1 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ PHẠM THỊ LIÊN
CHẾ TẠO VÀ TÍNH CHẤT CỦA VẬT LIỆU DÂY NANO
(Eu,Tb)PO
4
.H
2
O NHẰM ỨNG DỤNG TRONG Y SINH CHẾ TẠO VÀ TÍNH CHẤT CỦA VẬT LIỆU DÂY NANO
(Eu,Tb)PO
4
.H
2
O NHẰM ỨNG DỤNG TRONG Y SINH Chuyên ngành : Vật liệu và linh kiện Nanô
Mã số : Chuyên ngành đào tạo thí điểm
LUẬN VĂN THẠC SĨ VẬT LIỆU VÀ LINH KIỆN NANÔ

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC
TS. Nguyễn Thanh Hường
2
O 24
2.1.1 Hóa chất 24
2.1.2 Bảng thí nghiệm 25
2.1.3 Dụng cụ thí nghiệm 25
2.1.4 Pha hóa chất 25
2.1.5 Tiến hành thí nghiệm 26
2.2 Giai đoạn 2. Hoạt hóa bề mặt dây nano (Tb/Eu)PO
4
.H
2
O 28
2.2.1 Bọc vỏ dây Tb/EuPO
4
.H
2
O bằng Silica (SiO
2
) 28
2.2.2 Bọc Tb/EuPO
4
.H
2
O@SiO
2
–NH
2
29
2.2.3 Hoạt hóa bằng Glutaraldehyde (GDA) – IgG (Immunoglobulin G) 29
2.3 Các phƣơng pháp nghiên cứu hình thái học, cấu trúc và tính chất


XRD
X-ray diffraction
Nhiễu xạ tia X
5
ETOH
Ethanol
6
IgG
Immunoglobulin G
7
GDA
Glutaraldehyde
8
APTMS
3-Aminopropyl – trimethoxysilar
9
Microwave
Phương pháp vi sóng
10
TEOS
TetraEthylOrthoSilica
11
PBS
Phosphate Buffered Saline
12
EDTA
Ethylendiamintetraaceticacide
13
MEM
Minimum Essential Medium Eagle

Hình 1. 9 Sơ đồ các mức năng lượng của Eu
3+
và Tb
3+
[3, 37, 43]. 18
Hình 1. 10: Giản đồ mức năng lượng của các ion RE
3+
- Giản đồ Dieke 18
Hình 2. 1 Ảnh thiết bị tổng hợp vi sóng 26
Hình 2. 2 Sơ đồ thí nghiệm tổng hợp Dây (Eu,Tb)PO
4
.H
2
O 27
Hình 2. 3 Sơ đồ chuyển dời giữa các mức năng lượng của điện tử. 30
Hình 2. 4 Sơ đồ hệ đo phổ huỳnh quang. 31
Hình 2. 5 Hệ đo quang huỳnh quang iHR550 tại Viện Khoa học Vật liệu 31
Hình 2. 6 Sơ đồ nhiễu xạ tia X từ một số hữu hạn các mặt phẳng 32
Hình 2. 7 Thiết bị nhiễu xạ tia X D5000 do hãng SIEMENS 33
Hình 2. 8 Sơ đồ cấu tạo máy TEM 34
Hình 2. 9 Kính hiển vi điện tử truyền qua (JEM1010-JEOL). 34
Hình 2. 10 Sơ đồ cấu tạo máy SEM 36
Hình 2. 11 Ảnh kính hiển vi điện tử quét tại Viện Vệ sinh Dịch tễ Trung
ương (Hitachi S - 4800) 36
Hình 3. 1 Kết quả đo SEM của mẫu (Eu,Tb)PO
4
.H
2
O với các tỷ lệ nồng độ
Eu

.H
2
O với các tỷ lệ nồng
độ Eu
3+
:Tb
3+
thay đổi từ 1/1 đến 1/16 39

58 Hình 3. 5 Phổ huỳnh quang của mẫu EuPO
4
.H
2
O và (Eu,Tb)PO
4
.H
2
O với các
tỷ lệ nồng độ Eu
3+
:Tb
3+
là 1/2 đến 1/8 40
Hình 3. 6 Phổ huỳnh quang của mẫu tỷ lệ Eu/Tb = 1/8 bọc và chức năng
hóa…………………………………………………………………………… 40
Hình 3. 7 Mô hình virút cowpea, sởi và Rota 41
Hình 3. 8 Sơ đồ nguyên lý phương pháp phân tích đánh dấu huỳnh quang

59 DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU

Bảng 1. 1 Mối quan hệ giữa kích thước và số nguyên tử bề mặt. 9
Bảng 1. 2 Các ion nguyên tố đất hiếm hóa trị 3 [5] 11
Bảng 2. 1 Bảng thí nghiệm (Tb,Eu)PO
4
25
Bảng 2. 2 Các thông số thí nghiệm 28


trin vng lng dng y sinh hc [31, 36, 39, 40, 44].
Vt li    ng dng trong sinh h  c ca
c vc ca t - 100 nm), virus (20 - 450 nm),
protein (5 - 50 nm), DNA (2 nm r- 100 nm chic
nh ng vi vic th sinh h
th  c virus [1]. ng dng ca vt liu nano trong
sinh hc rt r t tr snh
trong cng t hng dng
hp vt liu) [40]t lit nhim
c, khng m nh chn lc,
gim thin truyn thuc.
 giu khoa hc thuc vt li
 c mt s kt qu ng
 sinh hn quan tr
a bc kho cho cng [32]
nhm bi vt linh quang.
Cm bi  quan tr 
n quan trng c s protein, polipeptid, axit
 chc s  virus. Trong y t 
ph  nh s            
chng, cha tr u qu.
u sinh hc bng v bc x ng
 c ng dng t  nhy rt cao (10
-9
- 10
-11
m v  c ngn n
c ph cp rt hn chu (label)
4


Theo mp th khoa hc ca PGS Tr
Qung hp mi vt
lit hi
cao hiu sun ti tp th khoa h
ch  ch to vt lit him, c th 
 t liu ch           nh quang
mnh.  cu ch t       t him m c
u m ng dng trong y sinh hc m ra mt
5 u nhiu trin vng [31, 35, 37, 39].
   c lp cc cc Minh Nghiên
cứu chế tạo vật liệu nanô chứa đất hiếm huỳnh quang mạnh nhằm liên hợp sinh
học để phát triển công nghệ đánh dấu huỳnh quang có triển vọng ứng dụng
trong nông y sinhc hin t 
c hi  u Chế tạo và tính chất của vật liệu dây nano
Eu/TbPO
4
.H
2
O nhằm ứng dụng trong y sinh”, t phn c trong
 a tp th vi m
Tng hp  nano cht him Tb
3+
, Eu
3+
 
quang cao. Kh c nhm ng dng trong vic
u hunh quang, th nghim vi virus si.

2
     ng
amin vi phn t sinh hu ni GDA (glutaraldehyde).
ng dng th nghim trong vic nhn dng virus si. 6 CHƢƠNG 1 : TỔNG QUAN
1.1 Vật liệu phát quang
Vt lii vt li chuyi mt s d
c x n t  i mc bc x nhit. Bc x n t 
nm t ng ngo ngong ny.
Vt liu hu b i nhiu lo
bc x n tn t  t liu bng hiu
n th  c phn c. Hình 1. 1 Ion huỳnh quang A trong mạng của nó. HEAT: sự trở về không
bức xạ tới trạng thái cơ bản.
Vt liu hunh quang bao gm mt mng ch nh quang
c g1. vi vt liu hu
YVO
4
:Eu
3+
[29] mng ch 
4


2
*. Điều này ngăn cản mức chuyển đổi
ngược.
 ng Ca
5
(PO
4
)
3
F:Sb
3+
, Mn
2+
. Bc
x t ngo hp th bi Mn
2+
i Sb
3+
i bc x t ngo
x gm mt phn mu xanh da tri ca Sb
3+
t phn ma Mn
2+
.
B
2+
 c ti
c truyn t Sb
3+
ti Mn

1.2.1 Vật liệu phát quang cấu trúc nano
Vt lit liu hu
t c sp xc c nanomet. Vt liu
ng: ht nano (nanoparticles), thanh nano (nanorods), ng
m nano, di nano (nanobelts)
Nhia vt liu ph thung
c c nano, c ng bi s  
mt, bi hiu ng t cn tt li
cht mi l so vi mu dng khi. S t v t ca vt liu nano so
vi vt liu kh hai hing sau:
9 Hiệu ứng bề mặt

Khi vt lic nh  s gia s   m
tng s  ca vt li
t liu t u.
Nu gi n
s
  n mng s  i
 gia hai con s  
n
s
= 4n
2/3

T s gia s   mng s  s 
f = n
s
Bng 1. 1 Mối quan hệ giữa kích thước và số nguyên tử bề mặt.
Kích
thƣớc
hạt (nm)
Số nguyên
tử
Tỉ số nguyên tử
tại bề mặt (%)
Năng lƣợng bề
mặt (erg/mol)
Năng lƣợng bề
mặt/ năng
lƣợng tổng (%)
10
3.10
4

20
4,08.10
11

7,6
4
4.10
3

40
8,16.10

Hiệu ứng kích thƣớc
t vc ca ct lit gii hn v 
c. Nu vt li t c
i ta gc ti hn. Vt lic
bic c c vc ti hn c
t ca vt lii bt c vt li
 thuu.
S  t ca vt li  
h ng dng, tt quang mi l c
hiu , hiu ng t huu ng dp
tt hunh quang [2, 4, 7].
1.2.2 Vật liệu nano phát quang chứa đất hiếm

11 1.2.2.1 Cấu trúc điện tử của các ion đất hiếm
C t hi    h
lantanit (Ln). H lantanit bao g     : lantan (La), xeri (Ce),
praseodim (Pr), neodim (Nd), prometi (Pm), samari (Sm), europi (Eu), gadolini
(Gd), tecbi (Tb), dysprosi (Dy), honmi (Ho), ecbi (Er), tuli (T
lutexi (Lu).
C t him [45, 46]:
1s
2
2s
2
2p
6
3s

 3 (Ln
3+
c cng nn r
t    
 3 trong c
n
5s
2
5p
6

ng 1.2
Bảng 1. 2 Các ion nguyên tố đất hiếm hóa trị 3 [5]
STT

Ln
C n t 
 Ln
Ion Ln
3+

Cn t

3+

57
La
[Xe]4f
0
5d

0
6s
2

Pr
3+

[Xe]4f
2

60
Nd
[Xe]4f
4
5d
0
6s
2

Nd
3+

[Xe]4f
3

61
Pm
[Xe]4f
5
5d

0
6s
2

Eu
3+

[Xe]4f
612 T bng 1.2 t hi o ca lp
n t 4f nm  c che chn khng xung quanh bi
5s
2

6
o t hich
chuyn quang hch hp vn s g c
u ng ca mng nn. S ph a lp
4f vp 5t. Hình 1. 4 Hàm phân bố các điện tử của nguyên tố Ce
c cng nn r ph 
ln t  l nh 
quang ty ph  ct him trong tinh th 

14
 cung cn t
dn ph nhau ca nhn t a h
cnh nhau s nh  s lc li, m
t Ce (Z = 58) ch n t ng cung cp bn t dn
 n t bn [19]y, phn ph nhau ca nhn t
 ln ti kho cnh nhau nh 
vi nh  [5].
14
Hình 1. 6 Sự thay đổi bán kính của các ion Ln
3+
theo điện tích hạt nhân [5]
1.2.2.2 Các quá trình phát quang của hợp chất đất hiếm
Vt lip th photon t p
s u fluorescence (dch quang), thi
gian sng ca bc x c t 1-
quang), thi gian sng ca bc x c  kiu fluorescence
  ki
ch triplet ). Hu hnh quang d p
cht hi kiu phosphorescence vi thi gian sng t 
.
15
Hình 1. 7 Các quá trình phát quang có thể có khi vật liệu được kích thích.
Huỳnh quang (Fluorescence): 


 

 
              
16  
   ms.
            
 [7].
S n gia hui gian tn ti
ca electron  tra hut thp c 
quang c ms. S n gi vi hu
 chuyn v trn, quang ph  hp
th ng t   bi dng photon
 chuyn v tr
 ng c i dng nhit,
c 2 m  s 
 p th 7]
G u c
c biu n t
quang chuyt liu nano pha t t him

3+
, Tb
3+
, Sm
3+





R
R
K
O
D
AD

(1.1)

D
i gian suy gim hunh quang (fluorescence decay time)
ca D; ng c
O
n gii hn (tc
u t khong bng R
O
 D truyng cho A
  su  D t         ng nhau). R
O

17  tr trong khong t T truyng s
i rt 
O

KLn
R
(1.2)
u sung t hunh quang c
2
ng s phn
 i cng ct sut c
  -
   


0
4



AD
f
d
(1.3)
 chng chp (JDA) tc t  hunh
quang ca donor (f
D
 hp th c
A
 s truyn
u sut cao nhi xy ra cng gia hai ph 
 hunh quang ca donor phi ph hp th ca 
vy s truyc g truyng cng
-FRET).

hay Cr
3+

3+
[8, 9, 14, 19, 24, 44]  b dp tt
i vi Eu
3+

3+
).   ng c
Eu
3+

3+
.
.
Hình 1. 9 Sơ đồ các mức năng lượng của Eu
3+
và Tb
3+
[3, 37, 43].

Hình 1. 10: Giản đồ mức năng lượng của các ion RE
3+
- Giản đồ Dieke
19 1.3 Phƣơng pháp chế tạo vật liệu


nhing hc cn pht cn thit cho s ng
o ra s tinh th n to ra s nh nhit
ng hc ca pha sn phm. Th quan trng b
nh din ra trong thi gian ngng nhing
hc l sau mt khong th
Mt s m c :

Trích đoạn Phương pháp nghiên cứu cấu trúc bằng nhiễu xạ ti aX Kính hiển vi điện tử quét (SEM) Ứng dụng tron gy sinh Kết quả xây dựng quy trình phân tích HQMD

---