Chức năng hóa bề mặt hạt nano ôxít sắt từ fe3o4 với 1,1 ’ carbonyldiimidazole (CDI) nhằm ứng dụng cho cấy ghép tủy lu

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƢỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH
PTN CÔNG NGHỆ NANÔ

LÊ THỊ THU HÀ

CHỨC NĂNG HÓA BỀ MẶT HẠT NANÔ ÔXÍT SẮT TỪ Fe3O4 VỚI
1,1’-CACBONYLDIIMIDAZOL (CDI) NHẰM ỨNG DỤNG TRONG CẤY
GHÉP TỦY

LUẬN VĂN THẠC SĨ
Chuyên ngành: Vật liệu và linh kiện Nanô
(Chuyên ngành đào tạo thí điểm)

NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC: TS. PHAN BÁCH THẮNG
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH – 2014


LỜI CẢM ƠN
Đầu tiên, tôi muốn gửi lời cảm ơn sâu sắc sự hướng dẫn tận tình về mặt khoa
học và sự giúp đỡ động viên tinh thần quý báu của TS. Phan Bách Thắng, phó
trưởng khoa Khoa học Vật liệu, trường Đại học Khoa học Tự nhiên Thành phố Hồ Chí
Minh trong suốt thời gian học tập, nghiên cứu và hoàn thành luận án thạc sĩ này từ
năm 2013 cho đến nay.
Tôi xin cảm ơn sự tận tâm và sự hỗ trợ giúp đỡ trong việc cung cấp các tài liệu
nghiên cứu của ThS Tạ Thị Kiều Hạnh, các anh chị phụ trách phòng thí nghiệm Kĩ
Thuật Cao, PTN Vật liệu và Linh Kiện Màng Mỏng, PTN Polymer, PTN Công nghệ
sinh học phân tử và môi trường khoa Sinh học trường Đại học Khoa học Tự nhiên
Thành phố Hồ Chí Minh; đã tạo điều kiện tốt nhất về cơ sở vật chất cũng như tinh

thần để tôi thực hiện thí nghiệm trong điều kiện tốt nhất.
Cám ơn các bạn, các em cùng làm trong phòng thí nghiệm Kĩ Thuật Cao đã giúp
tôi suốt thời gian thực hiện luận văn tại phòng thí nghiệm. Cám ơn các anh, chị em
đồng nghiệp đã tạo điều kiện để tôi hoàn thành khóa luận.
Cuối cùng, tôi xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến gia đình tôi là những người lo
lắng, giúp đỡ và động viên để tôi vượt qua những khó khăn để có thể hoàn thành khóa
học cũng như luận văn này.
Mặc dù tôi đã cố gắng để hoàn thành cuốn luận văn này nhưng không tránh
khỏi có những thiếu xót, rất mong sự thông cảm, góp ý của quí thầy cô và các bạn.

Tp Hồ Chí Minh, ngày 13 tháng 10 năm 2014


2

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

Tác giả luận án

Lê Thị Thu Hà


3

Mục lục
LỜI CẢM ƠN ........................................................................................................... 1
LỜI CAM ĐOAN...................................................................................................... 2

Danh mục bảng ......................................................................................................... 7
Danh mục hình .......................................................................................................... 8
LỜI MỞ ĐẦU ......................................................................................................... 10
CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN .................................................................................. 13
1.1.

Lý thuyết về từ học .................................................................................. 13

1.1.1. Các khái niệm cơ bản ........................................................................ 13
1.1.2. Phân loại các vật liệu từ .................................................................... 14
a)

Vật liệu nghịch từ ............................................................................. 14

b)

Vật liệu thuận từ ............................................................................... 15

1.1.3. Vật liệu siêu thuận từ ........................................................................ 15
a)

Đômen từ ................................................................................................. 15

b)

Tính chất siêu thuận từ ............................................................................ 17

1.1.4. Chu trình từ trễ và đường cong từ trễ ...................................................... 18
1.2.

Ôxít Sắt .................................................................................................... 19

1.2.1. Các dạng tinh thể của sắt ôxít ........................................................... 19
1.2.2. Sự biến đổi và ổn định của magnetite ............................................... 21
1.2.3. Tính siêu thuận từ của các hạt nanô ôxít sắt từ Fe3 O4 ....................... 22
1.3.

Chế tạo hạt nanô từ tính bao bọc trong một chất khác ............................ 23

1.4.

Chức năng hóa bề mặt bằng vật liệu hữu cơ và vô cơ ............................. 24

1.4.1. Chức năng hóa bề mặt bằng vật liệu hữu cơ ...................................... 24
a)

Sơ lược về axit oleic (OA) ....................................................................... 24

b)

Sơ lược về 3-Glycidoxypropyltrimethoxysilane (GPS): ......................... 25

1.4.2. Chức năng hóa bề mặt bằng vật liệu vô cơ ........................................ 26
1.5.

Sơ lược về sự ứng dụng của nanô từ tính trong y-sinh học ..................... 28

1.5.1. Phân tách và đánh dấu tế bào ............................................................ 28
1.5.2. Dẫn truyền thuốc .............................................................................. 29
1.5.3. Tăng thân nhiệt cục bộ ...................................................................... 31

4

1.6.

Sơ lược về protein BSA ........................................................................... 32

CHƢƠNG 2. PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .................................................. 33
2.1.

Phương pháp nghiền ................................................................................ 33

2.2.

Phương pháp hóa học .............................................................................. 33

2.2.1. Phương pháp đồng kết tủa ................................................................. 34
2.2.2. Phương pháp Stober .......................................................................... 35
2.3.

Phương pháp tạo lớp bao phủ SiO2 lên hạt nanô ôxít sắt từ .................... 37

2.3.1. Quá trình sol-gel ............................................................................... 37
a)

Phản ứng thủy phân ................................................................................. 37

b)

Phản ứng ngưng tụ ................................................................................... 37

2.3.2. Phương pháp micelle ........................................................................ 37
2.4.

Phương pháp phân tích ............................................................................ 38

2.4.1. Phân tích cấu trúc bằng phổ nhiễu xạ tia X ....................................... 38
2.4.2. Máy đo phổ hấp thụ hồng ngoại ........................................................ 38
2.4.3. Từ kế mẫu rung ................................................................................. 39
2.4.4. Kính hiển vi điện tử truyền qua (TEM) ............................................. 40
2.4.5. Đo mật độ quang ............................................................................... 40
CHƢƠNG 3. THỰC NGHIỆM ............................................................................. 41
3.1.

Hóa chất và dụng cụ ................................................................................ 41

3.2.

Các quy trình thực nghiệm ...................................................................... 42

3.2.1. Quy trình tổng hợp hạt nanô ôxít sắt Fe 3 O4 trong hệ kín ................... 42
3.2.2. Quy trình xử lý bề mặt hạt Fe3O4 ............................................................ 43
3.2.3. Quy trình bao bọc hạt nanô Fe3O4 đã xử lý bằng SiO2............................ 45
3.2.4. Quy trình xử lý bề mặt Fe 3 O4 @SiO 2 bằng piranha ............................ 46
3.2.5. Quy trình gắn kết GPS lên bề mặt Fe 3 O4 @SiO 2 đã xử lý .................. 47
3.2.6. Giải vòng epoxy trên GPS ................................................................ 48
3.2.7. Cố định CDI lên hạt Fe 3 O4 @SiO 2 /GPS-O ......................................... 49
3.2.8. Quy trình gắn kết protein BSA lên mẫu hạt Fe 3 O4 @SiO 2 /GPS-O và
mẫu hạt Fe 3 O4 @SiO 2 /GPS-O/CDI ............................................................. 50

CHƢƠNG 4. KẾT QUẢ VÀ BIỆN LUẬN ........................................................... 52
4.1.

Tổng hợp hạt nanô ôxít sắt Fe3O4 ............................................................ 52


5

4.1.1. Khảo sát hạt nanô ôxít sắt theo nhiệt độ khác nhau ........................... 52
a)

Phổ hấp thụ hồng ngoại FT-IR................................................................. 54

b)

Phân tích dạng hình học và kích thước của hạt nanô ôxít sắt từ ............. 56

4.1.2. Khảo sát hạt nanô ôxít sắt siêu âm và khuấy cơ ................................ 58
a)

Phổ hấp thụ hồng ngoại FT-IR................................................................. 58

b)

Phân tích dạng hình học và kích thước của hạt nanô ôxít sắt từ. ............ 59

4.2.

Xử lý hạt nanô ôxít sắt Fe3O4 .................................................................. 60

4.3.

Bao phủ hạt nanô ôxít sắt bằng lớp vỏ SiO2 ............................................ 65

4.3.1. Khảo sát bao phủ hạt nanô ôxít sắt từ theo thời gian ......................... 65
4.3.2. Khảo sát bao phủ hạt nanô ôxít sắt từ theo tỉ lệ TEOS ...................... 68
4.5. Cố định CDI lên mẫu Fe 3 O4 @SiO 2 /GPS ........................................... 72
4.6.Gắn kết BSA với mẫu Fe3O4@SiO2/GPS-O và Fe3O4@SiO2/GPS-O-CDI . 74
KẾT LUẬN ............................................................................................................. 76
HƢỚNG PHÁT TRIỂN ......................................................................................... 78
TÀI LIỆU THAM KHẢO ...................................................................................... 79


6

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT

Ký hiệu

Tiếng Anh

OA

Oleic Acid
3-Glycidyloxypropyl
imethoxysilane
1,1‟-Carbonyldiimidazole
Triethylamine
Bovine Serum Albumin
Tetraethyl orthosilicate

Vibrating Specimen
Magnetometer
X-ray diffraction

Axít Ôlêic
3-Glycidyloxypropyl
imethoxysilan
1,1‟-Cacbonyldiimidazol

Fourier Transform Infrared
spectroscopy
Transmission Electron
Microscope
Optical Density

Quang phổ hồng ngoại chuyển đổi
Fourier

Ethanol

Êtanol

GPS
CDI
TEA
BSA
TEOS
VSM
XRD
FT-IR

TEM
OD
EtOH

δ

Nghĩa dịch

Triethylamin
Albumin huyết thanh bò
Tetraethyl orthosilicat
Từ kế mẫu rung
Nhiễu xạ tia X

Kính hiển vi điện tử truyền qua
Đo mật độ quang
Dao động thẳng
Dao động cong

s

Dao động đối xứng

as

Dao động bất đối xứng


7

Danh mục bảng
Bảng 1.1. Các đại lượng và đơn vị từ trong hệ đơn vị SI và CGS. .......................... 14
Bảng 3.1. Danh mục các hóa chất ............................................................................ 41
Bảng 3.2. Thành phần các dung dịch để tiến hành phản ứng với protein BSA. ...... 51
Bảng 4

hả sát hạt trần

Bảng 4.2. Khảo sát hạt nanô

t s t tạ được sấ
t s t si u

các nhiệt đ

hác nh u .......... 52

và huấ cơ ..................................... 59

Bảng 4 3 Các điều kiện xử lý hạt Fe3O4 của 3 mẫu M1, M2 và M3. ...................... 60
Bảng 4 4 Các d

đ ng đặc trưng của M1, M2, M3 và dung dịch OA. .................. 61

Bảng 4.5. Kết quả đường cong từ hóa của M3......................................................... 63
Bảng 4.6. Bảng tương qu n giữ các d

đ ng và số sóng của mẫu M3_S. ........... 65

Bảng 4.7. So sánh kết quả đường cong từ hóa của mẫu M3 và M3_S. .................... 67

Bảng 4 8 Các d

đ ng đặc trưng tương ứng với số sóng của GPS tinh khiết và mẫu

M3_SG. ..................................................................................................................... 71
Bảng 4 9 Các d

đ ng đặc trưng ẫu M3_SG-O và M3_SG-O-C ....................... 74

Bảng 4.10. Kết quả đ OD của mẫu M3_SG-O và M3_SG-O-C . ........................... 75


8

Danh mục hình
Hình
Định hướng các mômen từ trong vật liệu nghịch từ..................................... 15
Hình 2 Định hướng các mômen từ trong vật liệu thuận từ. ..................................... 15
Hình 1.3. Sự phân chia thành đ en, vách đ en tr ng vật liệu khối. ...................... 16
Hình 4 Đường cong từ hóa của vật liệu siêu thuận từ. ............................................ 18
Hình 5 Đồ thị M(H) của chất s t từ (đường cong liền nét), chất phản s t từ (đường
chấm), chất thuận từ (đường nét đứt). .......................................................................... 19
Hình 1.6. Cấu trúc tinh thể của Fe3O4. ........................................................................ 20
Hình 1.7. Sự s p xếp các spin trong phân tử s t từ Fe3O4. ......................................... 21
Hình 1.8. Ảnh hư ng của nhiệt đ lên diện tích bề mặt và sự biến đổi pha của ôxít.s t.
Tính siêu thuận từ của các hạt nanô ôxít s t từ Fe3O4 ................................................. 22
Hình 1.9. Sự định hướng của các hạt siêu thuận từ khi có từ trường và khi bị ng t từ
trường ngoài. ................................................................................................................ 23
Hình 1.10. Cấu trúc 3D của axit oleic.......................................................................... 25
Hình 1.11. Công thức phân tử của phân tử GPS.......................................................... 25

Hình 1.12. Công thức cấu tạo của CDI. ....................................................................... 26
Hình 1.13. Mô hình phản ứng của CDI với các nhóm chức củ rượu hoặc amin . ..... 26
Hình 1.14. Cấu trúc tinh thể của SiO2. ......................................................................... 27
Hình 1.16. Protein BSA. ............................................................................................... 32
Hình 2 Cơ chế hình thành các hạt n n B cơ chế phát triển mầm. ....................... 35
Hình 2 2 Sơ đồ quá trình thủ ph n và ngưng tụ TEOS.............................................. 36
Hình 2.3. Mạng lưới silica với sự hình thành nhó Sil n l d TEOS ngưng tụ không
hoàn toàn. ..................................................................................................................... 36
Hình 2.4. Các hệ micelle a. Hệ micelle thuận b. Hệ icelle đảo. .............................. 37
Hình 2.5 Hiện tượng các tia X nhiễu xạ trên các mặc tinh thể chất r n. ..................... 38
Hình 2 6 Sơ đồ cấu tạo củ á đ VSM ................................................................... 39
Hình 3.1 . Quy trình tổng hợp hạt nanô ôxít s t Fe3O4. ............................................... 42
Hình 3.2. Quy trình xử lý bề mặt hạt Fe3O4 bằng HNO3. ............................................ 43
Hình 3.3. Quy trình xử lý hạt Fe3O4 bằng OA.............................................................. 44
Hình 3.4. Quy trình tổng hợp và xử lý trực tiếp bề mặt hạt Fe3O4 bằng OA. .............. 45
Hình 3.5. Quy trình bao bọc hạt Fe3O4 đã ử lý bằng SiO2. ........................................ 45
Hình 3.6. Mô hình của hạt Fe3O4 xử lý OA được phủ lớp SiO2 (lớp màu cam). .......... 46
Hình 3.7. Quy trình xử lý bề mặt Fe3O4@SiO2 bằng piranha...................................... 46
Hình 3 8 Cơ chế g n GPS lên Fe3O4@SiO2. ............................................................... 47
Hình 3.9. Quy trình g n kết GPS trên bề mặt Fe3O4@SiO2 đã ử lý. .......................... 48
Hình 3.10. Mô hình của mẫu M3_SG đã giải vòng epoxy. .......................................... 48
Hình 3.11. Quy trình thủy phân vòng epoxy cho hạt Fe3O4@SiO2/GPS. .................... 49
Hình 3 3 Cơ chế g n của CDI. .................................................................................. 50


9

Hình 3.14. Quy trình g n kết protein BSA.................................................................... 51
Hình 3 5 Cơ chế g n protein BSA. ............................................................................ 51
Hình 4.1. Giản đồ nhiễu xạ XRD của các mẫu oxit s t sau khi tổng hợp bằng phương

pháp đồng kết tủa. ........................................................................................................ 53
Hình 4.2. Giản đồ nhiễu xạ XRD của các mẫu oxit s t Fe3O4 và γ-Fe2O3 .................. 54
Hình 4.3. Màu s c của các mẫu hạt trần Fe3O4 được tổng hợp 50°C trong hệ kín và
s u đó sấy khô nhiệt đ 50°C, 70°C trong chân không và ngoài không khí. ............ 54
Hình 4.4. Phổ FT-IR của các mẫu hạt trần Fe3O4 được tổng hợp 50°C trong hệ kín
và s u đó sấy khô nhiệt đ 50°C, 70°C trong chân không và ngoài không khí. ....... 55
Hình 4.5. So sánh phổ FT-IR của các mẫu hạt trần Fe3O4 và γ-Fe2O3 ........................ 56
Hình 4.6. Ảnh TEM của hạt trần Fe3O4 50°C. .......................................................... 56
Hình 4.7. Ảnh TEM hạt trần Fe3O4 nhiệt đ phòng. ................................................. 57
Hình 4.8. Phổ FT-IR của các mẫu hạt trần Fe3O4 được tạo bằng siêu âm ................. 58
và khuấ cơ .................................................................................................................. 58
Hình 4.9. Ảnh TEM hạt nanô ôxít s t bằng siêu âm (bên trái) và .............................. 59
khuấ cơ (b n phải). ..................................................................................................... 59
Hình 4.10. Kết quả FT-IR của các mẫu M1, M2, M3 và dung dịch OA tinh khiết. ..... 61
Hình 4.11. Kết quả ảnh TEM của các mẫu M1, M2, M3. ............................................ 62
Hình 4.12. Giản đồ XRD của mẫu Fe3O4 và Fe3O4-OA (M3). .................................... 62
Hình 4.13. Phổ VSM của mẫu Fe3O4 (M3). .................................................................. 64
Hình 4.14. So sánh phổ FT-IR của mẫu M3 bọc trong thời gian 4 giờ, 8 giờ. ............ 65
Hình 4.15. So sánh kết quả VSM của mẫu Fe3O4 (M3) và Fe3O4@SiO2 (M3_S). ....... 66
Hình 4.16. Ảnh TEM của mẫu M3_S các th ng đ 5 µ , 00 n và 200 n ......... 68
Hình 4.17. Ảnh TEM của mẫu M3_S với tỉ lệ TEOS là 1/500, 1/100 và 1/25.............. 69
Hình 4.18. Phổ FT-IR của mẫu M3_SG và dung dịch GPS tinh khiết. ........................ 70
Hình 4.19. PhổFT-IR của mẫu M3_S và mẫu M3_SG. ................................................ 71
Hình 4.20. Phổ FT-IR của mẫu M3_SG-O và M3_SG-O-C ....................................... 73


10

LỜI MỞ ĐẦU
Ca ghép tủy xương đầu tiên của Việt Nam được Bệnh viện Truyền máu huyết

học thực hiện vào tháng 7/1995 và thực hiện truyền tế bào gốc máu ngoại vi lần đầu từ
tháng 10/1997. Sau đó, cũng chính Bệnh Viện Truyền máu và Huyết học TPHCM đã
tiến hành ghép tế bào gốc lấy từ máu cuống rốn đầu tiên ở Việt Nam. Hiện tại, trong
kỹ thuật cấy ghép, Bệnh viện Truyền máu huyết học có 3 loại sản phẩm ứng dụng tế
bào gốc từ tủy xương, tế bào gốc máu ngoại vi và tế bào gốc từ máu cuống rốn. Bệnh
viện đã thực hiện thành công trên 105 ca cấy ghép, trong đó gần một nửa là ở trẻ em,
và chuyển giao thành công kỹ thuật này cho một số bệnh viện trong nước.
Việc ghép tủy dị cá thể với HLA phù hợp tuy đem lại nhiều kết quả hứa hẹn
nhưng chưa được áp dụng rộng rãi vì nhiều nguyên nhân trong đó chi phí cho thực
hiện tương đối cao và biến chứng sau ghép khá nặng. Trong ghép dị cá thể thường xảy
ra hiện tượng GVHD (graft-versus-host-disease) hay còn gọi là bệnh vật ghép chống
chủ. Nguyên nhân chính là do toàn bộ tủy của người cho được ghép vào người nhận
mà không thông qua bước phân tách các tế bào lympho trưởng thành, nhất là các tế
bào T/CD3. Các tế bào này là nguyên nhân chính của các biến chứng nặng nề sau
ghép thường thấy ở các bệnh nhân do chúng tấn công các tế bào, mô của người nhận
một cách không kiểm soát. Ngoài ra, trong trường hợp ghép tự thân của các ca ung thư
tủy xương còn có thể dẫn tới hiện tượng tái phát do các tế bào ung thư chưa được loại
bỏ khỏi mẫu tủy ghép. Như vậy, việc nghiên cứu phát triển một phương pháp loại bỏ
các tế bào lympho và sau này có thể cả các tế bào ung thư tủy xương trong mẫu tủy
ghép nhằm ứng dụng cho các ca ghép tủy ở Việt Nam hiện nay là một nhu cầu hết sức
bức bách.
Trên thế giới hiện nay, có nhiều phương pháp được sử dụng để loại bỏ các tế
bào không mong muốn ra khỏi mẫu tủy ghép. Trước đây, các nhà lâm sàng cấy ghép
sử dụng phương pháp kết tụ tế bào T/CD3 bằng soy bean agglutinin và loại bỏ bằng tế
bào hồng cầu cừu, hay sử dụng phương pháp CCE (counterflow centrifugation
elutriation) nhằm phân riêng tế bào dựa trên kích thước hoặc sử dụng kháng thể


11

Alemzutumab nhằm loại bỏ tế bào T/CD3 thông qua hoạt động ly giải của bổ thể. Tuy
nhiên các phương pháp này vẫn còn có một số nhược điểm như tác động không chọn
lọc, khả năng phân riêng không cao, sử dụng hóa chất đắt tiền mà không tái sử dụng
được và quan trọng hơn là rất khó tự động hóa. Gần đây, FACS (FluorescentActivated Cell Sorting) và MACS (Magnetic-Activated Cell Sorting) là hai phương
pháp được sử dụng chủ yếu nhất cho việc phân tách tế bào và đã có các thiết bị cho
các ứng dụng lâm sàng đã được thương mại hóa. Mặc dù FACS cho phép thực hiện
nhiều ứng dụng hơn MACS nhưng sự vận hành thiết bị đòi hỏi đội ngũ cán bộ tinh
thông về huỳnh quang/laser, cân chỉnh các thông số ban đầu cũng như thiết bị đắt tiền.
Ngược lại, tuy không có nhiều ứng dụng như FACS nhưng MACS lại có ưu điểm là
đơn giản, nhanh chóng, dễ thực hiện và thiết bị rẻ tiền. Phương pháp này dựa trên việc
sử dụng hạt từ đánh dấu với kháng thể đặc hiệu kết hợp với lực từ để tách riêng các tế
bào mong muốn chỉ bằng một bước duy nhất. MACS đặc biệt thích hợp cho việc chọn
lọc âm tính (negative selection) trong cấy ghép tủy do mẫu tủy cần chỉ loại bỏ tế bào
lympho (như T/CD3 chẳng hạn) và các tế bào còn lại sau chọn lọc âm tính là các tế
bào có thể sử dụng cho cấy ghép.
Phương pháp MACS phân tách tế bào sử dụng các hạt nanô từ tính gồm hai
giai đoạn: đánh dấu thực thể sinh học cần nghiên cứu bằng hạt nanô từ tính; và tách
các thực thể được đánh dấu ra khỏi môi trường bằng từ trường. Như vậy có thể thấy
yếu tố mấu chốt của kỹ thuật này là kháng thể đặc hiệu cho kháng nguyên bề mặt của
tế bào đích và hạt từ.
Xuất phát từ nhu cầu thực tế, vấn đề đặt ra là phải có những nghiên cứu để tìm
ra phương pháp chẩn đoán bệnh nhanh và hiệu quả kết hợp với những đặc tính đặc
biệt của hạt nanô từ tính và hạt nanô lõi - vỏ nên tôi tiến hành nghiên cứu đề tài “Chức
năng

hóa

bề

mặt

hạt

nanô

ôxít

sắt

từ

Fe3O4

với

1,1‟-cacbonyldiimidazol (CDI) nhằm ứng dụng trong cấy ghép tủy” với các nội dung
chính sau:
Mục tiêu của đề tài là:
1. Nghiên cứu về vật liệu siêu thuận từ (đặc trưng, tính chất…) công nghệ
tổng hợp các hạt nanô và các ứng dụng của chúng trong y sinh học.


12

2. Chế tạo các hạt ôxít sắt từ Fe3O4 có kích thước nanô, có tính siêu thuận từ
và có khả năng tương thích sinh học.
3. Tổng hợp hạt sắt từ Fe3O4@SiO2 có cấu trúc lõi vỏ.
4. Chức năng hóa bề mặt cấu trúc Fe3O4@SiO2 với 1,1‟-Cacbonyldiimidazol
(CDI) và khảo sát khả năng bắt giữ Protein BSA.
Nội dung của đề tài gồm có các phần chính:

Chƣơng 1. Tổng quan.
Chƣơng 2. Thực nghiệm tổng hợp các hạt nanô từ Fe3O4.
Chƣơng 3. Kết quả và biện luận.
Chƣơng 4. Kết luận và hướng phát triển của đề tài trong tương lai.


13

CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN
1.1. Lý thuyết về từ học
1.1.1. Các khái niệm cơ bản
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+4 πM

(Hệ CGS)

(1.2)

Cảm ứng từ và hệ số từ thẩm là một nhân tố quan trọng cho ta biết các thông
tin liên quan đến các loại vật liệu từ (thuận từ, nghịch từ...) và độ mạnh, yếu của các
vật liệu từ riêng biệt.
Về bản chất, độ cảm từ  là tỉ số giữa độ từ hóa và từ trường ngoài:
χ =M/H

(1.3)

Độ từ thẩm của vật liệu µ cho bởi công thức:
µ=B/H

(1.4)

Độ cảm từ và độ từ thẩm liên hệ nhau qua biểu thức:
µ = µ0 (1 + χ) (Hệ SI)

(1.5)

µ = 1 + 4 π χ (Hệ CGS)

(1.6)


14

Trong nghiên cứu về tính chất từ, độ từ thẩm là thông số chính đặc trưng để mô
tả các vật liệu từ tương ứng khi có từ trường ngoài. Do từ học liên quan đến hóa học,
vật lý và khoa học vật liệu nên có hai hệ thống đơn vị được thừa nhận hiện nay [3].
Bảng 1.1. Các đại lượng và đơn vị từ trong hệ đơn vị SI và CGS.

Đại lƣợng

Kí

Hệ đơn vị

hiệu

Gauss (CGS)

Các hệ số
Hệ đơn vị SI

chuyển từ hệ
CGS sang hệ SI

Tesla (T)

10-4

Cảm ứng từ

B

G

Từ trƣờng

H

Oe

A/m

103/4π

Độ từ hoá

M

emu/cm3

A/m

103

Độ từ thẩm

Μ

H/m

4π x 107

Độ cảm từ

Χ

Không thứ nguyên

4π

Wb/m2

Không thứ
nguyên
emu/g.Oe

1.1.2. Phân loại các vật liệu từ
Bất cứ vật liệu nào đều có sự huởng ứng với từ truờng ngoài (H), thể hiện bằng
độ từ hóa (từ độ - M). Tỷ số χ = M/H được gọi là độ cảm từ. Tùy thuộc vào giá trị, độ
cảm từ có thể phân ra làm các vật liệu từ khác nhau:
Tùy theo mức độ, bản chất và sự tương tác của các chất với từ trường ngoài,
người ta chia ra ba loại vật liệu từ: nghịch từ, thuận từ và sắt từ.
a) Vật liệu nghịch từ
Các chất có χ < 0 gọi là chất nghịch từ. Thông thường tính nghịch từ thể hiện rất
yếu χ = -10-6.... -10-3.
Chất nghịch từ là chất bị từ hóa ngược chiều từ trường ngoài. Khi từ trường


15

ngoài không thật lớn, ta có

với χ < 0. Tính nghịch từ có liên quan với xu

hướng của các điện tích muốn chắn phần trong của vật thể khỏi từ trường ngoài (tuân
theo định luật Lentz của hiện tượng cảm ứng từ).

Hình 1.1. Định hướng các mômen từ trong vật liệu nghịch từ.
b) Vật liệu thuận từ
Các chất có χ > 0 gọi là chất thuận từ. Tính thuận từ thể hiện khá yếu và phụ
thuộc vào nhiệt độ phòng. Chẳng hạn ở nhiệt độ phòng thì χ ~ 10-4.
Vật liệu thuận từ là những vật liệu mà khi không có từ trường ngoài tác dụng thì
các mômen từ nguyên tử định hướng hỗn loạn, điều này dẫn đến mômen từ trung bình
bằng không, độ từ hóa bằng không. Khi có từ trường ngoài tác dụng thì các mômen từ
nguyên tử sẽ định hướng theo từ trường ngoài và xuất hiện độ từ hóa cùng chiều với
từ trường ngoài.

Hình 1.2. Định hướng các mômen từ trong vật liệu thuận từ.
1.1.3. Vật liệu siêu thuận từ
a) Đômen từ
Trong vật liệu từ, ở dưới nhiệt độ Curie (hay nhiệt độ Néel) có tồn tại độ từ hóa
tự phát của vật liệu; nghĩa là độ từ hóa tồn tại ngay cả khi không có từ trường. Với vật
liệu có kích thước thông thường, mômen từ của cả vật đều bằng không, vật ở trạng


16

thái khử từ. Điều này đã được Weiss giải thích rằng vật được chia thành các đômen.
Trong mỗi đômen vectơ độ từ hóa tự phát có hướng xác định. Nhưng các đômen khác
nhau thì vectơ độ từ hóa tự phát sẽ có hướng khác nhau. Các đômen lân cận phân cách
nhau bởi vách đômen. Qua vách đômen, hướng của mômen từ thay đổi dần.
Thông thường các đômen có kích thước vi mô và trong đa tinh thể, mỗi hạt có
thể chứa một số đômen đơn. Do đó một vật rắn sẽ có một số lượng lớn các đômen với
những từ hóa khác nhau. Mômen từ hóa M của vật rắn sẽ là tổng vectơ từ hóa của tất
cả các đômen. Phần đóng góp của mỗi đômen phụ thuộc vào thể tích của nó. Nếu
không có từ trường ngoài, năng lượng nhiệt làm cho mômen từ của các đômen trong
toàn khối sẽ sắp xếp hỗn độn, do đó độ từ hóa của vật rắn vẫn bằng không.

Đômen

Vách đômen

Hình 1.3. Sự phân chia thành đômen, vách đômen trong vật liệu khối.
Khi có từ trường ngoài tác dụng, các đômen thay đổi hình dạng và kích thước
nhờ sự dịch chuyển các vách đômen. Khi có tác động của từ trường ngoại, các vách
đômen sẽ dịch chuyển, những đômen nào có mômen từ gần với hướng của từ trường
sẽ được mở rộng, còn những đômen nào có mômen từ có hướng ngược hướng với từ
trường sẽ bị thu hẹp lại. Qua đó sẽ làm tăng năng lượng của hệ, độ từ hóa của vật liệu
sẽ tăng dần đến một giới hạn gọi là độ từ hóa bão hòa. Tại đó hướng của mômen từ
trùng với hướng của từ trường.
Đường kính tới hạn của hạt (để không còn tồn tại nhiều vách đômen) được cho
bởi công thức :

DC 

35( KA)1/2
0 M S2

Với:
-

Dc là đường kính tới hạn của hạt (m).

(1.7)


17

-

K là mật độ năng lượng dị hướng từ (J.m–3).

-

A là mật độ năng lượng trao đổi (J.m–3).

-

0 là độ từ thẩm chân không.

-

Ms là độ từ hoá bão hoà (A.m-1).
b) Tính chất siêu thuận từ
Một vật liệu sắt từ được cấu tạo bởi một hệ các hạt (thể tích V), các hạt này

tương tác và liên kết với nhau. Giả sử nếu ta giảm dần kích thước các hạt thì năng
lượng dị hướng (có xu hướng hướng véc tơ từ độ theo trục từ hóa trễ) KV (K là hằng
số dị hướng, V là thể tích của mẫu) giảm dần, thì đến một lúc nào đó KV << kT, năng
lượng nhiệt sẽ thắng năng lượng dị hướng và vật sẽ mang đặc trưng của một chất
thuận từ.
Thông thường, lực liên kết bên trong vật liệu sắt từ làm cho các mômen từ
trong nguyên tử sắp xếp song song với nhau, tạo nên một từ trường bên trong rất lớn.
Đó cũng là điểm khác biệt giữa vật liệu sắt từ và vật liệu thuận từ. Khi nhiệt độ lớn
hơn nhiệt độ Curie (hay nhiệt độ Néel đối với vật liệu phản sắt từ), dao động nhiệt đủ
lớn để thắng lại các lực liên kết bên trong, làm cho các mômen từ nguyên tử dao động
tự do. Do đó không còn từ trường bên trong nữa, và vật liệu thể hiện tính thuận từ.
Trong một vật liệu không đồng nhất, người ta có thể quan sát được cả tính sắt từ và

thuận từ của các phân tử ở cùng một nhiệt độ, tức là xảy ra hiện tượng siêu thuận từ.
Tính siêu thuận từ có được khi kích thước nhỏ đến mức năng lượng nhiệt phá
vỡ trạng thái trật tự từ. Kích thước chuyền sắt từ - siêu thuận từ được xác định bởi
công thức sau:
KV < 25kBT

(1.8)

Trong đó, K là hằng số dị hướng từ tinh thể, V là thể tích hạt nanô, kB là hằng số
Boltzman, T là nhiệt độ. Với một kích thước nhất định khi nhiệt độ thấp hạt nanô thể
hiện tính sắt từ, khi nhiệt độ cao nanô thể hiện tính siêu thuận từ. Nhiệt độ mà ở đó hạt
nanô chuyển từ sắt từ sang siêu thuận từ gọi là nhiệt độ chuyển TB.


18

Ở trạng thái siêu thuận từ vật liệu hưởng ứng mạnh với từ trường bên ngoài
nhưng khi không có từ trường hạt nanô ở trạng thái mất từ tính hoàn toàn. Bằng việc
lựa chọn bản chất vật liệu và kích thước, chúng ta có thể có được hạt nanô siêu thuận
từ như mong muốn.
Hai đặc trưng cơ bản của các chất siêu thuận từ là:


Đường cong từ hóa không bị ảnh hưởng bởi nhiệt độ.



Không có hiện tượng từ trễ, có nghĩa là lực kháng từ HC bằng 0.

Hình 1.4. Đường cong từ hóa của vật liệu siêu thuận từ.

Các chất siêu thuận từ đang được quan tâm nghiên cứu rất mạnh, dùng để chế
tạo các chất lỏng từ (CLT) dành cho các ứng dụng y sinh. Đối với vật liệu siêu thuận
từ, từ dư và lực kháng từ bằng không, và có tính chất như vật liệu thuận từ, nhưng
chúng lại nhạy với từ trường hơn, có từ độ lớn như của chất sắt từ. Điều đó có nghĩa
là, vật liệu sẽ hưởng ứng dưới tác động của từ trường ngoài nhưng khi ngừng tác động
của từ trường ngoài, vật liệu sẽ không còn từ tính nữa, đây là một đặc điểm rất quan
trọng khi dùng vật liệu này cho các ứng dụng y sinh học.
1.1.4. Chu trình từ trễ và đƣờng cong từ trễ
Ở trạng thái ban đầu, khi chưa có từ trường ngoài tác dụng, các mômen từ trong
vật liệu được phân bố đều theo phương từ hóa dễ, năng lượng của mẫu ở trạng thái
cực tiểu và tổng mômen từ của vật liệu bằng không.


19

Nếu ta áp một từ trường ngoài H tăng dần vào một khối vật liệu sắt từ, hoặc
feri từ, vật liệu từ sẽ bị từ hóa, momen từ của mẫu từ tính phụ thuộc phi tuyến tính vào
từ trường ngoài tác dụng. Khi từ hóa mẫu từ tính ở từ trường ngoài với cường độ H có
độ lớn nhất định thì giá trị từ độ M được duy trì không đổi dù H tiếp tục tăng. Ta nói
giá trị này là độ từ hóa bão hòa Ms. Sau đó giảm từ trường về không, ta có giá trị độ từ
dư Mr. Tiếp tục ta áp một từ trường theo hướng ngược lại, M bằng không tại H=HC..
Đó là độ kháng từ HC. Tiếp tục tăng từ trường (theo hướng ngược lại) và tăng theo
chiều ban đầu. Ta thu được đường từ trễ khép kín. Hiện tượng mômen từ thay đổi
không đồng bộ với từ trường ngoài tác dụng gọi là hiện tượng từ trễ.
Hiện tượng từ trễ của vật liệu sắt từ và feri từ có liên quan tới quá trình từ hóa
không thuận nghịch. Một trong những nguyên nhân gây nên hiện tượng này là do việc
ngăn cản sự dịch chuyển các vách đômen của cấu trúc đômen [1].

Hình 1.5. Đồ thị M(H) của chất sắt từ (đường cong liền nét), chất phản sắt từ
(đường chấm), chất thuận từ (đường nét đứt).

1.2. Ôxít Sắt
1.2.1. Các dạng tinh thể của sắt ôxít
Fe3O4 là một ôxít hỗn hợp FeO.Fe2O3 có cấu trúc tinh thể spinel ngược, thuộc
nhóm ceramic từ, được gọi là ferit (công thức chung là MO.Fe2O3, trong đó M có thể
là Fe, Ni, Co, Mn…). Các ferit có cấu trúc spinel thường (thuận) hoặc spinel ngược.
Trong mỗi ô đơn vị của spinel thường, những ion hóa trị 3 chiếm các vị trí bát diện,
còn những ion hóa trị 2 chiếm các vị trí tứ diện. Cấu trúc spinel ngược được sắp xếp


20

sap cho một nữa số ion Fe3+ở vị trí tứ diện, một nữa số ion Fe3+ còn lại và tất cả số ion
Fe2+ở vị trí bát diện. Mỗi vị trí bát diện có 6 ion O2- lân cận gần nhất sắp xếp trên các
góc của khối bát diện, trong khi đó ở vị trí tứ diện có 4 ion O2- lân cận gần nhất sắp
xếp trên các góc của khối tứ diện.

Hình 1.6. Cấu trúc tinh thể của Fe3O4.
Ôxít sắt từ Fe3O4 có cấu trúc tinh thể spinel nghịch đối với ô đơn vị lập phương
tâm mặt. Ô đơn vị gồm 56 nguyên tử: 32 anion O2-, 16 cation Fe3+, 8 cation Fe2+. Dựa
vào cấu trúc Fe3O4, các spin của 8 ion Fe3+ chiếm các vị trí tứ diện, sắp xếp ngược
chiều và khác nhau về độ lớn so với các spin của 8 ion Fe2+ ở vị trí bát diện. Các ion
Fe3+ ở vị trí bát diện này ngược chiều với các ion Fe3+ ở vị trí tứ diện nên chúng triệt
tiêu nhau. Do đó, mômen từ tổng cộng là do tổng mômen từ của các ion Fe2+ở vị trí
bát diện gây ra. Vậy mỗi phân tử Fe3O4 vẫn có mômen từ của các spin trong ion Fe2+ ở
vị trí bát diện gây ra và có độ lớn là 4µB (Bohr magneton). Vì vậy, tinh thể Fe3O4 tồn
tại tính dị hướng từ (tính chất từ khác nhau theo các phương khác nhau). Vật liệu thể
hiện tính siêu thuận từ khi vật liệu có kích thước nanô đủ nhỏ và ta xem mỗi hạt Fe3O4
như hạt đơn đômen.
Tinh thể Fe3O4 có cấu trúc lập phương, có độ từ hóa bão hòa Ms ~ 92 A.m2.kg-1
và nhiệt độ Curie khoảng 580°C

21

Hình 1.7. Sự sắp xếp các spin trong phân tử sắt từ Fe3O4.
Ôxít sắt từ được ứng dụng rộng rãi trong mọi lĩnh vực. Đặc biệt khi ở kích
thước nanô hạt Fe3O4 được xem như các hạt đơn đômen và có tính siêu thuận từ phục
vụ chủ yếu cho lĩnh vực y sinh học, như các tác nhân làm tăng độ tương phản cho ảnh
cộng hưởng từ, làm phương tiện dẫn truyền thuốc, đánh dấu tách tế bào…
1.2.2. Sự biến đổi và ổn định của magnetite
Magnetite dễ bị oxi hóa trong không khí thành maghemite (γ-Fe2O3) theo
phương trình:
4 Fe3O4 + O2

6γ-Fe2O3

Pha maghemite có thể biến đổi thành hematite α-Fe2O3 (pha bền vững) khi
thiêu kết ở điều kiện môi trường nhiệt độ thích hợp. Cụ thể, quá trình này được khảo
sát bởi S.P Sidhu và các cộng sự [14] và tóm tắt lại như sau:
-

Chuẩn bị hạt nanô magnetite tinh khiết bằng phương pháp kết tủa sau đó nung theo
nhiệt độ tăng dần và khảo sát sự biến đổi pha sang maghemite và hematite.

-

Nếu thiêu kết maghemite (γ-Fe2O3) tinh khiết trong khoảng 250-300oC (trong năm
ngày) thì không có biến đổi pha xảy ra.

-

Nếu thiêu kết maghemite trong khoảng từ 320oC đến 450oC thì chuyển đổi pha rất
chậm (10% mẫu bột biến thành α-Fe2O3 khi thiêu kết trong một tuần).

-

Nếu thiêu kết ở 500oC phản ứng chuyển pha xảy ra nhanh (70-90% γ-Fe2O3 thành
α-Fe2O3 chỉ trong một tiếng), để phản ứng chuyển pha xảy ra hoàn toàn cần lâu
hơn ba tiếng (nhưng ta cần thời gian lâu hơn đối với maghemite không tinh khiết).


22

Trong quá trình biến đổi từ γ-Fe2O3 thành α-Fe2O3 thì không có sản phẩm trung
gian. Bên cạnh đó, sự chuyển pha còn kèm theo sự thay đổi diện tích bề mặt hạt.
Thiêu kết ở nhiệt độ dưới 500oC sự biến đổi pha kèm theo biến đổi ít về diện tích
bề mặt hạt. Thiêu kết ở nhiệt độ khoảng từ 500oC đến 650oC sự biến đổi pha kèm
theo sự biến đổi nhiều về diện tích bề mặt (tăng kích thước hạt do những biên hạt
xuất hiện những khối u lên làm dính các hạt nanô từ lại với nhau, hình 1.8).

Hình 1.8. Ảnh hưởng của nhiệt độ lên diện tích bề mặt và sự biến đổi pha của
ôxít.sắt. Tính siêu thuận từ của các hạt nanô ôxít sắt từ Fe3O4
Khi giảm kích thước của các hạt nanô ôxít sắt từ Fe3O4 thì chúng sẽ là những
hạt đơn đômen vì với kích thước đó nhỏ hơn rất nhiều độ rộng của vách đômen nên
không đủ thời gian để các vách đômen có thể hình thành trong hạt. Ngay cả trường
hợp vật liệu có tính dị hướng vuông góc rất lớn, có thể thiết lập các vách đômen có độ
dày cỡ vài nanô mét thì việc hình thành các đômen như vậy sẽ tốn năng lượng rất lớn.
Khi đó năng lượng dao động nhiệt không đủ mạnh để thắng lực liên kết giữa
các phân tử kề nhau nhưng đủ mạnh để thay đổi hướng của mômen từ trong tinh thể
khi không có từ trường ngoài. Do đó mômen từ trong toàn tinh thể bằng không.

Hiện tượng này làm hạn chế khả năng ghi lại môi trường từ của những hạt từ
nhỏ bởi vì siêu thuận từ sẽ làm cho hạt mất đi bộ nhớ từ. Điều đó có nghĩa là khi có sự
tác động của từ trường ngoài thì các mômen từ nhanh chóng sắp xếp theo chiều của từ
trường và tồn tại một độ từ hóa riêng. Khi từ trường ngoài ngừng tác động, các


23

mômen từ của hạt lại sắp xếp và định hướng ngẫu nhiên như lúc đầu, vật liệu sẽ không
còn từ tính nữa. Khi đó độ từ hóa và lực kháng từ bằng 0.

Hình 1.9. Sự định hướng của các hạt siêu thuận từ khi có từ trường và khi bị ngắt
từ trường ngoài.
1.3. Chế tạo hạt nanô từ tính bao bọc trong một chất khác
Hạt nanô từ tính thường được bao bọc trong một vỏ hoặc nền phi từ tính có
kích thước vài trăm nm (còn gọi là các tiểu cầu chứa hạt nanô) để tránh kết tụ khi
không có mặt của từ trường ngoài. Việc bao bọc như thế tạo ra một bề mặt có tính
tương hợp sinh học và dễ dàng chức năng hóa. Việc chế tạo các tiểu cầu bên trong có
kích thước micro hoặc nanô là một quá trình trong đó các chất ở thể khí, lỏng, rắn có
chứa muối sắt được bọc bên trong các lớp vỏ tạo bởi vật liệu thứ hai (có thể là
polymer hữu cơ hoặc vô cơ), lớp vỏ này có tác dụng bảo vệ và cách ly vật liệu làm lõi
với môi trường đồng thời cũng quyết định các tính chất của lõi cho phù hợp với những
đòi hỏi đặt ra (chẳng hạn phân ly được trong nước, bền vững trong môi trường…) [3].
Các tiểu cầu (microencapsulations) có thể có cấu trúc đa dạng và gồm có các
phần chính là lõi và vỏ. Hình dạng và các tính chất của lõi và vỏ, theo lý thuyết cho
thấy có thể được điều chỉnh bằng cách khống chế các thành phần và các thông số chế
tạo. Dưới đây là một số dạng tiểu cầu tiêu biểu theo lý thuyết.
Trong các dạng này, tỉ lệ lõi/vỏ và kiểu kết cầu là hai yếu tố cơ bản để tạo ra
các cấu trúc khác nhau của tiểu cầu. Tuy nhiên trong thực tế, tiểu cầu rất hiếm khi
đồng đều và hình dạng của chúng có thể rất khác so với những dạng được mô tả ở

trên. Lưu ý rằng, ngoài các cấu trúc lõi/vỏ thông thường của tiểu cầu còn có cấu trúc
mà trong đó các hạt nanô phân bố đều bên trong một nền chất mang. Việc tạo ra các
tiểu cầu có các tính chất như mong muốn và mang lại những lợi ích có tính ứng dụng


24

trong khoa học sự sống, công nghệ sinh học, y học, dược học, nông nghiệp, công
nghiệp thực phẩm, mỹ phẩm, sản suất giấy…
Việc lựa chọn các thành phần để làm lõi và vỏ được tiến hành phụ thuộc vào
các tính chất mong muốn của sản phẩm cuối cùng, hướng áp dụng, và quy trình chế
tạo. Có rất nhiều vật liệu hữu cơ hay vô cơ để làm lõi đã được đem kết nang chẳng
hạn như chất keo, các bon hoạt hóa các hợp chất hữu cơ, các chất xúc tác, dược phẩm
và thuốc, các chất đối chiếu sử dụng trong việc chuẩn đoán, các enzyme hoạt hóa...
Hầu hết vỏ nang tạo bởi các polymer tự nhiên hay tổng hợp, tuy nhiên, trên thực tế
theo một số báo cáo cho thấy còn có thể sử dụng các axít béo, thậm chí còn sử dụng
các vật liệu dạng có dạng „glass‟.
Tỉ lệ lõi/vỏ là một yếu tố quan trọng để chế tạo nên các tiểu cầu. Việc điều
chỉnh cả hai thông số độ dày của vỏ và tỉ lệ lõi/vỏ là rất quan trọng đối với viêc chế
tạo tiểu cầu. Chẳng hạn, độ dày vỏ thường tác động đến sự giải phóng của chất hoạt
tính làm thay đổi thời gian tồn tại của sản phẩm cuối cùng …
1.4. Chức năng hóa bề mặt bằng vật liệu hữu cơ và vô cơ
1.4.1. Chức năng hóa bề mặt bằng vật liệu hữu cơ
Lí do chính sử dụng vật liệu hữu cơ chức năng hóa bề mặt hạt nanô ôxít sắt từ
là :
 Tránh sự tích tụ trong chất lỏng từ (ferrofluids) trong và sau khi tạo.
 Để mở rộng phạm vi ứng dụng trong sinh học của hạt nanô oxit sắt từ, một số
phân tử sinh học cũng được sử dụng nhằm nâng cao khả năng tương thích sinh học.
a) Sơ lƣợc về axit oleic (OA)
Axit oleic có công thức C₁₈H₃₄O₂ là một axit béo có một nối đôi omega-9

được tìm thấy trong nhiều động và thực vật. Theo IUPAC, tên của axít oleic là axít
cis-9-octadecenoic, và tên ngắn gọn là 18:1 cis-9. Dạng bão hoà của axít oleic là axit
stearic.
Axit oleic có đầu là nhóm cacboxyl (COO-) ưa nước và đuôi là nhóm (-OH) kỵ
nước. Vì thế nó là một bề mặt lý tưởng thường được sử dụng để ổn định các hạt nanô