Thông tin tài liệu
17 quan sát hạt mịn nguyên liệu lượng lớn Mặc dù kích thước hầu hết phân tử phù hợp với điều trên, phân tử riêng biệt thường không gọi hạt nano 1.4.2 Phân loại a Phân loại theo chiều hệ thống nano Một chiều (lớp phủ bề mặt mỏng) Hệ thống chiều chẳng hạn film mỏng bề mặt sản xuất Hai chiều Ống nano carbon Ống nano carbon hình thức phân tử carbon Các ống nano có lớp nhiều lớp trụ đồng trục đường kính tăng dần theo trục chung Dây nano Dây nano cấu trúc nano, với đường kính thuộc nm Ngồi ra, dây nano định nghĩa cấu trúc có độ dày đường kính hạn chế đến hàng chục nm khơng bị giới hạn chiều dài Hình 1.8 Ống nano carbon nhiều lớp lớp (a.) dây nano GaN (b.) Ba chiều Fullerene 18 Fullerene phân tử cấu tạo hoàn toàn từ carbon ( từ 28 đến nhiều 100 ngun tử carbon ), có dạng hình cầu rỗng, ellipsoid ống Dendrimer Dendrimer phân tử nhánh lặp lặp lại, hình cầu Dendrimer thường đối xứng xung quanh lõi, thường thơng qua hình thái ba chiều hình cầu Dendrimer đại diện cho nhóm polyme cấu trúc có kiểm sốt với kích thước nm Quantum dot Quantum dot chất bán dẫn mà exiton bị giới hạn không gian ba chiều Quantum dot thể hính thức đặc biệt nano tinh thể Quantum dot thể hình thức đặc biệt nano tinh thể hình cầu có đường kính 1-10 nm [55], [57] Hình 1.9 Cấu trúc fullerene(a.), phân tử dendrimer(b.) quantum dot CdSe(c.) b Phân loại theo hình thái học Các nhà khoa học đưa đến việc đặt tên cho hạt họ sau biết hình dạng thực mà chúng đại diện Nano hình cầu hệ thống chất mang thuốc phân tán vào cách tự nhiên đặn Nano đóng gói hệ thống thuốc bị giới hạn lỗ hổng bao bọc màng polyme 19 Hình 1.10 Nano hình cầu (a.) nano đóng gói (b.) Đám nano có kích thước 1-10 nm phân bố kích thước hẹp Hình cầu, hình que, hình sợi số hình dạng phát triển Bột nano khối kết tụ hạt siêu mịn, hạt nano đám nano Các tinh thể đơn có kích thước nm, hạt siêu mịn từ trường đơn, thường gọi nano tinh thể 1.4.3 Tính chất Các hạt nano nhà khoa học quan tâm chúng cầu nối hiệu vật liệu rời cấu trúc nguyên tử phân tử Nguyên liệu rời có tính chất vật lỹ khơng đổi kích cỡ nó, quy mơ nano tính chất phụ thuộc vào kích thước thường quan sát thấy Vì vậy, tính chất vật liệu thay đổi kích thước tiến đến kích thước nano tỷ lệ nguyên tử bề mặt vật liệu trở nên quan trọng Đối với vật liệu khối lượng lớn µm, tỷ lệ nguyên tử bề mặt không đáng kể mối tương quan đến số lượng nguyên tử khối vật liệu Các tính chất thú vị bất ngờ hạt nano chủ yếu diện tích bề mặt lớn vật liệu Ví dụ, hạt nano vàng thường màu vàng silicon xám có màu đỏ; hạt nano vàng nóng chảy nhiệt độ thấp nhiều ( khoảng 300 0C kích thước 2,5 nm) so với miếng vàng ( 1,064 C ); hấp thu xạ mặt trời tế bào quang điện cao nhiều nguyên liệu tạo thành hạt nano so với film mỏng liên tục nguyên liệu – hạt nhỏ hơn, hấp thu lượng mặt trời lớn 20 1.4.4 Các phương pháp chế tạo Các hạt nano điều chế thường xuyên ba phương pháp: (1) phân tán polyme hình thành trước; (2) trùng hợp monomer ; (3) gel hóa ion tụ giọt polyme ưa nước Tuy nhiên, ngày sử dụng phương pháp khác kỹ thuật chất lỏng siêu tới hạn tái tạo hạt mẫu ướt để chế tạo hạt nano [30], [37], [40] a Phân tán polyme hình thành trước Phân tán polyme hình thành trước kỹ thuật phổ biến sử dụng để điều chế hạt nano phân hủy sinh học từ poly (acid lactic) (PLA) ; poly (D,L – glycolide) (PLG); poly (D,L –lactide-co-glycolide) (PLGA) poly (cyanoacrylate) (PCA) Kỹ thuật sử dụng nhiều cách khác mô tả Phương pháp làm bay dung môi Trong phương pháp polyme hòa tan dung môi hữu dichloromethan, chloroform ethyl acetate sử dụng dung mơi để hịa tan thuốc kỵ nước Sau đó, hỗn hợp dung dịch polyme thuốc nhũ hóa dung dịch nước chứa tác nhân hoạt động bề mặt nhũ hóa để tạo thành nhũ tương dầu nước Sau hình thành nhũ tương ổn định, dung mơi hữu làm bay cách giảm áp suất khuấy liên tục Kích thước hạt chịu ảnh hưởng loại nồng độ chất ổn định, tốc độ máy trộn nồng độ polyme Để sản xuất kích thước hạt nhỏ thường cách trộn siêu âm tốc độ cao Phương pháp nhũ hóa tự nhiên khuếch tán dung môi Đây dạng sửa đổi phương pháp làm bay dung môi Trong phương pháp nước – dung môi trộn lẫn với lượng nhỏ nước trộn lẫn dung môi hữu sử dụng pha dầu Do khuếch tán tự nhiên dung môi chuyển động bề mặt phân chia pha dẫn đến hình thành hạt nhỏ Do nồng độ nước trộn lẫn dung mơi tăng, giảm kích thước hạt đạt Cả hai phương pháp làm bay dung mơi khuếch tán dung mơi 21 sử dụng cho loại thuốc kỵ nước hay ưa nước Trong trường hợp thuốc ưa nước, nhũ tương nước / dầu / nước phức tạp cần phải hình thành với loại thuốc hịa tan pha nước bên b Phương pháp trùng hợp Trong phương pháp monomer trùng hợp để tạo thành hạt nano dung dịch nước, thuốc kết hợp cách hịa tan mơi trường polyme hóa cách hấp phụ lên hạt nano sau polyme hóa hồn thành Sau đó, huyền phù hạt nano tinh thể để loại bỏ chất ổn định chất hoạt động bề mặt khác sử dụng để polyme hóa cách siêu ly tâm tái tạo huyền phù hạt môi trường chất hoạt động bề mặt đẳng trương tự Kỹ thuật báo cáo để làm hạt nano poly(butylcyanocrylate) poly(alkylcyanocrylate) Sự hình thành nano đóng gói kích thước hạt chúng phụ thuộc vào nồng độ chất hoạt động bề mặt chất ổn định sử dụng c Phương pháp giọt tụ gel hóa ion Nhiều nghiên cứu tập trung để điều chế hạt nano cách sử dụng polyme ưa nước phân hủy sinh học chitosan, gelatin sodium alginate Calvoet al (1997) phát triển phương pháp điều chế hạt nano chitosan ưa nước cách gel hóa ion Phương pháp gồm hỗn hợp hai pha có nước, polyme chitosan, di-block co-polyme ethylene oxide propylene oxide ( PEO-PPO ) pha lại polyanion sodium tripolyphosphate Trong phương pháp này, nhóm amino mang điện dương chitosan tương tác với tripolyphosphate mang điện âm để hình thành giọt tụ với kích thước nanomet Những giọt tụ hình thành kết tương tác tĩnh điện hai pha có nước, trái lại, gel hóa ion gồm di chuyển nguyên liệu từ chất lỏng vào gel tương tác ion điều kiện nhiệt độ phòng d Sản xuất hạt nano cách sử dụng kỹ thuật chất lỏng siêu tới hạn Phương pháp thông thường phương pháp chiết – làm bay dung môi, khuếch tán dung mơi phân tích pha hữu yêu cầu sử dụng dung môi hữu độc hại môi trường hệ thống sinh lý Vì thế, kỹ thuật chất lỏng siêu tới 22 hạn khám phá thay để điều chế hạt micro- nano- phân hủy sinh học chất lỏng siêu tới hạn an tồn mơi trường Chất lỏng siêu tới hạn định nghĩa dung môi nhiệt độ nhiệt độ tới hạn nó, chất lỏng pha áp suất CO2 siêu tới hạn (SC CO2) chất lỏng siêu tới hạn sử dụng rộng rãi điều kiện tới hạn êm dịu (Tc = 31,1 0C, Pc = 73,8 bar), không độc, không cháy giá thấp Các kỹ thuật chế biến phổ biến liên quan đến chất lỏng siêu tới hạn phản dung môi siêu tới hạn (SAS) nở nhanh dung dịch tới hạn (RESS) Qúa trình SAS sử dụng dung mơi dạng lỏng, methanol, trộn lẫn hồn tồn với chất lỏng siêu tới hạn (SC CO2), để hòa tan chất tan micro hóa; điều kiện q trình, chất tan khơng hịa tan chất lỏng siêu tới hạn, phần chiết dung môi dạng lỏng chất lỏng siêu tới hạn dẫn đến lượng kết tủa tức thời chất tan, đưa đến kết hình thành hạt nano Thote Gupta (2005) báo cáo việc sử dụng phương pháp SAS thay đổi để hình thành hạt nano ưa nước dexamethasone phosphate cho mục đích đóng gói micro RESS khác với q trình SAS chất tan hịa tan chất lỏng siêu tới hạn (như methanol siêu tới hạn) sau dung dịch nở rộng nhanh chóng thơng qua ống hút nhỏ vào vùng áp suất thấp Vì vậy, lượng dung mơi chất lỏng siêu tới hạn giảm đáng kể cuối chất tan kết tủa Kỹ thuật kết tủa dung mơi tự RESS trình thay đổi sử dụng cho sản phẩm hạt nano polyme Kỹ thuật công nghệ chất siêu tới hạn, thân thiện với môi trường phù hợp cho sản xuất hàng loạt địi hỏi phải có thiết bị đắt tiền 1.5 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 1.5.1 Phương pháp quang phổ hồng ngoại (IR) Phổ hồng ngoại phép phân tích phổ biến cho biết liên kết nhóm chức vật liệu phân tích Phương pháp IR dựa tương tác xạ điện từ miền hồng ngoại (400 - 4000 cm-1 ) với phân tử nghiên cứu Q 23 trình tương tác dẫn đến hấp thụ lượng, có liên quan chặt chẽ đến cấu trúc phân tử [1], [2] Nguyên tắc chung: Khi chiếu chùm tia đơn sắc có bước sóng nằm vùng hồng ngoại qua mẫu phân tích, phần lượng bị hấp thụ làm giảm cường độ tia tới Sự hấp thụ tuân theo định luật Lambert-Beer: A= lg(I0/ I) =lC (1.1) Trong đó: + A: mật độ quang + T = I0/I: độ truyền qua + : hệ số hấp thụ + l: chiều dày cuvet (cm) + C: nồng độ chất nghiên cứu (mol/L) Phương trình (1.1) phương trình cho phương pháp phân tích phổ hấp thụ nguyên tử phân tử Đường cong biểu diễn phụ thuộc mật độ quang chiều dài bước sóng kích thích gọi phổ Hầu hết phân tử dao động có gây thay đổi moment lưỡng cực điện, có khả hấp thụ xạ hồng ngoại hiệu ứng phổ hồng ngoại hay (phổ dao động) Theo quy tắc này, phân tử có hai nguyên tử giống không cho hiệu ứng phổ hồng ngoại Khi tần số dao động nhóm nguyên tử phân tử phụ thuộc vào thành phần cịn lại phân tử tần số dao động gọi tần số đặc trưng cho nhóm Các tần số đặc trưng cho nhóm (hay cịn gọi tần số nhóm) thường dùng để phát nhóm chức phân tử Dựa vào tần số đặc trưng, cường độ đỉnh phổ hồng ngoại, người ta phán đốn trực tiếp có mặt nhóm chức, liên kết xác định phân tử nghiên cứu, từ xác định cấu trúc chất nghiên cứu 1.5.2 Phương pháp nhiễu xạ tia X (XRD) Max von Laue: quan sát giải thích tượng nhiễu xạ tia X tinh thể vào năm 1912 Ông nhận giải Nobel năm 1914 cho cơng trình 24 W.H.Bragg W.L.Bragg: nhận giải Nobel năm 1915 cho đóng góp họ việc phân tích cấu trúc tinh thể tia X [1], [2] a Hiện tượng nhiễu xạ tia X Nhiễu xạ đặc tính chung sóng bị thay đổi tương tác với vật chất giao thoa tăng cường nhiều sóng tán xạ Mỗi photon có lượng E tỷ lệ với tần số nó: E h hc E Trong đó: +h - số Plank, h = 4,136 10-15 e5.s hay 6,626.10-34 J.s +c – tốc độ ánh sáng c = 2,998 108 m/s Nhiễu xạ tia X tượng chùm tia X nhiễu xạ mặt tinh thể chất rắn tính tuần hồn cấu trúc tinh thể tạo nên cực đại cực tiểu nhiễu xạ Kỹ thuật nhiễu xạ tia X (thường viết gọn nhiễu xạ tia X) sử dụng để phân tích cấu trúc chất rắn, vật liệu Xét chất vật lý, nhiễu xạ tia X gần giống với nhiễu xạ điện tử, khác tính chất phổ nhiễu xạ khác tương tác tia X với nguyên tử tương tác điện tử nguyên tử b Nguyên lý nhiễu xạ tia X Xét chùm tia X có bước sóng chiếu tới tinh thể chất rắn góc tới Do tinh thể có tính chất tuần hoàn, mặt tinh thể cách khoảng đặn, đóng vai trị giống cách tử nhiễu xạ tạo tượng nhiễu xạ tia X Hình 1.11 Ảnh mơ hình nhiễu xạ tia X 25 Nếu ta quan sát chùm tia tán xạ theo phương phản xạ (bằng góc tới) hiệu quang trình tia tán xạ mặt là: Như vậy, để có cực đại nhiễu xạ góc tới phải thỏa mãn điều kiện: Ở đây, số nguyên nhận giá trị 1, 2, Định luật Vulf-Bragg mô tả tượng nhiễu xạ tia X mặt tinh thể Cường độ nhiễu xạ: Cường độ chùm tia nhiễu xạ cho cơng thức: Với hàm sóng chùm nhiễu xạ, thừa số cấu trúc (hay gọi xác suất phản xạ tia X), cho bởi: Ở đây, “ ” vectơ tán xạ chùm nhiễu xạ, vị trí nguyên tử thứ “ ” đơn vị, cịn “ ” khả tán xạ nguyên tử Tổng lấy tồn đơn vị Phương pháp nhiễu xạ tia X xác định thành phần pha tinh thể vật liệu Kiểm tra đơn pha (độ tinh khiết) vật liệu, xác định kích thước tinh thể, cấu trúc tinh thể,… Hình 1.12 Các tia X nhiễu xạ bề mặt chất rắn ... đến tế bào lành 50 Nghiên cứu cung cấp loại chất mang thuốc tổng hợp từ phức cyclodextrin kết hợp với polyme sinh học, vật liệu đầy hứa hẹn để làm chất mang thuốc sử dụng giới KIẾN NGHỊ Do thời... MPEG VỚI α- CD-FA 3.2.1 Tổng hợp hydrogel siêu phân tử MPEG /α- CD-FA α- CD-FA tổng hợp hịa tan nước để tạo thành dung dịch đồng Đặc biệt, với số nồng độ (6, 7, 8%), dung dịch α- CD-FA kết hợp với. .. dụng hydrogel siêu phân tử để làm chất mang thuốc điều trị ung thư với khả giải phóng có kiểm soát số loại thuốc cụ thể Đồng thời, nghiên cứu số hệ phức hợp khác CD với polyme sinh học khác 51 DANH
Ngày đăng: 27/06/2021, 11:46
Xem thêm:
