Giải thưởng Sinh viên nghiên cứu khoa học Euréka lần thứ 21 năm 2019 Kỷ yếu khoa học 10 NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO TÍNH CHẤT HẠT NANO GD2O3 ĐỊNH HƯỚNG LÀM CHẤT TƯƠNG PHẢN CHO KỸ THUẬT CHỤP CỘNG HƯỞNG TỪ Vũ Th[.]
Giải thưởng Sinh viên nghiên cứu khoa học Euréka lần thứ 21 năm 2019 Kỷ yếu khoa học NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO TÍNH CHẤT HẠT NANO GD2O3 ĐỊNH HƯỚNG LÀM CHẤT TƯƠNG PHẢN CHO KỸ THUẬT CHỤP CỘNG HƯỞNG TỪ Vũ Thị Hằng* Trường Đại học Khoa học Tự nhiên – ĐHQG Hà Nội *Tác giả liên hệ: vuthihang13101998@gmail.com TÓM TẮT Vật liệu Nano sử dụng nhiều lĩnh vực y sinh Trong nghiên cứu này, trình bày phương pháp tổng hợp ứng dụng tiềm Gd2O3 NPs tác nhân định hướng làm chất tương phản cho kỹ thuật chụp cộng hưởng từ Các Gd2O3 NPs tổng hợp thành công cách phân hủy nhiệt dung môi hữu Các hạt nano thu sau chuyển vào PMAO polymer Các kỹ thuật phân tích TGA, DLS, VSM, sử dụng để làm mẫu Các Gd2O3 NPs phân tán tốt dung môi nước, ổn định phạm vi pH rộng (pH = 2-14) nồng độ chất điện phân cao NaCl 450mM Kết cho thấy hạt nano Gd2O3 định hướng làm chất tương phản cho kỹ thuật chụp cộng hưởng từ có triển vọng Từ khóa: Chất tương phản, phân hủy nhiệt, chụp cộng hưởng từ (MRI), SYNTHESIS AND PROPERTIES OF Gd2O3 NANOPARTICLES FOR MRI POSITIVE CONTRAST AGENTS Vu Thi Hang* University of Science – VNU Hanoi *Corresponding Author: vuthihang13101998@gmail.com ABSTRACT Nanomaterials have attracted a great deal of attentions for biomedical applications including magnetic induced heating, targeted drug delivety and contrast agents In this work, we present our study in synthesis, cheracterization and potential application of Gd2O3 NPs as an MRI positive contrast agent Gd2O3 NPs was successfully synthesized by thermal decomposition in organic solvent The obtained nanoparticles were then transfered into water encapsulating with amphiphilic polymer PMAO Analytic techniques, such as TGA, DLS, VSM,… have been used to cheracterize the samples The PMAO capped Gd2O3 NPs was good disperstion in water solvent, stable in wide range of pH (pH=2-14) and electrolyte concentration as high as NaCl 450mM, safe for vero cell The initial MRI data showed that the PMAO encapsoluted Gd2O3 NPs process good relaxation properties with a clear T1 effect The results suggest that The PMAO capped Gd2O3 nanoparticles be promising for MRI positive contrast agent Keywords: Contrast agent, thermal decomposition, Magnetic Resonance Imaging (MRI) hại gây nên tác dụng phụ không mong muốn ảnh hưởng đến sức khỏe bệnh nhân, ví dụ báo cáo phá hủy, làm xơ hóa hệ thống thận, tích tụ não, xương gây bệnh nguy hiểm Các nhà khoa học giới Byung Hyo Kim cộng nghiên cứu loại hợp chất tương phản sử dụng hạt nano sắt từ Fe3O4 so với phức chất Gd, kết nghiên cứu hệ hạt nano Fe3O4 làm tăng tốc độ hồi phục r1 cho kĩ thuật chụp cộng hưởng từ Hiện có sản phẩm thương mại hạt nano Fe3O4 chất tương phản âm, nhiên thực tế lại không sử dụng lâm sàng TỔNG QUAN Vật liệu nano từ tính nghiên cứu từ lâu nhiên hướng nghiên cứu tiềm với nhà khoa học toàn giới ứng dụng to lớn y sinh như: đốt từ, dẫn thuốc, chụp cộng hưởng từ (MRI) Kỹ thuật chụp cộng hưởng từ sử dụng loại phức Gd3+ chất tương phản làm tăng độ hồi phục momen từ phân tử nước Việc nghiên cứu loại vật liệu từ định hướng làm chất tương phản kĩ thuật chụp cộng hưởng từ MRI nhiều năm gần cho thấy ion giải phóng trình sử dụng độc 10 Giải thưởng Sinh viên nghiên cứu khoa học Euréka lần thứ 21 năm 2019 chất tương phản âm cho tín hiệu tối màu dễ gây nhầm lẫn cục máu đơng xương Vì vậy, nghiên cứu vật liệu từ định hướng làm chất tương phản kĩ thuật chụp cộng hưởng từ MRI gần cho thấy hạt từ Gd2O3 có từ độ bão hòa nhỏ, số nghiên cứu Ja Yoong Park cộng chế tạo vật liệu Gd2O3 kích thước nano nhằm thay phức Gadolinium làm chất tương phản dương cho kĩ thuật chụp cộng hưởng từ MRI Vật liệu nano Gd2O3 mặt cải thiện tốc độ hồi phục r1 mặt khác làm giảm độc tính chúng bọc lớp vỏ ligand có tác dụng hạn chế q trình giải phóng ion Gd3+ thể Hiện Việt Nam chưa có nhóm nghiên cứu hệ hạt này, tơi lựa chọn đề tài “Nghiên cứu chế tạo tính chất hạt từ định hướng làm chất tương phản cho kĩ thuật chụp ảnh cộng hưởng từ” Đây coi đề tài mới, tiềm lĩnh vực nghiên cứu vật liệu ứng dụng y sinh Kỷ yếu khoa học Gd2O3 nghiên cứu trước giới sử dụng phương pháp polyol để tổng hợp hạt Tiền chất, chất hoạt động bề mặt dung mơi cho vào bình cổ thực tăng nhiệt độ lên 100ºC, 200ºC, 295ºC lưu 30 phút nhiệt độ Sau chế tạo, hạt nano rửa etanol, hexane sau bọc lớp poly(maleicanhydritalt-1-octadecen)(PMAO) Kỹ thuật phân tích vật liệu Phương pháp nhiễu xạ tia X sử dụng để nghiên cứu cấu trúc tinh thể thành phần pha hạt nano Gd2O3 Từ độ mẫu xác định phương pháp từ kết mẫu rung VSM Phương pháp phổ hồng ngoại FT-IR phân tích nhiệt TGA để xác định có mặt hàm lượng lớp vỏ hữu bên bề mặt hạt nano Phương pháp đo zeta đo đường kính động DLS để khảo sát phân bố độ bền hạt nano Gd2O3@PMAO môi trường nước Đánh giá độc tính chất lỏng từ phương pháp thử độ độc tế bào SRB phương pháp chụp cộng hưởng từ để khảo sát khả làm tăng độ tương phản chất lỏng từ VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP Hóa chất Gadolini(III) clorua (99,99%), octadecanol (OCD-ol), oleic acid (90%), oleyamin(70%), octadexene(90%), poly(maleicanhydrit-alt-1octadecen etanol, n-hexane, cloroform Các hóa chất phục vụ cho nghiên cứu sản phẩm thương mại có sẵn mua từ hãng sigma-Aldrich( Singapore) Quy trình Trong nghiên cứu sử dụng phương pháp phân hủy nhiệt dung môi hữu nhiệt độ cao để tổng hợp hạt nano Gd2O3 Đây coi phương pháp để tổng hợp hạt nano KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN Kết tổng hợp hạt nano Gd2O3 Kết nhiễu xạ tia X Hình 1A cho thấy mẫu có đỉnh đặc trưng cấu trúc tinh thể dạng lập phương tâm mặt Gd2O3: (222);(400);(440);(622) Kết đo từ độ Hình 1B cho thấy hạt nano Gd2O3 có từ độ nhỏ (cỡ 1emu/g) đường cong từ trễ qua gốc tọa độ, điều chứng tỏ hạt nano chế tạo từ đề tài nghiên cứu vật liệu thuận từ Hình Giản đồ nhiễu xạ tia X (A) từ độ (B) hạt nano Gd2O3 11 Giải thưởng Sinh viên nghiên cứu khoa học Euréka lần thứ 21 năm 2019 Kỷ yếu khoa học Kết sau chuyển pha bọc Hình Hình ảnh trước(B) sau chuyển pha(A), Giản đồ đường kính động học phổ phân bố kích (C), giản đồ Zeta(D) hạt nano Gd2O3@PMAO phân tán nước Sự phân tán hạt nano Gd2O3@PMAO tương phản tốt nồng độ 0.253 nước tốt thể Hình 2A mM, nồng độ sau độ tương phản so với hạt chưa bọc Hình 2B Từ kết đo thay đổi khơng đáng kể độ tương đường kính động học, phổ phân bố kích thước phản mẫu đạt cực đại Nồng độ nhỏ hạt sau bọc Hình 2C zeta hạt 0,253mM cho độ tương phản tốt so với nước Hình 2D cho thấy hạt nano Gd2O3 độ tương phản mẫu thương mại Gd-DTPA sau bọc PMAO có kích thước khoảng nồng độ lớn gấp 3,16 lần Ảnh thu 97nm, phân tán tương đối nước trắng nhiều so với sản phẩm chất Từ kết phân tích phổ hồng ngoại cho thấy, tương phản thương mại ứng dụng đỉnh 3465cm-1 dao động nhóm Gd-DTPA Gd-DOTA nồng độ cao chức N-H phân tử oleyamine bề mặt hạt, 2728cm-1 đóng góp dao động liên kết C-H Tại vị trí 1640cm-1 dao động KẾT LUẬN nhóm C=O Tại đỉnh 1480cm-1 Hạt nano Gd2O3 chế tạo từ phương pháp 1400cm-1 dao động co duỗi đối xứng bất phân hủy nhiệt dung môi hữu sử dụng đối xứng nhóm chức (COO-) axit oleic axit oleamine làm chất hoạt động bề oleic chứng tỏ có lớp chất hoạt động bề mặt mặt chất khử nhiệt độ cao có thành phần bề mặt hạt Sau bọc PMAO, đỉnh cấu trúc Gd2O3 ( theo phổ X-ray) từ độ chuyển thàng 1498cm-1 1353cm-1 thấp vật liệu thuận từ Trên bề mặt hạt Đặc biệt dịch chuyển đỉnh 1765cm- nano Gd2O3 bọc chất hoạt động bề thành đỉnh 1700cm-1 phổ mặt oleic acid(OA) oleylamine(OLA), hạt Gd2O3@PMAO chứng tỏ có mở vịng Gd2O3@PMAO phân tán tốt nước alhydit PMAO để liên kết với bề mặt hạt cỡ 97nm Chất lỏng từ điều chế có độ nano, giúp hạt nano phân tán tốt nước bền tốt môi trường pH nồng độ muối thể người tạo điện tích âm (do nhóm chức COO-) Hạt nano Gd2O3@PMAO có tính an toàn cao Kết chụp cộng hưởng từ MRI Mẫu hạt nano Gd2O3@PMAO_NPs thử với tế bào biểu mô khỉ Đặc biệt kết nghiệm cho kĩ thuật chụp cộng hưởng từ chụp cộng hưởng từ cho thấy chất lượng ảnh sản phẩm thương mại hóa Gd-DTPA rõ, hẳn phức gadolinium thương sử dụng cho thấy: tác dụng tăng độ hồi phục mại dùng r1 mẫu chế tạo cao nhiều so Vì chất tương phản dương nên ảnh thu với mẫu thương mại Cụ thể, với nồng độ sáng, tác dụng chuẩn đoán tốt 0,18 (mM) cho tín hiệu tương phản có hẳn chất tương phản âm TÀI LIỆU THAM KHẢO PARK J Y, ET AL., ACS NANO.2009 Nov 24;3(11):3663-9 KIM B H, ET AL., J AM CHEM SOC.2011,133,32,12624-12631 JOEL GARCIA, ET AL., PHILOS TRANS A MATH PHYS ENG SCI 2017 Nov 28; 375(2107): 20170180 12 Giải thưởng Sinh viên nghiên cứu khoa học Euréka lần thứ 21 năm 2019 Kỷ yếu khoa học NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO VẬT LIỆU NANOCOMPOSITE ĐỂ TĂNG HIỆU SUẤT HẤP THU NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI ỨNG DỤNG NÂNG CAO HIỆU QUẢ SẢN XUẤT NƯỚC NGỌT TỪ NƯỚC MẶN Lê Thị Nguyện*, Lê Quốc Anh Trường Đại học Mỏ - Địa chất Hà Nội *Tác giả liên hệ: nguyenlviv@gmail.com TĨM TẮT Trong cơng trình này, hệ vật liệu nanocomposite có từ tính sở graphene oxit (Al2O3/GO, Fe3O4/GO, Fe3O4 – Al2O3/GO) tổng hợp đặc trưng phương pháp X-ray, phổ hồng ngoại, SEM EDX Graphene oxide (GO) tổng hợp từ graphite phương pháp Hummers cải tiến vật liệu composite tổng hợp phương pháp trộn huyền phù Sau tổng hợp đặc trưng, dãy vật liệu sở GO phân tán vào nước mặn đo khả hấp thu nhiệt Kết cho thấy dùng phối hợp vật liệu hiệu hấp thu nhiệt dùng đơn lẻ Fe3O4-Al2O3/GO cho hiệu hấp thu cao (chênh lệch nhiệt độ mẫu trắng mẫu có phân tán vật liệu nồng độ 5mg/mL 6oC) Ảnh hưởng hàm lượng vật liệu đến khả hấp thu nhiệt khảo sát lựa chọn nồng độ phù hợp 5mg/mL, tăng nồng độ cao 1.5 mg/mL thời gian dài khả hấp thu giảm Ảnh hưởng cường độ ánh sáng đến khả hấp thu nhiệt vật liệu khảo sát, dùng bóng đèn chênh lệch nhiệt độ mẫu trắng mẫu có phân tán vật liệu tăng lên nhiều so với dùng bóng Từ khóa: Vật liệu nanocomposite, cường độ ánh sáng, nước mặn STUDY ON CREATING NANOCOMPOSITE MATERIALS TO INCREASE THE SOLUTION OF SOLAR ENERGY APPLICATION TO IMPROVE THE EFFICIENCY OF WATER PRODUCTION FROM SALT WATER Le Thi Nguyen*, Le Quoc Anh Hanoi University of Mining and Geology *Corresponding Author: nguyenlviv@gmail.com ABSTRACT Research, nanocomposite materials are magnetically based on graphene oxide (Al2O3/GO, Fe3O4/GO, Fe3O4 – Al2O3/GO) synthesized and characterized by X-ray methods, infrared spectroscopy, SEM and EDX Graphene oxide (GO) is synthesized from graphite by means of an improved Hummers method and composite materials are synthesized by suspension blending After synthesis and characterization, the range of GO base materials is dispersed into saline water and measured for heat absorption Results show that when used in combination with materials, the effect of heat absorption is greater than when used alone Fe3O4-Al2O3/GO gives the highest absorption efficiency (the temperature difference between the blank sample and the material dispersion material with a concentration of mg/mL is 6°C) The effect of the material content on the heat absorption capacity was investigated and selected the appropriate concentration is mg/mL, the increase in concentration is higher than 1.5 mg/mL and the longer time the absorption capacity decreases The effect of light intensity on the material's ability to absorb heat was also investigated; when using two bulbs, the temperature difference between the blank sample and the material dispersed sample increased significantly compared to using a light bulb Keywords: Nanocomposite material, light intensity, salt water lượng mặt trời cho mục đích khác Một phương pháp hiệu phân tán vật liệu nano có khả nâng cao hiệu suất hấp thu nhiệt vào môi trường chất lỏng: GIỚI THIỆU Các nhà khoa học quan tâm nghiên cứu công nghệ để nâng cao hiệu suất hấp thu nhiệt bay nước hệ thống hấp thu 13 ... nhóm nghiên cứu hệ hạt này, tơi lựa chọn đề tài ? ?Nghiên cứu chế tạo tính chất hạt từ định hướng làm chất tương phản cho kĩ thuật chụp ảnh cộng hưởng từ? ?? Đây coi đề tài mới, tiềm lĩnh vực nghiên cứu. .. tương phản kĩ thuật chụp cộng hưởng từ MRI gần cho thấy hạt từ Gd2O3 có từ độ bão hòa nhỏ, số nghiên cứu Ja Yoong Park cộng chế tạo vật liệu Gd2O3 kích thước nano nhằm thay phức Gadolinium làm chất. .. an toàn cao Kết chụp cộng hưởng từ MRI Mẫu hạt nano Gd2O3@ PMAO_NPs thử với tế bào biểu mô khỉ Đặc biệt kết nghiệm cho kĩ thuật chụp cộng hưởng từ chụp cộng hưởng từ cho thấy chất lượng ảnh sản