VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM
HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ
VIỆN VẬT LÝ

ĐỖ THỊ HUẾ

NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO VÀ KHẢO SÁT TÍNH CHẤT QUANG CỦA CÁC
CẤU TRÚC NANO VÀNG DẠNG CẦU, DẠNG THANH VÀ DẠNG LÕI/VỎ
SILICA/VÀNG ĐỊNH HƢỚNG ỨNG DỤNG TRONG Y SINH

LUẬN ÁN TIẾN SĨ VẬT LÝ

Hà Nội – 2018

1


VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM
HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ
VIỆN VẬT LÝ

ĐỖ THỊ HUẾ

NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO VÀ KHẢO SÁT TÍNH CHẤT QUANG CỦA CÁC
CẤU TRÚC NANO VÀNG DẠNG CẦU, DẠNG THANH VÀ DẠNG LÕI/VỎ
SILICA/VÀNG ĐỊNH HƢỚNG ỨNG DỤNG TRONG Y SINH

Chuyên ngành: Vật lý chất rắn
Mã số chuyên ngành: 944 01 04

NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC

giúp đỡ trong thời gian tôi học tập và nghiên cứu ở Viện Vật Lý.
Tôi xin gửi lời cảm ơn tới TS Vũ Dƣơng, PGS. TS Đỗ Quang Hòa, TS. Nguyễn
Trọng Nghĩa cùng các anh chị em thuộc nhóm NanoBioPhotonics và thuộc trung tâm
Điện tử Lƣợng tử - Viện Vật Lý đã giúp đỡ và cho tôi những ý kiến quý báu cũng
nhƣ hƣớng dẫn tôi trong suốt quá trình làm thực nghiệm để hoàn thành luận án.
Tôi xin chân thành cảm ơn tới PGS. TS Chu Việt Hà, ngƣời luôn bên tôi, giúp
đỡ và cho tôi những lời khuyên quý báu để tôi vững bƣớc trong suốt giai đoạn học
tập của mình. Tôi cũng xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới tập thể lãnh đạo Khoa Vật
Lý, cùng các thầy cô, đồng nghiệp, bạn bè, những ngƣời đã luôn quan tâm, giúp đỡ,
tạo điều kiện cho tôi để tôi có thời gian hoàn thành luận án.
Cuối cùng con xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới bố mẹ hai bên, tới gia đình
nhỏ ở đó có chồng và con gái con, những ngƣời vẫn luôn bên con, thay con gánh
vác việc gia đình, tạo cho con động lực và niềm tin để con có đƣợc ngày hôm nay.
Xin trân trọng cảm ơn tất cả!
Hà Nội, tháng 01 năm 2018

iii


MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN ...................................................................................................... ii
LỜI CẢM ƠN ........................................................................................................... iii
MỤC LỤC ................................................................................................................. iv
DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT TRONG LUẬN ÁN.................................... viii
DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU ...............................................................................x
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ ............................................................ xii
MỞ ĐẦU .....................................................................................................................1
Chƣơng 1: TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ VÀ LÝ THUYẾT LIÊN QUAN .............9
1.1. Tính chất quang của các hạt nano kim loại ..........................................................9
1.1.1. Hiện tƣợng cộng hƣởng plasmon bề mặt (Surface plasmon resonance SPR) ..........................................................................................................................10

2.1. Nguyên liệu hóa chất ..........................................................................................55
2.2. Chế tạo hạt vàng kích thƣớc nhỏ - vàng Duff-Baiker ........................................55
2.2.1. Quá trình chế tạo .............................................................................................56
2.2.2. Hình thái và tính chất quang ...........................................................................57
2.3. Chế tạo các hạt nano vàng dạng cầu bằng phƣơng pháp nuôi mầm ..................59
2.3.1. Dung dịch nuôi ................................................................................................61
2.3.1.1. Chuẩn bị dung dịch nuôi ..............................................................................61
2.3.1.2. Xác định pH tối ƣu của dung dịch nuôi vàng hydroxyde ...........................62
2.3.2. Khảo sát sự phát triển của hạt khi thay đổi tỷ lệ nồng độ ion Au3+ trong dung
dịch nuôi và nồng độ hạt vàng trong dung dịch mầm ...............................................63
2.3.3. Điều khiển kích thƣớc hạt nano vàng lên tới 200 nm .....................................65
2.3.3.1. Phát triển kích thƣớc hạt từ hạt vàng Duff-Baiker .......................................65
2.3.3.2. Phát triển kích thƣớc hạt từ hạt vàng citrate ................................................67
Kết luận chƣơng 2 .....................................................................................................76
Chƣơng 3: CHẾ TẠO VÀ KHẢO SÁT TÍNH CHẤT QUANG CỦA CÁC CẤU
TRÚC NANO LÕI SILICA VỎ VÀNG SiO2/Au ....................................................77
3.1. Nguyên liệu hóa chất -Quy trình chế tạo ...........................................................77
3.2. Chế tạo và amin hóa hạt nano silica bằng phƣơng pháp Stober ........................79
3.2.1. Thí nghiệm chế tạo và amin hóa hạt nano silica .............................................79
3.2.1.1. Tạo hạt nano silica bằng phƣơng pháp Stober ............................................80
3.2.1.2 Chức năng hóa bề mặt hạt nano silica bằng các phân tử APTES ................81

v


3.2.2. Kết quả tổng hợp hạt lõi nano silica................................................................81
3.3. Chuẩn bị hạt silica – vàng mầm .........................................................................85
3.3.1. Hấp phụ của hạt vàng Duff-Baiker lên hạt silica có hóa học bề mặt khác nhau
...................................................................................................................................85
3.3.2. Ảnh hƣởng của thời gian ủ tới quá trình hấp phụ các hạt nano vàng mầm lên hạt

4.4.2. Ảnh hƣởng của các phân tử bề mặt lên tính chất quang của các thanh nano
vàng .........................................................................................................................119
Kết luận chƣơng 4 ...................................................................................................121
Chƣơng 5: THỬ NGHIỆM ỨNG DỤNG ...............................................................122
5.1. Gắn kết hạt nano vàng với các phân tử sinh học và tƣơng thích sinh học .......123
5.1.2. Gắn kết với phân tử albumin – protein bovine serum albumin (BSA) .........124
5.1.3. Gắn kết với glutathione (GSH) .....................................................................124
5.2. Một số kết quả gắn kết phân tử sinh học/tƣơng thích sinh học lên các cấu trúc
nano vàng ................................................................................................................125
5.3. Kết quả sử dụng hạt nano vàng trong hiện ảnh tế bào .....................................130
5.4. Ứng dụng quang nhiệt của các cấu trúc nano vàng trên mô thịt ......................131
5.4.1. Bố trí thí nghiệm ...........................................................................................131
5.4.2. Kết quả ứng dụng quang nhiệt ......................................................................133
Kết luận chƣơng 5 ...................................................................................................137
DANH MỤC CÔNG TRÌNH LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN ...............................141
TÀI LIỆU THAM KHẢO .......................................................................................143
PHỤ LỤC ................................................................................................................156

vii


DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT TRONG LUẬN ÁN
Kí hiệu

Tên Tiếng Anh

Tên tiếng Việt

AA


Surface plassmon resonance

Cộng hƣởng plasmon bề mặt

SP

Surface plasmon

Plasmon bề mặt

SPP

Surface Plasmon Polariton

Plasmon polariton bề mặt

DDA

Discrete dipole approximation

Gần đúng lƣỡng cực

GNR

Gold nanorod

Thanh nano vàng

TSPR


-

LSPR/TSPR
BDAC

chloride
BSA

Bovine serum albumin

-

THPC

Tetra-

-

viii


kis(hydroxymethyl)phosphonium
chloride
DP

Deposition Precipitation

Kết tủa lắng đọng

GPS

TEM

Transmission electron microscope

Hiển vi điện tử truyền qua

DLS

Dynamic Light Scattering

Tán xạ ánh sáng động học

PdI

Polydispertion Index

Chỉ số đa phân tán

ix


DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU
Bảng 1.1. Các phƣơng pháp chế tạo hạt nano vàng dạng cầu bằng phƣơng pháp
nuôi mầm ...................................................................................................................36
Bảng 1.2. Một số kết quả tổng hợp cấu trúc lõi/vỏ của các nhóm trên thế giới .......39
Bảng 2.1. Các hóa chất dùng trong quá trình chế tạo hạt nano vàng dạng cầu. .......55
Bảng 2.2. Các thông số thí nghiệm khảo sát sự phát triển của hạt khi nồng độ mầm
thay đổi. .....................................................................................................................63
Bảng 2.3. Thể tích dung dịch nuôi và dung dịch mầm trong 4 bƣớc nuôi sử dụng hạt
mầm ban đầu là hạt vàng Duff-Baiker. Lƣợng chất khử HCHO 37% trong mỗi bƣớc

hình thành và phát triển của cấu trúc thanh nano vàng ...........................................113
Bảng 4.6. Các thông số thực nghiệm khảo sát sự ảnh hƣởng của AA đến sự hình
thành và phát triển của cấu trúc thanh nano vàng ...................................................116
Bảng 4.7. Cƣờng độ và bƣớc sóng đỉnh cộng hƣởng plasmon của thanh nano vàng
trong các dung dịch CTAB với nồng độ khác nhau. ...............................................118
Bảng 4.8. Cƣờng độ và bƣớc sóng đỉnh cộng hƣởng plasmon của các dung dịch
thanh nano vàng trƣớc và sau khi đƣợc bọc bằng các phân tử tƣơng thích sinh học:
BSA, PEG, GSH .....................................................................................................121
Bảng 5.1. Kết quả thế Zeta của các dung dịch hạt nano SiO2/Au trƣớc và sau khi
gắn kết với các phân tử BSA, GSH, PEG và kháng thể IgG/BSA .........................128
Bảng 5.2. Mật độ công suất ứng với chiều dày mẫu thay đổi ................................133
Bảng 5.3. Nhiệt độ Tmax đạt đƣợc của mẫu tiêm các hạt nano SiO2 /Au, thanh nano
vàng ở cùng độ hấp thụ khi đƣợc chiếu sáng bằng laser 808 nm. ..........................135

xi


DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ
Hình 1.1. Sự tạo thành dao động plasmon bề mặt trên các hạt nano kim loại ........10
Hình 1.2. Sự phụ thuộc của hệ số suy hao  của hạt nano vàng vào kích thƣớc hạt.
...................................................................................................................................15
Hình 1.3. Phổ hấp thụ của các dung dịch nano vàng cầu phụ thuộc vào kích thƣớc
hạt [79] ......................................................................................................................16
Hình 1.4. Tính toán các hiệu suất hấp thụ Qabs (đƣờng gạch đỏ), hiệu suất tán xạ
Qsca (đƣờng chấm đen), và hiệu suất dập tắt Q (đƣờng liền màu xanh) cho các hạt
cầu nano vàng (a) D = 20 nm, (b) D = 40 nm, (c) D = 80 nm, và (d) polystyrene
nanospheres D = 300 nm ..........................................................................................18
Hình 1.5. Sự phân bố điện tích trên một thanh nano dƣới kích thích của ánh sáng tới 19
Hình 1.6. Đặc tính quang của nano vàng dạng thanh phụ thuộc vào tỉ lệ các cạnh
của thanh. Ảnh TEM của các thanh nano vàng với tỉ lệ các cạnh khác nhau (A); Sự

liên kết một đầu với bề mặt các hạt ..........................................................................33
Hình 1.18. Các phƣơng pháp tổng hợp hạt có cấu trúc lõi vỏ: silica/ vàng: a) theo
mô tả Halas et al.; b) và c) theo phƣơng pháp lắng đọng DP. ..................................38
Hình 1.19. Mô hình minh họa cơ chế phát triển của thanh nano vàng khi không có
ion Ag+ ......................................................................................................................41
Hình 1.20. Cơ chế hình thành GNR dƣới sự định hƣớng của ion Ag+.....................42
Hình 1.21. Đánh dấu tế bào SiHa bằng hạt nano Au: ảnh A, B, C, D là đánh dấu đặc hiệu
dùng hạt vàng gắn với kháng thể EGFR, ảnh E, F là đánh dấu không đặc hiệu dùng hạt Au
gắn kết với BSA . ........................................................................................................44
Hình 1.22. Ảnh trƣờng tối của tế bào SKBr3 khi không đƣợc ủ với cấu trúc nano
lõi/vỏ (1), khi ủ với phức hệ nano@ kháng thể không đặc hiệu IgG(2), khi ủ với phức hệ
nano @kháng thể đặc hiệu HER2. ................................................................................45
Hình 1.23. Khu vực khoanh đỏ là nơi nanoshells đƣợc tiêm vào: trong vài phút bị
đốt nóng dƣới ánh sáng gần hồng ngoại, các tế bào này đã chế . .............................47
Hình 1.24. Sơ đồ khối kính hiển vi điện tử truyền qua (TEM) ................................48
Hình 1.25. Hiện tƣợng các tia X nhiễu xạ trên các mặt tinh thể chất rắn, ...............49
Hình 1.26. Sự biến thiên của thế zeta theo giá trị pH của môi trƣờng .....................52
Hình 1.27. Sơ đồ hệ đo hấp thụ quang UV-Vis........................................................53
Hình 1.28. Sơ đồ nguyên lý cấu tạo của kính hiển vi trƣờng tối ..............................54
Hình 2.1. Sơ đồ phản ứng tạo hạt vàng theo phƣơng pháp Duff-Baiker..................56
Hình 2.2. Ảnh TEM của hạt vàng Duff –Baiker, thang đo 20 nm(trái) và phổ hấp
thụ plasmon của chúng(phải). ...................................................................................58

xiii


Hình 2.3. Ảnh TEM của hạt vàng Duff-Baiker sau 21 ngày bảo quản ở 40C (ảnh a)
và bảo quản ở nhiệt độ phòng (ảnh b), thang đo 20 nm. ...........................................59
Hình 2.4. Sơ đồ tổng hợp hạt nano vàng dạng cầu bằng phƣơng pháp nuôi mầm
qua nhiều bƣớc nuôi ..................................................................................................60

Hình 3.4. Giản đồ phân bố kích thƣớc hạt của các hạt silica chức năng hóa bề mặt
với các lƣợng NH4OH khác nhau: a) 900 µl; b) 1000 µl; c) 1100 µl; d) 1200 µl; e)
1300 µl. .....................................................................................................................83
Hình 3.5. Ảnh TEM của các hạt nano silica trƣớc a) và sau b) chức năng hóa bề mặt
bằng APTES khi đƣợc ủ với các hạt nano vàng Duff- Baiker trong cùng điều kiện.
Độ phóng đại 40 nghìn lần. .......................................................................................86
Hình 3.6 Ảnh TEM của các hạt silica kích thƣớc 150 nm sau khi ủ với vàng DuffBaiker trong các thời gian a) 1h; b)3h; c) 4h; d)24h. Độ phóng đại 40000 lần, thang
đo 100nm ...................................................................................................................87
Hình 3.7. Sơ đồ nuôi mầm để hình thành hạt cấu trúc lõi/vỏ SiO2/Au ....................88
Hình 3.8. Phổ hấp thụ của dãy mẫu SiO2/Au với các lƣợng HCHO thay đổi ..............91
Hình 3.9. Phổ hấp thụ plasmon cộng hƣởng của : A) hạt “mầm”; B) phát triến lớp
vỏ ƣớc tính 5nm; C) lớp vỏ ƣớc tính 7 nm; D) lớp vỏ ƣớc tính 15 nm đƣợc phát
triển trên lõi silica đƣờng kính 150 nm. ....................................................................92
Hình 3.10. Ảnh SEM của lõi silica đƣờng kính 150 nm đƣợc phát triển lớp vỏ theo
các giai đoạn khác nhau: A) hạt silica –vàng mầm; B) phát triến với lớp vỏ ƣớc tính
5nm; C) lớp vỏ ƣớc tính 7 nm; D) lớp vỏ ƣớc tính 15 nm với độ phóng đại 100
nghìn lần. ...................................................................................................................94
Hình 3.11. HTEM và ảnh phân tích EDX tƣơng ứng của cấu trúc hạt lõi silica
150nm theo tiến trình làm kín lớp vỏ kim loại vàng tƣơng ứng với các hạt trên hình
3.8 (B), (C), (D). Mầu vàng tƣơng ứng với nguyên tố Au, mầu đỏ ứng với nguyên
tố O; mầu xanh lá ứng với nguyên tố Si; với thang đo 100 nm. ...............................94
Hình 3.12. Ảnh TEM của các hạt nano với đƣờng kính hạt lõi trung bình khác nhau
(A) 45nm, (B) 65nm, (C) 100nm, (D) 110 nm, (E) 130 nm , (F) 150 nm đƣợc bọc
với lớp vỏ vàng: (i) silica lõi, (ii) silica gắn vàng THPC, (iii) lớp vỏ vàng trong quá
trình phát triển, (iv) lớp vỏ vàng đã bọc kín hạt........................................................96
Hình 3.13. Phổ hấp thụ và phổ hấp thụ chuẩn hóa của dãy mẫu của hạt nano cấu
trúc lõi/vỏ Si2O/Au có kích thƣớc lõi 45 nm (hàng trên), 130 nm (hàng giữa) và
150nm (hàng dƣới) với độ dày lớp vỏ thay đổi. .......................................................98
Hình 3.14. Phổ cộng hƣởng plasmon chuẩn hóa của các dung dịch hạt nano
SiO2/Au với cùng độ dày lớp vỏ và các đƣờng kính hạt lõi thay đổi. ......................99

nồng độ. ...................................................................................................................119
Hình 4.13. Các phổ hấp thụ (trái) và phổ hấp thụ chuẩn hóa (phải) của các dung
dịch nano vàng dạng thanh trƣớc và sau khi đƣợc bọc bằng các phân tử tƣơng thích
sinh học BSA, PEG, GSH. ......................................................................................120
Hình 5.1. Cấu trúc phân tử thiol – PEG – acid .......................................................123

xvi


Hình 5.2. Sơ đồ gắn kết phân tử PEG lên hạt nano vàng (Au@PEG) ...................123
Hình 5.3. Cấu trúc chung của các axit amin ...........................................................124
Hình 5.4. Sơ đồ gắn kết phân tử BSA lên bề mặt của hạt nano vàng(Au@BSA) .124
Hình 5.5. Cấu trúc phân tử GSH ............................................................................124
Hình 5.6. Phổ hấp thụ hồng ngoại (FTIR) của protein BSA và Au@BSA ............125
Hình 5.7. Ảnh TEM của hạt nano vàng trƣớc (trái) và sau khi bọc BSA (phải),
thang đo 50 nm .......................................................................................................126
Hình 5.8. Phổ hấp thụ plasmon của các dung dịch hạt nano vàng không gắn kết với
BSA (trái) và có gắn BSA (phải) theo thời gian bảo quản......................................127
Hình 5.9. Phổ hấp thụ plasmon của dung dịch hạt SiO2/Au trƣớc và sau khi gắn kết
với các phân tử khác nhau BSA, GSH, PEG, IgG/BSA .........................................128
Hình 5.10. Thế zeta của nanoshells gắn kết với các phân tử GSH, PEG, BSA và
kháng thể IgG/BSA .................................................................................................129
Hình 5.11. Ảnh hiển vi trƣờng tối của tế bào ung thƣ nuôi cấy BT -474 (A), ảnh
hiển vi trƣờng tối của tế bào ung thƣ BT-474 đƣợc đánh dấu bằng phức hệ Au@
IgG-HER2 (B) và ảnh hiển vi trƣờng tối của tế bào ung thƣ BT-474 đƣợc ủ với hạt
nano vàng@BSA (C). .............................................................................................130
Hình 5.12. Sơ đồ bố trí thí nghiệm khảo sát hiệu ứng quang nhiệt trên mô thịt. ...131
Hình 5.13. Phổ hấp thụ plasmon của dung dịch thanh nano vàng (hình trái) và
SiO2/Au (hình phải).................................................................................................132
Hình 5.14. Sự biến đổi nhiệt độ theo thời gian chiếu sáng bằng laser bƣớc sóng 808

tử thuốc thông qua các chất có chứa nhóm –SH. Với các đặc tính đặc thù này, các
nghiên cứu ứng dụng y-sinh của các cấu trúc nano vàng ngày càng phát triển.
Trên thế giới, việc nghiên cứu khai thác các ứng dụng của các cấu trúc nano
vàng đang rất đƣợc quan tâm. Các hạt nano vàng dạng cầu với đỉnh cộng hƣởng

1


plasmon nằm trong vùng ánh sáng khả kiến có thể đƣợc khai thác trong nhiều ứng
dụng tùy thuộc vào kích thƣớc của chúng. Chẳng hạn, các hạt nano vàng với kích
thƣớc trung bình dƣới 5 nm đƣợc sử dụng chủ yếu để làm chất xúc tác cho phản ứng
chuyển hóa khí CO thành CO2 ở nhiệt độ thấp (dƣới 00C) [82]. Trong khi đó, các
hạt vàng nano với kích thƣớc 10-50 nm đƣợc sử dụng để vận chuyển insulin một
cách hiệu quả trong các liệu pháp chữa trị bệnh [5]. El-Sayed và các cộng sự cũng
đã thành công trong việc sử dụng hạt vàng nano với kích thƣớc 30 - 40 nm làm chất
đánh dấu cho chẩn đoán bệnh bằng ảnh hiển vi tán xạ do khả năng tán xạ mạnh ánh
sáng trong vùng nhìn thấy [123].
Các hạt keo nano vàng cấu trúc lõi vỏ (nanoshells) nhƣ lõi điện môi silica/vỏ
vàng (SiO2/Au) nhờ có lõi điện môi làm tăng diện tích bề mặt của hạt nên các hạt
SiO2/Au có tiết diện dập tắt lớn hơn các hạt nano vàng cầu có cùng thể tích vàng
[111]. Tính chất quang của các hạt nano vàng cấu trúc lõi vỏ đã đƣợc giải thích dựa
trên mô hình lai khi xem plasmon kích thích từ hạt nanoshell là sự tƣơng tác giữa
một hạt nano cầu đặc và một hạt nano cầu rỗng [59]. Hai plasmon cộng hƣởng
tƣơng tác lai với nhau tạo thành hai mô hình đối xứng và phản đối xứng, tƣơng ứng
với hai mô hình đó là hai tần số cộng hƣởng plasmon phụ thuộc vào tần số plasmon
khối và tỉ lệ độ dày lõi - vỏ. Nhƣ vậy, với việc điều khiển tỉ lệ tƣơng quan giữa
đƣờng kính lõi và độ dày vỏ có thể điều khiển đƣợc đỉnh cộng hƣởng plasmon nằm
trong vùng hồng ngoại gần 700 nm – 900 nm [59] vì đây là vùng ánh sáng có thể
xuyên sâu nhất vào trong da và mô [111]. Với phổ cộng hƣởng plasmon trải rộng từ
vùng ánh sáng nhì thấy đến vùng hồng ngoại gần nên các hạt nano vàng cấu trúc lõi

để tổng hợp hạt vàng cầu. Bằng cách thay đổi nồng độ chất khử và thời gian gia
nhiệt cho phản ứng, năm 1972 G.Frens đã điều khiển đƣợc kích thƣớc hạt lên tới
150nm [101]. Từ đó tới nay đã xuất hiện thêm nhiều phƣơng pháp mới chế tạo ra
các hạt vàng dạng cầu có đƣờng kính lớn trên 50nm, tuy nhiên hình dạng và kích
thƣớc không đồng đều, hiệu suất tổng hợp hạt thấp. Bên cạnh đó, một số nghiên cứu
khác tạo ra các hạt nhỏ vài nanomet với sự có mặt của các chất khử khác nhau nhƣ
THPC(tetrakis(hydroxymethyl)phosphonium chloride) [6], NaBH4 [98],… Phƣơng
pháp nuôi “mầm” đã đƣợc sử dụng để tổng hợp các hạt có đƣờng kính lớn hơn lên
tới hàng trăm nano mét [97, 115]. Tuy nhiên, mỗi phƣơng pháp chỉ có thể tạo ra hạt
3


nano vàng trong một dải kích thƣớc hẹp, kích thƣớc không đồng đều, yêu cầu làm
trong điều kiện nhiệt độ cao hoặc có dung môi hữu cơ.
Chế tạo nano vàng cấu trúc lõi/vỏ là một quy trình tổng hợp gồm nhiều bƣớc
và đòi hỏi có sự kiểm soát chặt chẽ để vật liệu vỏ bao phủ toàn bộ vật liệu lõi với độ
dày thích hợp. Những nghiên cứu tập trung vào sự thay đổi của vật liệu lõi nhƣ
silica, polystyrene, và hạt nano từ [82, 99]. Nhiều nhóm nghiên cứu trên thế giới đã
tạo ra hạt nano cấu trúc lõi/vỏ với lõi là vật liệu có tính trơ nhƣ chất điện môi silica
và vật liệu vỏ là các kim loại khác nhau nhƣ Au, Ag, Cu... [90, 118]. Kết quả cho
thấy rằng khi bọc vỏ kim loại lên hạt silica thì đỉnh SPR đƣợc dịch chuyển về phía
sóng dài so với hạt nano kim loại dạng cầu có đƣờng kính tƣơng ứng, tuy nhiên chỉ
khi dùng vỏ kim loại là vàng thì đỉnh SPR mở rộng về phía hồng ngoại gần.
Các thanh nano vàng cũng đƣợc nghiên cứu chế tạo bằng nhiều phƣơng pháp
khác nhau: phƣơng pháp khử quang hóa (chiếu xạ UV) [94] , phƣơng pháp điện hóa
[107, 123], phƣơng pháp khử sinh học và phƣơng pháp khử hóa học – phƣơng pháp
nuôi mầm [79, 100]. Trong đó, phƣơng pháp nuôi mầm đƣợc phát minh vào năm
1989 và dần trở nên phổ biến trong việc tổng hợp vật liệu thanh nano vàng với ƣu
điểm quy trình đơn giản, hiệu suất tổng hợp cao, thu đƣợc sản phẩm với kích cỡ,
hình thái mong muốn, độ đơn phân tán cao và có thể kiểm soát đƣợc tỷ số các cạnh

gia Hà Nội) đã sử dụng các hạt nano vàng để chế tạo cảm biến sinh học xác định
nồng độ của virus gây bệnh với độ nhạy cao. Tại Viện Khoa học Vật liệu, Viện Hàn
lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam, nhóm của TS. Hà Phƣơng Thƣ đã thành
công trong việc gắn thuốc nano hƣớng đich để diệt tế bào ung thƣ. Ngoài ra, nhóm
của PGS.TS Nguyễn Thế Bình (Đại học KHTN Hà Nội) đã chế tạo hạt nano vàng
bằng ăn mòn laser. Gần đây, các cấu trúc nano Au, Ag đƣợc sử dụng làm các đế
SERS để phát hiện dƣ lƣợng các độc tố trong thực phẩm; các hạt nano vàng đƣợc sử
dụng làm quang xúc tác hay làm chất tăng độ nhạy cho pin mặt trời... Nghiên cứu
chế tạo các cấu trúc nano vàng và sử dụng chúng trong các ứng dụng vẫn đang là
những đề tài đƣợc các nhà nghiên cứu trong và ngoài nƣớc quan tâm.

5


Trong bối cảnh đó, đề tài luận án đƣợc chọn là: “Nghiên cứu chế tạo và khảo
sát tính chất quang của các cấu trúc nano vàng dạng cầu, dạng thanh và dạng
lõi/vỏ silica/vàng định hƣớng ứng dụng trong y sinh”.
Mục tiêu nghiên cứu của luận án:
Chế tạo các cấu trúc nano vàng khác nhau với kích thƣớc thay đổi nhằm ứng
dụng trong hiện ảnh tế bào và hiệu ứng quang nhiệt.
Nội dung nghiên cứu:
- Nghiên cứu chế tạo và khảo sát tính chất quang của các hạt nano vàng dạng
cầu với các kích thƣớc biến thiên trong dải rộng.
- Nghiên cứu chế tạo và khảo sát tính chất quang của các cấu trúc nano lõi
silica vỏ vàng với đƣờng kính lõi và độ dày lớp vỏ thay đổi.
- Nghiên cứu chế tạo và khảo sát tính chất quang của các cấu trúc nano vàng
dạng thanh có tỉ lệ các cạnh thay đổi.
- Chức năng hóa bề mặt các cấu trúc nano vàng với các phân tử sinh học và
tƣơng thích sinh học. Trên cơ sở đó thử nghiệm chúng trong các ứng dụng y sinh:
hiện ảnh tế bào BT-474 và thử nghiệm hiệu ứng quang nhiệt trên mô sống.

Đồng thời với việc sử dụng hạt vàng Duff- Baiker kích thƣớc đồng đều và nhỏ nên
tạo đƣợc lớp vỏ vàng mỏng hơn, ít gồ ghề hơn trên bề mặt hạt lõi. Đồng thời đã tạo
đƣợc các hạt nano shell kích thƣớc nhỏ dƣới 100 nm có đỉnh hấp thụ plasmon
khoảng 700 nm.
Cấu trúc của luận án bao gồm 150 trang, không kể phần tài liệu tham khảo
và phụ lục. Ngoài phần mở đầu và kết luận, luận án đƣợc chia 5 chƣơng, cụ thể là:
- Chƣơng 1: trình bày tổng quan về các vấn đề liên quan đến luận án bao gồm:
tính chất quang của các hạt nano kim loại nói chung và các đặc trƣng quang học của
các cấu trúc nano vàng nói riêng; các phƣơng pháp chế tạo các cấu trúc nano vàng
dạng cầu, dạng thanh và cấu trúc lõi vỏ; một số ứng dụng của các cấu trúc nano
vàng trong y sinh. Đồng thời, trình bày nguyên lý của các phƣơng pháp đo đạc thực
nghiệm bao gồm các phƣơng pháp xác định hình thái, cấu trúc hóa học, cấu trúc bề

7