Với các ưu điểm như diện tích bề mặt riêng lớn, dễ đính kháng nguyên/kháng thể trên bề mặt, tính tương hợp sinh học tốt, có khả năng hình thành cơ chế dẫn/nhả/thải thuốc thông minh và linh hoạt dựa vào sự thay đổi của môi trường (pH, nhiệt độ, đường, uric, từ trường…), độ trong suốt tốt hơn nhiều so với vật liệu SiO2, các loại vật liệu polymer thông minh đang ngày càng được sử dụng rộng rãi để chế tạo vật liệu nền cho hệ vật liệu nanocomposite chứa các hạt nano từ và/hoặc chấm lượng tử. Nhiều nhất phải kể đến Chitosan, PAA, PDMS, PMMA,…
Một số công trình tiêu biểu như “Magnetic and fluorescent multifunctional chitosan nanoparticles as a smart drug delivery system” của nhóm tác giả Linlin Li ,DongChen, Yanqi Zhang, Zhengtao Deng, Xiangling Ren, Xianwei Meng, Fangqiong Tang,JunRen, Lin Zhang (2007) [70]
Hình 1.10. Ảnh TEM, đường cong từ hóa và phổ PL của vật liệu Fe3O4/CdTe/Chitosan [70]
Kết quả nghiên cứu trên hình 1.10 cho thấy kích thước hạt của vật liệu tạo được ~ 50 nm, phân bố không tốt do có hiện tượng kết đám, độ từ hóa bão hòa ~ 11 emu/g, phát quang trong vùng ánh sáng lục (~550-570 nm).
Hình 1.11. Độ nhả thuốc tích lũy (%) ở 2 giá trị pH khác nhau theo thời gian của vật liệu Fe3O4/CdTe/Chitosan [70] Đ ộ n h ả th u ố c tí ch l ũ y ( % )
Hình 1.11 biểu thị độ tích lũy nhả thuốc (%) theo thời gian, phụ thuộc vào pH của môi trường xung quanh vật liệu. Sử dụng dung dịch chuẩn phosphate buffered saline (PBS) để mô phỏng pH = 7.4 của máu và pH = 2 của dạ dày.
Dựa vào đặc điểm mỗi vùng trong cơ thể người có chỉ số pH khác nhau, các tác giả công trình [70] đã sử dụng chitosan là một loại polymer thông minh nhạy cảm với sự thay đổi pH của môi trường xung quanh để làm vật liệu nền (vỏ bọc) cho vật liệu nanocomposite Fe3O4/CdTe. Kết quả cho thấy tỉ lệ nhả thuốc cao hơn ở pH = 7.4, còn trong môi trường axít của dạ dày (pH = 2), sự nhả thuốc bị ức chế. Đồng thời, thời gian tạo liên kết ngang (crosslinking) ngắn hơn cũng cho sự nhả thuốc nhanh hơn.
2. Vật liệu nanocomposite Fe3O4/CdSe-CdS/Poly(Glycidyl Methacrylate)
Dựa trên những công trình nghiên cứu trước đây về vật liệu nanocomposite chứa thành phần Fe3O4 và chấm lượng tử (QDs), với mong muốn kết hợp tính chất của vật liệu Fe3O4 kích thước nm với tính chất huỳnh quang của chấm lượng tử, đồng thời hình thành cơ chế dẫn/nhả thuốc linh hoạt nhằm điều khiển và khống chế thời gian cũng như quá trình dẫn/nhả/thải thuốc nhằm ứng dụng trong y sinh học. Dẫn đến việc chọn lọc và xây dựng một mô hình vật liệu nanocomposite thông minh và linh hoạt, tương hợp sinh học tốt, có khả năng “cảm nhận” được sự thay đổi của nhiệt độ môi trường xunh quanh, thông qua đó sử dụng yếu tố nhiệt độ để điều khiển quá trình, thời gian, cơ chế dẫn/nhả thuốc, có tính siêu thuận từ, từ độ bão hòa cao, hiệu suất huỳnh quang cao, tính chiết quang cao để không làm suy giảm hiệu suất huỳnh quang, diện tích bề mặt riêng lớn, dễ đính kháng nguyên/kháng thể lên bề mặt, ưa nước, có thể chứa các loại thuốc kháng ung thư như Doxorubicin (DOX), Epirubicin…trong lòng vật liệu nhờ các đuôi kỵ nước cho những hướng phát triển xa hơn: ứng dụng dẫn truyền thuốc trong cơ thể người. Mô hình vật liệu muốn chế tạo gồm 3 thành phần, cùng những yêu cầu được đặt ra nhằm: + Vật liệu nền: Sử dụng Poly(Glycidyl Methacrylate), một loại polymer thông minh nhạy cảm với sự thay đổi của nhiệt độ môi trường, thuộc họ nhựa nhiệt dẻo, có độ chiết quang cao, diện tích bề mặt riêng lớn, tính tương hợp sinh học tốt.
+ Hạt nano siêu thuận từ: oxít sắt từ Fe3O4 (SPION) có kích thước dưới 20 nm (để đảm bảo tính siêu thuận từ và Hc = 0)
+ Chấm lượng tử: Với điều kiện hóa chất có sẵn trong phòng thí nghiệm, cộng với kinh nghiệm nghiên cứu trước đó của bản thân, ngoài ra với hiệu suất huỳnh quang cao, dễ chế tạo, cũng là những nguyên nhân chấm lượng tử cấu trúc lõi/vỏ CdSe/CdS được lựa chọn trong trường hợp này. Tuy nhiên, CdSe và CdS đều là những chất có độc tính, do đó trong những hướng phát triển tiếp theo sẽ được thay thế bằng một vật liệu phát quang khác có nguồn gốc tự nhiên, không có độc tính.