CHẾ TẠO VÀ NGHIÊN CỨU TÍNH CHẤT QUANG CỦA HẠT NANO SILICA CHỨA TÂM MẦU VÀ THỬ NGHIỆM ỨNG DỤNG TRONG ĐÁNH DẤU Y SINH

B GIO DC V O TO VIN HN LM KHOA HC V CễNG NGH VIT NAM VIN VT Lí PHM MINH TN CH TO V NGHIấN CU TNH CHT QUANG CA HT NANO SILICA CHA TM MU V TH NGHIM NG DNG TRONG NH DU Y - SINH Chuyờn ngnh: Vt lý cht rn Mó s: 62 44 01 04 TểM TT LUN N TIN S VT Lí H NI, NM 2015 Cụng trỡnh c hon thnh ti: Trung tõm in t Lng t, Vin Vt lý, Vin Hn lõm Khoa hc v Cụng ngh Vit Nam Ngi hng dn khoa hc: PGS.TS Trn Hng Nhung PGS.TS Tng Kim Thun Phn bin 1: PGS.TS Phm Vn Hi, Vin Khoa hc Vt liu, Vin Hn lõm Khoa hc v Cụng ngh Vit Nam Phn bin 2: PGS.TS Lờ Anh Tun, Vin Tiờn tin Khoa hc v Cụng ngh, Trng i hc Bỏch khoa H Ni Phn bin 3: PGS.TS Mai Anh Tun, Vin o to Quc t v Khoa hc Vt liu, Trng i hc Bỏch khoa H Ni Lun ỏn s c bo v trc Hi ng chm lun ỏn cp Vin hp ti: Vin Vt lý, Vin Hn lõm Khoa hc v Cụng ngh Vit Nam, s 10, o Tn, Ba ỡnh, H Ni vo hi gi phỳt, ngy thỏng nm 2015 Cú th tỡm hiu lun ỏn ti th vin: - Th vin Quc Gia - Th vin Vin Vt lý M U Ht nano silica cha tõm mu l cỏc ht SiO2 xp kớch thc nano cha c mt s lng ln phõn t mu hu c mt ht silica n Nn silica li n nh v cu trỳc, khụng c, cú kh nng tng thớch sinh hc cao S dng cỏc phng phỏp v quy trỡnh thớch hp, mt s lng ln cht mu cú th a vo mt ht nano silica n (t hng chc ti hng nghỡn phõn t mu) Do ú, cỏc ht nano silica cha cht mu cú chúi v khuch i tớn hiu quang cao gp nhiu ln so vi phõn t mu n l chúi ca tớn hiu hunh quang ca cỏc ht nano silica cú th c iu khin bng s phõn t cht mu mi ht vi mt cht mu ln nht c gii hn ch bi s dp tt hunh quang Nu la chn cỏc ng dng phõn tớch sinh hc thớch hp, cỏc ht nano silica cú th to nhng ci thin ỏng k nhy phõn tớch Hn na, b cm gi nn silica, cỏc cht mu c bo v cỏc nh hng ca mụi trng Mt khỏc, nn silica cha rt ớt oxy t nờn phõn hy quang cng c gim thiu bn quang cao cho phộp cỏc ht nano silica c s dng cỏc ng dng ũi hi cng kớch thớch mnh thi gian di Hn na, cỏc ht silica vi nhúm OH trờn b mt cú th tham gia phn ng hoỏ hc to cỏc nhúm chc cú kh nng liờn kt c hiu vi cỏc phõn t sinh hc nh l amin (-NH2), carboxyl (-COOH) hay thiol (-SH) Bng cỏch iu chnh cỏc thụng s ch to, cú th iu khin kớch thc ht; s lng tõm mu ht cng nh loi tõm mu a vo, ú ngi ta cú th to mt nhúm ln cỏc ht phỏt quang vi cỏc tớnh cht quang a dng dựng ỏnh du Bn thõn silica l cht thõn thin vi mụi trng sinh hc, ú chỳng cú th l cỏc ht a chc nng: va phỏt hin v va mang thuc tr bnh Vỡ vy, cỏc ht silica nm th h cỏc cht ỏnh du sinh hc mi, hn c s dng rng rói cỏc phõn tớch v ỏnh du sinh hc Do vy, ti ca lun ỏn ó c chn l: Ch to v nghiờn cu tớnh cht quang ca ht nano silica cha tõm mu v th nghim ng dng ỏnh du y - sinh Mc tiờu ni dung nghiờn cu ca lun ỏn: (i) Ch to v nghiờn cu cỏc tớnh cht quang ca ht nano silica cha tõm mu hu c nh hng ng dng lm cht ỏnh du sinh hc (ii) ng dng cỏc ht nano silica ch to c lm cht ỏnh du phỏt hin vi khun E coli O157:H7 v t bo ung th vỳ bng phng phỏp dch hunh quang Ni dung nghiờn cu chớnh ca lun ỏn: Lun ỏn c tin hnh bng phng phỏp thc nghim vi cỏc ni dung sau: (i) Nghiờn cu ch to ht nano silica cha cht mu hu c vi cỏc nhúm chc nng trờn b mt ht bng phng phỏp sol-gel (ii) Kho sỏt cu trỳc húa hc trờn c s phõn tớch ph hp th hng ngoi (iii) Thc hin cỏc phộp o kho sỏt cỏc c trng quang hc ca vt liu nhm nghiờn cu, ỏnh giỏ cỏc u im ca vt liu ch to c cỏc cỏc phõn t mu t (iii) ng dng cỏc ht nano y - sinh hc: ỏnh du vi khun E coli O157:H7, t bo ung th vỳ KPL4 v BT-474; xõy dng cỏc phng phỏp quang hc nh lng t bo vi khun E coli O157:H7 v t bo ung th vỳ KPL4 í ngha khoa hc v thc tin ca lun ỏn: Lun ỏn l mt cụng trỡnh nghiờn cu c bn nh hng ng dng i tng nghiờn cu ca lun ỏn l loi vt liu nano quang ng dng phõn tớch y -sinh Cỏc kt qu ca lun ỏn hn b sung nhiu thụng tin lý thỳ nghiờn cu cỏc ht nano silica cha tõm mu hu c Cỏc phng phỏp quang ph s dng ht nano vic xỏc nh nh lng vi khun v t bo ung th m lun ỏn ó a l kt qu u tiờn nc ta Cỏc kt qu ny lm tin cho cỏc nghiờn cu v phỏt hin v iu tr ung th B cc lun ỏn: Lun ỏn gm 147 trang, cỏc kt qu chớnh ca lun ỏn ó c cụng b cụng trỡnh khoa hc trờn cỏc chuyờn ngnh v Hi ngh nc v quc t CHNG 1: TNG QUAN CC VN LIấN QUAN 1.1 Cht mu hu c 1.1.1 Cu trỳc húa hc Cỏc cht mu hu c (cỏc cht hu c phỏt hunh quang) t lõu ó c s dng cỏc thớ nghim húa sinh v lý sinh, cỏc nghiờn cu sinh hc v y hc bng cỏc phng phỏp hunh quang nhy ca bn thõn cỏc k thut hunh quang Cỏc cht mu dựng ỏnh du sinh hc l cỏc cht mu hu c cha cỏc liờn kt ụi liờn hp, hp th mnh ỏnh sỏng kớch thớch t vựng t ngoi n gn hng ngoi gn Cu trỳc húa hc ca chỳng c c trng bi t hp cỏc vũng benzen, vũng pyridin, vũng azine, vũng pyron, nm cựng mt mt phng 1.1.2 Cu trỳc mc nng lng v cỏc dch chuyn quang hc S2 n ps T2 S1 i ns Hp th S0 Hunh quang T1 Lõn quang F às Hỡnh 1.3 Cu trỳc mc nng lng v chuyn di quang hc ca phõn t mu Cỏc phõn t cht mu cú rt nhiu trng thỏi l cỏc t hp phc cỏc trng thỏi in t, trng thỏi dao ng v trng thỏi quay Do vy khụng th xỏc nh chớnh xỏc cỏc mc nng lng ca phõn t cht mu Da vo mu in t ca Bohr, Jablonski ó a gin cỏc mc nng lng n gin húa phn ỏnh nhng c im quan trng ch yu ca cỏc chuyn di lng t phõn t mu (Hỡnh 1.3) Trong ú S0, S1, S2, l cỏc trng thỏi n in t (singlet) v cỏc trng thỏi in t bi ba (triplet) l T1, T2, tng ng vi s lng t spin ton phn S = v S = trng thỏi singlet, hai in t cựng mt mc nng lng s cú spin i song Ngc li mt in t nm trng thỏi triplet, spin ca nú song song vi spin cũn li 1.2 Cỏc ht nano silica cha tõm mu hu c 1.2.1 Cỏc ht nano silica v latex Ht nano silica v latex (ht nano polymer) l cỏc ht nano cha tõm mu (i) Cht mu cú th c gn trờn b mt hoc a vo bờn ht nano (ii) So vi cỏc cht mu hu c thỡ cỏc ht nano ny cú bn quang cao hn (iii) chúi ca tớn hiu hunh quang ca ca cỏc ht nano silica v latex cú th c iu khin bng s phõn t cht mu mi ht vi mt cht mu ln nht c gii hn ch bi s dp tt hunh quang Vỡ vy, ht nano silica v latex cú bn quang tng i tt v khụng nhp nhỏy 1.2.2 Cỏc ht nano silica/ormosil Cỏc ht nano silica bờn cnh cú cỏc u im nh ó nờu trờn, cũn tn ti mt s nhc im ú l : (i) cú nhiu l xp nờn tớnh ng nht quang hc khụng cao, (ii) phõn t mu d b thoỏt ngoi khc phc nhc im ny, ngi ta dựng nn ormosil (organically modified silicate) l nn thy tinh sol-gel cú cha thnh phn hu c liờn kt vi nguyờn t Si bng liờn kt bn vng liờn kt cng húa tr Nn loi ny c iu ch bng phng phỏp sol-gel t cỏc alkoxysilic cú cha mt nhúm hu c liờn kt vi Si bng liờn kt bn (Si-C) khụng b phõn li quỏ trỡnh thy phõn Cỏc ht nano silica s dng cỏc ng dng y - sinh hc thng c to cỏc nhúm chc nng amine, carboxyl hay thiol bng cỏch s dng cỏc precursor cú cỏc nhúm hu c NH2, COOH hay SH, õy l cỏc nhúm chc nng tng hp sinh hc 1.2.3 Cỏc phng phỏp ch to Cỏc ht nano silica cha mu hu c thng c to theo ba phng phỏp sau: phng phỏp Stober, phng phỏp micelle thun v micelle o 1.2.4 Cỏc c trng húa lý 1.2.4.1 Vt liu nn Nn ht nano silica cú hai vai trũ: th nht l phõn tỏn tõm mu cỏc l xp, th hai l bo v tõm mu s xõm nhp ca mụi trng bờn ngoi v s phõn hy quang cú ỏnh sỏng kớch thớch nn ny cú nng oxy t thp hn bc so vi dung mụi Vỡ vy, cht lng nn l mt yu t quan trng nh hng ti cht lng ht nano silica vai trũ l cht ỏnh du hunh quang 1.2.4.2 chúi v bn quang (i) Cỏc ht nano silica cú chúi rt cao chỳng cú th cha mt lng ln cỏc phõn t mu bờn nn silica, vỡ vy cng hunh quang ca mt ht nano silica núi chung cú th ln gp ti hng nghỡn ln cng hunh quang ca mt phõn t mu cựng cht dung mụi Cú th iu khin chúi bng vic thay i s phõn t cht mu mi ht nano silica, vi mt cht mu ln nht c gii hn ch bi s dp tt hunh quang (ii) bn quang l mt ch s c bit quan trng i vi vic s dng cỏc ht nano vo ng dng sinh hc Cỏc phộp o v quan sỏt sinh hc thng din khong thi gian di cú th theo dừi s thay i ca t bo Nn silica cú vai trũ nh mt lp v bo v cht mu tỏc dng trc tip ca ỏnh sỏng kớch thớch, ú cỏc tõm mu cha cỏc ht silica cú bn quang ln hn nhiu so vi nhng cht mu truyn thng tng ng cựng mt iu kin iu ny lm cho cỏc ht nano silica cha tõm mu rt phự hp cho cỏc ng dng m yờu cu phộp phõn tớch vi nhy cao v c kớch thớch vi cng cao hoc kộo di 1.2.5 Cỏc ht nano silica hp sinh 1.2.5.1 Yờu cu ca cỏc ht nano silica hp sinh cỏc ht nano núi chung v ht nano silica cú th ng dng sinh hc thỡ chỳng phi tha mt s yờu cu c bn sau: (i) phõn tỏn c nc; (ii) cú cỏc nhúm chc nng v húa hc b mt thớch hp; (iii) cú lp bo v; (iv) khụng lm nh hng ti chc nng nhn bit ca phõn t sinh hc v khụng lm nh hng ti kh nng gn kt vi phõn t th cm; (v) khụng lm nh hng ti hỡnh thỏi v cu trỳc phõn t sinh hc nờn kớch thc ca cỏc ht nano phi nh hn mt giỏ tr gii hn no ú 1.2.5.2 S gn kt ca ht nano silica vi phõn t sinh hc Cỏc ht nano silica c gn kt vi cỏc phõn t sinh hc theo hai cỏch chớnh: trc tip v khụng trc tip Gn kt trc tip: cỏc phõn t sinh hc hỳt bỏm lờn b mt ht nano qua liờn kt khụng cng húa tr, cỏch gn kt ny l khụng c hiu Gn kt khụng trc tip: s dng mt cht khỏc (protein, khỏng th, peptide) lm cu ni ni phõn t sinh hc v ht nano Cht ny gm hai u tớch cc: mt u gn vi ht nano v mt u gn vi phõn t sinh hc CHNG 2: THC NGHIM Phng phỏp sol-gel c s dng ch to cỏc mu ht nano silica cha tõm mu hu c (RB v FITC) Cỏc ht c chc nng húa b mt vi cỏc nhúm chc tng thớch sinh hc nh: amine, carboxyl hay thiol bng cỏch s dng cỏc precursor cú cỏc nhúm hu c NH2, COOH hay SH liờn kt vi Si phn ng ng trựng hp vi TEOS hoc MTEOS Bờn cnh ú, cỏc ht nano silica cng c chc nng húa bng cỏch bc lờn ht mt lp v polyethylene glycol (PEG), protein nh bovine serum albumin (BSA) hay streptavidin (SA) va cú tỏc dng bo v ht, va cú cỏc nhúm chc nng tng thớch sinh hc Cu trỳc húa hc c kho sỏt thụng qua phộp o ph hp th hng ngoi Hỡnh thỏi, kớch thc ca ht c kho sỏt qua nh SEM, TEM, phộp o DLS v FCS Cỏc tớnh cht quang ca vt liu c nghiờn cu thụng qua ph hp th (UV-Vis), ph hunh quang, phộp o thi gian sng phỏt quang Cỏc phng phỏp ng dng y sinh hc c kho sỏt thụng qua cỏc thit b m t bo dũng chy v kớnh hin vi quang hc CHNG 3: KT QU CH TO V CC C TRNG QUANG Lí 3.1 Kt qu ch to ht nano silica vi cỏc nhúm chc nng khỏc trờn b mt theo phng phỏp micelle thun Cỏc ht nano silica ch to theo phng phỏp micelle thun c chc nng húa vi cỏc nhúm chc nng OH, NH2, SH thụng qua phn ng ng trựng hp vi MTEOS, ng thi ht cng c bc lp v PEG v protein BSA, SA va to cỏc nhúm chc nng, va bo v ht mụi trng sinh hc 3.1.1 Hỡnh dng, kớch thc ht: Cỏc ht nano silica ch to c cú dng ta cu, kớch thc t 20 110 nm 3.1.2 Cu trỳc húa hc: Cu trỳc húa hc ca ht c xỏc nh bi cỏc vch c trng cho cỏc liờn kt mng nn: O-Si-O, Si-CH3, Si-C v cỏc nhúm vch c trng cho dao ng ca cỏc nhúm chc trờn b mt ht 3.1.2 Cỏc c trng quang hc 1:4SBA30 2:4SBA30DT 3:4SBT30 4:4SBA30PEG 5:4SBO30 6:RB/H2O Độ hấp thụ chuẩn hóa 1.0 0.8 0.6 0.4 45 0.2 0.0 400 450 500 550 Bước sóng (nm) 600 650 Cường độ huỳnh quang chuẩn hóa 3.1.2.1 Hp th v hunh quang 1: 4SBA30 2: 4SBA30DT 3: 4SBT30 4: 4SBA30PEG 5: 4SBO30 6: RB/H2O 1.0 0.8 0.6 0.4 0.2 0.0 550 600 650 Bước sóng (nm) 700 Hỡnh 3.8 v 3.9 Ph hp th v hunh quang chun húa ca mu ht nano silica vi cỏc nhúm chc nng khỏc Ph hp th v hunh quang ca cỏc mu ht nano silica vi cỏc nhúm chc nng khỏc trờn b mt ht cú dng ging ph hp th v hunh quang ca cht mu RB t nc, nhiờn cú s dch nh ca nh ph v phớa súng di Chng t cú s tng tỏc gia tõm mu v mng nn, nhiờn tng tỏc ny l yu, khụng lm nh hng n tớnh cht quang ca cht mu T ph hp th v hunh quang, cỏc thụng s v cỏc c trng quang hc ca tõm mu RB cỏc ht nano silica vi cỏc nhúm chc nng khỏc c tớnh toỏn : Hiu sut lng t, thi gian sng phỏt quang, tc hi phc bc x v khụng bc x, 3.1.2.2 Hiu sut lng t v thi gian sng phỏt quang Hiu sut lng t (HSLT) Q v thi gian sng phỏt quang (TGSPQ) ca dóy mu ny u tng so vi phõn t RB t nc Cỏc s liu cng cho thy HSLT tng ch yu tc HPBX r tng v TGSPQ tng ch yu tc HPKBX nr gim (Hỡnh 3.10) Cỏc kt qu ny phự hp vi quy lut ca phõn t mu cỏc mụi trng lng, chng t cỏc nhúm chc khụng nh hng mnh ti tớnh cht quang ca cỏc phõn t mu ht 11 - Do va chm gia cỏc phõn t mu Kờnh ny c gim thiu phõn t mu c nm l xp ca nn silica - Do tng tỏc vi mụi trng xung quanh Nu mụi trng xung quanh l nc thỡ hunh quang s b mt phõn t mu tng tỏc vi oxy t nc trờn trng thỏi triplet Nn silica cha rt ớt oxy t do, ớt hn bc so vi nc, ú hi phc khụng bc x qua kờnh ny s gim hn a phõn t mu vo nn silica Mt khỏc, trờn b mt cỏc l xp cú cỏc nhúm -OH, nu phõn t RB tng tỏc mnh vi nn silica thỡ hi phc khụng bc x cng cú th tng phn ng vi nhúm -OH Phõn tớch trờn cho thy, tớnh cht quang (HSLT v TGSPQ) ca cỏc mu cng cao nu tng tỏc gia cht mu RB v nn l yu, v ngc li 3.3 Kt qu bc ht nano silica bng protein Bovine serum albumine (BSA) v streptavidin (SA) bo v ht cng nh to cỏc nhúm chc nng tng thớch sinh hc, ht nano silica cha tõm mu ó c bc protein BSA v SA, cỏc kt qu kho sỏt tớnh cht quang cho thy, lp bc protein khụng nh hng n tớnh cht quang ca tõm mu ht ng thi lun ỏn cng ó trỡnh by kt qu kho sỏt lng BSA v SA bc lờn ht Vi ht cú kớch thc 100110 nm, nng 7.1012 ht/ml thỡ lng BSA bc lờn ht l 1,01,2 mg/ml Lng BSA > 1,2 mg/ml s gõy s d tha BSA nh hng ti ng nht quang hc ca dung dch S liu BSA ny ch ỳng vi mt loi ht vi kớch thc v nng c th 3.4 Kt qu ch to ht nano silica theo phng phỏp micelle o 3.4.1 nh hng ca lng ethanol n kh nng phn ng ca FITC vi APTES Kt qu o ph hp th ca dung dch FITC@APTES vi lng 12 ethanol khỏc cho thy, tng lng ethanol thỡ hp th tng Ph hp th chun húa cho thy, dng ph ca FITC@APTES khụng thay i lng ethanol tng Cú th thy rng, s phõn t hp cht FITC@APTES tng t l thun vi lng ethanol lng ny cũn thp v tin ti bóo hũa lng ethanol t th tớch Cỏc dung dch FITC@APTES ca thớ nghim trờn c ỏnh s theo th tớch ethanol ln lt l: FITC@APTES1, FITC@APTES3, FITC@APTES5, FITC@APTES7 v FITC@APTES10 Độ hấp thụ (đvty) 1.4 1.2 1.0 0.8 0.6 0.4 0.2 0.0 400 1.6 Độ hấp thụ FITC@APTES FITC@APTES1 FITC@APTES3 FITC@APTES5 FITC@APTES7 FITC@APTES10 FITC/Ethanol 1.6 1.5 1.4 1.3 1.2 1.1 1.0 0.9 0.8 450 500 550 600 Bước sóng (nm) 650 700 10 Lượng ethanol Hỡnh 3.27 Ph hp th ca cht mu FITC t v FITC@APTES S ph thuc ca hp th ca FITC@APTES vo lng ethanol Khi lng ethanol tng, ch s PdI ca dung dch ht nano silica tng Khi lng ethanol tng lờn bng thỡ bt u cú hin tng kt ỏm, vi lng ethanol bng 10 thỡ khụng to c cỏc ht riờng r m thnh cỏc ỏm Hin tng ny c gii thớch l lng ethanol tng lờn thỡ lng nc cũn d dung dch cha hp cht FITC@APTES cng tng lờn, tc phn ng thy phõn v ngng t tng dn n kớch thc ht ln, ng thi lm tng cỏc phn ng gia cỏc phõn t precursor ca mt loi hỡnh thnh cỏc ht nh, cỏc ht ny s dớnh vo to thnh cỏc ỏm m khụng c phõn tỏn riờng r Do ú, ch to c cỏc ht nano vi kớch thc mong mun vi cht lng tt thỡ phi hn ch lng nc dung dch FITC@APTES Chớnh vỡ th, chỳng tụi la chn mu dung dch 13 FITC@APTES vi lng ethanol thp nht (FITC pha bóo hũa ethanol) ch to ht nano silica cha FITC 3.4.2 Tớnh cht quang Ph hp th v hunh quang chun húa ca phõn t FITC t do, hp cht FITC@APTES ethanol v cỏc ht nano silica c trỡnh FITC_ethanol FITC@APTES SiO2@FITC Độ hấp thụ chuẩn hóa 1.0 0.8 0.6 0.4 0.2 0.0 Cường độ huỳnh quang chuẩn hóa by trờn Hỡnh 3.29 v 3.30 0.8 0.6 0.4 0.2 0.0 500 400 450 500 550 600 650 FITC-ethanol SiO2 @FITC 1.0 700 550 600 Bước sóng (nm) 650 700 Bước sóng (nm) Hỡnh 3.29 v 3.30 Ph hp th v hunh quang chun húa ca phõn t FITC t do, hp cht FITC@APTES ethanol v FITC cỏc ht nano silica Hỡnh 3.29 cho thy dng ph hp th ca phõn t FITC ht silica khỏc vi liờn kt FITC@APTES v cng khỏc vi phõn t FITC t ethanol iu ny l liờn kt FITC@APTES lm bin i phõn t FITC Hn na, liờn kt FITC@APTES c a vo ht silica di vai trũ mt precursor tham gia vo quỏ trỡnh ng trựng hp to mng nn Si-OSi-FITC Phõn t FITC tr thnh mt thnh phn ca mng nn SiO2 Vỡ vy, tng tỏc gia phõn t FITC v nn trng hp ny l tng tỏc mnh, lm bin i cu trỳc húa hc cng nh cu trỳc khụng gian ca phõn t FITC, dn ti lm thay i dng ph hp th Ph hunh quang ca phõn t FITC ht silica v ethanol c trỡnh by Hỡnh 3.30 Cú th thy rng dng ca hai ph l ging vi s m rng v dch nh nh v phớa súng di ca ph 14 nn silica iu ny cho thy rng, tng tỏc mnh gia phõn t FITC v nn silica ó khụng nh hng ti tớnh cht phỏt quang ca phõn t ny, chng t tớnh hiu qu ca phng phỏp ch to Kho sỏt lng ethanol ti u phn ng vi FITC cho thy mu FITC@APTES7 cú cng phỏt quang cao nht, sau ú l mu FITC@APTES1, ri ti cỏc thnh phn khỏc Tuy nhiờn, nh ó trỡnh by trờn, mu FITC@APTES7 kớch thc ln v khụng n phõn tỏn Nh vy, vic s dng hp cht FITC@APTES1 cho ht va cú cht lng quang tt, va cú hỡnh thỏi hc tt 3.5 Kt qu ch to ht nano silica theo phng phỏp Stober Cựng vi vic ch to cỏc ht nano silica cha tõm mu FITC theo phng phỏp micelle o, chỳng tụi cng tin hnh ch to v kho sỏt hỡnh thỏi, cỏc tớnh cht quang ca cỏc ht nano silica cha tõm mu FITC theo phng phỏp Stober 3.5.1 Tớnh cht quang Ph hp th v hp th chun húa ca phõn t mu FITC cỏc ht nano silica c ch to theo phng phỏp Stober cho thy ph hp th cú dng ging nh ht silica ch to bng phng phỏp micelle o, chng t s ging ca mng nn SiO2 ca hai phng phỏp ch to Độ hấp thụ (đvty) 1.6 1.2 0.8 0.4 ST900 ST1000 ST1100 ST1200 FITC@APTES 1.0 Độ hấp thụ chuẩn hóa ST900 ST1000 ST1100 ST1200 FITC@APTES 2.0 0.8 0.6 0.4 0.2 0.0 0.0 400 420 440 460 480 500 Bước sóng (nm) 520 540 560 400 450 500 Bước sóng (nm) 550 Hỡnh 3.33 Ph hp th v hp th chun húa ca hp cht FITC@APTES ethanol v cỏc ht nano silica vi cỏc kớch thc khỏc 15 Ph hunh quang chun húa (Hỡnh 3.34) cho thy, dng ph hunh quang ca cỏc phõn t mu FITC cỏc ht nano ging ca phõn t mu FITC t ethanol, nhiờn nh ph dch t 11 nm v phớa Cường độ huỳnh quang (đvty) 1000 ST900 ST1000 ST1100 ST1200 FITC@APTES 800 600 400 200 500 Cường độ huỳnh quang chuẩn hóa súng ngn so vi ca cỏc phõn t FITC t ethanol 0.8 0.6 0.4 0.2 0.0 500 520 540 560 580 600 620 640 ST900 ST1000 ST1100 ST1200 FITC-Ethanol 1.0 520 540 560 580 Bước sóng (nm) 600 620 640 Bước sóng (nm) Hỡnh 3.34 Ph hunh quang chun húa ca cht mu FITC ethanol v cỏc ht nano silica vi cỏc kớch thc khỏc T cỏc kt qu trờn cú th khng nh rng s dng phng phỏp Stober ch to ht nano silica cha tõm mu FITC ó cho kt qu tt 3.5.2 Chc nng húa Trong khuụn kh lun ỏn, chỳng tụi chc nng húa ht nano silica cha tõm mu FITC bng cỏc nhúm chc amine NH2 v carboxyl COOH l hai nhúm chc rt thụng dng cỏc cu trỳc ca phõn t sinh hc 3.5.2.1 Kt qu chc nng húa ht nano bng nhúm chc NH2 Cỏc mu sau chc nng húa c phõn tỏn mụi trng Tris v nc Cỏc kt qu o DLS v th Zeta cho thy cỏc ht trc v sau chc nng húa u cú ch s PdI rt thp, chng t cỏc ht rt n phõn tỏn Ht nano silica trc v sau chc nng húa vi nhúm chc NH2 cú ng kớnh thy ng hc l 83 nm v 109 nm chng t ó cú mt lp APTES c ph lờn ht ng thi th Zeta tng t -11,2 mV lờn -0,8 mV Chng t mt phn OH ó c thay th bng nhúm chc NH2 (tn ti di dng 16 ion NH3+) lm cho th Zeta dng lờn Cỏc kt qu ny cho thy trờn b mt ht ó cú cỏc nhúm chc NH2 Bng 3.10: Kt qu o DLS v th Zeta ca cỏc ht nano silica cú nhúm chc NH2 c ch to bng phng phỏp Stober Cỏc thụng s DLS Kớch Mu Th Zeta ng kớnh thc (mV) thy ng hc PdI TEM (nm) (nm) ST1000 70 83 0,003 -11,2 ST1000NH2 - 109 0,044 -0,8 Mt cỏc tiờu ht cú th s dng thc t l tớnh n nh theo thi gian Vỡ vy, sau thỏng chỳng tụi ó kim tra li cỏc mu trờn v thy mu ht bo qun mụi trng nc b kt t thnh ỏm ln, mt thng nhỡn thy nờn khụng o DLS Mu bo qun mụi trng Tris c o DLS kim tra xem cú b kt ỏm hay khụng Kt qu c a trờn Bng 3.10 Bng 3.11: Kt qu o DLS v th Zeta ca mu ht nano silica cú nhúm chc NH2 Cỏc thụng s DLS Mu ng kớnh thy ng hc (nm) ST1000NH2 (Tris) 133 Ghi chỳ PdI 0,056 Sau 03 thỏng Cỏc kt qu cho thy, ch s PdI ca mu sau thỏng ch to gi mc rt thp (0,056) chng t cỏc mu rt n phõn tỏn, cú ngha l cỏc 17 ht c bo qun tt mụi trng Tris Cú th gii thớch vic ny nh sau: Tris l mt loi amine bc mt, cu to phõn t gm mt nhúm NH3+ v nhúm OH nc Cỏc nhúm ny ó giỳp cõn bng in tớch trờn b mt ht silica cng gm cỏc nhúm OH- v NH3+, lm cho cỏc ht n nh khụng b kt t 3.5.2.2 Chc nng húa ht nano silica bng nhúm chc COOH Lun ỏn cng ó trỡnh by cỏc kt qu chc nng húa ht nano silica vi nhúm chc COOH trờn b mt ht Khi lng precursor C3H6Na2O5Si (DDOS) c s dng trựng hp liờn tip lờn b mt ht tng thỡ th Zeta ca mu ht cng tng lờn, ht c chc nng húa n th Zeta ca ht t n giỏ tr lm cho mu ht n nh v n phõn tỏn mụi trng ( > 30 mV) CHNG 4: NG DNG HT NANO SILICA LM CHT NH DU SINH HC 4.1 Kt qu phỏt hin vi khun E coli O157:H7 bng phng phỏp dch hunh quang 4.1.1 nh chp trờn kớnh hin vi hunh quang nh chp trờn kớnh hin vi hunh quang cho thy cỏc vi khun E coli O157:H7 sau gn kt vi phc h SiO2RB@KT phỏt quang mnh (nhng im sỏng - vng, Hỡnh 4.1.b) Hỡnh 4.1.c cho thy cỏc ht nano silica bỏm u trờn b mt vi khun T nhng nh ct lp t bo vi khun (Hỡnh 4.1.d) cho ta thy ht silica ch bỏm trờn b mt vi khun ớch m khụng vi khun, nh ln cho thy trờn cỏc thnh vi khun tớn hiu hunh quang phỏt rt mnh, bờn vi khun, hu nh khụng thy tớn hiu hunh quang, nh chp trờn b mt vi khun (nh nh) thỡ tớn 18 hiu phỏt rt mnh Nh vy phc h SiO2RB@KT ch gn trờn b mt thnh t bo theo nguyờn lý dch (khỏng nguyờn khỏng th) vi t l khỏ cao a b) c d Hỡnh 4.1 Hỡnh nh cỏc t bo vi khun E coli O157:H7 4.2.2 Xõy dng phng phỏp quang ph hunh quang xỏc nh nh lng vi khun E coli O157:H7 xỏc nh nh lng vi khun E coli O157:H7, vi khun ó c gn kt vi phc h ht nano silica khỏng th, sau ú c kho sỏt ph hunh quang T ph hunh quang ca cỏc vi khun vi nng khỏc c ỏnh du bng phc h SiO2RB@KT (Hỡnh 4.3a) ta dng c ng 19 chun s ph thuc cng hunh quang ca ht nano vo nng vi khun cú mu Kt qu cho thy cng hunh quang t l tuyn tớnh vi s lng vi khun (Hỡnh 4.3b), phng trỡnh ca ng fit cú dng: Y = 0,008.X 100 1.0x104CFU 7.5x103CFU 5.0x103CFU 2.5x103CFU 1.0x103CFU 7.5x102CFU 5.0x102CFU 2.5x102CFU 80 60 40 Cường độ huỳnh quang (đvty) Cường độ huỳnh quang (đvty) 100 20 550 600 650 Bước sóng (nm) 700 750 80 60 40 20 0.00 2.50x103 5.00x103 7.50x103 1.00x104 Số lượng vi khuẩn (CFU) Hỡnh 4.3 a) Ph hunh quang ca cỏc mu vi khun E coli O157:H7 vi nng khỏc ỏnh du bng phc h SiO2RB@KT b) Cng hunh quang theo s lng vi khun (ng mu ) v ng fit (mu xanh, Y = 0,008.X) Kt qu ny c so sỏnh vi phng phỏp m khun lc trờn a thch, kt qu cho thy mi tng quan cao gia hai phng phỏp (Hỡnh 4.4) Nh vy cú th s dng phng phỏp ph hunh quang phỏt hin v nh lng vi khun 20 Số lượng vi khuẩn (CFU) 9.0x104 6.0x104 3.0x104 0.0 Phương pháp đếm Phương pháp phổ huỳnh quang Hỡnh 4.4 So sỏnh hai phng phỏp phỏt hin vi khun: phng phỏp m khun lc (trỏi) v phng phỏp ph hunh quang (phi) 4.3 Nhn bit t bo ung th vỳ 4.3.1 Phỏt hin t bo ung th vỳ bng nh hin vi hunh quang nh hunh quang ca t bo KPL4 sng vi phc h SiO2RB@HER2 (Hỡnh 4.5.A) v vi SiO2RB@BSA (Hỡnh 4.5.B) Trờn nh hin vi hunh quang (Hỡnh 4.5.A) chỳng ta cú th thy cỏc ht silica (mu ) trung trờn c mng v vựng xung quanh nhõn ca t bo KPL4 Kim tra kh nng bỏm khụng c hiu lờn b mt mng t bo hay khụng, mu i chng l ht SiO2RB@BSA (ch cú nano silica bc BSA, khụng cú khỏng th) c vi t bo KPL4, kt qu cho thy (Hỡnh 4.5.B) gn nh khụng cú silica bỏm trờn t bo KPL4, ngha l cỏc ht SiO2RB@BSA t khụng cú kh nng gn lờn mng t bo 21 Hỡnh 4.5 nh hunh quang t bo KPL4 sng vi phc h SiO2RB@HER2 (A) v vi SiO2RB@BSA (B) 4.3.2 Phỏt hin nh lng t bo ung th vỳ bng thit b m t bo Sau tin hnh nhum vi khỏng th phự hp theo b trớ thớ nghim, chỳng tụi tin hnh m t bo trờn mỏy flow cytometer FACS Canto (BD) u tiờn, tin hnh chy mu i chng cha hai loi t bo HeLa v KPL4 vi t l 1:1 khụng hoc vi ht nano silica SiO2RB@BSA, khụng cú khỏng th Kt qu cho thy hỡnh dng hai th ging v cú nh ph hunh quang khong 2,5.103, õy c coi l ng nn Tip theo, cỏc kt qu thớ nghim m t bo vi mu cha hai loi t bo HeLa v KPL4 vi t l 1:1 v 5:1 Kt qu cho thy: vi mu kho sỏt vi t l Hela:KPL4 l 1:1, kt qu trờn hỡnh cho hai qun th, qun th th nht l cỏc t bo khụng phỏt hunh quang (HeLa) c th hin bng nh cú cng khong 3,0.103, qun th th gm cỏc t bo phỏt hunh quang (KPL4) th hin qua nh cú cng khong 2,0.104 Kt qu kho sỏt vi t l Hela:KPL4 l 5:1, kt qu trờn hỡnh cho thy qun th th nht l cỏc t bo khụng phỏt hunh quang (HeLa) c th hin bng nh cú cng khong 2,5.103, qun th th gm cỏc t bo phỏt hunh quang (KPL4) th 22 hin qua nh cú cng khong 6,0.103.T nhng kt qu thu c, chỳng ta cú th khng nh phc h SiO2RB@HER2 cú kh nng nhn bit c hiu t bo KPL4 hn hp vi t bo HeLa dự vi t l t bo KPL4 thp Hỡnh 4.11 v 4.12 m t bo KPL4 hn hp t bo Hela v KPL4 vi t l HeLa:KPL4= 1:1 v 5:1 KT LUN Lun ỏn ó trỡnh by cỏc phng phỏp ch to v chc nng húa ht nano silica cha tõm mu hu c Kho sỏt cỏc tớnh cht quang ca tõm mu cỏc ht nano ng dng cỏc ht nano nhn bit cỏc phn t sinh hc Cỏc kt qu nghiờn cu ó t c v nhng úng gúp mi ca lun ỏn c túm tt nh sau: A Ch to Ch to cỏc ht nano silica vi kớch thc t 20 80 nm phõn tỏn nc bng phng phỏp micelle thun vi cỏc nhúm chc nng tng thớch sinh hc: NH2, SH, COOH v lp bc protein BSA v Streptavidin Ch to cỏc ht nano silica n phõn tỏn cú kớch thc 40 100 nm cha tõm mu FITC bng phng phỏp micelle o v Stober Cỏc ht ny ó c chc nng húa vi cỏc nhúm NH2 v COOH bng phng phỏp 23 ng trựng hp vi cỏc precursor thớch hp Cỏc kho sỏt cho thy ht nano c chc nng húa bng nhúm amine NH2 n nh rt tt Tris (PdI < 0,1) thi gian thỏng B Tớnh cht quang Tng tỏc gia cỏc phõn t RB vi nn silica l tng tỏc yu Tng tỏc gia phõn t FITC vi nn silica l tng tỏc mnh lm bin i dng ph hp th ca phõn t ny Tuy nhiờn, kho sỏt dng ph hunh quang cho thy c hai tng tỏc ú u khụng nh hng n tớnh cht quang ca cỏc phõn t mu nghiờn cu Cỏc nhúm chc nng v lp bc protein BSA v SA khụng nh hng ti tớnh cht quang ca cỏc phõn t RB v FITC ht Nghiờn cu cỏc tớnh cht quang lý ca phõn t RB nn silica cho thy: Cỏc phõn t RB ht silica u cú hiu sut lng t Q ln hn v thi gian sng phỏt quang di hn t nc gim thiu dp tt hunh quang va chm v tng tỏc vi mụi trng xung quanh Hiu sut lng t ph thuc vo tng tỏc ca tõm mu vi nn silica v tng tỏc gia cỏc ht nano Hiu sut lng t tng ch yu s tng ca tc hi phc bc x r v thi gian sng phỏt quang tng ch yu s gim ca tc hi phc khụng bc x nr C ng dng ó ch to thnh cụng cỏc phc h ht nano silica cha tõm mu RB v FITC - khỏng th n dũng c hiu vi khun E coli O157:H7 v t bo ung th vỳ HER2 (SiO2RB@KT, SiO2RB@HER2, SiO2FITC@HER2) S dng cỏc phc h SiO2RB@KT, SiO2RB@HER2, SiO2FITC@HER2 nhn bit c hiu t bo vi khun E coli O157:H7 v t bo ung th vỳ KPL4 v BT-474 bng phng phỏp dch hunh quang 24 S dng phng phỏp quang ph hunh quang xõy dng phng phỏp xỏc nh s lng vi khun ớch E coli O157:H7 Nghiờn cu mi tng quan gia s lng t bo vi cng hunh quang rỳt kh nng phỏt hin t bo ớch ung th vỳ ca phc h SiO2RB@HER2 bng phng phỏp m t bo dũng chy DANH MC CC CễNG TRèNH S DNG TRONG LUN N Tng Kim Thun, Trn Hng Nhung, Trn Thanh Thy, Phm Cụng Hot, Phm Minh Tõn, Jean Claude Brochon, Patrick Tauc, Nguyn Th Thanh Ngõn, ng dng cỏc ht nano phỏt quang vo vic ỏnh du t bo phỏt hin v giỏm sỏt cỏc loi vi sinh vt, Tp Cụng ngh Sinh hc (2009), 7(4): 513-519 Phm Minh Tõn, Trn Thu Trang, Trn Thanh Thy, Nghiờm Th H Liờn, V Th Thựy Dng, Tng Kim Thun v Trn Hng Nhung, Ch to, nghiờn cu tớnh cht quang ca ht nano ormosil cha tõm mu cú cỏc nhúm chc nng v ng dng ỏnh du sinh hc, Tp Khoa hc v Cụng ngh i hc Thỏi Nguyờn (2012), 96(08), 59-67 Minh Tan Pham, Thi Van Nguyen, Thuy Duong Vu Thi, Ha Lien Nghiem Thi, Kim Thuan Tong, Thanh Thuy Tran, Viet Ha Chu, JeanClaude Brochon and Hong Nhung Tran, Synthesis, photophysical properties and application of dye doped water soluble silica-based nanoparticles to label bacteria E.coli O157:H7, Advances in Natural Sciences: Nanoscience and Nanotechnology, IOP Publishing, (2012) 045013 Hong Nhung Tran, Thi Ha Lien Nghiem, Thi Thuy Duong Vu, Minh Tan Pham, Thi Van Nguyen, Thu Trang Tran, Viet Ha Chu, Kim Thuan Tong, Thanh Thuy Tran, Thi Thanh Xuan Le, Jean-Claude Brochon, Thi Quy Nguyen, My Nhung Hoang, Cao Nguyen Duong, Thi Thuy Nguyen, Anh Tuan Hoang and Phuong Hoa Nguyen, Dye-doped silica- 25 based nanoparticles forbioapplications, Advances in Natural Sciences: Nanoscience and Nanotechnology, IOP Publishing, (2013) 043001 Hong Nhung Tran, Thi Ha Lien Nghiem, Thi Thuy Duong Vu, Viet Ha Chu, Quang Huan Le, Thi My Nhung Hoang, Lai Thanh Nguyen, Duc Minh Pham, Kim Thuan Tong, Quang Hoa Do, Duong Vu, Trong Nghia Nguyen, Minh Tan Pham, Cao Nguyen Duong, Thanh Thuy Tran, Van Son Vu, Thi Thuy Nguyen, Thi Bich Ngoc Nguyen, Anh Duc Tran, Thi Thuong Trinh and Thi Thai An Nguyen, Optical nanoparticles: synthesis and biomedical application, Advances in Natural Sciences: Nanoscience and Nanotechnology, IOP Publishing, (2015) 023002 [...]... quang ca cỏc mu ht nano u cao hn cng hunh quang ca phõn t RB t do trong nc Cú ngha l hiu sut phỏt quang ca cỏc phõn t mu trong ht nano cao hn hiu sut phỏt quang ca cỏc phõn t mu RB t do trong nc Hin tng tng cng cng hunh quang ny c gii thớch l do trong nn silica, cỏc phõn t mu c phõn b trong cỏc l xp do ú gim thiu c hin tng dp tt hunh quang do va chm v phõn hy quang do tng tỏc vi oxy Cn núi thờm l ... Brochon, Thi Quy Nguyen, My Nhung Hoang, Cao Nguyen Duong, Thi Thuy Nguyen, Anh Tuan Hoang and Phuong Hoa Nguyen, Dye-doped silica- 25 based nanoparticles forbioapplications, Advances in Natural Sciences: Nanoscience and Nanotechnology, IOP Publishing, 4 (2013) 043001 5 Hong Nhung Tran, Thi Ha Lien Nghiem, Thi Thuy Duong Vu, Viet Ha Chu, Quang Huan Le, Thi My Nhung Hoang, Lai Thanh Nguyen, Duc Minh... ca mng nn SiO2 Vỡ vy, tng tỏc gia phõn t FITC v nn trong trng hp ny l tng tỏc mnh, lm bin i cu trỳc húa hc cng nh cu trỳc khụng gian ca phõn t FITC, dn ti lm thay i dng ph hp th Ph hunh quang ca phõn t FITC trong ht silica v trong ethanol c trỡnh by trong Hỡnh 3.30 Cú th thy ngay rng dng ca hai ph l ging nhau vi s m rng v dch nh nh v phớa súng di ca ph trong 14 nn silica iu ny cho thy rng, tng tỏc mnh... trong cỏc ht nano silica vi cỏc kớch thc khỏc nhau 15 Ph hunh quang chun húa (Hỡnh 3.34) cho thy, dng ph hunh quang ca cỏc phõn t mu FITC trong cỏc ht nano ging ca phõn t mu FITC t do trong ethanol, tuy nhiờn nh ph dch t 6 11 nm v phớa Cường độ huỳnh quang (đvty) 1000 ST900 ST1000 ST1100 ST1200 FITC@APTES 800 600 400 200 0 500 Cường độ huỳnh quang chuẩn hóa súng ngn so vi ca cỏc phõn t FITC t do trong. .. Thanh Nguyen, Duc Minh Pham, Kim Thuan Tong, Quang Hoa Do, Duong Vu, Trong Nghia Nguyen, Minh Tan Pham, Cao Nguyen Duong, Thanh Thuy Tran, Van Son Vu, Thi Thuy Nguyen, Thi Bich Ngoc Nguyen, Anh Duc Tran, Thi Thuong Trinh and Thi Thai An Nguyen, Optical nanoparticles: synthesis and biomedical application, Advances in Natural Sciences: Nanoscience and Nanotechnology, IOP Publishing, 6 (2015) 023002 ... KPL4 trong hn hp t bo Hela v KPL4 vi t l HeLa:KPL4= 1:1 v 5:1 KT LUN Lun ỏn ó trỡnh by cỏc phng phỏp ch to v chc nng húa ht nano silica cha tõm mu hu c Kho sỏt cỏc tớnh cht quang ca tõm mu trong cỏc ht nano ng dng cỏc ht nano trong nhn bit cỏc phn t sinh hc Cỏc kt qu nghiờn cu ó t c v nhng úng gúp mi ca lun ỏn c túm tt nh sau: A Ch to 1 Ch to cỏc ht nano silica vi kớch thc t 20 80 nm phõn tỏn trong. .. ca phõn t RB trong nn silica cho thy: Cỏc phõn t RB trong ht silica u cú hiu sut lng t Q ln hn v thi gian sng phỏt quang di hn khi t do trong nc do gim thiu dp tt hunh quang do va chm v tng tỏc vi mụi trng xung quanh Hiu sut lng t ph thuc vo tng tỏc ca tõm mu vi nn silica v tng tỏc gia cỏc ht nano Hiu sut lng t tng ch yu do s tng ca vn tc hi phc bc x r v thi gian sng phỏt quang tng ch yu do s gim... to ht nano silica theo phng phỏp Stober Cựng vi vic ch to cỏc ht nano silica cha tõm mu FITC theo phng phỏp micelle o, chỳng tụi cng tin hnh ch to v kho sỏt hỡnh thỏi, cỏc tớnh cht quang ca cỏc ht nano silica cha tõm mu FITC theo phng phỏp Stober 3.5.1 Tớnh cht quang Ph hp th v hp th chun húa ca phõn t mu FITC trong cỏc ht nano silica c ch to theo phng phỏp Stober cho thy ph hp th cú dng ging nh trong. .. ph hunh quang dch t 4 nm n 10 nm v phớa súng di S dch nh ny chng t s tng tỏc ca cht mu RB vi nn silica l yu, khụng nh hng nhiu n tớnh cht quang ca cht mu RB trong ht nano T cỏc thụng s ca mu nh ph hp th, hunh quang, s phõn t mu trong mt ht nano, chúi ó c kho sỏt Cỏc kt qu cho thy: (i) Vi cựng mt hp th, ngha l s phõn t tõm mu c kớch thớch l nh nhau trong tt c cỏc mu c kho sỏt thỡ cng hunh quang ca... (nm) Hỡnh 3.29 v 3.30 Ph hp th v hunh quang chun húa ca phõn t FITC t do, hp cht FITC@APTES trong ethanol v FITC trong cỏc ht nano silica Hỡnh 3.29 cho thy dng ph hp th ca phõn t FITC trong ht silica khỏc vi trong liờn kt FITC@APTES v cng khỏc vi phõn t FITC t do trong ethanol iu ny l do liờn kt FITC@APTES lm bin i phõn t FITC Hn na, liờn kt FITC@APTES c a vo ht silica di vai trũ mt precursor tham gia ... 0.0 0.0 400 420 440 460 480 500 Bước sóng (nm) 520 540 560 400 450 500 Bước sóng (nm) 550 Hỡnh 3 .33 Ph hp th v hp th chun húa ca hp cht FITC@APTES ethanol v cỏc ht nano silica vi cỏc kớch thc khỏc... ca mu ht nano silica cú nhúm chc NH2 Cỏc thụng s DLS Mu ng kớnh thy ng hc (nm) ST1000NH2 (Tris) 133 Ghi chỳ PdI 0,056 Sau 03 thỏng Cỏc kt qu cho thy, ch s PdI ca mu sau thỏng ch to gi mc rt thp