Nghiên cứu cấu trúc và tính chất đặc trưng vật liệu nano trên nền sắt trong chuẩn đoán hình ảnh mô bệnh trong chụp cộng hưởng từ MRI (LV thạc sĩ)

Nghiên cứu cấu trúc và tính chất đặc trưng vật liệu nano trên nền sắt trong chuẩn đoán hình ảnh mô bệnh trong chụp cộng hưởng từ MRI (LV thạc sĩ)Nghiên cứu cấu trúc và tính chất đặc trưng vật liệu nano trên nền sắt trong chuẩn đoán hình ảnh mô bệnh trong chụp cộng hưởng từ MRI (LV thạc sĩ)Nghiên cứu cấu trúc và tính chất đặc trưng vật liệu nano trên nền sắt trong chuẩn đoán hình ảnh mô bệnh trong chụp cộng hưởng từ MRI (LV thạc sĩ)Nghiên cứu cấu trúc và tính chất đặc trưng vật liệu nano trên nền sắt trong chuẩn đoán hình ảnh mô bệnh trong chụp cộng hưởng từ MRI (LV thạc sĩ)Nghiên cứu cấu trúc và tính chất đặc trưng vật liệu nano trên nền sắt trong chuẩn đoán hình ảnh mô bệnh trong chụp cộng hưởng từ MRI (LV thạc sĩ)Nghiên cứu cấu trúc và tính chất đặc trưng vật liệu nano trên nền sắt trong chuẩn đoán hình ảnh mô bệnh trong chụp cộng hưởng từ MRI (LV thạc sĩ)Nghiên cứu cấu trúc và tính chất đặc trưng vật liệu nano trên nền sắt trong chuẩn đoán hình ảnh mô bệnh trong chụp cộng hưởng từ MRI (LV thạc sĩ)Nghiên cứu cấu trúc và tính chất đặc trưng vật liệu nano trên nền sắt trong chuẩn đoán hình ảnh mô bệnh trong chụp cộng hưởng từ MRI (LV thạc sĩ)

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC NGUYỄN DUY QUANG NGHIÊN CỨU CẤU TRÚC VÀ TÍNH CHẤT ĐẶC TRƯNG VẬT LIỆU NANO TRÊN NỀN SẮT TRONG CHUẨN ĐOÁN HÌNH ẢNH MÔ BỆNH TRONG CHỤP CỘNG HƯỞNG TỪ MRI LUẬN VĂN THẠC SĨ HÓA HỌC THÁI NGUYÊN - 2017 ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC NGUYỄN DUY QUANG NGHIÊN CỨU CẤU TRÚC VÀ TÍNH CHẤT ĐẶC TRƯNG VẬT LIỆU NANO TRÊN NỀN SẮT TRONG CHUẨN ĐOÁN HÌNH ẢNH MÔ BỆNH TRONG CHỤP CỘNG HƯỞNG TỪ MRI Chuyên ngành: Hóa phân tích Mã số: 60.44.01.18 LUẬN VĂN THẠC SĨ HÓA HỌC Người hướng dẫn khoa học: TS Nguyễn Vân Anh THÁI NGUYÊN - 2017 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan công trình nghiên cứu riêng tôi, số liệu trung thực chưa công bố công trình khác Tác giả luận văn Nguyễn Duy Quang a LỜI CẢM ƠN Lời đầu tiên, em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc tới TS Nguyễn Vân Anh - người tận tình giúp đỡ em suốt thời gian làm luận văn Cảm ơn cô giúp em lựa chọn đề tài, cung cấp cho em thông tin, tài liệu cần thiết nhiệt tình giải đáp vướng mắc suốt trình nghiên cứu đề tài… Em xin chân thành biết ơn dạy dỗ tất quý thầy cô Khoa Hóa Học - Trường Đại học Khoa học - Đại học Thái Nguyên Các thầy, cô truyền đạt lại cho em kiến thức cần thiết bổ ích cho tương lai sau Cuối cùng, lời cảm ơn chân thành sâu sắc em xin gửi tới gia đình thân yêu - người sát cánh động viên em suốt chặng đường qua Luận văn hỗ trợ kinh phí từ đề tài NCCB KHTN&KT Quỹ Phát triển khoa học công nghệ Quốc gia tài trợ, mã số 103.02-2012.71 Hà Nội, ngày 28 tháng 05 năm 2017 Học Viên Nguyễn Duy Quang b MỤC LỤC Lời cam đoan a Lời cảm ơn b Mục lục c Danh mục ký hiệu chữ viết tắt e Danh mục bảng f Danh mục hình g MỞ ĐẦU Chương 1: TỔNG QUAN VỀ VẬT LIỆU NANO OXIT SẮT TỪ 1.1 Cấu trúc mạng tinh thể vật liệu nano từ Fe3O4 1.2 Tính chất siêu thuận từ vật liệu nano Fe3O4 1.2.1 Dị hướng từ 1.2.2 Tính chất liên quan đến hiệu ứng kích thước hiệu ứng bề mặt 1.2.3 Trạng thái siêu thuận từ thuyết hồi phục Néel 10 1.2.4 Sự phụ thuộc lực kháng từ (Hc) vào kích thước hạt 13 1.3 Ứng dụng hạt nano từ làm tác nhân tăng độ tương phản chụp ảnh cộng hưởng từ hạt nhân 14 1.3.1 Nguyên tắc chụp ảnh cộng hưởng từ 14 1.3.2 Tác nhân tăng độ tương phản MRI 17 1.3.3 Tính chất hạt nano từ ứng dụng làm tác nhân tương phản cho MRI 18 1.3.4 Chất lỏng từ cho chụp ảnh cộng hưởng từ MRI 19 2.1 Hóa chất dụng cụ 22 2.2 Phương pháp chế tạo hạt nano Fe3O4 22 2.2.1 Tổng hợp hạt nano từ Fe3O4 phương pháp đồng kết tủa 22 2.2.2 Tổng hợp hạt nano từ Fe3O4 phương pháp thủy nhiệt 23 2.2.3 Chế tạo chất lỏng từ 25 2.3 Các phương pháp đặc trưng vật liệu 26 c 2.3.1 Nhiễu xạ tia X (XRD) 26 2.3.2 Phương pháp hiển vi điện tử 26 2.3.3 Phổ hấp thụ hồng ngoại (FT - IR) 27 2.3.4 Phương pháp xác định tính chất từ 27 2.3.5 Chụp ảnh cộng hưởng từ hạt nhân (MRI) 27 3.1 Đặc trưng cấu trúc, hình dạng tính chất đặc trưng hạt nano Fe3O4 điều chế phương đồng kết tủa phương pháp thủy nhiệt 28 3.1.1 Cấu trúc vật liệu 28 3.1.2 Hình thái học kích thước vật liệu 30 3.1.3 Tính chất từ vật liệu Fe3O4 32 3.2 Đặc trưng cấu trúc, hình dạng tính chất đặc trưng hạt nano Fe3O4 bọc chitosan biến tính 34 3.2.1 Các đặc trưng cấu trúc vật liệu 34 3.2.2 Hình thái học vật liệu nano từ Fe3O4 bọc chitosan biến tính 36 3.2.3 Tính chất từ vật liệu bọc chitosan biến tính 37 3.2.4 Ứng dụng làm tăng độ tương phản chụp ảnh cộng hưởng từ hạt nhân 38 KẾT LUẬN 40 TÀI LIỆU THAM KHẢO 41 d DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CÁC CHỮ VIẾT TẮT Aex : Hệ số tương tác trao đổi C : Nhiệt dung riêng CS : Chitosan biến tính dSP : Kích thước giới hạn siêu thuận từ EA : Năng lượng dị hướng tinh thể Ec : Năng lượng dị hướng hình dạng FESEM : Kính hiển vi điện tử quét (Field Emission Scanning Electron Microscope) FT-IR : Phổ hấp thụ hồng ngoại Hc : Lực kháng từ Hd : Trường khử từ Keff : Hằng số dị huớng từ tinh thể MNPs : Hạt nano từ tính Ms : Momen từ bão hòa N : Thừa số khử từ rc : Bán kính đơn đômen tới hạn TB : Nhiệt độ khóa TEM : Kính hiển vi điện tử truyền qua (Transmission Electron Microscopy) V : Thể tích hạt VSM : Từ kế mẫu rung (Vibrating Sample Magnetometer) XRD : Nhiễu xạ tia X e DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1 Tóm tắt loại polyme tự nhiên tổng hợp để bọc hạt nano từ 21 Bảng 3.1 Khoảng cách dhkl, thông số mạng kích thước vật liệu Fe3O4 29 f DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 1.1.Cấu trúc tinh thể vật liệu Fe3O4 Hình 1.2 Đômen (domain) từ vật liệu khối Hình 1.3 Đường cong từ hóa M, từ độ bão hòa Ms, từ dư Mz, lực kháng từ Hci vật liệu sắt từ (đường liền màu đen  ) vật liệu siêu thuận từ (đường gạch màu đỏ - - -) [4] Hình 1.4 Đường cong từ hóa theo trục tinh thể Fe3O4 Hình 1.5 Đường từ hóa hạt nano Fe3O4 kích thước khác nm (M5), 10nm (M10), 50 nm (M50) 150 nm (M150) Hình 1.6 Một số đặc tính từ vật liệu từ: sắt từ (FM), siêu thuận từ (SPM) thuận từ (PM) 11 Hình 1.7 Sự phụ thuộc lực kháng từ vào kích thước hạt Fe3O4 13 Hình 1.8 Sơ đồ biểu diễn vectơ từ tính tạo kích thích MR 15 Hình 1.9 Ảnh hưởng tác nhân tăng độ tương phản T2 đến ảnh MRI : (A) Cấu trúc hạt nano từ với lớp bảo vệ cRGD peptit Ảnh MRI u chuột (B) hạt từ (C)có hạt từ 17 Hình 1.10 Ảnh hưởng hiệu ứng kích thước nano đến từ tính tín hiệu MR cảm ứng (a) Ảnh TEM tinh thể nano Fe3O4 với kích thước 4,6,9 và12 nm (b) Thời gian hồi phục T2 nano tinh thể dung dịch nước 1,5 Testla 18 Hình 2.1 Quy trình tổng hợp hạt nano oxit sắt từ phương pháp đồng kết tủa 23 Hình 2.2 Quy trình tổng hợp hạt nano từ phương pháp thủy nhiệt 24 Hình 2.3 Quy trình bọc hạt nano Fe3O4 CS 25 Hình 3.1 Giản đồ nhiễu xạ tia X mẫu bột Fe3O4 tổng hợp phương pháp đồng kết tủa (ký hiệu Fe3O4 DKT) phương pháp thủy nhiệt (ký hiệu Fe3O4 TN) 28 Hình 3.2 Ảnh SEM mẫu Fe3O4 chế tạo (A) phương pháp đồng kết tủa (B) phương pháp thủy nhiệt 160oC thời gian 31 Hình 3.3 Ảnh TEM mẫu Fe3O4 chế tạo (A) phương pháp đồng kết tủa, (B) phương pháp thủy nhiệt 31 g Hình 3.4 Đường cong từ hóa mẫu Fe3O4 tổng hợp phương pháp đồng kết tủa (đường màu đen) phương pháp thủy nhiệt (đường màu đỏ) 32 Hình 3.5 Giản đồ XRD vật liệu nano từ Fe3O4 vật liệu bọc chitosan 34 Hình 3.6 Giản đồ EDX vật liệu Fe3O4 bọc vật liệu chitosan biến tính 35 Hình 3.7 Phổ FT - IR (a) chitosan biến tính (CS), (b) Fe3O4và Fe3O4 bọc chitosan biến tính (Fe3O4-CS) 36 Hình 3.8 Ảnh SEM mẫu hạt nano từ bọc chitosan (A) Fe3O4 tổng hợp phương pháp đồngkết tủa (B) Fe3O4 tổng hợp phương pháp thủy nhiệt 36 Hình 3.9 Đường cong từ hóa mẫu Fe3O4 trước sau bọc chitosan (trên Fe3O4 tổng hợp phương pháp thủy nhiệt) 37 Hình 3.10 Ảnh MRI thỏ chụp theo chế độ T2: trước tiêm (A) (B) sau tiêm 90 phút 39 h Từ ảnh TEM thấy, mẫu tổng hợp phương pháp đồng kết tủa hạt có dạng hình cầu Tuy nhiên, hạt bị dính vào nhau, kích thước trung bình khoảng 17,0 - 20 nm, tương tự kích thước xác định ảnh SEM Còn vật liệu tổng hợp phương pháp thủy nhiệt, hạt có dạng hình cầu mẫu xuất hạt có dạng hình lập phương Kích thước hạt khoảng 12 - 15 nm quan sát ảnh SEM phù hợp với kết nghiên cứu khác [44, 49, 50] 3.1.3 Tính chất từ vật liệu Fe3O4 Đường cong từ hóa vật liệu Fe3O4 biểu diễn hình Hình 3.17, biểu diễn phụ thuộc độ từ hóa vào từ trường tác động lên hệ Hình 3.17 Đường cong từ hóa mẫu Fe3O4 tổng hợp phương pháp đồng kết tủa (đường màu đen) phương pháp thủy nhiệt (đường màu đỏ) Có thể thấy, giá trị từ độ bão hòa hạt nano Fe3O4 nhỏ giá trị vật liệu khối Điều chứng tỏ hiệu ứng bề mặt ảnh hưởng đến tính chất từ vật liệu nano [51, 52] Như đề cập đến trên, phần tính chất vật liệu nano từ nói chung vật liệu nano Fe3O4 nói riêng Trong đó, nguyên nhân chủ yếu tỉ lệ lớn 32 nguyên tử bề mặt so với khối thể tích dẫn đến xuất lớp spin bất trật tự (spin-glass-like) bề mặt hạt khuyết thiếu ion Lớp spin ngăn cản spin bên lõi định hướng theo hướng tác dụng từ trường dẫn đến giảm từ độ bão hòa [53] Ngoài ra, hai trường hợp, mẫu không đạt trạng thái bão hòa hoàn toàn giá trị từ trường cỡ 10 kOe không đủ lớn Nguyên nhân lớp bề mặt vật liệu phát triển, bề mặt có tính siêu thuận từ, phản sắt từ, phi từ Do bị từ hóa từ trường có cường độ chưa đủ cao, nguyên tử bề mặt hạt chưa thể định hướng theo chiều từ trường tác dụng nên từ độ mẫu không đạt trạng thái bão hòa Từ Hình 3.17 thấy hai trường hợp không xuất vòng từ trễ (Hc = Oe), khẳng định vật liệu tổng hợp siêu thuận từ Giới hạn kích thước siêu thuận từ vật liệu Fe3O4 nhiệt độ phòng xác định vào khoảng 26 nm [7] Tuy nhiên, giá trị tham chiếu chưa có thống chung giá trị giới hạn Các mẫu Fe3O4 tổng hợp hai phương pháp có kích thước nằm giới hạn siêu thuận từ [23, 54] Gọi M10kOe từ độ mẫu vật liệu nano Fe3O4 từ trường đo cực đại 10 kOe Đối với vật liệu tổng hợp phương pháp thủy nhiệt, giá trị đạt 56 emu/g, vật liệu Fe3O4 tổng hợp phương pháp đồng kết tủa, giá trị đạt 60 emu/g Các vật liệu chế tạo có từ độ trung bình, vật liệu chế tạo phương pháp đồng kết tủa có kích thước lớn, tính bền động học không lớn, dễ bị sa lắng Các hạt từ tổng hợp phương pháp thủy nhiệt có kích thước phù hợp, từ độ trung bình, phù hợp cho ứng dụng y sinh Tuy nhiên, để chế tạo chất lỏng từ ứng dụng MRI, vật liệu từ cần bọc chất tương thích sinh học nhằm đảm bảo độ bền hệ vật liệu môi trường đồng thời tăng khả tương thích sinh học vật liệu với môi trường 33 Để điều chế chất lỏng từ ứng dụng vật liệu nano từ để ứng dụng y sinh, cần phải tạo lớp bọc cho vật liệu Vật liệu chitosan biến tính (CS) chọn làm vật liệu bọc luận văn Trong hai loại mẫu Fe3O4 tổng hợp, mẫu tồng hợp phương pháp thủy nhiệt cho thấy ưu mặt kích thước độ bão hòa từ Trong phần sau trình bày đặc trưng vật liệu nano từ Fe3O4 tổng hợp phương pháp thủy nhiệt bọc chitosan biến tính 3.2 Đặc trưng cấu trúc, hình dạng tính chất đặc trưng hạt nano Fe3O4 bọc chitosan biến tính Vật liệu chitosan biến tính (CS) lựa chọn làm vật liệu bọc đo vật liệu có tính tương thích sinh học cao Các mẫu chất lỏng từ nghiên cứu trình bày chế tạo để hướng tới ứng dụng chụp ảnh cộng hưởng từ MRI Để xem xét ảnh hưởng lớp vỏ bọc đến cấu trúc vật liệu, mẫu chất lỏng từ sau sấy khô xác định cấu trúc đặc trưng tính chất phương pháp XRD, EDX phổ hồng ngoại so sánh với mẫu chưa bọc 3.2.1 Các đặc trưng cấu trúc vật liệu Hình 3.18 biểu diễn giản đồ nhiễu xạ tia X mẫu hạt nano Fe3O4 trước sau bọc (Fe3O4-CS) Từ hình vẽ ta thấy hai mẫu có đỉnh đặc trưng cho cấu trúc spinel, điều có nghĩa lớp vỏ bọc không làm ảnh hưởng tới cấu trúc tinh thể vật liệu Fe3O4 Hình 3.18 Giản đồ XRD vật liệu nano từ Fe3O4 vật liệu bọc chitosan 34 Tuy nhiên, có lớp vỏ hữu bên làm nhiễu giản đồ tia X vật liệu, độ rộng đỉnh nhiễu xạ tăng lên, đỉnh nhiễu xạ (422) bị mờ khiến giản đồ XRD vật liệu Fe3O4 - CS đỉnh mờ khó quan sát hơn, tương tự với kết công bố công trình trước đây[55] Hình 3.19 Giản đồ EDX vật liệu Fe3O4 bọc vật liệu chitosan biến tính Sự có mặt lớp vỏ chitosan biến tính hạt từ thể giản đồ EDX vật liệu Fe3O4-CS (Hình 3.19) Ta thấy có mặt cácbon nitơ thành phần vật liệu, chứng tỏ thành phần hữu có trong vật liệu Sự có mặt chitosan biến tính liên kết hạt nano Fe3O4 với lớp vỏ chitosan biến tính nghiên cứu phổ hồng ngoại Hình 3.20 cho thấy phổ hồng ngoại mẫu Fe3O4-CS xuất dao động đặc trưng liên quan đến nhóm chức hạt Fe3O4 lớp vỏ bọc chitosan Ta thấy có mặt đỉnh 3453 (dao động đặc trưng cho liên kết OH NH, đỉnh vị trí 2951 đặc trưng cho dao động liên kết C-H, có mặt đỉnh vị trí 1667 cm-1 đặc trưng cho liên kết C=O, vị trí dao động liên kết NH nhóm NH2 Đỉnh 1425 đặc trưng cho liên kết C-N 1113 liên kết C-O-C Bên cạnh đó, quan sát đỉnh 599 cm-1 có xuất hai mẫu Fe3O4 mẫu Fe3O4-CS, đặc trưng cho liên kết Fe-O-Fe trong, đỉnh nhiễu xạ mặt phổ CS 35 Hình 3.20.Phổ FT - IR (a) chitosan biến tính (CS), (b) Fe3O4và Fe3O4 bọc chitosan biến tính (Fe3O4-CS) Như vậy, qua phân tích phổ hồng ngoại, ta thấy hạt nano Fe3O4 bọc CS 3.2.2 Hình thái học vật liệu nano từ Fe3O4 bọc chitosan biến tính Sự thay đổi hình dạng kích thước hạt nano Fe3O4 sau bọc so với mẫu trước bọc nghiên cứu thông qua hình thái học mẫu thể ảnh SEM Hình 3.21 ảnh SEM mẫu bọc chitosan Fe3O4 tổng hợp phương pháp đồng kết tủa Fe3O4 (A) (B) Hình 3.21 Ảnh SEM mẫu hạt nano từ bọc chitosan (A) Fe3O4 tổng hợp phương pháp đồngkết tủa (B) Fe3O4 tổng hợp phương pháp thủy nhiệt 36 Ta thấy thay đổi vật liệu sau bọc, hai trường hợp ảnh nhòe không rõ nét so với chưa bọc Còn so sánh hai mẫu với thấy kích thước mẫu dựa Fe3O4 tổng hợp phương pháp đồng kết tủa có kích thước vào khoảng 30 - 40 nm, lớn so với vật liệu trên Fe3O4 tổng hợp phương pháp thủy nhiệt (kích thước khoảng 20 nm) Như vậy, lần khẳng định hạt nano từ Fe3O4 bọc Từ tính vật liệu bọc Fe3O4 tổng hợp phương pháp thủy nhiệt nghiên cứu tiếp tục để đánh giá ảnh hưởng lớp bọc đến tính chất từ vật liệu 3.2.3 Tính chất từ vật liệu bọc chitosan biến tính Hình 3.22 biểu diễn đường cong từ hóa mẫu chất lỏng từ Fe3O4-CS nhiệt độ phòng đo với từ trường cực đại 10 kOe Hình 3.22.Đường cong từ hóa mẫu Fe3O4 trước sau bọc chitosan (trên Fe3O4 tổng hợp phương pháp thủy nhiệt) Có thể thấy mẫu chất lỏng từ có có tính chất siêu thuận từ nhiệt độ phòng, từ trường chúng bị khử từ dễ dàng bị từ hóa mạnh tác dụng từ trường Ngoài ra, ảnh hưởng lớp vỏ bọc lên tính chất từ nghiên cứu so sánh hạt nano Fe3O4chưa bọcvà mẫu 37 chất lỏng Fe3O4 bọc, kết cho thấy, mômen từ mẫu chất lỏng từ 56 emu/g xuống còn52 emu/g Sự suy giảm từ độ mẫu sau bọc so với mẫu ban đầu giả thiết ảnh hưởng lớp vỏ bọc Tuy nhiên, suy giảm không đáng kể Để tính toán chiều dày lớp vỏ bọc, sử dụng công thức sau để xác định độ dày lớp vỏ bọc [56]  6t  M s  M s 1    d (3.1) Trong đó: Ms() từ độ bão hòa mẫu khối Fe3O4 có từ độ bão hòa 92 emu/g [2], Ms từ độ vật liệu Fe3O4-CS, giá trị 52 emu/g, d kích thước hạt sau bọc Từ ảnh SEM ta ước tính d = 20 nm,  chiều dày lớp vỏ Từ công thức ta tính chiều dày lớp vỏ mẫu Fe3O4-CS có  = 1,428 nm 3.2.4 Ứng dụng làm tăng độ tương phản chụp ảnh cộng hưởng từ hạt nhân Nghiên cứu chế tạo vật liệu nano nói chung vật liệu nano từ nói riêng thu hút quan tâm lớn nhà khoa học giới Hạt nano từ đặc biệt quan tâm tiềm ứng dụng to lớn nhiều lĩnh vực đặc biệt lĩnh vực y sinh Trong y sinh hạt nano từ dùng chiết tách phân tử sinh học dùng từ trường, chất dẫn thuốc hướng đích, chất làm tăng độ tương phản chụp ảnh cộng hưởng từ Cho ứng dụng y sinh, hạt nano sử dụng phải đảm bảo có độ phân tán tốt nước, tương thích tốt mặt sinh học, bền hóa học, siêu thuận từ nhiệt độ phòng có độ từ hóa bão hòa cao Một hướng ứng dụng vật liệu từ sử dụng làm tác nhân tăng độ tương phản chụp ảnh cộng hưởng từ MRI Như trình bày chương I, vật liệu từ oxit sắt Fe3O4 thuộc loại tác nhân có xu hướng tác động thời gian hồi phục T2 Để đánh giá khả ứng dụng vật liệu nano từ Fe3O4, mẫu chất lỏng từ sở vật liệu thử nghiệm thỏ Trong phần này, hình ảnh MRI thỏ chụp theo chế tộ T2 (từ hóa ngang) Thỏ tiêm theo đường tĩnh mạch với ml hạt từ có nồng độ mg/ml (30 mg hạt từ 1,5 kg thỏ), thông thường với thỏ cần tiêm 20 mg/kg trọng lượng thể [43] Ảnh chụp thể hình 3.10 38 A B Hình 3.23 Ảnh MRI thỏ chụp theo chế độ T2: trước tiêm (A) (B) sau tiêm 90 phút Có thể thấy sau tiêm mẫu chất lỏng từ, tín hiệu hình ảnh MRI rõ ràng so với trước có tác nhân tăng độ tương phản Như vậy, hệ vật liệu nano từ Fe3O4 điều chế phương pháp thủy nhiệt có tiềm sử dụng chuẩn đoán hình ảnh theo phương pháp cộng hưởng từ MRI 39 KẾT LUẬN Từ kết nghiên cứu trên, rút kết luận sau: - Các vật liệu kích thước nano Fe3O4 tổng hợp thành công phương pháp đồng kết tủa phương pháp thủy nhiệt - Các phân tích hóa lý nhằm xác định cấu trúc tính chất vật liệu cho thấy: Phương pháp thủy nhiệt cho kích thước hạt nhỏ có độ bão hòa từ lớn Các vật liệu tổng hợp thể đặc tính siêu thuận từ nhiệt độ phòng tương tác hạt nano siêu thuận từ nhỏ - Chế tạo thành công chất lỏng từ hạt nano từ Fe3O4 tổng hợp phương pháp thủy nhiệt, hạt nano từ bọc chitosan biến tính - Từ phân tích hóa lý, xác định được: mẫu chất lỏng thể tính chất siêu thuận từ nhiệt độ Từ độ mẫu sau bọc nhỏ so với mẫu chưa bọc, độ suy giảm từ độ so với mẫu chưa bọc nhỏ không ảnh hưởng đến từ tính vật liệu - Vật liệu từ kích thước nano sắt chế tạo có khả ứng dụng làm chất tăng độ tương phản T2 ứng dụng chuẩn đoán hình ảnh theo phương pháp MRI 40 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Gupta, A K., and Gupta, M.,Synthesis and surface engineering of iron oxide nanoparticles for biomedical applications, Biomaterials 2005, 26, 3995-4021 [2] Cullity B D., and Graham C D., Introduction to magnetic materials, John Wiley & Sons, Inc., Hoboken, New Jersey, 2009 [3] Tevhide Ozkayaa, Muhammet S Toprakb, Abdulhadi Baykal, H¨ useyin Kavasc, Y¨ uksel K¨ oseo˘ gluc, and Bekir Aktas.Synthesis of Fe3O4 nanoparticles at 100 oC and its magnetic characterization, Journal of Alloys and Compounds 2009, 472, 18–23 [4] Figuerola, A., Di Corato, R., Manna, L., and Pellegrino, T.,From iron oxide nanoparticles towards advanced iron-based inorganic materials designed for biomedical applications, Pharmacological Research 2010, 62, 126-143 [5] Đức, N H., Vật liệu từ cấu trúc nano điện tử học spin, Nhà xuất Đại học Quốc gia, Hanoi, 2008 [6] McCurrie, R A., Ferromagnetic Materials Structure and Properties, Academic Press,San Diego, 1994 [7] Krishnan, K M., Pakhomov, A B., Bao, Y., Blomqvist, P., Y Chun, M G., Griffin, K., Ji, X., and Roberts, B K.,Nanomagnetism and spin electronics: materials, microstructure and novel properties, J Mater Sci 2006, 41, 793 [8] Levi, S a R T M.,Properties of single-domain, pseudo-single-domain, and multidomain magnetite,, J Geophys Res 1978, 83(B1), 309–323 [9] Kodama, R H., Makhlouf S A., and Berkowitz A E.Finite size effects in antiferromagnetic NiO nanoparticles, Phys Rev Lett 1997, 79, 1393 - 1396 [10] Gangopadhyay, S H., G C.; Dale, B.; Sorensen, C., M.; Klabunde, K J P., V.; Kostikas, A., and , C H.,Magnetic properties of ultrafine iron particles, Phys Rev B 1992, 45, 9778 [11] Coey, J M D.,Noncollinear spin arrangement in ultrafine ferrimagnetic crystallites, Phys Rev Lett 1971, 27, 1140-1142 [12] Thapa, D., Palkar, V R., Kurup, M B., and Malik, S K.,Properties of magnetite nanoparticles synthesized through a novel chemical route, Materials Letters 2004, 58, 2692-2694 41 [13] Goya, G F., and T S Berquo, a F C F.,Static and dynamic magnetic properties of spherical magnetite nanoparticles, Journal of Applied Physics 2003, 94 [14] Yunyu Shi 2006, In School of Chemical Emngineering The University of Adelaide [15] Néel, L.,Théorie du trainage magnétique des ferromagnétiques en grains fins avec applications aux Terres Cuites, Ann Geophys 1949, 5, 99 -136 [16] VIEGERS, M., P A., and TROOSTER, J., M.,THE MÖSSBAUER EFFECT OF SMALL PARTICLES OF GOLD, J Phys Colloques 1976, 37, C6-293 [17] Stephen, Z R., Kievit, F M., and Zhang, M.,Magnetite Nanoparticles for Medical MR Imaging, Materials today (Kidlington, England) 2011, 14, 330-338 [18] Sergey, P., Gubin, Magnetic nanoparticles WILEY-VCH Verlag GmbH&Co.KGaA, 2009 [19] Bean C P., and Jacobs I S.,Magnetic Granulometry and SuperParamagnetism,, Journal of Applied Physics, 1956, 27, 1448-1452 [20] S A Majetich, M S.,Topical Review: Magnetostatic interactions in magnetic nanoparticle assemblies: energy, time and length scales, J Phys D: Appl Phys 2006, 39, 407-422 [21] Dunlop, D J.,Superparamagnetic and single-domain threshold sizes in magnetite, J Geophys Res 1973, 78, 1780-1792 [22] Batlle, X., Amílcar Labarta, Pérez, N., and Guardia, P.,Magnetic nanoparticles basic research and biomedical application, J Magn Magn Mater 2007, 316, 756 [23] Caruntu, D., Caruntu, G., and O’Connor, C J.,Magnetic properties of variablesized Fe3O4 nanoparticles synthesized from non-aqueous homogeneous solutions of polyols., J Phys D: Appl Phys 2007, 40, 5801–5809 [24] Lam, T., Pouliot, P., Avti, P K., Lesage, F., and Kakkar, A K.,Superparamagnetic iron oxide based nanoprobes for imaging and theranostics, Advances in Colloid and Interface Science 2013, 199–200, 95-113 42 [25] Hashim, Z., Green, M., Chung, P H., Suhling, K., Protti, A., Phinikaridou, A., Botnar, R., Khanbeigi, R A., Thanou, M., Dailey, L A., Commander, N J., Rowland, C., Scott, J., and Jenner, D.,Gd-containing conjugated polymer nanoparticles: bimodal nanoparticles for fluorescence and MRI imaging, Nanoscale 2014, 6, 8376-8386 [26] Elster A and Burdette J., Questions and Answers in Magnetic Resonance Imaging St Louis, USA:Mosby, 2001 [27] Na, H B., Song, I C., and Hyeon, T.,Inorganic Nanoparticles for MRI Contrast Agents, Advanced Materials 2009, 21, 2133-2148 [28] Terreno, E., Castelli, D D., Viale, A., and Aime, S.,Challenges for Molecular Magnetic Resonance Imaging, Chemical Reviews 2010, 110, 3019-3042 [29] Xie, J., Chen, K., Lee, H.-Y., Xu, C., Hsu, A R., Peng, S., Chen, X., and Sun, S.,Ultrasmall c(RGDyK)-Coated Fe3O4 Nanoparticles and Their Specific Targeting to Integrin αvβ3-Rich Tumor Cells, Journal of the American Chemical Society 2008, 130, 7542-7543 [30] Cuenca, A G., Jiang, H., Hochwald, S N., Delano, M., Cance, W G., and Grobmyer, S R.,Emerging implications of nanotechnology on cancer diagnostics and therapeutics, Cancer 2006, 107, 459-466 [31] Shubayev, V I., Pisanic Ii, T R., and Jin, S.,Magnetic nanoparticles for theragnostics, Advanced Drug Delivery Reviews 2009, 61, 467-477 [32] Krishnan, K M.,Biomedical Nanomagnetics: A Spin Through Possibilities in Imaging, Diagnostics, and Therapy, IEEE transactions on magnetics 2010, 46, 2523-2558 [33] Zahn, M.,Magnetic Fluid and Nanoparticle Applications to Nanotechnology, Journal of Nanoparticle Research 2001, 3, 73-78 [34] Berkovskiĭ, B M., Bashtovoĭ, V G., and Unesco, Magnetic Fluids and Applications Handbook, Begell House, Incorporated, 1996 [35] Gupta, A K., and Wells, S.,Surface-modified superparamagnetic nanoparticles for drug delivery: preparation, characterization, and cytotoxicity studies., IEEE Trans Nanobioscience 2004, 3, 66-73 43 [36] Wei Wu., Q H., Changzhong Jiang.Magnetic Iron Oxide Nanoparticles: Synthesis and Surface Functionalization Strategies, Nanoscale Res Lett 2008, 3, 397–415 [37] Tartaj, P., M.P Morales, S Veintemillas-Verdaguer, T Gonzalez-Carreno, and C.J.Serna, Synthesis, properties and biomedical applications of magnetic nanopar-ticles, Elsevier, Amsterdam, Netherlands, 2006 [38] Jiang, J.-S., Zhi-Feng Gan, Yong Yang, Bing Du, Min Qian, and Zhang., P.,A novel magnetic fluid based on starch-coated magnetite nanoparticles functionalized with homing peptide, J Nanopart Res 2009, 11, 1321–1330 [39] Silva, V A J., Andrade, P L., Silva, M P C., d, A B D., Valladares, L D L S., and Aguiar, J A.,Synthesis and characterization of Fe3O4 nanoparticles coated with fucan polysaccharides, Journal of Magnetism and Magnetic Materials 2013 [40] Wei, X., and Viadero Jr, R C.,Synthesis of magnetite nanoparticles with ferric iron recovered from acid mine drainage: Implications for environmental engineering, Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects 2007, 294, 280-286 [41] Haw, C Y., Mohamed, F., Chia, C H., Radiman, S., Zakaria, S., Huang, N M., and Lim, H N.,Hydrothermal synthesis of magnetite nanoparticles as MRI contrast agents, Ceramics International 2010, 36, 1417-1422 [42] Perla E García Casillas, C A R G a C A M P.,Infrared Spectroscopy of Functionalized Magnetic Nanoparticles Infrared Spectroscopy – Materials Science, Engineering and Technology 2009, 406-420 [43] Feng, B., Hong, R Y., Wang, L S., Guo, L., Li, H Z., Ding, J., Zheng, Y., and Wei, D G.,Synthesis of Fe3O4/APTES/PEG diacid functionalized magnetic nanoparticles for MR imaging, Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects 2008, 328, 52-59 [44] Iida, H., Takayanagi, K., Nakanishi, T., and Osaka, T.,Synthesis of Fe3O4 nanoparticles with various sizes and magnetic properties by controlled hydrolysis, Journal of Colloid and Interface Science 2007, 314, 274-280 44 [45] Daou, T J., G Pourroy, S Be ´gin-Colin, J M Grene `che, C Ulhaq-Bouillet, P Legare ´, P Bernhardt, C Leuvrey, and Rogez, G.,Hydrothermal Synthesis of Monodisperse Magnetite Nanoparticles, Chem Mater 2006, 18, 4399 4404 [46] Cornell, R M., and Schwertmann, U., The Iron Oxides: Structure, Properties, Reactions, Occurrences and Uses, Wiley, 2006 [47] Linh, P H 2013, Viện Khoa học Vật liệu [48] Mạnh, Đ H 2011, Viện Khoa học Vật liệu, Hano [49] Behdadfar, B., Kermanpur, A., Sadeghi-Aliabadi, H., Morales, M d P., and Mozaffari, M.,Synthesis of high intrinsic loss power aqueous ferrofluids of iron oxide nanoparticles by citric acid-assisted hydrothermal-reduction route, Journal of Solid State Chemistry 2012, 187, 20-26 [50] Srivastava, M., Singh, J., Yashpal, M., Gupta, D K., Mishra, R K., Tripathi, S., and Ojha, A K.,Synthesis of superparamagnetic bare Fe3O4 nanostructures and core/shell (Fe3O4/alginate) nanocomposites, Carbohydrate Polymers 2012, 89, 821-829 [51] Yan, A., Liu, X., Qiu, G., Wu, H., Yi, R., Zhang, N., and Xu, J.,Solvothermal synthesis and characterization of size-controlled Fe3O4 nanoparticles, Journal of Alloys and Compounds 2008, 458, 487-491 [52] Wang, J., Sun, J., Sun, Q., and Chen, Q.,One-step hydrothermal process to prepare highly crystalline Fe3O4 nanoparticles with improved magnetic properties, Materials Research Bulletin 2003, 38, 1113-1118 [53] Zhang, Y., Yang, Z., Yin, D., Liu, Y., Fei, C., Xiong, R., Shi, J., and Yan, G.,Composition and magnetic properties of cobalt ferrite nano-particles prepared by the co-precipitation method, Journal of Magnetism and Magnetic Materials 2010, 322, 3470-3475 [54] Feng, J., Mao, J., XiaogangWen, and Tu, M.,Ultrasonic-assisted in situ synthesis and characterization of superparamagnetic Fe3O4 nanoparticles, Journal of Alloys and Compounds 2011, 509, 9093–9097 45 [55] Doaga A, A M Cojocariu, W Amin, F Heib, P Bender, R Hempelmann, and O F Caltun.Synthesis and characterizations of manganese ferrites for hyperthermia applications, Materials Chemistry and Physics 2013, 143, 305 [56] Chauhan, R P., Singh, G., Singh, S., Bag, N., Patra, M., Vadera, S R., Mishra, A K., and Mathur, R.,Biotinylated magnetic nanoparticles for pretargeting: synthesis and characterization study, Cancer Nanotechnology 2011, 2, 111120 46 ... đề tài Nghiên cứu cấu trúc tính chất đặc trưng vật liệu nano sắt chuẩn đoán hình ảnh mô bệnh chụp cộng hưởng từ MRI Trong số hệ vật liệu nano từ hạt nano Fe3O4 có nhiều ưu điểm hệ vật liệu khác... QUANG NGHIÊN CỨU CẤU TRÚC VÀ TÍNH CHẤT ĐẶC TRƯNG VẬT LIỆU NANO TRÊN NỀN SẮT TRONG CHUẨN ĐOÁN HÌNH ẢNH MÔ BỆNH TRONG CHỤP CỘNG HƯỞNG TỪ MRI Chuyên ngành: Hóa phân tích Mã số: 60.44.01.18 LUẬN VĂN THẠC... hạt nano từ Vật liệu có tính chất, đặc biệt từ tính khác nhiều so với vật liệu khối Để hiểu rõ tính chất hạt nano từ trình bày cách khái quát cấu trúc tinh thể tính chất từ vật liệu 1.1 Cấu trúc