Chương 1 TỔNG QUAN
1.3. Một số ứng dụng của hạt nano kim loại và lưỡng kim AgAu lõi vỏ, hợp
dạng tấm phẳng
1.3.1. Ứng dụng trong hiệu ứng quang nhiệt
Dựa vào tính độc đáo của tính chất quang như dễ dàng điều khiển phổ hấp thụ plasmon từ vùng nhìn thấy đến hồng ngoại xa nên chúng có nhiều lợi thế trong các ứng dụng về quang nhiệt. Điều trị nhiệt, còn được gọi là tăng thân nhiệt, là một kỹ thuật mới để điều trị ung thư. Kỹ thuật này làm tăng nhiệt độ trung bình xung quanh của các tế bào khối u. Nghiên cứu đã xác định rằng các tế bào khối u rất nhạy cảm và có thể bị phá hủy ở nhiệt độ trên 42oC. Nhiệt sinh ra trong các phương pháp điều trị tăng thân nhiệt có thể bắt nguồn từ siêu âm, tần số vô tuyến hoặc các loại chiếu xạ khác. Tuy nhiên, những phương pháp này đơi khi có thể gây ra thiệt hại
nghiêm trọng cho các tế bào khỏe mạnh xung quanh. Trong nỗ lực phát triển một cách tiếp cận có mục tiêu hơn, các nhà nghiên cứu đã mô tả việc sử dụng các hạt nano kim loại có thể làm nóng cục bộ các tế bào khối u mà không làm hỏng các mô khỏe mạnh xung quanh [21]. Để cung cấp tính đặc hiệu, các hạt nano có thể được kết hợp với các kháng thể liên kết tốt nhất với các tế bào khối u và khi chiếu xạ vùng hồng ngoại, năng lượng quang hấp thụ làm cho các hạt nano nóng lên, dẫn đến phá hủy các mô khối u.
Các hạt nano vàng đã được báo cáo để sử dụng trong các liệu pháp quang nhiệt dựa trên tính chất quang học và tính tương thích sinh học. Như đã đề cập trước đây, vật liệu nano lưỡng kim, đặc biệt là hạt nano lưỡng kim dựa trên vàng, có thể được thiết kế để kích hoạt ở bước sóng nhìn thấy và NIR (hồng ngoại gần), làm cho chúng phù hợp để sử dụng trong điều trị ung thư quang. Ví dụ, các ống nano AgAu lưỡng kim đã được đánh giá là vật liệu tiềm năng cho liệu pháp quang nhiệt. Sự cộng hưởng plasmon bề mặt của các loại nano này có thể được điều chỉnh theo vùng NIR (800nm đến 2500nm), làm cho chúng tương thích với bước sóng chiếu xạ laser được sử dụng trong nhiều liệu pháp quang nhiệt. Dưới sự chiếu xạ của tia laser, các hạt nano vàng tạo ra nhiệt độ cao có thể tạo ra hiệu ứng hủy diệt đối với các tế bào ung thư mà không phá hủy các hạt.
1.3.2. Ứng dụng nano bạc trong tăng cường tán xạ Raman tăng cường bề mặt(SERS) (SERS)
Phổ tán xạ Raman là một công cụ đặc biệt hữu ích trong việc phân tích và nhận biết các hợp chất. Các kỹ thuật đo đạc và ứng dụng phổ tán xạ Raman ngày càng được quan tâm và ứng dụng trong rất nhiều lĩnh vực như điện hóa, phân tích. Hiệu ứng tăng cường tán xa Raman bề mặt (SERS) được phát hiện năm 1974, nó đã thu hút được sự quan tâm của rất nhiều các nhóm nghiên cứu thuộc nhiều lĩnh vực khác nhau bởi những tiềm năng ứng dụng to lớn của nó. Với SERS, người ta có thể phát hiện phổ Raman của đơn phân tử tăng cường lên tới 14 bậc.
Kể từ khi được phát hiện, SERS trở thành đối tượng hấp dẫn với các ứng dụng. Có khá nhiều yếu tố tạo nên sự phổ biến của phương pháp SERS, bao gồm cả
việc phát triển nhiều hệ đo Raman mới, từ các hệ micro hiện đại cho đến các thiết bị thu gọn. Và quan trọng nhất là sự hình thành và phát triển nhanh chóng của cấu trúc đế tăng cường. Điểm mạnh của ký thuật SERS là phát hiện các chất ở dạng đơn phân tử hay dạng vết mà khơng cần đánh dấu bởi mỗi liên kết hóa học đều có các vạch Raman đặc trưng được gọi là “dấu vân tay”. Vì vậy, các thơng tin thu được là trực tiếp của mẫu phân tích mà khơng cần qua các chất đánh dấu trung gian như chất huỳnh quang, tránh được sự phức tạp của khâu chuẩn bị mẫu. Hiện nay SERS đã phát triển khác xa với nguồn gốc ban đầu của nó, xuất phát từ sự hấp phụ chất phân tích lên bề mặt điện cực. SERS ngày nay là một trong những kỹ thuật phân tích nhạy nhất, vượt xa những phương pháp nghiên cứu cơ bản trong các lĩnh vực y sinh hay môi trường.
Gần đây, các hạt nano cấu trúc meso làm đế SERS đã thu hút được sự chú ý do khả năng tạo các cấu trúc nano trên bề mặt hạt bằng phương pháp tổng hợp hóa học “từ dưới lên”. Ví dụ, các khe nano hẹp xuống cỡ 1 nm được hình thành trên các hạt Au và Ag, có hệ số tăng cường (EF- Enhancement Factor) lớn hơn 108 đối với SERS đơn hạt. Những hạt kim loại này có hình thái bề mặt nano khơng chỉ có thể được sử dụng như đế SERS đơn hạt mà cịn có thể tạo thành các đế SERS dạng hạt. Là đế SERS đơn hạt, các hạt này có thể được phân tán trong dung dịch hoặc phân phối vào các tế bào thông qua vi mạch máu để phát hiện tín hiệu Raman của các phân tử nằm trong các dung dịch hoặc tế bào. Các tương tác giữa hạt trong các đế SERS mảng-hạt (particley-array) có thể tạo thêm nhiều “điểm nóng” cho đế.