Hạt nano từ tính có kích thƣớc 10 nm – 20 nm đƣợc chế tạo bằng phƣơng pháp đồng kết tủa hai ion Fe3+
và Fe2+ bằng OH- tại nhiệt độ phòng hoặc tại 90oC trong môi trƣờng khí N2 để tránh oxi hóa. Phép đo quang phổ kế hồng ngoại cho thấy trên bề mặt hạt nano từ tính trong nƣớc có bao phủ một lớp –OH, đây là một nhóm chức
Khoa Sinh học Khóa 2010 - 2012
quan trọng trong việc tạo liên kết với các chất hoạt hóa bề mặt cần thiết cho các ứng dụng sinh học [14, 15]
Để có thể ứng dụng trong sinh học, các hạt nano cần phải đƣợc chức năng hóa bề mặt để gắn kết với các đối tƣợng sinh học nhƣ ADN, kháng thể, enzyme. Các nhóm chức thƣờng gặp là nhóm amine, biotin, streptavidin, carboxyl, thiol. Để có đƣợc các nhóm chức trên bề mặt hạt nano, ngƣời ta sử dụng nguyên tắc thủy phân organosilane để tạo ra một lớp polymer trên bề mặt hạt nano [6, 32].
Organosilane là các phân tử có hai nhóm chức có công thức tổng quát là X-(CH2)n-SiRn(OR’)3-n. Trong đó thì X là nhóm chức cần thiết để có thể gắn kết với các đối tƣợng sinh học, (CH2)n là nhóm đệm hữu cơ, phụ thuộc vào n mà lớp đệm này có thể dày hay mỏng. SiRn là nhóm liên kết với nhóm hydroxyl của bề mặt hạt nano.
Alkoxysilane với rất nhiều nhóm chức X khác nhau đã đƣợc thƣơng mại hóa. Trong quá trình chức năng hóa bề mặt, với phân tử organosilane, xảy ra hai phản ứng đồng thời, đó là quá trình thủy phân các nhóm silane alkoxy n thành các nhóm silanol hoạt tính và quá trình hóa rắn của các silanol với nhóm hydroxyl tự do trên bề mặt của hạt nano từ tính Fe3O4 để tạo ra các liên kết Si-O-Si bền vững. Điều kiện của môi trƣờng phản ứng có ảnh hƣởng rất nhiều đến quá trình chức năng hóa bề mặt. Ví dụ nhƣ ethanol thì thƣờng làm gia tăng quá trình thủy phân và động học hóa rắn do đó làm tăng cƣờng quá trình chức năng hóa bề mặt, tuy nhiên cồn cũng cạnh tranh với nhóm silane trên bề mặt bằng liên kết hydro.
Có rất nhiều các nhóm chức khác nhau đƣợc tạo ra tùy theo mục đích thực nghiệm và trong số đó thì nhóm amine đƣợc sử dụng nhiều nhất trong các ứng dụng sinh học. Hạt nano từ tính có nhóm amine (NP-NH2) thƣờng đƣợc tạo ra bằng cách sử dụng 3-aminopropyl triethoxysilane (APTS) [15, 34]
Khoa Sinh học Khóa 2010 - 2012
Hình 1.5. Hạt nano từ tính Fe3O4 đƣợc chức năng hóa bề mặt bằng nhóm amine sử dụng APTS [34]