Hạt nano vàng ngày càng có nhiều ứng dụng trong lĩnh vực công nghệ sinh học, y sinh. Ngày nay que thử đã qúa phổ biến đối với chũng ta, tuy nhiên để tăng độ chính xác của que thử lại là một bài toán nan giải. Ứng dụng nano vàng trong que thử không chỉ tăng độ nhạy, độ đặc hiệu của que thử mà còn làm cho que thử trở nên an toàn hơn
ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ KHOA VẬT LÝ KỸ THUẬT & CÔNG NGHỆ NANO TIỂU LUẬN MÔN VẬT LIỆU NANO SINH HỌC ĐỀ TÀI ỨNG DỤNG HẠT NANO VÀNG TRONG QUE THỬ GV : TS Lê Thị Hiên SV : Phạm Văn Hòa Bùi Văn Biên Hà Nội - 2015 1|Page I Giới thiệu chung hạt nano vàng (AuNPs) Hạt nano vàng Vàng tên nguyên tố hoá học có kí hiệu Au số nguyên tử 79 bảng tuần hoàn Là kim loại chuyển tiếp (hoá trị 1) mềm, dễ uốn, dễ dát mỏng, màu vàng chiếu sáng thành khối, có màu đen, hồng ngọc hay tía cắt nhuyễn.Vàng không phản ứng với hầu hết hoá chất lại chịu tác dụng nước cường toan (aqua regia) để tạo thành axit cloroauric chịu tác động dung dịch xyanua kim loại kiềm Kim loại có dạng quặng hạt đá mỏ bồi tích số kim loại đúc tiền, có giá trị vô to lớn sống người từ xưa tới Nhờ vào tiến lĩnh vực khoa học Nano (Nanoscience), người ta xác định thêm nhiều đặc tính khác kim loại Khi khoa học công nghệ phát triển nhu cầu sử dụng ứng dụng sinh - y học, hạt vàng có thêm ứng dụng thực tiễn dạng đặc biệt là: hạt Nano vàng (Hình 1) Hình 1: Hạt nano vàng (Au) với liên kết điện tích bề mặt dạng sản xuất tiêu thụ giới 2|Page (Nguồn: http://www.devicelink.com/ivdt/archive/00/03/004.html ) Khi chia nhỏ trạng thái phân tử có kích thước vài nanomet (nm), nguyên tố có nhiều đặc tính riêng biệt Trước tiên chúng thay đổi màu sắc, chuyển từ màu vàng sang màu đỏ tím nhạt Sự chuyển màu có phân tử nano vàng không hấp thụ ánh sáng có bước sóng nằm vùng quang phổ miếng vàng khối thông thường Ở trạng thái nano, vàng có khả cố định phân tử sinh học (kháng nguyên kháng thể) Vì vậy, phân tử vàng sử dụng nhiều xét nghiệm sinh học hay chẩn đoán y khoa Các tính chất hạt nano vàng 2.1 Tính chất quang học Tính chất quang học hạt nano vàng, bạc trộn thủy tinh làm cho sản phẩm từ thủy tinh có màu sắc khác người La Mã sử dụng từ hàng ngàn năm trước Các tượng bắt nguồn từ tượng cộng hưởng Plasmon bề mặt (surface plasmon resonance) điện tử tự hạt nano hấp thụ ánh sáng chiếu vào Kim loại có nhiều điện tử tự do, điện tử tự dao động tác dụng điện từ trường bên ánh sáng Thông thường dao động bị dập tắt nhanh chóng sai hỏng mạng hay nút mạng tinh thể kim loại quãng đường tự trung bình điện tử nhỏ kích thước Nhưng kích thước kim loại nhỏ quãng đường tự trung bình tượng dập tắt không mà điện tử dao động cộng hưởng với ánh sáng kích thích Do vậy, tính chất quang hạt nano có dao động tập thể điện tử dẫn đến từ trình tương tác với xạ sóng điện từ Khi dao động vậy, điện tử phân bố lại hạt nano làm cho hạt nano bị phân cực điện tạo thành lưỡng cực điện Do xuất tần số cộng 3|Page hưởng phụ thuộc vào nhiều yếu tố yếu tố hình dáng, độ lớn hạt nano môi trường xung quanh yếu tố ảnh hưởng nhiều Ngoài ra, mật độ hạt nano ảnh hưởng đến tính chất quang Nếu mật độ loãng coi gần hạt tự do, nồng độ cao phải tính đến ảnh hưởng trình tương tác hạt Hình Dạng sản phẩm nano vàng sản xuất giới với kích thước khác có màu sắc khác tuỳ thuộc kích thước hạt (biểu thị bằngnm) (Nguồn: http://www.tedpella.com/gold_html/gold-colloids-wcopy.jpg) 2.2.Tính chất điện Tính dẫn điện kim loại tốt, hay điện trở kim loại nhỏ nhờ vào mật độ điện tử tự cao Đối với vật liệu khối, lí luận độ dẫn dựa cấu trúc vùng lượng chất rắn Điện trở kim loại đến từ tán xạ điện tử lên sai hỏng mạng tinh thể tán xạ với dao động nhiệt nút mạng (phonon) Tập thể điện tử chuyển động kim loại (dòng điện I) tác dụng điện trường (U) có liên hệ với thông qua định luật Ohm: U = IR, R điện trở kim loại Định luật Ohm cho thấy đường I-U đường tuyến tính Khi kích thước vật liệu giảm dần, hiệu ứng lượng tử giam hãm làm rời rạc hóa cấu trúc vùng lượng Hệ trình lượng tử hóa hạt nano 4|Page I-U không tuyến tính mà xuất hiệu ứng gọi hiệu ứng chắn Coulomb (Coulomb blockade) làm cho đường I-U bị nhảy bậc với giá trị bậc sai khác lượng e/2C cho U e/RC cho I, với e điện tích điện tử, C R điện dung điện trở khoảng nối hạt nano với điện cực 2.3.Tính chất từ Các kim loại quý vàng, bạc, có tính nghịch từ trạng thái khối bù trừ cặp điện tử Khi vật liệu thu nhỏ kích thước bù trừ không toàn diện vật liệu có từ tính tương đối mạnh Các kim loại có tính sắt từ trang thái khối kim loại chuyển tiếp sắt, cô ban, ni ken kích thước nhỏ phá vỡ trật tự sắt từ làm cho chúng chuyển sang trạng thái siêu thuận từ Vật liệu trạng thái siêu thuận từ có từ tính mạnh có từ trường từ tính từ trường bị ngắt đi, tức từ dư lực kháng từ hoàn toàn không 2.4.Tính chất nhiệt Nhiệt độ nóng chảy Tm vật liệu phụ thuộc vào mức độ liên kết nguyên tử mạng tinh thể Trong tinh thể, nguyên tử có số nguyên tử lân cận có liên kết mạnh gọi số phối vị Các nguyên tử bề mặt vật liệu có số phối vị nhỏ số phối vị nguyên tử bên nên chúng dễ dàng tái xếp để trạng thái khác Như vậy, kích thước hạt nano giảm, nhiệt độ nóng chảy giảm Ví dụ, hạt vàng nm có Tm = 500°C, kích thước nm có Tm = 950°C 2.5.Tính chất xúc tác vàng chất mang Có nhiều yếu tố ảnh hưởng đến hoạt tính xúc tác vàng chưa hiểu cách đầy đủ Nhưng tồn hạt nano vàng ([...]...III Kết luận Hạt nano vàng (AuNPs) có rất nhiều ứng dụng quan trọng Việc sử dụng nano vàng trong các que thử (băng thử) cho hiệu quả tốt, độ đặc hiệu cao, nâng cao khả năng phát hiện các bệnh như ung thư từ sớm để xây dựng phác đồ điều trị Các que thử cho kết quả nhanh từ 1-2 phút giúp tiết kiệm chi phí và thời gian bỏ ra Trong tương lai thì hạt nano còn được ứng dụng nhiều hơn nữa vì những... gian tìm hiểu thực tế chúng em thấy đây là phương pháp có thể ứng dụng rộng rãi trong thực tế để chế tạo ra công cụ chẩn đoán bệnh nhanh chóng, hiệu quả và dễ thực hiện 11 | P a g e TÀI LIỆU THAM KHẢO 1 Bùi Quang Tiến, 2011, Tìm hiểu về hạt nano vàng và các hướng ứng dụng hiện nay 2 ThS La Vũ Thùy Linh, 2010, CÔNG NGHỆ NANO – CUỘC CÁCH MẠNG TRONG KHOA HỌC KỸ THUẬT THẾ KỶ 21 12 | P a g e ... Hiện người ứng dụng công nghệ nano vào que thử (băng thử) nhanh để phát bệnh xác sớm Trong năm gần đây, AuNPs ứng dụng nhiều đặc tính trơ, hiệu ứng bề mặt… Các hạt nano vàng ứng dụng que thử không... không hiển thị màu mẫu không đúng, que thử bị lối 10 | P a g e III Kết luận Hạt nano vàng (AuNPs) có nhiều ứng dụng quan trọng Việc sử dụng nano vàng que thử (băng thử) cho hiệu tốt, độ đặc hiệu... phát dấu sinh học việc chẩn đoán bệnh tim, ung thư tác nhân gây bệnh II Ứng dụng hạt nano vàng que thử Que thử Que thử (băng thử ) thiết bị kiểm tra nhanh phổ biến giúp phát diện cùa hormone, kháng