PHẠM XUÂN THANH TÙNG NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO CHIP SỢI NANO VÀNG
ỨNG DỤNG TRONG ĐỊNH LƯỢNG HÀM LƯỢNG
CHOLESTEROL TỰ DO TRONG DUNG DỊCH
LUẬN VĂN THẠC SĨ
Thành phố Hồ Chí Minh - 2014
ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
Tống Duy Hiển
Thành phố Hồ Chí Minh - 2014
ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ
ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH
PTN CÔNG NGHỆ NANO
1
LỜI CAM ĐOAN iii
DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT. v
DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU vi
DANH MỤC CÁC ĐỒ THỊ vii
DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH viii
MỞ ĐẦU 1
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 2
1.1 Tổng quan về cholesterol và cảm biến sinh học 2
1.1.1 Tổng quan về cholesterol 2
1.1.2 Tổng quan về cảm biến sinh học 5
1.2 Công nghệ nano và cảm biến sinh học sợi nano vàng 11
1.2.1 Công nghệ nano 11
1.2.2 Cảm biến sợi nano vàng dùng cho phát hiện cholesterol 14
1.3 Phương pháp đơn lớp tự lắm ghép 16
1.3.1 Cố định enzyme 16
1.3.2 Các phương pháp cố định enzyme 17
iii
LỜI CAM ĐOAN
Tôi cam đoan nội dung đề tài này do tôi và nhóm nghiên cứu thực hiện. Kết quả trình
bày trung thực, chính xác. Đề tài này chưa được công bố trên bất kỳ phương tiện nào.
iv Để hoàn thành đề tài này, tôi xin chân thành cảm ơn giáo viên hướng dẫn, TS. Tống
Duy Hiển là người đã đưa tôi vào Phòng thí nghiệm Công nghệ Nano hướng dẫn tôi
từ những ngày đầu khập khiễng bước chân vào lĩnh vưc cảm biến sinh học và tạo mọi
điều kiên thuận lợi trong quá trình thực hiện luận văn này.
Xin cảm ơn giáo viên phản biện đã dành thời gian đọc, góp ý và đánh giá cho đề tài
Xin cảm ơn trường Đại học Công nghệ ĐHQG HN và Phòng thí nghiệm Công nghệ
Nano ĐHQG TP. HCM đã hợp tác mở chuyê ngành công nghệ Vật liệu và Linh kiện
Nano để tôi có điều kiện theo học
Xin chân thành cảm ơn anh Phạm Văn Bình, chị Đặng Ngọc Thùy Dương, anh Phan
Thanh Nhật Khoa, chị Lê Thị Thanh Tuyền là thành viên của nhóm nghiên cứu
Biosensor thuộc PTN CNNN đã giúp đỡ tôi trong những vấn đề về chuyên môn cũng
như quá trình làm thí nghiệm
Xin chân thành cảm ơn các anh chị em trong PTN CNNN đã giúp đỡ tôi trong những
lúc khó khăn cũng như chia sẻ với tôi niềm vui khi thành công.
Để hoàn thành luận văn này, không thể thiếu được sự giúp đỡ động viên từ cha mẹ và
các thành viên trong gia đình tôi cũng như họ hàng đang sinh sống tại TP. HCM. Tôi
xin dành tình cảm sâu sắc nhất cảm ơn mọi thành viên trong gia đình.
Xin chân thành cám ơn!
vi
DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU
Bảng I.1: Giới hạn hàm lượng cholesterol trong máu của người trưởng thành.
Bảng I.2: Enthanpi của một số phản ứng có enzyme xúc tác
Bảng II.1: Thông số của quá trình quang khắc và chất lượng của cấu trúc tạo thành
tương ứng.
Bảng II.2: Tốc độ bốc bay theo dòng diện đốt.
Bảng III.1: Kết quả đo điện trở từ khảo sát đặc trưng I-V của các sợi nano Au chế tạo.
Điện thế quét 1 Volt, với bước quét 50 mV, chiều dài sợi thay đổi từ 5-1000 µm.
Chiều ngang sợi la 50 nm, chiều dày 25 nm.
Hình III.4: Đặc trưng tính chất điện I-V của sợi nano Au có chiều rộng 50 nm, độ dày
25 nm, và chiều dài thay đổi từ 5 đến 500 µm. Điện thế một chiều được quét trong giá
trị từ -1 volt đến + 1 volt, với bước quét 50 mV.
Hình III.7: Đường quét CV của chip sợi nano vàng trong dung dịch H
2
SO
4
10 mM
Hình III.8: Đường CV của chip sợi nano vàng trong dung dịch K
3
Fe(CN)
6
5mM
trong PBS pH 4 trước và sau khi được hoạt hóa bởi cysteamine
Hình III.9: đồ thị sự phụ thuộc của cường độ peak oxi hóa khử theo thời gian của chip
Au/CA với các nồng độ cysteamine khác nhau khi quét trong dung dịch K
3
Fe(CN)
6
trong PBS pH 4
Hình III.10: Đường CV của chip sợi nano vàng sau mỗi bước hoạt hóa bề mặt trong
dung dịch K
3
Fe(CN)
6
trong PBS pH 4 đối với chất hoạt hóa là cysteamine (A) và
DTSP (B)
Hình III.11: đường CV của chip sợi nano vàng được hoạt hóa bởi cysteamine trong
dung dịch cholesterol/PBS + 5%triton X-100 pH=7 ở các nồng độ cholesterol khác
Hình II.2: Quy trình chế tạo sợi nano vàng bằng kỹ thuật lắng đọng và ăn mòn dưới
góc nghiêng
Hình II.3: Thiết bị PECVD Plasmalab 80Plus, Oxford Instruments tại PTN CN Nano
Hình II.4: Giao diện màn hình phần mềm PC 2000 dùng điều khiển thiết bị PECVD.
Hình II.5: Thiết bị đo độ dày FilmTek 1000 tại PTN Công Nghệ Nano.
Hình II.6: Hệ chiếu sáng dùng cho quá trình quang khắc quang học (optical
lithography).
Hình II.7: Hình SEM bề mặt các màng Au chế tạo bằng phương pháp bốc bay. (A)
Màng có kích thước hạt nhỏ cỡ 10 nm. (B) Màng có kích thước hạt lớn cỡ 30 nm.
Hình II.8: Hệ ăn mòn ion beam etching (Ionfab 300Plus. Oxford Instruments).
Hình II.9: Hệ đo Autolab được sử dụng để khảo sát khả năng phát hiện cholesterol của
sợi nano vàng chế tạo được tại PTN CNNN.
Hình II.10: Quy trình hoạt hóa bề mặt và gắn kết enzyme
Hình III.1: Hình SEM độ phân giải thấp của chíp silicon có sợi nano vàng, các đơn sợi
được chế tạo cùng với điện cực nối riêng biệt nối ra mạch điều khiển ngoài (mạch
điện tử, hệ đo).
Hình III.2: Đơn sợi nano cùng các điện cực riêng biệt.
Hình III.3: Chip sợi nano vàng dùng cho định lượng cholesterol
Hình III.5: Cấu trúc 4 điện cực dùng xác định điện trở tiếp xúc của sợi nano.
Hình III.6: Hình ảnh AFM 2 chiều (A) và 3 chiều (B) của sợi nano Au
1
MỞ ĐẦU
Cholesterol là một chất béo steroid, mềm, màu vàng nhạt, có ở màng tế bào của tất
cả các mô trong cơ thể, và được vận chuyển trong huyết tương của mọi động vật. Nó
được sản xuất hàng ngày trong gan, mỗi ngày từ 1,5g – 2g.
Trong máu người, lượng cholesterol thường dao động trong khoảng từ 3.6 mM
đến 7.8 mM, và trong cơ thể người khoẻ mạnh, tổng lượng cholesterol xấp xỉ 5.2mM.
Tuy nhiên, đôi khi cơ thể lại sản sinh ra lượng cholesterol nhiều hơn mức cần thiết,
tạo ra một lượng cholesterol dư thừa luân chuyển trong dòng máu và là tác nhân liên
2
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
1.1 Tổng quan về cholesterol và cảm biến sinh học
1.1.1 Tổng quan về cholesterol
1.1.1.1 Cholesterol là gì?
Cholesterol có tên gọi xuất phát từ tiếng Hi Lạp chole- (mật) và stereos (rắn), vì nó
được phát hiện lần đầu ở dạng rắn trong sỏi mật.
Cholesterol là một dạng chất béo có trong máu, có vai trò tạo nên lớp màng cho
các tế bào, được hình thành một cách tự nhiên trong cơ thể hoặc do cơ thể hấp thu
được qua ăn uống. Cholesterol có mặt ở tất cả các bộ phận trên cơ thể, không hòa tan
trong máu mà lưu thông khắp nơi nhờ vào sự hỗ trợ của các chất “protein vận
chuyển” (transporter protein).
Cholesterol có nhiều loại khác nhau, thường gặp là ba loại có tác động tới sức
khỏe đó là cholesterol HDL (High-density lipoprotein), cholesterol LDL (Low-density
lipoprotein) và chất béo triglyceride. Trong khi cholesterol HDL được xem là tốt vì
giảm được lượng chất béo dư thừa trong cơ thể bằng cách chuyển chúng từ hệ thống
động mạch tới gan để xử lý và thải ra ngoài, thì cholesterol LDL bị xem là xấu do tích
tụ nhiều ở động mạch khiến động mạch ngày càng hẹp đi, cản trở tuần hoàn máu, dễ
2,7
.0
11,15
] heptacos -7-en-5-ol
- Khối lượng phân tử: 386.65 g/mol
- Hình dạng: tinh thể rắn màu trắng
- Khối lượng riêng: 1.052 g/cm3
- Nhiệt độ nóng chảy: 148-150ºC
- Nhiệt độ sôi: 360 ºC (phân hủy)
- Độ tan trong nước: 0.095mg/L
- Tan trong các dung môi: acetone, benzene, chloroform, ethanol, ether, hexan,
methanol, isopropyl myristate.
1.1.1.2 Vai trò của cholesterol trong cơ thể
Khoảng 80% lượng cholesterol trong cơ thể được chuyển thành cholic acid tại gan,
cholic acid sẽ kết hợp với các thành phần khác hình thành muối mật có tác dụng xác
tác trong quá trình tiêu hóa và hấp thụ các chất béo.
- Một tỷ lệ nhỏ cholesterol được sử dụng theo các con đường:
+ Được tuyến thượng thận sử dụng để tổng hợp hormone vỏ tuyến thượng thận,
+ Hình thành estrogen và progesterol tại buồng trứng,
+ Được dịch hoàn sử dụng để tổng hợp testostereone,
+ Cholesterol tham gia cấu trúc màng tế bào,
+ Một lượng nhỏ cholesterol có mặt tại biểu bì da, cùng với các chất béo khác,
cholesterol tạo cho da các chức năng:
Kháng lại việc hấp thu các chất hòa tan trong nước
Kháng tác động của nhiều hóa chất
Ngăn cản quá trình bốc hơi nước từ da
4
Như vậy cholesterol có vai trò rất quan trọng trong cơ thể con người khi hàm
lượng của nó ở mức phù hợp. Ở người trưởng thành, cholesterol toàn phần ở mức
4.1 – 4.8 (160 – 189)
Cao
5
≥4.9 (190) Rất cao
HDL Cholesterol (mmol/L [mg/dL])
< 1.0 (40) Thấp
1.0 – 1.5 (40 – 59) Mong muốn
≥ 1.6 (60) Cao
Triglyceride (mmol/L [mg/dL])
< 1.7 (150) Tối ưu
1.7 – 2.2 (150 – 199) Mong muốn
2.3 – 4.4 (200 – 399) Cao
≥ 4.5 (400) Rất cao
Bảng I.1: Giới hạn hàm lượng cholesterol trong máu của người trưởng thành
1.1.1.4 Biện pháp điều chỉnh cholesterol trong máu
Để giảm cholesterol trong máu có nhiều biện pháp khác nhau như sử dụng các loại
thuốc có chứa chất simvastatine và chất ezetimibe hay các loại thuốc có chứa statin,
nhưng một biện pháp hữu hiệu để điều chỉnh cholesterol trong máu là bằng chế độ ăn
uống hợp lý.
Do sở thích ăn uống và sự thiếu hiểu biết về thành phần dinh dưỡng của các loại
thực phẩm, một số người thường xuyên sử dụng một số lượng lớn các thực phẩm có
hàm lượng cholesterol cao như óc, gan, các loại thịt có chứa nhiều chất béo (thịt gà,
heo, cá) và đặc biệt là trứng. Có một số người ăn một lượng lớn trứng trong một thời
gian dài mà không biết tới hậu quả mà nó sẽ gây ra. Trứng là thức ăn rất bổ dưỡng
cho cơ thể, tuy nhiên chúng ta chỉ nên ăn với một lượng hợp lý để góp phần đề phòng
và giảm lượng cholesterol trong máu nhằm tránh các bệnh về tim mạch.
1.1.2 Tổng quan về cảm biến sinh học
1.1.2.1 Khái niệm cảm biến sinh học
Cảm biến sinh học (Biosensor) thực chất là một thiết bị phân tích chuyển một tín
Trong đó D
a
: Độ dao động về biên độ của dòng ra
D
m
: Độ dao động về biên độ của dòng vào
s: Độ nhạy cảm của cảm biến sinh học, đặc trưng cho mức độ phù hợp của
cảm biến sinh học trong một ứng dụng cụ thể.
7
Đối với Cảm biến sinh học đo bằng điện thế thì biên độ của tín hiệu trả lời tỷ lệ
thuận với logarite của nồng độ chất phân tích. Theo định luật Nernst: D
a
= sD(logc).
Vùng tín hiệu tuyến tính thu được là một đường cong hiệu chỉnh của tín hiệu trả lời
với nồng độ khác nhau của chất phân tích. Đường cong chỉ thật sự có ý nghĩa nếu tiến
hành hiệu chỉnh cả hai loạt nồng độ tăng và giảm. Đường cong hiệu chỉnh gọi là tốt
nếu như tín hiệu trả lời ổn định theo thời gian.
Thời gian đáp ứng khá dài bởi bản chất của đường cong hiệu chỉnh, nó cho biết
một phương pháp đo cho tín hiệu trả lời nhanh hay chậm khi thay đổi nồng độ.
1.1.2.3 Nguyên lý hoạt động của cảm biến sinh học
Các chất cần phân tích trong mẫu phân tích sẽ đi vào trong điện cực, màng ngoài
(external membrane) của cảm biến sinh học sẽ cho các chất cần phân tích thấm qua.
Các thành phần sinh học (enzym, tế bào vi sinh vật, mô, cơ quan) sẽ phản ứng với
chất cần phân tích và tạo ra các đáp ứng mà các bộ biến năng (transducer) có thể phát
hiện được. Các thành phần sinh học ở đây thực hiện các hoạt động sau:
Biến đổi các chất cần phân tích thành các chất hóa học khác thông qua các
phản ứng sinh hóa (biểu diễn bằng vòng tròn rỗng trong sơ đồ).
Giải phóng ra các sản phẩm hóa học rồi từ đây tạo ra các tác nhân kích thích.
2
Trong đó: E
o
: Điện thế oxy hóa-khử tiêu chuẩn;
R: Hằng số khí;
T: Nhiệt độ tuyệt đối;
F: hằng số Faraday;
N: số điện tử trao đổi của cơ chất;
a
1
, a
2
: Hoạt độ trong dung dịch và trong lớp màng điện cực.
Cảm biến đo dòng điện
Cảm biến đo dòng điện hoạt động dựa vào dòng điện chạy qua mạch đo khi đặt
một hiệu điện thế giữa hai điện cực (điện cực đo và điện cực so sánh). Mật độ của các
hạt tích điện tỷ lệ thuận với cường độ dòng điện chạy giữa hai điện cực.
Cường độ dòng điện chạy giữa hai điện cực là hàm của mật độ các hạt tích điện
trong dung dịch và điện thế đặt giữa hai điện cực. Trong đa số trường hợp, người ta
thường tiến hành oxy hóa hoặc khử một loại hạt tích điện trên cực đo.
Nếu đặt vào điện cực đo một điện thế E biến thiên so với điện cực so sánh và vẽ
đường cong I= f(E), chiều cao I của bậc giới hạn khuếch tán sẽ tỷ lệ với nồng độ của
hạt bị oxy hóa hoặc bị khử trên điện cực đo.
Phương pháp đo dòng điện này có những đặc điểm sau:
Phản ứng Enzym sẽ phụ thuộc vào vận tốc khuếch tán của cơ chất qua màng
Khi phản ứng oxy hóa – khử xảy ra, gradient nồng độ của cơ chất giảm dần, do
đó vận tốc chuyển khối chậm và có thể dòng điện bị khử, để duy trì dòng điện
không đổi cần phải giữ những vùng tiếp xúc càng nhỏ càng tốt (tức là cần điều
chế các vi điện cực có đường kính rất nhỏ, đến vài mm).
Urease
6.6
Uric Acid
Uricase
49.1
Pennicilin G
Pennicilinase
67
Saccharose
Invertase
20
Bảng I.2: Enthanpi của một số phản ứng có enzyme xúc tác
c. Cảm biến đo quang (Optical biosensor)
Cảm biến đo quang được chế tạo dựa vào các tính chất vật lý của ánh sáng để phát
hiện ra sự biến đổi nhỏ trong mẫu phân tích.
Nguyên tắc hoạt động: Dung dịch phân tích được tiếp xúc với màng và khi phản ứng
enzym xảy ra thì sẽ có hiện tượng ánh sáng bị hấp thụ hoặc phát ra ánh sáng màu.
Người ta có thể xác định được hàm lượng các chất của mẫu phân tích thông qua việc
đo độ hấp thụ ánh sáng hoặc sự phát quang ánh sáng của các chất tạo thành do phản
ứng xúc tác bởi enzym.
Cơ sở của kiểu điện cực quang là sự kết hợp các sợi dẫn ánh sáng với phép trắc
phổ quang, phép trắc huỳnh quang, hoặc phép đo phản xạ quang. Nó có khả năng chỉ
báo những thay đổi của các thông số quang học, chẳng hạn như sự hấp thụ ánh sáng,
chiều dài bước sóng hoặc chỉ số phản xạ trong môi trường đo bao quanh sợi dẫn.
Những thiết bị này gắn vào hoặc là sợi đơn hoặc là chùm sợi kép để ánh sáng tới và
chùm tia sáng được đo. 10
Cảm biến miễn dịch hoạt động dựa trên tính chất kháng nguyên – kháng thể, tức là
các kháng thể phản ứng đặc hiệu với các kháng nguyên sinh ra nó.
11
Mỗi kháng thể là một protein hình chữ Y, gồm 4 chuỗi polypeptide, trong đó có
hai chuỗi nặng và hai chuỗi nhẹ liên kết với nhau bởi các cầu disulfite. Một phần cấu
trúc của các chuỗi là cố định, nhưng các phần đầu mút của hai nhánh chữ Y lại biến
đổi và tạo nên các vị trí kết hợp có khả năng phản ứng với các chất hóa học khác gọi
là kháng nguyên. Kháng nguyên là các “chất lạ” có bản chất protein hay hydrat
cacbon.
Phản ứng kháng nguyên – kháng thể được xác định bằng nhiều cách, trong đó có
kỹ thuật ELISA (enzym linked immunosorben assay: kỹ thuật hấp thụ miễn dịch có
gắn enzym).
Nguyên tắc của kỹ thuật ELISA như sau:
Kháng thể đặc hiệu với kháng nguyên được cố định trên bề mặt của một ống. Một
hỗn hợp gồm một lượng đã biết phức kết enzym-kháng nguyên và một lượng chưa
biết kháng nguyên của mẫu được đặt vào ống. Sau một thời gian thích hợp kháng thể,
phức enzyme kháng nguyên và kháng nguyên tự do có thể gắn kết hoặc vẫn ở trạng
thái tự do, phụthuộc vào nồng độ của chúng. Các kháng nguyên tự do được rửa trôi và
loại bỏ. Lượng phức kết enzym-kháng nguyên gắn với kháng thể được xác định bằng
vận tốc phản ứng enzym.
ELISA được sử dụng để phát hiện và khuếch đại một phản ứng kháng nguyên
kháng thể. Lượng kháng nguyên liên kết với enzym gắn với kháng thể cố định được
xác định bằng nồng độ tương đối giữa kháng nguyên liên kết và kháng nguyên tự do
và được định lượng bằng tỷ lệ của phản ứng enzym. Để có thể đáp ứng nhanh chóng,
người ta sử dụng các enzym có khả năng sử dụng lại nhiều lần. Độ nhạy của phương
pháp này cũng có thể tăng lên bằng cách sử dụng các phản ứng có xúc tác enzym. Các
phản ứng này cho đáp ứng nhanh hơn: chẳng hạn tạo ra các sản phẩm phát quang,
hoặc huỳnh quang, hoặc có màu đậm hơn. Kỹthuật này hiện nay được sử dụng rộng
rãi trong các phòng phân tích thí nghiệm.[9-10]
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 (hai chiều cầm tù), 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.
Ngoài ra còn có vật liệu có cấu trúc nano hay nanocomposite trong đó chỉ có
một phần của vật liệu có kích thước nm, hoặc cấu trúc của nó có nano không
chiều, một chiều, hai chiều đan xen lẫn nhau.
1.2.1.3 Chế tạo vật liệu nano
Vật liệu nano được chế tạo bằng hai phương pháp: phương pháp từ trên xuống
(top-down) 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.
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
13
nghiền có thể là nghiền lắc, nghiền rung hoặc nghiền quay (còn gọi là nghiền kiểu
hành tinh). 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 không làm phá huỷ vật liệu, đó là các phương pháp SPD điển hình. Nhiệt độ có
thể được điều chỉnh tùy thuộc vào từng trường hợp cụ thể. Nếu nhiệt độ gia công lớn
hơn nhiệt độ kết tinh lại thì được gọi là biến dạng nóng, còn 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 nm). Ngoài ra, hiện nay người ta thường dùng các phương
đúng các tế bào ung thư qua các hạt nano đóng vai trò là “ xe tải kéo”, tránh được
hiệu ứng phụ gây ra cho các tế bào lành. Y tế nano ngày nay đang nhằm vào những
mục tiêu bức xúc nhất đối với sức khỏe con người, đó là các bệnh do di truyền có
nguyên nhân từ gien, các bệnh hiện nay như: HIV/AIDS, ung thư, tim mạch, các bệnh
đang lan rộng hiện nay như béo phì, tiểu đường, liệt rung (Parkison), mất trí nhớ
(Alzheimer), rõ ràng y học là lĩnh vực được lợi nhiều nhất từ công nghệ này. Đối với
việc sửa sang sắc đẹp đã có sự hình thành nano phẩu thuật thẩm mỹ,nhiều lọai thuốc
thẩm mỹ có chứa các loại hạt nano để làm thẩm mỹ và bảo vệ da. Đây là một thị
trường có sức hấp dẫn mạnh, nhất là đối với công nghệ kiệt xuất mới ra đời như công
nghệ nano.
Ngoài ra, các nhà khoa học tìm cách đưa công nghệ nano vào việc giải quyết các
vấn đề mang tính toàn cầu như thực trạng ô nhiễm môi trường ngày càng gia tăng.
Việc cải tiến các thiết bị quân sự bằng các trang thiết bị, vũ khí nano rất tối tân mà sức
công phá khiến ta không thể hình dung nổi.[11-12]
1.2.2 Cảm biến sợi nano vàng dùng cho phát hiện cholesterol
1.2.2.1 Sợi nano
Sợi nano được định nghĩa là vật liệu ở dạng sợi với đường kính sợi trong khoảng
1-100 nm. Như thế, chúng ta phải bó ít nhất 1 triệu sợi nano lại với nhau để có một
vật thể có kích thước ngang bằng sợi tóc người với đường kính trung bình là 100
micron. Khi ở dạng siêu nhỏ sợi nano, phần lớn các lớp nguyên tử cấu tạo nên sợi sẽ
nằm trên bề mặt, dẫn đến các tính chất của sợi, đặc biệt là điện trở của sợi, rất nhạy
với các thay đổi của môi trường bên ngoài. Tính chất này làm sợi nano trở thành vật
liệu lý tưởng để chế tạo các cảm biến sinh học thế hệ mới - cảm biến sợi nano sinh
học - với khả năng hoàn toàn mới mà linh kiện truyền thống không có.
(A) (B) (C)
Hình I.5: Sợi nano chế tạo bởi nhiều phương pháp khác nhau (A); Đơn sợi nano với
kích thước 40-50 nm (B); Sợi nano với hai điện cực nối ra mạch điều khiển bên ngoài
(C).
15
hiệu nhanh, siêu dẫn cùng với việc tương thích và có ái lực cao với các nhóm chức
như –SH, –COOH và –NH2 được sử dụng nhiều trong việc gắn kết các phần tử sinh
học như enzyme, DNA, protein, virus Thêm vào đó điện cực sợi nano vàng tượng
đối trơ với hầu hết các hệ dung dịch phân tích trong một khoảng điện thế rộng, tạo
tiền đề cho việc chế tạo một thế hệ cảm biến mới, siêu nhanh, nhạy và giá thành hạ.
Đến nay, có nhiều phương pháp và công nghệ khác nhau đã được phát triển để chế
tạo sợi nano Au, sau đó lắp nghép các sợi đó lại để có được cảm biến hoàn chỉnh. Tuy
nhiên do độ phức tạp cao trong quá trình chế tạo, vẫn còn nhiều khó khăn trong việc
sản xuất hàng loạt, giảm giá thành chế tạo cũng như đưa các cảm biến sợi nano Au
ứng dụng vào thực tiễn. Để phát huy được các ưu điểm ưu việt của cảm biến sinh học
Copyright: Tài liệu đại học ©