tổng hợp que nano vàng và nghiên cứu sự gắn kết với tác nhân sinh học

Đ IăH CăQU CăGIAăTHĨNHăPH ăH ăCHệăMINH TR ỜNG Đ I H C KHOA H C TỰ NHIÊN TH THANH NHÀN H T NG H P NANO VÀNG D NG QUE VÀ ỨNG D NG PH NG PHÁP QUANG PH NGHIÊN CỨU SỰ G N K T QUE NANO VÀNG V I TÁC NHÂN SINH H C H NG Đ N ỨNG D NG TRONG C M BI N QCM Chuyên ngành: Quangăh c Mã s chuyên ngành: 60 44 01 09 LU NăVĔNăTH CăSƾ: V TăLụ NG IăH NGăD NăKHOAăH C: PGS.TS Lâm Quang Vinh TS.ăNguy năHồngăPh Tp.ăH ăChíăMinh,ă2015 ngăUn LỜI C M N L iăđ uătiên,ăem xină gửiăl iăc măơnăchânăthànhăvàăsâuăs că đ n Th yă PGS TS Lâm Quang Vinh TS Nguy n HoƠng Ph ng Uyên đưăh ngăd năvàăgiúpă đỡătrongăsu tăth iăgianăth căhi năđềătàiălu năvĕn “Tổng hợp nano vàng d ng que ứng dụng phương pháp quang phổ nghiên cứu gắn kết que nano vàng với tác nhân sinh học hướng đến ứng dụng c m biến QCM” Nh ngă ch ă d nă c a Th yăgiúpăem cóăh ngăđiărõăràngăhơn,ătránhănh ngăsaiăl măkhơngăđángăcóătrongă qă trìnhă thíă nghi m cũngă nh ă trongă vi că nh nă xétă vàă bànă lu nă cácă k tă qu ă thíă nghi m.ăEm cũngăxinătrânătr ngăgửiăl iăc măơnăđ năTh.S Ngơ Võ K ThƠnh đưăt oă điềuă ki nă vàă giúpă đỡă emă th că hi nă thíă nghi mă t iă t iă Phòngă Bánă d n,ă Trungă tâmă Nghiênăc uăTriểnăkhai,ăKhuăCơngăngh cao, Thànhăph ăH ăChíăMinh Emăxinăđ ngă gửiă l iă c mă ơnă chână thànhă đ nă anhă Huỳnh Tr ng Phát anh Nguy n Đặng Giang đưă nhi tă tìnhă giúpă đỡ emă trongă quáă trìnhă th că nghi m t iă Phòngă Bánă d n,ă TrungătâmăNghiênăc uăTriểnăKhai Em xinăgửiăl iăc măơnăs ăch ăb oăvàăgi ngăd yăc aăcácăTh yăCôăt iăTr ngă Đ iă h că Khoaă h că T ă nhiên,ă Đ iă h că Qu că giaă Thànhă ph ă H ă Chíă Minh.ă Nh ngă ki năth cămàăTh yăCôăch ăd yălàănềnăt ngăv ngăch căchoăemăth căhi năđềătàiălu nă vĕn,ăcũngănh ăsau khiăraătr ng Emă xină gửiă l iă c mă ơnă cácă anhă ch ă Phòngă Bánă d nă vàă Phịngă Cơngă ngh ăNano đưătraoăđ iăvàăchiaăs kinhănghi măcùngăem Emăcũngăxinăc măơnănh ngăng iăthânătrongăgiaăđìnhăvàăt tăc ăb năbèătrongă l păQuangăh căkhóaă23ăđưăgiúpăđỡăvàăđ ngăviênăemăhồnăthànhăđềăt iălu năvĕnăt tă nghi p Cu iăcùng, em xinăgửiăl iăc măơnăđ năcácăTh yăCôătrongăh iăđ ngăch mălu nă vĕnăt tănghi păvàăcácăb nătheoădõi.ăDoăth iăgianăcóăh nănênălu năvĕnăch căch năcịnă nhiềuăthi uăsót.ăMongănh năđ căs ăđóngăgópătừăTh yăCơăvàăcácăb n Xinăchânăthànhăc măơn! Thànhăph ăH ăChíăMinh,ăthángă7ănĕmă2015 H Th Thanh NhƠn i LỜI CAM ĐOAN Tôiăxinăcamăđoanălu năvĕnăTh căsƿănàyăđ li u tham kh o cho lu năvĕnăđềuăđ lu năvĕnăđềuăđ c vi t b i tác gi Nh ng tài c trích d năđ yăđ Nh ng k t qu th c nghi m c tác gi th c hi n Ng i th c hi n H Th Thanh Nhàn ii M CL C DANHăM CăCÁCăHỊNHăV ăVĨăĐ ăTH v DANHăM CăCÁCăKụăHI UăVI TăT TăVĨăCHUYÊNăNGĨNH viii M ăĐ U ix Ch ơngă1ăLụăTHUY TăT NGăQUAN 1.1 Nanoăvàngăd ngăque 1.1.1ăGi iăthi uăchungăc aănanoăvàng 1.1.2ăTínhăch tăquangăc aănanoăvàngăd ngăque 1.1.3ă ngăd ngăc aănanoăvàngăd ngăque 1.2 Cácăph ơngăphápăch ăt oănanoăvàngăd ngăque 1.2.1 Ph ơngăphápăm u khuôn 1.2.2 Ph ơngăphápăđi năhóa 11 1.2.3ăPh ơngăphápănuôiăm m trung gian 12 1.2.2.1 Tr ng h p khơng có AgNO3 13 1.2.3.2ăTr ng h p có mặt AgNO3 16 1.2.4ăCácăph ơngăphápăkhác 20 1.3 C măbi năQCM 20 1.3.1 C uătrúcăhìnhăh căc aălinhăki năQCMăvàănguyênălýăho tăđ ng 20 1.3.2ă ngăd ngăc aăQCM 22 1.4ăCácăph ơngăphápăphânătích 23 1.4.1 Ph ơngăphápăph ătửăngo iăkh ăki năUV-Vis 23 1.4.2 Ph ơngăphápăph ăh ngăngo iăFTIR 26 1.4.3 Kínhăhiểnăviăđi nătửătruyềnăquaăTEM 29 1.4.4 Ph ơngăphápănhi u x tia X XRD 31 iii Ch ơngă2ăTH CăNGHI MăVĨăBI NăLU NăK TăQU 33 2.1ăT ngăh pănanoăvàngăd ngăque 33 2.1.1ăHóaăch tăvàăd ngăc 33 2.1.2ăPh ơngăphápăch ăt oănanoăvàngăd ngăque 34 2.1.3ăK tăqu ăvàăbànălu n 35 2.1.3.1 Kh o sát nhă h ng c a th i gian m m tỷ l m mă đ n s phát triển c a nano vàng d ng que 36 2.1.3.2 Kh o sát nhăh ng c aăpHăđ n s hình thành phát triển c a que nano vàng 38 2.1.3.3 Kh o sát nhăh ng c a n ngăđ CTABăđ n s phát triển c a nano vàng d ng que 39 2.1.3.4 Kh o sát nhăh ng c a n ngăđ AgNO3 đ n s phát triển c a nano vàng d ng que 41 2.1.3.5 Kh o sát c u trúc tinh thể c a que nano vàng 42 2.1.3.6 Tinh ch nano vàng d ng que 44 2.2ăG n k tăkhángăthểălênăqueănanoăvàng 44 2.2.1ăHóaăch tăvàăd ngăc 44 2.2.2 Quyătrìnhăg năk tăkhángăthể 45 2.2.2 K tăqu ăvàăbànălu n 45 K TăLU N 47 TĨIăLI UăTHAMăKH O 49 iv DANH M C CÁC HỊNH VẼ VÀ Đ TH Hình 1.1 S ăthayăđ iămàuăs căc aăh tănanoăvàngă ăcácăkíchăth căkhácănhau Hình 1.2 S ăphânăc căđi nătửăbềămặtăc aăh tănanoăkimălo iăd ngăc uădoăđi nătr ngă c aăsóngăđi nătừ Hình 1.3 Ph ă h pă th ă lýă thuy tă c aă cácă h tă nanoă vàngă trongă n că v iăcácă đ ngă kính khác Hình 1.4 S ăphânăc căđi nătửăbềămặtăc aăqueănanoăvàngădoăđi nătr ngăc aăsóngă nătừ Hình 1.5 Ph ăh păth ălýăthuy tăc aănanoăvàngăd ngăque Hình 1.6 Dungăd chănanoăvàngăd ngăqueăv iăcácătỷăl ăc nhăkhácănhau Hình 1.7 Ph ăh păth ăchu năhóaăc aăcácăqueănanoăv iătỷăl ămặtăt ơngă ng Hình 1.8 Đ ăth ăth cănghi măc aăv ătríăđ nhăc ngăh d căv iătỷăl ăc nh c aănanoăvàngăd ngăqueătrong n ngăplasmonăbềămặtătheoătr că c Hình 1.9 S ăthayăđ iăv ătríăđ nhăh păth ăLSPRătheoăchi tăsu t Hình 1.10 Hình (a)ăvàă(b)ălàă nhăch păFEG-SEMăc aămàngănhơmă(c)ălàăsơ đ ăcácă giaiăđo năhìnhăthànhănanoăvàngăd ngăqueăb iăph ơngăphápăm uăkhn Hình 1.11 Sơ đ ăch ăt oănanoăvàngăd ngăque bằngăph ơngăphápăđi năhóa Hình 1.12 Cơ ch ăắzipping” hình thành que nano vàng Hình 1.13 Mơă hìnhăthểăhi năthểă hi năs ăliênăk tăgi aăcácăionă mu iăvàngăv iăcácă mixenăch tăho tăđ ngăbềămặtăd ơng Hình 1.14 Ph ăh păth ăUV-Visăvàăcácă nhăTEMăt ơngă ngăc aăcácăque nano vàng đ căt ngăh păcóămặtăb cănitrateăb iăEl-Sayed Hình 1.15 Mơăhìnhăqueănanoăvàngăđ căch ăt oătheoăph ơngăphápăniăm mătrungă gian Hình 1.16 C uătrúcăhìnhăh căvàăkiểu daoăđ ngătr tăc aăQCM Hình 1.17 Kiểu sóng b năc aăQCM Hình 1.18 C uăt oăc măbi n sinhăh că(hìnhăbênătrái)vàăc măbi n sinhăh căsửăd ngă QCMălàmăb ăph năchuyểnăđ iătínăhi uă(hìnhăbênăph i) Hình 1.19 Máy quang ph ăUV-Vis v Hình 1.20 Sơ đ ăh ăđoăph ăUV-Vis Hình 1.21 Máyăquangăph ăFT-IR Hình 1.22 Cơ ch ăđoăph ăIR Hình 1.23 C uăt oăgiao thoaăk ăMichelson Hình 1.24 Kínhăhiểnăviăđi nătửătruyềnăquaăJEM-1400 Hình 1.25 Sơ đ ăngunălýăkínhăhiểnăviăTEM Hình 1.26 MáyăđoăXRD Hình 2.1 Sơ đ ăquyătrìnhăch ăt oănanoăvàngăd ngăqueătheoăph ơngăphápăniăm mă trung gian Hình 2.2 Dungăd chăm mănanoăvàng Hình 2.3 Qătrìnhăt oădungăd chăniănanoăvàngăd ngăque Hình 2.4 Dungăd chănanoăvàngăd ngăque Hình 2.5 Ph ăh păth ăUV-Visăc aăcácădungăd chăm măqueănanoăvàng Hình 2.6 nhăTEMăc aădungăd chăm mănanoăvàng Hình 2.7 Ph ăh păth ăUV-Visăc aăcácădungăd chăqueănanoăvàngăđ căch ăt oăv iă cácăth iăgianăh tăm măkhácănhau Hình 2.8 Ph ăh păth ăUV-Visăc aăcácădungăd chăqueănanoăvàngăđ căch ăt oăv iă cácătỷăl ădungăd chăm mătrênădungăd chăniăkhácănhau Hình 2.9 Ph ăh pă th ă UV-Visă c aă cácă dungă d chă queă nanoă vàngă ă cácă giáă tr ă pHă khác Hình 2.10 nhăTEMăc aădungăd chănanoăvàngă ăpH=9 Hình 2.11 Ph ăh păth ăUV-Visăc aăcácădungăd chăqueănanoăvàngăđưăđ căch ăt oă v iăcácăn ngăđ ăCTABăkhácănhau Hình 2.12 Ph ăh păth ăUV-Visăc aăcácădungăd chăqueănanoăvàngăđưăđ căch ăt o v iăcácăn ngăđ ăAgNO3ăkhácănhau Hình 2.13 Gi năđ ănhi uăx ătiaăXă(XRD)ăc aănanoăvàngăd ngăque Hình 2.14 nhăTEMăc aăqueănanoăvàngăđ vi căch ăt oăbằngăph ơngăphápăniăm m Hình 2.15 Ph ătruyềnăquaăFT-IRăc aăcácădungăd chănanoăd ngăqueăvàngăkhiăch aă lo iă b ă ch tă ho tă đ ngă bềă mặtă CTABă (đ (đ ngă màuă đen)ă vàă khiă đưă lo iă b ă CTABă ngămàuăđ ) Hình 2.16 Sơăđ ăthểăhi năquáătrìnhăg năk tăkhángăthểătrênăbềămặtăqueănanoăvàng Hình 2.17 Ph ătruyềnăquaăFTIRăc aădungăd chăqueănanoăvàngă(GNR)ăvàăqueănanoă vàngăbi nătínhăbềămặt b iăMPAă(GNR-MPA) Hình 2.18 Ph ăUV-Visăc aădungăd chănanoăvàngăd ngăqueă(GNR)ăch aăg năkhángă thểă(đ ngămàuăđen)ăvàăđưăg năkhángăthểă(đ vii ngămàuăđ ) DANH M C CÁC KÝ HI U VI T T T VÀ CHUYÊN NGÀNH AR:ăTỷăl ăc nhă(AspectăRatio) BDAC: Benzydimethylammonium chlodride CTAB: Cetyltrimethylammonium bromide EDC: N-(3-Dimethylaminopropyl)-N′-ethylcarbodiimide hydrochloride FEG-SEM:ă Kínhă hiểnă viă nă tửă quétă súngă phátă x ă tr ngă (Field Emission Gun Scanning Electron Microscopy) FT-IR:ăPhépăbi năđ iăFourier ậ h ngăngo iă(FourierăTransferăậ Infared) IR:ăH ngăngo iă(Infared) GNP:ăH tănanoăvàngă(Goldănanoparticle) GNR: Que nano vàng (Gold nanorod) LSPR:ă C ngă h ngă plasmonă bềă mặtă theoă tr că d că (Longitudinală surfaceă plasmonă resonance) MPA: 3-mercaptopropionic axít NHS: N-Hydroxysuccinimide QCM:ăViăcânătinhăthểăth chăanhă(Quartz Microbalance) SPR:ăC ngăh ngăplasmonăbềămặtă(Surfaceăplasmonăresonance) TEM:ăăKínhăhiểnăviăđi nătửătruyềnăăquaă(TransimissionăElectronăMicroscope) TSM: Sóng âm (Thickness Shear Mode) TSPR:ăC ngăh ngăplasmonăbềămặtătheoătr căngang (Transversal surface plasmon resonance) UV-Vis:ăTửăngo iăă- kh ăki nă(UltraăVioletăậ Visible) XRD: Nhi uăx ătiaăXă(ăX-Ray Diffraction) viii MỞ Đ U C măbi năsinhăh căsửăd ngălinhăki năviăcânătinhăthểăth chăanhă(QCM)ăđangă đ că ngă d ngă r ngă rưiă trongă lƿnhă v că yă sinh.ă Đưă cóă nhiềnă nghiênă c uă ngă d ngă c măbi năsinhăh căQCM nhằm phátăhi năviăkhu năđ căh iă ăn ngăđ ăth p,ăth iăgiană thửănghi mănhanhăvàăchínhăxác V năđềămàăcácănhàăkhoaăh căđangăquanătâmănghiênăc uălàătĕngăgi iăh năphátă hi năviăkhu năđ căh iă c aăc măbi năQCM.ăCácăh tănanoă vàngăv iă đặcătínhăkhơngă đ c,ănặngăvàăd ăt ơngătácăsinhăh călàă ngăviênălýăt ngătrongăvi căg năk tăv iătácă nhânăsinhăh cănhằmăphátăhi năviăkhu năđ căh iă ăn ngăđ ăth pă ngăd ngătrongăc mă bi năQCM.ăCácăh tănanoăvàngăd ngăc uăg năk tăv iăkhángăthểăđ cănhómătácăgi ă NgơăVõăK ăThành [5] nghiênăc uăvàă ngăd ngăthànhăcôngătrongăc măbi năQCM.ă Tuyă nhiên,ă gi iă h nă phátă hi nă viă khu nă trongă c mă bi nă QCMă v nă ch aă c iă thi nă đángă kể doă kh iă l ngă h tă nanoă vàngă v nă ch aă đ căc iă thi nă đángă kểă soă v iăđ ă nh y V iăhiăv ngătĕngăđ ănh yătrongăc măbi năsinhăh căsửăd ngălinhăki năviăcână tinh thểăth chăanhănh ătĕngăkh iăl ngăg năk tănanoăvàngăs ătĕngăđ ănh yăc măbi nă QCM,ătrongănghiênăc uănày, nghiênăc uăt ngăh păcácăh tănanoăvàngăd ngă queăđơnăphânătán.ăCácăqueănanoăvàngăsauăkhiăđ nhânăsinhăh căh căch ăt oăs đ ngăđ nă ngăd ngătrongăc măbi năQCM.ă ix căg năk tăv iătácă Hình 2.7 Phổ hấp thụ UV-Vis dung dịch que nano vàng chế t o với thời gian h t mầm khác Hình 2.7 làă k tă qu ă ph ă h pă th ă UV-Visă c aă cácă dungă d chă queă nanoă vàngă đ căch ă t oă v iăcácă th iăgiană h tă m mă ngày, ngày, ngày ngày Dung d chăqueănanoăvàngăđ c căch ăt oătừăcácăh tăm mănanoăvàngăđểătrongă2ăngàyăcóătỷăl ă ngăđ ăđ nhăd căLSPR ăđ nhăngangăTSPR caoănh t.ăCh ngăt ărằngădungăd chăh tă m mă2ăngàyăchoăn ngăđ ăqueănanoăvàngăcaoănh t nhă h đ ngăc aă th i giană m mă đ nă s ă phátă triểnă c aă queă nanoă vàngă cóă thểă căgi iăthíchănh ăsau:ăKhiădungăd chăm măqueănanoăvàngăđểăm tăth iăgian, h tăm măs ă năđ nhăhơnăvìăch tăkhửăNaBH4 cịnăd ăs ăb ăphânăh yătheoăth iăgian,ă quáătrìnhăt oăh tăm măph ăngừngăx yăraăkhiăNaBH4 b ăphânăh yăh t.ăDoăđó,ăcácăh tă m măs ă năđ nhăhơnăkhiăcácădungăd chăm măqueănanoăvàngăđ tr căđểăm tăth iăgiană că khiă thêmă vàoă dungă d chă m m.ă Cácă h tă m mă càngă nă đ nhă thìă n ngă đ que nano vàng càngătĕngă[26] Bênăc nhăđó,ăn ngăđ que nano vàng gi măkhiădungă d chăm măđểăquá lâuăcóăthểălàădoăm tăl thànhăcácăh tănanoăvàngăd ngăc uătr Kh o sát nhăh ngăkhôngănh ăcácăh tăm măđưăphátătriểnă căkhiăchoăvàoădungăd chănuôi.ă ng c a tỷ l m măđ n s phát triển c a nano vàng d ng que Hình 2.8 Phổ hấp thụ UV-Vis dung dịch que nano vàng chế t o với tỷ lệ dung dịch mầm dung dịch nuôi khác 37 Hình 2.8 làă k tă qu ă ph ă h pă th ă UV-Visă c aă cácă dungă d chă queă nanoă vàngă đ căch ăt oăv iăcácătỷăl ădungăd ch m mătrênădungăd chănuôiăl năl t 0.0035/1, 0.0039/1 0.0044/1 Khiătỷăl ădungăd chăm m ădungăd chăni tĕng,ăthìătỷăl ăc ngă đ ăđ nhăd c ăđ nhăngang gi m.ăHayăn ngăđ queănanoăvàngăgi măkhiătỷăl ădungăd chă m m ădungăd chănuôiătĕng Nh ăv y,ăn ngăđ ă queănanoăvàngăgi măkhiătỷă l ădungă d chă m mătrênădungă d chă niă ă tĕng.ă nhă h nanoăvàngăcóăthểăđ ngă c aă tỷă l ă cácă h tă m mă đ nă s ă phátă triểnă c aă cácă queă căgi iăthíchănh ăsau:ăTỷăl ăcácăionăvàngătrongădungăd chănuôi trênăcácăh tăm măgi măkhiăs ăl ngăcácăh tăm măthêmăvàoătĕng,ăs ăt oăthànhăcácă que nanoăvàngădừngăl iăkhiăcácăionăvàngăc năki t.ă 2.1.3.2 Kh o sát nh hưởng pả đến hình thành phát triển que nano vàng Hình 2.10 nh TEM dung dịch nano Hình 2.9 Phổ hấp thụ UV-Vis dung vàng pả=9 dịch que nano vàng giá trị pả khác Hình 2.9 làăk tăqu ăph ăh păth ăUV-Visăc aăcácădungăd chăqueănanoăvàngă ă cácăgiáătr ăpHă9,ă7ăvàă3.ă ăpHă9,ăch ăcóăm tăđ nhăc ngăh ngăplasmonăbềămặtă ăv ă tr ă520ănm;ă hayăkhơngăcóăs ăhìnhăthànhăcácă queănanoăvàngă ăpHă 9.ăKhiăpHăgi mă xu ngă7,ăph ăh păth ăUV-Visăxu tăhi năthêmăđ nhăd că(LSPR)ă ăv ătríă740ănm.ăKhiă pHăti păt căgi măxu ngă3,ătỷăl ăc ngăđ ăđ nhăd c ăđ nhăngangătĕng.ăNh ăv y,ă ăpHă 38 caoă khơngă cóă s ă hìnhă thànhă cácă queă nanoă vàng,ă khiă pHă gi mă cácă queă nanoă vàngă đ căhìnhăthànhăque nano vàng cóăn ngăđ ătĕng nhăh ngăc aăpHătrongădungăd chăniăcóăthểăđ căgi iăthíchănh ăsau: Khi pH c a dung d chănuôiătĕng,ăl p CTAB b c bề mặt que nano h uănh ăb phá vỡ, làm cho h mặt {110} khơng cịn năđ nh n a, nh y c măhơnăđ i v i ph n ng hóa h c, n ngăđ c a que nano vàng gi m.ăKhiăpHătĕngăg n 7, l căhútătƿnhă n gi a phân tử CTAB bề mặt vàng gi m nhanh, l păđôiăCTABăđ ch p th bề mặt vàng tr nênăth aăth t Vì v y, nguyên tử vàng không ch l ng đ ng h mặt {100} mà cịn l ngăđ ng h mặt {110} Khi pH l n hơnă8,ăkhơngăcịnăl p ngun tử b c bề mặt vàng n a Vì v y, nguyên tử vàng s l ngăđ ng t t c bề mặt c a m m nano vàng phát triển thành h t nano vàng d ng elip hay d ng c u [34] Nh ă v y, pH nhă h ngă đ nă đ nă đ nh c a mixen CTAB kh nĕngăh p th bề mặt vàng Giá tr pH c a dung d ch nuôi khác d năđ n s l ngăđ ng c a nguyên tử vàng mặt m ng c a h t m m khác vàng t o nano vàng có hình d ng khác 2.1.3.3 Kh o sát nh hưởng nồng độ CTAB đến phát triển nano vàng d ng que Hình 2.11 Phổ hấp thụ UV-Vis dung dịch que nano vàng chế t o với nồng độ CTAB khác 39 Hình 2.11 k t qu ph h p th UV-Vis c a dung d ch que nano vàng đưăđ c ch t o v i n ngăđ CTAB l năl t 0.06 M, 0.08 M, 0.1 M, 0.12 M 0.14 M Khi n ngă đ CTABă tĕngă từ 0.06ă Mă đ n 0.1 M, tỷ l c ngă đ đ nh d c LSPR ăđ nhăngangăTSPRătĕng.ăKhiăn ngăđ CTAB ti p t cătĕngăthìătỷ l c ngăđ đ nh d c ăđ nh ngang h uănh ăkhơngăthayăđ i.ăĐiềuănàyăcóănghƿaălàăn ngăđ que nanoă vàngă tĕngă khiă n ngă đ CTABă tĕng,ă khiă n ngă đ CTABă v t 0.1 M n ngăđ que nano vàng h uănh ăkhôngăthayăđ i nhăh ng c a n ngăđ ch t ho tăđ ng bề mặtăCTABăđ n s phát triển c a que nano vàng đ c gi iăthíchănh ăsau:ăCh t ho tăđ ng bề mặtăCTABăd d ngăcácămixen,ăkíchăth c c a mixen nhân t quanătrongăđ n s hình thành i que nano vàng Khi n ngăđ c a ch t ho tăđ ng bề mặtăCTABătĕng,ăc u trúc c a mixenăthayăđ i từ từ hình d ng c a chúng chuyển từ d ng c u sang d ng que hayăcácămixenăđaăl p.ăCTABăcóăxuăh ng t o thành m t c u trúc l păđôiătrênăh mặt m ng {110} Lúc này, ion vàng dung d ch nuôi s uătiênăb khử mặt m ng b c n tr b iăCTAB,ăđóălàăh mặt m ngă{100}.ăChínhăđiều d n đ n s hình thành que nano vàng Ngồi ra, c u trúc l păđơiăc a CTAB giúp queănanoăvàngătíchăđi năd ơng,ănh đóătránhăs keo t c a que nano Khi n ng đ CTABătĕng,ăc u trúc mixen ch t ho t bề mặt năđ nhăhơn.ăK t qu n ngăđ queănanoăvàngătĕng 40 2.1.3.4 Kh o sát nh hưởng nồng độ AgNO3 đến phát triển nano vàng d ng que Hình 2.12 Phổ hấp thụ UV-Vis dung dịch que nano vàng chế t o với nồng độ AgNO3 khác Hình 2.12 k t qu ph UV-Vis c a dung d chăqueănanoăvàngăđưăđ ch t o v i n ngă đ AgNO3 l năl c t 0.09 mM, 0.1 mM, 0,11 mM 0.12 mM Từ hình 2.12, ta th y banăđ u, n ngăđ AgNO3 tĕngăthìăn ngăđ que nano vàngătĕng,ănh ngăkhiăn ngăđ AgNO3 v gi m n ngăđ ăAgNO3 0.1 mM, n ngăđ que nano vàng cao nh t nhăh đ t 0.1 mM n ngăđ que nano vàng ngăc aăn ngăđ ăAgNO3 đ năs ăphátătriểnăc aăqueănanoăvàngăcóăthểă căgi iă thíchă nh ă sau: Ion Ag+ dung d ch b khử thành nguyên tử Ag0 bề mặt kim lo i m t giá tr th păhơnănhiều so v i th khử th c t c a nó, nh đóăcácăionăAg+ b khử thành m t l păđơnănguyênătử Ag0 bề mặt c a que nano vàng b i axít ascorbic pH th p Hi năt ngănàyăcóăxuăh ng x y h mặt {110} hơnăsoăv i h mặt {100}, nh đóăh mặt m ng {110} đ cb ov , ngĕnăc n s l ngăđ ng c a nguyên tử Au.ăĐiều d năđ n s phát triển b tăđẳng h ng c a m m Doă đó,ă n ngă đ que nano vàng tĕngă khiă n ngă đ AgNO3 tĕng.ă Nh ngăkhiăn ngăđ ă AgNO3 tĕngăđ nă m tăgiá tr ănh tăđ nh,ăthìăn ngăđ que nano vàngă gi m;ă vìă cácă đơnă l pă nguyênă tửă Ag0 khơng ch hình thành h mặt bên {110} mà h mặt cu i {100} nên nguyên tử Au0 cũngăkhóăl ngăđ ng 41 hai mặt cu i c a que.ă Điều làm c n tr s phát triển que nano vàng, có nghƿaălàăn ngăđ que nano vàng gi m n ngăđ AgNO3 v tăgiáătr ăng ỡngă0.1ă mM Dựa kết thực nghiệm, que nano vàng chế tạo tối ưu điều kiện sau:  Các h t mầm phát triển ngày trước thêm vào dung dịch nuôi que nano vàng  Tỷ lệ dung dịch mầm dung dịch nuôi que nano vàng 0.0035/1  Độ pH dung dịch nuôi cỡ  Nồng độ chất ho t động bề mặt CTAB dung dịch nuôi que nano vàng 0.1 M  Nồng độ b c nitrate dung dịch nuôi que nano vàng 0.1 mM 2.1.3.5 Kh o sát cấu trúc tinh thể que nano vàng Hình 2.13 Gi n đồ nhiễu x tia X (XRD) nano vàng d ng que Hình 2.13 k t qu ch p XRD c a nano vàng d ng que t ng h p theo ph ơngă phápă nuôiă m m trung gian D a hình 2.15, chúng tơi th y đ nh ph t i v trí 38.012o , 45.289o , 64.479o , 73.01o 81.769o t ơngă ng v i 42 mặt m ng tinh thể (111), (200), (220), (311) (222) c a m ng l păph ơngătâmă mặt c a tinh thể vàng Tỷ l c ngă đ đ nh nhi u x t i = 38O t ơngă ng v i h mặt m ng {111} so v i h mặt khác c a que nano vàng l năhơn nhiều.ăĐiều cho th y s phát triển c a h t m măvàngă uătiênătrên h mặt m ng {111} để t o thành que nano vàng Hình 2.14 nh TEM que nano vàng chế t o phương pháp ni mầm Hình 2.14 k t qu TEM c a que nano vàng t ng h p bằngă ph ơngă phápă nuôi m m trung gian V t li u t ng h păđ căcóăđ đơnăphânătánăcaoăv i tỷ s c nh cỡ 3.3 Từ việc kh o sát yếu tố nh hưởng đến trình tổng hợp vật liệu nano vàng d ng que, vật liệu chế t o thành cơng que nano vàng có độ đơn phân tán cao, kích thước que nằm kho ng 15×50 nm 43 2.1.3.6 Tinh chế nano vàng d ng que Hình 2.15 Phổ truyền qua FT-IR dung dịch nano d ng que vàng chưa lo i bỏ chất ho t động bề mặt CTAB (đường màu đen) lo i bỏ CTAB (đường màu đỏ) Hình 2.15 k t qu ph truyền qua FT-IR c a que nano vàng khiăch aălo i b ch t ho tăđ ng bề mặtăCTABăvàăkhiăđưălo i b CTAB Trên ph h ng ngo i c a nano vàng d ng que xu t hi n c căđ i 2850 cm-1 2925 cm-1 đặcătr ngăchoădaoă đ ng hóa tr CH c a nhóm CH2 phân tử CTAB Tuy nhiên, dung d ch nano vàng d ngăqueăđưălo i b CTAB không xu t hi nă2ăđ nh này, ch ng t CTAB đưăđ c lo i b trình ly tâm 2.2 G n k t kháng thể lên que nano vàng 2.2.1 Hóa chất dụng cụ Hóaăch t:  Dungăd chănanoăvàngăd ngăque  Cetylmethylammonium bromide (CTAB) (99%), Merck  3-mercaptopropionic axít (MPA) (99%), Sigma-Aldrich  N-(3-Dimethylaminopropyl)-N′-ethylcarbodiimide hydrochloride (EDC) (98%), Sigma-Aldrich  N-Hydroxysuccinimide (NHS) (98%), Sigma-Aldrich  Khángăthể kháng Chloramphenicol ab35658, Abcam 44 D ngăc :ă Máyăl că ; máy ly tâm; eppendorf ml; micropipet 10 µl, 100 µl 1000 µl 2.2.2 Quy trình gắn kết kháng thể B că1:ăThêmă100ăµlă3-mercaptopropionicăvàoă2ămlădungăd chănanoăvàngăd ngăque,ă l că ă ăđiềuăki năphòngătrongă24ăgi B că2:ăLyătâmă ă9000ăvòngătrongă10ăphút,ălo iăb ăph nădungăd ch,ăl yăph năcặn.ă B că 3:ă Thêmă 1ă mlă CTABă 0.2ă Mă vàoă ph nă cặn.ă Ti pă t că choă 100ă µlă hỗnă h pă EDC+NHSătrongă5ăgi ăSauăđóălặpăl iăb B căquayălyătâmănh că4:ăThêmă50ăµlăkhángăthểăvàoăph nădungăđ chătrênăvàăl că ă ăđiềuăki năphịngă 24 gi Hình 2.16 Sơ đồ thể trình gắn kết kháng thể bề mặt que nano vàng 2.2.2 Kết bàn luận Hình 2.17 Phổ truyền qua ạTIR dung dịch que nano vàng (ẢNR) que nano vàng biến tính bề mặt MPA (ẢNR-MPA) 45 Hình 2.17 Ph truyền qua FTIR c a dung d ch que nano vàng (GNR) que nano vàng bi n tính bề mặt b i MPA (GNR-MPA) Trên ph h ng ngo i c a nano vàng d ng que bi n tính bề mặt xu t hi n c că đ i 1412 cm-1 1550 cm-1 đặcă tr ngăchoădaoăđ ngăhóaătr ăC-Oăđ iăx ngăvàăb tăđ iăx ngăăc aănhóm COO- phânătửă3ămercaptopropionic axít Ch ng t queănanoăvàngăđưăđ c bi n tính b i 3-mercaptopropionic axít Hình 2.18 Phổ UV-Vis dung dịch nano vàng d ng que (GNR) chưa gắn kháng thể (đường màu đen) gắn kháng thể (đường màu đỏ) Hình 2.18 làăk tăqu ăđoăph ăh păth ăUV-Vis c aădungăd ch que nano vàng d ngăque đưăg năk tăkhángăthểăvàădungăd chăque nanoăvàngăch aăg năk t.ăTrênăđ ă th ăcóăđ nhăh păth ăc aădungăd chănanoăvàngăđưăg năk tă ă700ănm,ănh ngăđ nhănàyă th păhơn,ăr ngăhơnăvàăb ăd chăchuyểnăvềăphíaătráiăkho ngă50ănmăsoăv iăm uăkhơngă g năk tăkhángăthể.ăCóăthểăsuyăraărằngătỷăl ăc nhăc aăcácăqueănanoăvàngăđư đ k tăv iăkhángăthể th păhơnăcácăqueănanoăvàngăch aăđ khángăthểăđưăg nălênămặtăbên c aăcácăque nano vàng 46 căg nă căg năk t.ăĐiềuăđóăch ngăt K T LUẬN Chúngă tôiă đưă t ngă h pă thànhă côngă nanoă vàngă d ngă queă bằngă ph ơngă phápă nuôiăm mătrungăgian tìmăraăđiềuăki năth cănghi măt iă uăđểăt oăraăs ăl que nano vàng.ăCácăqueănanoăvàngăcóăđ ăđơnăphânătánăcaoăvàăkíchăth nm × 60 nm Các que nano vàng sau đ khángăthểăh ngăl nă căcỡ 15 căch ăt oăđư g năk tă thànhăcôngăv iă ngăđ nă ngăd ngătrongăc măbi năQCM Cácăy uăt ă nhăh ngăđ năs ăhìnhăthànhăvàăphátătriểnăc aăqueănanoăvàngănh ă dungă d chă h tă m mă vàă đ ă pH,ă n ngă đ ă AgNO3, n ngă đ ă CTABă trongă dungă d chă nuôi.ăS ăthayăđ iănh ăcácăy uăt ătrênăd năđ năs ăthayăđ iăđángăkểăvềăn ngăđ ăque nanoăvàngăt oăthành  Dungăd chă m măqueănanoăvàngăcóăvaiătrịăquanătr ngăđ năs ăphátătriểnăc aă que nano vàng - Khi tỷă l dungă d chă m m trênă dungă d chă ni tĕng,ă n ngă đ ă que nanoăvàngăgi m - Th iă giană dungă d chă m mă càngă lâu,ă thìă n ngă đ ă queă nanoă vàngă t oă thànhăgi măm nh  S ăthayăđ iăpH,ăn ngăđ ăCTAB,ăAgNO3 trongădungăd chănuôiăqueănanoăvàngă cũngă nhă h ngă khôngă nh ă đ nă s ă hìnhă thànhă vàă phátă triểnă cácă que nano vàng - Cácă queă nanoă vàngă khơngă hìnhă thànhă ă pHă cao.ă Khiă pHă dungă d chă niăgi măthìăn ngăđ ăqueănanoăvàngătĕng - N ngăđ ăCTABătĕng thìăn ngăđ ăqueănanoăvàngătĕng,ănh ngăkhiăn ngă đ ăCTABătĕngăquáă0.1ăMăthìăn ngăđ ăqueănanoăvàngăh uănh ăkhôngă thayăđ i - Khiăn ngăđ ăAgNO3 tĕngăthìăn ngăđ ăqueănanoăvàngătĕng,ănh ngăkhiă n ngăđ ăAgNO3 v tăquá 0.1ămMăthìăn ngăđ ăqueănanoăvàngăgi m Cácăqueănanoăvàngăsauăkhiăch ăt o đ călo iăb ăch tăho tăđ ngăbềămặtăbằngă quay ly tâm đểăchu năb ăchoăvi căg năk tăv iăkhángăthể.ăCácăqueănanoăvàngăđưăg nă k tă thànhă côngă v iă khángă thể,ă từă đóă h ngă đ nă ngă d ngă trongă c mă bi nă QCMă 47 nhằmă tĕngă đ ă nh yă c aă thi tă b ,ă giúpă phátă hi nă cácă viă khu nă gâyă b nhă chínhă xácă 48 TÀI LI U THAM KH O Ti ng Vi t [1]ăNguy năTh ăBình, Quang phổ học thực nghiệm,ăNxb.ăGiáoăd c,ăHàăN i,ă2006 [2]ăNguy năVĕnăĐ nh, Nghiên cứu chế t o Sensor vi cân tinh thể th ch anh QCM 5,5 MHz,ăĐ ăánăT tănghi p,ăTr ngăĐ iăh căBáchăKhoaăHàăN i,ăHàăN i,ă2009 [3]ă Tr nă Tháiă Hòa, nh hưởng tham số đến trình tổng hợp vật liệu nano vàng d n que cho việc bọc silica,ăT păchíăKhoaăh căvàăCơngăngh ,ă1,ă12-21, 2014 [4]ăLêăVũăTu năHùng, Kỹ thuật phân tích vật liệu,ăNxb.ăĐ i h căQu căgiaăTP.ăH ă ChíăMinh,ăH ăChíăMinh,ă2013 [5] NgơăVõăK ăThành, Nghiên cứu tổng hợp nano vàng kh o sát kh gắn kết với kháng thể kháng vi khuẩn E coli O157,ăT păchíăphátătriểnăKH&CN,ă16,ă7582, 2013 [6]ăNguy năKh căThu n, Nghiên cứu tính chất điện – từ h t màng mỏng Au có kích thước nano, Lu nă vĕnă Th că sƿ,ă Tr ngă Đ iă h că Khoaă h că T ă nhiên,ă Hàă N i, 2011 Ti ng Anh [7] M A El-Sayed, Simulation of the Optical Absorption Spectra of Gold Nanorods as a Function of Their Aspect Ratio and the Effect of the Medium Dielectric Constant, The Journal of Physical Chemistry B, 103, 3073-3077, 1999 [8] Guyot-Sionnest, Mechanism of Silver(I)-Assisted Growth of Gold Nanorods and Bipyramids, The Journal of Physical Chemistry B, 109, 22192-22200, 2005 [9] M.Reza Hormozi-Nezhad, Thorough tuning of the aspect ratio of gold nanorods using response surface methodology, Analytica Chimica Acta, 779, 1421, 2013 [10] Michael H Huang, Seed-Mediated Synthesis of High Aspect Ratio Gold Nanorods with Nitric Acid, Chemical Materials, 17, 6447-6451, 2005 49 [11] Nikhil R Jana, Nanorod shape separation using surfactant assisted selfassembly, Chemical Communication, 15 , 1950-1951, 2003 [12] Jian Ji, pH Controlled Synthesis of High Aspect-Ratio Gold Nanorods, Journal of Nanoscience and Nanotechnology, 8, 5708-5714, 2008 [13] Shin-Won Kang, Enhancement of sensitivity using gold nanorods-Antibody conjugator for detection of E.coli O157:H7, Sensors and Actuators B, 143, 784788, 2010 [14] Brian A Korgel, Iodide in CTAB Prevents Gold Nanorod Formation, Langmuir, 25, 9518-9524, 2009 [15] Gil Markovich, Growth of Gold Nanorods on Surfaces, The Journal of Physical Chemistry B, 107, 11579-11582, 2003 [16] Charles R Martin, Membrane-based synthesis of nanomaterials, Chemical Materials, 8, 1739-1746, 1996 [17] Charles R Martin, Templated-Frabricated Gold Nanowires and Nanotubes, Advanced Materials, 15, 455-458, 2003 [18] Catherin J Murphy, Seeding Growth for Size Control of 5-40 nm Diameter Gold Nanoparticles, Langmuir, 17, 6782-6786, 2001 [19] Catherin J Murphy, Seed-Mediated Growth Approach for Shape-Controlled Synthesis of Spheroidal and Rod-like Gold Nanoparticles Using a Surfactant Template, Advanced Materials, 13, 1389-1393, 2001 [20] Catherin J.Murphy, Wet Chemical Synthesis of High Aspect Ratio Cylindrical Gold Nanorods, The Journal of Physical Chemistry B, 105, 4065-4067, 2001 [21] Catherin J.Murphy, An Improved Synthesis of High-Aspect Gold Nanorods, Advance Materials, 15, 414-416, 2003 [22] Catherine J Murphy, Seed-Mediated Synthesis of Gold Nanorods: Role of the Size and Nature of seed, Chemical Materials, 16, 3633-3544, 2004 [23] Catherine J Murphy, Gold nanorod crystal growth: From seed-mediate synthesis to nanoscale sculping, Curent Opinion in Colloid & Interface Science, 16, 128-134, 2011 50 [24] Michael J Natan, Seeding of Colloidal Au Nanoparticle Solutions, Chemical Materials, 12, 306-313, 2000 [25] Babak Nikoobakht, Mostafa A El-Sayed, Preparation and Growth Mechanism of Gold Nanorods (NRs) Using Seed-Medicated Growth Method, Chemical Materials, 15, 1957-1962, 2003 [26] Jorge Pérez-Juste, Electric-Field-Directed Growth of Gold Nanorods in Aqueous Surfactant Solutions, Advanced Materials, 14, 571-579, 2004 [27] M P Pileni, Optical Properties of Gold Nanorods: DDA Simulations Supported by Experiments, The Journal of Physical Chemistry B, 109, 1313813142, 2005 [28] Bradley Michael Stacy, Controlled Synthesis of Gold Nanorod with varrying Aspect Ratios and Their Biological Applications, thesis submitted to the School of Engineering of the University of Dayton, Ohio, 2012 [29] Neha Tiwari, Modulation of Optical Properties of Gold Nanorods on Addition of KOH, Springer Science, 2, 231 ậ 236, 2007 [30] Chris Wang (1999), The shape transition of gold nanorods, Langmuir, 15, 701709, 1999 [31] Jianfang Wang, pH-Controlled Reversible Assembly and Disassembly of Gold Nanorods, Small, 4, 1287ậ1292, 2008 [32] Younan Xia, Multiple-Walled Nanotubes Made of Metals, Advanced Materials, 16, 264-268, 2004 [33] Yamada, Rapid synthesis of gold nanorods by the combination of chemical reduction and photoirradiation processes; morphological changes depending on the growing processes, Chemial Communications, 18, 2376-2377, 2003 [34] Yan He, Investigation of pH effect on Gold Nanorod Synthesis, Journal of the Chinese Chemical Society, 58, 822-827, 2011 [35] Peidong Yang, Photochemical Synthesis of Gold Nanorods, JASC Communicatons, 124, 14316-14317, 2002 51 ... 10ămMăvàoădungăd chătrên,ăđâyălàă dungăd chănuôi? ?nano? ?vàng? ?d ng? ?que. ă Dung dịch nano vàng d ng que: Cho lượng nhỏ dung dịch mầm vào dung dịch nuôi nano vàng d ng que, thu dung dịch nano vàng d ng que. .. ăquyătrìnhăch ăt o? ?nano? ?vàng? ?d ng? ?que? ?theoăph ơngăphápăniăm mă trung gian Hình 2.2 Dungăd chăm m? ?nano? ?vàng Hình 2.3 Qătrìnhăt oădungăd chăni? ?nano? ?vàng? ?d ng? ?que Hình 2.4 Dungăd ch? ?nano? ?vàng? ?d ng? ?que Hình... iăhìnhăd ng? ?và? ?kíchăth căc aăh t [28] 1.1.2 Tính chất quang c a nano vàng dạng que Các? ?que? ?nano? ?vàng? ?cóăcácătínhăch tăquangăg năvùngăh ngăngo i.ăKhiăt ơng? ?tác? ? tác? ?v iăánhăsáng,? ?que? ?nano? ?vàng? ?hìnhăthànhăhaiăl