Tổng hợp các hạt nano từ tính có đính kháng thể ứng dụng trong chẩn đoán bệnh

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ
PTN CÔNG NGHỆ NANO

TRẦN NGỌC TẠO

TỔNG HỢP CÁC HẠT NANO TỪ TÍNH CÓ ĐÍNH
KHÁNG THỂỨNG DỤNG TRONG CHẨN ĐOÁN BỆNH

LUẬN VĂN THẠC SĨ

Thành phố Hồ Chí Minh – 2015


ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ
PTN CÔNG NGHỆ NANO

TRẦN NGỌC TẠO

TỔNG HỢP CÁC HẠT NANO TỪ TÍNH CÓ ĐÍNH
KHÁNG THỂỨNG DỤNG TRONG CHẨN ĐOÁN BỆNH
Chuyên ngành: Vật liệu và Linh kiện Nano
(Chuyên ngành đào tạo thí điểm)

LUẬN VĂN THẠC SĨ
NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS TRẦN HOÀNG HẢI

Thành phố Hồ Chí Minh – 2015

1

LỜI CÁM ƠN
Đầu tiên, tôi xin gởi lời cám ơn sâu sắc đến thầy PGS.TS Trần Hoàng Hải đã tận
tình hướng dẫn, chỉ bảo giúp đỡ tôi trong quá trình nghiên cứu và hoàn thành luận văn
thạc sĩ này.
Tôi xin chân thành cám ơn các thầy cô giảng dạy cao học khóa K19 thuộc Đại
học Công nghệ Hà nội và các anh chị làm việc tại phòng thí nghiệm Công nghệ nano
thuộc Đại học quốc gia Tp.HCM.
Cám ơn các anh chị em ở phòng thí nghiệm vật liệu nano từ tính – Viện vật lý
Tp.HCM đã tạo điều kiện thuận lợi để tôi hoàn thành luận văn.
Cám ơn Anh Bùi Trung Thành, em Lê Thụy Thảo đã tận tình giúp đỡ và hỗ trợ
trong quá trình làm thí nghiệm.
Sau cùng, con xin gởi lời cám ơn sâu sắc nhất đến bố mẹ, vợ và các anh chị em
đã luôn động viên con, để con có động lực vượt qua mọi khó khăn nhất.

Tp. Hồ chí minh, ngày 20 tháng 03 năm 2015

Trần Ngọc Tạo


2

LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Những kết quả
trong luận án là trung thực có trích dẫn nguồn cụ thể, các kết quả trong luận án là kết
quả của quá trình nghiên cứu khoa học của tôi một cách nghiêm túc.

Tác giả luận án

Trần Ngọc Tạo


3

MỤC LỤC
LỜI CÁM ƠN ............................................................................................................. 1
LỜI CAM ĐOAN ........................................................................................................ 2
MỤC LỤC ................................................................................................................... 3
Danh mục các chữ viết tắt ............................................................................................ 7
Danh mục bảng ............................................................................................................ 8
Danh mục hình ảnh ...................................................................................................... 9
LỜI MỞ ĐẦU ........................................................................................................... 12
CHƯƠNG I. TỔNG QUAN ................................................................................... 14
1.1

Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước.................................................... 14

1.2 Lý thuyết về từ học .......................................................................................... 15
1.2.1 Các khái niệm cơ bản[3]............................................................................ 15
1.2.2 Phân loại các vật liệu từ[1] ........................................................................ 16
1.2.3 Chu trình từ trễ và đường cong từ trễ......................................................... 17

1.2.4 Bản chất đơn đômen và tính chất siêu thuận từ .......................................... 18
1.3 Ôxít sắt ............................................................................................................ 20
1.3.1. Cấu trúc của ôxít sắt từ Fe3O4 ................................................................... 20
1.3.2. Sự biến đổi và ổn định của ôxít sắt từ Fe3O4 ............................................. 21
1.3.3. Tính siêu thuận từ của ôxít sắt từ Fe3O4.................................................... 22
1.4 Một số ứng dụng của hạt nano từ tính trong y – sinh học ................................. 22
1.4.1 Dẫn truyền thuốc[11]. ............................................................................... 22
1.4.2 Phân tách và chọn lọc tế bào[12]. .............................................................. 24
1.4.3 Phương pháp nâng thân nhiệt cục bộ ......................................................... 24
1.4.4 Chụp ảnh cộng hưởng từ[13, 26] ............................................................... 25
1.4.5 Tách chiết tế bào[12] ................................................................................. 25
1.4.6 Chẩn đoán bệnh[13]. ................................................................................. 26


4
1.5 Chế tạo hạt nano từ tính bao bọc trong một chất khác ..................................... 26
1.5.1 Bao bọc hạt nano từ tính bằng SiO2 ........................................................... 28
1.5.2 Chức năng hóa bề mặt hạt nano từ tính với APTES ................................... 28
1.6 Sơ lược về albumin .......................................................................................... 30
1.7 Đại cương về kháng nguyên và kháng thể[2].................................................... 30
1.7.1 Định nghĩa ................................................................................................ 30
1.7.2 Lớp Immunoglobulin (Ig) .......................................................................... 30
1.7.3 Vai trò của kháng thể ................................................................................ 31
1.7.4 Chất miễn dịch và kháng nguyên ............................................................... 32
1.7.5 Ái lực của kháng thể với kháng nguyên ..................................................... 33
1.7.6 Kháng thể đơn dòng và kháng thể đa dòng[32] .......................................... 33
1.8 Sơ lược về bệnh tiêu chảy cấp[5] ..................................................................... 34
1.8.1 Sự nguy hiểm của bệnh tiêu chảy cấp ........................................................ 34
1.8.2 Tác nhân chính gây nên tiêu chảy cấp ....................................................... 34
1.8.3 Đặc điểm kháng nguyên và độc tố ............................................................. 35

1.8.4 Cơ chế gây bệnh ........................................................................................ 35
CHƯƠNG II: PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU........................................................ 36
2.1 Phương pháp tổng hợp ..................................................................................... 36
2.1.1 Phương pháp đồng kết tủa tổng hợp hạt nano từ tính Fe3O4 ....................... 36
2.1.2 Phương pháp solvothermal tổng hợp hạt nano từ tính Fe3O4 ...................... 37
2.1.3 Phương pháp tạo lớp bao phủ SiO2 lên hạt nano từ tính Fe3O4 ................... 37
2.1.4 Phương pháp chức năng hóa bề mặt hạt nano Fe3O4/SiO2 với APTES ....... 38
2.1.5 Phương pháp xác định hàm lượng protein theo Bradford ........................... 39
2.1.6 Phương pháp gắn protein lên Fe3O4/SiO2 .................................................. 40
2.2 Phương pháp phân tích ..................................................................................... 40
2.2.1 Phân tích cấu trúc bằng phổ nhiễu xạ tia X ................................................ 41


5
2.2.2 Máy đo phổ hấp thụ hồng ngoại FT-IR ...................................................... 41
2.2.3 Kính hiển vi điện tử truyền qua (TEM)...................................................... 42
2.2.4 Từ kế mẫu rung (VSM) ............................................................................. 44
2.2.5 Phổ tử ngoại khả kiến ............................................................................... 45
CHƯƠNG III: THỰC NGHIỆM ............................................................................... 46
3.1 Hóa chất và dụng cụ ......................................................................................... 46
3.2 Quy trình tổng hợp hạt nano Fe3O4............................................................... 47
3.2.1 Tổng hợp hạt nano Fe3O4 bằng phương pháp đồng kết tủa. ....................... 47
3.2.2 Tổng hợp hạt nano Fe3O4 bằng phương pháp solvothermal. ...................... 47
3.3 Quy trình bọc SiO2 lên hạt nano Fe3O4 ............................................................. 47
3.4 Quy trình phủ APTES lên hạt nano Fe3O4/SiO2................................................ 48
3.5 Quy trình gắn Albumin lên hạt nano Fe3O4/SiO2 .............................................. 49
3.6 Quy trình gắn kháng thể khuẩn tả Vibrio cholerae-O1 lên hạt nano Fe3O4/SiO2 50
3.7 Quy trình chẩn đoán tiêu chảy cấp. .................................................................. 50
CHƯƠNG IV: KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN .............................................................. 51
4.1 Điều khiển kích thước hạt nano Fe3O4 bằng phương pháp đồng kết tủa ............ 51

4.1.1 Khảo sát theo nhiệt độ ............................................................................... 51
4.1.2 Khảo sát thay đổi lượng NH4OH ............................................................... 52
4.1.3 Khảo sát nồng độ Fe2+và Fe3+ban đầu ........................................................ 54
4.1.4 Khảo sát hạt nano ôxít sắt theo tỷ phần mol............................................... 55
4.1.5 Khảo sát lượng NH4OH nhỏ chậm............................................................. 57
4.2 Điều khiển kích thước hạt nano Fe3O4 bằng phương pháp solvothermal ........... 58
4.3 Kiểm tra đặc tính của hạt Fe3O4 ....................................................................... 58
4.3.1 Kiểm tra đặc tính phổ FT-IR hạt nano Fe3O4 ở ba kích thước khác nhau ... 59
4.3.2 Kiểm tra đặc tính phổ XRD hạt nano Fe3O4 ở ba kích thước khác nhau ..... 60
4.3.3 Kiểm tra đặc tính VSM hạt nano Fe3O4 ở ba kích thước khác nhau ........... 62


6
4.4 Tạo lớp vỏ bảo vệ Silica (SiO2) lên hạt nano Fe3O4. ......................................... 63
4.5 Chức năng hóa APTES lên hạt nano Fe3O4/SiO2 .............................................. 67
4.6 Chức năng hóa Glutaraldehyde lên hạt nano Fe3O4/SiO2/APTES ..................... 68
4.7 Định lượng Albumin bám dính lên hạt nano ở ba kích thước khác nhau ........... 69
4.8 Đính kháng thể Vibrio Cholerae-01 lên hạt nano Fe3O4/SiO2/APTES[34]........ 74
KẾT LUẬN ............................................................................................................... 76
HƯỚNG PHÁT TRIỂN............................................................................................. 77
TÀI LIỆU THAM KHẢO ......................................................................................... 78
PHỤ LỤC .................................................................................................................. 81


7

Danh mục các chữ viết tắt
Ký hiệu

Tiếng Anh

Nghĩa dịch

APTES

3-Aminopropyltriethoxysilane

FC
Fab
ELISA

Fragment crystallizable
Fragment of antigen binding
Enzyme -linked immunosorbent
assay
Polymerase Chain Reaction
Bovine Serum Albumin
Imunnoglobulin
Tetraethyl orthosilicate
Vibrating Specimen Magnetometer
X-ray diffraction
Fourier Transform Infrared
spectroscopy

3-aminopropyl
triethoxysilane
Đầu hằng định
Đầu biến thiên
Phương pháp xét nghiệm

PCR
BSA
Ig
TEOS
VSM
XRD
FT-IR

Chuỗi polymer hóa
Albumin huyết thanh bò
Kháng thể miễn dịch
Tetraethyl orthosilicat
Từ kế mẫu rung
Nhiễu xạ tia X
Quang phổ hồng ngoại
chuyển đổi Fourier

TEM

Transmission Electron Microscope

OD

Optical Density

Kính hiển vi điện tử truyền
qua
Đo mật độ quang

PBS

Phosphate Buffered Saline

Dung dịch đệm

01

Vibrio Cholerae

Kháng thể 01


δ

Dao động thẳng

s

Dao động đối xứng

as

Dao động bất đối xứng

Dao động cong


8

Danh mục bảng

Bảng 1.1. Các đại lượng và đơn vị từ trong hệ đơn vị SI và CGS ............................... 16
Bảng 1.2. Phân loại các loại vật liệu từ ...................................................................... 17
Bảng 3.1. Danh mục các hóa chất .............................................................................. 46
Bảng 4.1. Khảo sát hạt nano ôxít sắt ở ba nhiệt độ khác nhau. ................................... 51
Bảng 4.2. Khảo sát hạt nano ôxít sắt khi lượng NH4OH thay đổi. .............................. 52
Bảng 4.3 Thay đổi nồng độ Fe2+, Fe3+ ban đầu ........................................................... 54
Bảng 4.4. Thay đổi tỷ lệ mol Fe2+ và Fe3+ .................................................................. 56
Bảng 4.5. Mẫu M13 cho lượng NH4OH nhỏ chậm ..................................................... 57
Bảng 4.6. Mẫu M14 tạo hạt nano Fe3O4 bằng phương pháp solvothermal .................. 58
Bảng 4.7. Kết quả VSM của mẫu hạt nano Fe3O4 ...................................................... 62
Bảng 4.8. Bọc hạt nano Fe3O4 bằng SiO2 với ba kích thước khác nhau ...................... 63
Bảng 4.9 Tương quan giữa các dao động và số sóng của các mẫu: F1, F1S1................ 65
Bảng 4.10 Kết quả VSM của mẫu hạt nano Fe3O4 (F1,F2,F3) và mẫu hạt nano
Fe3O4/SiO2 (F1S1) ...................................................................................................... 65
Bảng 4.11 Kết quả VSM của mẫu F3S3 ...................................................................... 67
Bảng 4.12: Hiệu suất gắn kết BSA với hạt nano có kích thước khác nhau. ................. 71
Bảng 4.13 Độ hấp thu ở bước sóng 595 nm của sáu mẫu albumin chuẩn ................... 71
Bảng 4.14 Kết quả gắn Albumin ................................................................................ 72
Bảng 4.15 Kết quả VSM mẫu: hạt nano Fe3O4(F1), hạt nano Fe3O4/SiO2 (F1S1) và mẫu
hạt Fe3O4/SiO2/APTES/Glutaraldehyde (F1S1A1G1) ................................................... 73
Bảng 4.16 Độ hấp thu bước sóng 595nm của mẫu kháng thể Vibrio Cholerae-01 ...... 74
Bảng 4.17 Tỷ lệ bám dính kháng thể Vibrio Cholerae-01 trên một số cấu trúc hạt nano
.................................................................................................................................. 75


9

Danh mục hình ảnh
Hình 1.1. Kết quả TEM của hạt nano Fe3O4 từ tài liệu tham khảo:(a)[27]; (b)[8] ....... 14
Hình 1.2. Đồ thị M(H) của chất sắt từ (đường cong liền nét), chất phản sắt từ (đường

chấm), chất thuận từ (đường nét đứt). ........................................................................ 18
Hình 1.3. Đường cong từ hóa của vật liệu siêu thuận từ. ............................................ 19
Hình 1.4 Cấu trúc tinh thể ferit thường gặp. ............................................................... 20
Hình 1.5. Sự sắp xếp các spin trong một phân tử ôxít sắt từ tính Fe3O4 ..................... 21
Hình 1.6. Ảnh hưởng của nhiệt độ lên diện tích bề mặt và sự biến đổi pha của ôxít sắt.
Mỗi mẫu được chuẩn bị từ magnetite tinh khiết và mỗi khi nung thì được ủ trong 3 giờ.
.................................................................................................................................. 22
Hình 1.7. Sự định hướng của các hạt siêu thuận từ khi có từ trường và khi từ trường bị
ngắt............................................................................................................................ 22
Hình 1.8. Nguyên lý dẫn thuốc dùng hạt nano từ tính. .............................................. 23
Hình 1.9. Sơ đồ phân tách tế bào đơn giản ................................................................ 24
Hình 1.10. Chụp ảnh cộng hưởng từ .......................................................................... 25
Hình 1.11. Hình dạng điển hình của các tiểu cầu có chứa hạt nano ............................ 27
Hình 1.12. Cấu tạo hạt nano oxít sắt từ có cấu trúc lõi/vỏ .......................................... 27
Hình 1.13. Cấu trúc vô định hình của SiO2 ................................................................ 28
Hình 1.14. Cấu trúc tinh thể của SiO2. ....................................................................... 28
Hình 1.15. Cấu tạo của phân tử APTES. .................................................................... 29
Hình 1.16. Cấu trúc của IgG ...................................................................................... 31
Hình 1.17 Các độc tố của vi khuẩn bên cạnh một tế bào cơ thể .................................. 31
Hình 1.18 Các độc tố trên bị trung hòa bởi kháng thể ................................................ 32
Hình 1.19 Ái lực giữa kháng thể và kháng nguyên ..................................................... 33
Hình 1.20. Kháng thể đơn dòng liên kết với một epitope đặc hiệu ............................. 33
Hình 1.21 Mỗi kháng thể đa dòng liên kết với một epitope khác nhau ....................... 34
Hình 1.22 Khuẩn Vibrio Cholerae gây bệnh tả........................................................... 34
Hình 1.23 Cơ chế gây bệnh tả .................................................................................... 35
Hình 2.1. Cơ chế hình thành các hạt nano: Ba cơ chế phát triển mầm ........................ 36
Hình 2.2. Sơ đồ quá trình thủy phân và ngưng tụ TEOS............................................. 38
Hình 2.3. Mạng lưới silica với sự hình thành nhóm Silanol do TEOS ngưng tụ không
hoàn toàn. .................................................................................................................. 38

10
Hình 2.4 Sơ đồ phản ứng gắn APTES lên hạt nano Fe3O4/SiO2 ................................. 39
Hình 2.5. Sơ đồ mô tả quá trình gắn Protein lên hạt nano từ [8] ................................. 40
Hình 2.6. Nhiễu xạ tia X trong mạng tinh thể............................................................. 41
Hình 2.7. Máy đo phổ hồng ngoại FT-IR ................................................................... 42
Hình 2.8. Kính hiển vi quét trường phát xạ ................................................................ 43
Hình 2.9. Máy đo từ kế mẫu rung (VSM) .................................................................. 44
Hình 2.10. Máy đo phổ UV-VIS ................................................................................ 45
Hình 3.1. Quy trình tổng hợp hạt nano Fe3O4 [30]. ..................................................... 47
Hình 3.2. Quy trình tổng hợp hạt nano Fe3O4 bằng phương pháp solvothermal[28]. .. 47
Hình 3.3. Quy trình bọc SiO2 lên hạt nano Fe3O4 ...................................................... 48
Hình 3.4. Quy trình phủ APTES lên hạt nano Fe3O4/SiO2 .......................................... 48
Hình 3.5. Quy trình gắn albumin lên hạt nano Fe3O4/SiO2 ......................................... 49
Hình 3.6. Quy trình gắn kháng thể O1 lên hạt nano Fe3O4/SiO2 .................................. 50
Hình 4.1. Ảnh TEM của hạt Fe3O4 ở nhiệt độ 300C: a) 20 nm; b) 50 nm; c) 100 nm . 51
Hình 4.2. Ảnh TEM của hạt Fe3O4 ở nhiệt độ 500C: a) 20 nm; b) 50 nm; c) 100 nm . 52
Hình 4.3. Ảnh TEM của hạt Fe3O4 ở nhiệt độ 800C: a) 20 nm; b) 50 nm; c) 100 nm . 52
Hình 4.4 Ảnh TEM lượng NH4OH là 20 mL, a) 20 nm, b) 50 nm, c) 100 nm ............ 53
Hình 4.5 Ảnh TEM lượng NH4OH là 40mL, a) 20 nm, b) 50 nm, c) 100 nm ............. 53
Hình 4.6 Ảnh TEM lượng NH4OH là 70mL, a) 20 nm, b) 50 nm, c) 100 nm ............. 53
Hình 4.7. Ảnh TEM Nồng độ Fe2+, Fe3+ 440mL, a) 20 nm b) 50 nm, c) 100 nm ....... 54
Hình 4.8 Ảnh TEM Nồng độ Fe2+, Fe3+ 260mL, a) 20 nm, b) 50 nm, c) 100 nm ....... 55
Hình 4.9. Ảnh TEM Nồng độ Fe2+, Fe3+ 200mL, a) 20 nm, b) 50 nm, c) 100 nm ...... 55
Hình 4.10. Ảnh TEM tỉ lệ mol Fe2+: Fe3+ = 1:1, a) 20 nm; b) 50 nm; c) 100 nm......... 56
Hình 4.11 Ảnh TEM tỉ lệ mol Fe2+: Fe3+ = 1:1.5, a) 20 nm; b) 50 nm; c) 100 nm....... 56
Hình 4.12. Ảnh TEM tỉ lệ mol Fe2+: Fe3+ = 1:1.75, a) 20 nm; b) 50 nm; c) 100 nm .... 57
Hình 4.13. Ảnh TEM NH4OH nhỏ chậm, thang đo a) 20 nm; b) 50 nm; c) 200 nm .... 57
Hình 4.14 Ảnh TEM phương pháp solvothermal ở thang đo a) 20 nm; b) 50 nm;
c)200nm .................................................................................................................... 58

Hình 4.15 Phổ FT-IR của hạt Fe3O4 kích thước khác nhau ......................................... 59
Hình 4.16 Phổ XRD của hạt nano Fe3O4 ở ba kích thước khác nhau .......................... 61
Hình 4.17. Phổ VSM của mẫu hạt nano Fe3O4 ở ba kích thước khác nhau ................. 62
Hình 4.18. Hạt nano Fe3O4 bọc SiO2 : a) 12,5 nm; b) 26 nm; c) 61,2nm .................... 64


11
Hình 4.19. Phổ FT-IR của các mẫu: Hạt nano Fe3O4 (F1), hạt nano Fe3O4 /SiO2 được
tạo bằng cách siêu âm (F1S1)...................................................................................... 64
Hình 4.20. Phổ từ kế mẫu rung của các mẫu hạt nano Fe3O4(F1, F2, F3) và mẫu hạt
nano Fe3O4/SiO2 (F1S1) .............................................................................................. 66
Hình 4.21. TEM mẫu F3S3 với các thang đo khác nhau theo thứ tự: 50 nm, 100nm,
500nm ....................................................................................................................... 66
Hình 4.22. Phổ VSM của mẫu F3 và F3S3 ................................................................... 67
Hình 4.23. Ảnh phổ FT-IR các mẫu: Fe3O4(F1), hạt nano Fe3O4/SiO2 (F1S1), hạt nano
Fe3O4/SiO2/APTES(F1S1A1) ...................................................................................... 68
Hình 4.24. Ảnh phổ FT- IR của mẫu hạt nano Fe3O4/SiO2/APTES với Glutaraldehyde
(F1S1A1G1) ................................................................................................................. 69
Hình 4.25 Phổ UV-Vis của dung dịch BSA trước và sau khi gắn kết với các hạt nano
Fe3O4/SiO2/APTES/G1A. ........................................................................................... 70
Hình 4.26. Đồ thị đường chuẩn Albumin ................................................................... 72
Hình 4.27 VSM của các mẫu:hạt nano Fe3O4(F1), hạt nano Fe3O4/SiO2 (F1S1) và mẫu
hạt Fe3O4/SiO2/APTES/Glutaraldehyde (F1S1A1G1) ................................................... 73
Hình 4.28 Cơ chế gắn kháng thể Vibrio cholerae-01 .................................................. 74
Hình 4.29 Đồ thị đường chuẩn kháng thể Vibrio Cholerae-01.................................... 75


12

LỜI MỞ ĐẦU

Ngày nay, sự phát triển của khoa học công nghệ trong những năm qua đã cải
thiện không ngừng đời sống con người. Tuy nhiên, ngoài những lợi ích, cuộc sống hiện
đại cũng mang đến không ít những lo ngại: Các nguồn nước và không khí bị ô nhiễm,
môi trường sống bị phá hủy, các loại dịch bệnh như tiêu chảy cấp, sốt xuất huyết, ung
thư, HIV, H1N1, H5N1, Ebola vv … ảnh hưởng nghiêm trọng đời sống con người.
Trong đó, tiêu chảy cấp là bệnh nguy hiểm mà một trong những nguyên nhân gây bệnh
chủ yếu là do thực phẩm, nguồn nước và hóa chất độc hại. Tại Việt Nam, tỉ lệ mắc các
bệnh tiêu chảy cấp, … đang ngày càng gia tăng. Vì thế các nhà khoa học vẫn không
ngừng nghiên cứu các phương pháp mới để chẩn đoán sớm và chữa trị các loại bệnh.
Thời gian ban đầu mới bị nhiễm, mật độ vi khuẩn, virus còn rất thấp, bằng các
phép phân tích thông thường như Elisa ... khó phát hiện ra căn bệnh. Khi căn bệnh phát
triển đến lúc mật độ các vi khuẩn, virus gây bệnh đủ cao thì bệnh đã vào giai đoạn
cuối, lan truyền khắp nơi trong cộng đồng thì bệnh khó có kiểm soát được nữa. Các
chuyên gia chữa trị cho các căn bệnh truyền nhiễm trên Thế giới cho rằng nếu phát
hiện ra căn bệnh truyền nhiễm ngay từ ban đầu, thì đều có khả năng điều trị khỏi bệnh.
Vấn đề đặt ra là làm sao phát hiện sớm căn bệnh truyền nhiễm này. Tức là phải tăng
mật độ của các vi khuẩn, virus gây bệnh lên hàng trăm lần thì các phép phân tích thông
thường như Elisa cũng có thể phát hiện ra căn bệnh.
Như ta đã biết các vi khuẩn, virus gây bệnh của một loại bệnh sẽ tương ứng với
một kháng nguyên đặc trưng của loại vi khuẩn hay virus đó. Do tương tác giữa các
kháng nguyên và các kháng thể cùng loại với nhau, nên chúng sẽ hút nhau và việc phát
hiện ra các kháng nguyên nghĩa là sẽ phát hiện ra căn bệnh truyền nhiễm tương ứng
loại kháng nguyên đó. Nếu ta gắn được kháng thể trên các hạt nano từ tính thì có thể
dùng từ trường ngoài tập trung các kháng thể lại và sẽ tăng được mật độ các kháng thể
lên hàng trăm lần, nghĩa là tăng mật độ kháng nguyên lên hàng trăm lần. Khi đó, bằng
phép phân tích Elisa cũng có thể phát hiện ra các căn bệnh truyền nhiễm tương ứng.
Với ý nghĩa trên tôi chọn đề tài: “Tổng hợp các hạt Nano từ tính có đính
kháng thểứng dụng trong chẩn đoán bệnh” đặc biệt ở đây chúng tôi đưa ra phương
pháp mới là đính kháng thể Vibrio Cholerae (01) để chẩn đoán bệnh tiêu chảy cấp.
Chúng tôi nghiên cứu chế tạo hạt nano siêu thuận từ có tính chất phục vụ cho đề tài

này, và nghiên cứu phủ các lớp Polymer lên bề mặt hạt nano từ tính sao cho có thể


13
đính được các kháng thểVibrio Cholerae - 01 lên chúng. Nhờ đó có thể tăng mật độ
các virus hay vi khuẩn lên hàng trăm lần ngay từ giai đoạn đầu bị nhiễm bệnh để có thể
phát hiện sớm bằng các phép phân tích thông thường.
Nội dung của đề tài này gồm các nội dung chính:
Chương I: Tổng quan.
Chương II: Phương pháp nghiên cứu.
Chương III:Thực nghiệm.
Chương IV: Kết quả và bàn luận
Kết luận và Hướng phát triển


14

CHƯƠNG I. TỔNG QUAN
1.1 Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước
- Tình hình Nghiên cứu trên thế giới:
Gần đây, trên Thế giới đang ngày càng gia tăng sự bùng phát dịch bệnh truyền nhiễm
gây ra bởi virút và vi khuẩn như: Ebola, A/H5N1, A/H7N9, tay-chân-miệng, bệnh sởi,
tiêu chảy cấp, dịch tả, sốt xuất huyết vv …Sự bùng nổ này không chỉ ảnh hưởng đến
sức khỏe cộng đồng mà còn ảnh hưởng đến sự phát triển kinh tế - xã hội. Sự phát hiện
nhanh chóng và chính xác của các tác nhân gây bệnh là rất quan trọng trong việc kiểm
soát các dịch bệnh và phòng ngừa lây lan trong cộng đồng.
Ngày nay, với khoa học phát triển việc ứng dụng hạt nano từ tính trong y sinh
học được nhiều nhà khoa học trên Thế giới quan tâm. Hạt nano thường được chức
năng hóa bề mặt bởi các lớp vỏ vô cơ và các lớp polymer. Những lớp vỏ vô cơ được
dùng là SiO2 vì tính ổn định hóa học, tương thích sinh học, dễ dàng gắn kết với lớp

polyme khác[8]. Nhiều tác giả trên Thế giới đã bao bọc hạt nano từ tính Fe3O4 bằng
SiO2 (Fe3O4/SiO2) để ứng dụng trong y sinh học đã được công bố[8-9].

(a)

(b)

Hình 1.1. Kết quả TEM của hạt nano Fe3O4 từ tài liệu tham khảo:(a)[27]; (b)[8]

-

Tình hình Nghiên cứu trong nước:

Nhiều tác giả trong nước rất quan tâm đến việc tổng hợp các hạt nano từ tính để phục
vụ cho việc ứng dụng trong y – sinh học như :
1. Nghiên cứu tổng hợp các hạt nanô từ phục vụ cho việc nghiên cứu chẩn
đoán và điều trị bệnh tronglĩnh vực y sinh học.Chủ nhiệm đề tài TS. Trần
Hoàng Hải. Cơ quan chủ trì: Phân viện Vật lý TP HCM, 2008.


15
2. Nghiên cứu một số phương pháp chế tạo và các tính chất của một số vật liệu
hạt nano từ tính. Chủ nhiệmđề tài GS.TSKH Nguyễn Xuân Phúc. Cơ quan chủ
trì: Viện Khoa học Vật liệu, 2008.
3. Sử dụng hạt nano từ tính mang thuốc để tăng cường khả năng ức chế vi
khuẩn của thuốc kháng sinhChloramphenicol. Tác giả Nguyễn Hoàng Hải,
Cấn Văn Thạch, Nguyễn Hoàng Lương,… Nguồn: Tạp chí Khoa học
ĐHQGHN, Khoa học Tự Nhiên và Công nghệ, 2008.
4. Xây dựng quy trình công nghệ chế tạo vật liệu oxit sắt nano và phức nhằm
ứng dụng trong chẩn đoánvà điều trị ung thư. Chủ nhiệm đề tài GS.TS.

Nguyễn Công Hào. Cơ quan chủ trì: Phân viện Hóa học các hợp chất thiên
nhiên tại TP. HCM, 2006
5. Điều khiển các tính chất từ của các hạt nano ferit spinel dùng trong các ứng
dụng dẫn thuốc và nhiệt trị.Tác giả Thân Đức Hiền. Nguồn: Hội nghị Khoa
học lần thứ 20 - Kỷ niệm 50 năm thành lập trường Đại học Bách khoa Hà
Nội1956 – 2006
6. Công nghệ nano với những khả năng mới trong việc phát hiện, chẩn đoán
ung thư Ở giai đoạn sớm. Lê Văn Thảo*, Tống Duy Hiển*, Lê Hoàng Minh**,
Phạm Xuân Dũng**, Nguyễn Hoàng Hải***, Đặng Mậu Chiến*
Trong luận văn này, chúng tôi trình bày quá trình nghiên cứu tổng hợp các hạt nano
Fe3O4/SiO2 cấu trúc lõi vỏ và chức năng các hạt với APTES, Glutaradehyde, gắn thử
nghiệm với albumin. Đặc biệt, chúng tôi thử nghiệm đầu tiên gắn kháng thể khuẩn
tảVibrio cholerae- O1 lên hạt nano từ tính tại Việt nam.
1.2 Lý thuyết về từ học
1.2.1 Các khái niệm cơ bản[3]
Khi một vật liệu được đặt vào trong một từ trường, thì cảm ứng từ hoặc từ
thông xuyên qua tiết diện của vật liệu được xác định bởi biểu thức:
B = µ0 (H+M)

(Hệ SI)

(1.1)

Trong đó:
 B là cảm ứng từ ; H là từ trường ngoài ; M là độ từ hóa hưởng ứng với từ
trường ngoài ;µ0 là độ từ thẩm của chân không.
Trong hệ Gauss: B = H+4πM

(Hệ CGS)

(1.2)