1
MỞ ĐẦU
Hiện nay, vấn đề ô nhiễm môi trường, ô nhiễm nguồn nước đang là thách thức
của Việt Nam cũng như nhiều nước trên thế giới. Đặc biệt, kim loại nặng trong
nước được đánh giá là một trong các nhóm tác nhân độc hại nhất đối với môi trường
và con người. Kim loại nặng thường không tham gia hoặc ít tham gia vào quá trình
sinh hóa của các thể sinh vật và thường tích lũy trong cơ thể chúng, nên chúng rất
độc hại với sinh vật. Nhiễm độc kim loại ở người có liên quan đến các hiện tượng
sinh quái thai, ung thư, loét da, chậm phát triển về trí tuệ, hư hại gan thận và nhiều
loại bệnh khác. Thêm vào đó, các phế thải chứa kim loại độc phát sinh từ những
nguồn rất phổ biến như: khai mỏ, thuộc da, mạ điện, sản suất sơn, ác quy và đạn
dược… Ngoài ra, hoạt động nông nghiệp cũng chính là một nguồn gây ô nhiễm kim
loại nặng. Việc lạm dụng các loại phân bón hóa học, hóa chất bảo vệ thực vật đã
làm gia tăng lượng tồn dư các kim loại trong đất. Do đó, một nhiệm vụ đặt ra đối
với các nhà khoa học hiện nay là tìm ra các phương pháp có hiệu quả để loại bỏ kim
loại từ đất và các nguồn nước.
Ở Việt Nam đã có một số biện pháp được đưa ra xử lí nhưng hiệu quả chưa cao,
chi phí xử lí lớn, chưa triệt để… Vì vậy việc nghiên cứu chế tạo vật liệu tối ưu, giá
thành rẻ, dễ sử dụng, có khả năng tái sử dụng là rất cần thiết. Một số vật liệu mới
như nano sắt từ, Fe
3
O
4
nano kết hợp Al(OH)
3
, chế phẩm PVA, PVA/Chitosan… đã
được nghiên cứu nhằm ứng dụng trong xử lí môi trường, đặc biệt là để tách kim loại
nặng dạng ion ra khỏi nguồn nước, tuy nhiên hiệu quả chưa đạt như mong muốn. Sự
kết hợp cùng lúc nhiều vật liệu vừa có khả năng hấp phụ, vừa có những đặc trưng
hữu ích khác với nhạu là một hướng mới trong nghiên cứu cả trong nước và trên thế
được điều chế một cách dễ dàng với lượng lớn bằng phương pháp đồng kết tủa.
Chúng có thể được đưa vào cơ thể để phục vụ cho những mục đích như dẫn thuốc
đến tế bào ung thư, điều trị ung thư bằng nhiệt trị, tăng chất lượng ảnh cộng hưởng
từ, … ; hoặc được sử dụng ở bên ngoài cơ thể như: cố định enzym, phân tích miễn
dịch, phân tách các phần tử sinh học, làm các biosensor trong việc phát hiện
bệnh,…
Ung thư là một căn bệnh nan y. Tỉ lệ tử vong do ung thư chỉ đứng sau bệnh tim
mạch. Chi phí để điều trị bệnh ung thư là một gánh nặng của xã hội nhưng chưa thật
sự mang lại hiệu quả mong muốn. Chính vì vậy, điều trị bệnh ung thư là vấn đề thời
sự của khoa học y học. Tuy nhiên việc chế tạo ra các loại dược phẩm có khả năng
chữa trị tốt mà không gây nguy hại cho cơ thể người bệnh đến nay vẫn là vấn đề
nan giải.
Các thuốc chữa trị bệnh ung thư hiện nay đều có nhược điểm chung là không
tan trong nước, tính định hướng chọn lọc không cao đưa đến hiệu quả chữa trị thấp,
độc tính lên các cơ quan tim, gan, thận và thần kinh cao. Để hạn chế các nhược
điểm này, các loại vật liệu mang thuốc có kích cỡ nano, có khả năng định hướng
chọn lọc, chuyển tải và mang thuốc đến đúng tế bào ung thư được nghiên cứu rộng
rãi. Trong một số nghiên cứu gần đây, để tăng thêm tính hướng đích của các vật liệu
mang thuốc, người ta lợi dụng tính chất của các hạt nano từ Fe
3
O
4
, đưa hạt nano từ
mang thuốc vào cơ thể
rồi dùng từ trường ngoài định hướng thuốc đến tế bào ung
thư. Việc dẫn truyền thuốc bằng hạt từ tính giúp thu hẹp phạm vi phân bố của các
thuốc trong cơ thể, làm giảm tác dụng phụ của thuốc và giảm lượng thuốc điều trị.
Khi đi đến đúng tế bào ung thư, các tác nhân chống ung thư sẽ được nhả ra theo cơ
chế nhả chậm, các chất mang thuốc sẽ được đào thải ra ngoài cơ thể theo con đường
trường và y sinh học”.
Với các nội dung nghiên cứu chính:
- Chế tạo và nghiên cứu các đặc trưng của vật liệu lai tạo CS/Fe
3
O
4
/Al(OH)
3
.
- Nghiên cứu khả năng hấp phụ các ion kim loại Cu
2+
, Cd
2+
, Pb
2+
và Co
2+
của vật
liệu CS/Fe
3
O
4
/Al(OH)
3
.
- Nghiên cứu khả năng giải hấp phụ ion Pb
2+
của vật liệu sau hấp phụ bằng phương
pháp đốt nhiệt từ.
- Chế tạo và nghiên cứu đặc trưng của chất lỏng từ Fe
chất lỏng từ.
4
Các luận điểm cơ bản của luận văn
- Tổng quan về cấu trúc, tính chất, ứng dụng của chitosan và chitosan biến tính.
Tổng quan về cấu trúc, tính chất từ, phương pháp tổng hợp hạt nano từ Fe
3
O
4
.
Tổng quan nhôm hidroxit. Tổng quan về lí thuyết hấp phụ.
- Thực nghiệm chế tạo vật liệu hấp phụ CS/Fe
3
O
4
/Al(OH)
3
và chất lỏng từ
Fe
3
O
4
/OCMCS/curcumin.
- Thực nghiệm về việc đặc trưng hóa tính chất, cấu trúc của các mẫu tổng hợp
được.
- Thực nghiệm hấp phụ các ion kim loại Cu
2+
, Cd
2+
, Pb
/OCMCS/curcumin. Xây dựng đường đốt nhiệt của dãy các dung dịch
Fe
3
O
4
/OCMCS nồng độ khác nhau. Xây dựng đường nhả chậm curcumin bằng
phương pháp UV-Vis.
Phương pháp nghiên cứu
- Phương pháp lí thuyết: Thu thập, tổng hợp, tổng quan tài liệu, tìm hiểu cơ sở lí
thuyết của đề tài, cơ sở lí thuyết của các phép đo đặc trưng tính chất, cấu trúc của
mẫu .
- Phương pháp thực nghiệm: tiến hành thực nghiệm chế tạo mẫu, đồng thời sử
dụng một số phương pháp nghiên cứu thực nghiệm trong quá trình khảo sát cấu
trúc , tính chất của mẫu như:
o Phương pháp nhiễu xạ tia X, phổ hồng ngoại FTIR, phổ EDX
o Phương pháp hiển vi điện tử quét SEM, hiển vi điện từ truyền qua TEM.
5
o Phương pháp từ kế mẫu rung VSM, hệ đo các tính chất vật lí PPMS 6000
o Phương pháp phổ UV-Vis
o Các phương pháp khác
6 CHƯƠNG I: TỔNG QUAN TÀI LIỆU
1.1.Tổng quan về chitin (CT), chitosan (CS) và chitosan biến tính
1.1.1. Nguồn gốc [11, 12]
Chitin có chủ yếu trong vỏ cứng của các loài giáp xác như tôm, cua, mực, tảo
biển, vỏ của bọ cánh cứng… Vì vậy sản lượng của CT là rất lớn, trong số các
polime thiên nhiên, sản lượng của CT đứng thứ 2 chỉ sau xenlulo.
Bằng các phương pháp phân tích phổ (phổ cộng hưởng từ hạt nhân -NMR, và
phổ hồng ngoại -IR) người ta đã xác định được cấu trúc của Chitin/Chitosan rất
giống với xenlulo, trong xenlulo, nhóm –OH ở vị trí C
2
của mỗi đơn vị D-glucozơ.
Khi thay nhóm –OH của xenlulo bằng nhóm –NHCOCH
3
ta được Chitin, còn nếu
thay bằng nhóm –NH
2
ta được Chitosan.
Chitosan là dẫn xuất của Chitin, thu được nhờ quá trình tách nhóm axetyl
(–COCH
3
) ra khỏi Chitin, trên thực tế quá trình tách này thường không được hoàn
toàn nên người ta quy ước theo tỉ lệ tách nhóm axetyl (độ deaxetyl) như sau:
- Tỉ lệ tách nhóm axetyl < 50%,được gọi là Chitin
- Tỉ lệ tách nhóm axetyl >50%, được gọi là Chitosan.
a) Cấu trúc và tính chất của Chitin
Tên hóa học của Chitin là Poli-β-(1-4)-N-axetyl-D-glucosamin, hay còn được
gọi là Poli-β-(1-4)-2-axetamit-2-deoxy-D-glucozơ, có công thức cấu tạo lý thuyết
như sau:
Công thức phân tử dạng đơn giản là (C
8
H
13
O
5
N)
4
N)
n
.
Chitosan là một chất rắn, xốp, nhẹ, hình vảy, có thể xay nhỏ theo các kích cỡ
khác nhau, có màu trắng hay vàng nhạt, không mùi, không vị, không tan trong
nước, kiềm nhưng tan trong axit (pH ≤ 6), tạo dung dịch keo trong có khả năng tạo
màng tốt. Do có khả năng tan tốt hơn Chitin nên các ứng dụng của Chitosan cũng đa
dạng hơn rất nhiều. Nhiều tính chất của Chitosan phụ thuộc vào các thông số của nó
9
như khối lượng phân tử trung bình và độ deaxetyl, nên ta thường phải xác định các
thông số này.
1.1.3. Khả năng hấp phụ tạo phức với các ion kim loại chuyển tiếp của Chitosan
[6, 10, 15]
Trong phân tử chitosan có chứa các nhóm chức mà trong đó các nguyên tử O và
N của nhóm chức còn cặp electron chưa sử dụng, do đó chúng có khả năng tạo
phức, phối trí với hầu hết các kim loại nặng và các kim loại chuyển tiếp như: Hg
2+
,
Cd
2+
, Zn
2+
, Cu
2+
, Ni
2+
, Co
2+
sinh học để tách kim loại hay các hợp chất và các hạt ra khỏi dung dịch, được đánh
giá là một trong những phương pháp hiệu quả về cả kinh tế và kĩ thuật để loại bỏ
các kim loại gây nhiễm bẩn nguồn nước mặt và nhiều loại nước thải công nghiệp.
Có nhiều loại chất hấp phụ có khả năng tách kim loại khỏi các dòng thải với chi phí
thấp nhưng trong đó CS có dung lượng hấp phụ cao nhất. CS có khả năng hấp phụ
tốt các kim loại nặng do có nhóm amino tự do trong cấu trúc CS được tạo thành khi
deactyl hoá CT. Các phức chelat của nó làm cho khả năng hấp phụ kim loại tăng
gấp 5 đến 6 lần so với CT. Khi ghép một số nhóm chức vào khung cấu trúc của CS
sẽ làm tăng khả năng hấp phụ kim loại của CS lên nhiều lần.
Một nhóm tác giả thuộc phòng nghiên cứu kỹ thuật công trình của quân đội Mỹ
kết hợp cùng Trung tâm nghiên cứu & quản lý chất thải của Uỷ ban quản lý tài
nguyên thiên và Trường đại học Tổng hợp Illinois đã kết hợp một loại vật liệu hấp
phụ sinh học với màng CS trên nhôm oxit. Vật liệu màng CS đã biến tính trên giá
thể compoxit sứ - nhôm oxit hấp phụ đạt 153,8mg Cr
6+
/g (với nồng độ ban đầu của
Cr
6+
đều ở 1000mg/l). Ảnh hưởng của cấu trúc lỗ, độ phân bố kích thước lỗ xốp và
giá trị pH tới dung lượng hấp phụ rất rõ rệt. Ở giá trị pH thấp, dung lượng hấp phụ
11
tăng. Sự có mặt ở nồng độ cao của ion sunfat và clorua sẽ làm giảm khả năng hấp
phụ của kim loại.
* Ứng dụng trong công nghiệp thực phẩm và y học:
Chitosan có khả năng ức chế hoạt động của một số loại vi khuẩn như E.Coli.
Một số dẫn xuất của Chitosan diệt được một số loại nấm hại dâu tây, cà rốt, đậu và
có tác dụng tốt trong bảo quản các loại rau quả có vỏ cứng bên ngoài. Có thể bảo
quản các loại thực phẩm tươi sống, đông lạnh khi bao gói chúng bằng các màng
mỏng dễ phân hủy sinh học và thân thiện với môi trường. Trong thực tế người ta đã
6
của chitosan này có nhiều tính chất ưu việt như không
độc hại, chống được hoạt động của nấm và vi khuẩn, đồng thời có tính chất tương
hợp và có khả năng phân hủy sinh học. O-CMCS được tổng hợp từ chitosan theo sơ
đồ:
Về mặt ứng dụng, O-CMCS được sử dụng để chế tạo chất dẫn thuốc vào cơ thể
và thực hiện quá trình nhả chậm thuốc trong cơ thể. Trong công trình [s_20] Anitha
và các cộng sự đã tổng hợp hạt nano O-CMCS mang curcumin, hoạt chất chiết xuất
từ nghệ có khả năng chống ung thư. Hạt nano O-CMCS mang curcumin được xác
định các đặc trưng và thực hiện thí nghiệm nhả chậm in vitro (trong điều kiện nhân
tạo tương tự trong cơ thể). Kết quả cho thấy hạt O-CMCS là chất mang thuốc chống
ung thư (thường là chất kị nước như curcumin) có hiệu quả tốt.
Bên cạnh ứng dụng mang thuốc, O-CMCS còn được kết hợp với Fe
3
O
4
để ứng
dụng trong phương pháp đốt nhiệt điều trị [51].
1.2. Tổng hợp và ứng dụng của hạt nano oxit sắt từ
1.2.1. Cấu trúc tinh thể của Fe
3
O
4
Oxit sắt từ Fe
3
O
4
(Magnetite) được viết dưới dạng: Fe
, 16 ion Fe
3+
và 32 ion O
2-
.
Bán kính của nguyên tử oxy lớn (cỡ 1,32A
o
), do đó ion O
2-
trong mạng hầu
như nằm sát nhau tạo thành một mạng lập phương tâm mặt [15T]. 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 bao bởi bốn ion O
2-
- 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 O
2-
.
Hình 1. 2: Vị trí tứ diện và bát diện trong mạng tinh thể Fe
3
chiếm vị trí B. Sự sắp xếp này được biểu thị cho các hợp chất như
Fe
3+
[Me
2+
Fe
3+
]O
4
2-
, ở đây Me
2+
= Mn
2+
, Fe
2+
, Co
2+
, Cu
2+
, Ni
2+
- Spinel hỗn hợp: Cation Me
2+
và Fe
3+
1.2.2. Tính chất từ
1.2.2.1. Khái quát về từ tính của vật liệu
Dưới tác dụng của một từ trường bên ngoài, phụ thuộc vào hưởng ứng của từ
trường ngoài mà người ta phân vật liệu thành các dạng như sau: nghịch từ (DM),
thuận từ (PM), sắt từ (FM) và siêu thuận từ (SPM). Hình 1 minh họa sự chuyển
động của mạch máu trong đó có sự tồn tại của hạt nanô từ tính (giữa). Các thành
phần trong mạch máu có tính chất từ khác nhau. Có thành phần là nghịch từ (DM),
thuận từ (PM), sắt từ (FM) và siêu thuận từ (SPM). Phần lớn các chất hữu cơ có tính
nghịc từ, một số ion của sắt có mặt trong các ferritin có tính thuận từ, hạt nanô từ
tính được tiêm từ bên ngoài vào có tính sắt từ và siêu thuận từ.
15 Hình 1. 4: Mô hình minh họa sự chuyển động của mạch máu trong đó có sự tồn tại của
hạt nanô từ tính (giữa). Các thành phần trong mạch máu có tính chất từ khác nhau. Có
thành phần là nghịch từ (DM), thuận từ (PM), sắt từ (FM) và siêu thuận từ (SPM).
Giả sử từ trường ngoài đặt vào là H, sự hưởng ứng của vật liệu được gọi là từ
độ M, thì người ta định nghĩa cảm ứng từ B là: B =
0
(H + M). Trong đó,
0
là độ
từ thẩm của chân không. Từ độ M là số mô men từ của nguyên tử trên một đơn vị
thể tích M = Nm/V. (m là mô men từ nguyên tử). Độ cảm từ: = M/H. Vật liệu
nghịch từ có độ cảm từ âm và nhỏ (10-6), vật liệu thuận từ có độ cảm từ dương và
nhỏ (10
-3
– 10
-5
Đối với hạt sắt từ Fe
3
O
4
, hình dạng của vòng từ trễ được xác định một phần
bởi kích thước hạt (hình 1.12). Các nghiên cứu [7,15T] 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 hoá của vật liệu đó. Khi hạt có kích thước lớn nó có cấu trúc đa
đômen. Mỗi đômen có véctơ từ độ hướng theo các hướng khác nhau. Vì vậy cần có
một từ trường ngoài đủ lớn để định hướng tất cả các véctơ 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 các đômen không
còn mạnh và không còn 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 hoá phình ra. Bán kính giới hạn để hạt tồn tại như một đơn đômen
[28T]:
(1.8)
Trong đó A là hằng số trao đổi, K là hằng số dị hướng.
Đối với vật liệu Fe
3
O
4
: A = 1.28 .10
-11
J/m, K = 1,1.10
phương pháp hóa siêu âm… [hải]). Tuy nhiên trong khuôn khổ luận văn, tác giả chỉ
trình bày chi tiết phương pháp đồng kết tủa, phương pháp chính dùng để điều chế
hạt nano Fe
3
O
4
trong luận văn.
Phương pháp đồng kết tủa:
Phương pháp đồng kết tủa dựa trên phản ứng hoá học:
2Fe
3+
+ Fe
2+
+ 8OH
-
0
t
Fe
3
O
4
+ 4H
2
O (1.9)
18
Ở đây Fe
2+
2
O
3
(1.11)
Trong dung dịch muối Fe(II) và Fe(III) tồn tại dưới dạng các ion phức aquơ
Fe(H
2
O)
6
2+
và Fe(H
2
O)
6
3+
. Các ion này bị thuỷ phân và cung cấp những phân tử sắt
có cấu trúc đơn đômen. Một số nghiên cứu gần đây đã chỉ ra sự thuỷ phân của ion
Fe
2+
và Fe
3+
tạo ra những pha khác nhau của oxit và hidroxit sắt và sản phẩm cuối
cùng phụ thuộc vào quá trình biến đổi này.
Trong điều kiện thuận lợi: pH cao và nhiệt độ cao(≥ 60
0
C) ion hexa-aquơ thuỷ
phân và tạo thành chuỗi mầm tinh thể liên kết với nhau. Phản ứng thuỷ phân đơn
giản được mô tả theo phương trình dưới đây mà ở đó z là hoá trị của ion kim loại
còn n là số bậc của phản ứng thuỷ phân.
Fe(H
3+
Fe(OH)
+
Fe(OH)
2+
Fe(OH)
2
Fe(OH)
2
+
Fe(OH)
3
-
Fe(OH)
3
Fe(OH)
4
2-
Fe(OH)
4
-Fe
O)
y
(OH)
(6m-y)
(zm-y)+
+ yH
3
O
+
(1.13)
Tổng kết quá trình hình thành phức kim loại như là một hàm số của pH và hoá
trị của nó, hình 1.17 biểu diễn sự phụ thuộc phức của ion kim loại vào pH và hoá trị
của chúng, trục hoành biểu diễn pH của dung dịch, trục tung biểu diễn hoá trị của
kim loại. Ví dụ cả Fe(OH)
4
-
và Fe(OH)
3
-
đều là sản phẩm của phản ứng thuỷ phân
tại pH từ 12
14 cho ion Fe
2+
và Fe
3+
. Chỉ có Fe(OH)
3
mới tồn tại trong cả môi
trường axit và môi trường bazơ.
(OH)
2(3-x)
]
m
2m+
và được mô tả bằng phản ứng sau:
mFe
2+
+ 2mFe
3+
+ 6mOH
-
[Fe(II)Fe(III)
2
O
x
(OH)
2(3-x)
]
m
2m+
+ mxH
2
O (1.8)
21
Phức này có tỷ lệ Fe(III)/Fe(II) giống với tỷ lệ của oxit sắt từ. Sau đó phức có
đỏ đậm sẽ bắt đầu kết tủa tạo ra những hạt màu đen Fe
Nhược điểm: Nhược điểm lớn nhất của phương pháp đồng kết tủa khó có thể
điều khiển được kích thước của hạt. Yêu cầu hóa chất phải thật tinh khiết. Phản ứng
tiến hành trong môi trường khí quyển N
2
, các dung dịch chuẩn bị cho phản ứng đều
phải được loại O
2
cẩn thận.
1.2.4. Ứng dụng của hạt nano oxit sắt từ
1.2.4.1. Ứng dụng để xử lý nước:
22
Có thể loại bỏ Asen trong nước bằng hạt nano oxit sắt; thực nghiệm cho
thấy khi cho hạt nano oxit sắt từ với nồng độ 1g/l vào mẫu nước có chứa nồng
độ Asen là 0.1mg/l chỉ sau một phút thì nồng độ Asen đã giảm chỉ còn
0,0081mg/l dưới tiêu chuẩn của Bộ y tế cho phép (0,01mg/l).
Mới đây một nhà khoa học Nhật Bản đã có sáng kiến sử dụng hạt nanô
từ tính lọc nước bằng cách cho một loại vi khuẩn chuyên ăn các chất bẩn lơ
lửng trong nước vào nước bẩn đã được hoà thêm các hạt nanô từ tính. Bình
thường các vi khuẩn có tác dụng “thu gom” chất bẩn. Khi đã ăn no chúng tự
chìm xuống đáy (do trọng lực) và mang theo các chất bẩn đã thu gom được do
đó làm cho nước trở nên trong. Nếu trong nước có hạt nanô từ tính thì các vi
khuẩn sẽ gom vào mình cả các chất bẩn thông thường lẫn các hạt nanô. Khi
đó chỉ cần sử dụng một nam châm mạnh là ta có thể hút các vi khuẩn này làm
cho chúng chìm xuống nhanh hơn do đó cũng làm nước trong nhanh hơn.
Các ứng dụng của hạt nanô từ trong y sinh học được chia làm hai loại: ứng
dụng ngoài cơ thể và trong cơ thể. Trong luận văn này, tác giả chỉ trình bày một số
ứng dụng tiêu biểu trong rất nhiều ứng dụng đã và đang được nghiên cứu. Phân
tách và chọn lọc tế bào là ứng dụng ngoài cơ thể nhằm tách những tế bào cần
nghiên cứu ra khỏi các tế bào khác. Các ứng dụng trong cơ thể gồm: dẫn thuốc,
Dòng chảy
Tế bào thường
Từ trường
24 Hình 1. 8: 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 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 lên kết hóa học giữa chất đánh dấu và tế bào xảy
ra. Sử dụng một từ trường ngoài là một thanh 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 [10]. Để tăng hiệu quả người ta thường dùng một
gradient từ trường lớn tác động lên một dòng chảy có chứa các hạt nanô từ tính cần
tách lọc. Thông thường người ta cho một số sợi từ hóa hoặc tiểu cầu từ tính trong
lòng các ống rồi bơm dung dịch có chứa hạt nanô từ tính và tế bào liên kết với hạt
nanô từ tính đi qua (hình 6, bên dưới). Trong công trình [11], hạt nanô từ tính sẽ
dừng ở các sợi, các sợi có vai trò như nơi giam giữ hạt nanô từ tính và tế bào.
Phương pháp này có nhược điểm là hạt nanô từ tính và tế bào có thể bị mất mát do
bị tắc trong đám sợi. Một phương pháp khác được sử dụng mà không cần sự có mặt
của các đám sợi đó là dùng một gradient từ trường xuyên tâm tạo bởi bốn thanh
nam châm như hình 7. Gradient từ trường xuyên tâm làm các tế bào đánh dấu từ bị
hút về phía thành ống rất nhanh [12]. Trong ứng dụng này dung dịch không chuyển
động mà gradient từ trường chuyển động so với dung dịch đứng yên. Phụ thuộc vào
độ linh động từ tính của tế bào đánh dấu từ tính mà các tế bào sẽ được tách ra khỏi
dung dịch và được thu thập bằng một nam châm vĩnh cửu.
Tách tế bào bằng từ trường đã được ứng dụng thành công trong y sinh học. Đây
là một trong những phương pháp rất nhạy để có thể tế bào ung thư từ máu, đặc biệt
Copyright: Tài liệu đại học ©