BÁO CÁO ĐỀ TÀI NCKH SV-File hoan chinh

MỤC LỤC

1


DANH MỤC CÁC BẢNG
Số hiệu
Bảng 2.1
Bảng 3.1
Bảng 3.2
Bảng 3.3
Bảng 3.4

Tên bảng
Danh mục hóa chất dùng đề tài
Các mẫu vật liệu đã điều chế được
Mật độ quang của curcumin ở các nồng độ khác nhau
Dung lượng hấp phụ của curcumin trên bề mặt vật liệu
Phần trăm giải hấp curcumin của các mẫu sau khi hấp phụ

2

Trang
52
50
56
59
60


DANH MỤC CÁC HÌNH

Số hiệu
Hình 1.1
Hình 1.2
Hình 1.3
Hình 1.4
Hình 1.5
Hình 1.6
Hình 1.7
Hình 1.8
Hình 1.9
Hình 1.10
Hình 1.11
Hình 1.12
Hình 1.13
Hình 1.14
Hình 2.1
Hình 2.2
Hình 2.3
Hình 3.1
Hình 3.2
Hình 3.3
Hình 3.4
Hình 3.5
Hình 3.6
Hình 3.7
Hình 3.8
Hình 3.9
Hình 3.10

Tên hình

Các loại nano phân chia theo thành phần cấu tạo
Các loại nano phân chia theo tính chất bề mặt
Vị trí tứ diện và bát diện trong mạng tinh thể Fe3O4
Cấu trúc spinel đảo của Fe3O4
Đường cong từ hóa của vật liệu từ phụ thuộc vào kích thước
Nguyên tắc tách tế bào bằng từ trường
Nguyên tắc tách tế bào bằng từ trường sử dụng bốn thanh nam
châm tạo ra một gradient từ trường xuyên tâm.
Nguyên lí dẫn thuốc dùng hạt nano từ tính
Cơng thức cấu tạo của 3-Aminopropyltriethoxysilane (APTES)
Các cách liên kết khác nhau của APTES với bề mặt chất nền
Cấu trúc của 3 loại curcuminoids chính trong củ nghệ
Dạng Keto-enol của curcumin
Cấu trúc một số chất chuyển hóa quan trọng của curcumin
Sơ đồ thuộc tính chống ung thư của nanocurcumin
Hình ảnh quy trình tổng hợp Fe3O4 nano
Hình ảnh quy trình biến tính bề mặt Fe3O4 bằng APTES
Hình ảnh quy trình hấp phụ curcumin
Thử từ tính của các mẫu vật liệu bằng nam châm vĩnh cửu
Giản đồ XRD của một mẫu Fe3O4 đối chứng (a) và các mẫu vật
liệu tổng hợp (b)
Giản đồ XRD của mẫu 35:50-Fe3O4
Hình ảnh SEM của mẫu vật liệu 35:50 – Fe3O4
Phổ IR của các mẫu vật liệu
Hình ảnh chụp các mẫu phủ APTES
Giản đồ XRD của mẫu so sánh (a), 35:50-Fe3O4 và các mẫu phủ
APTES (b)
Phổ IR của 35:50-Fe3O4 và các mẫu biến tính bằng APTES
Đường chuẩn của dung dịch curcumin
Phổ IR của curcumin nguyên chất và các mẫu hấp phụ curcumin

3

Trang
22
23
24
25
26
28
28
30
35
36
37
38
39
41
44
45
45
50
51
52
53
53
54
55
56
58

59


DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT
XRD

X-Ray Diffraction

IR

Ifrared

SEM

Scanning Electron Microscopy

APTES

3-aminopropyltriethoxysilane

MNPs

Magnetic nanoparticles

PEG

Polyethylenglycol

4

THƠNG TIN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI
1. Thơng tin chung:
- Tên đề tài: Nghiên cứu tổng hợp và biến tính Fe 3O4 nano dùng làm chất mang
curcumin trong điều trị bệnh.
- Mã số: S2016.314.08
- Sinh viên thực hiện:
STT
Họ và tên
Lớp
Khóa
Khoa
1
Nguyễn Thị Hồng Nhung Sư phạm Hóa
37
Hóa
2
3
4

Lê Thị Bảo Ngọc
Huỳnh Thị Thanh Ý
Phan Thị Thuận Tâm

Sư phạm Hóa
Sư phạm Hóa
Sư phạm Hóa

37
37

37

Hóa
Hóa
Hóa

5

Hồ Thị Kiều Vy

Hóa học

37

Hóa

- Giáo viên hướng dẫn: PGS.TS Võ Viễn
2. Mục tiêu đề tài
Biến tính bề mặt các hạt nano Fe3O4 bởi APTES có khả năng hấp phụ cucumin để làm
thuốc chữa bệnh.
3. Tính mới và sáng tạo
- Tổng hợp hạt nano oxit sắt từ bằng phương pháp “tổng hợp xanh”: dùng tanin có
trong dịch chiết lá chè làm tác nhân khử Fe(NO3)3.
- Biến tính Fe3O4 bằng APTES trong các dung môi khác nhau và khảo sát khả năng
hấp phụ, giải hấp phụ curcumin.
4. Kết quả nghiên cứu
- Lần đầu tiên đã tìm được điều kiện tối ưu để điều chế Fe 3O4 bằng phương pháp hóa
học xanh, trong đó dùng dịch chiết lá chè như một chất khử. Điều kiện tối ưu là tỉ lệ thể
tích dịch chiết lá chè/dung dịch Fe(NO3)3 0,01M bằng 35/50.
- Đã phủ thành công APTES trên Fe3O4 trong 4 dung môi khác nhau. Tuy nhiên, trong

4 dung môi (H2O, etanol, toluene và etanol + H2O), dung môi tốt nhất là H2O.
- Các vật liệu phủ có khả năng hấp phụ và giải hấp phụ curcumin, trong đó vật liệu
hấp phụ tốt (trong dung mơi nước) có khả năng giải hấp kém, vật liệu hấp phụ kém (hỗn
hợp dung môi nước và etanol) có khả năng giải hấp tốt.
- Chúng tơi đã tổng hợp và biến tính bề mặt các hạt nano Fe 3O4 có thể dùng làm chất
mang curcumin dùng trong chữa bệnh.
5. Đóng góp về mặt kinh tế - xã hội, giáo dục và đào tạo, an ninh, quốc phòng và
khả năng áp dụng của đề tài
- Đề tài là tiền đề để ứng dụng “hóa học xanh” vào trong nghiên cứu khoa học, góp
phần bảo vệ và giảm thiểu độc hại cho mơi trường.
- Có thể ứng dụng để nghiên cứu điều chế thuốc trong chữa bệnh.

5


Ngày 13 tháng 04 năm 2017
Sinh viên chịu trách nhiệm chính
thực hiện đề tài
(ký, họ và tên)

Nguyễn Thị Hồng Nhung
Nhận xét của người hướng dẫn về những đóng góp khoa học của sinh viên thực
hiện đề tài:
Ngày
tháng
năm
Người hướng dẫn
(ký, họ và tên)

Xác nhận của Khoa

(ký, họ và tên)

PGS.TS. Võ Viễn

6


THƠNG TIN VỀ SINH VIÊN
CHỊU TRÁCH NHIỆM CHÍNH THỰC HIỆN ĐỀ TÀI

I. SƠ LƯỢC VỀ SINH VIÊN:

Ảnh 4x6

Họ và tên: Nguyễn Thị Hồng Nhung
Sinh ngày: 12/04/1996
Nơi sinh: An Nhơn, Bình Định
Lớp: Sư phạm Hóa K37

Khóa: 37

Khoa: Hóa
Địa chỉ liên hệ: 38 Lê Văn Hưng, thành phố Quy Nhơn
Điện thoại: 01676096872

Email:

II. QUÁ TRÌNH HỌC TẬP
* Năm thứ 1:
Ngành học: Sư phạm Hóa

Khoa: Hóa

Kết quả xếp loại học tập: Loại Giỏi
* Năm thứ 2:
Ngành học: Sư phạm Hóa

Khoa: Hóa

Kết quả xếp loại học tập: Loại Giỏi
* Năm thứ 3 (kỳ 1):
Ngành học: Sư phạm Hóa

Khoa: Hóa

Kết quả xếp loại học tập: Loại Giỏi

Ngày 12 tháng 04 năm 2017
Xác nhận của Khoa

Sinh viên chịu trách nhiệm chính

(ký, họ và tên)

thực hiện đề tài

Nguyễn Thị Hồng Nhung
7

LỜI CẢM ƠN
Thay mặt các thành viên trong nhóm nghiên cứu, em xin gửi lời cảm ơn chân thành
tới Ban giám hiệu trường Đại Học Quy Nhơn, Ban chủ nhiệm Khoa Hóa, các giảng viên
trong trường, trong khoa đã tạo mọi điều kiện thuận lợi để chúng em có thể hoàn thành đề
tài Nghiên cứu khoa học sinh viên.
Đặc biệt, em xin chân thành gửi lời cảm ơn sâu sắc đến PGS.TS.Võ Viễn, người đã
trực tiếp hướng dẫn và tạo mọi điều kiện để chúng em có thể hồn thành tốt đề tài nghiên
cứu khoa học này. Với sự quan tâm hướng dẫn tận tình của thầy, chúng em đã từng bước
làm quen với quá trình nghiên cứu và đã có những thành quả nhất định. Trong suốt q
trình được thầy hướng dẫn, chúng em cũng học được từ thầy rất nhiều về kiến thức
chuyên môn, tác phong làm việc và những điều bổ ích khác. Một lần nữa em xin gửi lời
cảm ơn đến thầy, chúc thầy luôn khỏe mạnh và thành cơng trong cơng việc.
Bên cạnh đó, em xin chân thành cảm ơn các giảng viên phụ trách ở Trung tâm thí
nghiệm thực hành, các anh chị cao học K18, K19 đã nhiệt tình giúp đỡ chúng em trong
suốt quá trình thực nghiệm.
Cuối cùng, em cũng bày tỏ lòng biết ơn chân thành đến những người thân trong gia
đình và các bạn bè đã động viên giúp đỡ trong suốt quá trình thực hiện đề tài này.
Đề tài lần này là một đề tài khá mới, mặc dù đã rất cố gắng và nỗ lực nhưng vì hạn
chế về thời gian, kinh nghiệm cũng như kiến thức nên khơng thể tránh khỏi những thiếu
sót. Em rất mong nhận được sự thơng cảm và góp ý của q thầy cơ để đề tài hồn thiện
và có hướng tiến bộ vươn xa hơn.
Em xin chân thành cảm ơn!
Quy Nhơn, tháng 4 năm 2016
Sinh viên

Nguyễn Thị Hồng Nhung

8

MỞ ĐẦU
1. Tổng quan tình hình nghiên cứu thuộc lĩnh vực đề tài
Cuối thập niên 80, công nghệ nano bắt đầu phát triển và thu được nhiều thành quả to
lớn nhờ vào những tính chất rất đặc biệt của chúng mà các vật liệu truyền thống khơng có
được. Tính đặc biệt của vật liệu nano có được là nhờ vào kích thước nhỏ bé của chúng.
Nhờ vào những thuộc tính mới lạ này mà vật liệu nano được ứng dụng khơng chỉ trong
nghiên cứu mà cịn mở rộng phạm vi ứng dụng trong nhiều lĩnh vực: dùng hạt nano trong
công nghệ chế biến và bảo quản thực phẩm, làm sạch mơi trường; ứng dụng trong ngành
dược, chẩn đốn và điều trị bệnh. Dựa trên những đặc tính vật lý, hóa học, nhiệt học và cơ
học, các hạt nano siêu thuận từ mở ra tiềm năng lớn cho những ứng dụng y sinh: làm tác
nhân tăng độ tương phản trong máy cộng hưởng từ hạt nhân, phân tách và chọn lọc tế
bào, hiệu ứng đốt nhiệt và phân phát thuốc,... Trong tất cả các ứng dụng trên đòi hỏi hạt
nano từ phải có độ bão hồ lớn, tương thích sinh học và được chức năng hóa bề mặt. Để
đáp ứng được những yêu cầu trên thì sắt là vật liệu được ưu tiên nhất, sắt có độ bão hịa
lớn nhất ở điều kiện nhiệt độ phịng, sắt khơng độc với cơ thể người và có tính ổn định khi
làm việc trong mơi trường khơng khí nên các vật liệu như oxit sắt từ được nghiên cứu
nhiều để làm hạt nano từ tính. Hai loại oxit sắt ứng dụng nhiều trong y sinh học là
maghemite (γ - Fe2O3) và magnetite (Fe3O4), trong đó magnetite là vật liệu được dùng phổ
biến nhất. Bề mặt của các hạt này được cải biến thông qua việc bọc một vài lớp nguyên tử
của các polimer hữu cơ, kim loại (Au), các oxit vô cơ (như SiO 2, Al2O3) và xa hơn nữa là
chức hóa bằng việc gắn các các phân tử có hoạt tính sinh học khác nhau như chitosan,
APTES, PEG, …
Hiện nay thế giới quan tâm nhiều đến việc ứng dụng hạt nano từ để chuẩn đoán và
điều trị bệnh nhất là các căn bệnh ung thư. Để tăng tính tương thích sinh học, các hạt nano
được bao phủ bởi một loại hóa chất có tính phù hợp sinh học như là dextran, polyvinyl
alcohol (PVA), ... Đặc biệt đối với quá trình chữa trị ung thư, kháng thể được sử dụng
phải là kháng thể có khả năng vơ hiệu hóa tế bào ung thư và ngăn chặn hình thành các tế
bào ung thư mới, ngăn chặn di căn. Kháng thể curcumin là lựa chọn hoàn hảo cho việc
điều trị ung thư vì theo nghiên cứu cho thấy rằng curcumin có tính chất chống ung thư,
9

chống ơxi hóa, chống viêm khớp, chống thối hóa, chống thiếu máu cục bộ và kháng
viêm. Curcumin làm vô hiệu hóa tế bào ung thư và ngăn chặn hình thành các tế bào ung
thư mới. Curcumin có triển vọng trong việc chống ung thư, đặc biệt là ung thư trực tràng
[2].
Jinsong Liu và cộng sự [9] đã tiến hành điều chế và đặc trưng các hạt nano cation
curcumin để cải thiện sự hấp thu tế bào, nghiên cứu này cho thấy các hạt nano cation
curcumin, chitosan và poly( ε -caprolactone) đã được điều chế bằng phương pháp kết tủa
nano đơn giản. Curcumin phát triển trên nền hạt nano chitosan/poly( ε -caprolactone)
(chitosan/PCL) phần lớn cho dạng cấu trúc cầu và có đường kính khác nhau trong khoảng
220 nm và 360 nm, với thế zeta khác biệt giữa +30 mV và 0 mV theo giá trị pH. Sự bao
bọc curcumin vào các hạt nano phù hợp với kết quả phân tích huỳnh quang. Nghiên cứu
sự nhả in vitro cho thấy khả năng nhả duy trì liên tục của curcumin từ các hạt nano trong
suốt khoảng thời gian 5 ngày nghiên cứu. Kiểm tra độ độc tế bào in vitro phát hiện thấy
nồng độ thuốc phụ thuộc vào khả năng tồn tại tế bào kháng lại các tế bào Hela và OCM-1
sau 48 giờ với thời kỳ ủ bệnh. Hơn nữa, nghiên cứu sự hấp thu tế bào in vitro cho thấy sự
hấp thu tế bào của curcumin được cải thiện mạnh do quá trình kết nang curcumin vào bên
trong các hạt cation chitosan/PCL. Do đó, phát triển các hạt cation chitosan/PCL có thể là
ứng cử viên triển vọng cho sự phân phối thuốc đối với các tế bào ưng thư.
M. Popova [11] và cộng sự đã sử dụng phương pháp mới điều chế hệ thống phân phối
thuốc có khả năng hịa tan kém dựa trên các hạt nano MCM-41 mao quản trung bình được
chức năng hóa. Theo nghiên cứu này, silica MCM-41 với dạng cầu và kích thước hạt nhỏ
(100 nm) đã được tổng hợp và biến tính bằng phương pháp sau tổng hợp (post-synthesis)
với các nhóm carboxylic và/hoặc amino. Phản ứng trạng thái rắn được áp dụng lần đầu
cho việc tẩm thuốc mesalazine (5-aminosalicylic acid-5-ASA) kém tan. Q trình tẩm
hoặc khơng tẩm thuốc trên chất mang silica được đặc trưng bằng XRD, TEM, hấp phụ vật
lý N2, phân tích nguyên tố, phân tích nhiệt, FT-IR và phổ NMR trạng thái rắn. Việc tính
tốn lượng tử được sử dụng để dự đốn sự tương tác giữa phân tử thuốc và các nhóm
chức của chất mang. Các hạt nano được phủ sau bằng natri alginate và phủ thay đổi tỷ lệ

nhả mesalazine từ các hạt MCM-41-NH 2 và MCM-41-NH2COOH. Đánh giá độ độc tế
10


bào trên tế bào giải phẫu ung thư tuyến liên quan đến việc phủ alginate làm giảm tính độc
của mesalazin tẩm sau phủ (post-coated) so với mesalazine tinh khiết. Chức năng hóa,
polyme phủ lên hệ mesoporous phù hợp hệ thống phân phối thuốc.
Daniel và cộng sự [12] đã tiến hành hấp phụ và nhả các phân tử thuốc từ vật liệu
silica dạng lập phương FDU-12 và dạng khối lục phương SBA-15 đã được kiểm tra bằng
việc chức năng hóa các tính chất bề mặt và cấu trúc hóa học. Bề mặt của mao quản trung
bình được lựa chọn chức năng hóa sử dụng 3-mercaptopropyl trimethoxysilane (MPTS)
và N-(2-aminoethyl)-aminopropyl dimethoxymethylsilane (APMS) tạo ra bề mặt silica
điện tích âm và dương. Việc thử nghiệm quá trình hấp phụ và khả năng nhả thuốc cả chất
kháng sinh cefuroxime và các phân tử kháng sinh có nguồn gốc streptomyces đã được
nghiên cứu. Các phân tử thuốc được dẫn tới các bộ phận bên trong mesopores, kết quả
này được xác nhận sau khi phân tích định dạng chiều sâu XPS, và định hướng tới với việc
tẩm đồng nhất. Cấu trúc lập phương 3D và kích thước rộng của mao quản hình cầu của
vật liệu FDU-12 nâng cao khả năng tẩm kháng sinh trên đơn vị diện tích bề mặt và cho
thấy sự nhả thuốc được duy trì hơn so với SBA-15 trong các điều kiện tương tự.
Nghiên cứu về nano từ trong y học tại Việt Nam
Ở Việt Nam hiện nay, nhu cầu chẩn đoán sớm một số bệnh nan y là rất lớn. Mặt khác,
bài toán sử dụng hợp lý một số thuốc đặc trị (tiết kiệm thuốc, trị đúng địa chỉ, giảm các
phản ứng phụ, tiết kiệm chi phí) cũng là vấn đề cần được giải quyết.
N. T. Khuat, và cộng sự [1] đã điều chế các hạt nano từ Fe 3O4 bằng phương pháp
đồng kết tủa, sau đó chức năng hóa bằng lớp kép bằng chất hoạt động bề mặt (lõi/axit
oleic/natri dodecyl sulfat) để ứng dụng làm chất mang thuốc, các hạt nano từ phủ lớp kép
được tẩm thuốc kháng sinh chloramphenicol để khảo sát ảnh hưởng của quá trình nhả
thuốc trên vi khuẩn Escherichia coli (E.coli). Nước hòa tan chloramphenicol và
chloramphenicol phủ các hạt nano từ tính. Nghiên cứu chỉ ra rằng các hạt nano từ tính nhả
thuốc kháng sinh từ từ, do đó, duy trì độ ổn định và ảnh hưởng của thuốc kháng sinh lâu

hơn so với thuốc kháng sinh hịa tan trong nước thơng thường.

11


Một nghiên cứu khác của C.V. Thach và cộng sự [3] đã sử dụng phương pháp đồng
kết tủa để tổng hợp các hạt nano từ tính (MNPs) bằng phản ứng giữa dung dịch
FeCl2/FeCl3 với amoniac. Kích thước của hạt MNPs có thể được điều khiển từ 10nm đến
14,6nm bằng sự thay đổi nồng độ dung dịch. Các hạt siêu từ tính ở nhiệt độ phịng, sự từ
tính bão hịa của MNPs tăng lên cùng với sự tăng nồng độ của các chất phản ứng. Các hạt
nano từ tính được phủ bằng đơn lớp axit oleic (OA) có bề mặt kỵ nước hoặc với lớp kép
axit oleic/natri dodecyl sulfat (OA/SDS) có bề mặt ưa nước. Các hạt phủ có thể được
phân tán trong n-hexan hoặc nước. OA/SDS phủ các hạt nano được sử dụng để tẩm thuốc
kháng sinh chloramphenicol.
Phạm Xuân Núi và cộng sự [4] đã tổng hợp các hạt nano từ tính chitosan-Fe 3O4 bằng
phương pháp đồng kết tủa sử dụng glutaraldehyde là tác nhân tạo liên kết ngang cho cố
định hóa enzyme lipase. Enzyme lipase được cố định trên cơ sở tạo liên kết peptit thông
qua cầu nối là glutaraldehyde với các hạt nano từ tính chitosan-Fe 3O4. Đặc trưng của hệ
xúc tác được phân tích bằng các phương pháp nhiễu xạ tia X (XRD), hiển vi điện tử quét
(SEM), hiển vi điện tử truyền qua (TEM) và phổ hồng ngoại (FT-IR). Qua đặc trưng của
phương pháp cho thấy enzyme lipase được cố định trên các hạt nano từ tính, các hạt có
dạng vi cầu, với kích thước từ 12 - 15nm. Hệ xúc tác tổng hợp được sử dụng cho q trình
trao đổi este hóa chéo thành metyl este với độ chuyển hóa 93% trong 30 giờ phản ứng, ở
nhiệt độ 40oC, sử dụng metanol cho quá trình phản ứng theo 3 giai đoạn và tỷ lệ mol
dầu/metanol là 1:4.
Nhóm nghiên cứu Hà Phương Thư và cộng sự ở Viện khoa học vật liệu [6] đã định
hướng nghiên cứu quy trình chế tạo và đánh giá tác động lên tế bào ung thư của hệ nano
copolymer tương thích sinh học mang paclitaxel phối hợp curcumin với định hướng thử
nghiệm in vitro và in vivo xác minh: độc tính, hiệu quả diệt tế bào ung thư do khởi phát
con đường chết theo chương trình, khả năng hướng đích lên tế bào ung thư và chuột thí

nghiệm.
Nano curcumin là kết quả của đề tài nghiên cứu do PGS.TS Phạm Hữu Lý, Viện Hóa
học, Viện Hàn lâm Khoa học và Cơng nghệ Việt Nam làm chủ nhiệm. Từ năm 2012 đã
tạo ra sản phẩm nano curcumin bằng cách sử dụng sóng siêu âm cao tần, biến curcumin
12


thành những phần tử kích thước nano nhằm nâng cao hiệu quả điều trị một số bệnh lý.
Với kích thước siêu nhỏ (30nm - 100nm) giúp nano curcumin hòa tan tốt trong nước gấp
nhiều lần, đồng thời thẩm thấu vào máu nhanh hơn, phát huy hiệu quả điều trị gấp 40 lần
so curcumin thơng thường. Sản phẩm có tác dụng hỗ trợ tốt trong điều trị viêm loét dạ
dày, tá tràng; phục hồi vết thương, vết loét, nhanh liền sẹo sau phẫu thuật; ngăn ngừa, hạn
chế sự tiến triển của khối u và phục hồi sức khỏe, làm đẹp làn da cho phụ nữ sau sinh.
2. Lý do chọn đề tài
Tồn cầu hiện có khoảng 23 triệu người đang sống chung với căn bệnh ung thư, trong
đó mỗi năm có hơn 14 triệu người mắc mới và 8,2 triệu người tử vong. Vì vậy, nhu cầu
dược liệu điều trị và ngăn ngừa ung thư là cần thiết. Tuy nhiên, phương pháp hóa trị liệu
thường dùng lại khơng có tính đặc hiệu. Khi vào cơ thể, thuốc chữa bệnh sẽ không phân
bố tập trung nên các tế bào mạnh khỏe cũng sẽ bị ảnh hưởng, gây nên tác dụng phụ của
thuốc. Chính vì thế, việc sử dụng các hạt từ tính làm chất dẫn thuốc đến đúng vị trí cần
thiết cho cơ thể đang được chú trọng, đặc biệt là hạt có kích thước nano. Hạt nano với
kích thước cực kì nhỏ kết hợp với các thành phần thuốc chuyên dụng sẽ dễ dàng lưu
thông trong cơ thể người. Ứng dụng này được gọi là dẫn truyền thuốc bằng hạt từ tính và
đã được nghiên cứu từ những năm 1970. Việc sử dụng ứng dụng này đem lại 2 lợi ích: thu
hẹp phạm vi phân bố của thuốc trong cơ thể nên làm giảm tác dụng phụ của thuốc và
giảm lượng thuốc điều trị.
Hạt nano từ tính được lựa chọn để sử dụng trong dược liệu thường là oxit sắt từ, vật
liệu này đuộc quan tâm đến không những chỉ về kích thước hạt nano mà cịn là hiện tượng
từ tính bất thường gọi là siêu thuận từ. Oxit sắt từ được sử dụng nhiều trong lĩnh vực y
sinh học, hạt nano Fe3O4 được xử lí biến tính bề mặt, một mặt làm tăng sự ổn định hóa

học của các hạt nano, mặt khác có thể cải thiện tương thích sinh học của hạt nano.
Có nhiều cách để tổng hợp hạt nano oxit sắt từ nhưng trong đề tài nghiên cứu khoa
học này chúng tơi sử dụng phương pháp “hóa học xanh”. “Hóa học xanh” (hay cịn gọi
là hóa học bền vững) là một khái niệm chỉ một ngành hóa học và kỹ thuật khuyến khích
việc thiết kế các sản phẩm và quá trình giảm thiểu việc sử dụng và tạo ra các chất độc hại.
Các nguồn tài nguyên thiên nhiên đang dần cạn kiệt, vấn đề ô nhiễm môi trường ngày
13


càng tăng với nhiều hóa chất độc hại tồn tại trong môi trường, ảnh hưởng không nhỏ đến
sức khỏe và cuộc sống của nhiều cộng đồng dân cư trên thế giới, đặc biệt đối với các
nước đang phát triển. Đứng trước những thách thức này, “hóa học xanh” sẽ là một hướng
đổi mới quan trọng để giúp ngành công nghiệp hóa chất phát triển tiếp mà khơng lặp lại
những sai lầm của quá khứ, giúp ngành hóa chất đi theo hướng phát triển bền vững, mang
lại những lợi ích tích cực cả về kinh tế, môi trường, xã hội và toàn nhân loại.
Trong vấn đề điệu trị ung thư, curcumin được ưu tiên lựa chọn làm thuốc đưa vào cơ
thể vì tính chất nổi trội của curcumin là làm vơ hiệu hóa tế bào ung thư và ngăn chặn hình
thành các tế bào ung thư mới mà không làm ảnh hưởng đến các tế bào lành tính bên cạnh.
Curcumin can thiệp vào hoạt động sao chép của NF-κB là liên kết các bệnh viêm như ung
thư. Curcumin có hoạt tính sinh học phong phú, như hoạt tính chống oxy hóa, chống
viêm, diệt khuẩn, chống ung thư, đặc biệt ung thư trực tràng [2]. Tuy nhiên, cucurmin rất
ít tan trong nước, khơng bền trong q trình trao đổi chất, và dẫn đến hạn chế trong các
ứng dụng lâm sàng. Các nghiên cứu gần đây chỉ ra rằng để tăng tính tan trong nước và
ứng dụng sinh học cho cucumin, các chất mang khác nhau được sử dụng để tạo viên thuốc
dưới dạng mixen polymer, hạt nano lipit rắn, các hạt nano polymer, hạt vi cầu có khả năng
phân hủy sinh học, lipit photpho, cyclodextrin. Vì lý do này, để gắn cucurmin lên bề mặt
chất mang thì hạt nano oxit sắt từ phải được biến tính bề mặt [3].
Sự biến đổi của bề mặt của các hạt nano Fe 3O4 với các loại khác nhau của các polyme
sinh học đã được thực hiện để đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng của các ứng dụng y sinh
học. Nhiều polyme tự nhiên như PEG, APTES, chitosan, tinh bột, và PVA đã được sử

dụng như là những chất tiềm năng cho mục đích phủ lớp bề mặt [7].
APTES (3-aminopropyltriethoxysilane), một aminosilane đang được nghiên cứu rộng
rãi trong việc biến tính bề mặt để gắn các phần tử sinh học thực hiện các chức năng khác
nhau. Các hạt nano Fe3O4, khi được phủ với APTES sẽ có khả năng tương thích sinh học
cao, độc tính thấp và tăng khả năng tương tác với các phần tử sinh học. Trong nghiên cứu
này, chúng tơi biến tính bề mặt oxit sắt từ bằng APTES. Các nhóm silane được gắn lên bề
mặt oxit sắt từ bằng liên kết cộng hóa trị và thơng qua các nhóm amino hoạt hóa để kết
hợp với curcumin [8].
14


Chính vì lí do trên, chúng tơi tiến hành nghiên cứu đề tài “Nghiên cứu tổng hợp và
biến tính Fe3O4 nano dùng làm chất mang curcumin trong điều trị bệnh” bằng phương
pháp “hóa học xanh” để điều chế các hạt nano từ tính. Sau đó nghiên cứu khả năng hấp
phụ và giải hấp phụ curcumin của chúng. Từ đó đề xuất điều chế các hạt mang curcumin
có tính chất từ dùng trong điều trị bệnh.
3. Mục tiêu đề tài
Tổng hợp và biến tính các hạt nano oxit sắt từ bằng APTES, nghiên cứu khả năng hấp
phụ và giải hấp phụ curcumin của chúng trong điều trị bệnh.
4. Phương pháp, nội dung nghiên cứu
Để thực hiện đề tài, chúng tôi sẽ thực hiện các phương pháp sau:
- Tổng hợp nano Fe3O4 bằng cách dùng dung dịch chiết lá chè xanh cho tác dụng với
dung dịch Fe(NO3)3 trong các tỉ lệ khác nhau, sau đó biến tính bằng APTES.
- Đặc trưng vật liệu bằng các phương pháp hóa lý hiện đại như:
+ Phương pháp nhiễu xạ tia X.
+ Phương pháp phổ hồng ngoại IR.
+ Phương pháp kính hiển vi điện tử quét SEM.
- Đánh giá khả năng hấp phụ, giải hấp phụ của curcumin bằng phương pháp đo quang
UV-Vis.
5. Đối tượng, phạm vi nghiên cứu

- Đối tượng: Tổng hợp và biến tính các hạt Fe 3O4 nano từ bằng APTES dùng làm chất
mang curcumin.
- Phạm vi nghiên cứu: Tổng hợp và biến tính các hạt Fe 3O4 nano bằng APTES dùng
làm chất mang curcumin ứng dụng trong chữa bệnh quy mơ phịng thí nghiệm.
6. Cấu trúc báo cáo
Mẫu báo cáo gồm 3 chương:
- Chương 1: TỔNG QUAN LÝ THUYẾT
- Chương 2: PHƯƠNG PHÁP VÀ THỰC NGHIỆM
- Chương 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

15


Chương 1. TỔNG QUAN LÝ THUYẾT
1.1. Giới thiệu về công nghệ nano
1.1.1. Khái niệm và nguồn gốc của công nghệ nano
Tiền tố nano xuất hiện trong tài liệu khoa học lần đầu tiên vào năm 1908, khi
Lohmann sử dụng nó để chỉ các sinh vật nhỏ với đường kính 200 nanomet. Vào năm
1974, Tanigushi lần đầu tiên sử dụng thuật ngữ công nghệ nano hàm ý sự liên kết các vật
liệu cho kỹ thuật chính xác trong tương lai. Hiện tại trong khoa học tiền tố nano biểu thị
kích thước 1 phần tỷ mét.
Công nghệ nano (nanotechnology) là ngành công nghệ liên quan đến việc thiết kế,
phân tích, chế tạo và ứng dụng các cấu trúc, thiết bị và hệ thống bằng việc điều khiển hình
dáng, kích thước trên quy mô nanomet (nm, 1 nm = 10-9 m). Ranh giới giữa công nghệ
nano và khoa học nano đôi khi không rõ ràng, tuy nhiên chúng đều có chung đối tượng
là vật liệu nano.
1.1.2. Vật liệu nano
Vật liệu nano là vật liệu trong đó ít nhất một chiều có kích thước nanomet. Về trạng
thái của vật liệu, người ta phân chia thành ba trạng thái, rắn, lỏng và khí. Vật liệu nano
được tập trung nghiên cứu hiện nay, chủ yếu là vật liệu rắn, sau đó mới đến chất lỏng và

khí. Về hình dáng vật liệu, người ta phân ra thành các loại sau:
- Vật liệu nano không chiều (cả ba chiều đều có kích thước nano, khơng cịn chiều tự
do nào cho điện tử), ví dụ: đám nano, hạt nano.
- Vật liệu nano một chiều là vật liệu trong đó hai chiều có kích thước nano, điện tử
được tự do trên một chiều, ví dụ: dây nano, ống nano.
- Vật liệu nano hai chiều là vật liệu trong đó một chiều có kích thước nano, hai chiều
tự do, ví dụ: màng mỏng.
Ngồi ra cịn có vật liệu có cấu trúc nano hay nanocomposite trong đó chỉ có một
phần của vật liệu có kích thước nanomet, hoặc cấu trúc của nó có nano khơng chiều, một
chiều, hai chiều đan xen lẫn nhau.
Vật liệu nano là đối tượng nghiên cứu của khoa học nano và cơng nghệ nano, nó liên
kết hai lĩnh vực trên với nhau. Tính chất của vật liệu nano bắt nguồn từ kích thước của
16


chúng, từ vài nanomet đến vài trăm nanomet phụ thuộc vào bản chất vật liệu và tính
chất cần nghiên cứu.
Ngày nay vật liệu nano đang được quan tâm rất nhiều vì nó khơng thể thiếu trong
cơng nghệ hiện đại, là thành phần của nhiều máy móc, thiết bị điện, nó đi sâu vào trong
đời sống hiện đại và đang dần dần chiếm một ý nghĩa rất lớn đối với đời sống của con
người nhờ vào các tính chất đặc biệt của chúng mà các vật liệu truyền thống trước đó
khơng có được.
1.1.3. Phương pháp tổng hợp vật liệu nano
Vật liệu nano được chế tạo bằng hai phương pháp: phương pháp từ trên xuống (topdown) và phương pháp từ dưới lên (bottom-up). Phương pháp từ trên xuống là phương
pháp tạo hạt kích thước nano từ các hạt có kích thước lớn hơn; phương pháp từ dưới lên là
phương pháp hình thành hạt nano từ các nguyên tử.
1.1.3.1. Phương pháp từ trên xuống
Nguyên lý: dùng kỹ thuật nghiền và biến dạng để biến vật liệu thể khối với tổ chức hạt
thô thành cỡ hạt kích thước nano. Đây là các phương pháp đơn giản, rẻ tiền nhưng rất
hiệu quả, có thể tiến hành cho nhiều loại vật liệu với kích thước khá lớn (ứng dụng làm

vật liệu kết cấu). Trong phương pháp nghiền, vật liệu ở dạng bột được trộn lẫn với những
viên bi được làm từ các vật liệu rất cứng và đặt trong một cái cối. Máy nghiền có thể là
nghiền lắc, nghiền rung hoặc nghiền quay. Các viên bi cứng va chạm vào nhau và phá vỡ
bột đến kích thước nano. Kết quả thu được là vật liệu nano không chiều (các hạt nano).
Phương pháp biến dạng được sử dụng với các kỹ thuật đặc biệt nhằm tạo ra sự biến dạng
cực lớn (có thể >10) mà khơng làm phá huỷ vật liệu, đó là các phương pháp SPD (phương
pháp gia công biến dạng dẻo mãnh liệt (severe plastic deformation)) điển hình. Nhiệt
độ có thể được điều chỉnh tùy thuộc vào từng trường hợp cụ thể. Nếu nhiệt độ gia cơng
lớn hơn nhiệt độ kết tinh lại thì được gọi là biến dạng nóng, cịn ngược lại thì được gọi
là biến dạng nguội. Kết quả thu được là các vật liệu nano một chiều (dây nano) hoặc hai
chiều (lớp có chiều dày nanomet). Ngồi ra, hiện nay người ta thường dùng các phương
pháp quang khắc để tạo ra các cấu trúc nano.
1.1.3.2. Phương pháp từ dưới lên
17


Nguyên lý: hình thành vật liệu nano từ các nguyên tử hoặc ion. Phương pháp từ dưới
lên được phát triển rất mạnh mẽ vì tính linh động và chất lượng của sản phẩm cuối cùng.
Phần lớn các vật liệu nano mà chúng ta dùng hiện nay được chế tạo từ phương pháp này.
Phương pháp từ dưới lên có thể là phương pháp vật lý, phương pháp hóa học hoặc kết hợp
cả hai.
• Phương pháp vật lý: là phương pháp tạo vật liệu nano từ nguyên tử hoặc chuyển
pha. Nguyên tử để hình thành vật liệu nano được tạo ra từ phương pháp vật lý: bốc bay
nhiệt (đốt, phún xạ, phóng điện hồ quang). Phương pháp chuyển pha: vật liệu được nung
nóng rồi cho nguội với tốc độ nhanh để thu được trạng thái vơ định hình, xử lý nhiệt để
xảy ra chuyển pha vơ định hình - tinh thể (kết tinh) (phương pháp nguội nhanh). Phương
pháp vật lý thường được dùng để tạo các hạt nano, màng nano, ví dụ: ổ cứng máy tính.
• Phương pháp hóa học: là phương pháp tạo vật liệu nano từ các ion. Phương pháp
hóa học có đặc điểm là rất đa dạng vì tùy thuộc vào vật liệu cụ thể mà người ta phải thay
đổi kỹ thuật chế tạo cho phù hợp. Tuy nhiên, chúng ta vẫn có thể phân loại các phương

pháp hóa học thành hai loại: hình thành vật liệu nano từ pha lỏng (phương pháp kết
tủa, sol-gel,...) và từ pha khí (nhiệt phân,...). Phương pháp này có thể tạo các hạt nano,
dây nano, ống nano, màng nano, bột nano,...
• Phương pháp kết hợp: là phương pháp tạo vật liệu nano dựa trên các nguyên tắc vật
lý và hóa học như: điện phân, ngưng tụ từ pha khí,... Phương pháp này có thể tạo các hạt
nano, dây nano, ống nano, màng nano, bột nano,...
1.2. Các hệ vận chuyển thuốc với kích thước nano
1.2.1. Khái niệm
Hệ vận chuyển thuốc kích thước nano là hệ được cấu tạo như các hạt nano có kích
thước từ 1-1000 nm, với thiết kế thích hợp có vai trò như một phương tiện vận chuyển
chuyên biệt, đảm bảo vận chuyển các hoạt chất đến đích, được sử dụng để vận chuyển
dược chất đến các bộ phận mong muốn trong cơ thể với liều lượng thích hợp và theo đúng
thời gian mong muốn, đảm bảo được 3 yếu tố góp phần tạo nên tính an tồn và hiệu quả
của thuốc: đúng nơi, đúng lúc và đúng liều. Các hệ vận chuyển thuốc có nhiều triển vọng
là polymer-micelles, dendrimers, các hạt nano có nguồn gốc kim loại polymer, ceramic,
18


protein, virus, và các hạt nano liposome [14]. Các dược chất hoặc các tác nhân chẩn đoán
sẽ được đưa vào bên trong liên kết hoá học hoặc gắn vào bề mặt của các hạt nano này.
1.2.2. Phân loại
Hiện nay các hạt nano vận chuyển thuốc thường được phân loại theo thành phần cấu
tạo, cấu trúc và đặc tính bề mặt của hạt nano. Thành phần cấu tạo của các hạt nano chủ
yếu là polyme, lipid và các hợp chất vô cơ, do vậy có thể phân thành 3 lớp lớn:
• Hạt nano polyme (polymeric nanoparticles)
• Hạt nano lipid (lipid nanoparticles)
• Hạt nano vơ cơ (inorganic nanoparticles)

Hình 1.1. Các loại nano phân chia theo thành phần cấu tạo [13]
Phân loại theo cấu trúc, các hạt nano có thể chia thành 3 dạng [15]:

• Hạt nano cấu trúc dạng màng bao: cấu tạo giống như túi (vesicle) hoặc nang
(capsule), gồm một thành phần polymer hoặc một màng đơn hay màng kép lipid bao
quanh một lõi có thể ở trạng thái rắn, rắn-lỏng hoặc lỏng ưa nước hoặc ưa dầu.
• Hạt nano cấu trúc dạng khung xốp (matrix): khung xốp polyme, lipid hoặc các hợp
chất vô cơ phân bố đều bên trong hạt nano thường có dạng hình cầu.
19


• Hạt nano cấu trúc dạng phức hợp (complex): thường là một phức hợp đa thành phần
giữa polymer hoặc lipid tích điện dương và hoạt chất tích điện âm (protein, peptit và axit
nucleic) kết hợp với nhau nhờ tương tác điện tích.
Phân loại theo tính chất bề mặt của hạt nano, dựa trên các thay đổi bề mặt hạt nano
như: tính ưa dầu, hiệu ứng cản trở khơng gian và thành phần cấu tạo bề mặt nhằm hướng
hạt nano đến đích tác dụng. Các hạt nano này có thể được chia làm 3 loại:
• Hạt nano thụ động (pasive nanoparticles): bề mặt khơng có sự cản trở về mặt khơng
gian và thường ưa dầu. Các hạt nano này dễ dàng bị opsonin hóa bởi các protein huyết
tương trong tuần hồn và sau đó bị bắt giữ bởi tế bào thực bào đơn nhân có các receptor
bề mặt nhận biết đặc hiệu protein huyết tương, rồi di chuyển chủ yếu đến vùng gan, lách,
vì vậy các hạt nano này thường được gi l ht nano hng gan lỏch.
ã Ht nano Stealthđ (Stealth® nanoparticles): bề mặt hạt nano được bao phủ bởi lớp
polymer ưa nước và linh động như polyethylenglycol (PEG), polysaccharide, poloxamer,
poloxamine. Các hạt nano này thường liên kết cộng hóa trị với PEG trên bề mặt lên có thể
gọi là hạt nano ghép PEG. Nhờ thay đổi cấu trúc bề mặt, các hạt nano này hầu như không
bị opsonin và bắt giữ thực bào. Do vậy thường được áp dụng để điều trị bệnh ngồi vùng
gan lách.
• Hạt nano chủ động (active nanoparticles): Các hạt nano được gắn kết với các ligand
trên bề mặt nhằm nhận biết đặc hiệu các receptor ở mơ và tế bào đích. Các hạt nano này
cịn được gọi là hạt nano hướng đích.

Hình 1.2. Các loại nano phân chia theo tính chất bề mặt [17]

20


1.3. Hạt nano sắt từ
1.3.1. Giới thiệu về nang sắt từ
Oxit sắt từ Fe3O4 (Magnetite) được viết dưới dạng: Fe +2(Fe+3O2)2 hoặc FeO.Fe2O3.
Trong đó, tỉ lệ Fe2+ và Fe3+ là 1:2. Hạt oxit sắt từ Fe 3O4 có cấu trúc tinh thể ferit lập
phương cấu trúc spinel đảo, thuộc nhóm đối xứng F d3m, hằng số mạng a=b=c= 0.8396 nm.
Số phân tử trong một ô cơ sở Z=8, gồm 56 nguyên tử trong đó 8 ion Fe 2+, 16 ion Fe3+ và
32 ion O2. Bán kính của nguyên tử oxi lớn (cỡ 1.32A) do đó O2- trong mạng hầu như nằm
sát nhau tạo thành một mạng lập phương tâm mặt. Cấu trúc spinel có thể xem như được
tạo ra từ mặt phẳng xếp chặt của các ion O 2- với các lỗ trống tứ diện và bát diện được lấp
đầy bằng các ion kim loại. Các ion kim loại chiếm vị trí trống bên trong và chia làm hai
nhóm:
Nhóm các chỗ mạng 8A (nhóm A) gọi là chỗ tứ diện, loại này có số phối trí bằng bốn,
mỗi ion kim loại được tạo bởi bốn ion O2-.
Nhóm các chỗ mạng 16B (nhóm B) gọi là chỗ bát diện, loại này có số phối trí bằng
sáu, mỗi ion kim loại được bao bởi sáu ion O2-.

Hình 1.3. Vị trí tứ diện và bát diện trong mạng tinh thể Fe3O4 [5]
Dựa trên quan điểm hóa trị phân chia ferit spinel thành các loại như sau:
Spinel thường: Cơng thức chung có dạng Me[Fe 2O4]= MeO.Fe2O3 (dấu móc vng
được sử dụng để đại diện cho vị trí bát diện). Các cation kim loại Me 2+ chiếm các vị trí tứ
diện (A) và các ion Fe3+ chiếm các vị trí bát diện (B). Như vậy tỉ số ion O 2- bao quanh các
vị trí A và B là 2/3.

21


Spinel đảo: Các ferit có số ion Fe3+ đặt một nửa tại vị trí A, phần cịn lại cùng với

Me2+ chiếm vị trí B. Sự sắp xếp này được biểu thị cho các hợp chất như Fe 3+ [Me2+Fe3+]
O42-, ở đây Me2+ = Mn2+, Fe2+, Co2+, Cu2+, Ni2+.
Spinel hỗn hợp: Cation Me2+ và Fe3+ chiếm cả hai vị trí A và B. Kiểu cấu trúc này
được mô tả như sau:
Me1-x 2+Fex3+[Mex2+Fe2-x3+]O42
(Trong đó: x là tham số biểu thị mức độ spinel đảo)
Với cấu trúc spinel đảo của Fe3O4, ion Fe3+ được phân bố một nửa ở nhóm A và một
nửa ở nhóm B, cịn các ion Fe2+ đều nằm ở nhóm B. Sự phân bố này phụ thuộc vào bán
kính các ion kim loại, sự phù hợp cấu hình electron của các ion kim loại và ion O 2- và
năng lượng tĩnh điện của mạng.

Hình 1.4. Cấu trúc spinel đảo của Fe3O4 [8]
1.3.2. Tính chất từ trong các hạt nano Fe3O4
Magnetile (Fe3O4) thuộc loại vật liệu sắt từ. Vật liệu sắt từ thường thể hiện tính trễ từ
do vật liệu có tính dị hướng theo trục tinh thể. Tuy nhiên, nếu kích thước vật liệu nhỏ đi,
chuyển động nhiệt sẽ có thể phá vỡ trạng thái trật tự từ giữa các hạt thì vật liệu sắt từ trở
thành vật liệu siêu thuận từ. Đặc điểm quan trọng của vật liệu siêu thuận từ là có từ độ lớn
khi có từ trường ngồi và mất hết từ tính khi từ trường ngồi bằng khơng.
Đối với loại vật liệu sắt từ này, các mômen từ sắp xếp thành hai phân mạng phản song
song nhưng độ lớn mômen từ trong hai phân mạng không bằng nhau, dẫn đến từ độ tổng
cộng khác không ngay cả khi từ trường ngồi bằng khơng và được gọi là từ độ tự phát.
Tồn tại nhiệt độ chuyển pha TC (nhiệt độ Curie), khi T > TC trật tự từ bị phá vỡ và vật liệu
trở thành thuận từ.
22


Đối với hạt sắt từ Fe3O4, hình dạng của vịng từ trễ được xác định một phần bởi kích
thước hạt. Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng bản thân kích thước hạt cũng ảnh hưởng đến cấu
trúc đômen của vật liệu và từ đó ảnh hưởng đến đường cong từ hóa của vật liệu đó. Khi
hạt có kích thước lớn nó có cấu trúc đa đơmen. Mỗi đơmen có vecto từ độ hướng theo các

hướng khác nhau. Vì vậy cần có một từ trường ngồi đủ lớn để định hướng tất cả các
vecto từ độ của mỗi đômen theo hướng của từ trường ngoài, giá trị của lực kháng từ H C
lớn. Khi kích thước của hạt từ giảm đến một giới hạn nhất định thì sự hình thành của các
đơmen khơng cịn mạnh và khơng cịn được ưu tiên nữa. Lúc này hạt từ sẽ tồn tại như
những đơn đômen (single domain), ở giới hạn này giá trị của H C có giá trị cực đại, đường
cong từ hóa phình ra. Bán kính giới hạn để hạt tồn tại như một đơn đơmen:
rC = 9.
Trong đó: A là hằng số trao đổi, K là hằng số dị hướng.
Đối với vật liệu Fe3O4: A= 1,2810-11 J/m, K = 1,1 104 J/m3, tính được rC = 84 nm.

Hình 1.5. Đường cong từ hóa của vật liệu từ phụ thuộc vào kích thước
Như vậy, ở kích thước dưới 84 nm, hạt sẽ tồn tại như một đơn đơmen, ở đó sẽ khơng
cịn q trình dịch vách đơmen mà chỉ cịn q trình đảo từ trong hạt đơn đơmen. Q
trình này bao gồm chuyển động quay của tất cả các mômen từ. Khi hạt từ đạt đến kích
thước rất nhỏ nó trở thành trạng thái siêu thuận từ. Khi ấy, đường cong từ hóa của hạt siêu
thuận từ là một đường thuận nghịch, có từ dư Mr bằng khơng và giá trị của lực kháng từ
Hc bằng không.
1.3.3. Phương pháp tổng hợp hạt oxit sắt từ

23


Về nguyên tắc, có thể tổng hợp hạt nano oxit sắt từ theo hai nhóm phương pháp [45]:
nhóm phương pháp từ trên xuống (Top-Down) và nhóm phương pháp từ dưới lên
(Bottom-Up). Nhóm phương pháp từ trên xuống gồm các phương pháp chia nhỏ vật liệu
thô như nghiền hành tinh, nghiền rung. Nhóm phương pháp từ dưới lên tập hợp các phân
tử, ngun tử thành hạt kích thước nanomet. Nhóm này có thể được phân thành hai loại là
các phương pháp vật lý (phún xạ, bốc bay...) và các phương pháp hóa học (kết tủa từ dung
dịch, hình thành từ pha khí, phương pháp điện hóa, phương pháp hóa siêu âm…).
Ngồi ra, chúng ta cịn có thể tổng hợp được hạt nano Fe 3O4 từ tác nhân khử là các

dịch chiết tự nhiên: cây bạch đàn [15], vỏ trái bầu [16], dầu oliu [17]…, hay còn gọi là
phương pháp “tổng hợp xanh” (Green Synthesis).
Trong đề tài này, chúng tơi trình bày chi tiết phương pháp “tổng hợp xanh”. Dùng
chất khử là tanin được chiết từ lá trà xanh, sau đó khử Fe(NO3)3 thành nano oxit sắt từ.
1.3.4. Ứng dụng của hạt nano oxit sắt từ
1.3.4.1. Phân tích và chọn lọc tế bào, ADN
Trong y sinh học, người ta thường xuyên phải tách một loại thực thể sinh học nào đó
ra khỏi môi trường của chúng để làm tăng nồng độ khi phân tích hoặc cho các mục đích
khác. Phân tách tế bào sử dụng các hạt nano từ tính là một trong những phương pháp
thường được sử dụng. Quá trình phân tách được chia làm hai giai đoạn: đánh dấu thực thế
sinh học cần nghiên cứu; và tách các thực thể được đánh dấu ra khỏi môi trường bằng từ
trường. Việc đánh dấu được thực hiện thông qua các hạt nano từ tính. Hạt nano thường
dùng là hạt oxit sắt từ. Các hạt này được bao phủ bởi một loại hóa chất có tính tương hợp
sinh học như dextran, polyvinyl alcohol (PVA),…Hóa chất bao phủ khơng những có thể
tạo liên kết với một vị trí nào đó trên bề mặt tế bào hoặc phân tử mà còn giúp cho các hạt
nano phân tán tốt trong dung mơi, tăng tính ổn định của chất lỏng từ. Giống như trong hệ
miễn dịch, vị trí liên kết đặc biệt trên bề mặt tế bào sẽ được các kháng thể hoặc các phân
tử khác như hooc-mon, axit folic tìm thấy. Các kháng thể sẽ liên kết với các kháng
nguyên. Đây là cách rất hiệu quả và chính xác để đánh dấu tế bào. Q trình phân tách
được thực hiện nhờ một gradient từ trường ngoài. Từ trường tạo một lực hút các hạt từ

24


tính có mang các tế bào được đánh dấu. Các tế bào không được đánh dấu sẽ không được
giữ lại mà thốt ra ngồi.

Hình 1.6. Ngun tắc tách tế bào bằng từ trường. (a) một nam châm được đặt ở bên ngoài
để hút các tế bào đã được đánh dấu và loại bỏ các tế bào không được đánh dấu. (b) nam
châm có thể đặt vào một dịng chảy có chứa tế bào cần tách.

Hình 1.7. Nguyên tắc tách tế bào bằng từ trường sử dụng bốn thanh nam châm tạo ra một
gradient từ trường xuyên tâm.
Sơ đồ phân tách tế bào đơn giản nhất được trình bày ở hình 1.6. Hỗn hợp tế bào và
chất đánh dấu (hạt từ tính bao phủ bởi một lớp chất hoạt động bề mặt hay polime) được
trộn với nhau để các liên kết hóa học giữa chất đánh dấu và tế bào xảy ra. Sử dụng một từ
trường ngoài là một nam châm vĩnh cửu để tạo ra một gradient từ trường giữ các hạt tế
bào được đánh dấu lại. Hạn chế của phương pháp này là hiệu quả tách từ không cao. Để
tăng hiệu quả người ta thường dùng một gradient từ trường lớn tác động lên một dịng
chảy có chứa các hạt nano từ tính cần tách lọc. Thơng thường người ta cho một số sợi từ
25