Nghiên cứu chế tạo hạt nano đa chức năng và thử nghiệm ứng dụng trong y sinh

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI BÁO CÁO TỔNG KẾT KẾT QUẢ THỰC HIỆN ĐỀ TÀI/DỰ ÁN NGHIÊN CỨU CẤP ĐẠI HỌC QUỐC GIA Tên đề tài/dự án: NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO HẠT NANO ĐA CHỨC NĂNG VÀ THỬ NGHIỆM ỨNG DỤNG TRONG Y SINH Mã số đề tài/dự án: QG.12.03 Chủ nhiệm đề tài/dự án: TS Nguyễn Hoàng Nam Hà Nội, tháng 09 năm 2014 http://vnu.edu.vn/home/?C2041 PHẦN I THÔNG TIN CHUNG Tên đề tài/dự án: Nghiên cứu chế tạo hạt nano đa chức thử nghiệm ứng dụng y sinh Mã số: QG.12.03 Danh sách chủ nhiệm, thành viên tham gia thực đề tài/dự án Đơn vị công tác TT Chức danh, học vị, họ tên Chức danh thực đề tài/dự án TS Nguyễn Hoàng Nam Khoa Vật lý Chủ nhiệm NCS Lưu Mạnh Quỳnh Khoa Vật lý Thư ký PGS.TS Trần Thị Hồng Trường ĐHKHTN Ủy viên PGS.TS Mai Anh Tuấn ĐHQGHN Ủy viên PGS.TS Nguyễn Thị Vân Phịng Thí nghiệm trọng Ủy viên Anh điểm Enzym Protein ThS Nguyễn Minh Hiếu Trung tâm Nano Ủy viên Năng lượng Tổ chức chủ trì: Trường Đại học Khoa học tự nhiên Thời gian thực hiện: 5.1 Theo hợp đồng: từ tháng 10 năm 2012 đến tháng 10 năm 2014 5.2 Gia hạn (nếu có): khơng 5.3 Thực thực tế: từ tháng 10 năm 2012 đến tháng 10 năm 2014 Sản phẩm đăng ký: 6.1 Sản phẩm khoa học công nghệ: - 01 báo ISI - 01 báo đăng tạp chí nước - 01 báo cáo hội nghị - Quy trình chế tạo hạt nano đa chức - Báo cáo đánh giá khả ứng dụng hạt đa chức đánh dấu tách chiết DNA - 200 ml dung dịch chứa lọại hạt nano đa chức 6.2 Sản phẩm đào tạo: 01 thạc sỹ, 02 cử nhân thuộc nhiệm vụ chiến lược 6.3 Các sản phẩm khác: ……………………………………………………………… Tổng kinh phí phê duyệt đề tài, dự án: 200 triệu đồng PHẦN II NỘI DUNG VÀ KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU Mục tiêu Mục tiêu đề tài chế tạo hạt nano đa chức từ hạt nano đơn lẻ để ứng dụng tính ưu việt loại hạt nano đơn lẻ Cách tiếp cận phương pháp nghiên cứu tiến hành 2.1 Phương pháp tiếp cận Nhóm nghiên cứu tiếp cận vấn đề cách kế thừa nghiên cứu trước nhóm nhóm khác việc chế tạo hạt nano phương pháp đơn giản, rẻ tiền Sau hạt nano đơn lẻ tổ hợp lại thành hạt nano đa chức mang tính tổng hợp hạt nano đơn lẻ, có khả ứng dụng cao 2.2 Phương pháp nghiên cứu Nhóm nghiên cứu sử dụng phương pháp thực nghiệm để thử nghiệm chế tạo hạt nano đơn lẻ hạt nano kim loại, nano bán dẫn nano từ tính Quy trình chế tạo hạt nano thay đổi để tối ưu Khi chế tạo hạt nhóm nghiên cứu tổ hợp hạt nano đơn lẻ hai phương pháp, tạo lớp vỏ bọc SiO2 bên tổ hợp hạt nano đơn lẻ, hai tạo liên kết sinh học chúng Nội dung kết nghiên cứu 3.1 Mô tả kết nghiên cứu đạt Nội dung 1: Nghiên cứu chế tạo tối ưu hóa qui trình chế tạo hạt nano kim loại, bán dẫn nano từ tính: a Hạt nano kim loại Trong phần này, hạt nano kim loại chế tạo phương pháp hóa ướt bao gồm hạt nano bạc nano vàng - Hạt nano Bạc Nhằm tối ưu hóa qui trình chế tạo hạt nano Ag chức hóa nhóm chức 4aminothiphenol (4-ATP), hai phương pháp khử sử dụng Phương pháp khử sử dụng Trisodium citrate (TSC) Quá trình khử ion bạc thành bạc TSC mơ tả ngắn gọn hình 3.1 Hình 3.1 Mơ tả trình chế tạo hạt nano Bạc phương pháp khử TSC Ở phương pháp TSC dùng chất khử chất hoạt hóa Nồng độ độ pH dung dịch chứa TSC nồng độ tới hạn hạt nano bạc dung dịch ban đầu tối ưu hóa Nhận thấy nồng độ dung dịch TSC đạt đến 0.1 M, độ pH đạt đến hay nồng độ muối bạc đến 220 ppm dung dịch chứa hạt nano chưa hoạt hóa hình thành ổn định để thời gian dài Khi nồng độ độ pH thay đổi, hạt có tượng kết đám lắng sau tuần đến tuần bảo quản điều kiện thường Các trường hợp hàm lượng chất vượt ngưỡng, độ pH xuống 4, lên hay nồng độ ion Bạc cao 250 ppm khơng hình thành hạt nano Phương pháp khử sử dụng Sodium borohydrate (NaBH4) Cho 100ml dung dịch Sodium Borohydride (NaBH4) nồng độ 0.1M vào 750ml dung dịch bạc acetate (CH3OOAg) nồng độ 0.02M Trong khuấy đều, dung dịch chuyển màu sậm đen Sau nhỏ từ từ 40ml dung dich 4-Aminothiophenol (4ATP) 1mM Hệ để qua đêm để phản ứng xảy hoàn toàn Qua ngày, mẫu lọc rửa nhiều lần phương pháp quay li tâm nhiều lần để loại bỏ hóa chất cịn dư q trình phản ứng (Hình 3.2) Hình 3.2 : Sơ đồ chế tạo hạt nano bạcbằng phương pháp khử sử dụng Sodium borohydrate Trong qui trình này, việc chế tạo hạt nano Bạc tối ưu hóa việc thay đổi muối Bạc từ gốc acetate thành gốc Nitrate bổ sung chất hoạt hóa bề mặt, cụ thể cetyltrimethyl ammonium bromide (CTAB) polyvilnyl pyrrolidone (PVP) để thay đổi kích thước hình thái hạt Khảo sát nhiễu xạ tia X cho thấy sử dụng CTAB làm chất hoạt hóa, cho hạt có kích thước nhỏ hơn, bị lẫn tạp cho AgBr hình thành q trình phản ứng Bởi vậy, chúng tơi sử dụng hạt nano Bạc chế tạo theo qui trình khử trực tiếp Bạc acetate Bạc nitrate với chất hoạt hóa PVP - Các hạt nano vàng Chế tạo hạt nano vàng chức hóa Hạt nano vàng chức hóa bề mặt chế tạo phương pháp bọc trực tiếp trình tạo hạt - ml HAuCl4 nồng độ 0,1M cho vào bình tam giác tích 50 ml - Bổ sung 40 ml CTAB nồng độ 0,15 M nước cất lần, khuấy thấy dung dịch chuyển màu đỏ gạch - Cho ml dung dịch 4-ATP nồng độ 0,1M cồn tuyệt đối khuấy - Nhỏ ml dung dịch NaBH4 nồng độ 1M thấy dung dịch chuyển màu gạch đen đậm - Để qua ngày cho hạt nano ổn định tiến hành lọc rửa lần nước cất hai lần khử trùng phương pháp quay li tâm 8500 vòng/phút thời gian tiếng Hạt vàng sau lưu trữ ống Falcon đo UV-vis để xác định tương đối nồng độ theo cường độ hấp thụ Tại đỉnh hấp thụ đặc trưng 515nm, sau pha loãng đến 12 lần cường độ hấp thụ tương đối 2,5 Kết chế tạo hạt nano kim loại Các hạt nano kim loại sau chế tạo nghiên cứu phương pháp đo phổ hấp thụ UV-vis để kiếm tra tượng Plasmon bề mặt, sau chụp ảnh TEM Kết chế tạo hạt nano bạc bọc 4-ATP Kết đo nhiễu xạ tia X cho thấy hạt nano Bạc hình thành dạng tinh thể lập phương tâm mặt xếp chặt (Closet-packed FCC) với đỉnh nhiễu xạ đọc 38,11o, 44,29o 64,41o, trùng với thẻ chuẩn JDSPS số 04-0738 Từ độ bán rộng phổ tính kích thước hạt tinh thể 23 ± 2nm trùng với phân bố kích thước hạt ảnh TEM Kết UV-vis TEM hạt nano Bạc biểu diễn hình A B Hình 3.3 Kết TEM UV-vis hạt nano Bạc chế tạo phương pháp khử Kết đo nhiễu xạ tia X Hình 3.4 Phổ X-ray mẫu nano bạc chế tạo phương pháp khử Kết đo hấp thụ UV-vis cho thấy đỉnh phổ hấp thụ dung dịch chưa hạt nano bạc 415nm Phổ hấp thụ UV-vis dùng để kiểm tra độ lặp lại lần chế tạo, cách kiểm tra trùng lặp hình dạng phổ Bên cạnh phổ hấp thụ UV-vis dùng để kiểm tra nồng độ hạt chế tạo kiểm tra hàm lượng sản phẩm phụ phản ứng Từ định hệ thống kiểm định sở chuẩn để kiểm định chất lượng dung dịch chứa hạt nano Bạc bao gồm: - Độ pH - Hình dáng phổ hấp thụ Vị trí đỉnh hấp thụ cường độ đỉnh hấp thụ Sấy khơ đến khối lượng khơng đổi tính nồng độ khối lượng/thể tích hạt nano bạc Phổ tán xạ Raman tăng cường bề mặt hạt Bạc bọc 4-ATP Hình 3.5 Phổ tán xạ Raman tăng cường bề mặt hạt nano Ag-ATP Phổ tán xạ Raman tăng cường bề mặt liên kết bề mặt kim loại hệ tượng cộng hưởng Plasmon bề mặt Dưới tác dụng tượng Plasmon bề mặt, cường độ điện từ trường bề mặt hạt nano kim loại tăng vọt, lên tới 105-106 lần so với bình thường Vì vậy, cường độ tán xạ Raman số liên kết bề mặt hạt kim loại theo dõi cách dễ dàng Đồng thời cố định số liên kết bề mặt hạt nano Bạc, tín hiệu tán xạ Raman tăng cường bề mặt lại trở thành nhân tố đánh dấu vị trí hạt nano Bạc Hình 3.5 kết đo tán xạ Raman phân tử 4-ATP bề mặt hạt nano Bạc Có thể thấy đỉnh tán xạ đặc trưng dao động phân tử 4-ATP.Chúng tơi kết hợp với nhóm tính tốn Trung tâm Khoa học vật liệu để tìm hiểu chất đỉnh tán xạ nhận được.Kết nhận phù hợp với phổ đo kết công bố trước (Bảng 3.1) Bảng 3.1 Bảng tổng hợp mode dao động ứng với đỉnh tán xạ Raman phân tử 4-ATP Ag-4ATP 1602 cm-1 Modeling Kết Dao động Modeling results công bố đặc trưng figures 1629 cm-1 - γ CH 1589 cm-1 1549 cm-1 γ NH - - - 1489 cm-1 1493 cm-1 1489 cm-1 σCC+ γCH 1430 cm-1 - 1427 cm-1 σCC+δNH 1388 cm-1 1390 cm-1 1386 cm-1 δCC+δCH 1302 cm-1 1307 cm-1 - σNC - 1144 cm-1 1119 cm-1 1141 cm-1 σCC 1077 cm-1 1092 cm-1 1081 cm-1 σSC 1007 cm-1 1030 cm-1 - σCC+γCH 828 cm-1 831 cm-1 816 cm-1 δCC 639 cm-1 - - - 392 cm-1 - ~ 394 cm-1 Ag-S Bảng kết cho thấy phân tử 4-ATP liên kết chặt chẽ với bề mặt nguyên tử Ag bề mặt hạt nano thông qua liên kết cộng hóa trị Ag-S (đỉnh 392 cm-1) Điều cho thấy phân tử 4-ATP tồn bền bề mặt hạt nano Ag, đồng thời đảm bảo có mặt đỉnh tán xạ Raman tăng cường bề mặt tồn sau bọc lớp SiO2 Ngồi thấy số đỉnh rõ ràng vị trí 1077 cm-1, 1144 cm-1 1589 cm-1 ứng với dao động σS-C, σC-C γN-H Không đỉnh dao động 1589 cm-1 cho thấy tồn gốc amin tự bề mặt hạt nano Bạc Đây nhóm có hoạt tính sinh học mạnh, chứng tỏ hạt Ag-4ATP có khả tương thích sinh học cao Kết chế tạo hạt nano Vàng bọc 4-ATP Kết đo nhiễu xạ tia X ảnh TEM có kích thước hạt mong muốn đồng thời làm thay đổi điện tích bề mặt hạt hình thành Các hạt nano có cấu trúc đa lớp nghiên cứu chế tạo rộng rãi giới nhiều phương pháp khác đồng kết tủa [15,16], cấy ghép polymer [17], vi nhũ tương [18-21], sol-gel [22], hấp thụ đa lớp [23,24] … Tuy nhiên phương pháp chế tạo kể đem đến hạt nano đơn tính chất, điều kiện thực khó với kinh phí chế tạo đẩy lên cao Trong nghiên cứu quốc tế có khái niệm hạt nano có nhiều lớp khác, hạt nano chức hóa với chức khác để thực nhiều cơng việc vi dụ đồng thời tách chiết DNA, hướng đích sau tiêu diệt tế bào có hại [25] Tuy nhiên xét mặt vật lý, lõi loại hạt hạt đơn chức co cấu trúc lõi vỏ Dựa phân tích này, nhóm tác giả đưa định hướng nghiên cứu chế tạo loại vật liệu đơn giản phương pháp, đa chức năng, sử dụng nhiều phương tiện đo đạc, nghiên cứu, nhằm phát huy mặt tích cực hạn chế mặt tiêu cực loại hạt nano khác nhờ tăng tính ứng dụng hạt nano y sinh Trong loại vật liệu đa chức này, SiO2 sử dụng để bọc hạt nano từ tính, QDs hạt nano kim loại để tạo loại vật liệu mang nhiều tính tổng hợp loại hạt nano, đảm bảo tính an tồn, nhằm phục vụ cho nghiên cứu đa dạng y sinh Các tổ hợp hạt đa chức hạt nano có đồng thời từ tính tính phát huỳnh quang QDs hay hạt nano từ tính-kim loại kết hợp Fe3O4 – Au Các hạt đa chức đồng thời dùng để tách chiết đánh dấu phần tử sinh học Trong nước (Phân tích, đánh giá tình hình nghiên cứu nước thuộc lĩnh vực nghiên cứu đề tà; đặc biệt phải nêu cụ thể kết nghiên cứu liên quan đến đề tài mà cán tham gia đề tài thực Nếu có đề tài chất thực cấp khác, nơi khác phải giải trình rõ nội dung liên quan đến đề tài này; Nếu phát có đề tài tiến hành mà đề tài phối hợp nghiên cứu cần ghi rõ Tên đề tài, Tên Chủ nhiệm đề tài quan chủ trì đề tài đó) Hiện có nhiều đề tài nước nghiên cứu chế tạo tính chất hạt nano đơn chức nhằm ứng dụng y sinh nhóm Viện Khoa học Vật liệu, Viện Khoa học Công nghệ Việt Nam, nhóm GS Nguyễn Xuân Phúc nghiên cứu việc ứng dụng hạt nano từ tính đốt nhiệt từ, nhằm điều trị không can thiệp tế bào ung thư GS Lê Quốc Minh nghiên cứu ứng dụng hạt nano phát huỳnh quang để phát vi khuẩn, virút GS Nguyễn Quang Liêm PGS Phạm Thu Nga nghiên cứu đánh dấu tế bào chấm lượng tử bán dẫn Tại Đại học Bách Khoa Hà Nội, GS Nguyễn Đức Chiến nghiên cứu cảm biến DNA dựa vi điện cực Tại TP Hồ Chí Minh, PGS Trần Hoàng Hải nghiên cứu đốt nhiệt từ hạt nano có bọc silica Theo thơng tin riêng trang web công ty Nam Khoa Bio-tek (xem Nam Khoa biotek URL), công ty phối hợp với TS Nguyễn Chánh Khê, chuyên gia cơng nghệ nano-carbon (Vườn ươm cơng nghệ cao Sài Gịn, Sai Gon high-tech park), thử nghiệm thành công tách chiết DNA virút gây bệnh viêm gan HBV, HCV từ mẫu huyết bệnh nhân nghi nhiễm số loại hạt nano từ có bọc silica., nhóm GS.TSKH Nguyễn Xuân Phúc nghiên cứu hạt nano từ tính Fe3O4 chế tạo phương pháp đồng kết tủa nhằm ứng dụng tách chiết vi khuẩn viêm gan B, Tuy nhiên nghiên cứu hạt nano đơn chức năng, hạt nano từ tính, hạt nano kim loại, có it nghiên cứu tổ hợp hạt nano có chức tổng hợp hạt nano đơn cấu trúc lõi vỏ hạt nano từ bọc lớp vàng, phần phương pháp chế tạo 104 phức tạp Khoa Vật lý, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, ĐHQG Hà Nội tập thể tác giả tham gia đề tài có nhiều kinh nghiệm việc nghiên cứu thử nghiệm chế tạo hạt nano đơn chức từ tính, QDs, kim loại nhiều cách khác đồng kết tủa, hóa siêu âm, polyol, điện hóa siêu âm, chiếu xạ laser Các hạt nano đơn chức nghiên cứu ứng dụng thành công y sinh sử dụng hạt vàng để phát tế bào ung thư vú hay virút HBV gây ung thư vòm họng Một vấn đề coi cấp thiết nghiên cứu bản, nghiên cứu định hướng ứng dụng nước tính lặp lại khơng cao điều kiện thí nghiệm khả đưa sản phẩm thương mại hóa thấp Đây giá thành nghiên cứu lớn; nghiên cứu dừng lại mức độ tượng, khơng có cầu gắn kết chuyển giao cơng nghệ để thị trường hóa thành phẩm 13.2 Định hướng nội dung cần nghiên cứu Đề tài, luận giải cần thiết, tính cấp bách, ý nghĩa lý luận thực tiễn (Trên sở đánh giá tình hình nghiên cứu ngồi nước, phân tích cơng trình nghiên cứu có liên quan, kết lĩnh vực nghiên cứu đề tài, cần nêu rõ vấn đề tồn tại, từ nêu mục tiêu nghiên cứu hướng giải mới, nội dung cần thực – trả lời câu hỏi đề tài nghiên cứu giải vấn đề gì, thuận lợi khó khăn cần giải quyết) Qua phân tích nghiên cứu ngồi nước ta thấy nghiên cứu chế tạo hạt nano đa chức giới thiệu vấn đề bỏ ngỏ, bước tiếp nối nghiên cứu có hạt nano đơn chức nhằm kết hợp tính chất ưu việt chúng để có ứng dụng tốt y sinh Các hạt nano đa chức tổ hợp hạt nano đơn chức với đầy đủ tính chất chúng co thêm tính chất riêng biệt kết hợp Mơ hình hạt nano đa chức biểu diễn hình Các hạt nano đơn chức nănđược bọc lớp vỏ SiO2 tương thích sinh học, sau chức hóa nhóm chức phù hợp với mục đích ứng dụng Tính khả thi mơ hình cao dựa kết đạt nhóm tác giả cộng đồng khoa học Việt Nam giới Để thử nghiệm ứng dụng hạt nano đa chức năng, đối tượng y sinh mà nghiên cứu quan Bệnh Rubella (hay gọi Ru-bê-on, bệnh sởi Đức), thường xuất vào mùa đơng xn, xảy thành dịch Tuy bệnh Rubella bệnh lây nhiễm không gây nên biến chứng nguy hiểm, không gây chết người bệnh sởi thường (thuờng gây biến chứng trầm trọng: viêm phổi, viêm phế quản, viêm não, viêm tim, viêm tai giữa, rối loạn tiêu hóa…) lại nghiêm trọng có khả gây nên dị tật bẩm sinh nặng nề bào thai Thời gian ủ bệnh tâm virút rubella Vi rút gây nên loại bệnh truyền nhiễm gọi 105 từ 12 - 23 ngày sau tiếp xúc với nguồn lây Phát sớm nguồn gây bệnh virut gây hỗ trợ nhiều công tác điều trị, khoanh vùng, dập dịch sau Trong khuôn khổ đề tài này, tập trung vào việc chế tạo loại hạt nano đơn chức đa chức nhằm thử nghiệm ứng dụng phát virút Rubella với nội dung công việc dự kiến sau: Nội dung 1: Nghiên cứu chế tạo tối ưu hóa qui trình chế tạo hạt nano kim loại, bán dẫn nano từ tính: d Hạt nano kim loại - Chế tạo hạt nano kim loại Au, tiến hành chức hóa bề mặt hạt nano kim loại hóa chất đặc biệt 4-ATP, cysteamin, … sử dụng phép đo vật lý để nghiên cứu thay đổi tính chất chúng trước sau chức hóa Các phép đo dự kiến: Phổ hấp thụ UV-vis, FTIR, SERS (Surface Enhanced Raman Spectroscopy, Raman tăng cường bề mặt), XRD… e Hạt nano từ Fe3O4 - Sử dụng phương pháp đồng kết tủa để chế tạo hạt nano Fe3O4 với kích thước nằm khoảng 12-20 nm Nghiên cứu tính chất từ mẫu chế tạo Các phép đo dự kiến: VSM, XRD, EDS … f Các hạt QD - Các hạt QD dự kiến hạt ZnS pha tạp Mn chế tạo phương pháp đồng kết tủa, thủy nhiệt có tính phát quang mạnh Sử dụng phép đo quang học để khảo sát tính chất mẫu, nghiên cứu thay đổi tính chất quang theo nồng độ tạp Các phép đo dự kiến: EDS, XRD, UV-vis, PL (Photoluminescence, Huỳnh quang), … Nội dung 2: Nghiên cứu chế tạo hạt đa chức từ-kim loại Fe304 – Au, từbán dẫn Fe3O4 – ZnS:Mn Sử dụng phương pháp hóa đơng kết tủa để chế tạo hạt nano đa chức năng, không cần nhiều bước kết nhận đảm bảo tính chất vật lý cần có hạt nano trước đó: - Chế tạo hạt nano kim loại từ: Sử dụng SiO2 bọc hai loại hạt nano kim loại Au Fe3O4 - Chế tạo hạt nano từ, phát quang: Sử dụng SiO2 bọc hai loại hạt QD ZnS:Mn hạt nano Fe3O4 Nội dung 3: Nghiên cứu tính chất hạt đa chức từ-kim loại Fe304 – Au, từbán dẫn Fe3O4 – ZnS:Mn Việc nghiên cứu tính chất hạt nano đa chức kể tập trung vào thay đổi tính chất vật lý đặc trưng trước sau bọc, bao gồm: tính chất từ, tính chất quang Sau tiến hành bước chế tạo, phép đo dự kiến để so sánh trình bọc tiến hành sau: 106 - Với hạt kim loại từ: Đo từ tính, đo phổ hấp thụ UV-vis, đo SERS định lượng tương đối nồng độ hạt - Với hạt từ - phát quang: Đo từ tính, đo phổ hấp thụ UV-vis, đo huỳnh quang định lượng tương đối nồng độ hạt - Với hạt kim loại, phát quang: Đo hấp thụ, huỳnh quang định lượng nồng độ hạt - Các phsp đo dự kiến: Từ tính, UV-vis, PL, SERS, FTIR … Hình Mơ tả cấu trúc hạt đa chức từ tính - phát quang Nội dung 4: Nghiên cứu ứng dụng hạt đa chức tách chiết DNA đánh dấu virus gây bệnh: Sử dụng tính chất hấp phụ sinh học SiO2 tách chiết DNA Đây đặc tính thú vị SiO2 ứng dụng phổ biến sinh học phân tử, để tách chiết DNA khỏi dung dịch Với khả định hướng tốt từ trường, hạt nano đa chức sử dụng dễ dàng hơn, linh động mà không cần phải sử dụng đến máy móc phức tạp máy li tâm Bên cạnh đó, việc sử dụng định hướng từ làm giảm lực tương tác học so với dùng máy li tâm nên dự kiến có chất lượng tốt Song song với nó, tính chất quang hạt kể dùng chất nhuộm màu Như vậy, song song với việc nghiên cứu tính huỳnh quang, hấp thụ UV-vis, ta đưa phép đo định lượng tương đối cho nồng độ DNA tách chiết khỏi dung dịch Chức hóa bề mặt lớp SiO2 nhóm chức sinh học amin (-NH2) hay carboxyl (-COOH) định hướng ứng dụng đánh dấu Chức hóa lớp SiO2 nhóm chức amin (-NH2) Nghiên cứu thay đổi tính chất vật lý trước sau chức hóa Tiến hành thử nghiệm ứng dụng đánh dấu sinh học qui mơ phịng thí nghiệm nhằm phát virút ví dụ virút rubella 107 Hình Mơ tả nghiên cứu ứng dụng hạt đa chức tách chiết DNA đánh dấu tế bào ung thư da, virus gây bệnh - Phương pháp nghiên cứu: Phương pháp nghiên cứu sử dụng phương pháp thực nghiệm Các hạt nano đa chức thử nghiệm chế tạo phương pháp hóa hóa lý Các tính chất chúng khảo sát máy phân tích đại ngồi ĐHQGHN Các hạt nano đa chức chế tạo thử nghiệm ứng dụng phát tế bào ung thư, virút, 108 14 - Liệt kê danh mục cơng trình nghiên cứu, tài liệu có liên quan đến đề tài trích dẫn đánh giá tổng quan Enüstün, B V and Turkevich, J., Coagulation of colloidal gold J Am Chem Soc., 1963, 85, 3317–3328 Murphy, C J., Sau, T., Gole, A and Orendorff, C., Surfactantdirected synthesis and optical properties of one-dimensional plasmonic metallic nanostructures MRS Bull., 2005, 30, 349–355 Bradley, J S., Hill, E W., Klein, C., Chaudret, B and Duteil, A., Synthesis of monodispersed bimetallic palladium–copper nanoscale colloids Chem Mater., 1993, 5, 254–256 Bonnemann, H and Brijoux, W., Advanced Catalysts and Nanostructured Materials, Academic Press, 1996, p 165 Pastoriza-Santos, I and Liz Marzan, L M., Formation and stabilization of silver nanoparticles through reduction by N,N-dimethylformamide Langmuir, 1999, 15, 948–951 Xia, Y and Halas, N J., Shape controlled synthesis and surface plasmonic properties of metallic nanostrures MRS Bull., 2005, 30, 338–343 El-Sayed, M A., Small is different: Shape-, size- and composition- dependent properties of some colloidal semiconductor nanocrystals Acc Chem Res., 2004, 37, 326–333 Burda, C., Chen, X., Narayanan, R and El-Sayed, M A., Chemistry and properties of nanocrystals of different shapes Chem Rev., 2005, 105, 1025–1102 Kulkarni, S K., Doped II–VI semiconductor nanoparticles Encycl Nanosci Nanostruct Mater., 2004, 2, 527–564 10 Steigerwald, M L and Brus, L E., Synthesis, stabilization and electronic structure of quantum semiconductor nanoclusters Ann Rev Mater Sci., 1989, 19, 471–495 11 Shinoda, K., Microemulsions: Colloidal aspects Adv Colloid Interface Sci., 1975, 4, 281 12 Kundu, M., Khosravi, A A., Singh, Prabhat and Kulkarni, S K., Synthesis and study of organically capped ultra small clusters of cadmium sulfide J Mater Sci., 1997, 32, 245–248 13 Massart R and Cabuil V 1987 J Chem Phys 84 967 14 Sugimoto T and Matijevic E 1980 J Colloid Interface Sci 74 227 15 Imhof, A., Preparation and characterization of titania-coated polystyrene spheres and hollow titania shells Langmuir, 2001, 17, 3579–3585 16 Ocana, M., Hsu, W P and Matijevic, E., Preparation and properties of uniformcoated colloidal particles Titania on zinc oxide Langmuir, 1991, 7, 2911– 2916 17 Okaniwa, M., Synthesis of poly (tetrafluoroethylene)/poly (butadiene) coreshell particles and their graft copolymerization J Appl Polym Sci., 1998, 68, 185–190 18 Li, T., Moon, J., Morrone, A A., Mecholsky, J J., Talhman, D R and Adair, J H., Preparation of Ag/SiO2 nanosize composites by a reverse micelle and solgel technique Langmuir, 1999, 15, 4328–4334 19 Chen, G C., Kuo, C Y and Lu, S Y., A general process for preparation of core shell particles of complete and smooth shells J Am Ceram Soc., 2005, 88, 277– 283 20 Lin, J., Zhou, W., Kumbhar, A., Wiemann, J., Fang, J., Carpenter, E E and O’Connor, C J., Gold-coated iron (Fe@Au) nanoparticles: Synthesis, characterization, and magnetic fieldinduced self-assembly J Solid State Chem., 2001, 159, 26–31 21 Huang, H., Remsen, E E., Kowalewski, T and Wooley, K L., Nanocages derived from shell cross-linked micelle templates J Am Chem Soc., 1999, 121, 3805–3806 22 See, K H., Mullins, M E., Mills, O P and Heiden, P A., A reactive core-shell 109 nanoparticle approach to prepare hybrid nanocomposites: Effects of processing 23 Caruso, F., Spasova, M., Salgueiriño-Maceira, V and Liz-Marzán, L M., Multilayer assemblies of silica-encapsulated gold nanoparticles on decomposable colloid templates Adv Mater., 2001, 13, 1090–1094 24 Caruso, F., Caruso, R A and Möhwald, H., Production of hollow microspheres from nanostructured composite particles Chem Mater., 1999, 11, 3309–3314 25 Y Jin, C Jia, S-W Huang, M O’Donnell and X Gao, Multifunctional nanoparticles as coupled contrast agents, Nat Com., 2010, 1, 1042 15 - Cách tiếp cận, phương pháp nghiên cứu, kỹ thuật sử dụng (Luận rõ cách tiếp cận vấn đề nghiên cứu, thiết kế nghiên cứu, phương pháp nghiên cứu, kỹ thuật sử dụng gắn với nội dung đề tài; so sánh với phương pháp giải tương tự khác phân tích để làm rõ tính mới, tính độc đáo, tính sáng tạo đề tài) Cách tiếp cận:  Sử dụng phương pháp hóa học để chế tạo vật liệu Phương pháp nghiên cứu, kỹ thuật sử dụng:  Sử dụng phương pháp vật lý hiển vi điện tử, nhiễu xạ tia X, phổ kế hấp thụ phát xạ, tán xạ Raman, phổ kế hồng ngoại để khảo sát đo đạc kết hợp tính tốn  Sử dụng phương pháp hóa lí để nghiên cứu tính chất bề mặt vật liệu  Sử dụng phương pháp sinh học để nghiên cứu hoạt tính hạt đa chức tách chiết DNA đánh dấu virus gây bệnh Tính mới, tính độc đáo, tính sáng tạo: Chế tạo hạt nano đa chức phương pháp đơn giản có tính lặp lại cao, định hướng ứng dụng lúc nhiều tính hạt Đây hướng nghiên cứu kế thừa nghiên cứu trước hạt nano đơn chức với ý tưởng đơn giản tổ hợp hạt lại ta tạo loại hạt với tính tổ hợp vượt trội cho tính nhằm ứng dụng y sinh 16 - Khả sử dụng sở vật chất, trang thiết bị (tên phịng thí nghiệm sử dụng đề tài)  Sử dụng trang thiết bị có Trung tâm Khoa học Vật liệu, Khoa Vật lý, Trường ĐHKHTN, ĐHQGHN  Hợp tác sử dụng thiết bị Trung tâm Khoa học sống, Khoa Sinh học, Khoa Hóa, Trung tâm Nghiên cứu mơi trường Phát triển bền vững, Trường ĐHKHTN, ĐHQGHN, Khoa Vật lý, Trường Đại học Sư phạm Hà Nội, Khoa Cơng nghệ Hóa học, ĐHBKHN  Sử dụng trang thiết bị chuyên dụng khác viện nghiên cứu trường đại học khác nước 17 - Phương án phối hợp với tổ chức nghiên cứu sở sản xuất nước (nếu có) (Trình bày rõ phương án phối hợp: tên tổ chức phối hợp tham gia thực đề tài nội dung công việc tham gia đề tài, kể sở sản xuất người sử dụng kết nghiên cứu; khả đóng góp nhân lực, tài chính, sở hạ tầng-nếu có) 110 18 - Phương án hợp tác quốc tế (nếu có) (Trình bày rõ phương án phối hợp: tên đối tác nước ngoài; nội dung hợp tác- đối tác có hợp tác từ trước; nội dung cần hợp tác khn khổ đề tài; hình thức thực Phân tích rõ lý cần hợp tác dự kiến kết hợp tác, tác động hợp tác kết Đề tài ) Đại học Eotvos Lorand, Hungary (trong việc nghiên cứu sâu cấu trúc hạt đa chức năng) 19 - Tóm tắt kế hoạch lộ trình thực (LOGFRAME ) STT 1 Mục tiêu Sản phẩm Cá nhân, tổ chức thực hiện* Thời gian (bắt đầu, kết thúc) Chế tạo hạt nano kim loại phương pháp hóa Tối ưu hóa qui trình chế tạo 10 M.A Tuấn L.M Quỳnh 7/201212/2012 Chế tạo hạt nano từ tính Tối ưu hóa qui trình chế tạo 10 N.H Hiếu N.H Nam 7/201212/2012 Các hạt nano Chế tạo tối bán dẫn ưu hóa qui ZnS pha tạp trình chế tạo Mn hạt nano bán dẫn 10 T.T Hồng L.M Quỳnh 7/201212/2012 Qui trình chế tạo hạt đa chức từ tinh-kim loại Fe3O4 – Au 20 N.H Nam L.M Quỳnh 1/20136/2013 Nghiên cứu chế Các loại hạt tạo tối ưu hóa nano kim loại qui trình chế tạo Au, hạt nano kim loại, bán dẫn hạt nano từ tính Nghiên cứu, chế tạo hạt đa chức từkim loại Fe3O4 – Au, từ-bán dẫn Điều kiện thực Dự kiến kinh phí (Tr đ) Các hạt nano từ tính Fe3O4 Các nội dung, hoạt động chủ yếu Chế tạo hạt đa chức từ tínhkim loại 111 Fe3O4-ZnS:Mn Qui trình chế tạo hạt đa chức từ tinh- bán dẫn Fe3O4ZnS:Mn Chế tạo hạt đa chức từ tínhbán dẫn 20 N.M Hiếu T.T Hồng 1/20136/2013 Nghiên cứu tính chất hạt đa chức từkim loại Fe3O4 – Au, từ-bán dẫn Fe3O4-ZnS:Mn Kết nghiên cứu tính chất từ, quang hạt từ tính-kim loại Fe3O4 – Au Nghiên cứu tính chất quang, từ hạt từ tính-kim loại 20 N.H Nam M.A Tuấn 1/20136/2013 Kết nghiên cứu tính chất từ, quang hạt từ tính- bán dẫn Fe3O4ZnS:Mn Nghiên cứu tính chất quang, từ hạt từ tính- bán dẫn 20 T.T Hồng N.M Hiếu 1/20136/2013 Qui trình tách chiết DNA hạt đa chức Nghiên cứu tách chiết DNA hạt đa chức 20 L.M Quỳnh N.T.V Anh 6/20133/2014 Qui trình chức hóa hạt đa chức với nhóm chức amin (NH2) Nghiên cứu chức hóa hạt đa chức với nhóm chức amin 20 M.A Tuấn N.M Hiếu 6/20133/2014 Gắn kết hạt đa chức với phân tử đánh dấu sinh học Nghiên cứu gắn kết hạt đa chức với kháng thể đánh dấu đặc hiệu 20 L.M Quỳnh N.T.V Anh 6/20133/2014 dấu Nghiên cứu gây đánh dấu, tách chiết virus gây bệnh 20 L.M Quỳnh N.T.V Anh 6/20133/2014 Nghiên cứu ứng dụng hạt đa chức tách chiết DNA đánh dấu virus gây bệnh Đánh virus bệnh 112 Viết báo tổng hợp cáo báo quốc tế, báo nước, báo cáo HN quốc gia - Gửi đăng báo quốc tế, nước - Đăng kí tham dự HN quốc gia 10 Tất 6/20137/2014 * Ghi cá nhân có tên Mục 10 nghiên cứu sinh, học viên cao học tham gia III HÌNH THỨC SẢN PHẨM KHOA HỌC CỦA ĐỀ TÀI 20 Cấu trúc dự kiến báo cáo kết đề tài - Tổng quan - Kết - Các phụ lục 21 Bài báo, báo cáo, sách chuyên khảo:  Số báo đăng tạp chí quốc tế: 01  Số giải pháp hữu ích:  Số báo đăng tạp chí nước: 01  Số báo cáo hội nghị khoa học nước: 01  Sách chuyên khảo sản phẩm khác dự kiến công bố: STT Tên sản phẩm (dự kiến) Nội dung, yêu cầu khoa học cần đạt Dự kiến nơi cơng bố (Tạp chí, Nhà xuất bản) Chi 22 Phương pháp; Tiêu chuẩn; Quy phạm; Phần mềm máy tính; Bản vẽ thiết kế; Quy trình cơng nghệ; Sơ đồ, đồ; Số liệu, Cơ sở liệu; Báo cáo phân tích; Tài liệu dự báo (phương pháp, quy trình, mơ hình, ); Đề án, qui hoạch; Luận chứng kinh tế-kỹ thuật sản phẩm khác Yêu cầu khoa học STT Tên sản phẩm Ghi ( dự kiến ) 1 Quy trình chế tạo hạt nano đa chức Hạt nano đa chức từkim loại Fe3O4 – Au, từ-bán dẫn Fe3O4-ZnS:Mn phù hợp cho việc ứng dụng đánh dấu y sinh 113 Báo cáo đánh giá khả ứng dụng y sinh hạt nano đa chức Đánh giá khả ứng dụng hạt nano đa chức nănng y sinh thông qua thử nghiệm tách chiết đánh dấu virút 23 Sản phẩm công nghệ Mẫu (model, maket); Sản phẩm (là hàng hố, tiêu thụ thị trường); Vật liệu; Thiết bị, máy móc; Dây chuyền cơng nghệ loại khác; STT Tên sản phẩm cụ Đơn Mức chất lượng cần đạt Dự kiến số lượng/quy thể tiêu vị đo Mẫu tương tự (theo tiêu mô sản phẩm tạo chất lượng chủ chuẩn nhất) yếu sản phẩm Trong nước Thế giới Dung dịch chứa hạt nano Fe3O4-Au bọc SiO2 ml Chưa có Chưa có 200 Dung dịch chứa hạt nano Fe3O4ZnS:Mn bọc SiO2 ml Chưa có Chưa có 200 24 Sản phẩm dự kiến đăng ký bảo hộ quyền sở hữu cơng nghiệp, giải pháp hữu ích, sáng chế… 25 Sản phẩm đào tạo STT Cấp đào tạo Số lượng Nhiệm vụ giao liên quan đến đề tài - Thạc sĩ 01 Nghiên cứu chế tạo tính chất loại hạt nano đa chức - Cử nhân 02 Thực nhiệm vụ đề tài khóa luận tốt nghiệp cử nhân chương trình 1623 thuộc nhiêm vụ chiến lược ĐHQGHN Ghi (Dự kiến kinh phí ) Đ.vị: Tr đồng - Tiến sĩ 40 26 Các sản phẩm khác (Ghi rõ: Hợp đồng, sách…) IV KHẢ NĂNG ỨNG DỤNG VÀ TÁC ĐỘNG CỦA KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 27 - Khả ứng dụng kết nghiên cứu 27.1 Khả ứng dụng lĩnh vực đào tạo, nghiên cứu khoa học & cơng nghệ, sách, quản lý… Đây đề tài kết hợp nghiên cứu ứng dụng công nghệ nhằm hướng tới thương mại hóa sản phẩm nghiên cứu khoa học 114 27.2 Khả ứng dụng thực tiễn (phát triển kinh tế -XH, sản xuất hàng hóa…) Sản phẩm có ích phát sớm virút gây bệnh sở kết hợp với quan hữu quan có biện pháp xử lý kịp thời 27.3 Khả liên doanh liên kết với doanh nghiệp trình nghiên cứu Sản phẩm đạt chất lượng chuyển giao cho doanh nghiệp để thương mại hóa sản phẩm 28 - Phạm vi địa (dự kiến) ứng dụng kết đề tài  Ứng dụng cho dân sinh: phát sớm virut Rubella 29 - Tác động lợi ích mang lại kết nghiên cứu 29.1 Đối với lĩnh vực KH&CN có liên quan Đề tài góp phần phát triển ngành khoa học công nghệ nano Việt Nam, đưa nghiên cứu khoa học công nghệ nano vào ứng dụng thực tế sống… 29.2 Đối với kinh tế - xã hội bảo vệ môi trường Sản phẩm đề tài mặt có khả thương mại hóa (có lợi ích kinh tế) mặt có ý nghĩa xã hội cao bối cảnh đại dịch mang tính tồn cầu de dọa Việt Nam 29.3 Đối với tổ chức chủ trì sở ứng dụng kết nghiên cứu Hoạt động nghiên cứu đề tài góp phần nâng cao trình độ nghiên cứu đội ngũ cán Trường ĐHKHTN Đồng thời, đề tài hướng ứng dụng thương mại hóa sản phẩm 29.4 Kinh phí nguồn lực khác mà đề tài đem lại V KINH PHÍ THỰC HIỆN ĐỀ TÀI Trong TT Nguồn kinh phí 1 Tổng kinh phí Trong Ngân sách SNKH Năm thứ nhất: Năm thứ hai: Các nguồn khác: Vốn tự có sở Ngày Tổng số (triệu đồng) 200 Công lao động (khoa học, phổ thông) 200 138 62 tháng 125 83 42 năm 2012 Người viết thuyết minh đề cương (Họ, tên, chữ ký) Nguyên vật liệu, lượng Hội thảo khoa học, nghiệm thu Chi khác 45 33.2 11.8 13 17 11.8 5.2 Ngày tháng năm 2012 Thủ trưởng Đơn vị (Ký, đóng dấu) 115 PHÊ DUYỆT CỦA GIÁM ĐỐC ĐHQGHN 116 Phụ lục I - Giải trình kinh phí khoản chi ST T Nội dung Kinh phí Tổng ( Tr đ) Xây dựng đề cương chi tiết 2 Thu thập viết tổng quan tài liệu Giải trình (Số lượng,đơn giá, thành tiền) Căn (Dựa vào văn nào) Thu thập tư liệu (mua, thuê) Dịch tài liệu tham khảo (số trang x đơn giá) Viết tổng quan tư liệu Điều tra, khảo sát, thí nghiệm, thu thập số liệu, nghiên cứu 120 Chi phí tàu xe, cơng tác phí Chi phí thuê mướn 120 Bao gồm 12 chuyên đề TT44/2007 loại (xem chi tiết mục 19) 40 (Đã bao gồm mục mục 5) Chi phí hoạt động chun mơn Chi phí cho đào tạo (Chi phí thuê mướn NCS, học viên cao học Phù hợp với mục 25) Thuê, mua sắm trang thiết bị, nguyên vật liệu 45 Thuê trang thiết bị Mua trang thiết bị Mua nguyên vật liệu 45 Hội thảo khoa học, viết báo cáo tổng kết, nghiệm thu 13 Hội thảo 11 Các hội thảo chuyên đề Nghiệm thu Nghiệm thu cuối kỳ TT44/2007 nghiệm thu cấp Chi khác 17 Mua văn phòng phẩm TT97/2010 Viết báo cáo tổng kết 117 In ấn, photocopy Quản lý phí 16 Chi phí quản lý chung TT44/2007 Thù lao chủ nhiệm đề tài Tổng kinh phí 200 Ký tên SUMMARY Project title: Fabrication of multifuncional nanoparticles for applications in biomedicine Code number: Project leader: Nguyen Hoang Nam Managing Instituition: VNU University of Science Cooperating Instituition (s): Duration: from July 2012 to July 2014 Objectives: Study on preaparing magnetic-metal and magnetic-semmiconductor multifunctional nanoparticles for application in detecting Rubella virus Main contents: The project focus on preparing Fe3O4-Au and Fe3O4-ZnS:Mn coated by SiO2 nanoparticles and those surface functionality Those multifunctional nanoparticles then will be used in detecting Rubella virus Expected results: - 01 international journal paper, 01 domestic paper, 01 presentation - Procedure of preparing Fe3O4-Au and Fe3O4-ZnS:Mn coated by SiO2 nanoparticles, report on the application ability of them in biomedicine - 02 BSc theses (Advanced program 1623), 01 MSc Thesis Signature 118 ... hạt nano đa chức mang tính tổng hợp hạt nano đơn lẻ, có khả ứng dụng cao 2.2 Phương pháp nghiên cứu Nhóm nghiên cứu sử dụng phương pháp thực nghiệm để thử nghiệm chế tạo hạt nano đơn lẻ hạt nano. .. giá kết nghiên cứu đạt - Tính giá trị khoa học Đề tài dã thành công việc nghiên cứu chế tạo hạt nano đa chức bước đầu thử nghiệm đánh giá khả ứng dụng y sinh Các hạt nano đa chức chế tạo theo... so với phương pháp th? ?y nhiệt chế tạo khối lượng lớn độ lặp lại cao ứng dụng việc nghiên cứu chế tạo hạt nano đa chức D, Hạt nano đa chức từ kim loại Fe3O4 – Ag Hạt nano đa chức Fe3O4-Ag bọc SiO2