Luận án tiến sĩ vật lý Chế tạo và nghiên cứu tính chất quang của hạt nano silica chứa tâm màu và thử nghiệm ứng dụng trong đánh dấu y sinh

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM VIỆN VẬT LÝ PHẠM MINH TÂN CHẾ TẠO VÀ NGHIÊN CỨU TÍNH CHẤT QUANG CỦA HẠT NANO SILICA CHỨA TÂM MÀU VÀ THỬ NGHIỆM ỨNG DỤNG TRONG ĐÁNH DẤU Y - SINH LUẬN ÁN TIẾN SĨ VẬT LÝ HÀ NỘI, NĂM 2015 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM VIỆN VẬT LÝ PHẠM MINH TÂN CHẾ TẠO VÀ NGHIÊN CỨU TÍNH CHẤT QUANG CỦA HẠT NANO SILICA CHỨA TÂM MÀU VÀ THỬ NGHIỆM ỨNG DỤNG TRONG ĐÁNH DẤU Y - SINH CHUYÊN NGÀNH: VẬT LÝ CHẤT RẮN MÃ SỐ: 62 44 01 04 Người hướng dẫn khoa học: 1. PGS.TS. TRẦN HỒNG NHUNG 2. PGS.TS. TỐNG KIM THUẦN HÀ NỘI, NĂM 2015 LỜI CẢM ƠN Tôi xin bày tỏ lòng kính trọng biết ơn sâu sắc tới PSG.TS. Trần Hồng Nhung PGS.TS. Tống Kim Thuần, người thầy tận tụy hết lòng hướng dẫn tôi, tạo điều kiện giúp đỡ thời gian học tập nghiên cứu Viện. Tôi xin chân thành cảm ơn PGS.TS. Trần Hồng Nhung giúp đỡ vật chất tinh thần, tạo điều kiện cho có hội học tập, trao đổi kinh nghiệm nghiên cứu nước. Tôi xin chân thành cảm ơn: TS. Nghiêm Thị Hà Liên, TS. Vũ Thị Thùy Dương, CN. Trần Anh Đức, ThS. Nguyễn Thị Vân, ThS. Trần Thu Trang, ThS. Nguyễn Thị Thùy, PGS.TS. Đỗ Quang Hòa, TS. Vũ Dương, TS. Phạm Long bạn đồng nghiệp nhóm NanoBiophotonics hỗ trợ, giúp đỡ trình làm thực nghiệm trao đổi khoa học suốt quãng thời gian học tập, nghiên cứu Viện. Tôi xin trân trọng cảm ơn Phòng thí nghiệm trọng điểm Photonics – Viện Vật lý, Bộ Giáo dục Đào tạo, Viện Vật lý Phòng Sau đại học tạo điều kiện thuận lợi cho trình làm luận án. Đặc biệt, xin chân thành cảm ơn GS.TS. Viện trưởng Nguyễn Đại Hưng TS. Nguyễn Thanh Bình tạo điều kiện để hoàn thành luận án mình. Tôi xin cảm ơn NCS. Nguyễn Đình Hoàng, ThS. Nguyễn Thị Thanh Bảo giúp đỡ thực phép đo quang học, phép đo thời gian sống phép đo tương quan huỳnh quang. Tôi xin chân thành cảm ơn PGS.TS. Nguyễn Thị Quỳ, PGS.TS. Lê Quang Huấn, ThS. Trần Thanh Thủy, ThS. Lê Thị Thanh Xuân cộng giúp đỡ thí nghiệm đánh dấu sinh học. Tôi xin chân thành cảm ơn Ban Giám hiệu, thầy cô giáo bạn đồng nghiệp trường Đại học Khoa học, Đại học Thái Nguyên. Đặc biệt, xin chân thành cảm ơn thầy cô bạn đồng nghiệp Phòng Đào tạo, thầy cô, bạn đồng nghiệp em sinh viên Khoa Vật lý Công nghệ, trường Đại học Khoa học, Đại học Thái Nguyên tạo điều kiện thời gian, vật chất động viên để hoàn thành luận án. Tôi xin gửi lời cảm ơn đến cô, chú, anh, chị bạn đồng nghiệp Trung tâm Điện tử học Lượng tử, Viện Vật lý. Cuối cùng, xin dành lời cảm ơn sâu nặng đến người thân thương gia đình tôi: Bố, mẹ, vợ, con, anh chị em cháu dành cho tình cảm, động viên, chia sẻ cho nhiều năm tháng làm việc vất vả này. Phạm Minh Tân LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan công trình nghiên cứu riêng hướng dẫn PSG.TS. Trần Hồng Nhung PGS.TS. Tống Kim Thuần. Các kết quả, số liệu luận án trung thực chưa công bố công trình khác. Phạm Minh Tân Luận án hoàn thành kinh phí đề tài NAFOSTED Mã số: 103.06.101.09 Và đề tài cấp Nhà nước Mã số: 01/2/2011/HĐ-NCCBUD MỤC LỤC Tiêu đề Trang DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU TRONG LUẬN ÁN……………………… …… i DANH MỤC CÁC BẢNG………………………………………………… ……iii DANH MỤC CÁC ĐỒ THỊ VÀ HÌNH VẼ………………………………… .…v MỞ ĐẦU . CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ LIÊN QUAN 10 1.1. Chất màu hữu 10 1.1.1. Cấu trúc hóa học . 10 1.1.2. Cấu trúc mức lượng dịch chuyển quang học 11 1.1.3. Quang phổ chất màu 13 1.1.4. Độ ổn định quang học tâm màu hữu . 15 1.1.5. Hiện tượng dập tắt nồng độ 16 1.1.6. Ảnh hưởng môi trường 17 1.1.6.1. Ảnh hưởng dung môi . 17 1.1.6.2. Sự kết tụ phân tử màu . 18 1.2. Các hạt nano silica chứa tâm màu hữu . 18 1.2.1. Các hạt nano silica latex 18 1.2.2. Các hạt nano silica/ormosil 19 1.2.3. Phương pháp chế tạo hạt nano silica chứa tâm màu hữu 20 1.2.3.1. Phương pháp Stober 20 1.2.3.2. Các phương pháp micelle 21 1.2.4. Các đặc trưng hóa lý . 22 1.2.4.1. Vật liệu 22 1.2.4.2. Độ chói độ bền quang . 23 1.2.4.3. Thế Zeta 24 1.2.5. Các hạt nano silica hợp sinh . 26 1.2.5.1. Yêu cầu hạt nano silica hợp sinh 1.2.5.2. Sự gắn kết hạt nano silica với phân tử sinh học 26 27 1.2.6. Ứng dụng hạt nano silica y – sinh học 31 1.2.6.1. Phép thử miễn dịch (silica nanoparticles – based immunoassays) . 31 1.2.6.2. Tăng độ nhạy phân tích ảnh sinh học . 31 1.1.6.3. Đầu dò DNA siêu nhạy 32 1.1.6.4. Phân tích đa kênh 32 1.1.6.5. Hiện ảnh tế bào ung thư chẩn đoán ung thư sớm . 33 1.1.6.6. Máy đếm dòng tế bào (flow cytometer) . 34 1.2.6.7. Vận chuyển thuốc 35 1.3. Các đối tượng sinh học 36 1.3.1. Protein . 36 1.3.2. Albumin - protein bovine serum albumin (BSA) 36 1.3.3. Strepavidin (SA) . 37 1.3.4. Kháng thể 37 1.3.5. Kháng nguyên . 38 1.3.6. Vi khuẩn Escherichia coli (E. coli) 39 1.3.7. Phản ứng miễn dịch (phản ứng đặc hiệu kháng nguyên-kháng thể) 39 1.3.7.1. Khái niệm . 39 1.3.7.2. Cơ chế kết hợp kháng nguyên kháng thể 39 1.4. Kết luận chương . 40 CHƯƠNG 2: THỰC NGHIỆM 41 2.1. Các thí nghiệm chế tạo 41 2.1.1. Chế tạo hạt nano silica/ormosil (silica) chứa tâm màu RB 41 phương pháp micelle thuận 2.1.1.1. Chế tạo chức hóa hạt nano silica chứa tâm màu RB 41 2.1.1.2. Bọc hạt nano silica protein . 46 2.1.1.3. Chế tạo mẫu cho nghiên cứu tính chất quang lý . 49 2.1.2. Chế tạo hạt nano silica chứa tâm màu FITC phương pháp 50 micelle đảo 2.1.2.1. Khảo sát ảnh hưởng nồng độ FITC đến khả phản ứng với 50 APTES . 2.1.2.2. Chế tạo hạt nano silica chứa tâm màu FITC 51 2.1.3. Chế tạo hạt nano silica chứa tâm màu FITC phương pháp 53 Stober 2.1.3.1. Chế tạo hạt nano silica chứa FITC. Khảo sát ảnh hưởng lượng 53 xúc tác lên kích thước hạt . 2.1.3.2. Chức hóa bề mặt hạt nano silica chứa FITC . 54 2.2. Các phương pháp nghiên cứu thông số vật liệu 55 2.2.1. Phương pháp nghiên cứu hình thái kích thước hạt 55 2.2.1.1. Hiển vi điện tử quét (SEM) 56 2.2.1.2. Hiển vi điện tử truyền qua (TEM) . 56 2.2.2. Phương pháp tán xạ ánh sáng động (Dynamic Light Scattering - DLS) 56 xác định độ đơn phân tán, đường kính thủy động học Zeta 2.2.3. Phương pháp phổ huỳnh quang tương quan (Fluorescence Correlation 57 Spectroscopy – FCS) xác định kích thước hạt hệ số khuếch tán . 2.2.4. Phương pháp phổ hấp thụ hồng ngoại xác định cấu trúc hóa học 59 2.2.5. Các phương pháp nghiên cứu tính chất quang lý . 63 2.2.5.1. Phương pháp phổ hấp thụ . 63 2.2.5.2. Phương pháp phổ huỳnh quang . 64 2.2.5.3. Hiệu suất lượng tử . 65 2.2.5.4. Thời gian sống phát quang 67 2.2.6. Phương pháp thiết bị sử dụng ứng dụng sinh học 68 2.2.6.1. Kính hiển vi quang học 68 2.2.6.2. Thiết bị đếm tế bào dòng chảy . 70 2.3. Kết luận chương . 71 CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ CHẾ TẠO VÀ CÁC ĐẶC TRƯNG QUANG LÝ 73 3.1. Kết chế tạo hạt nano silica với nhóm chức khác bề 73 mặt theo phương pháp micelle thuận . 3.1.1. Hình dạng, kích thước hạt 73 3.1.2. Cấu trúc hóa học . 74 3.1.3. Đường kính thủy động học . 77 3.1.4. Các đặc trưng quang học 80 3.1.4.1. Hấp thụ huỳnh quang 80 3.1.4.2. Hiệu suất lượng tử thời gian sống phát quang . 81 3.2. Kết chế tạo hạt nano silica với kích thước khác theo phương 85 pháp micelle thuận 3.2.1. Đường kính thủy động học Zeta (ζ) 86 3.2.2. Các đặc trưng quang lý phụ thuộc vào kích thước hạt nano 88 3.2.2.1. Tính chất quang . 88 3.2.2.2. Độ phân cực huỳnh quang . 92 3.2.3.3. Kết đo kích thước hạt hệ số khuếch tán phương pháp 93 FCS . 3.3. Kết bọc hạt nano silica protein Bovine serum albumine (BSA) 95 3.3.1. Hình dạng, kích thước 95 3.3.2. Tính chất quang 96 3.4. Kết bọc hạt nano silica protein streptavidin (SA) 98 3.4.1. Hình dạng, kích thước 98 3.4.2. Tính chất quang 98 3.4.2.1. Phổ huỳnh quang nước 98 3.4.2.2. Phổ huỳnh quang hạt nano silica bọc protein PBS . 99 3.5. Kết chế tạo hạt nano silica theo phương pháp micelle đảo 100 3.5.1. Ảnh hưởng lượng ethanol đến khả phản ứng FITC với 100 APTES 3.5.2. Tính chất quang 102 3.6. Kết chế tạo hạt nano silica theo phương pháp Stober 104 3.6.1. Khảo sát ảnh hưởng lượng xúc tác lên kích thước hạt . 104 3.6.2. Tính chất quang 105 3.6.3. Chức hóa 107 3.6.3.1. Kết chức hóa hạt nano nhóm chức NH2 . 107 3.6.3.2. Kết dập tắt nhóm OH bề mặt hạt 108 3.6.3.3. Chức hóa hạt nano silica nhóm chức COOH 110 3.7. Kết luận chương . 112 CHƯƠNG 4: ỨNG DỤNG HẠT NANO SILICA LÀM CHẤT ĐÁNH DẤU 114 SINH HỌC . 4.1. Thí nghiệm ứng dụng hạt nano silica làm chất đánh dấu y – sinh 114 4.1.1. Thí nghiệm phát vi khuẩn E. coli O157:H7 phương pháp miễn 114 dịch huỳnh quang 4.1.1.1. Chế tạo phức hệ SiO2RB@KT đặc hiệu vi khuẩn E. coli O157:H7 114 4.1.1.2. Sử dụng phức hệ SiO2RB@KT để nhận biết tế bào vi khuẩn E. coli 114 O157 :H7 4.1.1.3. Hiện ảnh tế bào . 114 4.1.1.4. Xây dựng phương pháp phổ quang học để xác định số lượng vi khuẩn . 115 133 MỘT SỐ CÔNG TRÌNH KHOA HỌC KHÁC CÓ LIÊN QUAN 1. Tran Hong Nhung, Nguyen Thi Van, Vu Xuan Hoa, Pham Minh Tan, Tong Kim Thuan, Tran Thi Thu Thuy, Jean Claude Brochon, Patrick Tauc, Optical properties and the Use of CdSe Quantum Dots for Biolabeling Applications, Communications in Physics, Vol.18, No.3 (2008), 185-192. 2. Vu Thi Thuy Duong, Nguyen Thi Van, Nghiem Thi Ha Lien, Tran Thanh Thuy, Chu Viet Ha, Pham Minh Tan, Do Quang Hoa, Pham Cong Hoat, Tong Kim Thuan and Tran Hong Nhung, Synthesis and characterization of dye doped water soluble functionalized organically modified silica nanoparticle for bio-labeling, Proceeding of the 6th Solid State Physics and Material Science Conference (SPMS2009), 892-897. 3. Vu Thi Thuy Duong, Chu Viet Ha, Tran Thanh Thuy, Nguyen Thi Van, Pham Minh Tan, Tong Kim Thuan and Tran Hong Nhung, Synthesis optical properties and bioapplications of ormosil nanoparticles, Proceeding of the first academic conference on natural science for master and PhD students from Cambodia – Laos – Vietnam, March 2010, Vientine, Lao PDR, 145-151. 4. Chu Viet Ha, Emmanuel Fort, Nghiem Thi Ha Lien, Pham Minh Tan, Vu Thi Thuy Duong, Do Quang Hoa and Tran Hong Nhung, Energy transfer between nanoparticles, Proceeding of IWNA 2011, 10th-12th, November, 2011, Vung Tau, Vietnam, 252-255. 5. Pham Minh Tan, Vu Thi Thuy Duong, Tran Thu Trang, Tran Thanh Thuy, Le Thi Thanh Xuan, Nguyen Minh Huyen, Nghiem Thi Ha Lien, Chu Viet Ha, Vu Duong, Tong Kim Thuan, Do Quang Hoa, Le Quang Huan and Tran Hong Nhung, Biochemically functionalized fluorescent silica-based nanoparticles for bioanalysis, Proceeding of IWNA 2011, 10th-12th, November, 2011, Vung Tau, Vietnam, 993996. 6. Chu Viet Ha, J. C. Brochon, Pham Minh Tan, Nghiem Thi Ha Lien and Tran Hong Nhung, Effect of surface plasmon from gold nanoparticles on fluorescence emission of dye-doped nanoparticles, Advances in optics, photonics, spectroscopy and applications VII (2013), 561-569. 134 TÀI LIỆU THAM KHẢO TIẾNG VIỆT: 1. Vũ Thị Thùy Dương (2010), Chế tạo nghiên cứu tính chất quang màng mỏng hạt nano ormosil chứa chất màu hữu dùng quang tử, Luận án Tiến sĩ Vật lý, Viện Vật lý, Viện Hàn lâm KH&CN Việt Nam. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. 14. 15. 16. Chu Việt Hà (2012), Nghiên cứu trình phát quang sở vật liệu nano chứa tâm màu định hướng đánh dấu sinh học, Luận án Tiến sĩ Vật lý, Viện Vật lý, Viện Hàn lâm KH&CN Việt Nam. Lê Quang Huấn, Lã Thị Huyền (2012), Kháng thể tái tổ hợp ứng dụng, Nhà xuất khoa học công nghệ. Tống Kim Thuần, Trần Hồng Nhung, Trần Thanh Thủy, Phạm Công Hoạt, Phạm Minh Tân, Jean Claude Brochon, Patrick Tauc, Nguyễn Thị Thanh Ngân, (2009), “Ứng dụng hạt nano phát quang vào việc đánh dấu tế bào để phát theo dõi loại vi sinh vật”, Tạp chí Công nghệ sinh học, 7(4): 513-519. Nguyễn Đình Triệu, (1999), Các phương pháp vật lý ứng dụng hóa học, Nhà xuất Đại học Quốc Gia Hà Nội. http://vi.wikipedia.org/wiki /PEG http://vi.wikipedia.org/wiki/ Kháng nguyên http://vi.wikipedia.org/wiki/ Kháng thể http://vi.wikipedia.org/wiki/Bovine_ serum_albumin http://vi.wikipedia.org/wiki/Gene sinh ung thư http://vi.wikipedia.org/wiki/HER-2/neu http://vi.wikipedia.org/wiki/Protein http://vi.wikipedia.org/wiki/Strepavidin http://www.ebook.edu.vn; Nguyễn Quang Tuyên, Giáo trình Miễn dịch học thú y, trường Đại học Nông lâm – Đại học Thái Nguyên. http://www.ebook.edu.vn; TS Đinh Thị Bích Lân, Giáo trình Miễn dịch học thú y, trường Đại học Nông lâm – Đại học Huế. Tiêu chuẩn ngành Y tế - 52 TCN-TQTP 0008:2004. TIẾNG ANH: 17. A. Credi, (2012), “Quantum dot–molecule hybrids: a paradigm for light- 135 18. responsive nanodevices”, New J. Chem., 36, 1925–1930. Altinoglu E. I., et al., (2008), “Near-infrared emitting fluorophore-doped 19. calcium phosphate nanoparticles for in vivo imaging of human breast cancer”, ACS Nano.; 2: 2075-2084. Andrew T. Heitsch, Danielle K. Smith, Reken N. Patel, Davil Ress, Brian A. Korgel, (2008), “Multifunctional particles: Magnetic nanocrystals and gold 20. 21. 22. nanorods coated with fluorescent dye-doped silica shells”, Journal of solid state chemistry, 181, 1590-1599. Bahaa E. A. Saleh, Malvin C. Teich, (1991), “Fundamentals of photonics”, A Wiley-interscience publication, 193-197. Barandeh F., Nguyen L., Kumar R., Iacobucci G., Kuznicki L. M., Kosterman A., Bergey J. E., Prasad P. N. and Gunawardena S., (2012), “Organically modified silica nanoparticles are biocompatible and can be targeted to neurons in vivo”, PLoS One, 29424. Bharali D. J., Klejbor I., Stachowiak E. K., Dutta P., Roy I., Kaur N., Bergey E. J., Prasad P. N., Stachowiak M. K., (2005), “Organically modified silica nanoparticles: a nonviral vector for in vivo gene delivery and expression in the brain”, Proc. Natl. Sci. USA, 102(32): 11539–11544. 23. 24. 25. 26. 27. 28. C. Jeffrey Brinker, George W. Scherer, (1990), Sol-gel science: the physics and chemistry of sol-gel processing, Academic Press, San Diego - New York - Boston - London - Sydney – Tokyo – Toronto. Challa S. S. R. Kumar, (2005), Biofunctionalization of Nanomaterials, Nanotechnologies for the Life Sciences Vol. 1, WILEY-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim. Cristina Sofia dos Santos Neves, (2014), Development of fluorescent silica nanoparticles encapsulating organic and inorganic fluorophores: synthesis and characterization, PhD Thesis, University of Porto. D. Genovese, S. Bonacchi, R. Juris, M. Montalti, L. Prodi, E. Rampazzo and N. Zaccheroni, (2013), “Energy transfer processes in dyedoped nanostructures yield cooperative and versatile fluorescent probes”, Angew. Chem., Int. Ed., 52, 5965–5968. D. L. Green, J. S. Lin, Yui-Fai Lam, M. Z.-C. Hu, Dale W. Schaefer, and M. T. Harris, (2003), “Size, volume fraction, and nucleation of Stober silica nanoparticles”, J. of Colloid and Interface Science (266), 346–358. Daniel M., Astruc D., (2004), “Gold nanoparticles: Assembly, 136 29. supramolecular chemistry, quantum-size-related properties, and applications toward biology, catalysis, and nanotechnology”, Chem. Rev., 104:293. Deng, T., Li, J. S., Jiang, J. H., Shen, G. L. and Yu, R. Q., (2006) “Preparation of near-IR fluorescent nanoparticles for fluorescence- 30. anisotropy-based immunoagglutination assay in whole blood”, Advanced Functional Materials, 16(16): p. 2147-2155. E. Margapoti, D. Gentili, M. Amelia, A. Credi, V. Morandi and M. Cavallini, (2014) “Tailoring of quantum dots emission efficiency by localized surface plasmons polaritons in self-organized mesoscopic rings”, 31. Nanoscale, 6, 741-744. E. Rampazzo, R. Voltan, L. Petrizza, N. Zaccheroni, L. Prodi, F. Casciano, G. Zauli and P. Secchiero, (2013), “Proper design of silica nanoparticles combines high brightness, lack of cytotoxicity and efficient cell endocytosis”, Nanoscale, 5, 7897–7905. 32. 33. 34. 35. 36. 37. 38. Enrichi F., Riccò R., Meneghello A., Pierobon R., Cretaio E., Marinello F., Schiavuta P., Parma A., Riello P., Benedetti A., (2010), “Investigation of luminescent dye-doped or rareearth-doped monodisperse silica nanospheres for DNA microarray labelling”, Opt. Mater, 32:1652–1658. F. Cao, R. P. Deng, D. P. Liu, S. Y. Song, S. Wang, S. Q. Su, H. J. Zhang, (2011), “Fabrication of fluorescent silica-Au hybrid nanostructures for targeted imaging of tumor cells”, Dalton Transactions, 40 (18): 4800-4802. F. Novio, J. Simmchen, N. Vázquez-Mera, L. Amorín-Ferré and D. RuizMolina, (2013), “Coordination polymer nanoparticles in medicine”, Coord. Chem. Rev., 257, 2839–2847. Feng Chen, Hao Hong, Sixiang Shi, Shreya Goel, Hector F. Valdovinos, Reinier Hernandez, Charles P. Theuer, Todd E. Barnhart and Weibo Cai, (2014), “Engineering of Hollow Mesoporous Silica Nanoparticles for Remarkably Enhanced Tumor Active Targeting Efficacy”, Scientific Reports, 4, Article number: 5080. Fortin N., Mulchandam A., (2001), “Use of real-time PCR and moclecular beacons for the detection of E. coli O157:H7”, J. Analytical Biochemistry, 289, 281-288. Fung D. Y. C., (1984), “Food borne and rapid methods of detecting pathogen; rapid methods in microbiology and biotechnology”, Department of Microbiology, Kasetsart university Bangkok, Thailand. G. Canton, R. Riccò, F. Marinello, S. Carmignato, F. Enrichi, (2011), 137 39. “Modified Stober synthesis of highly luminescent dye-doped silica nanoparticles”, J. Nanopart. Res., 13:4349–4356. Gang Y. et al., (2006), “FloDots: luminescent nanoparticles”, Anal. Bioanal. 40. Chem., 385, 518-524. George Socrates, (2004), Infrared and Raman Characteristic Group 41. 42. Frequencies: Tables and Charts, 3rd Edition. H. Mader, X. Li, S. Saleh, M. Link, P. Kele, O.S. Wolfbeis, (2008), “Fluorescent silica nanoparticles”, Ann. N. Y. Acad. Sci., 1130: 218-223. H. Shi, X.X. He, K.M. Wang, Y. Yuan, K. Deng, J.Y. Chen, W.H. Tan, (2007), “Rhodamine B isothiocyanate doped silica-coated fluorescent nanoparticles (RBITC-DSFNPs)-based bioprobes conjugated to Annexin V for apoptosis detection and imaging”, Nanomed. Nanotechnol. Biol. Med., 3(4): 266-272. 43. 44. 45. 46. 47. H. Tan, Y. Zhang, M. Wang, Z. X. Zhang, X.H. Zhang, A.M. Yong, S.Y. Wong, A.Y.C. Chang, Z.K. Chen, X. Li, M. Choolani, J. Wang, (2012), “Silica-shell cross-linked micelles encapsulating fluorescent conjugated polymers for targeted cellular imaging”, Biomaterials, 33(1): 237-246. H. Yamauchi, T. Ishikawa and S. Kondo, (1989), “Surface characterization of ultramicro spherical-particles of silica prepared by w/o microemultion method”, Colloids Surf., 37, 71–80. H. Yuna, H. Banga, W. Gu Leea, H. Limb, J. Parkc, J. Leea, A. Riazd, K. Choc, (2006), “Fluorescent Intensity-based Differential Counting of FITCdoped Silica Nanoparticles: Applications of CD4+T-cell Detection in Microchip-type Flowcytometers”, Proceedings, Vol. 6416. He, X. X., et al.,(2004), “A Novel Fluorescent Label Based on Organic Dyedoped Silica Nanoparticles for HepG Liver Cancer Cell Recognition”, Journal of Nanoscience and Nanotechnology, 4, 585-589. Hellebust A, Richards-Kortum R., (2012), “Advances in molecular imaging: targeted optical contrast agents for cancer diagnostics”, Nanomedicine, 7(3): 429–445. 48. 49. Hermanson G. T., (1996), Bionconjugate Techniques, Academic Press: San Diego, CA. Hirsch T., Port H., Wolf H. C., Miehlich B. and Effenberger F., (1997), “Intramolecular Charge Separation and Transition State Dynamics in Anthracene/Pyridinium Supermolecules”, J. Phys. Chem. B, 101(23), 4525- 138 50. 4535. Hong Nhung Tran, et al., (2013), “Dye-doped silica-based nanoparticles for bioapplications”, Adv. Nat. Sci: Nanosci. Nanotechnol., 4, 043001. 51. Hong Nhung Tran, et al., (2015), “Optical nanoparticles: synthesis and biomedical application”, Adv. Nat. Sci: Nanosci. Nanotechnol., 6, 023002. 52. Indrajit Roy, T. Y. Ohuchanskyy, D. J. Bharali, Haridas E. Pudavar, R. A. Mistretta, P. N. Prasad, (2005), “Optical tracking of organically modified silica nanoparticles as DNA carriers: A nonviral, nanomedicine approach for 53. gene delivery”, Appl. Bio. Scie., PNAS, Vol. 102, No. 2, 279-284. Ivana Miletto, A. Gilardino, P. Zamburlin, et al., (2010), “Highly bright and photostable cyanine dye-doped silica nanoparticles for optical imaging: Photophysical characterization and cell tests”, Science Direct, Dyes and 54. 55. 56. 57. 58. 59. 60. 61. Pigments, Vol. 84, 121-127. J. Kim, L. Cao, D. Shvartsman, E.A. Silva, D.J. Mooney,(2011), “Targeted Delivery of Nanoparticles to Ischemic Muscle for Imaging and Therapeutic Angiogenesis”, Nano Lett., 11(2): 694-700. J. L. Vivero-Escoto, R. C. Huxford-Phillips and W. Lin, (2012), “Silicabased nanoprobes for biomedical imaging and theranostic applications”, Chem. Soc. Rev., 41, 2673–2685. J. Qian, X. Li, M. Wei, X.W. Gao, Z.P. Xu, S.L. He, (2008), “Bio-moleculeconjugated fluorescent organically modified silica nanoparticles as optical probes for cancer cell imaging”, Opt. Expr., Vol. 16, No. 24, 19568-19578. J. Yan, M. C. Estevez, J. E. Smith, K. Wang, X. He, Lin Wang, W. Tan, (2007), “Dye-doped nanoparticles for bioanalysis”, Nanotoday, Vol. 2, No. 3, 44-50. J. H. Choi, A. A. Burns, R. M. Williams, Z. X. Zhou, A. Flesken- Nikitin, W. R. Zipfel, U. Wiesner, A. Y. Nikitin, (2007), “Core-shell silica nanoparticles as fluorescent labels for nanomedicine”, J. Biomed. Opt., 12: 064007. Jang S., Shin K. J., and Sangyoub Lee S., (1995), “Effects of excitation migration and translational diffusion in the luminescence quenching dynamics”, J. Chem. Phys., 102, 815-827. Jilin Yan, M. Carmen Estévez, Joshua E. Smith, Kemin Wang, Xiaoxiao He, Lin Wang, and Weihong Tan, (2007), “Dye-doped nanoparticles for bioanalysis”, Nano today, volume 2, number 3. Josephson L., Kircher M. F., Mahmood U., Tang Y. and Weissleder R., 139 62. (2002), “Near-Infrared Fluorescent Nanoparticles as Combined MR/Optical Imaging Probes”, Bioconjugate Chem., 13, 554. Joshua E. Smith, Lin Wang, Weihong Tan, (2006), “Bioconjugated silicacoated nanoparticles for bioseparation and bioanalysis”, Trends in Analytical Chemistry, Vol. 25, No. 9, 848-855. 63. 64. 65. Jun Qian, Xin Li, Ming Wei, Xiangwei Gao, Zhengping Xu, Sailing He1, (2008), “Bio-molecule-conjugated fluorescent organically modified silica nanoparticles as optical probes for cancer cell imaging”, Optical Society of America, Vol. 16, No. 24, 19568-19578. K. Osseo-Asare and F. Arriagada, (1990), “Preparation of SiO2 Nanoparticles in a Non-Ionic Reverse Micellar System”, Colloids Surf., 50, 321–339. Kim S., Ohulchanskyy T. Y., Bharali D., Chen Y., Pandey R. K., Prasad P. N., (2009), “Organically modified silica nanoparticles with intraparticle heavyatom effect on the encapsulated photosensitizer for enhanced efficacy of photodynamic therapy”, J. Phys. Chem. C, 113(29): 12641–12644. 66. 67. 68. 69. 70. 71. Kim S., et al., (2004), “Near-infrared fluorescent type II quantum dots for sentinel lymph node mapping”, Nature Biotechnol., 22 93. Kneuer C., Sameti M., Haltner E. G., Schiestel T., Schirra H., Schmidt H., Lehr C. M., (2000), “Silica nanoparticles modified with aminosilanes as carriers for plasmid DNA”, Int. J. Pharm., 196: 257–261. Kumar R., Roy I., Ohulchanskky T. Y., Vathy L. A., Bergey E. J., Sajjad M. and Prasad P. N., (2010), “In Vivo Biodistribution and Clearance Studies Using Multimodal Organically Modified Silica Nanoparticles”, ACS Nano, 699. L. Cai, Z.Z. Chen, M.Y. Chen, H.W. Tang, D.W. Pang, (2013), “MUC-1 aptamer-conjugated dye-doped silica nanoparticles for MCF-7 cells detection. Biomaterials”, Biomaterials, 34: 371-381. L. R. Hirsch, R. J. Stafford, J. A. Bankson, S. R. Sershen, B. Rivera, R. E. Price, J. D. Hazle,,N. J. Halas, and J. L. West, (2003), “Nanoshell-mediated near-infrared thermal therapy of tumors under magnetic resonance guidance”, Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 11;100(23),13549-13554. L. Tang, T.M. Fan, L.B. Borst, J. Cheng, (2012), “Synthesis and Biological Response of Size-Specific, Monodisperse Drug-Silica Nanoconjugates”, ACS Nano, 6: 3954-3966. 140 72. L. Wang, K. Wang, S. Santra, X. Zhao, L. R. Hilliard, J. E. Smith, Y. Wu, W. Tan, (2006), “Glow in the biological World”, Ame. Chem. Sol., Analytical chemitry, 647-654. 73. 74. Lakowicz J. R., (1999), Principle of Fluorescence Spectroscopy, Springer. Lakowicz J. R., (2005), “Radiative decay engineering 5: metal-enhanced 75. fluorescence and plasmon emission”, Anal. Biochem. 337 Elsevier, 171-194 Larson, D.R., Ow, H., Vishwasrao, H.D., Heikal, A.A., Wiesner, U. and Webb, W.W., (2008), “Silica nanoparticle architecture determines radiative 76. properties of encapsulated fluorophores”, Chemistry of Materials, 20(8): p. 2677-2684. Lee, J. W., et al., (2002), ”Synthesis and Evaluation of Taxol-Folic Acid Conjugates as Targeted Antineoplastics”, Bioorganic & Medicinal 77. 78. 79. Chemistry, 10, 2397-2414. Lin Wang and Weihong Tan (2006), “Multicolor FRET Silica Nanoparticles by Single Wavelength Excitation”, Nano Lett., (1), 84–88. Lin Wang, Wenjun Zhao and Weihong Tan (2008), “Bioconjugated Silica Nanoparticles: Development and Applications”, Nano Res., 1, 99-115. Lipani E., Laurent S., Surin M., Vander Elst L., Leclère P., Muller R. N., (2013), “High-relaxivity and luminescent silica nanoparticles as multimodal agents for molecular imaging”, Langmuir, 29(10): 3419–3427. 80. 81. 82. 83. 84. Lu Y., Yin Y., Mayers B. T., Xia Y., (2002), “Modifying the surface properties of superparamagnetic iron oxide nanoparticles through a sol-gel approach”, Nano Lett., 2:183. Luis Liz-Maran, Michael Giersig, and Paul Mulvaney, (1996), “Synthesis of Nanosized Gold – Silica Core- Shell Particles”, Langmuir, 4329-4335. M. C. Estévez, M. Donoghue, X. Chen, and W. Tan, (2009), “Highly Fluorescent Dye-Doped Silica Nanoparticles Increase Flow Cytometry Sensitivity for Cancer Cell Monitoring”, Nano. Res., Vol. 2, 448 – 461. M. Helle, E. Rampazzo, M. Monchanin, F. Marchal, F. Guillemin, S. Bonacchi, F. Salis, L. Prodi and L. Bezdetnaya, (2013), “Surface Chemistry Architecture of Silica Nanoparticles Determine the Efficiency of in vivo Fluorescence Lymph Node Mapping”, ACS Nano, 7, 8645–8657. M. Miragoli, P. Novak, P. Ruenraroengsak, A. I. Shevchuk, Y. E. Korchev, M. J. Lab, T. D. Tetley and J. Gorelik, (2012), “Functional interaction between charged nanoparticles and cardiac tissue: a new paradigm for 141 85. 86. cardiac arrhythmia?”, Nanomedicine, 8, 725–737. M. Montalti, L. Prodi, E. Rampazzo and N. Zaccheroni, (2014), “Dye-doped silica nanoparticles as luminescent organized systems for nanomedicine”, Chem. Soc. Rev., 43, 4243-4268. M. Nakamura, S. Ozaki, M. Abe, T. Matsumoto, K. Ishimura, (2011), “Onepot synthesis and characterization of dual fluorescent thiol-organosilica 88. nanoparticles as non-photoblinking quantum dots and their applications for biological imaging”, J. Mater. Chem., 21(12): 4689-4695. M. Qhobosheane, S. Santra, P. Zhang, W. Tan (2001), “Biochemically functionalized silica nanoparticles”, Analyst., Vol. 126, 1274-1278. M. Reza Mozafari, (2007), “Nanomaterials and Nanosystems for 89. Biomedical Applications”, Springer, Monash University, Victoria, 1-20. M. Seydack, (2005), “Nanoparticle labels in immunosensing using optical 87. 90. 91. 92. 93. 94. 95. detection methods”, Biosens. Bioelectron., 20, 2454. M. Wang, C.C. Mi, Y.X. Zhang, J.L. Liu, F. Li, C.B. Mao, S.K. Xu, (2009), “NIR-Responsive Silica-Coated NaYbF4:Er/Tm/Ho Upconversion Fluorescent Nanoparticles with Tunable Emission Colors and Their Applications in Immunolabeling and Fluorescent Imaging of Cancer Cells”, J. Phys. Chem. C, 113(44), 19021-19027. M. Carmen Estévez, Meghan B. O. Donoghue, Xiaolan Chen, and Weihong Tan, (2009), “Highly Fluorescent Dye-Doped Silica Nanoparticles Increase Flow Cytometry Sensitivity for Cancer Cell Monitoring”, Nano Res., 2, 448461. Marco Montalti, Enrico Rampazzo, Nelsi Zaccheroni, Luca Prodi, (2013), “Luminescent chemosensors based on silica nanoparticles for the detection of ionic species”, New J. Chem., 37, 28–34. Michael J. Murcia and Christoph A. Naumann, (2005), “Biofunctionalization of Fluorescent Nanoparticles”, WILEY-VHC, Nanotechnologies for the Life Sciences, Vol. 1, 1-40. N. Rendon, A. Bourdolle, P.L. Baldeck, H. Le Bozec, C. Andraud, S. Brasselet, C. Coperet, O. Maury, (2011), “Bright Luminescent Silica Nanoparticles for Two-Photon Microscopy Imaging via Controlled Formation of 4,4 '-Diethylaminostyryl-2,2'-bipyridine Zn(II) Surface Complexes”, Chem. Mater., 23(13) 3228—3236. Nguyen Thi Minh Thuy, Tran Thi Kim Chi, and Nguyen Quang Liem, (2014), “Low-cost and large-scale synthesis of CuInS2 nanocrystals in 142 96. diesel”, Opt. Materials, 37:823-827. Ohulchanskyy T., Roy I., Goswami L., Chen Y., Bergey E., Pandey R., Oseroff A. and Prasad P. N., (2007), “Organically Modified Silica Nanoparticles with Covalently Incorporated Photosensitizer Photodynamic Therapy of Cancer”, Nano Lett., 2835. 97. for 98. O. V. Salata, (2004), “Applications of nanoparticles in biology and medicine”, Journal of Nanobiotechnology, Review, Vol. 2, 126-134. Ow H., et al., (2005), “Bright and Stable Core−Shell Fluorescent Silica 99. 100. Nanoparticles”, Nano Lett., 5, 113. Paras N. Prasad, (2004), Nanophotonics, ISBN Wiley, 129-149. Park J. H., Maltzahn G., Ruoslahti E., Bhatia S. N. and Sailor M. J., (2008), “Micellar Hybrid Nanoparticles for Simultaneous Magnetofluorescent Imaging and Drug Delivery”, Angew. Chem. Int. Edn Engl., 47 7284. 101. 102. 103. Pinaud F., Michalet X., Bentolila L. A., Tsay J. M., Doose S., Li J. J., Iyer G., Weiss S., (2006), “Advances in fluorescence imaging with quantum dot bio-probes”, Biomaterials, 27:1679. Qhobosheane, M., et al., (2001), “Biochemically Functionalized Silica Nanoparticles”, Analyst., 126, 1274-1278. Qian J, Li X, Wei M, Gao X, Xu Z, He S., (2008), “Bio-moleculeconjugated fluorescent organically modified silica nanoparticles as optical probes for cancer cell imaging”, Opt. Express, 16(24): 19568–19578. 104. 105. 106. 107. Qian J., Chen Q., Cai F., Kong S. K., Ho H. P. and He S. L., (2009), “Quantum-Dots-Doped ORMOSIL Nanoparticles as Optical Probes for Total Internal Reflection Fluorescence Imaging of Cancer Cells”, IEEE J. Sel. Top Quantum Electron, 15, 1374. R. Kumar, H. Ding, R. Hu, K.T. Yong, I. Roy, E.J. Bergey, P.N. Prasad, (2010), “In vitro and in vivo optical imaging using water-dispersible, noncytotoxic, luminescent, silica-coated quantum rods”, Chem. Mater., 22(7): 2261-2267. R. Kumar, I. Roy, T. Y. Ohulchanskyy, L. N. Goswami, A. C. Bonoiu, E. J. Bergey, K. M. Tramposch, A. Maitra and P. N. Prasad, (2008), “Covalently Dye-Linked, Surface Controlled and Bioconjugated ORMOSIL. Nanoparticles as Targeted Probes for Optical Imaging”, ACS Nano, 2, 449– 456. R. Kumar, I. Roy, T.Y. Hulchanskyy, L.N. Goswami, A.C. Bonoiu, E.J. 143 Bergey, K.M. Tramposch, A. Maitra, P.N. Prasad, (2008), “Covalently dyelinked, surface-controlled, and bioconjugated organically modified silica nanoparticles as targeted probes for optical imaging”, ACS Nano, 2(3): 449108. 456. R. Lindberg, J. Sjoblom and G. Sundholm, (1995), “Preparation of Silica Particles Utilizing the Sol-Gel and the Emulsion-Gel Processes”, Colloids 109. Surf. A, 99, 79–88. Rahul P. Bagwe, Lisa R. Hilliard, W. Tan, (2006), “Surface modification of 110. silica nanoparticles to reduce aggregatipon and non-specific binding”, Langmuir, Vol. 22, No. 9, 4357-4362. Robert S., Jan N., Mikael K., (1995), “Absorbtion and Fluorescence 111. properties of fluorescein”, Spectrochimica Acta Part. A, 51, L7-L21. Roy I., Ohulchanskyy T., Pudavar H., Bergey J., Oseroff A., Morgan J., 112. 113. 114. 115. 116. 117. 118. Dougherty T. and Prasad P. N., (2003), “Optical tracking of organically modified silica nanoparticles as DNA carriers: A nonviral, nanomedicine approach for gene delivery”, J. Am. Chem. Soc., 125, 7860. S. Nie, Y. Xing, G. J. Kim, J. W. Simons, (2007), “Nanotechnlogy Applications in Cancer”, Review in Advance, Annual Review Biomedical Engineering, Edited by Emory University, 1-32. S. Prilloff, J. Fan, P. Henrich-Noack and B. A. Sabel, (2010), “In vivo confocal neuroimaging (ICON): non-invasive, functional imaging of the mammalian CNS with cellular resolution.”, Eur. J. Neurosci., 31, 521–528. S. Santra, B. Liesenfeld, D. Dutta, D. Chatel, C.D. Batich,W.H. Tan, B.M. Moudgil, R.A. Mericle, (2005), “Folate conjugated fluorescent silica nanoparticles for labeling neoplastic cells”, J. Nanosci. Nanotechnol., 5: 899-904. S. Santra, D. Dutta and B. M. Moudgil, (2005), “Functional dye-doped silica nanoparticles for biomaging, diagnostics and therapeutics”, Tech. in Cancer Research and Treatment, Vol. 4, No. 6, 593-602. Santra S., Wang K., Tapec R., Tan W., (2001), “Development of novel dyedoped silica nanoparticles for biomarker application”, J. Biomed. Opt. 6:160–166. Santra S., Xu J., Wang K. M. and Tan W. H., (2004), “Luminescent Nanoparticle Probes for Bioimaging”, Chem. Commun., 24, 2810-2811. Santra S., Zhang P., Wang K. M., Tapec R., Tan W. H., (2001), “Conjugation of biomolecules with luminophore-doped silica nanoparticles 144 119. 120. for photostable biomarkers”, Anal. Chem.73:4988–4993. Santra, S., Dutta, D. and Moudgil, B. M, (2005), “Functional Dye-doped Silica Nanoparticles for Bioimaging, Diagnostics and Therapeutics”, Food and Bioproducts Processing, 83, 136-140. Santra, S., et al., (2001), “Development of Novel Dye-doped Silica Nanoparticles for Biomarker Application”, Journal of Biomedical Optics, 6, 121. 160-166. Santra, S., et al., (2005), “Folate Conjugated Fluorescent Silica Nanoparticles for Labeling Neoplastic Cells”, Journal of Nanoscience and 122. Nanotechnology, 5, 899-904. Santra, S., et al., (2004), “TAT Conjugated, FITC Doped Silica Nanoparticles for Bioimaging Applications”, Chemical Communications, 123. 124. 125. 126. 127. 128. 129. 130. 131. 24, 2810-2811. Sen T., Sadhu S., and Amitava P. A., (2007), “Surface energy transfer from rodamine 6G to gold nanoparticles: A spectroscopic ruler”, Appl. Phys. Lett., 91, 043104. Sharma P., Brown S., Walter G., Santra S., Moudgil B., (2006), “Nanoparticles for Bioimaging”, Adv. Colloid. Interface Sci, 123-126:471. Swadeshmukul S., et al., (2006), “Flourescence lifetime mesurements to determine the core-shell nanostructure of FITC-doped silica nanoparticles: An optical opproach to evaluate nanoparticle photostability”, Journal of Luminescence, 117, 75-82. Swadeshmukul Santra, Debamitra Dutta, Gleen A. Walter, Brij M. Moudgil, (2005), “Fluorescent Nanoparticles Probes for Cancer Imanging”, Technology in Cancer Reseach and Treatment, Vol. 4, No. 6, 593-602. T. K. Jain, I. Roy, Tapas K. De, and A. Maitra, (1998), “Nanometer silica particles encapsulating active compounds: A novel ceramic drug carrier”, J. Am. Chem. Soc., 120, 11092–11095. T. T. K. Nguyen and L. A. W. Green, (2010), “Functionalisation of nanoparticles for biomedical applications”, Nano Today, 5, 213–230. Tan W., et al., (2004), “Bionanotechnology based on silica nanoparticles”, Med. Res. Rev., 24(5), 621-638. Tapec R., Zhao X. J., Tan W., (2002), “Development of organic dye-doped silica nanoparticles for bioanalysis and biosensors”, J. Nanosci. Nanotech., 2(3-4), 405–409. Thi Ha Lien Nghiem, Thi Huyen La, Xuan Hoa Vu, Viet Ha Chu, Thanh 145 Hai Nguyen, Quang Huan Le, Emmanuel Fort, Quang Hoa Do and Hong Nhung Tran, (2010), “Synthesis, capping and binding of colloidal gold nanoparticles to proteins”, Advances in Natural Sciences: Nanosciences and 132. 133. 134. 135. Nanotechnology, IOP Publishing, 1, 02509. Ulrich Brackmann, (2000), Lambdachrome Laser Dyes, 162-162. Vahid Shirshahi and Madjid Soltani, (2015), “Solid silica nanoparticles: applications in molecular imaging”, Contrast Media and Molecular Imaging, 10 (1), 1-17. Valuer B. (2002), Molecular Fluorescence: Principles and Applications, Wiley – VCH. Van Blaaderen A., Vrij A., (1992), “Synthesis and characterization of colloidal dispersions Langmuir, 8:2921. 136. 137. 138. 139. 140. 141. 142. of fluorescent, monodisperse silica spheres”, Verhaeg N. A. M., van Blaaderen A., (1994), “Dispersions of rhodaminelabeled silica spheres-synthesis, characterization, and fluorescence confocal scanning laser microscopy”, Langmuir, 10:1427. Veronica Salgueirino-Maceira, Miguel A. Correa-Duarte, Michael Farle, Arturo Lopez-Quintela, Karl Sieradzki, and Rodolfo Diaz, (2006), “Bifunctional Gold – Coated Magnetic Silica Spheres”, Chem. Mater, 27012706. Viet Ha Chu, Thi Ha Lien Nghiem, Thị Huyen La, Thị Dieu Thuy Ung, Quang Huan Le, Kim Thuan Tong, Quang Liem Nguyen and Hong Nhung Tran, (2010), “Attaching quantum dots to HER2 specific phage antibodies”, Advances in Natural Sciences: Nanoscience and Nanotechnology, IOP Publishing, 2, 025005. Viswanathan K., (2011), “Preparation and characterization of fluorescent silica coated magnetic hybrid nanoparticles”, Colloids Surf. A. Physicochem Eng. Asp., 386(1): 11-15. W. Arap, R. Pasqualini, M. Montalti, L. Petrizza, L. Prodi, E. Rampazzo, N. Zaccheroni and S. Marchio, (2013), “Luminescent silica nanoparticles for cancer diagnosis”, Curr. Med. Chem., 20, 2195–2211. W. Tan, K. Wang, X. He, X. Zhao, T. Drake, L.Wang, R.P. Bagwe, (2004), “Bionanotechnology based on silica nanoparticles”, Medicinal Research Reviews, Vol. 24, No. 5, 621–638. W. B. Wu, C. Liu, M. L. Wang, W. Huang, S. R. Zhou, W. Jiang, Y. M. Sun, Y. P. Cui, C. X. Xu, (2009), “Uniform silica nanoparticles 146 143. encapsulating two-photon absorbing fluorescent dye”, J. Solid State Chem., 182(4): 862-868. W. C. Law, K. T. Yong, I. Roy, G. Xu, H. Ding, E. J. Bergey, H. Zeng, P. N. Prasad, (2008), “Optically and magnetically doped organically modified silica nanoparticles as efficient magnetically guided biomarkers for two- 144. photon imaging of live cancer cells”, J. Phys. Chem. C, 112, 7972-7977. Wang F., Chatterjee D. K., Li Z., Zhang Y., Fan X., Wang M., (2006), “Synthesis of polyethylenimine/NaYF4 nanoparticles with upconversion 145. fluorescence”, Nanotechnology, 17:5786. Wei Lian, Y. Huang, X. Zhou, Yinfa Ma, (2006), “In vitro toxicity of silica nanoparticles in human lung cancer cells”, ScienceDirect, Toxicology and 146. 147. 148. 149. 150. 151. 152. 153. Applied Pharmacology, Vol. 217, 252–259. Werner Stober, Arthur Fink, (1968), “Controlled Growth of Monodisperse Silica Spheres”, Journal of colloid and interface science, 26, 62-69. West J. L., Halas N. J., (2003), “Engineered nanomaterials for biophotonics applications: Improving sensing, imaging, and therapeutics”, Annu. Rev. Biomed. Eng., 5:285. X. He, J. Chen, K. Wang, D. Qin, W. Tan, (2007), “Preparation of luminescent Cy5 doped core-shell SFNPs and its application as a nearinfrared fluorescent marker”, Talanta, 72(4): 1519-1526. X. Le Guevel, B. Hotzer, G. Jung, M. Schneider, (2011), “NIR emitting fluorescent gold nanoclusters doped in silica nanoparticles”, J. Mater. Chem., 21(9): 2974-2981. X. Zhao, R. Bagwe, W. Tan, (2004), “Development of Organic-Dye-Doped Silica Nanoparticles in a Reverse Microemulsion”, Adv. Mat., 173–176. X. H. Wang, A. R. Morales, T. Urakami, L. F. Zhang, M. V. Bondar, M. Komatsu, K. D. Belfield, (2011), “Folate Receptor-Targeted AggregationEnhanced Near-IR Emitting Silica Nanoprobe for One-Photon in Vivo and Two-Photon ex Vivo Fluorescence Bioimaging”, Bioconjug. Chem., 22: 1438-1450. X. M. Guo, B. Guo, X. M. Sun, Q. Y. Zhang, T. S. Shi, (2011), “Preparation of Novel Silica Nanoparticles with Controllable Fluorescene Intensity from Porphyrin-Bridged Silsesquioxane”, Chin. J. Chem., 29(2): 363-368. Xian Lan Chen, Jian Li Zou, Ting Ting Zhao, Z.Bao li, (2007), “Preparation and Fluoroimmunoassay Application of New Red-region Fluorescent silica Nanoparticles”, Springer, J. Fluoresc., Vol. 17, 235-241. 147 154. 155. Xiaoqing Gao, J. He, L. Deng, H. Cao, (2009), “Synthesis and characterization of functionalized rhodamine B-doped silica nanoparticles”, ScienceDirect, Optical Materials, Vol. 31, 1715-1719. Xu Hun, Zhujun Zhang, (2007), “Fluoroimmunoassay for tumor necrosis factor-α in human serum using Ru(bpy)3Cl2-doped fluorescent silica 156. nanoparticles as labels”, ScienceDirect, Talanta, Vol. 73, 366-371. Xuan Phuc Nguyen, Dai Lam Tran, Phuong Thu Ha, Hong Nam Pham, Thu Trang Mai, Hoai Linh Pham, Van Hong Le, Hung Manh Do, Thi Bich Hoa Phan, Thi Ha Giang Pham, Dac Tu Nguyen, Thi My Nhung Hoang, Khanh Lam and Thi Quy Nguyen, (2012), “Iron oxide-based conjugates for cancer Theragnostics”, Adv. Nat. Sci.: Nanosci. Nanotechnol., 3, 033001. 157. 158. 159. 160. 161. 162. 163. 164. Y. Liu, H. Miyoshi and M. Nakamura, (2007), “Nanomedicine for drug delivery and imaging: A promising avenue for cancer therapy and diagnosis using targeted functional nanoparticles”, Int. J. Cancer, Vol. 120, 2527– 2537. Y. Wang, R. Hu, G. Lin, I. Roy and K.-T. Yong, (2013), “Functionalized Quantum Dots for Biosensing and Bioimaging and Concerns on Toxicity”, ACS Appl. Mater. Interfaces, 5, 2786–2799. Yamauchi H., Ishikawa T., Kondo S., (1989), “Surface characterization of ultramicro spherical-particles of silica prepared by w/o microemulsion method”, Colloids & Surfaces, 37:71. Yan J., Estévez M. C., Smith J. E., Wang K., He X., Wang L., Tan W., (2007), “Dye-doped nanoparticles for bioanalysis”, Nanotoday, 2:44. Ye Z., Tan M., Yuan J., (2004), “Novel fluorescent europium chelate-doped silica nanoparticles: preparation, characterization and time-resolved fluorometric application”, J. Mater Chem., 14:851. Yuhui J., Shibichakravarthy K., Min W., and Julia X. Z., (2007), “Toxicity of Luminescent Silica Nanoparticles to Living Cells”, Chem. Res. Toxicol., 20, 1126–1133. Zhao X, Tapec-Dytioco R, Tan W., (2003), “Ultrasensitive DNA detection using highly fluorescent bioconjugated nanoparticles”, J. Am. Chem. Soc., 125:11474–11475. Zhao X., et al., (2004), “A rapid bioassay for single bacterial cell quantitation using bioconjugated nanoparticles”, PNAS, 101(42), 1502715032. 148 165. 166. 167. http://en.wikipedia.org/wiki/Micelle http://missinglink.ucsf.edu/lm/molecularmethods/flow.htm http://en.wikipedia.org/wiki/Escherichia_coli 168. http://en.wikipedia.org/wiki/Zeta_potential [...]... luận án: 1 Chế tạo và nghiên cứu các tính chất quang của các hạt nano silica chứa tâm màu hữu cơ định hướng ứng dụng làm chất đánh dấu sinh học 2 Ứng dụng các hạt nano silica chế tạo được làm chất đánh dấu để phát hiện vi khuẩn E coli O157:H7 và tế bào ung thư vú bằng phương pháp miễn dịch huỳnh quang Với hai mục tiêu nêu trên, các nội dung nghiên cứu chính của luận án là: 1 Nghiên cứu chế tạo a) Chế. .. nghiên cứu chế tạo, tính chất quang và ứng dụng trong nhận biết tế bào ung thư vú của hạt nano silica chứa tâm màu RB mang tính quốc tế; - Các kết quả ứng dụng đã chứng minh khả năng làm chất đánh dấu sinh học của các hạt nano chế tạo được; - Việc chế tạo thành công hạt nano silica chứa FITC ổn định trong 3 tháng mở đường cho việc đưa các hạt nano silica phát quang vào ứng dụng thực tế với vai trò là chất. .. chất đánh dấu sinh học 9 Bố cục luận án: Phần Mở đầu trình b y tổng quan về tình hình nghiên cứu các hạt nano silica chứa tâm màu hữu cơ ở trong và ngoài nước và các vấn đề nghiên cứu của luận án Luận án được chia làm 4 chương: Chương một trình b y tổng quan các kiến thức cơ bản về chất màu, hạt nano silica và các phương pháp chế tạo hạt nano silica cũng như các ứng dụng hạt nano silica chứa tâm màu trong. .. v y việc tìm kiếm môi trường phân tán thích hợp cho các hạt nano silica chứa tâm màu là một vấn đề cần quan tâm giải quyết Đó là những vấn đề mang tính quốc tế mà luận án muốn giải quyết Xuất phát từ những thực tế nêu trên, đề tài luận án được chọn là: Chế tạo và nghiên cứu tính chất quang của hạt nano silica chứa tâm màu và thử nghiệm ứng dụng trong đánh dấu y - sinh Mục tiêu nội dung nghiên cứu của. .. thể th y là quá trình n y phải mất vài ng y Trong khoảng hơn 10 năm trở lại đ y, việc nghiên cứu ứng dụng công nghệ nano trong y – sinh học ở Việt Nam tiến triển mạnh, tập trung vào chế tạo và ứng dụng các vật liệu như: chấm lượng tử, các hạt nano kim loại, các hạt nano từ, các hạt nano silica chứa tâm màu hữu cơ và các hạt nano đất hiếm [50,51,95,131,156] Ngoài ra, các nghiên cứu chế tạo các hạt nano. .. y – sinh học Chương hai trình b y các phương pháp và thí nghiệm chế tạo và chức năng hóa các hạt nano silica pha tâm màu RB và FITC Các phương pháp và thiết bị được sử dụng để khảo sát các thông số và nghiên cứu tính chất quang của vật liệu và phát hiện đối tượng sinh học bằng miễn dịch huỳnh quang Chương ba trình b y các kết quả nghiên cứu chế tạo và tạo lớp tương thích sinh học của các hạt nano silica. .. hiện nay trên thế giới có rất ít nghiên cứu cơ bản về tính chất quang lý của các tâm màu nói chung trong hạt nano silica, đồng thời chưa có nghiên cứu chuyên sâu về tính chất quang lý của RB trong các hạt nano silica Hơn nữa, việc chức năng hóa và tạo các lớp tương thích sinh học cho các hạt nano silica cũng luôn là vấn đề cần nghiên cứu: mỗi ứng dụng đòi hỏi nhóm chức năng hoặc lớp tương thích sinh. .. hiệu và x y dựng phương pháp phổ huỳnh quang để xác định số lượng vi khuẩn E coli O157:H7 - Nhận biết đặc hiệu tế bào ung thư vú KPL4 và BT-474 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của luận án: - Các kết quả nghiên cứu của luận án mang lại các hiểu biết về các phương chế tạo, tính chất quang và khả năng ứng dụng của các hạt nano silica chứa tâm màu hữu cơ RB và FITC làm chất đánh dấu sinh học; - Các kết quả nghiên. .. chúng trong đánh dấu không đặc hiệu vi khuẩn E coli O157:H7 [1] TS Chu Việt Hà đã sử dụng các hạt nano silica chứa tâm màu RB, Cy3 và Coumarin để nghiên cứu hiệu ứng truyền năng lượng giữa các hạt nano quang [2] Nhà nước ta đã xét duyệt đề tài độc lập 14ĐTĐL 2009T/29 về "Nghiên cứu ứng dụng các hạt nano phát quang vào việc đánh dấu tế bào để xác định số lượng vi khuẩn g y độc trong thực phẩm" Đ y là... trong thế hệ các chất đánh dấu sinh học mới, hứa hẹn được sử dụng rộng rãi trong các phân tích và đánh dấu sinh học Các hạt nano silica chứa các phân tử màu (tâm màu) hữu cơ thường được chế tạo bằng 3 phương pháp: Stober, micelle thuận và micelle đảo Điểm cốt lõi của việc chế tạo là tạo các phản ứng sol-gel của các alkoxit silic trong các trung tâm phản ứng kích thước nano có chứa tâm màu, từ đó hình thành . PHẠM MINH TÂN CHẾ TẠO VÀ NGHIÊN CỨU TÍNH CHẤT QUANG CỦA HẠT NANO SILICA CHỨA TÂM MÀU VÀ THỬ NGHIỆM ỨNG DỤNG TRONG ĐÁNH DẤU Y - SINH CHUYÊN NGÀNH: VẬT LÝ CHẤT RẮN MÃ SỐ: 62 44. DỤC VÀ ĐÀO TẠO VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM VIỆN VẬT LÝ PHẠM MINH TÂN CHẾ TẠO VÀ NGHIÊN CỨU TÍNH CHẤT QUANG CỦA HẠT NANO SILICA CHỨA TÂM MÀU VÀ THỬ NGHIỆM ỨNG. 2.1.1.1. Chế tạo và chức năng hóa hạt nano silica chứa tâm màu RB 41 2.1.1.2. Bọc hạt nano silica bằng protein 46 2.1.1.3. Chế tạo mẫu cho nghiên cứu tính chất quang lý 49 2.1.2. Chế tạo