Luận án Nghiên cứu chế tạo và tính chất của cấu trúc lai ferit từ – kim loại (Ag, Au) kích thước nano định hướng ứng dụng trong y sinh

Tên luận án:

NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO VÀ TÍNH CHẤT CỦA CẤU TRÚC LAI FERIT TỪ - KIM LOẠI (Ag, Au) KÍCH THƯỚC NANO ĐỊNH HƯỚNG ỨNG DỤNG TRONG Y SINH

Ngành:

Hóa vô cơ

Tóm tắt nội dung tài liệu:

Luận án tập trung vào nghiên cứu chế tạo và khảo sát tính chất của các cấu trúc lai nano ferit từ - kim loại quý (Ag, Au) để ứng dụng trong y sinh, giải quyết những hạn chế của vật liệu nano đơn lẻ và cấu trúc lõi-vỏ hiện có. Cụ thể, các vật liệu Fe3O4/Au cấu trúc lõi-vỏ hiện tại gặp vấn đề về giảm tín hiệu tương phản MRI trọng số T2 và khả năng hấp thụ bức xạ hồng ngoại gần (NIR) hạn chế, ảnh hưởng đến hiệu quả nhiệt trị.

Mục tiêu của luận án là chế tạo thành công các cấu trúc lai ferit từ - kim loại (Ag, Au) kích thước nano (dưới 20 nm) với đỉnh cộng hưởng plasmon bề mặt trong vùng hồng ngoại gần, có khả năng chuyển đổi quang/từ - nhiệt cao, tương phản ảnh MRI kép (T1 và T2) và hoạt tính diệt khuẩn mạnh. Các phương pháp chính bao gồm tổng hợp hạt nano ferit từ MFe2O4 (M: Fe, Co, Mn) bằng phân hủy nhiệt trong dung môi hữu cơ, tổng hợp hệ lai Fe3O4/Ag bằng phương pháp nuôi mầm, và chế tạo hệ lai Fe3O4/Au rỗng bằng phương pháp thế Galvanic sử dụng khuôn Fe3O4/Ag. Sau đó, các hạt nano lai được chuyển pha sang môi trường nước bằng PMAO để đánh giá độc tính, độ bền và khả năng ứng dụng trong y sinh.

Kết quả nghiên cứu cho thấy, các hạt nano ferit từ MFe2O4, hệ lai Fe3O4/Ag (cấu trúc lõi-vỏ hoặc dumbbell), và hệ lai Fe3O4/Au rỗng (dưới 20 nm) đã được tổng hợp thành công với độ đồng đều cao và khả năng hấp thụ NIR (SPR lên tới 707 nm). Các hạt nano lai bọc PMAO có độ bền và ổn định cao trong môi trường nước. Hệ Fe3O4/Ag@PMAO thể hiện hoạt tính kháng khuẩn mạnh mẽ, trong khi hệ Fe3O4/Au rỗng@PMAO không gây độc tính trong phạm vi nồng độ thử nghiệm. Đặc biệt, sự kết hợp từ trường và laze (MHT + PTT) đã tăng cường hiệu suất gia nhiệt của hệ Fe3O4/Au rỗng@PMAO, đạt giá trị SLP tối đa 1082,75 W/g, cho phép đạt nhiệt độ trị liệu (42-46 °C) với nồng độ vật liệu hoặc cường độ kích thích thấp hơn. Hệ lai này cũng cho tín hiệu tương phản ảnh MRI kép T1 và T2 tốt (r1 = 8,47 mM⁻¹s⁻¹, r2 = 74,45 mM⁻¹s⁻¹), vượt trội hơn một số sản phẩm thương mại nền Gd. Những đóng góp này khẳng định tiềm năng lớn của các cấu trúc lai nano đa chức năng trong chẩn đoán và điều trị ung thư.

Mục lục chi tiết:

• MỞ ĐẦU

  • 1. Tính cấp thiết của luận án
  • 2. Mục tiêu nghiên cứu của luận án
  • 3. Các nội dung nghiên cứu chính của luận án

• CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ HỆ VẬT LIỆU NANO FERIT TỪ - KIM LOẠI QUÝ

  • 1.1. Giới thiệu chung về vật liệu nano ferit từ - kim loại quý
    • 1.1.1. Tính chất từ của vật liệu ferit từ
    • 1.1.2. Tính chất quang của vật liệu kim loại quý (Ag, Au)
    • 1.1.3. Hệ vật liệu lai ferit từ - kim loại quý
  • 1.2. Tính chất vật liệu nano lai ferit từ - kim loại quý
    • 1.2.1. Tính chất từ
    • 1.2.2. Tính chất quang
    • 1.2.3. Tính tương thích sinh học và ổn định hóa lý
  • 1.3. Ứng dụng của vật liệu nano lai ferit từ - kim loại quý trong y sinh
    • 1.3.1. Ứng dụng nhiệt trị trong điều trị ung thư
    • 1.3.2. Chẩn đoán hình ảnh
    • 1.3.3. Ứng dụng kháng khuẩn
    • 1.3.4. Dẫn thuốc hướng đích
  • 1.4. Phương pháp tổng hợp vật liệu nano lai ferit từ - kim loại quý
    • 1.4.1. Tổng hợp vật liệu nano ferit từ
    • 1.4.2. Tổng hợp vật liệu nano lai ferit từ - kim loại quý
      • 1.4.2.1. Phương pháp nuôi mầm
      • 1.4.2.2. Tổng hợp một số hệ nano lai ferit từ - kim loại quý bằng phương pháp nuôi mầm
    • 1.4.3. Biến tính bề mặt vật liệu nano lai
      • 1.4.3.1. Phương pháp trao đổi phối tử
      • 1.4.3.2. Bọc hạt lai bằng các polyme lưỡng cực

• CHƯƠNG 2. THỰC NGHIỆM VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

  • 2.1. Nguyên liệu và hóa chất
  • 2.2. Tổng hợp vật liệu
    • 2.2.1. Tổng hợp hạt nano ferit từ
      • 2.2.1.1. Tổng hợp hạt nano Fe3O4 với tiền chất ở nồng độ thấp
      • 2.2.1.2. Tổng hợp nano ferit từ với tiền chất ở nồng độ cao
    • 2.2.2. Tổng hợp các hệ nano lai ferit từ - kim loại (Ag, Au)
      • 2.2.2.1. Hệ nano lai Fe3O4/Ag
      • 2.2.2.2. Hệ nano lai Fe3O4/Au
        • a) Hệ nano lai Fe3O4/Au đặc
        • b) Hệ nano lai Fe3O4/Au rỗng
    • 2.2.3. Chuyển pha hạt nano sang môi trường nước
  • 2.3. Các phương pháp đặc trưng vật liệu
    • 2.3.1. Kính hiển vi điện tử truyền qua
    • 2.3.2. Nhiễu xạ tia X
    • 2.3.3. Từ kế mẫu rung
    • 2.3.4. Phổ hấp thụ phân tử UV-Vis
    • 2.3.5. Phổ hấp thụ hồng ngoại
    • 2.3.6. Phổ tán sắc năng lượng tia X
    • 2.3.7. Phân tích nhiệt khối lượng
    • 2.3.8. Phương pháp tán xạ ánh sáng động
  • 2.4. Phương pháp đánh giá độc tính của vật liệu
  • 2.5. Phương pháp đánh giá hoạt tính kháng khuẩn của vật liệu
  • 2.6. Phương pháp xác định hiệu ứng quang/từ - nhiệt
  • 2.7. Phương pháp chụp ảnh cộng hưởng từ hạt nhân

• CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

  • 3.1. Hạt nano ferit từ
    • 3.1.1. Hình thái học
      • 3.1.1.1. Tổng hợp hạt nano Fe3O4 với tiền chất ở nồng độ thấp
      • 3.1.1.2. Tổng hợp nano ferit từ với tiền chất ở nồng độ cao
    • 3.1.2. Cấu trúc pha tinh thể
    • 3.1.3. Tính chất từ
    • 3.1.4. Cấu trúc lớp vỏ bọc hạt nano ferit
  • 3.2. Hạt nano lai Fe3O4-(Ag, Au)
    • 3.2.1. Hình thái học
      • 3.2.1.1. Hệ nano lai Fe3O4/Ag
      • 3.2.1.2. Hệ nano lai Fe3O4/Au
        • a) Hệ nano lai Fe3O4/Au đặc
        • b) Hệ nano lai Fe3O4/Au rỗng
    • 3.2.2. Cấu trúc pha tinh thể
    • 3.2.3. Tính chất quang
    • 3.2.4. Tính chất từ
    • 3.2.5. Thành phần hóa học
  • 3.3. Hạt nano bọc PMAO
    • 3.3.1. Quá trình chuyển pha hạt nano bằng PMAO
    • 3.3.2. Tính chất quang của vật liệu
    • 3.3.3. Cấu trúc lớp vỏ bọc của vật liệu
    • 3.3.5. Đánh giá độc tính của vật liệu
  • 3.4. Khả năng ứng dụng của vật liệu nano lai trong y sinh
    • 3.4.1. Hoạt tính kháng khuẩn của vật liệu
    • 3.4.2. Hiệu ứng chuyển đổi quang/từ - nhiệt của vật liệu
      • 3.4.2.1. Hiệu ứng từ - nhiệt
      • 3.4.2.2. Hiệu ứng quang - nhiệt
      • 3.4.2.3. Hiệu ứng quang/từ - nhiệt kết hợp
    • 3.4.3. Đánh giá độ hồi phục r1, r2 của vật liệu

• KẾT LUẬN

• NHỮNG ĐÓNG GÓP MỚI CỦA LUẬN ÁN

• DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ CỦA LUẬN ÁN