Nghiên cứu chế tạo hạt nano kim loại và bước đầu thử nghiệm ứng dụng trong y sinh học

ĐẠI HỌC QUÓC GIA HÀ NỘI TR Ư Ờ N G ĐẠI HỌC KHOA HỌC T ự NHIÊN • • • • TÊN ĐÈ TÀI: NGHIÊN CỨU CHÉ TẠO HẠT NANO KIM LOẠI VÀ BƯỚC ĐẦU THỦ NGHIỆM ỨNG DỤNG TRONG Y-SINH HỌC • MÃ SỐ: QGTĐ.08.05 CHỦ TRÌ ĐÈ TÀI: GS.TSKH NGUYỄN HOẢNG LƯONG HÀ N Ộ I -2010 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI T R Ư Ờ N G ĐẠI HỌC KHOA H Ọ• C T ự• NHIÊN • • XẲXXítXXẲX TÊN ĐÈ TÀI: NGHIÊN CỨU CHÉ TẠO HẠT NANO KIM LOẠI VÀ BƯỚC ĐẦU THỬ NGHIỆM ỨNG DỤNG TRONG Y-SINH HỌC • MẢ SĨ: QGTĐ.08.05 CHỦ TRÌ ĐÈ TÀI: GS.TSKH Nguyễn Hồng Lương CÁC CẢN B ộ T H A M GIA: PGS.TS Nguyễn Ngọc Long PGS.TS Le Văn Vũ PGS.TS Nguyễn Hoàng Hải PGS.TS Phan Tuấn Nghĩa TS Nguyễn Thị Vân Anh CN Lưu Mạnh Quỳnh HÀ N Ộ I -2010 MỤC LỤC Trang Báo cáo tóm tắt kết thực đề tài Summary report -+ Báo cáo tổng kết đề tài Mở đầu Chương Tông quan 1.1 Vật liệu nano 1.2 Hạt nano kim loại 1.3 Tổng quan ung thư vú 11 1.3.1 Tình hình phát triển bệnh ung thư vú giới Việt Nam 11 1.3.2 Thụ thể HER2 Herceptin hướng điều trị ung thư vú bang liệu pháp sinh học 12 1.3.2.1 Thụ thể HER2 liên quan đến ung thư vú 12 1.3.2.2 Herceptin sử dụng Herceptin trons liệu pháp sinh học 15 1.3.3 ứ n e dụng cơne nghệ nano trone chân đốn điêu trị bệnh uns thư vú ỉ6 1.3.3.1 Xác định chì thị sinh học 16 1.3.3.2 Hình ảnh khối u in vivo 18 1.3.3.3 Phân tích hình ảnh liệu pháp đích 18 1.3.3.4 Điều trị ung thư vú 19 1.4 Tính câp thict đáp ứng nhu câu phát íriẻĩì kinh tô - xã hội Chương 2: Nghiên cứu công nghệ chế tạo tính chất cùa hạt nano kim loại _ 11 11 2.1 Nghiên cứu chế tạo hạt nano kim loại 2.1.1 Chế tạo hạt nano vàng (Au) hình cầu bane phương pháp hóa khử 2.1.2 Chế tạo hạt nano kim loại vàng (Au) bằns phương pháp quans hóa 23 2.1.3 Chê tạo nano kim loại vàng (Au) băns phương pháp nuôi mâm 24 2.1.4 Chế tạo nano vàng (Au) từ vàng kim loại bàng phương pháp điện hóa siêu âm 26 2.1.5 Chế tạo hạt nano bạc (Ag) hàng phươna pháp điện hóa siêu âm 28 2.1.6 Chế tạo hạt nano từ tính FePt phương pháp điện hóa siêu âm 28 2.1.7 Chế tạo hạt nano từ tính FePt phương pháp điện hóa 29 2.1.8 Chế tạo hạt nano từ tính CoPt bàna phươns pháp điện hóa 30 2.2 Nghiên cứu tính chất hạt nano kim loại 31 2.2.1 Các hạt nano vàng chế tạo bàne phương pháp hóa khử 31 2.2.2 Hạt nano vànR chế tạo phươns pháp quang hóa 33 2.2.3 Thanh nano vàng chế tạo bằne phương pháp nuôi mầm 34 2.2.4 Thanh nano vàng chế tạo từ vàng kim loại bàns phươne pháp điện hóa siêu âm 35 2.2.5 Chế tạo hạt nano bạc (Ag) bàna, phươne pháp điện hóa siêu âm 36 2.2.6 Hạt nano từ tính FePt chế tạo bàna phương pháp điện hóa siêu âm 38 2.2.7 Hạt nano từ tính FePt chế tạo bans nhương pháp điện hóa 39 2.2.8 Hạt nano từ tính CoPt chế tạo bằna phươne pháp điện hóa 42 2.3 Nghiên círu chức hóa bề mặt hạt nano kim loại 43 2.3.1 Chức hóa bề mặt hạt nano vàng 43 2.3.2 Chức năns hóa bề mặt hạt nano FePt 44 Chương 3: Nghiên cứu ứng dụng hạt nano vàng írong chẩn đốn 48 uu in i ag iĩĩu V7 iì i1 3.1 Nghiên cứu tạo phức hệ hạt nano-kháng thể 48 3.1.1 Nguyên liệu, hóa chất thiết bị nshiên cửu 48 3.1.2 Gắn kháne thê Herceptin với nano vàng đê tạo phức hệ nano vàng-Herceptin 48 3.1.3 Tạo phức hệ hạt nano vàng - Herceptin thông qua liên kết ion 3.1.4 Tạo phức hệ hạt nano vàng - Herceptin thơng qua hố trị liên kết cộng 52 3.2 Tìm hiêu khả năna săn kêt đặc hiệu phức hệ hạt nano-khánơ 50 54 với tế bào ung thư vú 3.2.1 Gắn phức hệ vàne-Herceptin lên tế bào unơ thư vú 54 3.2.2 Chuân bị tiêu chụp ảnh tế bào kính hiên vi trường tối 55 3.2.3 Phân tích mẫu tế bào bằne phô tán sắc lượng tia X 55 3.2.4 Nghiên cứu ẹắn kết phức hệ GNps - Herceptin-FITC tế bao KPL4 55 3.2.5 Phổ phát xạ tia X tế bào une: thư vú gắn với phức hệ GNps - Herceptin 60 3.3 Tìm hiêu khả chân đoán une thư vú sư dụna phức hệ hạt nano-kháne thể 65 3.3.1 Tính gắn đặc hiệu phức hệ B H 4*G N ps - Herceptin với tê bào ung thư vú 66 3.3.2 Tính gắn đặc hiệu phức hệ Ci*GNps - Herceptin lên tế bào una thư vú 67 3.3.3 Tính ean đặc hiệu phức hệ E D C*G N ps - Herceptin lên tế hào unR thư vú 69 Kết luận 71 Tài liêu tham khảo 72 Phụ lục 75 Danh mục cône trinh khoa học côna bố trons khuôn khổ đề tài Ket đào tạo Đe cươna đề tài P h Í.PỊI ( Ị n n g k ý ỉ í í t Q i i ả n g h ị p n c ứ u K H " C N BÁO C Á O TÓ M TẮT KÉT QUẢ T H ự C HIỆN ĐÈ TÀI Tên đề tài: Nghiên cứu chế tạo hạt nano kim loại bưóc đầu thử nghiệm ứng dụng y-sinh học Mã số: QGTĐ.08.05 C h ủ trì đề tài: GS.TSK.H Nguyền Hoàng Lương Các cán tham gia: PGS TS Nguvễn Naọc Lone PGS TS Le Văn Vu PGS TS Nguyễn Hoàng Hài PGS TS Phan Tuấn Nghĩa TS Nguyễn Thị Vân Anh CN Lun Mạnh Quỳnh Mục tiêu nội dung nghiên cứu: Mục tiêu: - Nehiên cửu quy trình cơns nghệ điều kiện cơns nshệ chế tạo hạt nano kim loại sở kim loại quý kim loại chuyên tiếp - Tìm hiẻu khả ứng dụno công nghệ nano y-sinh học Nội dung nghiên cửu: 1) Nghiên cứu chẻ tạo hạt nano kim loại (Au Ag FePt CoP' ) 2) Nghiên cứu lính chài cua hại nano kim ỉơại 3) Nehiên cứu chức hóa bẻ mặt hạt nano kim loại 4) Nehiên cứu tạo phức hệ hạt nano-kháng thê 5) Tìm hiểu khả với tê bào u n thư vú 6) ắn kết đặc hiệu cua phức hệ hạt nano-khána thể Tìm hiểu chân dốn une thư vú sư dụnu phức hệ hạt nano- kháns thê Các kết đạt được: 5.1 Kết khoa học: • Đã chế tạo thành c n s hạt nano kim loại vàne bạc FePt CoPt phương pháp khác Các tính chất hình thái học, câu trúc, tính chất quanơ tính chất từ hạt nano nehiẻn cứu • Đã chức hoá bề mặt hạt nano vàng FePt băne nhóm amin cho phép gắn kết với phân tử sinh học • Bước đầu thành cône việc ẩn loại hạt nano vàng với Herceptin tạo phức hệ B H 4*G N ps - Herceptin Ci*GN ps Herceptin E D C * G N p s - Herceptin bàna liên kết ion liên kết cộ ne hóa trị • Đã phát thấy có san kết đặc hiệu cùa phức hệ B H * G N p s - Herceptin, Ci*GNps - Herceptin EDC*GNpS Herceptin lên tê bào un e thư vú dò ns K PL có biêu mức thụ thẻ H E R2 việc phàn tích hình anh hiển vi huỲnh quanơ hiên vi trường tối phơ phát xạ tia X • Trong phức hệ: B H 4*G N ps - Herceptin C i*G N ps - Herceptin E D C * G N p s - Herceptin phân tích thi hệ E D C * G N p s Herceptin thê khả năna aãn mạnh tế bào u n s thư vú d ò n s KPL4 5.2 K ết q u ả ứ n g d ụ n g : Hạt nano kim loại eấn k h n s thẻ co khà nhận biêt đặc hiệu tẻ bào u n s thư cô ns cụ phân tư tiềm n ă n s ứn a dụng chân đoán thuốc điều trị bệnh ung thư T r o n s phức hệ nano-kháng thẻ này, k h a n a thê ỉam nhiệm vụ dẫn đ ươna hạt nano kim ioại tới tế bào u n thư cách xác để hạt nano kim loại thâm nhập tê bào u n ° thư giúp định vị hình ảnh tê bào ung thư để ứ n a dụne chân đoán bệnh une thư Phức hệ E D C *G N ps - Herceptin thu trone đề tài phức hệ tốt lựa chọn cho việc thừ n ah iệm đánh aiá khả năns chân đoán u n s thư vú mơ hình động vật người nehiên cứu 5.3 K ết q u ả c ô n g bố: báo quốc tế, báo tr o n s nước 5.4 Kết đào tạo: - Số cử nhân đào tạo trons khuôn khô đê tài: 07 N guyễn Văn Kết Cao Thị Nguyệt P hạm Thị Hằng N guyễn Quv Vinh Lê Thế Anh N g u y ễn Văn Kiên Đào Hải Long - Số thạc sĩ đào tạo tronơ khn khị đề tài: 02 N guyễn Thị Diệu Thúy Trần Thị Thanh Thịa - Góp phần đào tạo 02 n e h i ê n cứu sinh: Trân Quôc Tuân N guyễn Thị Thanh Vân Tình hình kinh phí đề tài - Kinh phí cấp: 400 triệu đồng VN - Đã chi: 400 triệu đồns KHOA QUAN LY (KỶ ghi rõ họ tên) Uỉ CHỦ TRÌ ĐÈ TÀI (Ký ghi rõ họ tên) G S.T SKH N guyễn Hoàng Lương T R Ư Ờ N G ĐẠI HỌC K H O A H Ọ C T ự N H IÊ N SUMMARY REPORT Title: Investigation of synthesis of metallic nanoparticỉes and preliminary trial o f their application in medicine Code: QGTD.08.05 M anaging Institution: Vietnam National ưniversitv Hanoi Implementing Institution: Hanoi University o f Science C o o r d i n a t o r : Prof Dr Sc Nguyen Hoang Luôn? Scientists involved Assoc Pr Dr N guyen N C Long Assoc Pr Dr Le Van Vu Assoc Pr Dr N guyen Hoang Hai Assoc Pr Dr Phan Tuan Nehia Dr Nguyen Thi Van Anh Luu Manh Quynh Main results 6.1 Results in Science and technologv Gold and silver nanoparticles (NPs), CoPt and FePt NPs have successfưlly been prepared The topologv, structure, optical and magnetic properíies o f the prepared NPs have been òtudied W e succeeded in corỹugating Trastuzumab to aold NPs for speciíìc detection o f HER2 overexpressed hreast cancer cells o f KPL4 cell line A m o n e types o f conjugation, the covalently linked T rastuzumab-EDC*GNPs sho\ved longtime stabiỉity and strong bindin? toward breast cancer celỉ KPL4 6.2 Results in practical application The covalently linked Trastuzumab-EDC*GNPs obtained in this proịect can be used for detecting breast cancer cell 6.3 Publications 05 papers in international scientific joum als 04 papers in national scientiíìc ịoumal 6.4 Results in training - 07 students vvere graduated bv the project support: N g u y e n V an Ket C a o Thi N g u y et P h a m Thi H ang N g u y e n Q u y Vinh Le T he A nh N g u y e n V an Kien D ao Hai L ong - 02 master students vvere graduated by the project support: N g u y e n Thi Dieu Thuy Tran Thi Thanh Thoa - Project contributes to training o f 02 PhD students: Tran Q u o c Tuan N g u y e n Thi Thanh Van Budget: 400.0 0 0 V N D Im p lem en tin g Institution Project C o o rd in a to r Prof Dr Sc N g u y e n H o a n g L u on g Tóm tá t hoạt động nghiên cứu chủ trì đề tài (Các chương trình, đẻ' tài nghiên cứu kh o a h ọ c đ ũ thdỉTĩ g i a , c ữ c c o ỉ ĩ g tì Itĩh đo c o n g b liẻ ỉĩ C ỊU ũ tĩ tớ i p h n g h n g C I Ì Q đẻ tà i) M ột s ố đ ê tà i c n g tr ìn h tr o n g th ò i g ia n g ầ n đ â y Thời gian Tên đề tài/cỏng trình Tư cách tham gia Cấp quan lý/nơi còns bố 2001-2005 Vật liệu từ đặc biệt vật liêu từ có câu trúc nano Tham gia 12004-2005 Vật lý vật liệu từ tính đăc biêt Chủ trì Đê tài Nghiên cứu câp Nhà nước, mã số 421004 2006-2008 Vật lý vật liệu từ tính tiên tiên Chủ trì : Đẻ tài Nghiên cứu bàn câp Nhà nước, mã sô 406006 2006-2008 Chế tạo nghiên cứu màng mỏng từ cấu trúc nanơ, hợp kim từ vơ định hình, hạt nanơ, chât lỏng từ nanô thừ nghiệm khả ứng dụng Tham gia Development of multifunctional nanometallic particles by sonoelectrochemistry (Phát triển hạt nano kim lọại đa chức chê tạo băng phương pháp điện hóa siêu am) Chủ trì nhánh Việt Nam Dự án "Selectnano-TTC” Uy ban Châu Au 2004 Crvstallization and magnetic properties o f Nanocrystalline Fe-based allov ribbons vvith small doping of Ag, Zn and Cr Nguyen Chau Nguyen Quang Hoa, Le Van Vu, Hoang Duc Anh, Nguyen Hoang Luong Proc of the Second International Workshop on Nanophvsics and Nanotechnology (IWONN’04), Hanoi Vietnam, Oct 22-23, 2004, pp 253-256 2004 Structure and hysteresis nrnnArtipc ní* 11in p ĩo p v i '-'Ã nsn nr*»■rv