Tổng hợp chất lỏng từ tính nano fe3o4 bọc bằng polymer khác nhau, định hướng ứng dụng trong y sinh

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH CHU VĂN VƯƠNG TỔNG HỢP CHẤT LỎNG TỪ TÍNH NANO Fe3O4 BỌC BẰNG POLYMER KHÁC NHAU, ĐỊNH HƯỚNG ỨNG DỤNG TRONG Y SINH LUẬN VĂN THẠC SĨ HÓA HỌC NGHỆ AN - 2017 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH CHU VĂN VƯƠNG TỔNG HỢP CHẤT LỎNG TỪ TÍNH NANO Fe3O4 BỌC BẰNG POLYMER KHÁC NHAU, ĐỊNH HƯỚNG ỨNG DỤNG TRONG Y SINH Chuyên ngành: Hóa học hữu Mã số: 60.44.01.14 LUẬN VĂN THẠC SĨ HÓA HỌC Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS NGUYỄN HOA DU NGHỆ AN - 2017 LỜI CẢM ƠN Với lịng kính trọng biết ơn sâu sắc, en xin chân thành cảm ơn quan tâm, giúp đỡ quí báu từ thầy suốt q trình nghiên cứu, học tập thực luận văn tốt nghiệp em trường Đại Học Vinh Đặc biệt em xin chân thành gửi lời cảm ơn sâu sắc tới PGS.TS Nguyễn Hoa Du hướng dẫn nhiệt tình, tận tâm chu đáo thầy Nhờ trợ giúp động viên thầy giúp em vượt qua khó khăn, trở ngại để hồn thành luận văn Em xin cảm ơn NCS Lê Thế Tâm giúp đỡ em suốt trình làm thực nghiệm Em xin chân thành cảm ơn Ban lãnh đạo Viện Sư phạm Tự nhiên, trường Đại học Vinh, thầy giáo mơn Hóa hữu giúp đỡ tạo điều kiện thuận lợi cho em có hội học tập, nâng cao kiến thức chuyên mơn kinh nghiệm Cuối cùng, em xin chân thành cảm ơn gia đình, bạn bè đồng nghiệp bên động viên, cổ vụ, sát cánh ủng hộ em suốt thời gian qua, giúp em hoàn thành nhiệm vụ học tập hoàn thành tốt luận văn Vinh, ngày 10 tháng năm 2017 Tác giả Chu Văn Vương MỤC LỤC Trang LỜI CẢM ƠN DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT DANH MỤC HÌNH, BẢNG MỞ ĐẦU 1 Lý chọn đề tài Mục tiêu đề tài: Nhiệm vụ nghiên cứu: Phương pháp nghiên cứu: Đối tượng phạm vi nghiên cứu: Chương 1: TỔNG QUAN VỀ VẬT LIỆU NANO TỪ VÀ VẬT LIỆU NANO TỪ BỌC POLYMER 1.1 Tổng quan vật liệu nano từ 1.1.1 Vật liệu Fe3O4 1.1.2 Chất lỏng từ 1.2 Mục tiêu phương pháp tổng hợp vật liệu vật liệu bọc polymer hữu 1.2.1 Mục tiêu tổng hợp vật liệu vật liệu bọc polymer hữu 1.2.2 Tổng quan phương pháp tổng hợp vật liệu vật liệu bọc polymer hữu 13 1.3 Tổng quan số loại polymer 16 1.3.1 Poly Vinyl Alcohol 16 1.3.2 Poly Etylen Glycol 17 1.3.3 Natri Alginat 18 1.4 Các ứng dụng vật liệu nano từ bọc loại polymer hữu lĩnh vực y sinh 23 1.4.1 Phân tách chọn lọc tế bào, DNA 23 1.4.2 Dẫn truyền thuốc 25 1.4.3 Đốt nhiệt từ trị 27 1.5 Một số ứng dụng khác vật liệu bọc polymer giới 28 Kết luận chương 31 Chương 2: PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU VÀ THỰC NGHIỆM 32 2.1 Hóa chất, thiết bị thí nghiệm 32 2.2 Quy trình chế tạo chất lỏng từ Fe3O4 33 2.3 Quy trình chế tạo chất lỏng từ Fe3O4 bọc polymer 34 2.4 Các phương pháp nghiên cứu 34 2.4.1 Phương pháp nhiễu xạ tia X (XRD): 34 2.4.2 Phương pháp hiển vi điện tử quét phát xạ trường (FESEM) 36 2.4.3 Phương pháp hiển vi điện tử truyền qua (TEM) 37 2.4.4 Phương pháp phổ hồng ngoại (IR) 37 2.4.5 Phương pháp từ kế mẫu rung (VSM) 37 Chương 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 39 3.1 Tổng hợp vật liệu nano từ Fe3O4 39 3.2 Khảo sát độ bền chất lỏng từ hạt Fe3O4 42 3.2.1 Khảo sát độ bền phân tán hạt mẫu chất lỏng từ 42 3.2.2 Khảo sáo kích thước phân bố hạt chất lỏng từ 43 3.2.3 Khảo sát phổ IR mẫu chất lỏng từ 44 3.3 Khảo sát đặc trưng cấu trúc, tính chất chất lỏng từ hạt Fe3O4 bọc Natri Alginat so sánh với mẫu không bọc polymer 47 3.3.1 Khảo sát đặc trưng cấu trúc hình thái chất lỏng từ tính hạt Fe3O4 47 3.2.2 Khảo sát đặc trưng cấu trúc lõi vỏ, độ bền độ phân tán 49 3.3.3 Khảo sát tính chất từ hiệu ứng đốt nóng cảm ứng từ hạt Fe3O4 bọc alginate định hướng ứng dụng y sinh 51 Kết luận chương 54 KẾT LUẬN 55 TÀI LIỆU THAM KHẢO 56 DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT Các chữ viết tắt Chữ viết tắt Tên tiếng Việt Tên tiếng Anh Fe3O4 Ôxit sắt từ Magnetic iron oxid NaA Natri Alginat PVA Poly (vinyl Alcohol) Poly (vinyl Alcohol) PEG 6000 Poly Etylen Glycol (6000) Poly Etylene Glycol FDA Cục quản lý Thực phẩm Food and Drug Administration Alginate sodium Dược phẩm Hoa Kỳ FESEM TEM Hiển vi điện tử quét phát xạ Field emission scaning electron trường Microscope Hiển vi điện tử truyền qua Transmission electron microscopy XRD Nhiễu xạ tia X X-ray diffraction Fe3O4/NaA Hạt nano Fe3O4 bọc alginate Sodium alginate coated nanoparticles Fe3O4 VSM Từ kế mẫu rung Vibrating Sample Magnetometer IR Phổ hồng ngoại InfraRed Spectroscopy SW Mơ hình Stoner-Wohlfarth Stoner-Wohlfarth model ZFC Làm lạnh không từ trường Zero Field Cooling FC Làm lạnh từ trường Field Cooling R2 Hệ số tương quan kết Correlation factor thực nghiệm mơ hình lý thuyết Các ký hiệu A : Vị trí ion sắt cấu trúc ferit spinel Aex : Hệ số tương tác trao đổi Ahkl : Hằng số mạng B : Vị trí ion sắt cấu trúc ferit spinel B’ : Bề rộng vạch 1/2 giá trị cường độ cực đại a : Thông số tiêu chuẩn để đánh giá tương tác từ hạt rcr : Bán kính tới hạn Ds : Hệ số sóng spin Dd : Khoảng cách tâm hai hạt dc : Đường kính lõi hạt dtotal : Đường kính hạt tổng cộng Eatrain: Năng lựng từ giảo EA : Năng lượng dị hướng từ tinh thể Ea : Rào lượng Ek : Năng lượng kích thích sóng spin Ept : Năng lượng hạt đơn đômen cô lập Ethermal : Năng lượng nhiệt f : Tần số từ trường xoay chiều f0 : Tần số tiến động Larmor g(k) : Mật độ trạng thái sóng spin H : Từ trường Hc : Lực kháng từ Hdc : Từ trường chiều HK : Trường dị hướng IS : Từ độ bão hịa đơn vị thể tích Io(v) : Cường độ ánh sáng chiếu tới JAB : Hệ số tương tác trao đổi A-B k : Vector sóng (x): hàm Langevin, x =μH/kT M : Từ độ Ms : Từ độ bão hòa đơn vị khối lượng MH : Thành phần từ độ song song với từ trường Ms(0) : Từ độ bão hòa K Ms(T) : Từ độ bão hòa nhiệt độ T Mr : Từ độ dư MFC : Từ độ mẫu chế đệ đo làm lạnh có từ trường MZFC : Từ độ mẫu chế đệ đo làm lạnh khơng có từ trường m : Khối lượng P : Công suất toả nhiệt rc : Bán kính tới hạn đơn men t : Thời gian T : Nhiệt độ Whys : Tổn hao từ trễ λbs : Bước sóng nguồn phát xạ tia X λs : Từ giảo bão hòa n(k) : Số chiếm đầy Bose η : Ứng suất θ : Góc τm : Thời gian đo τo : Thời gian hồi phục χ’ : Phần thực độ cảm từ xoay chiều χ’’ : Phần ảo độ cảm từ xoay chiều β : Giá trị ứng suất bề mặt γ : Góc liên kết B-O-B ρc : Khối lượng riêng μ : Mô men từ hạt μ0 : Độ từ thẩm chân khơng (4π×10-7 Vs (Am)-1) DANH MỤC HÌNH Trang Hình 1.1 Cấu trúc tinh thể vật liệu Fe3O4 Hình 1.2: Giản đồ nhiễu xạ tia X mẫu hạt nano Fe3O4 có kích thước 9,6 nm Hình 1.3: Mơ hình cấu tạo chất lỏng từ [19] Hình 1.4: Đường từ hóa hạt nano Fe3O4 kích thước trung bình 5nm (M5), 10nm (M10), 50 nm (M50), 150 nm (M150) (hình nhỏ mơ tả phụ thuộc lực kháng từ vào kích thước hạt) [14] Hình 1.5: Các dạng bọc hạt nano từ: Lõi- Vỏ (Core-Shell), Ma trận (Matrix), Vỏ-Lõi-Vỏ (Shell-Core-Shell) [33] 12 Hình 1.6: Quy trình điều chế PVA 17 Hình 1.7: Cấu trúc Polyethylene glycol 17 Hình 1.8: Cơng thức cấu tạo acid cấu tạo nên acid alginic 19 Hình 1.9: Cơng thức cấu tạo acid Alginic 19 Hình 1.10: Cơng thức phối cảnh 19 Hình 1.11: Cấu trúc đặc biệt alginic theo đơn vị monomer 20 Hình 1.12: Cơng thức cấu tạo muối natri alginate 20 Hình 1.13: Nguyên tắc tách tế bào từ trường 24 Hình 1.14: Nguyên tắc tách tế bào từ trường sử dụng bốn nam châm tạo gradient từ trường xuyên tâm 24 Hình 1.15: Ngun lí dẫn thuốc dùng hạt nanơ từ tính 26 Hình 1.16: Ngun lí chức hóa bề mặt hạt nanơ từ tính có cấu trúc vỏ/lõi 26 Hình 2.1: Mơ hình phản ứng tổng hợp Fe3O4 theo phương pháp thủy nhiệt 32 Hình 2.2: Quy trình tổng hợp hạt nano Fe3O4 33 Hình 2.3: Quy trình tổng hợp hạt nano từ tính Fe3O4 bọc polymer 34 Hình 2.4: Sơ đồ nhiễu xạ tia X từ số mặt phẳng hữu hạn [11] 35 Hình 2.5: Sơ đồ mơ tả tín hiệu nhận từ mẫu ảnh SEM [5] 36 Hình 3.1 Giản đồ nhiễu xạ tia X mẫu bột Fe3O4 tổng hợp nhiệt độ phản ứng 1800C 39 Hình 3.2 Ảnh FESEM phân bố kích thước hạt mẫu Fe3O4 41 Hình 3.3: Thế zeta mẫu Fe3O4 không bọc polymer (a), mẫu bọc PEG (b), mẫu bọc PVA (c) mẫu bọc Alginat (d) 43 Hình 3.4: Ảnh TEM mẫu Fe3O4 (a); mẫu Fe3O4 bọc Natri Alginat (b);mẫu Fe3O4 bọc PVA(c) mẫu Fe3O4 bọc PEG (d) 44 Hình 3.5: Phổ IR mẫu chất lỏng từ bọc PVA 45 Hình 3.6: Phổ IR mẫu chất lỏng từ bọc PEG 45 Hình 3.7: Phổ IR chất lỏng từ bọc natri alginat 46 Hình 3.8: Phổ XRD hạt nano Fe3O4 (a) Fe3O4 bọc natri alginate(b) 47 Hình 3.9: Ảnh TEM mẫu Fe3O4 (a) mẫu Fe3O4 bọc natri alginat (b) 48 Hình 3.10: Phổ FTIR Fe3O4, polyme natri alginat Fe3O4 bọc natri alginat 49 Hình 3.11: Giản đồ TGA Fe3O4 bọc natri alginate 50 Hình 3.12: Thế zeta mẫu Fe3O4 bọc natri alginat mẫu Fe3O4 khơng bọc 51 Hình 3.13: Đường cong từ hóa mẫu M1(Fe3O4) M2 (Fe3O4 bọc natri alginat) từ trường 11 kOe (a) lực kháng từ mẫu M1(Fe3O4) M2 (Fe3O4 bọc natri alginat) vùng từ trường nhỏ với Hext=10 kOe (b) 51 Hình 3.14: Đường cong đốt nóng cảm ứng từ mẫu chất lỏng Fe3O4 bọc Natri Alginat nồng độ khác (a) nồng độ 5mg/ml giá trị từ trường khác 53 47 3.3 Khảo sát đặc trưng cấu trúc, tính chất chất lỏng từ hạt Fe3O4 bọc Natri Alginat so sánh với mẫu không bọc polymer 3.3.1 Khảo sát đặc trưng cấu trúc hình thái chất lỏng từ tính hạt Fe3O4 Để xác định cấu trúc đặc trưng mẫu chất lỏng từ, phổ XRD mẫu hạt bọc natri alginat mẫu Fe3O4 khơng bọc polymer so sánh Hình 3.8: Phổ XRD hạt nano Fe3O4 (a) Fe3O4 bọc natri alginate(b) Hình 3.7 trình bày giản đồ nhiễu xạ tia X mẫu hạt nano Fe3O4 mẫu Fe3O4 bọc natri alginat Kết cho thấy giản đồ nhiễu xạ mẫu chứa đỉnh nhiễu xạ đặc trưng cho vật liệu có cấu trúc ferrit spinel góc nhiễu xạ: 30,208; 35,448; 43,368; 53,808; 57,048 62,438, tương ứng phù hợp với giá trị dhkl Fe3O4 (220), (311), (400), (422), (440) (511) Từ độ rộng nhiễu xạ, kích thước tinh thể trung bình (DXRD) tính theo cơng thức Debye-Scherrer (bảng 3.2) (3.1) Ở λ bước sóng tia X, β độ rộng vạch nhiễu xạ xác định ½ độ cao θ góc nhiễu xạ Bragg 48 Bảng 3.2 Kích thước tinh thể trung bình (DXRD), kích thước hạt (DTEM) giá trị từ độ bão hòa (Ms), lực kháng từ Hc mẫu Fe3O4 mẫu Fe3O4 bọc natri alginate Thông số M1 (Fe3O4) M2(Fe3O4 bọc natri alginat) a(Å) 8,371 8,378 d311(Å) 2,533 2,523 β (độ) 1,420 1,288 2θ (độ) 35,43 35,57 D(XRD) (nm) 10,13 11,18 10,3 ± 0,8 12,2±1,3 65,21 59,96 21 8,5 DTEM Ms (emu/g) Hc (Oe) Hình thái mẫu hạt Fe3O4 chưa bọc bọc natri alginat nghiên cứu kỹ thuật kính hiển vi điện tử truyền qua (TEM) (hình 3.9), cho thấy, hạt nano bọc có dạng hình cầu với kích thước từ 10-14 nm, dải phân bố kích thước hẹp So sánh ảnh mẫu bọc chưa bọc nhận thấy khác biệt, với mẫu bọc alginate quan sát thấy hạt nano Fe3O4 phủ lớp natri alginat có phân tán tương đối đồng pha lỏng mẫu Fe3O4 có kết đám hạt từ Giá trị kích thước hạt trung bình (DTEM) xác định từ ảnh hiển vi điện tử tương đối phù hợp với kích thước tinh thể trung bình tính tốn từ giản đồ nhiễu xạ tia X (DXRD) (a) (b) Hình 3.9: Ảnh TEM mẫu Fe3O4 (a) mẫu Fe3O4 bọc natri alginat (b) 49 3.2.2 Khảo sát đặc trưng cấu trúc lõi vỏ, độ bền độ phân tán Để biết rõ liên kết lớp vỏ bọc alginat hạt từ, tiến hành đo phổ phân tích hồng ngoại FT-IR Từ hình 3.9 ta nhận thấy, phổ hồng ngoại có xuất dao động đặc trưng liên quan đến nhóm chức alginat Các đỉnh đặc trưng alginat xuất 3451 cm-1; 1635 cm-1 1384 cm-1, tương ứng với dao động hóa trị nnhóm hydroxyl (OH), carbonyl (C=O) carboxylat (COO -) Một đỉnh đặc trưng xuất vùng 1043-1091cm-1 nhóm chức ether C-O-C liên kết glucoside Điều chứng minh hạt Fe3O4 bọc polyme Còn peak 603 cm-1 dao động đặc trưng Fe-O-Fe Fe3O4 Hình 3.10: Phổ FTIR Fe3O4, polyme natri alginat Fe3O4 bọc natri alginat Để khẳng định thêm tỉ phần đóng góp lớp vỏ đến suy giảm giá trị từ độ bão hòa, suy giảm khối lượng mẫu Fe3O4 bọc alginat khảo sát phương pháp phân tích nhiệt TGA 50 Figure: Experiment:M2 boc Alginat Crucible:PT 100 µl Atmosphere:Air 18/04/2017 Procedure: (Zone 2) Labsys TG Mass (mg): 28.32 TG/% d TG/% /min 50 Peak :112.38 °C Peak :726.32 °C -3 40 30 -6 20 Peak :245.11 °C 10 -9 Mass variation: -6.90 % -12 -10 -20 -15 Mass variation: -38.61 % -30 -18 -40 -50 Mass variation: -15.78 % -21 -60 100 200 300 400 500 600 700 Furnace temperature /°C Hình 3.11: Giản đồ TGA Fe3O4 bọc natri alginate Giản đồ TGA Fe3O4 bọc natri alginat (hình 3.11) cho thấy vùng nhiệt độ khảo sát có xảy ba trình giảm khối lượng liên tiếp khoảng 110-1500C, 200-550 0C 600-8000C tương ứng với độ giảm khối lượng 6,9%; 38,61% 15,78% Trong khoảng 100 đến 1500C xảy trình giảm nhẹ khối lượng ứng với peak 112,380C q trình nước có mẫu Trong khoảng từ 200-5500C xảy trình giảm mạnh khối lượng, giai đoạn bị phân hủy nhanh natri alginat Dựa vào trình khối lớp vỏ ta biết tỷ phần đóng góp lớp vỏ bọc natri alginat chiếm khoảng 38,61% Để đánh giá độ bền mẫu nano Fe3O4 trước sau bọc polyme, mẫu khảo sát phương pháp phổ tán xạ laze động (DLS) máy đo Zetasizer Giản đồ zeta mẫu Fe3O4 không bọc polyme bọc alginate thể hình 3.12 51 Dựa vào tiêu chuẩn ta thấy mẫu Fe3O4 khơng bọc polyme có độ bền mẫu Fe3O4 bọc polyme alginat có độ bền cao Hình 3.12: Thế zeta mẫu Fe3O4 bọc natri alginat mẫu Fe3O4 khơng bọc 3.3.3 Khảo sát tính chất từ hiệu ứng đốt nóng cảm ứng từ hạt Fe 3O4 bọc alginate định hướng ứng dụng y sinh Trong trình biến đổi bề mặt hạt Fe3O4 làm thay đổi tính chất từ hạt nano Tính chất từ mẫu (Ms) sau bọc giảm hay cải thiện phụ thuộc vào nhiều yếu tố, bề dày lớp vỏ bọc tương tác bề mặt hạt nano với ligand đóng vai trị quan trọng Để làm sáng tỏ điều tiến hành phép đo từ mẫu M1 (Fe3O4) M2 (Fe3O4 sau bọc natri alginat) để so sánh Các kết thể hình 3.13 (a) (b) Hình 3.13: Đường cong từ hóa mẫu M1(Fe3O4) M2 (Fe3O4 bọc natri alginat) từ trường 11 kOe (a) lực kháng từ mẫu M1(Fe3O4) M2 (Fe3O4 bọc natri alginat) vùng từ trường nhỏ với Hext=10 kOe (b) 52 Từ hình 3.13, ta nhận thấy giá trị từ độ bão hòa M2 sau bọc natri alginat giảm từ: 65,21-59,96 emu/g, giảm khoảng gần 8% Điều chứng tỏ lớp vỏ bọc có làm giảm tính chất từ hạt Để nghiên cứu ứng dụng chất lỏng từ hạt Fe3O4 tổng hợp theo phương pháp thủy nhiệt, mẫu chất lỏng từ bọc polyme natri alginat lựa chọn để khảo sát hiệu ứng đốt nóng cảm ứng từ Thí nghiệm đốt nóng cảm ứng từ thực với mẫu chất lỏng nồng độ từ trường khác để nghiên cứu ảnh hưởng chúng tới nhiệt độ đốt cực đại (Tmax) tốc độ hấp thụ riêng (SAR) Hình 3.14a đường cong đốt nóng cảm ứng từ mẫu Fe3O4 bọc natri alginat nồng độ 1, 2, 3, 5, 10 mg/ml từ trường xoay chiều tần số 178kHz cường độ từ trường 80Oe Từ hình cho thấy từ trường 80Oe, nhiệt độ đốt cực đại Tmax (trong luận văn quy ước T t = 1500 s) mẫu thay đổi không đáng kể nồng độ mg/ml (bảng 4.2), nhiên tăng nồng độ mẫu lên 10 mg/ml, ta thấy nhiệt độ đốt cực đại Tmax tăng lên nhanh chóng Tại nồng độ mg/ml sau 25 phút (1500 giây) tác dụng từ trường, Tmax đạt 32,520C, tiếp tục tăng nồng độ mẫu lên đến mg/ml Tmax đạt đựợc 46,610C sau 25 phút tác dụng từ trường Như nhiệt độ đốt mẫu đạt nhiệt độ tiêu diệt tế bào ung thư Tuy nhiên, dùng nồng độ 10 mg/ml nhiệt độ đốt Tmax tăng lên đến 86,130C, vượt ngưỡng chịu đựng tế bào lành bệnh dẫn đến phá hủy cấu trúc tế bào xung quanh vùng chứa tế bào ung thư Do đó, sử dụng chất lỏng từ cần giới hạn nồng độ đưa vào vùng tế bào ung thư phát triển Bảng 3.3 Nhiệt độ đốt cực đại (Tmax), tốc độ hấp thụ riêng (SAR) tốc độ tăng nhiệt ban đầu (∆T/∆t) mẫu chất lỏng Fe3O4 bọc natri alginat nồng độ chất lỏng từ khác từ trường 80 Oe, tần số f = 178 kHz Nồng độ (mg/ml) Từ trường (Oe) Tmax (0C) SAR T/t (0C/s) 10 80 80 80 80 80 32,52 34,37 38,42 46,61 86,13 28,64 31,49 32,46 34,36 109,64 0,0169 0,0184 0,0226 0,0411 0,2623 53 Bảng 3.4 Nhiệt độ đốt cực đại (Tmax), tốc độ hấp thụ riêng (SAR) tốc độ tăng nhiệt ban đầu (∆T/∆t) mẫu chất lỏng Fe3O4 bọc natri alginat (M2) nồng độ mg/ml từ trường khác nhau, tần số f = 178 kHz Nồng độ (mg/ml) Từ trường (Oe) Tmax (0C) SAR T/t (0C/s) 50 26,80 9,45 0,0113 60 34,36 16,47 0,0197 70 38,40 29,34 0,0351 80 46,61 34,36 0,0411 (a) (b) Hình 3.14: Đường cong đốt nóng cảm ứng từ mẫu chất lỏng Fe3O4 bọc Natri Alginat nồng độ khác (a) nồng độ 5mg/ml giá trị từ trường khác Để kiểm tra tối ưu mẫu nồng độ 5mg/ml giá trị từ trường khác Mẫu giữ nguyên nồng độ mg/ml cường độ từ trường thay đổi từ 50-80 Oe đo Hình 3.14b cho thấy,với mẫu chất lỏng từ đạt nồng độ mg/ml tăng cường độ từ trường giá trị Tmax tăng đáng kể, đạt khoảng 42 - 470C cường độ từ tường đạt 80 Oe Tốc độ hấp thụ riêng (SAR) thể chi tiết bảng 3.4 Dựa vào kết tính tốn giá trị (SAR) mẫu đốt từ nồng độ mg/ml tăng cường độ từ trường tốc độ tăng dẫn đến SAR tăng đạt giá trị cao 34,36 (W/g) từ trường 80 Oe Với kết thu 54 được, thấy mẫu chất lỏng chế tạo hạt Fe3O4 tổng hợp phương pháp thủy nhiệt phù hợp ứng dụng nhiệt từ trị ung thư Kết luận chương Đã chế tạo thành cơng chất lỏng từ tính bọc poymer PVA, PEG, Alginat khảo sát số tính chất đặc trưng chúng Mẫu chất lỏng từ hạt nano từ bọc Fe3O4 bọc polymer natri alginat khảo sát số đặc trưng khả ứng dụng y sinh vật liệu Kết nghiên cứu cho thấy, chất lỏng từ hạt Fe3O4 bọc polymer có đặc trưng cấu trúc tính chất lý hóa phù hợp cho mục đích sử dụng vào lĩnh vực đốt nóng cảm ứng từ Kết thu cho thấy dùng chất lỏng từ với nồng độ 5mg/ml cho giá trị đốt nhiệt từ trị đạt 46,610C, nhiệt độ tiêu diệt tế bào ung thư với cường độ trường 80 Oe Mức từ trường ảnh hưởng lên hoạt động tế bào bình thường khơng nhiều 55 KẾT LUẬN 1.1 Đã chế tạo thành công vật liệu từ nano Fe3O4 dạng hạt phương pháp thủy nhiệt điều kiện tối ưu 1.2 Đã chế tạo thành cơng chất lỏng từ tính bọc polymer hạt Fe3O4 1.3 Đã thu chất lỏng từ tính nano Fe3O4 bọc natri alginat có dạng hình cầu phân tán nước, kích thước hạt tương đối cỡ 12,2±1.3nm với giá trị từ độ bão hòa 59,96 emu/g, zeta đạt -53,9 mV 1.4 Đã sử dụng phép đo khả đốt nhiệt từ từ trường ứng dụng y sinh mẫu chất lỏng từ hạt Fe3O4 bọc natri alginat Kết thu với chất lỏng từ có nồng độ 5mg/ml thực đốt nhiệt từ từ trường 80 Oe, tần số 178kHz 25 phút đạt nhiệt độ 46,610C nằm khoảng nhiệt độ an tồn cho tế bào sống gây ảnh hưởng tới thể sống Tốc độ hấp thụ riêng đạt 34,36 W/g./ 56 TÀI LIỆU THAM KHẢO TÀI LIỆU TIẾNG VIỆT [1] Đào Vân Trường, Thân Đức Hiền, Nguyễn Thị Lan, Nguyễn Phúc Dương: “ Tính chất siêu thuận từ hạt nano CoxFe3-xO4” Kỷ yếu hội nghị Vật lý toàn quốc lần thứ VI, (2005) 1022 - 1026 [2] Đỗ Hùng Mạnh, (2011), “Nghiên cứu tính chất vật liệu perovskite ABO3 kích thước nano mét (A = La, Sr, Ca B = Mn) tổng hợp phương pháp nghiền phản ứng”, Luận án Tiến sĩ Viện Khoa học Vật liệu, Hà Nội [3] Nguyễn Anh Tuấn, (2008), “Hiệu ứng đốt từ hạt từ kích thước nanomet”,Luận văn cao học [4] Phạm Hồi Linh, (2014), “Nghiên cứu chế tạo chất lỏng từ hạt nano Fe3O4 ứng dụng diệt tế bào ung thư”, Luận án Tiến sĩ Viện Khoa học Vật liệu, Hà Nội TÀI LIỆU TIẾNG ANH [5] Alexiou Christoph, Arnold Wolfgang, Klein Roswitha J., Parak Fritz G., Hulin Peter, Bergemann Christian, Erhardt Wolfgang, Wagenpfeil Stefan, Lübbe Andreas S., (2000), "Locoregional Cancer Treatment with Magnetic Drug Targeting", Cancer Research, 60, pp 6641-6648 [6] Alexiou Christoph, Jurgons Roland, Schmid Roswitha J., Bergemann Christian, Henke Julia, Erhard Wolf, Huenges Ernst, Parak Fritz, (2003), "Magnetic Drug Targeting—Biodistribution of the Magnetic Carrier and the Chemotherapeutic agent Mitoxantrone after Locoregional Cancer Treatment", Journal of Drug Targeting, 11, pp 139-149 [7] Aiping Zhu, Lanhua Yuan, Tianqing Liao (2008), "Suspension of Fe3O4 nanoparticles stabilized by chitosan and o- carboxymethylchitosan", International Journal of Pharmaceutics, 350, 361-368 57 [8] Ayyappan S., Mahadevan S., Chandramohan P., Srinivasan M P., Philip John, Raj Baldev, (2010), "Influence of Co2+ ion concentration on the size, magnetic properties, and purity of CoFe2O4 spinel ferrite nanoparticles", The Journal of Physical Chemistry C, 114, pp 6334-6341 [9] Brian L Cushing, Vladimir L Kolesnichenko, Charles J O’Connor, (2004), "Recent Advances in the Liquid-Phase Syntheses of Inorganic Nanoparticles", Chem Rev., 104, pp 3893−3946 [10] Cannas C., Musinu A., Peddis D., Piccaluga G., (2006), "Synthesis and Characterization of CoFe2O4 Nanoparticles Dispersed in a Silica Matrix by a Sol−Gel Autocombustion Method", Chemistry of Materials, 18, pp 3835-3842 [11] Chairama Sanoe, Ekasith Somsookb (2008), "Starch vermicelli template for synthesis of magnetic iron oxide nanoclusters", Journal of Magnetism and Magnetic Materials, 320, 2039-2043 [12] Chinnasamy C N., Jeyadevan B., Perales-Perez O., Shinoda K., Tohji K., Kasuya A., (2002), "Growth dominant co-precipitation process to achieve high coercivity at room temperature in CoFe2O4 nanoparticles.", IEEE Transactions on Magnetics, 38, pp 2640 - 2642 [13] C.W Leea, K.T Huang, P.K Weia, Y.D Yao (2006), "Conjugation of γFe2O3 nanoparticles with single strand oligonucleotides", J Magn Magn Mater, 304, 412 [14] Dung T T., Danh T M., Hoa L T M., Chien D M., Duc N H., (2009),"Structural and magnetic properties of starch-coated magnetite nanoparticles", Journal of Experimental Nanoscience, 4, pp 259-267 [15] Do Kyung Kim, Maria Mikhaylova, Fu Hua Wang, Jan Kehr, Bo ărje Bjelke, Yu Zhang, Thomas Tsakalakos, Mamoun Muhammed (2003), "Starch-Coated Superparamagnetic Nanoparticles as MR Contrast Agents", Chem Mater., 15, 4343 4351 [16] Franzreb M., Siemann-Herzberg M., Hobley T J., Thomas O R T., (2006), "Protein purification using magnetic adsorbent particles.", Appl Microbio Biotechno., 70, pp 505-516 58 [17] Giria S., Samantab S., Majic S., Gangulic A., Bhaumikb A., (2005), "Magnetic properties of α-Fe2O3 nanoparticle synthesized by a new hydrothermal method", Journal of Magnetism and Magnetic Materials, 285, pp 296-302 [18] Goya G F., Berquo T S., Fonseca F C., (2003), "Static and dynamic magnetic properties of spherical magnetite nanoparticles", Journal of Applied Physics, 94, pp 3520-3525 [19] Guardia Pablo, Di Corato Riccardo, Lartigue Lenaic, Wilhelm Claire, Espinosa Ana, Garcia-Hernandez Mar, Gazeau Florence, Manna Liberato, Pellegrino Teresa, (2012), "Water-Soluble Iron Oxide Nanocubes with High Values of Specific Absorption Rate for Cancer Cell Hyperthermia Treatment", ACS Nano, 6, pp 3080-3091 [20] Gupta A.K., Wells S (2004), "Surface-modified superparamagnetic nanoparticles for drug delivery: preparation, characterization, and cytotoxicitystudies.", IEEE Transactions Nanobioscience, 3, pp 66-73 [21] Hai Tran Hoang, Phuc Le Hong, Dung Doan Thi Kim, \Huyen Nguyen Thi Le, Long Bui Duc, Vinh Le Khanh, (2007), "Iron oxide nanoparticles with biocompatible starch and dextran coating for biomedicine applications", in: Proceeding of IWNA 2007, Vung Tau, Vietnam, pp 90 - 96 [22] Hanaor Dorian, Michelazzi Marco, Leonelli Cristina, Sorrell Charles C., (2012), "The effects of carboxylic acids on the aqueous dispersion and electrophoretic deposition of ZrO2", Journal of the European Ceramic Society, 32, pp 235-244 [23] Hee Kim Eun, Sook Lee Hyo, Kook Kwak Byung, Kim Byung-Kee, (2005), "Synthesis of ferrofluid with magnetic nanoparticles by sonochemical method for MRI contrast agent", Journal of Magnetism and Magnetic Materials, 289, pp 328-330 [24] Levi S., Merrill R T., (1978), "Properties of single-domain, pseudo- single- domain, and multidomain magnetite," Journal of Geophysical Research, 83(B1), pp 309-323 59 [25] Liang Jun, Li Li, Luo Min, Fang Junzhuo, Hu Yanrui, (2010), "Synthesis and properties of magnetite Fe3O4 via a simple hydrothermal route", Solid State Sciences, 12, pp 1422-1425 [26] Le The Tam, Nguyen Hoa Du, Tran Dai Lam, Phan Thi Hong Tuyet, Le Thi Nhan, “Study on some factors of magnetic fluid chitosan coated Fe3O4 nanoparticles fabricationvia hydrothermal method” Journal of Science and Technology 54 (2C) 341-347 (2016) [27] Lida Hironori, Takayanagi Kosuke, Nakanishi Takuya, Osaka Tetsuya, (2007), "Synthesis of Fe3O4 nanoparticles with various sizes and magnetic properties by controlled hydrolysis", Journal of Colloid and Interface Science, 314, pp 274-280 [28] Ling D., Hyeon T., (2013), "Chemical design of biocompatible iron oxide [29] Liu Qi, Sun Jianhua, Long Hongren, Sun Xiaoqiang, Zhong Xiangjin, Xu Zheng, (2008), "Hydrothermal synthesis of CoFe2O4 nanoplatelets and nanoparticles", Materials Chemistry and Physics, 108, pp 269-273 [30] Liu X., Qiu G , Yan A., Wang Z., Li X., (2007), "Hydrothermal synthesis and characterization of α-FeOOH and α-Fe2O3 uniform nanocrystallines", Journal of Alloys and Compounds, 433, pp 216 - 220 [31] M.I Ltd, (July 2007), "Zetasizer Nano User Manual", pp [32] Lu Le Trong, Tung Le Duc, Long James, Fernig David Garth, Thanh Nguyen Thi Kim, (2009), "Facile synthesis of stable, water-soluble magnetic CoPt hollow nanostructures assisted by multi-thiol ligands", Journal of Materials Chemistry, 19, pp 6023-6028 [33] Lu Yu, Lu Xianmao, Mayers Brian T., Herricks Thurston, Xia Younan, (2008), "Synthesis and characterization of magnetic Co nanoparticles: A comparison study of three different capping surfactants", Journal of Solid State Chemistry, 181, pp 1530- 1538 [34] Luong N.H., Phu N.D., Hai N.H., Thuy N.T.D., (2011), "Surface Modification of SiO2-Coated FePt Nanoparticles with Amino Groups", E-Journal of Surface Science and Nanotechnology, 9, pp 536-538 60 [35] J Zhang, S Xu, E Kumacheva (2004), "Polymer microgels: reactors for semiconductor, metal, and magnetic nanoparticles", J Am Chem Soc, 126, 7908 [36] Jia-Kun Xu 1, Fang-Fang Zhang, Jing-Jing Sun , Jun Sheng, Fang Wang and Mi Sun Bio and Nanomaterials Based on Fe3O4 Molecules 2014, 19, 21506-21528 [37] Jiang, J.-S., Zhi-Feng Gan, Yong Yang, Bing Du, Min Qian, P Zhang (2009), "A novel magnetic fluid based on starch-coated magnetite nanoparticles functionalized with homing peptide", J Nanopart Res, 11, 1321-1330 [38] M.H Sousa, J.C Rubim, P.G Sobrinho, F.A Tourinho (2001), "Biocompatible magnetic fluid precursors based on aspartic and glutamic acid modified maghemite nanostructures", J.Magn Magn Mater, 22, 5, 67 [39] Mandal M, S Kundu, S.K Ghosh, S Panigrahi, T.K Sau (2005), "Magnetite nanoparticles with tunable gold or silver shell", J.Colloid Interface Sci, 286, 187 [40] Wang Chao, Peng Sheng, Lacroix Lise-Marie, Sun Shouheng, (2009), "Synthesis of high magnetic moment CoFe nanoparticles via interfacial diffusion in core/shell structured Co/Fe nanoparticles", Nano Research, 2, pp 380-385 [41] Wang J., Sun J., Sun Q., Chen Q., (2003), "One-step hydrothermal process to prepare highly crystalline Fe3O4 nanoparticles with improved magnetic properties", Materials Research Bulletin, 38, pp 1113 - 1118 [42] Wang Zhongli, Liu Xiaojuan, Lv Minfeng, Chai Ping, Liu Yao, Meng Jian, (2008), "Preparation of Ferrite MFe2O4 (M = Co, Ni) Ribbons with Nanoporous Structure and Their Magnetic Properties.", The Journal of Physical Chemistry B, 112, pp 11292-11297 [43] Morais, P.C., Oliveira.A.C, Tronconi A.L, Goetze T, Buske N (2003), " Photoacoustic spectroscopy: a promising magnetic fluids ", IEEE Trans Magn, 39, 2654 technique to investigate 61 [44] đez-Vilar S., Sánchez-Andújar M., Gómez-Aguirre C., Mira J., SarísRodríguez M A., Castro-García S., (2009), "A simple solvothermal synthesis of MFe2O4 (M=Mn, Co and Ni) nanoparticles.", Journal of Solid State Chemistry, 182, pp 2685-2690 [45] P Tartaj, M.P Morales, S Veintemillas-Verdaguer, T Gonzalez- Carreno, C.J.Serna, (2006), "Synthesis, properties and biomedical applications of magnetic nanopar-ticles", Elsevier, Amsterdam, Netherlands [46] Prasad M Tamhankar, Aparna M Kulkarni, Shrikant C Watawe Functionalization of Cobalt Ferrite Nanoparticles with Alginate Coating for Biocompatible Applications Materials Sciences and Applications, 2011 (2) 1317-1321 [47] Zhang Xiaojuan, Jiang Wei, Song Dan, Sun Huijuan, Sun Zhendong, Li Fengsheng, (2009), "Salt-assisted combustion synthesis of highly dispersed superparamagnetic CoFe2O4 nanoparticles.", Journal of Alloys and Compounds, 475, pp L34-L37 [48] Zhao D., Wu X., Guan H., Han E., (2007), "Study on supercritical hydrothermal synthesis of CoFe2O4 nanoparticles", The Journal of supercritical fluids, 42 pp 226- 233 [49] Zheng Y., Cheng Y., Bao F., Wang Y., (2006), "Synthesis and magnetic properties of Fe3O4 nanoparticles", Materials Research Bulletin, 41, pp 525 -529 [49] Zhu Aiping, Yuan Lanhua, Liao Tianqing, (2008), "Suspension of Fe3O4 nanoparticles stabilized by chitosan and o-carboxymethylchitosan", International Journal of Pharmaceutics, 350, pp 361-368 [50] S Sun, H Zeng, D B Robinson, S Raoux, P M Rice, S X.Wang, G Li (2004), "Monodisperse MFe2O4 (M = Fe, Co, Mn) Nanoparticles", J Am Chem Soc, 126, 273 [51] Veiseh O, Gunn J W, Zhang M (2010), "Design and fabrication of magnetic nanoparticles for targeted drug delivery and imaging", Adv Drug Delivery Rev, 62, 284-304 [52] Wan, J., G Tang, Y Qian (2007), "Room temperature synthesis of single-crystal Fe3O4 nanoparticles with superparamagnetic property", Appl Phys A, 86, 261-264 ... tài: ? ?Tổng hợp chất lỏng từ tính nano Fe3O4 bọc polymer khác nhau, định hướng ứng dụng y sinh? ?? Mục tiêu đề tài: Chế tạo vật liệu cấu trúc nano từ tính Fe3O4 bọc polyme sử dụng phương pháp th? ?y nhiệt... xác định tính chất đặc trưng chất lỏng từ Fe3O4 chất lỏng từ bọc polymer - Một số phương pháp đo giá trị ứng dụng vào y sinh 4 Chương 1: TỔNG QUAN VỀ VẬT LIỆU NANO TỪ VÀ VẬT LIỆU NANO TỪ BỌC POLYMER. .. VĂN VƯƠNG TỔNG HỢP CHẤT LỎNG TỪ TÍNH NANO Fe3O4 BỌC BẰNG POLYMER KHÁC NHAU, ĐỊNH HƯỚNG ỨNG DỤNG TRONG Y SINH Chuyên ngành: Hóa học hữu Mã số: 60.44.01.14 LUẬN VĂN THẠC SĨ HÓA HỌC Người hướng dẫn