ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ
PTN CÔNG NGHỆ NANO

TRẦN NGỌC TẠO

TỔNG HỢP CÁC HẠT NANO TỪ TÍNH CÓ ĐÍNH
KHÁNG THỂỨNG DỤNG TRONG CHẨN ĐOÁN BỆNH

LUẬN VĂN THẠC SĨ

Thành phố Hồ Chí Minh – 2015


ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ
PTN CÔNG NGHỆ NANO

TRẦN NGỌC TẠO

TỔNG HỢP CÁC HẠT NANO TỪ TÍNH CÓ ĐÍNH
KHÁNG THỂỨNG DỤNG TRONG CHẨN ĐOÁN BỆNH
Chuyên ngành: Vật liệu và Linh kiện Nano
(Chuyên ngành đào tạo thí điểm)

LUẬN VĂN THẠC SĨ
NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS TRẦN HOÀNG HẢI

Thành phố Hồ Chí Minh – 2015




LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Những kết quả
trong luận án là trung thực có trích dẫn nguồn cụ thể, các kết quả trong luận án là kết
quả của quá trình nghiên cứu khoa học của tôi một cách nghiêm túc.

Tác giả luận án

Trần Ngọc Tạo


3

MỤC LỤC
LỜI CÁM ƠN ............................................................................................................. 1
LỜI CAM ĐOAN ........................................................................................................ 2
MỤC LỤC ................................................................................................................... 3
Danh mục các chữ viết tắt ............................................................................................ 7
Danh mục bảng ............................................................................................................ 8
Danh mục hình ảnh ...................................................................................................... 9
LỜI MỞ ĐẦU ........................................................................................................... 12
CHƯƠNG I. TỔNG QUAN ................................................................................... 14
1.1

Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước.................................................... 14

1.2 Lý thuyết về từ học .......................................................................................... 15
1.2.1 Các khái niệm cơ bản[3]............................................................................ 15
1.2.2 Phân loại các vật liệu từ[1] ........................................................................ 16
1.2.3 Chu trình từ trễ và đường cong từ trễ......................................................... 17

1.8.4 Cơ chế gây bệnh ........................................................................................ 35
CHƯƠNG II: PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU........................................................ 36
2.1 Phương pháp tổng hợp ..................................................................................... 36
2.1.1 Phương pháp đồng kết tủa tổng hợp hạt nano từ tính Fe3O4 ....................... 36
2.1.2 Phương pháp solvothermal tổng hợp hạt nano từ tính Fe3O4 ...................... 37
2.1.3 Phương pháp tạo lớp bao phủ SiO2 lên hạt nano từ tính Fe3O4 ................... 37
2.1.4 Phương pháp chức năng hóa bề mặt hạt nano Fe3O4/SiO2 với APTES ....... 38
2.1.5 Phương pháp xác định hàm lượng protein theo Bradford ........................... 39
2.1.6 Phương pháp gắn protein lên Fe3O4/SiO2 .................................................. 40
2.2 Phương pháp phân tích ..................................................................................... 40
2.2.1 Phân tích cấu trúc bằng phổ nhiễu xạ tia X ................................................ 41


5
2.2.2 Máy đo phổ hấp thụ hồng ngoại FT-IR ...................................................... 41
2.2.3 Kính hiển vi điện tử truyền qua (TEM)...................................................... 42
2.2.4 Từ kế mẫu rung (VSM) ............................................................................. 44
2.2.5 Phổ tử ngoại khả kiến ............................................................................... 45
CHƯƠNG III: THỰC NGHIỆM ............................................................................... 46
3.1 Hóa chất và dụng cụ ......................................................................................... 46
3.2 Quy trình tổng hợp hạt nano Fe3O4............................................................... 47
3.2.1 Tổng hợp hạt nano Fe3O4 bằng phương pháp đồng kết tủa. ....................... 47
3.2.2 Tổng hợp hạt nano Fe3O4 bằng phương pháp solvothermal. ...................... 47
3.3 Quy trình bọc SiO2 lên hạt nano Fe3O4 ............................................................. 47
3.4 Quy trình phủ APTES lên hạt nano Fe3O4/SiO2................................................ 48
3.5 Quy trình gắn Albumin lên hạt nano Fe3O4/SiO2 .............................................. 49
3.6 Quy trình gắn kháng thể khuẩn tả Vibrio cholerae-O1 lên hạt nano Fe3O4/SiO2 50
3.7 Quy trình chẩn đoán tiêu chảy cấp. .................................................................. 50
CHƯƠNG IV: KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN .............................................................. 51
4.1 Điều khiển kích thước hạt nano Fe3O4 bằng phương pháp đồng kết tủa ............ 51


Nghĩa dịch

APTES

3-Aminopropyltriethoxysilane

FC
Fab
ELISA

Fragment crystallizable
Fragment of antigen binding
Enzyme -linked immunosorbent
assay
Polymerase Chain Reaction
Bovine Serum Albumin
Imunnoglobulin
Tetraethyl orthosilicate
Vibrating Specimen Magnetometer
X-ray diffraction
Fourier Transform Infrared
spectroscopy

3-aminopropyl
triethoxysilane
Đầu hằng định
Đầu biến thiên
Phương pháp xét nghiệm



Phosphate Buffered Saline

Dung dịch đệm

01

Vibrio Cholerae

Kháng thể 01


δ

Dao động thẳng

s

Dao động đối xứng

as

Dao động bất đối xứng

Dao động cong


8

Danh mục bảng

chấm), chất thuận từ (đường nét đứt). ........................................................................ 18
Hình 1.3. Đường cong từ hóa của vật liệu siêu thuận từ. ............................................ 19
Hình 1.4 Cấu trúc tinh thể ferit thường gặp. ............................................................... 20
Hình 1.5. Sự sắp xếp các spin trong một phân tử ôxít sắt từ tính Fe3O4 ..................... 21
Hình 1.6. Ảnh hưởng của nhiệt độ lên diện tích bề mặt và sự biến đổi pha của ôxít sắt.
Mỗi mẫu được chuẩn bị từ magnetite tinh khiết và mỗi khi nung thì được ủ trong 3 giờ.
.................................................................................................................................. 22
Hình 1.7. Sự định hướng của các hạt siêu thuận từ khi có từ trường và khi từ trường bị
ngắt............................................................................................................................ 22
Hình 1.8. Nguyên lý dẫn thuốc dùng hạt nano từ tính. .............................................. 23
Hình 1.9. Sơ đồ phân tách tế bào đơn giản ................................................................ 24
Hình 1.10. Chụp ảnh cộng hưởng từ .......................................................................... 25
Hình 1.11. Hình dạng điển hình của các tiểu cầu có chứa hạt nano ............................ 27
Hình 1.12. Cấu tạo hạt nano oxít sắt từ có cấu trúc lõi/vỏ .......................................... 27
Hình 1.13. Cấu trúc vô định hình của SiO2 ................................................................ 28
Hình 1.14. Cấu trúc tinh thể của SiO2. ....................................................................... 28
Hình 1.15. Cấu tạo của phân tử APTES. .................................................................... 29
Hình 1.16. Cấu trúc của IgG ...................................................................................... 31
Hình 1.17 Các độc tố của vi khuẩn bên cạnh một tế bào cơ thể .................................. 31
Hình 1.18 Các độc tố trên bị trung hòa bởi kháng thể ................................................ 32
Hình 1.19 Ái lực giữa kháng thể và kháng nguyên ..................................................... 33
Hình 1.20. Kháng thể đơn dòng liên kết với một epitope đặc hiệu ............................. 33
Hình 1.21 Mỗi kháng thể đa dòng liên kết với một epitope khác nhau ....................... 34
Hình 1.22 Khuẩn Vibrio Cholerae gây bệnh tả........................................................... 34
Hình 1.23 Cơ chế gây bệnh tả .................................................................................... 35
Hình 2.1. Cơ chế hình thành các hạt nano: Ba cơ chế phát triển mầm ........................ 36
Hình 2.2. Sơ đồ quá trình thủy phân và ngưng tụ TEOS............................................. 38
Hình 2.3. Mạng lưới silica với sự hình thành nhóm Silanol do TEOS ngưng tụ không
hoàn toàn. .................................................................................................................. 38


Hình 4.15 Phổ FT-IR của hạt Fe3O4 kích thước khác nhau ......................................... 59
Hình 4.16 Phổ XRD của hạt nano Fe3O4 ở ba kích thước khác nhau .......................... 61
Hình 4.17. Phổ VSM của mẫu hạt nano Fe3O4 ở ba kích thước khác nhau ................. 62
Hình 4.18. Hạt nano Fe3O4 bọc SiO2 : a) 12,5 nm; b) 26 nm; c) 61,2nm .................... 64


11
Hình 4.19. Phổ FT-IR của các mẫu: Hạt nano Fe3O4 (F1), hạt nano Fe3O4 /SiO2 được
tạo bằng cách siêu âm (F1S1)...................................................................................... 64
Hình 4.20. Phổ từ kế mẫu rung của các mẫu hạt nano Fe3O4(F1, F2, F3) và mẫu hạt
nano Fe3O4/SiO2 (F1S1) .............................................................................................. 66
Hình 4.21. TEM mẫu F3S3 với các thang đo khác nhau theo thứ tự: 50 nm, 100nm,
500nm ....................................................................................................................... 66
Hình 4.22. Phổ VSM của mẫu F3 và F3S3 ................................................................... 67
Hình 4.23. Ảnh phổ FT-IR các mẫu: Fe3O4(F1), hạt nano Fe3O4/SiO2 (F1S1), hạt nano
Fe3O4/SiO2/APTES(F1S1A1) ...................................................................................... 68
Hình 4.24. Ảnh phổ FT- IR của mẫu hạt nano Fe3O4/SiO2/APTES với Glutaraldehyde
(F1S1A1G1) ................................................................................................................. 69
Hình 4.25 Phổ UV-Vis của dung dịch BSA trước và sau khi gắn kết với các hạt nano
Fe3O4/SiO2/APTES/G1A. ........................................................................................... 70
Hình 4.26. Đồ thị đường chuẩn Albumin ................................................................... 72
Hình 4.27 VSM của các mẫu:hạt nano Fe3O4(F1), hạt nano Fe3O4/SiO2 (F1S1) và mẫu
hạt Fe3O4/SiO2/APTES/Glutaraldehyde (F1S1A1G1) ................................................... 73
Hình 4.28 Cơ chế gắn kháng thể Vibrio cholerae-01 .................................................. 74
Hình 4.29 Đồ thị đường chuẩn kháng thể Vibrio Cholerae-01.................................... 75


12

LỜI MỞ ĐẦU

này, và nghiên cứu phủ các lớp Polymer lên bề mặt hạt nano từ tính sao cho có thể


13
đính được các kháng thểVibrio Cholerae - 01 lên chúng. Nhờ đó có thể tăng mật độ
các virus hay vi khuẩn lên hàng trăm lần ngay từ giai đoạn đầu bị nhiễm bệnh để có thể
phát hiện sớm bằng các phép phân tích thông thường.
Nội dung của đề tài này gồm các nội dung chính:
Chương I: Tổng quan.
Chương II: Phương pháp nghiên cứu.
Chương III:Thực nghiệm.
Chương IV: Kết quả và bàn luận
Kết luận và Hướng phát triển


14

CHƯƠNG I. TỔNG QUAN
1.1 Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước
- Tình hình Nghiên cứu trên thế giới:
Gần đây, trên Thế giới đang ngày càng gia tăng sự bùng phát dịch bệnh truyền nhiễm
gây ra bởi virút và vi khuẩn như: Ebola, A/H5N1, A/H7N9, tay-chân-miệng, bệnh sởi,
tiêu chảy cấp, dịch tả, sốt xuất huyết vv …Sự bùng nổ này không chỉ ảnh hưởng đến
sức khỏe cộng đồng mà còn ảnh hưởng đến sự phát triển kinh tế - xã hội. Sự phát hiện
nhanh chóng và chính xác của các tác nhân gây bệnh là rất quan trọng trong việc kiểm
soát các dịch bệnh và phòng ngừa lây lan trong cộng đồng.
Ngày nay, với khoa học phát triển việc ứng dụng hạt nano từ tính trong y sinh
học được nhiều nhà khoa học trên Thế giới quan tâm. Hạt nano thường được chức
năng hóa bề mặt bởi các lớp vỏ vô cơ và các lớp polymer. Những lớp vỏ vô cơ được
dùng là SiO2 vì tính ổn định hóa học, tương thích sinh học, dễ dàng gắn kết với lớp

Nguyễn Công Hào. Cơ quan chủ trì: Phân viện Hóa học các hợp chất thiên
nhiên tại TP. HCM, 2006
5. Điều khiển các tính chất từ của các hạt nano ferit spinel dùng trong các ứng
dụng dẫn thuốc và nhiệt trị.Tác giả Thân Đức Hiền. Nguồn: Hội nghị Khoa
học lần thứ 20 - Kỷ niệm 50 năm thành lập trường Đại học Bách khoa Hà
Nội1956 – 2006
6. Công nghệ nano với những khả năng mới trong việc phát hiện, chẩn đoán
ung thư Ở giai đoạn sớm. Lê Văn Thảo*, Tống Duy Hiển*, Lê Hoàng Minh**,
Phạm Xuân Dũng**, Nguyễn Hoàng Hải***, Đặng Mậu Chiến*
Trong luận văn này, chúng tôi trình bày quá trình nghiên cứu tổng hợp các hạt nano
Fe3O4/SiO2 cấu trúc lõi vỏ và chức năng các hạt với APTES, Glutaradehyde, gắn thử
nghiệm với albumin. Đặc biệt, chúng tôi thử nghiệm đầu tiên gắn kháng thể khuẩn
tảVibrio cholerae- O1 lên hạt nano từ tính tại Việt nam.
1.2 Lý thuyết về từ học
1.2.1 Các khái niệm cơ bản[3]
Khi một vật liệu được đặt vào trong một từ trường, thì cảm ứng từ hoặc từ
thông xuyên qua tiết diện của vật liệu được xác định bởi biểu thức:
B = µ0 (H+M)

(Hệ SI)

(1.1)

Trong đó:
 B là cảm ứng từ ; H là từ trường ngoài ; M là độ từ hóa hưởng ứng với từ
trường ngoài ;µ0 là độ từ thẩm của chân không.
Trong hệ Gauss: B = H+4πM

(Hệ CGS)