Tóm tắt Luận án Tiến sĩ Hóa học: Nghiên cứu chế tạo chất lỏng từ trên nền oxit sắt siêu thuận từ định hướng ứng dụng chụp ảnh cộng hưởng từ MRI

Mục tiêu của luận án nhằm xây dựng được qui trình chế tạo chất lỏng từ tính kích thước nano trên nền oxit sắt (kích thước hạt đồng đều và từ độ bão hòa cao) với công nghệ ổn định; nghiên cứu đặc trưng các tính chất từ của các hạt nano từ; đánh giá độc tính và thử nghiệm tác động lên tế bào, hướng tới mục đích làm thuốc tăng tương phản trong chẩn đoán hình ảnh bằng kỹ thuật chụp ảnh cộng hưởng từ MRI, ứng dụng trong xác định chính xác mô bệnh ung thư. Mời các bạn tham khảo!

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VIỆN HÀN LÂM

KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM

HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ

_

LÊ THẾ TÂM

NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO CHẤT LỎNG TỪ TRÊN NỀN OXIT SẮT SIÊU THUẬN TỪ ĐỊNH HƯỚNG ỨNG

DỤNG CHỤP ẢNH CỘNG HƯỞNG TỪ MRI

Chuyên ngành: Hóa vô cơ

Mã số: 9 44 01 13

TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ HÓA HỌC

Hà Nội - 2019

Luận án được hoàn thành tại:

Phòng Vật liệu Nano y sinh, Viện Khoa học vật liệu, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam

Phòng Kỹ thuật Điện-Điện tử, Viện Kỹ thuật nhiệt đới, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam

Trung tâm thực hành thí nghiệm trường Đại học Vinh

Người hướng dẫn khoa học:

Luận án sẽ được bảo vệ trước Hội đồng chấm luận án cấp Học viện

tổ chức tại Học viện Khoa học và Công nghệ, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ

Việt Nam vào hồi giờ ngày tháng năm 2019

Có thể tìm hiểu luận án tại thư viện: Thư viện Quốc gia Hà Nội, Thư viện Học viện Khoa học và Công nghệ, Thư viện Viện Khoa học vật liệu, Thư viện Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam

MỞ ĐẦU

Gần đây các ứng dụng của hạt nano từ trong các ứng dụng y sinh, đặc biệt là trong chẩn đoán hình ảnh bằng kỹ thuật cộng hưởng từ MRI đã thu hút được sự quan tâm của các nhà khoa học trên thế giới Hiện nay trong chẩn đoán hình ảnh bằng chụp cộng hưởng từ MRI, các tác nhân tương phản Tl đã trở thành thương phẩm truyền thống, đó

là phức của ion thuận từ có trị số mômen spin lớn như Gd3+ (có 7 điện tử chưa ghép cặp) Các ion Gd3+ này được kết hợp với các phân tử như DTPA (axit dietylentriamin penta axetic) và tạo ra các cấu trúc dạng phức vòng chelat Gd-DTPA Trong quá trình hồi phục, sự tương tác giữa mômen từ của proton với mômen từ của các ion thuận từ khiến cho thời gian T1 bị giảm, nhờ vậy tốc độ hồi phục R1 tăng lên Nồng độ các tác nhân là khác nhau trong mỗi vùng mô tế bào, do vậy mang lại hiệu quả tương phản trên ảnh chụp MRI Trong khoảng gần 20 năm nay, cùng với sự phát triển của công nghệ nano hạt nano sắt oxit (iron oxide - IO) đang được nghiên cứu mạnh và thực tế đến nay

đã có nhiều dòng sản phẩm thương mại chất tăng mức độ tương phản MRI dùng loại vật liệu sắt oxit này, chứng minh rằng các sắt oxit-MRI có thể cho chất lượng tăng mức

độ tương phản tốt hơn cả loại Gd-DTPA vì hạt sắt oxit có hệ số cảm từ lớn hơn Các chất IO-MRI có thể làm giảm cả T1 và T2, tăng được tốc độ hồi phục MRI chụp theo

cả 2 chế độ chụp MRI trọng Tl và trọng T2 Các yêu cầu quan trọng đối với sản phẩm tăng tương phản ảnh MRI là hạt nano từ tính phải có độ phân bố hạt tương đối đều và

từ độ bão hòa đủ lớn, và chất bọc phải có độ tương hợp sinh học tốt Trong khi một số sản phẩm thương mại trên thế giới như Resovist dùng chất bọc là dextran, với hạt lõi

cỡ 65 nm tạo ra từ độ bão hòa khoảng 65 emu/g Các sản phẩm với cỡ hạt trong vùng 20-40nm như AMI-227: Sinerem/Combidex là thích hợp với bạch huyết và xương Trong khoảng 10 năm gần đây người ta đang nghiên cứu để chế tạo các hạt nano siêu thuận từ với cỡ hạt nhỏ hơn 20 nm (còn được gọi là loại siêu nhỏ nếu cỡ hạt D<10 nm)

và đặc biệt là các hạt sắt oxit có đánh dấu từ nhằm mục đích chụp ảnh MRI hướng đích (targeted imaging)

Tại Việt Nam, cho đến nay việc chế tạo các hạt nano nói chung và hạt nano từ nói riêng đã được tập trung nghiên cứu theo hai phương diện: Nghiên cứu cơ bản và nghiên cứu định hướng ứng dụng Các kết quả nghiên cứu sâu sắc được công bố chủ yếu từ các cơ sở nghiên cứu mạnh như: Trường Đại học Quốc gia Hà Nội, Đại học Bách khoa

Hà Nội và Viện Hàn lâm Khoa học và công nghệ Việt Nam Việc tổng hợp vật liệu nano từ đa phần được thực hiện trong môi trường nước và bằng các phương pháp tổng hợp như phương pháp đồng kết tủa, phương pháp thủy nhiệt, phương pháp vi sóng và phương pháp tổng hợp điện hóa siêu âm Do tổng hợp trong môi trường nước nên các hạt nano từ chế tạo được có chất lượng chưa cao, các hạt không đồng đều về cỡ hạt và không đồng nhất về hình dạng và vì vậy chúng bị hạn chế sử dụng cho các ứng dụng

in vivo trong y sinh như dùng làm thuốc tương phản trong chẩn đoán hình ảnh bằng kỹ thuật chụp cộng hưởng từ MRI, đốt nóng cảm ứng từ v.v, ngoài ra chính sự không đồng đều đó còn ảnh hưởng ngay cả đến kết quả nghiên cứu các tính chất từ của chúng Do

đó, cho đến nay việc lựa chọn các điều kiện trong quá trình chế tạo chất lỏng từ tính nano Fe3O4 nhằm chế tạo ra các hạt có cỡ hạt bé, có sự phân bố đều, đồng nhất về hình

dạng, độ bền cao, từ tính cao và có khả năng tương thích sinh học cao, nhờ đó có khả năng ứng dụng làm thuốc tương phản trong chẩn đoán hình ảnh bằng kỹ thuật chụp cộng hưởng từ MRI, tạo ra các trị số tối ưu của các xung TR, TE khi chụp theo chế độ T1, T2, đồng thời xác định trị số hồi phục r1, r2 để đánh giá chất lượng của chất lỏng

từ làm thuốc tương phản trong chẩn đoán hình ảnh bằng kỹ thuật chụp cộng hưởng từ MRI vẫn đang đòi hỏi những nghiên cứu tiếp tục một cách toàn diện và có hệ thống Xuất phát từ tình hình nghiên cứu về vật liệu nano từ trên thế giới cũng như ở Việt Nam, căn cứ vào tiềm lực nghiên cứu, đào tạo tiến sĩ của Học viện Khoa học và Công nghệ, Viện Hàn lâm khoa học và Công nghệ Việt Nam, dưới sự hướng dẫn của tập thể

các nhà khoa học giàu kinh nghiệm, chúng tôi lựa chọn đề tài “Nghiên cứu chế tạo chất lỏng từ trên nền oxit sắt siêu thuận từ định hướng ứng dụng chụp ảnh cộng hưởng từ MRI”để thực hiện cho nội dung luận án này

Đối tượng nghiên cứu của luận án:

Hệ chất lỏng từ trên nền oxit sắt siêu thuận từ

Mục tiêu nghiên cứu của luận án:

Mục tiêu của luận án nhằm xây dựng được qui trình chế tạo chất lỏng từ tính kích thước nano trên nền oxit sắt (kích thước hạt đồng đều và từ độ bão hòa cao) với công nghệ ổn định; nghiên cứu đặc trưng các tính chất từ của các hạt nano từ; đánh giá độc tính và thử nghiệm tác động lên tế bào, hướng tới mục đích làm thuốc tăng tương phản trong chẩn đoán hình ảnh bằng kỹ thuật chụp ảnh cộng hưởng từ MRI, ứng dụng trong xác định chính xác mô bệnh ung thư

Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của luận án:

Bản thân việc tổ chức thực hiện đề tài đã có ý nghĩa quan trọng đối với phát triển một hướng khoa học công nghệ đa ngành là Công nghệ nano cho Y học Sẽ có sự trao đổi học thuật, học hỏi lẫn nhau giữa các nhóm nghiên cứu trong các ngành xưa nay xem như độc lập với nhau Về mặt khoa học, từ độ của hệ hạt từ cho ứng dụng y sinh

bị ảnh hưởng rất mạnh bởi nhiều yếu tố mà cơ chế của các ảnh hưởng này vẫn là vấn

đề chưa được nghiên cứu một cách cơ bản

Đối với ứng dụng chẩn đoán và điều trị bệnh ung thư, công nghệ nano nói chung đang tạo một kỳ vọng lớn, đó là có thể đóng góp vào việc giải quyết vấn đề chẩn đoán bệnh sớm và thuốc đưa tới đích hay vùng can thiệp được khu trú tại đích Đề tài thực hiện có đặt mục tiêu dùng chất lỏng từ nâng cao được độ tương phản chụp ảnh cộng hưởng từ hạt nhân (CHTHN), có thể góp phần phân tích mô ung thư giai đoạn sớm

Phương pháp nghiên cứu:

Luận án được tiến hành bằng phương pháp thực nghiệm kết hợp với kỹ thuật tính toán bằng số Mẫu nghiên cứu được chế tạo bằng phương pháp thủy nhiệt và phân hủy nhiệt Nghiên cứu cấu trúc của mẫu bằng các kỹ thuật nhiễu xạ tia X (XRD), hiển vi điện tử (FESEM, TEM và HRTEM) Tính chất từ của vật liệu được khảo sát bằng các phép đo từ trên hệ từ kế mẫu dung (VSM) Sử dụng phương pháp phổ hấp thụ hồng ngoại (FTIR), phân tích trọng lượng (TGA) để đánh giá sự có mặt của các nhóm chức trên bề mặt hạt và sự suy giảm khối lượng của lớp polymer bọc hạt từ Kỹ thuật tán xạ laze động (DLS) xác định kích thước thủy động và độ bền của chất lỏng từ Thực nghiệm đánh giá độc tính qua thí nghiệm in-vitro Phương pháp chụp ảnh MRI trọng

T1, trọng T2 dùng cho các nghiên cứu tăng độ tương phản ảnh các mẫu vật liệu chế tạo (trên máy 1.5T MRI scanner, SIEMENS MAGNETOM, Germany)

Nội dung nghiên cứu của luận án:

1 Tổng hợp thành công hạt nano từ Fe3O4 có kích thước hạt đồng đều và từ độ bão hòa cao bằng phương pháp thủy nhiệt và phân hủy nhiệt

2 Chế tạo thành công các mẫu chất lỏng từ có độ bền cao trên nền hạt Fe3O4 tổng hợp bằng hai phương pháp trên

3 Nghiên cứu đánh giá độc tính và độ bền của hệ chất lỏng từ

4 Nghiên cứu khả năng ứng dụnglàm chất tăng cường độ tương phản ảnh trong

kỹ thuật chụp cộng hưởng từ MRI

Bố cục của luận án:

Luận án có 137 trang (chưa bao gồm tài liệu tham khảo, phụ lục), bao gồm phần

mở đầu, 5 chương nội dung và kết luận

Các kết quả chính của luận án được công bố trong 09 công trình được công bố, trong đó gồm có 01 bài báo thuộc danh sách SCI đã được đăng, 01 bài thuộc danh sách SCI đã gửi và đang phản biện, 05 bài báo trên tạp chí Quốc gia, 01 bài báo đăng trong

kỷ yếu hội nghị Khoa học Quốc gia, và đã đăng kí 01 sở hữu trí tuệ (SC) đã được công

bố trên tập A Công báo sở hữu công nghiệp

Kết quả chính của luận án:

Đã khảo sát ảnh hưởng và tối ưu hóa các điều kiện công nghệ lên cấu trúc và tính chất từ của hệ hạt nano Fe3O4 bọc chitosan (CS) chế tạo bằng phương pháp thủy nhiệt

Đã chế tạo thành công chất lỏng từ trên nền hạt Fe3O4 bằng phương pháp phân hủy nhiệt bằng cách chuyển pha và bọc bằng polyme PMAO Mẫu chất lỏng

Fe3O4@PMAO có độ bền cao trong các điều kiện khác nhau, các hạt đơn phân tán, kích thước đồng đều

Đã đánh giá độc tính của chất lỏng từ trên mẫu tiêu biểu với các dòng tế bào khác nhau, kết quả đều cho chỉ số IC50 tốt Mẫu chất lỏng chế tạo không có khả năng gây độc tế bào, đây là cơ sở để tiến hành các thí nghiệm tiếp theo trên động vật

Đã xác định độ hồi phục CHTHN của 2 hệ Fe3O4@CS, Fe3O4@PMAO cho thấy các

hệ chế tạo đều cho giá trị r2 cao đạt trên 150 mM-1s-1 đối với mẫu Fe3O4@PMAO, cao hơn cả chất thương phẩm Resovist Các chất này, khi đưa thử nghiệm chụp ảnh MRI đều thể hiện tiềm năng tốt cho ứng dụng làm tăng độ tương phản

Đã nghiên cứu in-vitro, ex-vivo và in-vivo khả năng tăng tương phản MRI cho

thấy nhiều chất lỏng từ của nhóm đề tài chế tạo đều thể hiện tính tăng tương phản tốt

Áp dụng hệ Fe3O4@PMAO cho khối u rắn dưới da và u gan, cho thấy tiềm năng cho phép quan sát hình dáng và cấu trúc chi tiết khối u, hỗ trợ cho chẩn đoán và điều trị

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ VẬT LIỆU FERIT SPINEL VÀ PHƯƠNG PHÁP CHẨN ĐOÁN HÌNH ẢNH BẰNG KỸ THUẬT CHỤP MRI

1.1 Cấu trúc và tính chất từ của vật liệu ferit spinel

1.1.1 Cấu trúc của vật liệu ferit spinel

Ferit spinel là thuật ngữ dùng để chỉ loại vật liệu có cấu trúc hai phân mạng mà các tương tác giữa chúng là phản sắt từ hoặc ferit từ Một đơn vị ô cơ sở của ferit spinel (với hằng số mạng tinh thể a  8,4 nm) được hình thành bởi 32 nguyên tử O2- và 24 cation (Fe2+, Zn2+, Co2+, Mn2+, Ni2+, Mg2+, Fe3+ và Gd3+) Trong một ô cơ sở có 96 vị trí cho các cation (64 ở vị trí bát diện, 32 ở vị trí tứ diện) Số cation ở vị trí bát diện nhiều hơn ở vị trí tứ diện (A), cụ thể có 16 cation chiếm ở vị trí bát diện (B) trong khi

đó ở vị trí tứ diện chỉ có 8 cation (bao gồm cation hóa trị 2+ hoặc 3+)

1.1.2 Tính chất từ của vật liệu ferit spinel

Theo lý thuyết trường phân tử, nguồn gốc từ tính trong vật liệu ferit spinel là do tương tác trao đổi gián tiếp giữa các ion kim loại (ion từ tính) trong hai phân mạng A

và B thông qua các ion ôxy

1.1.3 Từ tính của vật liệu từ dạng hạt kích thước nano mét

Hiện tượng (hay trạng thái) siêu thuận từ xảy ra đối với các chất sắt từ có cấu tạo bởi các hạt tinh thể nhỏ Khi kích thước hạt lớn, hệ sẽ ở trạng thái đa đômen (tức là mỗi hạt sẽ cấu tạo bởi nhiều đômen từ) Khi kích thước hạt giảm dần, chất sẽ chuyển sang trạng thái đơn đômen, có nghĩa là mỗi hạt sẽ là một đômen Khi kích thước hạt giảm quá nhỏ, năng lượng định hướng (mà chi phối chủ yếu ở đây là năng lượng dị hướng từ tinh thể nhỏ hơn nhiều so với năng lượng nhiệt, khi đó năng lượng nhiệt sẽ phá vỡ sự định hướng song song của các momen từ) và khi đó momen từ của hệ hạt sẽ định hướng hỗn loạn như trong chất thuận từ

1.2 Tình hình nghiên cứu vật liệu nano từ trong và ngoài nước

Tại Việt nam, một số nhóm nghiên cứu ở Viện Khoa học vật liệu, Trung tâm Đào tạo Quốc tế về Khoa học vật liệu - Trường ĐH Bách khoa Hà nội và ĐH Quốc gia Hà nội (ĐHQGHN) cũng đã có công bố về chế tạo các hạt nano từ cho ứng dụng y sinh và cho các nghiên cứu cơ bản

1.3 Các phương pháp chế tạo chất lỏng từ

1.3.1 Các phương pháp tổng hợp vật liệu nano từ

Với các ứng dụng trong y sinh, vật liệu thường được chế tạo bằng một số phương pháp hoá học như phương pháp đồng kết tủa, solgel, vi nhũ tương, thủy nhiệt, phân hủy nhiệt, vi lưu, v.v Các phương pháp hóa học có thể tạo ra các hạt nano với độ đồng nhất khá cao và tạo môi trường thuận lợi để có thể bọc hạt và chuyển pha các hạt từ môi trường dầu sang môi trường nước Mỗi phương pháp nêu trên đều có những đặc điểm khác nhau

1.3.2 Các công nghệ bọc hạt trong dung môi nước

Đối với các hạt nano được tổng hợp bằng phương pháp hóa học trong dung môi nước thì việc bọc hạt hay chức năng hóa bề mặt hạt nano sau khi chế tạo là một yếu

tố rất quan trọng để có thể vừa đảm bảo được tính chất từ cũng như tính tương hợp sinh học Khi bề mặt được bọc và chức năng hóa, các hạt nano dễ dàng phân tán trong một dung môi phù hợp và trở thành những hạt keo đồng nhất gọi là chất lỏng

từ

1.3.3 Các quy trình chuyển pha từ dung môi hữu cơ sang dung môi nước

Để thu được các hạt nano từ có chất lượng cao, việc chế tạo mẫu thường được tiến hành trong dung môi hữu cơ ở nhiệt độ sôi cao như: benzyl ther, phenyl ether, octadecene… Do đó, trước khi có thể sử dụng trong y sinh, các hạt nano từ này cần phải được chuyển từ dung môi hữu cơ sang dung môi nước thông qua các quy trình chuyển pha (phase transfer process)

1.4 Ứng dụng của hệ hạt nano từ trong y sinh

Các hạt nano từ có tiềm năng ứng dụng trong rất nhiều các lĩnh vực khác nhau Trong y sinh, các hạt nano từ có thể được sử dụng để tách chiết các phân tử sinh học dùng từ trường, các chất dẫn thuốc hướng đích, các chất làm tăng độ tương phản trong

kỹ thuật chụp ảnh cộng hưởng từ (MRI) và ứng dụng đốt từ bằng từ trường trong điều trị bệnh ung thư Tuy nhiên, luận án này tập trung nghiên cứu định hướng ứng dụng hạt nano từ Fe3O4 làm chất tăng cường ảnh cộng hưởng từ hạt nhân (MRI)

CHƯƠNG 2 KỸ THUẬT THỰC NGHIỆM 2.1 Tổng hợp hệ chất lỏng từ Fe 3 O 4 @CS tổng hợp bằng phương pháp thủy nhiệt

Hệ hạt nano chất lỏng từ Fe3O4@CS được tổng hợp bằng phương pháp thủy nhiệt theo sơ đồ hình 2.1

Hình 2.1 Quy trình tổng hợp hệ chất lỏng từ Fe 3 O 4 @CS

2.2 Tổng hợp hệ hạt nano Fe 3 O 4 @OA/OLA bằng phương pháp phân hủy nhiệt

Hệ hạt nano Fe3O4@OA/OLAđược tổng hợp bằng phương pháp phân hủy nhiệt theo sơ đồ hình 2.2

Hình 2.2 Quy trình chế tạo hạt nano Fe 3 O 4 @OA/OLA

2.3 Chuyển pha hạt nano từ từ dung môi hữu cơ sang nước

Quá trình chuyển pha hạt nano từ từ dung môi hữu cơ sang nước được thực hiện theo sơ đồ hình 2.3

hấp thụ hồng ngoại, phân tích trọng lượng để đánh giá sự có mặt của các nhóm chức trên bề mặt hạt và sự suy giảm khối lượng của lớp polymer bọc hạt từ Kỹ thuật tán xạ laze động xác định kích thước thủy động và độ bền của chất lỏng từ

2.5 Phương pháp quy hoạch thực nghiệm

Trong các nghiên cứu thực nghiệm hoá học và công nghệ hoá học, có rất nhiều các bài toán thực nghiệm được mô tả thành bài toán cực trị: xác định điều kiện tối ưu của quá trình, thành phần tối ưu của hỗn hợp… Quy hoạch hoá thực nghiệm cho phép thay đổi đồng thời tất cả các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình đồng thời cho phép đánh giá định lượng các hiệu ứng cơ bản và các hiệu ứng tương tác đồng thời của các yếu

tố, từ đó tối ưu hóa được các yếu tố công nghệ

2.6 Đánh giá độc tính của chất lỏng từ lên tế bào ung thư

Đánh giá khả năng gây chết tế bào ung thư và tế bào lành của chất lỏng từ chế tạo

2.7 Thử nghiệm khả năng làm chất tương phản trong kỹ thuật chụp anh MRI

Thực nghiệm chụp ảnh MRI trọng T1, trọng T2 dùng cho các nghiên cứu tăng độ tương phản ảnh các mẫu vật liệu chế tạo (trên máy 1.5T MRI scanner, SIEMENS MAGNETOM, Germany)

CHƯƠNG 3 NGHIÊN CỨU HỆ CHẤT LỎNG TỪ TRÊN NỀN OXIT SẮT

TỔNG HỢP BẰNG PHƯƠNG PHÁP THỦY NHIỆT

3.1 Thực hiện quy hoạch thực nghiệm bậc hai ba mức tối ưu

Bảng 3.1 Ma trận thực nghiệm và kết quả tổng hợp chất lỏng

từ theo từng thí nghiệm

độ ủ mẫu

Thời gian

Nồng độ

Fe 3+

Từ độ bão hòa (emu/g)

Yếu tố Giá trị F Giá trị p

Hình 3.2 Kết quả phân tích ANOVA tối ưu quá trình tổng hợp các yếu tố ( a có ý

nghĩa độ tin cậy α= 0,01; b có ý nghĩa độ tin cậy α=0,05)

Hình 3.3 Đồ thị bề mặt đáp ứng biểu diễn sự tác động của từng cặp yếu tố (AB, AC)

đến giá trị từ độ và mức độ mong muốn theo các cặp tương tác

Phân tích sự phù hợp của mô hình và sự có ý nghĩa của mô hình được đánh giá qua phân tích ANOVA (hình 3.2) và các chỉ số tương quan Sự có ý nghĩa của các hệ

số hồi quy được kiểm định bởi chuẩn F, với các giá trị p< 0,05 cho biết các hệ số hồi quy có ý nghĩa Như vậy, ở hình 3.2 cho thấy giá trị “Model- F-value” là 35,75, mô hình hoàn toàn có ý nghĩa thống kê với độ tin cậy 99,08% Với tất cả các yếu tố nhiệt

độ ủ mẫu, thời gian, nồng độ Fe3+ và từng cặp các yếu tố này đều có giá trị p<0,05 cho biết từng yếu tố này cũng tương tác với nhau và đều có ý nghĩa (hình 3.2) điều này được minh họa rõ hơn khi quan sát bề mặt đáp ứng ở hình 3.3

Hình 3.4 mô tả đường fit theo hàm Langevin của các mẫu ở điều kiện tối ưu M11

- M13 tại từ trường 10 kOe Từ hình này cho thấy số liệu thực nghiệm trên đường đo

M(H) của tất cả các mẫu được đo ở nhiệt độ 300K gần trùng khớp theo hàm Langevin với độ chính xác cao (R2 > 0,998)

Hình 3.4 Đường M(H) fit theo hàm Langevin của mẫu tại điều kiện tối ưu

3.2 Đặc trưng về cấu trúc và hình thái của hạt nano từ tính Fe 3 O 4 @CS

(a) (b) (c)

Hình 3.5 Ảnh nhiễu xạ tia X (a) và phổ FTIR (b) và giãn đồ TGA của vật liệu nano

Fe3O4, CS và vật liệu nano Fe3O4@CS (c)

Hình 3.5a cho thấy tất cả các vạch nhiễu xạ của các mẫu đều trùng vạch chuẩn của

Fe3O4 với cấu trúc spinel Việc kết hợp với Chitosan làm các pic của mẫu nano

Fe3O4@CS có độ nhiễu hơn các pic của mẫu Fe3O4 tinh khiết tuy nhiên không làm thay đổi cấu trúc tinh thể Hình 3.5b (a) cho thấy, trên phổ hồng ngoại của mẫu Fe3O4@CS xuất hiện các dao động đặc trưng liên quan đến các nhóm chức của hạt Fe3O4 và lớp vỏ bọc CS Điều này chứng tỏ rằng các hạt nano Fe3O4 đã được bọc bởi CS

Trên ảnh TEM (hình 3.6), các hạt có dạng hình cầu với kích thước nhỏ từ 12-18

nm và tương đối đồng đều, các hạt sau khi bọc Fe3O4@CS có kích thước lớn hơn so với hạt Fe3O4 trước khi bọc Tuy nhiên các hạt khi phân tán trong nước chưa được dạng đơn phân tán, các nhóm có hiện tượng co nhóm lại với phần lớp vỏ hữu cơ chitosan khoảng 21,5% (hình 3.5c)

Hình 3.6 Ảnh TEM hạt Fe 3 O 4 @CS điều chế ở điều kiện tối ưu chế tạo bằng phương

pháp thủy nhiệt

3.3 Đặc trưng về độ bền của hệ chất lỏng từ Fe 3 O 4 @CS

Hình 3.7 Giản đồ phân bố kích thước hạt (DLS) của chất lỏng từ Fe 3 O 4 @CS tại các

giá trị pH (a) và nồng độ muối NaCl khác nhau (b)

Bằng việc xác định độ bền của mẫu chất lỏng Fe3O4@CS trong môi trường trường sinh lý cho thấy mẫu chất lỏng có độ bền cao trong dải pH rộng, thời gian dài và có độ bền khi nồng độ muối lên tới 300 mM Điều này cho thấy, mẫu chất lỏng Fe3O4@CS

có tính chất phù hợp trong điều kiện y sinh

3.4 Thử nghiệm đánh giá độc tính của hệ chất lỏng từ Fe 3 O 4 bọc chitosan

Hình 3.8 Tỷ lệ sống sót của tế bào Sarcoma 180 sau khi ủ trong 48 tiếng với

Fe 3 O 4 @CS Dãy đồng độ thử nghiệm: (C1): 500 µg/ml, (C2): 250 µg/ml, (C3): 125 µg/ml, (C4): 62,5 µg/ml, (C5): 30,25 µg/ml and (C6): 15,125 µg/ml Các giá trị được biểu diễn dưới dạng giá trị trung bình ± độ lệch chuẩn (SD) (a); Hình thái tế bào Sarcoma 180 quan sát dưới kính hiển vi soi ngược CA: đối chứng sinh học CB: Đối

chứng dung môi DMSO

Kết quả của thử nghiệm MTT được thể hiện trong hình 3.8, qua đó, chất lỏng nano

từ Fe3O4@CS không gây độc cho tế bào Sarcoma 180 với 83% - 106% tế bào sống sót sau khi ủ 48 tiếng với chất lỏng nano từ với các nồng độ 15.125 µg/ml và 30.25 µg/ml Khi tiến hành tăng nồng độ hạt nano lên tới 62.5 µg/ml, 125 µg/ml, 250 và 500 µg/ml,

tỷ lệ tế bào sống sót giảm xuống tương ứng là 66.1%, 38.4%, 17.8% và 2.8135% Theo

đó, độc tính của chế phẩm nano từ Fe3O4@CS có tính chất tuyến tính với nồng độ khi

sự gia tăng nồng độ chất lỏng từ dẫn tới việc làm giảm sự sinh trưởng của tế bào Từ kết quả thử nghiệm in vitro thu được cũng như so sánh với các công bố gần đây, có thể kết luận rằng vật liệu nano từ bọc chitosan Fe3O4@CS không gây độc lên dòng tế bào ung thư chuột Sarcoma 180

CHƯƠNG 4: NGHIÊN CỨU HỆ CHẤT LỎNG TỪ TRÊN NỀN OXIT SẮT

TỔNG HỢP BẰNG PHƯƠNG PHÁP PHÂN HỦY NHIỆT

4.1 Ảnh hưởng của dung môi và nhiệt độ lên tính chất của hạt Fe 3 O 4

Hình 4.1 Giản đồ XRD của các mẫu Fe 3 O 4 được chế tạo ở các nhiệt độ phản

ứng khác nhau trong các dung môi khác nhau

Bằng việc khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ nhận thấy mẫu được chế tạo ở nhiệt

độ thấp hơn nhiệt độ dung môi cho các hạt có kích thước nhỏ, không đồng đều, biên hạt không rõ nét Dung môi dibenzyl ether cho các hạt không đồng nhất về hình dạng, kích thước không đồng đều so với dung môi octadecene Các hạt có kích thước đồng đều với biên hạt rõ nét hơn khi nhiệt độ phản ứng được tăng lên 300 đến 310 oC và 320

oC Điều này cho thấy nhiệt độ và bản chất của dung môi là yếu tố quan trọng trong quá trình hình thành và phát triển hạt