũa thủy

tinh, pipet, kim tiêm

2.2 Nội dung nghiên cứu

Để đạt được mục tiêu đề ra nghiên cứu đã thực hiện các nội dung sau:

- Cải tiến phương pháp và quy trình bào chế hỗn dịch tiểu phân nano TiO2, hỗn dịch chứa chất mang nano TiO2-PEG

- Đánh giá một số đặc tính của hỗn dịch nano TiO2, TiO2-PEG

- Đánh giá khả năng gắn PEG lên tiểu phân nano TiO2.

- Nghiên cứu cải thiện độ ổn định của hỗn dịch nano TiO2, hỗn dịch chứa chất mang TiO2-PEG trong điều kiện thêm chất diện hoạt ở nhiệt độ 25-28 oC, nhiệt độ 2-8 oC, nhiệt độ 40oC, độ ẩm 75%

2.3 Phương pháp nghiên cứu

2.3.1 Quá trình bào chế hỗn dịch tiểu phân nano TiO 2 và bào chế hỗn dịch phức hợp chất mang nano TiO 2 -PEG

Ds Vũ Hồng Phúc và Ds Trương Thị Thanh Thảo đã bào chế thành công hỗn dịch nano TiO2 và TiO2-PEG [4], [5] Trong nội dung khoá luận này, phương pháp tổng hợp tiểu

phân nano TiO2 và phức hợp TiO2-PEG cơ bản được xây dựng tham khảo trên nội dung của đề tài [4], [5], tuy nhiên có cải tiến quy trình bào chế hỗn hợp trên như sơ đồ hình 2.1

Chi tiết các bước bào chế như sau:

Bước 1: Nhỏ từ từ 1,0 ml TTIP vào cốc có mỏ chứa 10,0 ml isopropanol (0-5oC) đang được khuấy từ với tốc độ 500 vòng/phút trong thời gian 15 giây Tiếp tục khuấy từ trong 5 phút

để hỗn hợp đồng nhất Dung dịch tạo thành (gọi là dung dịch A) được bảo quản duy trì nhiệt độ 0-5oC

Bước 2: Đong 20 ml dung dịch HNO3 pH 2,0 (gọi là dung dịch B) vào cốc có mỏ 100 ml

Bước 3: Tiến hành phản ứng: tạo hỗn dịch nano titan dioxid

Phương trình phản ứng tạo titan dioxid:

Ti(OR)4 + H2O Ti(OH)4 + 4 ROH (thủy phân) Ti(OH)4 TiO2.nH2O + (2-n) H2O (ngưng tụ) Phối hợp trực tiếp dung dịch A vào dung dịch B trong thời gian 20 giây kết hợp khuấy từ với tốc độ 500 vòng/phút Sau phối hợp, duy trì khuấy từ trong 5 phút và tiến hành phân tán bằng máy siêu âm cầm tay, thu được hỗn dịch nano

Bước 4: Ly tâm, rửa tủa 3 lần mỗi lần 20ml nước cất bằng máy ly tâm lạnh theo điều kiện

khảo sát

Bước 5: Phân tán: Phân tán tủa trở lại trong 20 ml HNO3 pH 2,0 Dung dịch HNO3 pH 2,0

có thể có hoặc không có chất diện hoạt tùy vào điều kiện khảo sát, sau đó đem đi siêu âm theo điều kiện khảo sát

Bước 7: Ly tâm, rửa tủa, sấy khô

Ly tâm, rửa tủa 3 lần với nước cất bằng máy ly tâm lạnh theo điều kiện khảo sát, tổng tất cả lượng dịch ly tâm và dịch rửa tủa được thu vào thêm lượng nước cho đủ vào bình định mức 100 ml sau đó đem đi định lượng phần dư PEG Phần tủa, đem sấy khô ở tủ sấy chân không trong điều kiện 40ºC/12 giờ Lấy tủa đem đi định tính sự tương tác giữa PEG và TiO2

2.3.2 Khảo sát một số yếu tố ảnh hưởng đến quá trình bào chế và độ ổn định của hỗn dịch TiO 2 và hỗn dịch hệ nano TiO 2 -PEG

2.3.2.1 Khảo sát tốc độ ly tâm, thời gian ly tâm rửa tủa

Tiến hành cho hỗn dịch nano vào ống ly tâm, dùng cân cân chính xác sao cho khối lượng hai ống ly tâm đối xứng nhau phải bằng nhau Tiến hành ly tâm hỗn dịch nano TiO2

đã bào chế ở bước 3 mục 2.3.1 như các thông số sau:

Bảng 2.1 Thông số khảo sát tốc độ ly tâm và thời gian ly tâm

Tốc độ ly tâm

Thời gian ly tâm (phút) 10 20 30 10 20 30 10 15 20

2.3.2.2 Khảo sát thời gian siêu âm, cường độ siêu âm sau ly tâm

Tiến hành phân tán tủa đã rửa vào 20 ml hai môi trường phân tán là nước và HNO3

pH 2,0 sau đó đem siêu âm với thông số như sau:

Bảng 2.2 Thông số khảo sát cường độ siêu âm và thời gian siêu âm sau ly tâm

Cường độ siêu

Thời gian siêu

2.3.2.3 Khảo sát thời gian sấy của mẫu và phân tán lại mẫu vào môi trường phân tán

Mẫu sau khi ly tâm, rửa tủa được phân tán vào 5 ml môi trường phân tán Sau đó, đem siêu âm đầu dò, chuyển hỗn dịch sang đĩa petri, đem sấy ở tủ sấy chân không với nhiệt

độ 40oC Quan sát mẫu trong khoảng thời gian khác nhau Mẫu khô, đem phân tán trở lại vào 20ml môi trường phân tán, đem siêu âm đầu dò, đánh giá độ ổn định của mẫu

2.3.2.4 Khảo sát các chất diện hoạt, nồng độ các chất diện hoạt

Tiến hành khảo sát KTTP và PDI của hỗn dịch nano với các chất diện hoạt natri lauryl sulfat, Poloxame 407, benzalkonium clorid với các nồng độ khảo sát là 0,05%; 0,1%; 0,2% Chất diện hoạt được cho vào hỗn dịch sau khi tủa đã rửa được phân tán vào môi trường thích hợp sau đó, siêu âm đầu dò đánh giá KTTP và PDI của hỗn dịch nano

2.3.2.5 Khảo sát điều kiện nhiệt độ, thời gian ảnh hưởng đến độ ổn định của hỗn dịch

Mẫu sau khi bào chế xong được cho vào các lọ thủy tinh có nắp cao su kín Các mẫu đều được bảo quản ở 3 nhiệt độ là nhiệt độ 25-28oC bảo quản trong phòng; nhiệt độ 2-8oC bảo quản trong tủ lạnh; nhiệt độ 40oC, độ ẩm 75% bảo quản trong tủ vi khí hậu Các mẫu đều được bảo quan trong khoảng thời gian 8 ngày, 2 tuần, 3 tuần Đánh giá độ ổn định của các mẫu thông qua KTTP và PDI

2.3.3 Đánh giá độ ổn định của hỗn dịch nano thông qua đánh giá kích thước tiểu phân

và PDI

Xác định kích thước tiểu phân TiO2 ở các điều kiện khảo sát bằng máy đo kích thước tiểu phân Zetasizer ZS90 Hỗn dịch TiO2 sau khi tổng hợp được để ổn định về nhiệt độ phòng và pha loãng bằng dung dịch HNO3 pH 2,0 sao cho “count rate” đạt từ 200 – 400 kcps, tiến hành đo mẫu theo ngày và ghi lại giá trị KTTP và PDI để xử lý kết quả (mỗi mẫu

đo 3 lần và lấy giá trị trung bình) đánh giá độ ổn định của hỗn dịch nano TiO2 ở các điều kiện nhiệt độ khác nhau (nhiệt độ 2-8ºC; nhiệt độ 25-28oC; nhiệt độ 40ºC, độ ẩm 75%) Kết quả đánh giá độ ổn định của hỗn dịch sẽ lấy hỗn dịch nano TiO2 ổn định nhất đem đi gắn PEG Đo kích thước tiểu phân TiO2-PEG tiến hành tương tự như đo tiểu phân nano TiO2

2.3.4 Đánh giá khả năng gắn PEG lên tiểu phân nano TiO 2

2.3.4.1 Đánh giá khả năng tương tác giữa PEG với TiO 2 thông qua phổ phân tích nhiệt vi sai DSC

Mẫu bột PEG và mẫu bột TiO2 – PEG bào chế được tiến hành đo phổ DSC bằng máy DSC METTLER TOLEDO Quá trình gia nhiệt từ 25oC đến 400oC với tốc độ

10oC/phút, sử dụng khí N2 với lưu lượng 50 ml/phút Cách tiến hành: cân khoảng 5-10 mg mẫu cho vào đĩa nhôm, hàn kín nắp đậy và khay mẫu, nắp đậy của đĩa nhôm được đục thủng một lỗ, dùng kẹp đưa đĩa nhôm vào buồng gia nhiệt, bắt đầu đo

2.3.4.2 Đánh giá khả năng tương tác giữa PEG với TiO 2 thông qua phổ hồng ngoại biến đổi Fourier

Mẫu bột TiO2 và mẫu bột TiO2 - PEG, mẫu bột TiO2 - PEG bào chế được nghiền mịn, trộn với bột KBr theo tỷ lệ thích hợp để dập thành viên dẹt, mỏng, đều, sau đó tiến hành đo phổ FTIR trên máy FTIR – Jasco – 6700 Bột nano TiO2, PEG nguyên liệu cũng được tiến hành đo phổ FTIR tương tự Ngoài ra, tiến hành đo phổ FTIR của hỗn hợp trộn