2 .3 TƢƠNG TÁC TRONG CHẤT LỎNG TỪ
6.3. PHỔ HẤP THỤ HỒNG NGOẠI FT-IR
Ở trênchúng tôi đã khảo sát và phân tích các đặc trưng và tính chất về cấu trúc pha cũng nhưđộ từ hóa của các mẫu chất lỏng từ. Các kết quả thể hiện những đặc trưng rất thích hợp để chế tạo các tác nhân tăng cường tương phản. Nhưng để kiểm tra rằng Dextran đã được phủ hoàn toàn trên các hạt nanô ôxit sắt hay chưa, chúng tôi tiếp tục tiến hành khảo sát các mẫu chất lỏng từ bằng phổ hấp thụ hồng ngoại FR-T. Những kết quả FT-IR được chỉ ra trong Hình 6.5.
Hình 6.5. Phổ hấp phụ hồng ngoại của các mẫu chất lỏng từ.
Luận văn Thạc sĩ BÙI ĐỨC LONG Kết quả FT-IR của các mẫu chất lỏng từ trên cho thấy các đỉnh phổ tại các số sóng
đặc trưng cho các liên kết OH, C-H, C-O, Fe-O. Trong đó dãy đỉnh phổ trong lân cận số sóng 3248 cm-1 đặc trưng cho liên kết O-H trong cấu tạo của Dextran chuẩn, dãy
đỉnh phổ trong lân cận tại số sóng 2249 cm-1 đặc trưng cho liên kết Fe-O ở vị trí tứ
diện và bát diện trong cấu trúc tinh thể của Fe3O4.
Dãy đỉnh phổ lân cận số sóng giữa 1500 cm-1 và 1000 cm-1 đặc trưng cho liên kết O-C-O chứng tỏ có sự gắn kết của Dextran trên bề mặt hạt Fe3O4. Các kết quả trên chứng tỏ có sự hiện diện của lớp phủ trên bề mặt các hạt Fe3O4 và có sự tương tác giữa lớp phủ Dextran và hạt Fe3O4 (tương tác giữa các phân tử) hay nói cách khác là chúng có sự liên kết với nhau. Như vậy chúng tôi có thể nhận xét rằng Dextran đã được phủ
hoàn toàn trên các hạt nanô ôxit sắt từ Fe3O4.
6.4. PHÂN TÍCH HÌNH DẠNG HỌC, KÍCH THƯỚC HẠT VÀ PHÂN BỐ HẠT.
Trong phần khảo sát giản đồ tia X chúng tôi cũng đã tiến hành tính toán kích thước của các hạt bằng công thức Scherrer. Để tìm hiểu kỹ hơn về hình dạng học, kích thước và phân bố hạt chúng tôi tiến hành chụp ảnh SEM, TEM của các mẫu. Kết kết quả được thể hiện sự phù hợp với các khảo sát và tính toán trước đó.
Hình 6.7. Ảnh SEM của mẫu LDH4.
Hình 6.6. Ảnh SEM của mẫu LH2.
Luận văn Thạc sĩ BÙI ĐỨC LONG
Hình 6.8. Ảnh SEM của mẫu LH1. Hình 6.9. Ảnh SEM của mẫu LD2.
Bảng 6.5.đưa ra đường kính hạt từ các kết quảảnh SEM của các hạt trần Fe3O . 4
Mẫu Đường kính (nanômet) LH1 20 ÷25 LH2 15 ÷17 LH3 10 ÷ 13 LH5 25 ÷ 28 LH6 13 ÷ 16 LH7 12 ÷15
Bảng 6.5. Kích thước của các hạt trần Fe3O4 căn cứ theo các hình SEM.
So sánh giữa bảng 6.5 và Bảng 6.1 chứng tỏ kích thước hạt của các hạt trần Fe3O4 từ kết quả SEM không khác nhiều so với kích thước hạt được tính bằng công thức Scherrer.
Luận văn Thạc sĩ BÙI ĐỨC LONG Tương tự kích thước hạt của các mẫu chất lỏng từ thông qua kết quả ảnh SEM
được chỉ ra trong Bảng 6.6. Mẫu Kích thước hạt (nm) Mẫu Kích thước hạt (nm) LDH2 23÷27 LD1 22÷26 LDH3 21÷24 LD2 20÷24 LDH4 25÷27 LD4 17÷19
Bảng 6.6. Kích thước của các mẫu chất lỏng từ căn cứ theo các hình SEM.
So sánh giữa Bảng 6.6 và Bảng 6.2. chúng ta thấy kích thước hạt của các mẫu chất lỏng từ lớn hơn so với kích thước hạt được tính bởi công thức Scherrer, điều này là do bởi lớp phủ Dextran gây nên. Như vậy ta có thể tính toán được độ dày của lớp phủ
Dextran. Các mẫu LDH có kích thước gần tương tự nhau bởi chúng đều được phủ dựa trên mẫu hạt LH2.
Kết quả chụp TEM của các mẫu chất lỏng từ cho ảnh cận cảnh hơn của các hạt và cho thấy kích thước của các hạt phù hợp với những khảo sát trước đó. Kết quả chụp
ảnh SEM và TEM cũng cho thấy các hạt có dạng hình cầu, phân bốđồng đều và có độ đồng nhất cao.
Hình 6.11. Ảnh TEM mẫu LD1. Hình 6.10. Ảnh TEM mẫu LDH2.
Luận văn Thạc sĩ BÙI ĐỨC LONG
6.5. KIỂM TRA QUÁ TRÌNH LÃO HÓA CỦA CÁC CHẤT LỎNG TỪ
Các kết quả khảo sát trên đều cho kết quả tốt phù hợp với yêu cầu của đề tài. Cuối cùng để kiểm tra độổn định của mẫu chúng tôi bảo quản các mẫu chất lỏng từở điều kiện nhiệt độ 4 oC và sau ba tháng kiểm tra độổn định một lần. Kết quả kiểm tra được thể hiện ở Bảng 6.7. Sau 3 tháng Sau 6 tháng Mẫu Độ từ hóa (emu/g) Kết tụ Độ từ hóa (emu/g) Kết tụ LDH2 34 Không 30 Có LDH3 30 Không 28 Có LDH4 24 Không 22 Không LD1 29 Không 29 Không LD2 27 Không 27 Không LD4 25 Không 25 Không
Bảng 6.7. Giá trị từ hóa bão hòa và sự kết tụ của các mẫu từ lỏng theo thời gian.
Kết quả bảng 6.7. cho thấy các mẫu chất lỏng từ được chế tạo theo qui trình song song với quá trình tạo hạt có độ ổn định hơn so với quá trình tạo chất lỏng từ từ các hạt từ có sẵn. Kết quả cũng chỉ ra các mẫu có độ từ hóa từ 20 emu/g ÷30 emu/g thì có tính ổn định tốt hơn.
Song song với quá trình thực hiện luận văn trên, nhóm Vật liệu từ tiên tiến có cấu trúc Nanô chúng tôi do PGS.TS. Trần Hoàng Hải chủ trì đã tiến hành tổng hợp các chất lỏng từ có các lớp phủ Polymer khác nhau (Dextran, Starch, Chitosan, Sodium Oleate…) nhằm nghiên cứu trong các ứng dụng như : đốt nhiệt từ, tăng cường tính tương phản trong MRI, phân phối thuốc, phân tách tế bào…
Những kết quả của chất lỏng từ phủ Polymer Dextran ở trên khi so sánh với các chất lỏng từ phủ Polymer Starch (đã được báo cáo trong phần luận văn thạc sỹ của tác giả Lê Hồng Phúc “Nghiên cứu, tổng hợp các hạt ôxit sắt Fe3O4 kích thước nanô bằng phương pháp đồng kết tủa để ứng dụng trong y học và sinh học”) thì chúng tương
đương với nhau về độ từ hóa và tính ổn định cũng nhưđộđộc tố khi thử nghiệm trên chuột nhưng các mẫu chất lỏng từ phủ Polymer Dextran có kích thước hạt nhỏ hơn . Với kích thước nhỏ như vậy các mẫu chất lỏng từ phủ Polymer Dextran hứa hẹn sẽ
Những chất lỏng từ trên được chúng tôi kết hợp với Bộ môn Dược lý và Dược lâm sàng – Trường Đại học Y dược Tp HCM để thử nghiệm độ độc tố của các mẫu. Kết quả kiểm tra được chỉ ra trong Bảng 6.8
Tình hình chuột Liều dùng (mg/kg) Nồng độ hạt Fe3O4 trong chất lỏng từ Gấp liều dùng trên người (lần) Số lượng chuột Sống Chết (mg/ml) 400 40 400(0,1ml/10g) 8 8 0 500 60 500(0,083ml/10g) 3 2 1 600 60 600(0,1ml/10g) 8 2 6 750 40 750(0,18ml/10g) 11 1 10 800 40 800(0,2ml/10g) 10 1 9 900 60 900(0,15ml/10g) 4 0 4 1200 601 200(0,2ml/10g) 3 0 3
Bảng 6.8. Kết quả kiểm tra của các mẫu chất lỏng trên chuột.
Theo phương pháp xác định độc tính cấp của Đỗ Trung Đàm thì liều an toàn cho phép là 300 mg/kg. Theo kết quả từ Bảng 6.8 với liều tối thiểu khi thử nghiệm là 400 mg/kg thì số chuột sóng sót là 100%. Như vậy chúng tôi có thể kết luận rằng các mẫu chất lỏng từ do chúng tôi tổng hợp hoàn toàn không có độc tố.
Đặc biệt, đối với chất lỏng từ phủ Starch nhóm Vật liệu từ tiên tiến có cấu trúc Nanô chúng tôi đã hợp tác với Bệnh viện Chợ Rẫy Tp HCM tiến hành kiểm tra tính tăng cường tương phản trong MRI. Những kết quả bước đầu đạt được cho thấy triển vọng rất khả quan.
Hình 6.12. Ảnh MRI chụp gan thỏ tại Bệnh viện Chợ Rẫy.
KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI
Trong luận văn này chúng tôi đã nghiên cứu và tổng hợp các tác nhân tương phản cho ảnh cộng hưởng từ MRI dựa trên các hạt nanô siêu thuận từ Fe3O4 được bọc polymer tương hợp sinh học Dextran . Kết quảđạt được phù hợp với yêu cầu của luận văn đề ra. Như vậy luận văn cơ bản đã hoàn thành các mục tiêu:
1. Tồng hợp thành công các hạt nanô ôxit sắt siêu thuận từ Fe3O4 ở các kích thước nanô khác nhau và đã ổn định được qui trình chế tạo của các hạt này.
2. Tổng hợp thành công các chất lỏng từ theo hai Qui trình khác nhau và các mẫu chất lỏng này đã thể hiện những đặc trưng cũng như tính chất rất thích hợp để ứng dụng làm các tác nhân tương phản trong ảnh cộng hưởng từ MRI.
3. Kết quả phân tích mẫu bằng các phương pháp phân tích SEM (kính hiển vi Điện tử
quét), TEM (kính hiển vi Điện tử truyền qua), VSM (từ kế mẫu rung), XRD (nhiễu xạ
tia X), FT-IR (máy đo phổ hấp thụ hồng ngoại) cho thấy hạt Fe3O4 có kích thước ở
thang nanômét, có dạng hình cầu, phân bố hạt rất đồng đều và có độ đồng nhất cao. Các mẫu hạt từ cũng như chất lỏng từ đều thể hiện đặc tính siêu thuận từ và độ ổn
định tốt.
♣ Hạt ôxit sắt siêu thuận từ Fe3O4 trần có độ từ hóa bão hòa từ 50÷70 emu/g và có
đường kính trung bình khoảng 10÷25nm.
♣ Các mẫu chất lỏng từ có độ từ hóa bão hòa trong khoảng từ 25÷35 emu/g và kích thước trung bình của hạt trong khoảng từ 17÷ 27 nm. Đối với chất lỏng từ tổng hợp theo Qui trình 1 (Tổng hợp chất lỏng từ sau quá trình tạo hạt Fe3O4) thì có độổn định dưới 6 tháng còn các mẫu chất lỏng từ tổng hợp theo Qui trình 2 (Tổng hợp chất lỏng từ song song với quá trình tạo hạt Fe3O4) thì có độổn định trên 6 tháng.
♣ Các kết quả thí nghiệm cho thấy nhiệt độ thí nghiệm, độ pH cũng như khối lượng Dextran phủ có ảnh hưởng lớn đến kích thước, hình dạng của hạt và độ từ hóa bão hòa của các hạt Fe3O4 cũng chất lỏng từ. Từ đó sẽ giúp chúng ta xác định được các điều kiện tối ưu để tổng hợp các mẫu chất lỏng từ có phẩm chất và tính năng như mong muốn.
Những kết quả khảo sát chứng tỏ các mẫu chất lỏng từ được tổng hợp trong luận văn này là phù hợp để ứng dụng trong MRI. Tuy nhiên, do những khó khăn về trang thiết bị, vật tư, kinh phí và thời gian nên kết quả nghiên cứu có phần còn hạn chế: đó là chưa đo được độ nhớt của chất lỏng từ cũng như sự phụ thuộc của độ từ hóa bão hòa theo nhiệt độ và một số tính chất khác của chất lỏng từ. Những hạn chế này hy vọng sẽ được khắc phục ở những công trình nghiên cứu tiếp tục của chúng tôi trong lĩnh vực này.
Trong tương lai chúng tôi sẽ tiếp tục phối hợp với khoa Dược thuộc Đại học Y Dược Tp HCM để thử nghiệm tính tương hợp sinh học của các mẫu chất lỏng từ đã
được tổng hợp lên cơ thể động vật như thỏ, chuột…. Đồng thời, chúng tôi cũng tiếp tục hợp tác với khoa Chuẩn đoán hình ảnh thuộc bệnh viện Chợ Rẫy để sử dụng các mẫu đã tổng hợp để tiến hành chụp ảnh MRI trên động vật (thỏ, chuột…) nhằm kiểm tra độ tương phản của chất lỏng từ trong ảnh chụp cộng hưởng từ .Trên cơ sở đó chúng tôi sẽ ổn định công nghệ chế tạo đồng thời so sánh ưu nhược điểm về chất lượng cũng như giá thành của các mẫu chế tạo được so với các sản phẩm của nước ngoài để làm cơ sở cho việc ứng dụng vào thực tiễn trong tương lai.
Bên cạnh đó, những kết quả nghiên cứu, tổng hợp các hạt nanô siêu thuận từ Fe3O4 và các tác nhân tăng cường tính tương phản cho MRI trong luận văn này là tiền đề cho những nghiên cứu ứng dụng tiếp theo của hạt nanô từ trong quá trình chẩn đoán và
điều trị bệnh ung thư thông qua ảnh chụp MRI: gắn kết một số kháng thểđặc trưng để
phát hiện một số bệnh chuyên biệt như ung thư tuyến tiền liệt, ung thư vú ở thời kì đầu mà hình ảnh chẩn đoán thường khó phát hiện được. Điều này sẽ mở ra phương hướng mới cho việc nghiên cứu liệu pháp điều trị và phát hiện kịp thời những căn bệnh nan y
ở Việt Nam với chi phí phù hợp.
Từ những kết quả đạt được rất khả quan Nhóm vật liệu từ tiên tiến có cấu trúc Nanô chúng tôi do PGS.TS. Trần Hoàng Hải chủ trì đã và đang hợp tác với Viện Khoa học và Công Nghệ Việt Nam, Sở Khoa học và Công nghệ Đồng Nai cũng như Bệnh viện Chợ Rẫy TP HCM và Bệnh viện Đa khoa Tỉnh Đồng Nai thực hiện các đề tài nghiên cứu và triển khai ứng dụng những thành quả này.
Các kết quả của luận văn đã được tôi tham khảo và viết bài báo “PREPARE AND CHARACTERIZE THE CONTRAST ENHANCEMENT AGENT (DEXTRAN COATED Fe O3 4 NANOPARTICLES) TO APPLY IN MRI” tại hội nghị: APCTP-ASEAN Workshop on Advanced Materials Science and Nanotechnology (AMSN2008) - NhaTrang, Vietnam – September 15-21, 2008.
DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC LIÊN QUAN
1. Tran Hoang Hai, Le Hong Phuc, Bui Duc Long, Doan Thi Kim Dung, Nguyen Thi Le Huyen, Le Khanh Vinh, Nguyen Thi Thanh Kieu, “IRON OXIDE NANOPARTICLES WITH BIOCOMPATIBLE STARCH AND DEXTRAN COATINGS FOR BIOMEDICINE APPLICATIONS”, Advances in Natural Sciences, Vol. 9, No. 1 (2008) (89– 94).
2. Tran Hoang Hai, Le Hong Phuc, Doan Thi Kim Dung, Bui Duc Long, Nguyen Thi Le Huyen, Le Khanh Vinh, Nguyen Thi Thanh Kieu, “Contrast Agents For Magnetic Resonance Imaging Based On Ferrite Nanoparticles Synthesized by Using a Wet- Chemical Method”, Journal of the Korean Physical Society, Vol. 53, No. 2, August 2008.
3. Bui Duc Long, Tran Hoang Hai, Le Hong Phuc, Doan Thi Kim Dung, Nguyen Thi
Le Huyen, Le Khanh Vinh, “PREPARE AND CHARACTERIZE THE CONTRAST
ENHANCEMENT AGENT (DEXTRAN COATED Fe3O4 NANOPARTICLES) TO
APPLY IN MRI”, APCTP–ASEAN Workshop on Advanced Materials Science and Nanotechnology (AMSN2008) - NhaTrang, Vietnam – September 15-21, 2008.
4. Tran Hoang Hai, Le Hong Phuc, Doan Thi Kim Dung, Nguyen Tien Thang, Nguyen Thi Le Huyen, Bui Duc Long, Le Khanh Vinh, Nguyen Thi Thanh Kieu, “Oxide nanoparticles with biocomfortable Dextran and Starch for biomedicine applications”, IWNA, Vung Tau 12-14/11/2007.
5. Le Khanh Vinh, Le Hong Phuc, Tran Hoang Hai, Doan Thi Kim Dung, Bui Duc Long, Nguyen Tien Thang, Nguyen Thi Le Huyen, S.I.Park, J.H.Kim, C.O. Kim, “Preparation of magnetic fluids and their hyperthermia (MFH)”, the 1st IWOFM- 3rd IWNN 2006, Ha Long, Vietnam.
6. Tran Hoang Hai, Bui Duc Long, Le Hong Phuc, Doan Thi Kim Dung, Nguyen Tien Thang, Nguyen Thi Le Huyen, Le Khanh Vinh, Nguyen Thi Thanh Kieu, Vu Thi Sarin, Ly Kha Minh, Masanori Abe, “Contrast agents for magnetic resonance imaging based on ferrites nanoparticles synthesized by wet-chemical method”, The 4th National conference of optics and spectrums, CanTho 15-19/8/2006.
7. Tran Hoang Hai, Le Hong Phuc, Doan Thi Kim Dung, Bui Duc Long, Nguyen Tien Thang, Nguyen Thi Le Huyen, Masanori Abe, “Synthesis of ferrite nanoparticles with protein molecules immobillized on their surfaces”, The 2nd Conference of Science and technology relating to reality, Ho Chi Minh City, 06-07/7/2006.
8. Tran Hoang Hai, Le Hong Phuc, Bui Duc Long, Doan Thi Kim Dung, Nguyen Tien Thang, Nguyen Thi Le Huyen, Vu Van Do, Nguyen Thi Nhu Quynh, Masanori Abe, “Synthesis of ferrite nanoparticles with protein molecules immobillized on their surfaces”, Asian Jounal of Science and Technology.
9. Tran Hoang Hai, Le Hong Phuc, Bui Duc Long , Doan Thi Kim Dung, Nguyen Thi Le Huyen, Masanori Abe, “Ferrite nanoparticles ~ 30nm in diameter synthesized for biomedical applications”, Osaka University-Asia, Pacific-Vietnam National University, Hanoi Forum 2005, 27-28th Sep 2005.
10. Tran Hoang Hai, Le Hong Phuc, Doan Thi Kim Dung, Bui Duc Long, Nguyen Thi Le Huyen, Masanori Abe, “Coating ferrite on polyacrylate nanosphere for biomedicine applications”, Physics National Conference Hanoi 6 , 23-26 Dec 2005.
TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt
1. Lê Khắc Bình- Nguyễn Nhật Khanh (1998), Vật lý chất rắn, NXB ĐHQG TPHCM. 2. Nguyễn Xuân Chánh, Lê Băng Sương (2003), Vật lí với khoa học và công nghệ hiện đại, NXB Giáo dục.
3. VũĐình Cự (1996), Từ học, NXB KHKT.
4. VũĐình Cự, Nguyễn Xuân Chánh (2004), Công Nghệ Nanô – Điều khiển đến từng