Trong hơn 50 năm qua, cỏc nhà khoa học đó xem phương phỏp nhiệt từ trị như là một liệu phỏp đầy triển vọng trong việc chữa trị ung thư. Một lượng lớn cỏc cụng bố tập trung vào hướng nghiờn cứu này. Cụng bố đầu tiờn được Gilchrist và cỏc cộng sự đề xuất vào năm 1957 [64]. í tưởng của họ là tập trung cỏc hạt ụxớt sắt trong vựng khối u và sau đú đốt núng chỳng trong từ trường xoay chiều. Đến năm 1979, Gordon và cỏc cộng sự lần đầu tiờn sử dụng chất lỏng từ gồm cỏc hạt magnetite cú kớch thước khoảng 6nm được bọc dextran được tiờm lờn chuột để chữa khối u vỳ trờn chuột. Từ thớ nghiệm này ụng đó đưa ra khỏi niệm về phương phỏp: “nhiệt trị nội tế bào” [69, 102]. Sau đú vào năm 1997 nhúm của Jordan tiến hành thớ nghiệm trờn chuột được cấy khối u vỳ C3H và đó cụng bố kết quả khả quan, 44% sống sút và khối u nhỏ đi sau 3 thỏng [102]. Kết quả tốt nhất được cụng bố vào năm 1998 của nhúm Yanase, 87,5% số chuột và khối u khụng tỏi phỏt triển trong vũng 3 thỏng [192]. Trong nghiờn cứu này, họ dựng cỏc magnetoliposome (một loại hạt từ bao gồm lừi là hạt Fe3O4 được bọc bởi một lớp mỡ bờn ngoài) được bọc bởi cỏc phõn tử khỏng thể. Song song với cỏc thớ nghiệm trờn động vật cũn cú một số bằng phỏt minh sỏng chế về phương phỏp nhiệt trị sử dụng hạt từ đó được đăng kớ [35, 77, 159]. Mặc dự đó thu được một số kết quả khả quan nhưng việc tiến đến ỏp dụng thử nghiệm trờn cơ thể người vẫn gặp nhiều khú khăn, chủ yếu do kớch thước cỏc thiết bị thường tương đối nhỏ và chỉ phự hợp với cơ thể động vật. Vào giữa những năm 1990, nhúm nghiờn cứu của Jordan đó đẩy mạnh phỏt triển phương thức nhiệt-từ trị để bước đầu thử nghiệm trờn cơ thể người. Mục tiờu của nghiờn cứu là cố gắng đạt được lượng hạt từ cú nồng độ đủ cao ở vựng khối u, và sau đú điều khiển chớnh xỏc nhiệt độ đốt bằng việc tớnh toỏn chớnh xỏc cụng suất toả nhiệt và phõn bố hạt từ trong khối u. Trước tiờn, cỏc phõn bố của cỏc hạt từ phải được quan sỏt bằng cỏc thiết bị như siờu õm, chụp xạ hoặc MRI sau khi tiờm vào trong cơ thể. Sau đú, sử dụng phõn bố khụng gian và cụng suất toả nhiệt (SLP) của cỏc hạt từ để tớnh chớnh xỏc khoảng tăng nhiệt độ trong vựng khối u. Nhiệt độ được đo tức thời với việc sử dụng cỏc đầu dũ quang học được đưa vào cơ thể. Quỏ trỡnh đốt núng cú thể được điều khiển bởi cỏc thụng số như cường độ từ trường và thời gian chiếu. Tuy nhiờn ngay cả với khối u cú dạng hỡnh cầu, đạt được sự phõn bố đồng nhất cỏc hạt từ cũng là rất khú khăn. Cho đến nay nhúm nghiờn cứu
của Jordan đó chế tạo một thiết bị tạo từ trường xoay chiều MFH – 300 F với tần số 100 kHz và cường độ 18 kA/m (hỡnh 1.22) và bắt đầu thử nghiệm chữa trị một số loại ung thư trờn cơ thể người [65, 66, 97, 99, 98, 100]. Trong những năm gần đõy, cỏc nghiờn cứu ứng dụng hạt nano Fe3O4 trong nhiệt từ trị vẫn tiếp tục được thực hiện [29, 52, 111, 135, 182]. Cỏc nỗ lực nghiờn cứu vẫn nhằm tỡm ra phương phỏp tạo chất lỏng từ cú lớp vỏ chức năng tương hợp sinh học mà khụng làm suy giảm từ tớnh của hạt lừi Fe3O4 đồng thời vẫn tiến hành cỏc thớ nghiệm invitro và invivo trong nhiệt từ trị tế bào [34, 143, 182]. Cho đến hiện nay, cỏc nghiờn cứu này vẫn mang tớnh hàn lõm và thử nghiệm, chưa được ứng dụng nhiều trờn lõm sàng và trờn bệnh nhõn.
Hỡnh 1.22. Thiết bị MFH – 300 F và chất lỏng từ thương phẩm của cụng ty MagForcedựng trong nhiệt-từ trị [79].
Kết luận chương 1
Trong chương này, chỳng tụi đó trỡnh bày cấu trỳc và một số tớnh chất đặc trưng cũng như ứng dụng của hạt nano Fe3O4 trong nhiệt từ trị. Từ tớnh trong vật liệu từ dạng hạt nano bao gồm nhiều hiện tượng vật lý thỳ vị, nú liờn quan trực tiếp đến khả năng ứng dụng của vật liệu này. Ở kớch thước nano một, cỏc hạt nano từ chịu ảnh hưởng nhiều bởi cỏc hiệu ứng kớch thước và hiệu ứng bề mặt. Hiện tượng siờu thuận từ là một trong những tớnh chất chỉ xuất hiện ở hạt nano từ. Sự mất trật tự spin bề mặt với lớp vỏ phi từ khiến cho giỏ trị mụmen từ của hạt nano giảm so với mẫu khối. Cỏc cơ chế sinh nhiệt của hạt nano từ trong từ trường xoay chiều làm sỏng tỏ khả năng sinh nhiệt cục bộ và cho thấy tiềm năng ứng dụng của hạt nano từ trong phương phỏp nhiệt từ trị ung thư. Việc nghiờn cứu tớnh chất từ và cỏc hiện tượng vật lý liờn quan của cỏc hạt nano từ cho đến hiện nay vẫn là một vấn đề cần tiếp tục nghiờn cứu. Đặc biệt là cỏc nghiờn cứu ứng dụng hạt nano vào thực tiễn vẫn đang là tõm điểm thu hỳt cỏc nhà khoa học khụng chỉ ở ngành vật lý mà cũn ở nhiều ngành khỏc như hoỏ, lý, sinh.
Chương 2
CÁC KỸ THUẬT THỰC NGHIỆM
Trong nghiờn cứu vật liệu, việc chế tạo thành cụng cỏc mẫu nghiờn cứu là một yờu cầu hết sức quan trọng. Thực tế hiện nay, hạt nano từ tớnh cú thể được chế tạo theo hai nguyờn tắc: Nghiền nhỏ vật liờu khối đến kớch thước nano (top-down) và hỡnh thành hạt nano từ việc kết hợp cỏc nguyờn tử (bottom-up) [2]. Trong chương này, chỳng tụi sẽ giới thiệu quy trỡnh chế tạo mẫu hạt nano Fe3O4 bằng phương phỏp đồng kết tủa, bọc hạt bằng một số polymer tương thớch sinh học, trỡnh bày một số phương phỏp đo đạc và phương phỏp phõn tớch cỏc tớnh chất của mẫu vật liệu.