Tổng hợp dẫn xuất của dendrimer PAMAM và ứng dụng tổng hợp nanocobalt

LỜI CẢM ƠN LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP
SVTH: NGUYỄN VĂN TIN i
LỜI CẢM ƠN

Kính thưa quý thầy cô.
Để hoàn thành chương trình đào tạo kỹ sư ngành Công Nghệ Hóa Học của
Trường Đại Học Tôn Đức Thắng. Trong quá trình học tập và tiếp thu rất nhiều kiến
thức bổ ích từ thầy, cô đã hỗ trợ cho em trong công việc và cuộc sống sau này.
Trước tiên em xin chân thành cảm ơn các thầy, cô trong khoa và các thầy, cô
trong bộ môn Tổng Hợp Hữu Cơ và Công Nghệ Hóa Học của trường Đại Học Tôn Đức
Thắng đã tạo cho chúng em một môi trường học tập tốt.
Sau đó em xin chân thành cảm ơn các thầy, cô và các anh chị trong phòng Hóa
Học Hữu Cơ – Polymer, Viện Công Nghệ Hóa Học Tp Hồ Chí Minh, đặc biệt là thầy
TS Nguyễn Cửu Khoa (Viện Trưởng Viện Công Nghệ Hóa Học, trưởng phòng Hóa
Hữu Cơ – Polymer), cô TS Hoàng Thị Kim Dung và anh Trần Hữu Nghị, chị Lý Tú
Uyên đã luôn luôn tận tình chỉ bảo, hướng dẫn và tạo điều kiện cho em hoàn thành tốt
bài luận văn tốt nghiệp đại học.
Em xin chân thành cảm ơn!
Tp, HCM 10-01-2011

MỤC LỤC LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP
SVTH: NGUYỄN VĂN TIN ii
MỤC LỤC

Trang
Lời cảm ơn
Mục lục
Danh mục hình
Danh mục phụ lục
Danh sách các từ viết tắt
Danh mục bảng biểu

Lời mở đầu
Chương 1: TỔNG QUAN
1.1 Giới thiệu về dendrimer polyamidoamine (PAMAM)


1.1.1 Khái niệm 1
1.1.2 Cấu tạo phân tử 2
1.1.2.1 Lõi 2
1.1.2.2 Các nhánh bên trong 2
1.1.2.3 Các nhánh bề mặt 2
1.1.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến cấu trúc Dendrimer 6

1.1.3.1 Độ pH 6
1.1.3.2 Dung môi hòa tan 7

1.1.3.3 Nồng độ muối 8
1.1.3.4 Ảnh hưởng của nồng độ 8
1.1.4 Tính chất PAMAM 9
1.1.4.1 Tính đa hóa trị 9
1.1.4.2 Tính tan của dendrimer 9
1.1.4.3 Tính mang vác 10
1.1.4.4 Tính chất nano 11
MỤC LỤC LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP
SVTH: NGUYỄN VĂN TIN iii
1.1.4.5 Khả năng tạo phức với kim loại 11
1.1.5 Ứng dụng 13
1.1.5.1 Trong y dược và sinh học 13
1.1.5.2 Dendrimer là một vật liệu mới 14
1.1.5.3 Trong các lĩnh vực khác 14
1.2 Phương pháp tổng hợp dendrimer 15

1.2.1 Phương pháp divergent 15
1.2.2 Phương pháp convergent 16
1.2.3 Phương pháp Double-stage Convergent 16
1.3 Dẫn xuất PAMAM lai hóa với chuỗi stearyl alcohol 17
1.4 Giới thiệu chung về Alcol 17

1.4.1 Định nghĩa 17
1.4.2 Tính chất 17
1.5 Giới thiệu về stearyl alcohol 18
1.5.1 Khái niệm 18
1.5.2 Tính chất của stearyl alcohol 18
1.5.1.1 Tính chất vật lý 18
1.5.1.2 Tính chất hóa học 19
1.5.1.3 Ứng dụng 19
1.6 Giới thiệu về vật liệu nanocomposite 20

1.6.1 Vật liệu composite 20

1.6.1.1 Khái niệm 20
1.6.1.2 Thành phần và cấu tạo 21
1.6.1.3 Phân loại 21
1.6.1.4 Vật liệu nanocomposite 22
1.6.2 Phương pháp tổng hợp vật liệu nanocomposite 22

1.6.2.1 Phương pháp in situ 23
1.6.2.2 Phương pháp ex situ 23
1.6.3 Phân loại vật liệu nano 23

MỤC LỤC LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP
SVTH: NGUYỄN VĂN TIN iv

1.6.4 Tính chất của hạt nano kim loại 25

1.6.4.1 Tính chất quang học 25
1.6.4.2 Tính chất điện 25
1.6.4.3 Tính chất từ 25
1.6.4.4 Tính chất điện 26
1.6.5 Ứng dụng của vật liệu nanocomposite 26

1.7 Giới thiệu về nano kim loại Cobalt 27
1.8 Khái quát về từ tính 28
1.9 Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước 30
1.9.1 Ở ngoài nước 30
1.9.2 Ở trong nước 31
Chương 2: THỰC NGHIỆM
2.1 Hóa chất, dụng cụ, thiết bị và các phương pháp đo 32
2.1.1 Hóa chất 32
2.1.2 Dụng cụ và thiết bị 32
2.1.3 Các phương pháp phân tích 32
2.1.4 Tiến hành thực nghiệm 35
2.2 Tổng hợp dẫn xuất dendrimer 37
2.2.1 Tiến hành thí nghiệm 37
2.2.2 Thuyết minh quy trình .38
2.3 Tổng hợp nanocobalt trên dẫn xuất dendrimer PAMAM 39
2.3.1 Tiến hành thí nghiệm 39
2.3.2 Thuyết minh quy trình 40
Chương 3: KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN
3.1 Tổng hợp 4-Nitrophenyl octadecyl carbonate 41
3.1.1 Đặc điểm 41
3.1.2 Kết quả đo phổ 41
3.1.3 Bàn luận 43

3.2 Tổng hợp dẫn xuất dendrimer G
3
với core NH
3
46
MỤC LỤC LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP
SVTH: NGUYỄN VĂN TIN v
3.2.1 Đặc điểm 46
3.2.2 Kết quả đo phổ 46
3.2.3 Bàn luận 48
3.3 Tổng hợp nanocomposite cobalt 51
3.3.1 Đặc điểm 51
3.3.2 Kết quả đo phổ 53
Chương 4: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
4.1 Kết luận 58
4.2 Kiến nghị 58
Tài liệu tham khảo

DANH MỤC HÌNH LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP
SVTH: NGUYỄN VĂN TIN vi
DANH MỤC HÌNH
Trang
Chương I: TỔNG QUAN
Hình 1: Lịch sử hình thành dendrimer (PAMAM) 1
Hình 2: Cấu tạo của dendrimer 2
Hình 3: Kích thước dendrimer tăng theo thế hệ 3
Hình 4: Cấu trúc dendrimer dạng hình cầu 4
Hình 5: Công thức của phân tử PAMAM core NH
3
5

Hình 6: Công thức phân tử phenolic dendrimer thế hệ thứ 3 5
Hình 7: Công thức phân tử dendrimer core EDA(Ethylenediamine) 6
Hình 8: Sự thay đổi hình dạng dendrimer khi thay đổi độ pH 7
Hình 9: Hình dạng dendrimer phụ thuộc vào dung môi hòa tan 7
Hình 10: Hình dạng dendrimer phụ thuộc vào nồng độ muối 8
Hình 11: Dendrimer ở những nồng độ khác nhau 8
Hình 12: Các hình thức vận chuyển thuốc của dendrimer 10

Hình 13: Kích thước chuẩn với các vật chất sinh học 11
Hình 14: Phức Tris(bipyridine)ruthenium(II)(Ru
2+
-tris-bipy) với dendrimer trong core 12
Hình 15: Phức Tris(bipyridine)ruthenium(II) (Ru
2+
-tris-bipy) với dendrimer ở nhánh 13
Hình 16:Tổng hợp dendrimer theo phương pháp Divergent 15
Hình 17: Tổng hợp dendrimer theo phương pháp Convergent 16
Hình 18: Quy trình tổng hợp dendrimer theo phương pháp Double-stage Convergent 17
Hình 19: Quan hệ giữa nhiệt độ sôi và phân tử lượng của alcohol bậc 1 18
Hình 20: Phản ứng hình thành dẫn xuất dendrimer 19
Hình 21: Sản phẩm của sự lai hóa Stearyl alcohol với PAMAM 20
Hình 22: Vật liệu composite 21
Hình 23: Vật liệu nano không chiều 23
Hình 24: Vật liệu nano một chiều 24
DANH MỤC HÌNH LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP
SVTH: NGUYỄN VĂN TIN vii
Hình 25: Vật liệu nano hai chiều 24
Hình 26: Cấu trúc từ của vật liệu phản sắt từ 29
Hình 27: Mô hình về cấu trúc mômen từ của chất thuận từ 29
Hình 28: Đồ thị thuận từ 30

Chương 2. THỰC NGHIỆM
Hình 29: Các thiết bị trong thí nghiệm 34
Chương 3: KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN
Hình 30: Sản phẩm 4-Nitrophenyl octadecyl carbonate 41
Hình 31: Sản phẫm dẫn xuất dendrimer G
3.0
46
Hình 32: Sản phẩm nanocobalt 56



DANH MỤC PHỤ LỤC LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP
SVTH: NGUYỄN VĂN TIN viii
DANH MỤC PHỤ LỤC

Phụ lục 1: Phổ
1
H-NMR của 4-Nitrophenyl octadecyl carbonate.
Phụ lục 2: Phổ
13
C-NMR của 4-Nitrophenyl octadecyl carbonate.
Phụ lục 3: Phổ DEPT 90-NMR của 4-Nitrophenyl octadecyl carbonate.
Phụ lục 4: Phổ DEPT 135-NMR của 4-Nitrophenyl octadecyl carbonate.
Phụ lục 5: Phổ
1
H-NMR của dẫn xuất dendrimer G
3.0.
Phụ lục 6: Phổ
13
C- NMR của dẫn xuất dendrimer G

3.0.
Phụ lục 7: Phổ DEPT 90-NMR của dẫn xuất dendrimer G
3.0.
Phụ lục 8: Phổ DEPT 135-NMR của dẫn xuất dendrimer G
3.0.
Phụ lục 9: Phổ IR của p-Nitrophenyl chloroformate.
Phụ lục 10: Phổ IR của Stearyl alcohol.
Phụ lục 11: Phổ IR của 4-Nitrophenyl octadecyl carbonate .
Phụ lục 12: Phổ IR của phức ion Cobalt trong dẫn xuất dendrimer G
3.0
Phụ lục 13: Phổ IR của dẫn xuất dendrimer G
3.0.

Phụ lục 14: Phương pháp phân tích GPC dẫn xuất dendrimer G
3.0.
Phụ lục 15: Hình TEM của dẫn xuất dendrimer G
3.0
và nanocobalt.
Phụ lục 16: Giản đồ thể hiện từ tính nanocobalt.


DANH SÁCH VIẾT TẮT LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP
SVTH: NGUYỄN VĂN TIN ix
DANH SÁCH VIẾT TẮT

13
C NMR: Carbon Nuclear Magnetic Resonance
1
H NMR: Proton Nuclear Magnetic Resonance
Mn : Phân tử lượng trung bình số

Mw: Phân tử lượng trung bình khối
PDI: Poly Dispersity Index
DEPT NMR: Distortionless Enhancement by Polarization Transfer Nuclear Magnetic
Resonance
IR: Infrared
TEM: Transmission Electron Microscopy
GPC: Gel Permeation Chlromatograph
UV – Vis: Ultraviolet – visible
NPC: p-Nitrophenyl Chloroformate
PAMAM: Polyamidoamine
AAS: Atomic Absorption Spectrophotometric
Emu/g: Electromagnetic Unit per Gram
DANH MỤC BẢNG BIỀU LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP
SVTH: NGUYỄN VĂN TIN x
DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 1: Bảng tóm tắt các yếu tố ảnh hưởng đến PAMAM.
Bảng 2: Bảng kết quả đo phổ IR.
Bảng 3: Bảng kết quả đo phổ
1
H-NMR.
Bảng 4: Bảng kết quả đo phổ
13
C-NMR.
Bảng 5: Bảng kết quả đo phổ IR.
Bảng 6: Bảng kết quả đo phổ
1
H-NMR.
Bảng 7: Bảng kết quả đo phổ
13

C-NMR.
Bảng 8: Bảng kết quả phân tích GPC.

LỜI NÓI ĐẦU LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP
SVTH: NGUYỄN VĂN TIN xi
LỜI NÓI ĐẦU


Trong điều kiện cuộc sống hiện nay và sự phát triển của khoa học kỹ thuật, con
người không ngừng nghiên cứu và tìm ra những vật liệu mới nhằm mục đích phục vụ
cho việc sản xuất và đời sống. Trong đó, vật liệu NANO được đặc biệt quan tâm nhiều
nhất là vật liệu nanocomposite.
Vật liệu nanocomposite là loại vật liệu kết hợp cả hai ưu điểm của composite và
công nghệ nano, nó có những tính năng kỹ thuật đặc biệt như là: có tính siêu dẫn, chịu
nhiệt, siêu bền, chịu ăn mòn hóa học… Với polymer là dendrimer – một loại
nanopolymer được sử dụng như chất mang thuốc, enzyme, ADN, protein dùng trong
công nghệ xúc tác, y dược… được dùng để tổng hợp những vật liệu nanocomposite có
khả năng ứng dụng to lớn trong các ngành sinh học, y dược, điện tử, vật liệu bán dẫn…
Trên thế giới các nhà khoa học, các trung tâm nghiên cứu cũng không ngừng
nghiên cứu tổng hợp ra nhiều dạng polymer mới có nhiều ưu điểm hơn trong đó có
dendrimer được nghiên cứu từ 1980 đến nay. Trong đó có loại dendrimer PAMAM
chiếm ưu thế về mặt số lượng các công trình nghiên cứu và ứng dụng.
Ở Việt Nam, trong những năm gần đây thì dendrimer được chú ý và nghiên cứu để
ứng dụng. Phòng Hóa Học Hữu Cơ – Polymer, Viện công nghệ hóa học Tp HCM được
xem là đơn vị đầu tiên nghiên cứu tổng hợp dendrimer.
Dựa trên cơ sở đó đề tài “Tổng hợp dẫn xuất của dendrimer PAMAM và ứng
dụng tổng hợp nanocobalt” được nghiên cứu nhằm có thể tạo ra vật liệu mới.

TỔNG QUAN LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP
SVTH: NGUYỄN VĂN TIN 1

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
1.1 Giới thiệu về dendrimer polyamidoamine (PAMAM)
1,2,6,8

1.1.1 Khái niệm:
Hóa học polymer và công nghệ sản xuất chúng đã xuất hiện từ lâu được dựa trên
nền tảng chính là sản xuất ra các polymer mạch thẳng và mạch nhánh. Chúng là vật
liệu quan trọng trong sản xuất và đời sống. Trong giai đoạn này, phân tử polymer có
kích thước lớn, cấu tạo mạch thẳng chỉ chứa một vài nhánh nhỏ hơn hoặc có thể là
nhánh lớn được sắp xếp một cách ngẫu nhiên.
Vào năm 1980, Donald A Tomalia, giám đốc Trung Tâm Công Nghệ Sinh Học
Nano trường Đại học Michigan, và các cộng sự, đã tổng hợp ra polyamidoamine
(PAMAM) dendrimer. Dendrimer là một polymer đa nhánh, từ tâm (core) ở giữa đã
phát triển dần ra các nhánh bên ngoài, nên polymer này có những tính chất khác biệt so
với các polymer mạch thẳng và mạch nhánh thông thường. Dendrimer là một dạng
polymer có kích thước nano (khoảng vài nano đến vài chục nano), với cấu trúc dạng
nhánh cây với lõi bên trong là những phân tử ưa dầu hoặc ưa nước với nhiều nhóm
chức hoạt động bao vòng bên ngoài. Những nhóm chức này có thể kết hợp tạo thành
phức bền hoặc kết hợp tạo thành mạng lưới bao bọc các phân tử hoạt động, do đó sẽ là
chất mang protein, ADN trong công nghệ gen và chất mang thuốc trong y học…
Hình 1: Lịch sử hình thành dendrimer (PAMAM)

TỔNG QUAN LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP
SVTH: NGUYỄN VĂN TIN 2

1.1.2 Cấu tạo phân tử
1,2,6,8,10

Hình 2: Cấu tạo của dendrimer
Phân tử dendrimer cấu tạo gồm 3 phần chính: lõi, các nhánh bên trong, và những nhóm
bề mặt.
1.1.2.1 Lõi.
Phân tử dendrimer PAMAM được tạo ra từ tâm gọi là lõi bên trong (Core). Tùy
thuộc vào cấu trúc của lõi bên trong mà nhánh tạo ra từ lõi có thể từ 3 đến 8 nhánh
hoặc nhiều hơn, thông thường khoảng từ 3 đến 4 nhánh.
Lõi (core) của dendrimer có thể được làm từ nhiều chất như ammonia (NH
3
),
ethylenediamine (NH
2
CH
2
CH
2
NH
2
), aniline (C
6
H
5
NH
2
), cystamine…
1.1.2.2 Các nhánh bên trong.
Các nhánh bên trong ( Interior branches) được lặp đi lặp lại nhiều lần, chúng liên
kết với các nhóm chức bên ngoài và lõi bên trong, giữa các nhánh có nhiều không gian
trống bên trong.
1.1.2.3 Các nhóm bề mặt.

Các nhóm bề mặt (Surface groups) thường là các nhóm anion, cation, trung tính
hay các nhóm ưa nước hay kị nước…
Dendrimer ở các thế hệ từ thấp đến cao đều được xây dựng từ tâm ra, theo từng
lớp, mỗi lớp thì tương ứng với một thế hệ, thế hệ càng cao thì số nhóm bề mặt càng
lớn. Nhưng đối với các dendrimer ở thấp như (G
0
, G
1.0
,G
2.0
) có khả năng thay thế các
nhóm bên ngoài cao hơn là các thế hệ cao (G
3.0
, G
4.0
, G
5.0
,….). Do mật độ nhóm chức ở

TỔNG QUAN LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP
SVTH: NGUYỄN VĂN TIN 3

ngoại vi còn rất nhỏ chưa có sự cản trở về mặt không gian nên chúng sẽ dao động tự
do, dễ dàng bị thay thế hơn. Khi dendrimer phát triển dần các nhánh làm cho các nhánh
dài và phát triển rộng ra, số nhóm gắn bên ngoài dendrimer trở nên nhiều hơn nên làm
không gian dao động của chúng bị thu hẹp, mức độ dao động tự do giảm làm cho các
cấu trúc của dendrimer chặt chẽ hơn và có dạng hình cầu rõ rệt. Khi số lượng các
nhánh bên ngoài quá nhiều thì nó không còn khả năng phát triển nhánh nữa (phát triển
lên các thế hệ cao hơn). Lúc đó các nhóm bên ngoài như một rào chắn không cho các
phân tử khác xâm nhập vào không gian trống bên trong và lúc này dendrimer bị khóa

chặt. Tóm lại, trong các thế hệ đầu (3 thế hệ đầu) cấu trúc gần giống tâm nên chúng có
kích thước nhỏ, mềm dẻo, không sít chặt và cấu trúc chưa có dạng hình cầu rõ. Ở thế
hệ càng cao thì cấu trúc có dạng hình cầu rõ rệt ( hình 3).

Hình 3: Kích thước dendrimer tăng theo thế hệ
Trước đây trong quá trình tổng hợp các polymer mạch thẳng, mạch nhánh thì sự
sắp xếp các nhánh xảy ra một cách ngẫu nhiên và các phân tử có kích thước khác nhau
nên không đồng đều. Nhưng đối với dendrimer thì ta có thể tổng hợp chúng với kích
thước và khối lượng phân tử như mong muốn.



TỔNG QUAN LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP
SVTH: NGUYỄN VĂN TIN 4

Chính vì với cấu trúc đặc biệt này mà các dendrimer có những tính chất tốt hơn
những polymer khác. Khi hòa tan trong dung môi, các polymer thông thường tồn tại ở
dạng cuộn mềm dẻo, dễ thay đổi hình dạng nhưng dendrimer thì tồn tại ở dạng một trái
banh chặt chẽ rất ít hoặc không bị biến dạng. Điều này ảnh hưởng nhiều đến độ nhớt
của dendrimer. Khi khối lượng phân tử của dendrimer tăng thì độ nhớt của nó cũng
tăng nhưng đến thế hệ thứ tư thì bắt đầu giảm xuống. Còn đối với các polymer mạch
thẳng và nhánh thông thường thì độ nhớt của chúng tăng theo chiều tăng của khối
lượng phân tử.
2

Hình 4: Cấu trúc dendrimer dạng hình cầu
29



TỔNG QUAN LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP
SVTH: NGUYỄN VĂN TIN 5












Hình 5: Công thức của phân tử PAMAM core NH
3

29

 Một số dendrimer core và nhánh khác.

Hình 6: Công thức phân tử phenolic dendrimer thế hệ thứ 3
29

TỔNG QUAN LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP
SVTH: NGUYỄN VĂN TIN 6











Hình 7: Công thức phân tử dendrimer core EDA (Ethylenediamine)
29
1.1.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến cấu trúc PAMAM
2,6, 17
1.1.3.1 Độ pH
Cấu trúc và hình dạng phân tử dendrimer phụ thuộc rất nhiều vào độ pH. Nếu pH
thấp (pH<4) thì các nhánh sẽ duỗi ra, các phân tử sắp xếp có trật tự hơn, không gian
trống trong phân tử nhiều hơn. Ngược lại, nếu khi pH cao hơn thì các phân tử
dendrimer bắt đầu co lại có hình dạng như một khối cầu, độ chặt tăng lên. Còn khi pH
trung tính thì bắt đầu xuất hiện các khúc cuộn do liên kết hydrogen giữa các nhóm
amine bên trong và các nhóm amine trên bề mặt.

TỔNG QUAN LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP
SVTH: NGUYỄN VĂN TIN 7

Hình 8: Sự thay đổi hình dạng dendrimer khi thay đổi độ pH
1.1.3.2 Dung môi hòa tan
6

Trong môi trường dung môi có proton thì các nhánh của PAMAM duỗi thẳng ra
tạo liên kết hydrogen giữa nguyên tử N của nhóm -NH bên trong và nhóm bề mặt -NH
2

hoặc nguyên tử O của nhóm COO
-
với nguyên tử H của dung môi.
Đối với dung môi không có proton thì PAMAM sẽ cuộn lại và hình thành liên kết
hydrogen nội phân tử giữa nguyên tử N của nhóm NH
2
bề mặt với nguyên tử H của
nhóm NH bên trong.
Hình 9: Hình dạng dendrimer phụ thuộc vào dung môi hòa tan

TỔNG QUAN LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP
SVTH: NGUYỄN VĂN TIN 8

1.1.3.3 Nồng độ muối
Các nhánh PAMAM sẽ duỗi ra khi nồng độ muối thấp, khi nồng độ muối cao thì
làm cho hình dạng của PAMAM bị co cuộn lại như trong dung môi ít phân cực hay pH
cao.
Hình 10: Hình dạng dendrimer phụ thuộc vào nồng độ muối
1.1.3.4 Ảnh hưởng của nồng độ

17

Nồng độ của dendrimer cũng ảnh hưởng đến cấu trúc của dendrimer, nồng độ
càng đậm đặc các phân tử dendrimer co cuộn lại và chồng khít lên nhau.

Hình 11: Dendrimer ở những nồng độ khác nhau

TỔNG QUAN LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP
SVTH: NGUYỄN VĂN TIN 9

a) Nồng độ rất loãng, các phân tử ở rất xa nhau.
b) Nồng độ loãng, các phân tử tiếp xúc với nhau.
c) Nồng độ đậm đặc, các phân tử ở dạng sa lắng.
d) Nồng độ rất đậm đặc, các phân tử chồng khít lên nhau.
Bảng 1: Bảng tóm tắt các yếu tố ảnh hưởng đến PAMAM
Bảng
tóm tắt
các yếu
tố ảnh
hưởng
đến
PAMAM

Yếu tố ảnh hưởng Cao Thấp
Độ pH
Các nhánh co lại, độ
chặt tăng lên.
Các nhánh duỗi ra, sắp xếp
trật tự, không gian trống
nhiều.

Nồng độ muối
Co cuộn lại. Các nhánh duỗi ra.
Ảnh hưởng nồng
độ
Các nhánh co cuộn
lại, chồng khít lên
nhau.
Dendrimer phân bố rời
rạc, xa nhau.
Dung môi hòa tan
Phân cực thì các
nhánh duỗi ra.
Không phân cực thì co
cuộn lại

1.1.4 Tính chất PAMAM
1,2,6,7,10,18

1.1.4.1 Tính đa hóa trị.
10

PAMAM có tính đa hóa trị nên quá trình tạo dẫn xuất dễ dàng hơn. Điều này
quan trọng trong việc tạo ra sự đa tương tác, đặc biệt khi PAMAM gắn với đường thì
có sự tương tác với những cơ quan thụ cảm sinh học.
Tính chất này còn cho phép tạo ra các copolymer có tính chất đặc biệt như độ
nhớt, độ bền ổn định được ứng dụng tạo ra các vật liệu khác như composite. Bằng cách
thay đổi các nhóm chức bề mặt nên dẫn đến độ tan của chúng khác nhau.
1.1.4.2 Tính tan của dendrimer
1,2,6,7,10,18

Dendrimer mà các nhóm bên ngoài và core là các nhóm ưa nước thì có khả năng
tan được trong nước, trong khi các dendrimer có các nhóm bên ngoài và core là các
nhóm kị nước, ưa dầu thì chúng không có khả năng tan trong nước mà tan được trong

TỔNG QUAN LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP
SVTH: NGUYỄN VĂN TIN 10

các dung môi có tính dầu. Còn đối với dendrimer có core ưa dầu nhưng trong khi đó
các nhóm bề mặt lại ưa nước thì dendrimer đó tan trong nước nhiều hơn so với dầu.
Ngược lại thì các dendrimer có core ưa nước nhưng các nhóm bề mặt ưa dầu thì
dendrimer tan trong dầu nhiều hơn so với nước. Như vậy tính tan của dendrimer phụ
thuộc nhiều vào các nhóm ở bề mặt.
Độ dài của core liên quan đến hình dạng và tính ái dầu của dendrimer. Nếu số
nhóm CH
2
trong phân tử core càng nhiều sẽ làm tăng tính ái dầu.
1.1.4.3 Tính mang vác
10
.
Cấu trúc phân tử dendrimer có nhiều khoảng trống nên chúng được sử dụng như
một chất mang. Các chất chúng có thể mang là thuốc trị bệnh, các đoạn ADN, các
enzyme, các hormone, các xúc tác kim loại… PAMAM rất thích hợp cho việc mang
thuốc vì chúng có độ chọn lọc và tính bền vững cao khi kết hợp với thuốc.
Hiện nay có nhiều cách để mang thuốc như nang hóa các phân tử thuốc bên trong
các không gian trống của phân tử dendrimer (hình 13a) hoặc có thể có nhiều phân tử
dendrimer kết hợp tạo thành mạng lưới bao bọc các phân tử thuốc (hình 13b), hoặc là
các phân tử thuốc kết hợp với các nhóm bề mặt bằng liên kết cộng hóa trị (hình 13c)
hoặc các tương tác không hóa trị (hình 13d).
Hình 12: Các hình thức vận chuyển thuốc của dendrimer
14

TỔNG QUAN LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP
SVTH: NGUYỄN VĂN TIN 11

1.1.4.4 Tính chất nano
2

Trong dung dịch các dendrimer có sự phân bố kích thước và hình dạng rất là
phong phú, có khi chúng kết thành một chuỗi thẳng dài, có khi kết thành chùm. Kích
thước của chùm dendrimer thường khoảng vài chục nanomet nên nó được xem là vật
liệu nano.
Đặc biệt hơn là các thế hệ dendrimer có kích thước chuẩn rất hợp với những vật
chất trong cơ thể. Chẳng hạn như G
4
thì có kích thước 40A
O
chuẩn với kích thước của
cytochrome, G
5
có kích thước 53A
O
chuẩn với hemoglobin, G
6
có kích thước 67A
O

phù hợp với ADN và histone. Vì chính những lý do đó mà dendrimer là vật liệu nano
rất được chú trọng trong y học ngày nay.

Hình 13: Kích thước chuẩn với các vật chất sinh học

16
1.1.4.5 Khả năng tạo phức với kim loại.
Kim loại có khả năng tạo phức với dendrimer ở các vị trí core và các nhóm ở
nhánh.

TỔNG QUAN LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP
SVTH: NGUYỄN VĂN TIN 12

- Ở trong core
19,20,21

Về cơ bản thì có hai hướng để cho dendrimer tạo phức với kim loại bên trong
core. Cách 1 là dựa trên cơ sở của một phức kim loại đã được tổng hợp trước, liên kết
cộng hóa trị giữa ligand của phức đó được hình thành với các thành phần dendritic để
tạo ra cấu trúc dendrimer. Cách 2 là ion kim loại tạo phức với các thành phần dendritic
để tạo ra cấu trúc dendrimer.

Hình 14:Phức Tris(bipyridine)ruthenium(II)(Ru
2+
-tris-bipy) với dendrimer trong core
- Ở các nhánh
22,23

Quá trình tạo phức của ion kim loại với dendrimer còn phụ thuộc vào tính chất
của ion kim loại, liên kết tạo phức của ion kim loại với nguyên tử nitơ trong các nhánh
dendrimer. Phức kim loại với dendrimer thông thường tồn tại trong dạng dung dịch.

TỔNG QUAN LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP
SVTH: NGUYỄN VĂN TIN 13










Hình 15:Phức Tris(bipyridine)ruthenium(II) (Ru
2+
-tris-bipy) với dendrimer ở nhánh.
1.1.5 Ứng dụng
1.1.5.1 Trong y dược
10,12

Một trong các phân tử có cấu trúc nano được sử dụng phổ biến hiện nay là
dendrimer, bởi tính chất hướng đích và phát hiện của nó. Các thiết bị nano dùng
dendrimer PAMAM đa nhóm chức, cung cấp một nền tảng nano để chụp ảnh, phân
phối thuốc và điều trị ung thư, giúp tăng hoạt lực của thuốc…
Trong lĩnh vực y dược, dendrimer được dùng làm chất mang thuốc đến các vị trí
trong cơ thể rất hiệu quả, nhất là các nơi có khối u ác tính. Dendrimer có thể sử dụng
như một tác nhân che phủ bên ngoài, để bảo vệ hay mang thuốc đến các vị trí đặc biệt

trong cơ thể hay điều tiết thời gian phóng thích các tá dược một cách hợp lý tránh hiện
tượng thuốc chưa được hấp thu mà đã đào thải ra ngoài. Người ta dùng dendrimer làm
chất mang các loại thuốc có tuổi thọ rất ngắn trong cơ thể. Khi sử dụng làm chất mang
thì thuốc có thể đưa đến đúng các vị trí cần điều trị trong cơ thể, lượng thuốc sử dụng ít
hơn, dược tính được tăng cao. Ngoài ra dendrimer không độc đối với cơ thể vì
dendrimer có tính đào thải tốt. Chính vì dendrimer có nhiều ưu điểm như vậy nên được

TỔNG QUAN LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP
SVTH: NGUYỄN VĂN TIN 14

ứng dụng trong chẩn đoán và điều trị do đó đã thu hút rất nhiều nhà khoa học và đã đạt
được nhiều thành công.
Ngoài khả năng mang thuốc thì dendrimer còn có khả năng thẩm thấu sinh học
cao, chúng có thể đi xuyên qua mạch máu hay qua biểu mô nên được sử dụng để vận
chuyển carbohydrate, protein, peptide hay oxygen đi khắp các mạch máu trong cơ thể.
Dendrimer có kích thước nhỏ sẽ dễ dàng đào thải ra khỏi cơ thể hơn, do chúng có kích
thước nhỏ sẽ len lỏi qua các vách tế bào hay khuếch tán qua tế bào và đi ra ngoài. Còn
các dendrimer có kích thước lớn sẽ khó thẩm thấu hơn và giữ lại trong cơ thể nên dễ
gây độc.
1.1.5.2 Dendrimer là một vật liệu mới
1,2,10

Dendrimer được sử dụng làm chất phá nhũ tương của dầu và nước, dùng làm chất
giữ ẩm cho giấy và có tác dụng làm thay đổi độ nhớt.
Dendrimer có nhiều nhánh được điều chế từ ethylenediamine và methylacrylate.
Polyamidoamine được sử dụng để chế tạo vật liệu composite, làm vật liệu polymer.
Dendrimer được sử dụng làm thay đổi bề mặt nhựa nhiệt dẻo như độ dẻo, khả
năng chịu nhiệt. Nhựa được trộn với dendrimer có thể khống chế được tính chất mốc,
chống tia tử ngoại, mài mòn cao, chống cháy. Do đó, loại nhựa trên có nhiều ứng dụng
như làm kính, đồ trang trí…

1.1.5.3 Trong các lĩnh vực khác
2

Ngoài những ứng dụng trên thì dendrimer còn được dùng trong các lĩnh vực khác như:
- Trong lĩnh vực xúc tác: nhờ vào diện tích bề mặt lớn và nhiều khe hở bên trong
nên nó có thể dùng làm chất mang chất xúc tác.
- Trong kĩ thuật: dùng làm đầu dò cảm biến hóa học và sinh học, sợi carbon, phụ
gia polymer và nhựa…
- Trong công nghiệp: dùng để chế tạo mực in, chất bám dính, tạo ra pin và chất
bôi trơn ở cấp độ nano.
- Trong môi trường: xử lý chất thải, hệ thống siêu lọc…