1. Cỏc thớ nghiệm ứng dụng hạt nano silica trong y – sinh học được trỡnh bày trong luận ỏn bao gồm: Cỏc thớ nghiệm chế tạo phức hệ hạt nano silica và khỏng thể (SiO2RB@KT, SiO2RB@HER2, SiO2FITC@HER2); thớ nghiệm sử dụng phức hệ silica-khỏng thể để nhận biết vi khuẩn E. coli O157:H7 và tế bào ung thư vỳ KPL4 và BT-474; thớ nghiệm xõy dựng phương phỏp quang phổ huỳnh quang để xỏc định số lượng vi khuẩn E. coli O157:H7 và thớ nghiệm đếm tế bào trong dũng chảy để xỏc định khả năng phỏt hiện tế bào ung thư vỳ của phức hệ silica-khỏng thể. 2. Đó chế tạo thành cụng cỏc phức hệ hạt nano silica chứa tõm màu RB/FITC - khỏng thể đơn dũng đặc hiệu vi khuẩn E. coli O157:H7/tế bào ung thư vỳ HER2 (SiO2RB@KT, SiO2RB@HER2, SiO2FITC@HER2).
3. Sử dụng cỏc phức hệ SiO2RB@KT, SiO2RB@HER2, SiO2FITC@HER2 để nhận biết đặc hiệu tế bào vi khuẩn E. coli O157:H7 và tế bào ung thư vỳ KPL4 và BT-474 bằng phương phỏp miễn dịch huỳnh quang.
4. Sử dụng phương phỏp quang phổ huỳnh quang để xõy dựng phương phỏp xỏc định số lượng vi khuẩn đớch E. coli O157:H7.
5. Nghiờn cứu mối tương quan giữa số lượng tế bào với cường độ huỳnh quang để rỳt ra khả năng phỏt hiện tế bào đớch ung thư vỳ của phức hệ SiO2RB@HER2 bằng phương phỏp đếm tế bào trong dũng chảy.
KẾT LUẬN
Luận ỏn đó trỡnh bày cỏc kết quả nghiờn cứu chế tạo và tớnh chất quang của cỏc hạt nano silica chứa tõm màu hữu cơ Rhodamine B (RB) và Fluorescein Isothiocyanate (FITC) và cỏc ứng dụng của chỳng trong nhận biết cỏc phần tử sinh học.
Cỏc kết quả nghiờn cứu đó đạt được và những đúng gúp mới của luận ỏn được túm tắt như sau:
A. Chế tạo
1. Cỏc hạt nano silica chứa tõm màu RB với kớch thước từ 20 – 80 nm phõn tỏn trong nước được chế tạo bằng phương phỏp micelle thuận. Cỏc hạt nano được chức năng húa bằng cỏc nhúm chức -NH2, -SH, -COOH bằng phương phỏp đồng trựng hợp với cỏc precursor thớch hợp và tạo sự tương thớch sinh học bằng lớp bọc protein bovine serum albumin (BSA) và Streptavidin (SA). Lượng BSA và SA đủ để bọc kớn hạt được xỏc định bằng phương phỏp phổ huỳnh quang.
2. Cỏc hạt nano silica đơn phõn tỏn chứa tõm màu FITC cú kớch thước 40 – 100 nm được chế tạo bằng phương phỏp micelle đảo và Stober. Cỏc hạt nano đó được chức năng húa với cỏc nhúm -NH2 và -COOH bằng phương phỏp đồng trựng hợp với cỏc precursor thớch hợp. Khảo sỏt độ ổn định trong nước và mụi trường Tris cho thấy cỏc hạt nano được chức năng húa bằng nhúm amine -NH2 ổn định rất tốt trong Tris (PdI < 0,1) trong thời gian 3 thỏng. Cỏc kết quả khảo sỏt cho thấy sự tương đồng giữa độ đơn phõn tỏn PdI và thế Zeta của hạt.
B. Tớnh chất quang
1. Tương tỏc giữa cỏc phõn tử RB với nền silica là tương tỏc yếu. Tương tỏc giữa phõn tử FITC với nền silica là tương tỏc mạnh. Tuy nhiờn, cả hai tương tỏc đú đều khụng ảnh hưởng đến tớnh chất phỏt quang của cỏc phõn tử màu nghiờn cứu. Cỏc nhúm chức năng và lớp bọc protein BSA và SA khụng ảnh hưởng tới tớnh chất quang của cỏc phõn tử RB và FITC trong hạt.
2. Nghiờn cứu cỏc tớnh chất quang lý của phõn tử RB trong nền silica cho thấy:
i) Cỏc phõn tử RB trong hạt silica đều cú hiệu suất lượng tử Q lớn hơn và thời gian sống phỏt quang τ dài hơn khi tự do trong nước do giảm thiểu dập tắt
huỳnh quang do va chạm. Hiệu suất lượng tử phụ thuộc vào tương tỏc của tõm màu với nền silica và tương tỏc giữa cỏc hạt nano. Hiệu suất lượng tử tăng chủ yếu do sự tăng của vận tốc hồi phục bức xạ Γr và thời gian sống phỏt quang τtăng chủ yếu do sự giảm của vận tốc hồi phục khụng bức xạ Γnr.
ii) Cỏc khảo sỏt đường tương quan huỳnh quang của cỏc mẫu hạt silica cho phộp xỏc định chớnh xỏc kớch thước và hệ số khuếch tỏn trung bỡnh của hạt. So sỏnh cỏc kớch thước hạt được xỏc định bằng 3 phương phỏp DLS, TEM và FCS cho phộp rỳt ra thế mạnh của từng phương phỏp.
C. Ứng dụng
1. Đó chế tạo thành cụng cỏc phức hệ hạt nano silica chứa tõm màu RB/FITC - khỏng thể đơn dũng đặc hiệu vi khuẩn E. coli O157:H7/tế bào ung thư vỳ HER2 (SiO2RB@KT, SiO2RB@HER2, SiO2FITC@HER2).
2. Sử dụng cỏc phức hệ SiO2RB@KT, SiO2RB@HER2, SiO2FITC@HER2 để nhận biết đặc hiệu tế bào vi khuẩn E. coli O157:H7 và tế bào ung thư vỳ KPL4 và BT-474 bằng phương phỏp miễn dịch huỳnh quang.
3. Sử dụng phương phỏp quang phổ huỳnh quang để xõy dựng phương phỏp xỏc định số lượng vi khuẩn đớch E. coli O157:H7.
4. Nghiờn cứu mối tương quan giữa số lượng tế bào với cường độ huỳnh quang để rỳt ra khả năng phỏt hiện tế bào đớch ung thư vỳ của phức hệ SiO2RB@HER2 bằng phương phỏp đếm tế bào trong dũng chảy.
Cỏc kết quả nghiờn cứu về hạt nano silica chứa RB mang tớnh quốc tế. Cỏc kết quả ứng dụng đó chứng minh khả năng làm chất đỏnh dấu sinh học của cỏc hạt nano chế tạo được. Việc chế tạo thành cụng hạt nano silica chứa FITC ổn định trong 3 thỏng mở đường cho việc đưa cỏc hạt nano phỏt quang đú vào ứng dụng thực tế với vai trũ là chất đỏnh dấu sinh học.
DANH MỤC CÁC CễNG TRèNH KHOA HỌC SỬ DỤNG TRONG LUẬN ÁN
1. Tống Kim Thuần, Trần Hồng Nhung, Trần Thanh Thủy, Phạm Cụng Hoạt, Phạm
Minh Tõn, Jean Claude Brochon, Patrick Tauc, Nguyễn Thị Thanh Ngõn, Ứng dụng cỏc hạt nano phỏt quang vào việc đỏnh dấu tế bào để phỏt hiện và giỏm sỏt cỏc loại vi sinh vật, Tạp chớ Cụng nghệ Sinh học (2009), 7(4): 513-519.
2. Phạm Minh Tõn, Trần Thu Trang, Trần Thanh Thủy, Nghiờm Thị Hà Liờn, Vũ
Thị Thựy Dương, Tống Kim Thuần và Trần Hồng Nhung, Chế tạo, nghiờn cứu tớnh chất quang của hạt nano ormosil chứa tõm màu cú cỏc nhúm chức năng và ứng dụng đỏnh dấu sinh học, Tạp chớ Khoa học và Cụng nghệ Đại học Thỏi Nguyờn (2012), 96(08), 59-67.
3. Minh Tan Pham, Thi Van Nguyen, Thuy Duong Vu Thi, Ha Lien Nghiem Thi, Kim Thuan Tong, Thanh Thuy Tran, Viet Ha Chu, Jean-Claude Brochon and Hong Nhung Tran, Synthesis, photophysical properties and application of dye doped water soluble silica-based nanoparticles to label bacteria E.coli O157:H7, Advances in Natural Sciences: Nanoscience and Nanotechnology, IOP Publishing, 3 (2012) 045013.
4. Hong Nhung Tran, Thi Ha Lien Nghiem, Thi Thuy Duong Vu, Minh Tan Pham, Thi Van Nguyen, Thu Trang Tran, Viet Ha Chu, Kim Thuan Tong, Thanh Thuy Tran, Thi Thanh Xuan Le, Jean-Claude Brochon, Thi Quy Nguyen, My Nhung Hoang, Cao Nguyen Duong, Thi Thuy Nguyen, Anh Tuan Hoang and Phuong Hoa Nguyen, Dye-doped silica-based nanoparticles forbioapplications, Advances in Natural Sciences: Nanoscience and Nanotechnology, IOP Publishing, 4 (2013) 043001.
5. Hong Nhung Tran, Thi Ha Lien Nghiem, Thi Thuy Duong Vu, Viet Ha Chu, Quang Huan Le, Thi My Nhung Hoang, Lai Thanh Nguyen, Duc Minh Pham, Kim Thuan Tong, Quang Hoa Do, Duong Vu, Trong Nghia Nguyen, Minh Tan Pham, Cao Nguyen Duong, Thanh Thuy Tran, Van Son Vu, Thi Thuy Nguyen, Thi Bich Ngoc Nguyen, Anh Duc Tran, Thi Thuong Trinh and Thi Thai An Nguyen, Optical nanoparticles: synthesis and biomedical application, Advances in Natural Sciences: Nanoscience and Nanotechnology, IOP Publishing, 6 (2015) 023002.
MỘT SỐ CễNG TRèNH KHOA HỌC KHÁC Cể LIấN QUAN
1. Tran Hong Nhung, Nguyen Thi Van, Vu Xuan Hoa, Pham Minh Tan, Tong Kim Thuan, Tran Thi Thu Thuy, Jean Claude Brochon, Patrick Tauc, Optical properties and the Use of CdSe Quantum Dots for Biolabeling Applications, Communications in Physics, Vol.18, No.3 (2008), 185-192.
2. Vu Thi Thuy Duong, Nguyen Thi Van, Nghiem Thi Ha Lien, Tran Thanh Thuy, Chu Viet Ha, Pham Minh Tan, Do Quang Hoa, Pham Cong Hoat, Tong Kim Thuan and Tran Hong Nhung, Synthesis and characterization of dye doped water soluble functionalized organically modified silica nanoparticle for bio-labeling, Proceeding of the 6th Solid State Physics and Material Science Conference (SPMS- 2009), 892-897.
3. Vu Thi Thuy Duong, Chu Viet Ha, Tran Thanh Thuy, Nguyen Thi Van, Pham
Minh Tan, Tong Kim Thuan and Tran Hong Nhung, Synthesis optical properties and bioapplications of ormosil nanoparticles, Proceeding of the first academic conference on natural science for master and PhD students from Cambodia – Laos – Vietnam, March 2010, Vientine, Lao PDR, 145-151.
4. Chu Viet Ha, Emmanuel Fort, Nghiem Thi Ha Lien, Pham Minh Tan, Vu Thi Thuy Duong, Do Quang Hoa and Tran Hong Nhung, Energy transfer between nanoparticles, Proceeding of IWNA 2011, 10th-12th, November, 2011, Vung Tau, Vietnam, 252-255.
5. Pham Minh Tan, Vu Thi Thuy Duong, Tran Thu Trang, Tran Thanh Thuy, Le Thi Thanh Xuan, Nguyen Minh Huyen, Nghiem Thi Ha Lien, Chu Viet Ha, Vu Duong, Tong Kim Thuan, Do Quang Hoa, Le Quang Huan and Tran Hong Nhung,
Biochemically functionalized fluorescent silica-based nanoparticles for bioanalysis, Proceeding of IWNA 2011, 10th-12th, November, 2011, Vung Tau, Vietnam, 993- 996.
6. Chu Viet Ha, J. C. Brochon, Pham Minh Tan, Nghiem Thi Ha Lien and Tran Hong Nhung, Effect of surface plasmon from gold nanoparticles on fluorescence emission of dye-doped nanoparticles, Advances in optics, photonics, spectroscopy and applications VII (2013), 561-569.
TÀI LIỆU THAM KHẢO TIẾNG VIỆT:
1. Vũ Thị Thựy Dương (2010), Chế tạo và nghiờn cứu cỏc tớnh chất quang của màng mỏng và hạt nano ormosil chứa chất màu hữu cơ dựng trong quang tử, Luận ỏn Tiến sĩ Vật lý, Viện Vật lý, Viện Hàn lõm KH&CN Việt Nam. 2. Chu Việt Hà (2012), Nghiờn cứu quỏ trỡnh phỏt quang trờn cơ sở vật liệu
nano chứa tõm màu định hướng đỏnh dấu sinh học, Luận ỏn Tiến sĩ Vật lý, Viện Vật lý, Viện Hàn lõm KH&CN Việt Nam.
3. Lờ Quang Huấn, Ló Thị Huyền (2012), Khỏng thể tỏi tổ hợp và ứng dụng, Nhà xuất bản khoa học và cụng nghệ.
4. Tống Kim Thuần, Trần Hồng Nhung, Trần Thanh Thủy, Phạm Cụng Hoạt, Phạm Minh Tõn, Jean Claude Brochon, Patrick Tauc, Nguyễn Thị Thanh Ngõn, (2009), “Ứng dụng cỏc hạt nano phỏt quang vào việc đỏnh dấu tế bào để phỏt hiện và theo dừi cỏc loại vi sinh vật”, Tạp chớ Cụng nghệ sinh học,
7(4): 513-519.
5. Nguyễn Đỡnh Triệu, (1999), Cỏc phương phỏp vật lý ứng dụng trong húa học, Nhà xuất bản Đại học Quốc Gia Hà Nội.
6. http://vi.wikipedia.org/wiki /PEG
7. http://vi.wikipedia.org/wiki/ Khỏng nguyờn
8. http://vi.wikipedia.org/wiki/ Khỏng thể
9. http://vi.wikipedia.org/wiki/Bovine_ serum_albumin
10. http://vi.wikipedia.org/wiki/Gene sinh ung thư
11. http://vi.wikipedia.org/wiki/HER-2/neu
12. http://vi.wikipedia.org/wiki/Protein
13. http://vi.wikipedia.org/wiki/Strepavidin
14. http://www.ebook.edu.vn; Nguyễn Quang Tuyờn, Giỏo trỡnh Miễn dịch học thỳ y, trường Đại học Nụng lõm – Đại học Thỏi Nguyờn.
15. http://www.ebook.edu.vn; TS Đinh Thị Bớch Lõn, Giỏo trỡnh Miễn dịch học thỳ y, trường Đại học Nụng lõm – Đại học Huế.
16. Tiờu chuẩn ngành Y tế - 52 TCN-TQTP 0008:2004.
TIẾNG ANH:
responsive nanodevices”, New J. Chem., 36, 1925–1930.
18. Altinoglu E. I., et al., (2008), “Near-infrared emitting fluorophore-doped calcium phosphate nanoparticles for in vivoimaging of human breast cancer”, ACS Nano.; 2: 2075-2084.
19. Andrew T. Heitsch, Danielle K. Smith, Reken N. Patel, Davil Ress, Brian A. Korgel, (2008), “Multifunctional particles: Magnetic nanocrystals and gold nanorods coated with fluorescent dye-doped silica shells”, Journal of solid state chemistry, 181, 1590-1599.
20. Bahaa E. A. Saleh, Malvin C. Teich, (1991), “Fundamentals of photonics”,
A Wiley-interscience publication, 193-197.
21. Barandeh F., Nguyen L., Kumar R., Iacobucci G., Kuznicki L. M., Kosterman A., Bergey J. E., Prasad P. N. and Gunawardena S., (2012), “Organically modified silica nanoparticles are biocompatible and can be targeted to neurons in vivo”, PLoS One, 7 29424.
22. Bharali D. J., Klejbor I., Stachowiak E. K., Dutta P., Roy I., Kaur N., Bergey E. J., Prasad P. N., Stachowiak M. K., (2005), “Organically modified silica nanoparticles: a nonviral vector for in vivo gene delivery and expression in the brain”, Proc. Natl. Sci. USA, 102(32): 11539–11544.
23. C. Jeffrey Brinker, George W. Scherer, (1990), Sol-gel science: the physics and chemistry of sol-gel processing, Academic Press, San Diego - New York - Boston - London - Sydney – Tokyo – Toronto.
24. Challa S. S. R. Kumar, (2005), Biofunctionalization of Nanomaterials, Nanotechnologies for the Life Sciences Vol. 1, WILEY-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim.
25. Cristina Sofia dos Santos Neves, (2014), Development of fluorescent silica nanoparticles encapsulating organic and inorganic fluorophores: synthesis and characterization, PhD Thesis, University of Porto.
26. D. Genovese, S. Bonacchi, R. Juris, M. Montalti, L. Prodi, E. Rampazzo and N. Zaccheroni, (2013), “Energy transfer processes in dye- doped nanostructures yield cooperative and versatile fluorescent probes”,
Angew. Chem., Int. Ed., 52, 5965–5968.
27. D. L. Green, J. S. Lin, Yui-Fai Lam, M. Z.-C. Hu, Dale W. Schaefer, and M. T. Harris, (2003), “Size, volume fraction, and nucleation of Stober silica nanoparticles”, J. of Colloid and Interface Science (266), 346–358.
supramolecular chemistry, quantum-size-related properties, and applications toward biology, catalysis, and nanotechnology”, Chem. Rev., 104:293.
29. Deng, T., Li, J. S., Jiang, J. H., Shen, G. L. and Yu, R. Q., (2006) “Preparation of near-IR fluorescent nanoparticles for fluorescence- anisotropy-based immunoagglutination assay in whole blood”, Advanced Functional Materials, 16(16): p. 2147-2155.
30. E. Margapoti, D. Gentili, M. Amelia, A. Credi, V. Morandi and M. Cavallini, (2014) “Tailoring of quantum dots emission efficiency by localized surface plasmons polaritons in self-organized mesoscopic rings”,
Nanoscale, 6, 741-744.
31. E. Rampazzo, R. Voltan, L. Petrizza, N. Zaccheroni, L. Prodi, F. Casciano, G. Zauli and P. Secchiero, (2013), “Proper design of silica nanoparticles combines high brightness, lack of cytotoxicity and efficient cell endocytosis”, Nanoscale, 5, 7897–7905.
32. Enrichi F., Riccũ R., Meneghello A., Pierobon R., Cretaio E., Marinello F., Schiavuta P., Parma A., Riello P., Benedetti A., (2010), “Investigation of luminescent dye-doped or rareearth-doped monodisperse silica nanospheres for DNA microarray labelling”, Opt. Mater, 32:1652–1658.
33. F. Cao, R. P. Deng, D. P. Liu, S. Y. Song, S. Wang, S. Q. Su, H. J. Zhang, (2011), “Fabrication of fluorescent silica-Au hybrid nanostructures for targeted imaging of tumor cells”, Dalton Transactions, 40 (18): 4800-4802. 34. F. Novio, J. Simmchen, N. Vỏzquez-Mera, L. Amorớn-Ferrộ and D. Ruiz-
Molina, (2013), “Coordination polymer nanoparticles in medicine”, Coord. Chem. Rev., 257, 2839–2847.
35. Feng Chen, Hao Hong, Sixiang Shi, Shreya Goel, Hector F. Valdovinos, Reinier Hernandez, Charles P. Theuer, Todd E. Barnhart and Weibo Cai, (2014), “Engineering of Hollow Mesoporous Silica Nanoparticles for Remarkably Enhanced Tumor Active Targeting Efficacy”, Scientific Reports, 4, Article number: 5080.
36. Fortin N., Mulchandam A., (2001), “Use of real-time PCR and moclecular beacons for the detection of E. coli O157:H7”, J. Analytical Biochemistry, 289, 281-288.
37. Fung D. Y. C., (1984), “Food borne and rapid methods of detecting pathogen; rapid methods in microbiology and biotechnology”, Department of Microbiology, Kasetsart university Bangkok, Thailand.
“Modified Stober synthesis of highly luminescent dye-doped silica nanoparticles”, J. Nanopart. Res., 13:4349–4356.
39. Gang Y. et al., (2006), “FloDots: luminescent nanoparticles”, Anal. Bioanal. Chem., 385, 518-524.
40. George Socrates, (2004), Infrared and Raman Characteristic Group Frequencies: Tables and Charts, 3rd Edition.
41. H. Mader, X. Li, S. Saleh, M. Link, P. Kele, O.S. Wolfbeis, (2008), “Fluorescent silica nanoparticles”, Ann. N. Y.Acad. Sci., 1130: 218-223. 42. H. Shi, X.X. He, K.M. Wang, Y. Yuan, K. Deng, J.Y. Chen, W.H. Tan,
(2007), “Rhodamine B isothiocyanate doped silica-coated fluorescent nanoparticles (RBITC-DSFNPs)-based bioprobes conjugated to Annexin V for apoptosis detection and imaging”, Nanomed. Nanotechnol. Biol. Med.,
3(4): 266-272.
43. H. Tan, Y. Zhang, M. Wang, Z. X. Zhang, X.H. Zhang, A.M. Yong, S.Y. Wong, A.Y.C. Chang, Z.K. Chen, X. Li, M. Choolani, J. Wang, (2012), “Silica-shell cross-linked micelles encapsulating fluorescent conjugated polymers for targeted cellular imaging”, Biomaterials, 33(1): 237-246.
44. H. Yamauchi, T. Ishikawa and S. Kondo, (1989), “Surface characterization of ultramicro spherical-particles of silica prepared by w/o microemultion method”, Colloids Surf., 37, 71–80.
45. H. Yuna, H. Banga, W. Gu Leea, H. Limb, J. Parkc, J. Leea, A. Riazd, K. Choc, (2006), “Fluorescent Intensity-based Differential Counting of FITC- doped Silica Nanoparticles: Applications of CD4+T-cell Detection in Microchip-type Flowcytometers”, Proceedings, Vol. 6416.
46. He, X. X., et al.,(2004), “A Novel Fluorescent Label Based on Organic Dye- doped Silica Nanoparticles for HepG Liver Cancer Cell Recognition”,
Journal of Nanoscience and Nanotechnology, 4, 585-589.
47. Hellebust A, Richards-Kortum R., (2012), “Advances in molecular imaging: targeted optical contrast agents for cancer diagnostics”, Nanomedicine, 7(3): 429–445.
48. Hermanson G. T., (1996), Bionconjugate Techniques, Academic Press: San Diego, CA.
49. Hirsch T., Port H., Wolf H. C., Miehlich B. and Effenberger F., (1997),