Chế tạo và tính chất của vật liệu dây nano (Eu, Tb) PO4.H2O nhằm ứng dụng trong y sinh

Chế tạo dây nano (Eu,Tb)PO4.H2O với các tỷ lệ nồng độ Eu3+/Tb3+ khác nhau bằng phương pháp Microwave. Nghiên cứu cấu trúc, hình thái, thành phần và tính chất vật lý của dây nano (Eu,Tb)PO4.H2O bằng các phương pháp phân tích nhiễu xạ tia X, FESEM, TEM và huỳnh quang. Xử lý bề mặt dây nano, bọc các dây nano bằng silica và chức năng hóa bề mặt bằng việc gắn với nhóm amin. Gắn kết vật liệu dây nano (Eu,Tb)PO4.H2O đã chức năng hóa bằng amin với phần tử sinh học IgG thông qua cầu nối GDA (glutaraldehyde). Ứng dụng thử nghiệm trong việc nhận dạng virus sởi.

Ch tt ca vt li Tb) PO4.H2O nhm ng dng trong y sinh Phm Th  i h Lu  Vt lin Nano m) ng dn: TS. Nguyng o v: 2012 Abstract. Ch t       l n  Eu3+/Tb3+        u c     pht v u x nh quang. X  m  mt bng vic gn vn kt vt li  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. Keywords. Linh kin nano; Vt liu sinh hc;  Content MỞ ĐẦU      ch cht vi nhiu ng dng quan trng trong u y sinh [13,15, 27, 36]. Trong nh nh quang cc c tt quang vp dn ca m c thi gian sng hunh quang  dch chuyn Stock l rng ph hp rt h viu hum bin cho vi p    nh cao, d ch t cht liu hunh quang ct liu nano dng thanh cha ion Tb 3+  3+ n vng ln trong ng dng y sinh hc [31, 36, 39, 40, 44]. Vt li ng dng trong sinh hc c c vc ca t -100 nm), virus (20-450nm), protein (5-50 nm), DNA (2nm r-100 nm chic nh ng vi vi c th sinh h  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) [4t lit nhi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  bc mt s kt qu  sinh hn quan tra bc kho cho c nhm bi vt li nh quang. Cm bi  quan tr  hi  n quan trng c   s    protein, polipeptid, axit  chc s  nh s a tr  hi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    c ngc ph cp rt hn ch. u (label) hoc nhum mu (staining) bt liu   cm bin sinh hc quan trng nhm sinh hc, y t [16, 38]. t liu hu th t mu ht liu nano kin, vt liu hunh quang cht him. t mu ht liu truyn thng, hin vng sinh hc s dng n b hn ch v  nh n lc [16, 18, 35]. Gt liu nano kin lot huc bit ni tri, li rt bc tn  u hunh quang sinh hc rn v vt liu ngun ZnS hay CdSe lc hi cao cc ng dng c t gp nhim loi vt liu mc h  u hu  p thiy mt loi vt li t liu hunh quang cht him [38].  n v vt liu, nhm ch tm bin c m yu nu khoa h c Vin s Nguyu khng t t gn u vt lit hinh nhm ch to cm bin quang sinh y mi b u ch tng dng vt lic y sinh   t kt qu u v  cao trong khu vc tt qu u ch tng dng cp th GS Nguym Thu Nga, PGS Nguy tp th khoa hc ca PGS Trn Hng Nhung v.v. Tt c p th khoa h nhi tt lin n t ni tri ct qu c cng khoa hc trong c, khu vc t n. Kt qu ni bu ch to vt ling dng u sinh h  k  t qu  p Vin KH&CN Vit nam do GS.TS Nguy     m       ng h    n hp cht II-VI lo).   t 4   ng u hu  nm men, t ng vt, vi khun khi s d   nghiu sinh hc b ch to. Kt lu  t p t n tr a dt  4 u kiu ng dng trong y sinh. Theo m p th khoa hc ca PGS Tr   c ng hp mi vt li t hi  u sua n ti tp th khoa h  ch to vt liu nano t hii c th ch  hunh quang mnh. u ch tt him mc y nhm ng dng trong y sinh hc m ra m c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 Chế tạo và tính chất của vật liệu dây nano Eu/TbPO 4 .H 2 O nhằm ứng dụng trong y sinh’’ t ph  ca tp th vi m Tng hp thanh nano cht him Tb 3+ , Eu 3+   Kh c nhm ng dng trong viu hunh quang, th nghim vi virus si hoc rota.  ch to vt li n ng nng kt t m (Soft- h tr c thy nhiTrong gim thi gian phn ng, gim phn ng phu su chn lng  dng vi mc  th sau [33]: Mu: Ch t 4 .H 2 O v l n Eu 3+ /Tb 3+  b X  m mt bng vic gn vi n Gn kt vt li 4 .H 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. u ct vt  (Eu,Tb)PO 4 .H 2 O b      u x      hunh quang. CHƢƠNG 1 : TỔNG QUAN 1.1 Vật liệu phát quang Vt lii vt li chuyi mt s d bc x n t  i mc bc x nhit. Bc x n t m t ng ngoi  ngong n t liu hu b  i nhiu lo     c x n tn t  t liu bng hin th  c phn ng 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 c g vi vt liu hu 4 :Eu 3+ [29] mng ch  4  3+ nh quang trong h xc x c hp th trc tip bi i tr *  trn bng s   bc x nh tranh vi s chuyn di tr v c x ti tr bng ca tr  ng m ng ch  tt liu hunh quang hiu qu, cn phm thic x  Hình 1. 2 Sơ đồ mức năng lượng của ion huỳnh quang A trong hình 1.1. Bc x   hp th bt (A   ion ho  hp th  i truy ng (ET) tp th c gy (S - sensitizer)  Hình 1. 3 Quá trình truyền năng lượng từ S tới A. Dịch chuyển S→S* là hấp thụ, A 2 *→A là phát xạ. Mức A 1 * được tích lũy nhờ sự truyền năng lượng, sẽ tắt dần không phát xạ tới mức A 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i  hp th bi Mn 2+ i Sb 3+ i bc x t ngo 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+   mc ti c truyn t Sb 3+ ti Mn 2+ . Nt  n th  ng ch. Trong nhing hp mng ch truyng ch  t chy. n quan trng trong vt liu hu  S hp th  thc hin   hot,  y, hoc mng ch.   t t.  Hi phc x ti trgim hiu sua vt liu.  Truyng ginh quang.  hii, vt liu hung ng dng ht sc to ln hunh quang mi ho i th  hc, vt liu hut li ch to ngu   khui si quang. u ca vt liu hunh quang r hunh quang, t hi chuyn tip, c bit hi t ng dt liu ch t hit trong nh  1.2 Vật liệu nano phát quang 1.2.1 Vật liệu phát quang cấu trúc nano Vt lit liu hu c sp xc c nanomet. Vt ling: ht nano (nanoparticles), thanh nano (nanorods),       (nanowires), t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u t mi l so vi mu dng khi. S t v h cht ca vt liu nano so vi vt liu kh hai hing sau:hiu ng b mt, hiu ng t, hiu  c. 1.2.2 Vật liệu nano phát quang chứa đất hiếm 1.2.2.1 Cấu trúc điện tử của các ion đất hiếm  t hi h lantanit (Ln). H lantanit bao g prometi (Pm), samari (Sm), europi (Eu), gadolini (Gd), tecbi (Tb), dysprosi (Dy), honmi xi (Lu). C t him [45]: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10 5s 2 4p 6 4d 10 4f n 5d m 5p 6 6s 2  i t n 14 m ch nh c 1  t him tn ti  kh gic ng dng r trong rt nhin t hc, quang hc, y hc bit tinh th c ng dng nhiu trong khui si quang.   h ng kim loi s l y ln t   3 (Ln 3+  c cng nn r   th   3 trong c n 5s 2 5p 6 ,  Bảng 1. 1 Các ion nguyên tố đất hiếm hóa trị 3 [5] STT  Ln Cn t   Ln Ion Ln 3+ Cn t  ion Ln 3+ 57 La [Xe]4f 0 5d 1 6s 2 La 3+ [Xe]4f 0 58 Ce [Xe]4f 2 5d 0 6s 2 Ce 3+ [Xe]4f 1 59 Pr [Xe]4f 3 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 Pm 3+ [Xe]4f 4 62 Sm [Xe]4f 6 5d 0 6s 2 Sm 3+ [Xe]4f 5 63 Eu [Xe]4f 7 5d 0 6s 2 Eu 3+ [Xe]4f 6 T ba tht hi o ca ln t 4f nm  c che chn khng xung quanh b 2  5p 6 t hich chuyn quang hch hp vn s g u ng ca mng nn. S ph a lp 4f vt. 1.2.2.2 Các quá trình phát quang của hợp chất đất hiếm Vt lip th photon t p s  quang theo hai du fluorescence (dch quang), thi gian sng ca bc x c t 1-i gian sng ca bc x c  kiu fluoresc  kiu  u hnh quang da  p cht hi kiu phosphorescence vi thi gian sng t n v Hình 1. 4 Các quá trình phát quang có thể có khi vật liệu được kích thích. i vi mt h p cht hi huy ra bao gc x c hp th trc tip bi c x  hp th b  Hình 1. 5 Sơ đồ mức năng lượng của (a) quá trình bức xạ kích thích hấp thụ trực tiếp và (b) quá trình bức xạ kích thích bị hấp thụ bởi các ion hoặc nhóm các ion khác[3,5] . c x c hp th trc tip bng xy ra  p cht pha t tt hi  2 O 3 :Eu 3+ ; Tb 3+ ; Sm 3+ ; Pr 3+  ng hi tr v trn A bc x R hay hi ph  a). i phng ca tr  ng mng ch tt liu hunh quang hiu qu, cn phm thii phc x i vc x  hp th bo p th y (S)  trn sau khi hp th  exc ) s chuy (S*). Tng hi phc v trng cho ion t A b t A  trng hi ph dn v ng thi ph x v tr G  c bi   u         chuy i t liu nano pha tt hi 3+ , Tb 3+ , Sm 3+ , Pr 3+ , Er 3+ , Yb 3+ , Tm 3+ nhu sut ki r c ng dng mi. 1.2.2.3 Phát quang truyền năng lượng[3] Trong qunh quang truyng, mt ion b u (donor - D) s truy- A)  sau: D * + A  D + A * S        lan truyn sang m   o  trt kt qu ca s truyng cng (FRET) nh x gn nhau. Khot ca        ng tr        Angstrom cng c  1.9   c b by t t tt hay tp cht, dng i phc  dp tt hunh quang do nng  i ph  t qu  khu i  b. S suy gim n ct s ng ging d tr bt qu thc nghim cho thy, n  t n ng gi di ng gn v truy i vi Eu 3+  3+ ; Ce 3+  3+ hay Cr 3+  3+  b dp ti vi Eu 3+  3+   ng c ion Eu 3+  3+ . Hình 1. 6 Sơ đồ các mức năng lượng của Eu 3+ và Tb 3+ [3, 37, 43]. Hình 1. 7: Giản đồ mức năng lượng của các ion RE 3+ - Giản đồ Dieke 1.3 Phƣơng pháp chế tạo vật liệu 1.3.4 Phương pháp Vi sóng (Microwave) -c ngi n t lan truyn vi vn t t 300MHz  30 GHz.  m s, thn x  m u t l nghch vi tn s khi tn s  u cm. Vi mt ch m 50% vi tn s 2450 MH   lan truyu kit cao. ng c khong 10 -6 ng ca mt cng  c x i vi sinh vt. Nguyên tắc làm nóng vật:   t li    truyn nhi  t liu t  ng cn ng mt chi ng cng sp xp theo chiu ng  ca hi   t chng xoay chin s rt cao (2,45.10 9  t ln gi ngun g a vt chi vt lit phn nh  ng c phn x l b vt liu hp th t liu . Ứng dụng của vi sóng:  Tng h    t phn ng): Gim thi gian phn ng, gim phn ng phu su chn lc.     Kt hp v n pha, cht l Ưu điểm của làm nóng bằng phương pháp vi sóng   n l ng c c chuyn trc tip t  ca dung dch gn  dung dch s n nhi cn thit rt nhanh.   t liu.  ng mu cm ng cn tr do pha tp cht ca m  c bn nhit.  Thit b   c thi gian cho vic chun b m  Th t nhi  nhn thy m   nhi (thi gian phn ng nhanh, gim phn ng phu su m a ch   lu kh u t  to mu,   to vt liu (Tb,Eu)PO 4 .H 2 O v t l  chn mu suc, chc  mt nhm ng dng tt trong y sinh. Chƣơng 2: THỰC NGHIỆM MỤC TIÊU ĐỀ TÀI Vt li 4 .H 2 c tng hp b m gim thi gian phn u su chn l mt ng.  khu t  to m   to vt li 4 .H 2 O v l Eu/Tb  Kht b mt, ca h vt li nano (Tb,Eu)PO 4 .H 2 O b-ray, hunh quang. T a chc  l n tc v bng Silica SiO 2 [41], ch c h 2 n kt vn t c (IgG) nhm th nghim nhn dng virus si. Trong phn thc nghi d tng hp vt lim thi gian phn ng, gim phn ng ph, u su chn lc. Vi   (Eu,Tb)PO 4 .H 2   2.1 Giai đoạn 1: Tống hợp TbPO 4 .H 2 O, EuPO 4 .H 2 O 2.1.1 Hóa chất  Tb(NO 3 ) 3 .5H 2 O, from Aldrich (99,9%); M = 435,02g/mol  Eu(NO 3 ) 3 .5H 2 O, from Aldrich (99,9%); M = 428,05g/mol  NH 4 H 2 PO 4 from Merck (99,0%); M = 115,03g/mol  NH 4 OH 0,5M  TetraEthylOrthoSilica (TEOS) from Aldrich (99,999%)  3-Aminopropyl)trimethoxysilane    Ethanol (Merck, 99,7%)  Acetone [...]... xác mức độ hồn chỉnh của cơng nghệ chế tạo cơng cụ đánh dấu, tiếp đến là đánh giá độ nh y, độ ổn định và độ lặp lại của qui trình phân tích KẾT LUẬN Trong đề tài Chế tạo và tính chất của vật liệu d y nano Eu/TbPO4.H2O nhằm ứng dụng trong y sinh ’ chúng tơi đã thu được các kết quả sau: X y dựng quy trình cơng nghệ chế tạo thành cơng được vật liệu nano (Tb,Eu )PO4.H2O dạng d y sử dụng phương pháp micrrowave... khóa luận tốt nghiệp Vật lý Kỹ thuật [2] Ngyễn Mạnh Hùng (2012), chế tạo và tính chất của vật liệu nano tích hợp phát quang từ tính chứa d y nano TbPO4.H2O và oxit sắt, khóa luận tốt nghiệp Vật lý kỹ thuật và cơng nghệ nano, Đại học Cơng Nghệ, Đại học Quốc gia Hà Nội [3] Lâm Thị Kiều Giang (2011), nghiên cứu chế tạo vật liệu nano thấp chiều trên nền Ytri, Ziriconi và tính chất quang của chúng, luận án... quang và xác định các chuyển dời bức xạ giữa các mức năng lượng của điện tử trong vật liệu d y nano (Tb,Eu )PO4.H2O chúng tơi tiến hành đo phổ huỳnh quang của các mẫu đã chế tạo tại phòng Cooperman, Viện Khoa học vật liệu thuộc Viện Khoa học và Cơng nghệ Việt Nam 30000 EuPO4.H2O exc = 370nm (đvtđ) n Cườg độ (Eu,Tb )PO4.H2O; Eu/Tb=1/1 612 25000 (Eu,Tb )PO4.H2O; Eu/Tb=1/2 (Eu,Tb )PO4.H2O; Eu/Tb=1/4 (Eu,Tb )PO4.H2O; Eu/Tb=1/8... nồng độ của Eu3+/Tb3+ thay đổi từ 1/1 – 1/16, kết quả cho th y với tỷ lệ Eu3+/Tb3+ là 1/8, tính chất của vật liệu là tốt nhất Bằng các phép đo hình thái học và cấu trúc của vật liệu xác định được chiều dài d y nano nằm trong khoảng 150nm - 400nm, chiều rộng khoảng 10-20 nm Cấu trúc của vật liệu là đơn pha với cấu trúc tetragonal kiểu rhabdophane Các kết quả đo huỳnh quang cho th y các vật liệu d y nano. .. trúc hạt nano vàng ứng dụng cố định phân tử sinh học, khóa luận tốt nghiệp Vật lý kỹ thuật [5] Nguyễn Thị Th y Linh (2011), nghiên cứu tính chất huỳnh quang của vật liệu nano SnO2 pha tạp Eu3+, luận văn thạc sỹ KHVL [6] Đinh Xn Lộc, Nguyễn Vũ và Trần Kim Anh (2009), “Tổng hợp hạt Nano phát quang CePO4 : Tb trong dung mơi nhiệt độ sơi cao Diethylen glucol”, Hội nghị Vật lý chất rắn và Khoa học vật liệu. .. để đem bọc và chức năng hóa bề mặt ứng dụng trong y sinh 9000 489 1 (Eu,Tb )PO4.H2O 4 (đvtđ) n Cườg độ 398 (Eu,Tb )PO4.H2O@ SiO2-NH2 (Eu,Tb )PO4.H2O@ SiO2-NH2-GDA 5 7000 (Eu,Tb )PO4.H2O@ SiO2 3 8000 2 (Eu,Tb )PO4.H2O@ SiO2-NH2-GDA-IgG 6000 696 4 5000 5 3 588 612 4000 1 688 3000 2000 652 1000 2 0 400 450 500 550 600 650 700 750 Bướ s ng(nm) c ó Hình 3 6 Phổ huỳnh quang của mẫu tỷ lệ Eu/Tb = 1/8 bọc và chức năng... Do những hạn chế về dụng cụ thiết bị và thời gian và kinh phí Vì v y chúng tơi mong muốn hướng phát triển tiếp theo của đề tài là: Thay đổi tỷ lệ NH4H2PO4 /(Tb, Eu)(NO3)3.H2O để thiết lập thêm dạng hạt của hệ vật liệu phát quang nano chứa đất hiếm, sau đó bọc và chức năng hóa bề mặt để so sánh tính chất quang với dạng d y của vật liệu phát quang (Tb,Eu )PO4.H2O và nghiên cứu nhiều ứng dụng khác Tiếp... d y nano (Tb/Eu )PO4.H2O 2.2.1 Bọc vỏ d y Tb/EuPO4.H2O bằng Silica Cho 20ml ETOH (Merck) vào mỗi ống ly tâm 50ml chứa 0,1g (Tb,Eu )PO4.H2O, dùng hệ Voltex phân tán các d y nano (Tb,Eu )PO4.H2O Sau đó cho 50ml ETOH vào cốc th y tinh 250ml, thêm 30µl TEOS khu y đều, thêm 60 µl nước khử ion + 60 µl CH3COOH (đặc), khu y 2h Nhỏ giọt 0,3g (Tb,Eu )PO4.H2O + 60 µl ETOH bằng pipet nhựa vào dung dịch trên, khu y. .. nghiệm cơng cụ đánh dấu y sinh nhận dạng virút/vắc-xin Để thử nghiệm tác dụng của cơng cụ đánh dấu y sinh trong thực tiễn sản xuất vắc-xin, chúng tơi đã hợp tác với Trung tâm nghiên cứu sản xuất vắc-xin và sinh phẩm y tế Polyvac Phương pháp thử nghiệm là dùng đối chứng với sản phẩm chun dụng nhập ngoại cùng với quy trình ni c y chuẩn trong điều kiện y sinh siêu sạch của nhà m y sản xuất vắc – xin Vĩnh... chiều dài d y từ 150 – 400nm, chiều rộng từ 10 – 20nm (hình 3.1 (c)) 3.2 Kết quả đo TEM Để khảo sát rõ ràng hơn hình dáng và kích thước của các d y nano, chúng tơi tiến hành đo TEM của mẫu d y nano (Tb,Eu )PO4.H2O với Eu3+:Tb3+ là 1:8 (hình 3.2) Các kết quả cho th y với tỷ lệ nồng độ như trên, các d y nano thu được có độ đồng đều cao, chiều dài d y dao động trong khoảng 150 – 400nm, chiều rộng trong khoảng10