Tên luận án:
NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO, TÍNH CHẤT CỦA VẬT LIỆU GdPO4:Tb3+ VÀ Gd2O3:Eu3+ ĐỊNH HƯỚNG ỨNG DỤNG TRONG Y SINH
Ngành:
Vật liệu quang học, quang điện tử và quang tử (Mã số: 9.44.01.27)
Tóm tắt nội dung tài liệu:
Luận án tập trung vào nghiên cứu chế tạo và khảo sát tính chất của vật liệu nano phát quang chứa đất hiếm (RE-NP), đặc biệt là GdPO4:Tb3+ và Gd2O3:Eu3+, với định hướng ứng dụng trong y sinh. Hiện nay, các vật liệu RE-NP đang thu hút sự quan tâm lớn do tiềm năng trong lĩnh vực MRI và nhận dạng đánh dấu huỳnh quang sinh học. Tuy nhiên, phần lớn các nghiên cứu hiện tại chỉ tạo ra công cụ đơn chức năng. Do đó, luận án đặt mục tiêu phát triển công cụ đa chức năng, tích hợp khả năng quang và từ trên cùng một vật liệu nano nhằm nâng cao hiệu quả chẩn đoán – điều trị, như dẫn thuốc hướng đích, hóa trị, nhiệt trị hay xạ trị kết hợp chẩn đoán hình ảnh.
Mục tiêu cụ thể của luận án bao gồm: 1) Chế tạo thành công vật liệu thanh nano GdPO4:Tb3+ và quả cầu nano Gd2O3:Eu3+ bằng phương pháp thủy nhiệt và tổng hợp hóa học nhiều bước, với kích thước và hình thái được kiểm soát (thanh nano GdPO4:7%Tb3+ dài 300-500nm, rộng 10-30nm, cấu trúc tetragonal rhabdophane; quả cầu nano Gd2O3:6%Eu3+ đường kính 145-155nm, độ đồng đều cao trên 95%). 2) Bọc các vật liệu nano này bằng vỏ silica, sau đó chức năng hóa với nhóm chức NH2 và chế tạo phức hợp nano gắn với kháng thể kháng nọc rắn và kháng thể kháng nguyên CEA. 3) Bước đầu thử nghiệm ứng dụng các phức hợp nano này để phát hiện kháng nguyên nọc độc rắn hổ mang và nhận dạng kháng nguyên CEA tinh khiết cũng như kháng nguyên CEA của tế bào ung thư đại trực tràng.
Luận án đã khảo sát và xác định hiệu ứng đốt nhiệt cảm ứng từ của vật liệu GdPO4 và GdPO4:Tb3+ trong dung dịch nước, cho thấy khả năng tăng nhiệt độ lên 44-49°C dưới từ trường 20kOe trong 1500 giây, khẳng định tiềm năng ứng dụng trong từ nhiệt trị và tăng độ tương phản MRI. Kết quả nghiên cứu cho thấy các hệ vật liệu thanh hoặc quả cầu nano dựa trên GdPO4:7%Tb3+ và Gd2O3:6%Eu3+ có thể ứng dụng trong chế tạo cấu trúc photonic, hiển thị, bảo mật, hiển thị huỳnh quang và từ nhiệt trị trong y sinh, góp phần vào chẩn đoán sớm và nâng cao hiệu quả điều trị bệnh.
Mục lục chi tiết:
-
CHƯƠNG 1: VẬT LIỆU NANO PHÁT QUANG CHỨA ION ĐẤT HIẾM
- 1.1. Giới thiệu về vật liệu nano phát quang
- 1.2. Vật liệu huỳnh quang chứa ion đất hiếm
- 1.2.1. Đặc tính phát quang của hợp chất đất hiếm
- 1.2.1.1. Một số đặc trưng của ion Gd³+
- 1.2.1.2. Một số đặc trưng của ion Tb3+
- 1.2.1.3. Một số đặc trưng của ion Eu²+, Eu³+
- 1.2.2. Các chuyển dời cho phép trong các ion RE³+
- 1.2.3. Quá trình truyền năng lượng
- 1.3. Tính chất đặc trưng và ứng dụng của vật liệu Gadolini
- 1.3.1. Vật liệu Gadolini
- 1.3.2. Vật liệu phát quang nền Gd2O3
- 1.3.3. Vật liệu nano phát quang nền GdPO4.
- 1.4. Đặc điểm tính chất của kháng nguyên nọc rắn và CEA
- 1.4.1. Đặc điểm của nọc rắn hổ mang Naja atra
- 1.4.2. Đặc điểm của kháng nguyên CEA ung thư đại trực tràng
-
CHƯƠNG 2. CÁC PHƯƠNG PHÁP THỰC NGHIỆM
- 2.1. Các phương pháp hóa học chế tạo vật liệu
- 2.1.1. Phương pháp thủy nhiệt
- 2.1.1.1. Giới thiệu về phương pháp thủy nhiệt
- 2.1.2. Phương pháp tổng hợp hóa học nhiều bước
- 2.1.2.1 Giới thiệu về phương pháp tổng hợp hóa học nhiều bước
- 2.1.2.2. Quy trình tổng hợp vật liệu Gd2O3:Eu³+
- 2.1.3. Phương pháp chế tạo phức hợp nano y sinh GdPO4: Tb³+; Gd2O3:Eu3+.
- 2.1.3.1. Phương pháp xử lý bề mặt
- 2.1.3.2. Phương pháp chức năng hóa bề mặt vật liệu và liên hợp hóa giữa vật liệu nano phát quang với phần tử hoạt động sinh học
- 2.1.3.3.Bọc vỏ vật liệu thanh nano GdPO4: Tb³+ bằng Silica
- 2.1.3.4. Chức năng hóa thanh nano GdPO4:Tb³+@Silica bằng nhóm NH2
- 2.1.3.5.Chế tạo phức hợp nano của GdPO4:Tb³+@Silica-NH2 với kháng thể kháng nọc rắn (IgG)
- 2.1.3.6. Bọc vỏ vật liệu Gd2O3:Eu³+ bằng silica
- 2.1.3.7. Chức năng hóa vật liệu Gd2O3:Eu³+ @Silica bằng nhóm NH2
- 2.1.3.8. Chế tạo phức hợp nano của Gd2O3:Eu³+@Silica-NH2 với kháng thể kháng CEA.
- 2.2. Các phương pháp phân tích vật liệu
-
CHƯƠNG 3: CÁC KẾT QUẢ CHẾ TẠO VẬT LIỆU NANO GdPO4:Tb3+ VÀ ỨNG DỤNG PHỨC HỢP NANO GdPO4:Tb3+ PHÁT HIỆN KHÁNG NGUYÊN NỌC ĐỘC RẮN HỔ MANG
- 3.1. Các kết quả phân tích cấu trúc, hình thái, tính chất quang, từ của vật liệu
- 3.1.1. Kết quả phân tích FESEM
- 3.1.1.1 Ảnh FESEM của vật liệu GdPO4
- 3.1.1.2. Ảnh FESEM của vật liệu GdPO4: Tb3+
- 3.1.2. Kết quả phân tích TEM của vật liệu GdPO4:Tb3+@silica
- 3.1.3. Kết quả nhiễu xạ tia X
- 3.1.4. Tính chất huỳnh quang
- 3.1.4.1. Phổ huỳnh quang của vật liệu GdPO4
- 3.1.4.2. Phổ huỳnh quang của vật liệu GdPO4:Tb3+
- 3.1.4.4. Phổ huỳnh quang của vật liệu GdPO4:Tb³+ khi bọc silica, gắn nhóm chức amin và kháng thể IgG
- 3.1.5. Phổ hồng ngoại
- 3.1.6. Tính chất từ của hệ vật liệu GdPO4, GdPO4:Tb3+
- 3.2. Ứng dụng của vật liệu GdPO4:Tb3+ trong phát hiện kháng nguyên nọc rắn Naja atra
- 3.2.1. Đánh giá kết quả gắn vật liệu nano-kháng thể IgG dựa trên quang phổ hồng ngoại
- 3.2.2. Đánh giá khả năng của phức hợp GdPO4:Tb3+@silica-NH2-IgG trong phát hiện kháng nguyên nọc độc rắn hổ mang Naja atra
-
CHƯƠNG IV: CÁC KẾT QUẢ CHẾ TẠO VẬT LIỆU NANO Gd2O3:Eu3+ VÀ ỨNG DỤNG PHỨC HỢP NANO CỦA Gd2O3:Eu³+ PHÁT HIỆN KHÁNG NGUYÊN CEA CỦA TẾ BÀO UNG THƯ ĐẠI TRỰC TRÀNG
- 4.1. Các kết quả phân tích cấu trúc, hình thái, tính chất quang, từ của vật liệu
- 4.1.1. Kết quả đo FESEM
- 4.1.2. Kết quả đo TGA của vật liệu
- 4.1.3. Kết quả đo TEM của vật liệu Gd2O3: 6%Eu³+
- 4.1.4. Kết quả đo nhiễu xạ tia X của vật liệu
- 4.1.5. Phân tích EDX của vật liệu
- 4.1.6. Phổ hồng ngoại của vật liệu
- 4.1.7. Nghiên cứu tính chất quang
- 4.2. Kết hợp vật liệu nano phát quang Gd2O3:Eu³+@Silica-NH2 với kháng thể đặc hiệu IgG phát hiện CEA
- 4.2.1. Đánh giá khả năng phát hiện kháng nguyên CEA tinh khiết bằng phức hợp nano.
- 4.2.2.2. Đánh giá khả năng phát hiện kháng nguyên CEA của tế bào ung thư đại trực tràng HT-29 bằng phức hợp nano