Do có những đặc điểm vật lý độc đáo như tính chất trơ, tính ổn định, độ phân tán và khả năng tương thích sinh học cao, không gây độc tế bào nên các hạt nano
16
vàng vàng đã đi đầu trong các ứng dụng y sinh. Chẳng hạn như là phát hiện vi rút, chẩn đoán hình ảnh và là tác nhân trị liệu. Dựa trên hiệu ứng quang nhiệt, nano vàng đã được sử dụng thành công khi nghiên cứu gây ra hoại tử nhiệt của khối u. Ngoài ra chúng còn được sử dụng để phân phối thuốc.
1.3.1. Ứng dụng trong kháng khuẩn
Vi rút là tác nhân gây bệnh đáng chú ý đang gây ra tỷ lệ mắc và tử vong ngày càng gia tăng trên toàn thế giới. Hiện nay, nhiễm virus và các bệnh liên quan là
nguyên nhân chính gây tử vong ở nhân loại, và trong bối cảnh công nghiệp hóa và
hiện đại hóa, chúng tiếp tục xuất hiện với tốc độ nhanh chóng, gây ra những tổn thất lớn về người, xã hội và tài chính. Việc triển khai thác các công cụ chẩn đoán đặc hiệu và có độ nhạy cao có khả năng xác định nhanh chóng các trường hợp nhiễm virus, bắt đầu và hướng dẫn các biện pháp kiểm soát hợp lý, và sau đó hạn chế sự phổ biến của chúng. Gần đây một số phương pháp mới được áp dụng để phát hiện vi rút là sử dụng các hạt nano vàng đã được phát triển. Hạt nano vàng có các đặc tính quang học, điện và xúc tác độc đáo cùng với khả năng tương tác phân tử của các phân tử sinh học khác nhau. Việc phát hiện vi rút bằng hạt nano vàng đơn giản, nhanh chóng, nhạy, có thể coi là công nghệ hiện đại nhất [22].
Hạt nano vàng được sử dụng để thực hiện nhiều chức năng truyền tín hiệu quang học trong việc phát hiện virus, chẳng hạn như tán xạ ánh sáng cộng hưởng, khuếch đại màu và dập tắt hoặc tăng cường huỳnh quang. Phát hiện dựa trên tán xạ ánh sáng cộng hưởng thường liên quan đến việc đo lượng ánh sáng bị tán xạ bằng các kỹ thuật quang phổ ánh sáng khác nhau, bao gồm cộng hưởng plasmon bề mặt cục bộ (LSPR), quang phổ Raman và tán xạ ánh sáng động (DLS). Việc phát hiện màu vi rút sử dụng AuNPs thường dựa vào hai kỹ thuật chính: Thứ nhất là kỹ thuật khuếch đại màu trong đó AuNPs được áp dụng để hoạt động như các nhãn màu trực tiếp với đặc trưng của chúng là màu đỏ đậm và thứ 2 là kỹ thuật thay đổi màu sắc trong đó sự
thay đổi màu sắc từ đỏ sang tím xảy ra để phản ứng với sự kết hợp của các hạt [22].
AuNPs được mô tả rộng rãi như chất xúc tác và điện hóa trong các thử nghiệm điện hóa khác nhau được áp dụng để phát hiện vi rút. Dựa trên tính chất ôxy hóa khử
17
và tính chất điện của chúng, AuNPs có thể sử dụng phát hiện bằng cách hòa tan axit của chúng, sau đó là các phép đo điện hóa của các ion vàng hoặc bằng cách lắng đọng trực tiếp của chúng trên bề mặt của đầu dò điện, cho phép tăng cường dẫn điện và sự
thay đổi điện trở. AuNPs có thể gián tiếp thực hiện các chức năng truyền điện hóa dựa trên hoạt tính xúc tác của chúng đối với một số phản ứng khử hóa học của các ion kim loại. Tiềm năng xúc tác lắng đọng kim loại này được ưu tiên gọi là khuếch đại tăng cường của nano kim loại, và nó đại diện cho chức năng cơ bản của phương án đo quang điện, tán xạ ánh sáng, và so màu để phát hiện vi rút [22].
1.3.2. Ứng dụng trong hiện ảnh
Các hạt nano vàng có thể tán xạ ánh mạnh hơn một triệu lần so với sự phát xạ huỳnh quang từ thuốc nhuộm. Những tính năng này làm cho các hạt nano vàng trở thành đầu dò hình ảnh để chụp ảnh quang học. Các hình dạng khác nhau của các hạt nano vàng, đã được kiểm tra bằng kính hiển vi tán xạ trường tối. Năm 2003, Sokolov et al sử kháng thể liên hợp chống lại thụ thể yếu tố tăng trưởng biểu bì (EGFR), một glycoprotein được biểu hiện trong tế bào ác tính biểu mô, để tạo hình ảnh quang học phân tử đặc hiệu. Các hạt nano vàng mà họ sử dụng có đường kính ~ 12 nm, có kích thước xấp xỉ kích thước của các kháng thể. Các ô được biểu thị quá mức EGFR có thể được hiển thị riêng lẻ bằng ánh sáng tán xạ mạnh phản xạ từ laser với công suất đầu ra nhỏ hơn 5 mW. Sau đó, El-Sayed et al đã chứng minh rằng các hạt nano vàng liên hợp với kháng thể kháng EGFR có thể phân biệt các tế bào ác tính biểu hiện quá
mức của EGFR với các tế bào khỏe mạnh bằng kính hiển vi quang học trường tối đơn giản [26].
Một phương thức hiện ảnh khác dựa trên sự tán xạ ánh sáng là chụp cắt lớp kết hợp quang học (OCT). OCT ghi lại những thay đổi về pha và cường độ từ ánh sáng tán xạ để cung cấp hình ảnh mặt cắt quang học của các mô. Nó sử dụng ánh sáng NIR để tạo ra hình ảnh ba chiều của các mô với độ phân giải cỡ micromet. Gobin và cộng sự đã chứng minh sự tăng cường độ tương phản mạnh mẽ của các khối u trên ảnh OCT sau khi được tiêm một cách có hệ thống các vỏ nano vàng. Định lượng hình ảnh OCT cho thấy cường độ khối u tăng 56% trong 20 giờ sau khi tiêm vỏ nano vàng.
18
Ngược lại, các chất tương phản tối ưu thông thường cho OCT, chẳng hạn như các vi hạt và vi cầu, thường tăng cường độ tương phản dưới 5% in vivo. Cang và cộng sự.
đã mô tả rằng các nano vàng với kích thước 35 nm có thể cung cấp độ tương phản nâng cao cho OCT [26].
19
CHƯƠNG 2. THỰC NGHIỆM 2.1. Nguyên vật liệu, hóa chất
Các nguyên liệu hóa chất được dùng trong việc tổng hợp bao gồm:
- Axitfomic 37-38% (HCHO) - Axit cloroauric: 99% (HAuCl4) - Axit ascorbic (L-AA)
- Ethanol (99,90%) và NaOH (99%) - Kali cacbonat: > 99% (K2CO3)
- Nước cất hai lần và nước khử ion H2O