1
SỞ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ TP HỒ CHÍ MINH
BÁO CÁO NGHIỆM THU

ĐỀ TÀI NGHỊÊN CỨU KHCN CẤP SỞ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ
TP HỒ CHÍ MINH 2006-2008
Tên đề tài:

XÂY DỰNG QUI TRÌNH CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO
VẬT LIỆU OXIT SẮT NANÔ VÀ PHỨC NHẰM
KHẢO SÁT KHẢ NĂNG ỨNG DỤNG TRONG Y
SINH HỌC

KH
Ngành
chuyên
môn
Đơn vị
công tác
1
Nguyễn Cửu Thị
Hương Giang
TS Sinh học
phân tử
Phân viện Hóa HCTN

2
Trần Hòang Hải TS, PGS Vật lý vật
liệu y sinh

Phân viện Vật lý
3
Đòan thị Kim Dung ThS Vật liệu nanô Phân viện Vật lý
4
Phạm Đình Hùng TS,PGS Hóa học
hữu`cơ

PTN nanô
ĐH QG TP HCM
5
3

MUC LUC

Trang
PHẦN TỔNG QUAN 1
PHẦN 1: NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP OXIT SẮT KÍCH THƯƠC NANÔ
ỨNG DỤNG LÀM TĂNG ĐỘ NÉT HÌNH ẢNH TRONG CỘNG HƯƠNG TỪ 5
I.1. Mở đầu
I.2. Tổng hợp các hạt nanô oxit sắt Fe
3
O
4
6
I.2.1. Các thiết bị thực nghiệm 6
I.2.2. Hóa chất 6
I.2.3. Qui trình tổng hợp hạt 6
I.3. Kết quả thực nghiệm 8
I.3.1. Phổ nhiễu xạ tia X 8
I.3.2. Đường cong từ hóa 9
I.3.3. Ảnh kính hiển vi điện tử quét (SEM) 11
I.4. Tổng hợp chất lỏng từ 14
I.4.1. Thiết bị thực nghiệm 14
I.4.2. Hóa chất 14
I.4.3. Quy trình tổng hợp 15
I.4.4. Kết quả đo tính chất từ và phân tích cấu trúc 17
I.4.5. Phân tích cấu trúc hạt 17
I.4.6. Khảo sát tính chất từ 18

II.7.6. Kết luận thử nghiệm BM3 và BM4 61
II.8. Qui trình pha chế thuốc bổ máu phục vụ cho thử nghiệm sinh học 62
II.9. Kết luận phần II 64
Phần III:
PHẦN KẾT LUẬN 64
TÀI LIỆU THAM KHẢO 66
PHỤ LỤC 68
thời gian phản ứng 34
Bảng 2.5. Khảo sát tổng hợp canxi gluconat bằng vi sóng theo
thời gian phản ứng 35
Bảng 2.6. Khảo sát phản ứng tổng hợp canxi gluconat bằng thanh
Siêu âm theo thời gian phản ứng 37
Bảng 2.7. Khả
o sát phản ứng tổng hợp canxi gluconat bằng bồn siêu âm theo
thời gian phản ứng 38
Bảng 2.8. Kết quả phân tích
13
C NMR canci gluconat 39
Bảng 2.9. Kết quả phân tích phổ
1
H NMR 40
Bảng 2.10. Biến thiên của hiệu suất phản ứng tổng hợp sắt (II) theo
nhiệt độ và thời gian phản ứng 42
Bàng 2.11. Biến thiên của hiệu suất phản ứng tổng hợp Sắt (II) gluconat
theo nhiệt độ và thời gian phản ứng. 45
Bang 2.12. Biến thiên của hiệu suất phản ứng tổng hợp Sắt (III) gluconat
theo nhiệt độ và thời gian phản ứng. 45
Bảng 2.13 Kh
ảo sát phản ứng tổng hợp Mangan(II) gluconat theo nhiệt độ 49
Bảng 2.14. Khảo sát phản ứng tổng hợp Mangan (II) gluconat theo thời gian 50
Bảng 2.15. Số lượng hồng cầu(triệu/mm
3
) chuột nhắt trước và sau điều trị 54
Bảng 2.16. Trị số Hct(%) của chuột nhắt trước và sau điều trị 55
Bảng 2.17. Trị số Hb(%) của chột nhắt trước và sau khi tiêm APH 56
Bảng 2.18. Trọng lượng lách (g) chuột nhắt trước và sau điều trị 14 ngày 57
Bảng 2.19. Số lượng hồng cầu (triệu/mm

Đồ thị 2.7. Trị số Hb(%) của chuột nhắt trước và sau khi tiêm APH 56
Đồ thị 2.8. Trọng lượng lách (g) chuột nhắt sau điều trị 56
Đồ thị 2.9. Số lượng hồng cầu (triệu/mm
3
) chuột nhắt trước và sau điều trị 58
Đồ thị 2.10. Trị số Hct(%) của chuột nhắt trước và sau điều trị 59
Đồ thị 2.11. Trị số Hb(%) của chột nhắt trước và sau khi tiêm APH 60
Đồ thị 2.12. Trọng lượng lách (g) chuột nhắt sau điều trị 61

DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH

Hình 1.1. Sơ đồ tổng hợp hạt nano bằng phương pháp đồng kết tủa 7
Hình 1.2. Ph
ổ nhiễu xạ của mẫu hạt C15 8
Hình 1.3. Phổ nhiễu xạ của mẫu hạt C 65 8
Hình 1.4. So sánh đường cong từ hóa của C9 và C10 9
Hình 1.5. Đường cong từ hóa của hai mẫu C9 và C42 10
Hình 1.6. Các đường cong từ hóa của các mẫu C55, C65, C75 10
Hình 1.7. Ảnh SEM của các mẫu C19 và C15 11
Hình 1.8. Ảnh SEM của các mẫu C9 và C42 11
Hình 1.9. Ảnh SEM của các mẫu C55, C65 và C75 12
Hình 1.10. Ảnh TEM của các mẫu có kích cỡ khác nhau 13
Hình 1.11. Phổ nhiễu xạ
tia X của các mẫu H4,H8,H9,H11,H12 17
Hình 1.12. Ảnh TEM của mẫu H4 đã phủ starch 20
Hình 1.13. Ảnh FESEM của mẫu H4 đã phủ starch 20
Hình 1.14. Lấy thân nhiệt của Thỏ 26
Hình 1.15. Gan Thỏ trước khi tiêm chất lỏng từ 26
Hình 1.16. Gan Thỏ sau khi tiêm 2 phút 27
Hình 1.17. Gan Thỏ sau khi tiêm 15 phút 27

không thay đổi lên một tập hợp các proton
như hạt nhân hydrogen trong phân tử nước, thì mômen từ spin của proton sẽ chuyển
động tuế sai xung quanh trục z của từ trường với tần số Larmor :

00
B
γ
ω
=

Sau đó ta đặt thêm một từ trường xung biến thiên với tần số vô tuyến vuông góc với
từ trường ngoài đúng bằng với tần số larmor thì sẽ có sự hấp thụ cộng hưởng xảy ra,
Các proton sẽ chuyển lên các mức năng lượng cao hơn. Khi ngắt xung tần số vô
tuyến thì có sự hồi phục của proton về trạng thái ban đầu và phát ra một lượng nhỏ
của bức xạ
điện từ được các cuộn dò phát hiện và chuyển thành hình ảnh. Hai tác
nhân ảnh hưởng đến ảnh của cộng hưởng từ là mật độ proton và các hằng số thời
gian hồi phục từ dọc (T1) và ngang (T2).
Trong 1 mm
3
có gần 6.6 x 10
19
proton. Khi có hiện tượng cộng hưởng xảy ra thì
chỉ cần có 2 x 10
14
proton trên 1 mm
3
nước tham gia quá trình này thì tín hiệu do
chúng gây ra cũng đủ để nhận biết trên ảnh cộng hưởng từ.
Nếu từ trường ngoài hướng dọc theo trục z thì các thời gian hồi phục dọc ( hay

Bằng cách giảm T1 là ta đã tăng độ khuếch
đại của tín hiệu lên. Bằng cách giảm T2
là ta đã tăng tính tương phản của ảnh. Bằng cách dùng các chất tương phản từ tính
thì ta có thể làm giảm được các hằng số T1 và T2. 2
Ferrit kích thước hạt nanô được quan tâm đến từ lâu bởi khả năng gắn kết với các
chất có hoạt tính sinh học như enzym, kháng nguyên, DNA. Đây cũng là hướng có
nhiều triển vọng ứng dụng trong y sinh học.
Trong các vật liệu nanô có từ tính, chúng ta thấy rất nhiều tác dụng trên có thể
thu được với ôxit sắt hai (II) và ba (III). Các ôxit sắt có những ứng dụng rất có triển
vọng như: dùng ôxit sắt nanô để đánh dấu và phân lập tế bào, chữa bệnh theo
phương thức nâng nhiệt cục bộ bởi từ trường, phân phối thuốc và đặc biệt, nâng cao
chất lượng hình ảnh của cộng hưởng từ hạt nhân MRI [2]. Đượ
c tập trung nghiên
cứu ứng dụng trong y sinh học như vậy, có lẽ vì ôxit sắt rất thân thiện với thế giới
sinh học, trong đó có con người. Sắt có trong thành phần của máu, vì vậy từ lâu khi
bị thiếu máu người ta phải uống thuốc chứa sắt để khỏi bệnh! Gần đây đã có những
thông báo tổng hợp hạt ôxit sắt nanô và xử lí bề mặt của chúng nhằm sử dụng làm
vật liệu sinh học và các loại “thuốc” trị bệnh khác nhau [3]. • Tình hình nghiên cứu ngoài nước
Trước đây có nhiều tác giả nghiên cứu tổng hợp ferrit kích thước nanô trong các
điều kiện khác nhau như điều chế từ Fe(OH)
2
ở 90
o
C [4], hay tổng hợp ở nhiệt độ

các chất này thì các hằng số thời gian hồi phục được rút ngắn rất nhiều so với chất
tương phản thuận từ như Gd-DTPA. Các chất tăng cường tính tương phản cho ảnh
của cộng hưởng từ là các hạt nano ôxyt sắt siêu thuận từ hiện
đang được quan tâm.
Chẳng hạn các chất FeridexI.V, được hãng Advance Magnetics tung ra thị trường,
đã đựơc sử dụng chụp ảnh gan, rối loạn túi mật. Một chất tương phản ôxít sắt khác
có tên Resovit được sủ dụng chụp các khối u.[10,11]
Các chất tương phản ôxit sắt siêu thuận từ có một sức hấp dẫn đối với các nghiên

3
cứu và điều trị bệnh vì chúng ít gây độc hại khi hoạt động trong cơ thể, sau khi điều
trị thì chúng sẽ tự phân hủy qua đường gan. Độ từ hóa bão hòa của chúng lớn nên
dễ diều khiển bằng từ trường ngoài.
Tùy theo từng bộ phận trong cơ thể mà người ta sử dụng các hạt có kích thước
khác nhau. Chẳng hạn, chụp ảnh ruột: đường kính trung bình của hạt không nhỏ
hơ
n 300 nm, chụp ảnh gan, lách: đường kính từ 80 – 150 nm, ảnh u bạch huyết: 20
– 40 nm, ảnh tủy xương : 20 nm…
Kích thước của các hạt phụ thuộc vào các phương pháp tổng hợp: phương pháp
vật lý , phương pháp hóa học và chiều dày lớp phủ bên ngoài. Lớp phủ bên ngoài
phải có tính thích nghi sinh học, Chẳng hạn: Polyethylene glycol (PEG), Dextran,
Polyvinylpyrrolidone (PVP), Fatty acids, Polyvinyl alcohol (PVA) , Polyacrylic
acid, …
Các chất tương phản ảnh cộng hưởng từ được sử dụng qua đường uống, tiêm vào
tĩnh mạch ho
ặc tiêm thẳng vào bộ phân cần chụp, tùy theo từng bộ phận trong cơ
thể[12].
Người ta cũng đã nghiên cứu khả năng gắn kết các chất có hoạt tính sinh học như
enzym, kháng nguyên, DNA lên các hạt ferrit kích thước nanô [13].
Tuy nhiên công trình nghiên cứu sự gắn kết của aptamer lên ferrit kích thước nanô 4
• Tình hình nghiên cứu trong nước
Trong một số năm qua, nhất là từ khi chương trình khoa học cơ bản trọng điểm
về khoa học và công nghệ nanô do Giáo sư Viện sỹ Nguyễn Văn Hiệu đề xuất và
được nhà nước phê duyệt cho triển khai năm 2004-2005, hàng loạt các nghiên cứu
vật liệu nanô và ứng dụng đã xuất hiện. Trong lĩnh vực Vật lý và Khoa học Vật liệu,
tại hội nghị Vật lý toàn quốc, họ
p vào đầu tháng 11 năm 2005, Hà Nội, chúng ta
thấy có khá nhiều báo cáo của các tập thể khoa học lớn liên quan đến vật liệu ôxit
sắt dạng hạt nanô và ứng dụng. Như các báo cáo của nhóm nghiên cứu của GS
Thân Đức Hiền, ITIMS, ĐH Bách Khoa Hà nội về chất lỏng từ, GS Nguyễn Hữu
Đức, ĐH Công nghệ, PGS Trần Hoàng Hải, Phân Viện Vật lý, TP HCM, TS
Nguyễn Hoàng Hải, ĐHKHTN, ĐHQG Hà nội về chế tạo dịch keo c
ủa ôxit sắt
dạng hạt nanô và triển vọng ứng dụng trong y sinh học [17]. Theo hướng tổng hợp
vật liệu gắn liền với kĩ thuật tương thích sinh học, gần đây còn có công trình của GS
Nguyễn Công Hào và TS Nguyễn Cửu Thị Hương Giang nghiên cứu chế tạo tổ hợp
ôxit sắt nanô được bao bọc bằng phân tử ADN, tạo nên một siêu phân tử (vật liệu
lai hữu cơ - vô cơ cấu trúc nanô), có kh
ả năng tương thích sinh học cao[18]. Từ vài
năm trước đây, tập thể khoa học của PGS Lê Quốc Minh và GS.TSKH Nguyễn Phú
Thuỳ, đã tổng hợp thành công nanocomposite của ôxit sắt trong nền solgel, từ đấy
có thể chế tạo màng mỏng chứa hạt sắt (kim loại) nanô, trong mạng silica [19]. Thời
gian qua, Viện Khoa học Vật liệu, Viện Khoa học Côngnghệ Việt nam, đã tổ chức
một số khảo sát ban đầu v
ề khả năng tổng hợp dung dịch keo (dịch keo huyền phù)


PHẦN I
NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP OXIT SẮT KÍCH THƯỚC NANO ỨNG
DỤNG LÀM TĂNG ĐỘ NÉT HÌNH ẢNH TRONG CỘNG HƯƠNG TỪ

I.1. Mở đầu:
Bắt đầu từ thập kỷ 80 của thế kỷ trước nền khoa học và công nghệ thế giới đã đặt
biệt chú ý tới một hướng nghiên cứu và phát triển đặc biệt kỳ lạ và lý thú mà ngày nay
được gọi là khoa học và công nghệ nano. Tên gọi nano có ý nghĩa là hướng nghiên cứu
này liên quan đến các vật thể, cấu trúc có kích thước khoảng từ 1 đến 100 nanomét
(nm), mà một nanomét bằng một phần t
ỷ của mét.Các vật liệu có kích thước nano thể
hiện những thuộc tính không giống với vật liệu khối tương ứng, đồng thời kích thước
và bề mặt có ảnh hưởng rất lớn đến tính chất của vật liệu [1].
Đặc biệt , công nghệ nanô đã và đang có nhiều ứng dụng quan trọng trong khoa
học đời sống và chăm sóc sức khỏe con người. Các nhà khoa học ngày càng bị cu
ốn
hút khi nghiên cứu hạt nano từ đặc biệt trong lĩnh vực y – sinh học. Bởi vì hạt nano từ
được coi là kẻ dẫn đường chỉ điểm lợi hại trong y – sinh như sử dụng hạt nano từ để
tách từ, làm tăng tính tương phản ở ảnh cộng hưởng từ hạt nhân, làm chất dẫn thuốc,
làm cảm biến thông minh . Các ứng dụng này có thể xem như một cuộc cách mạng
về y sinh học vì có thể chuẩn đoán chính xác và điều trị hoàn toàn một số bệnh ung thư
mà trước đây không thể chữa khỏi, các khối u ở các cơ quan của cơ thể người như:
gan, phổi, ruột và não… đã được xác định chính xác và phá hủy mà không gây ảnh
hưởng đến các mô lành xung quanh.
Qua nghiên cứu cho thấy, hạt nanô từ tồn tại trong chất lỏng từ phải không mang
độc tố và đảm bảo kh
ả năng lưu thông dễ dàng trong cơ thể. Hạt nanô oxít sắt từ Fe
3
O

nanô và khống chế được kích thức của các hạt , các hạt tạo ra phải mang tính chất siêu
thuận từ, có nghĩa là : các hạt không có độ từ hóa còn dư khi cắt từ trường ngoài, nghĩa
là lực khử từ bằng không và khi có từ trường ngoài thi nhanh chóng đạt giá trị bão hòa
và có độ lớn để có thể sử dụng trong y sinh học.
Để thực hiện điều kiện các hạt không độc hại và có tính thích nghi sinh học thì phải
bọc các hạt bằng các lớp phủ polymer từ các chất hữu cơ hay vô cơ không độc h
ại và
có tính thích nghi sinh học mà các nhà sản xuất trên thế giới đã lưu hành trên thị
trường.Các quy trình tạo hạt ôxit sắt có kích thước nanô khác nhau :
I.2. Tổng hợp các hạt nanô ôxit sắt Fe
3
O
4
.
I.2.1. Các thiết bị thực nghiệm :
- Máy khuấy siêu âm.
- Dụng cụ nâng nhiệt và nhiệt kế.
- Nam châm vĩnh cửu.
- Thiết bị đo pH.
- Máy sấy chân không.
I.2.2. Hóa chất :
- Muối Ferric chloride hexahydrate ( FeCl
3
.6H
2
O, 99% ).
- Muối Ferro chloride tetrahydrate ( FeCl
2
.4H
2

.6H
2
O + FeCl
2
.4H
2
O + 8NaOH = Fe
3
O
4
+ 8NaCl + 20H
2
O
Hỗn hợp trên tiếp tục được khuấy siêu âm trong vòng 10 phút và tiếp tục
khử oxy bằng khí N
2
. Sản phẩm hạt nanô từ Fe
3
O
4
có màu đen được lắng bằng
nam châm vĩnh cửu và rửa từ 3-5 lần bằng nước cất để loại bỏ các cặn bẩn. Sản
phẩm cuối cùng đem sấy khô ở 70
O
C 7
Sơ đồ tổng hợp :


Bảng 1.1. Các mẫu hạt Fe
3
O
4
được đưa đi khảo sát Mẫu Nồng độ
Fe
3+
:Fe
2+

Nồng độ OH
-
Nhiệt độ Điều kiện thí
nghiệm
C9 0.1 M: 0.2M 0.1 M 80

thông qua ảnh chụp từ các thiết bị như : nhiễu xạ tia X (XRD), Kính hiển vi điện tử
quét (SEM), Kính hiển vi điện tử truyền qua (TEM) nhằm kiểm tra quá trình tạo hạt
Fe
3
O
4
. Từ đó rút ra các nhận xét và đánh giá các kết quả thu được.
I.3.1. Phổ nhiễu xạ tia X
Các mẫu phân tích XRD ở dạng bột mịn. Sau khi lọc bằng nước cất và lắng bằng nam
châm vĩnh cữu vài lần, các mẫu hạt được đem sấy trong tủ chân không ở 70
o
C trong
khoảng 48 giờ để thu được mẫu hạt khô Fe
3
O
4
. Hai mẫu C15 và C16 được đem khảo
sát X-Ray.
Phổ XRD được khảo sát với điện cực Cu-Kα, bước sóng λ = 1.5405 A
o
, góc nhiễu xạ
2θ từ 15
o
– 17
o
, hiệu điện thế 40 kV và cường độ dòng điện 50 mA.


thấy các đỉnh phổ tương đối trùng nhau ở các góc 2θ, chỉ sai lệch nhau về độ bán rộng
của phổ. Mẫu C15 có độ bán rộng nhỏ hơn so với mẫu C65 cho thấy kích thước hạt ở
mẫu C65 nhỏ hơn kích thước hạt ở mẫu C15. Qua đó cho thấy các yếu tố trong quá
trình thực nghiệm ảnh hưởng đến kích thước hạt tạo thành.
Dựa vào độ rộng ở ½ đỉnh phổ cực đại tính theo 2θ của các đỉnh phổ chính trong
phổ XRD của các mẫu phân tích và thông qua công thức Scherrer , ta có thể tính được
kích thướctrung bình của mẫu hạt C15 vào khoảng 16 – 18 nm trong khi mẫu C65 có
đường kính trung bình vào khoảng 13 – 15 nm.
Như vậy , bằng phổ nhiễu xạ tia X, ta có thể khẳng định phương pháp đồng kết tủa
tạo ra được sảnn phẩm hạt chủ yếu nằm ở
pha Fe
3
O
4
.
I.3.2. Đường cong từ hóa.
Như ta đã biết , độ từ hóa là một trong những yếu tố quan trọng của hạt Fe
3
O
4
để
phục vụ cho các ứng dụng trong y sinh học. Do đó các mẫu đã được khảo sát tính chất
từ bằng từ kế mẫu rung (VSM). Từ các số liệu thu được với phần mềm Origin ta có
thể vẽ được đường cong từ hóa của các mẫu hạt .
Ta nhận thấy các mẫu khảo sát đều cho ta đường cong từ hóa có dạng như nhau là
không có lực kháng từ cũng như độ từ hóa còn dư
. Điều này chứng tỏ rằng các sản
phẩm hạt tạo thành đều có tính siêu thuận từ.
Qua các kết quả thu được ta nhận thấy rằng có một só yếu tố ảnh hưởng lên độ từ
hóa bão hòa của các hạt tạo thành.

Đây là hai mẫu hạt có chung các thông số thực nghiệm : cùng nồng độ muối sắt
cũng như OH- ban đầu, phản ứng xảy ra ở 80
o
C. Tuy nhiên , phản ứng tổng hợp mẫu
C9 được thực hiện trong điều kiện bình thường , không sục khí ni tơ N
2
, còn mẫu C42
được sục khí N
2
trong quá trình phản ứng.
Kết quả nhận được khá rõ ràng. Khi được sục khí N
2
trong quá trình phản ứng, sản
phẩm hạt tạo thành có độ từ hóa cao hơn hẳn so với phản ứng thông thường không
được sục khí N2 : từ 59.11 emu/g ở mẫu hạt C9, độ từ hóa bão hòa đã nhảy vọt lên đến
70.73 emu/g ở mẫu C42. Kết quả này cho thấy việc sử dụng khí N
2
vào quá trình phản

11
Như vậy , nồng độ OH- ban đầu cũng như nhiệt độ không ảnh hưởng mạnh mẽ đến
độ từ hóa của sản phẩm hạt tạo thành như điều kiện sục khí N
2
trong quá trình thực
hiện phản ứng.
I. 3. 3. Ảnh kính hiển vi điện tử quét (SEM).
Các hạt được khảo sát có dạng hình học và kích thước trung dựa trên các ảnh SEM.
Quan sát ảnh SEM của các mẫu hạt , ta có thể nhận thấy sự thay đổi trong kích thước
hạt trung bình của các mẫu khảo sát. Từ đó có thể phân tích các yếu tố ảnh hưởng đến
kích thước hạt như nồng độ OH- ban đầu, điều ki
ện phản ứng… có hay không sục khí
N
2
trong quá trình thực nghiệm, nhiệt độ phản ứng , cũng như đã phân tích ở phần độ
từ hóa bão hòa trước đây.
Trước hết , ta quan sát ảnh chụp SEM của hai mẫu hạt C19 và C15 là hai mẫu có
điều kiện phản ứng giống nhau, chỉ khác nhau về nồng độ OH- ban đầu

Ảnh SEM của các mẫu hạt C9 và C15


SEM
của các
mẫu C9
và C42

12
Ảnh SEM của hai mẫu C9 và C42 cho ta thấy kích thước trung bình của hạt nhỏ hơn
và phân bố đồng đều hơn khi quá trìnhphản ứng được sục khí N
2
; mẫu C42 có kích
thước hạt trung bình chỉ vào khoảng 5 – 8 nm so với mẫu C9 ( 8 – 12 nm).
Yếu tố còn lại là nhiệt độ phản ứng. Trong quá trình thực nghiệm này, các thông số
phản ứng được giữ nguyên, chỉ có nhiệt độ phản ứng thay đổi từ 45
o
C đến 65
o
C.


Mẫu C65
Mẫu C7513
) Mẫu MH- C15 80 KV
¾
KTTB: 16- 20 nm
9 MẫuMH-C9 thế 60, 80 KV
¾ Hạtnhỏ, rấtkhóxácđịnh,
dường như bị cluster
¾ Hình ảnh mẫu khi invert lạimàu
¾ KTTB: 9- 12 nm 9 MẫuMH-C42 thế 60, 80 KV
¾
KTTB: 5- 8 nm
¾ Hạtkháđồng đều

Hình 1.10: Ảnh TEM các mẫu có kích cỡ khác nhau

14
I.4. Tổng hợp chất lỏng từ
Một chất lỏng từ gồm có ba thành phần: hạt nano từ tính, chất hoạt hoá bề mặt
và dung môi. Trong đó hạt nano từ tính là thành phần duy nhất quyết định tính chất từ
của chất lỏng. Chất hoạt hoá bề mặt có tác dụng làm cho hạt nano phân tán trong dung

2
,99%}
- H
2
O
2
- Starch
Tính chất đặc trưng

+ Thành phần hóa học: nguồn gốc từ khoai tây với hai loại phân tử chính là
Cấu trúc phân tử của Amylose

15
Amylose (20-30%) và Amylopectin (70-80%).

+ Tính chất vật lý: dạng bột màu trắng, không tan trong nước, cấu trúc mạch bị
thay đổi theo nhiệt độ: polyme mạch vòng (nhiệt độ phòng), tạo hệ thống mạch có
dạng mạng lưới (nhiệt độ 90
0
C).
+ Tính thích nghi sinh học: không có độc tố, có khả năng hấp thụ và đào thải
một cách tự nhiên trong mô tế bào.
I.4.3. Quy trình tổng hợp
-Hòa tan 1,08g (0,1M) FeCl
2
.4H
2
O và 2,94g (0,2M) FeCl
3
.6H

C.
- Cho từ từ hỗn hợp 3 vào hỗn hợp 4 mỗi lần 5ml cách nhau 5 phút, thời gian
thực hiện công đoạn này khoảng 2 giờ (nhiệt độ của hỗn hợp khoảng 65
0
C). Giữ hỗn
hợp ở nhiệt độ này trong thời gian 30 phút.
Cấu trúc phân tử của Amylopectin

16
- Tăng nhiệt độ của hỗn hợp từ từ trong thời gian 60 phút để nhiệt độ đạt được
khoảng 86-90
0
C và giữ nhiệt độ này trong thờì gian 30 phút.
- Hạ nhanh nhiệt độ của dung dịch xuống 8-10
0
C và để qua đêm.
- Rửa mẫu bằng 5 lít nước cất (15
0
C )
- Xử lý mẫu thu được bằng H
2
O
2
, cho vào máy ly tâm để lọc bỏ cặn, cuối cùng
sản phẩm ta thu được là chất lỏng từ.
Quy trình tổng hợp được mô tả bởi sơ đồ sau:


C
M
(mol/l)
V=300ml

Starch
(g)

Công
suất
(W)

Nhiệt độ
H
1

1,08 2,94 1,50 6 300 60-90
0
C
H
2

1,08 2,94 1,75 6 300 60-90
0
C
H
3

1,08 2,94 2,00 6 300 60-90
0

0
C

FeCl
2
, FeCl
3

H
2
O
Starch

H
2
O
NaOH

Xử lý mẫu
Khấy siêu âm,
côn
g
suất 300W

17
H
5

1,08 2,94 1,50 7 300 60-90
0

C
H
11

1,08 2,94 2,00 8 300 60-90
0
C
H
12

1,08 2,94 2,25 8 300 60-90
0
C
I.4.4. Kết quả đo tính chất từ và phân tích cấu trúc.
Trong phần thực nghiệm chúng tôi đã chọn và sử dụng chất xúc tác là NaOH
với lượng vừa đủ bởi vì sau phản ứng sản phẩm phụ tạo thành chủ yếu là muối NaCl.
Với lớp phủ starch, lượng starch thừa sau phản ứng sẽ được lọc rửa bằng nước cất, sau
đó xử lý mẫu với H
2
O
2
thu được sản phẩm là chất lỏng từ. Sau đó chúng tôi tiến hành
khảo sát cấu trúc, kích thước, dạng hình học và độ từ hóa của các hạt thông qua các
thiết bị như TEM, FESEM, XRD và VMS nhằm đưa ra nhận xét và đánh giá kết quả ở
phần thực nghiệm
I.4.5. Phân tích cấu trúc hạt
Các mẫu phân tích nhiễu xạ X-ray được sấy chân không dưới dạng bột mịn,phổ XRD
được khảo sát với đ
iện cực Cu-Kα, bước sóng λ=1.54056 A
0

4
, H
8
, H
9
, H
11
, H
12
.

Mẫu H
9

Mẫu H
12

MẫuH
11

Mẫu H
8

Mẫu H
418
I. 4. 5. Kho sỏt tớnh cht t
Tớnh cht t ca cỏc mu c kho sỏt bng t k mu rung VMS ti Trung tõm

3.3).

-10000 -5000 0 5000 10000

-15
-10
-5
0
5
10
15
20
25ẹoọ tửứ hoựa (emu/g)
Tửứ trửụứng

(Oe)
M4
M8
M11
Hỡnh 3.3. ng cong t húa ca cỏc mu H
4
, H
8
, H
11
.

19
Từ các kết quả trên cho thấy, độ từ hóa của mẫu phụ thuộc vào nồng độ của
NaOH và khối lượng của starch. So sánh giữa các mẫu đã khảo sát thì mẫu H
8

coated superparamagnetic nanoparticles administered into the rat brain” của các tác
giả D.K. Kim, Y. Zhang, J. Kehr, T. Klason, B. Bjelke, M. Muhammed trên Tạp chí
Journal of Magnetism and Magnetic Materials 225 (2001)
256-261. Ta nhận thấy, độ từ hóa của các mẫu tổng hợp (kích thước trung bình của hạt
từ 4-5nm) và được phủ Starch so với độ từ hóa của các mẫu từ bài báo (kích thước
trung bình của h
ạt từ 2-6nm) và được phủ polyoxyethylene (10) oleyl ether là cao hơn
rất nhiều. Đây chỉ là sự so sánh tương đối vì 2 lớp phủ là khác nhau, tuy nhiên nếu xét
về mặt kích thước thì vẫn có thể so sánh được.
I.4.6. Dạng hình học và kích thước
Sau khi phân tích cấu trúc và khảo sát tính chất từ của hạt chúng tôi tiến hành
khảo sát dạng hình học và kích thước trung bình của mẫu chất lỏng dựa vào ảnh TEM
(hình 1.12) và ảnh FESEM (hình 1.13).
Khảo sát bằng ảnh TEM và FESEM cho thấ
y các hạt magnetite phần lớn có
dạng hình cầu, có kích thước tương đối đồng đều, đường kính trung bình cỡ 4-5nm đối
với hạt phủ starch.
Các hạt magnetite có màu đen với độ phân tán của các hạt khá đồng đều. Kích
Hình 3.4. Đường cong từ hóa của mẫu Fe
3
O
4
phủ
ol
y
ox
y
eth
y
lene