Chế tạo, nghiên cứu tính chất quang của hạt nano ormosil chứa tâm màu có các nhóm chức năng và ứng dụng đánh dấu sinh học

Các hạt nano ormosil được tổng hợp bằng phương pháp Stöber từ precursor Methyltriethoxysilane CH3Si(OC2H5)3 (MTEOS). Hạt nano ormosil pha tâm mầu Rhodamine B (RB) dạng cầu, phân tán trong nước, kích thước vài chục nano mét, có các nhóm chức năng như -NH2, -SH, -OH trên bề mặt. Hạt được bọc bằng bovine serum albumin (BSA). Các hạt nano huỳnh quang được gắn kết với các kháng thể đặc hiệu vi khuẩn Escherichia coli O157:H7. Vi khuẩn E.Coli O157:H7 được đánh dấu huỳnh quang bằng hạt nano ormosil thông qua tương tác và nhận biết đặc hiệu kháng nguyên - kháng thể.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Chế tạo, nghiên cứu tính chất quang của hạt nano ormosil chứa tâm màu có các nhóm chức năng và ứng dụng đánh dấu sinh họcPhạm Minh Tân và ĐtgTạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ96(08): 59 - 67CHẾ TẠO, NGHIÊN CỨU TÍNH CHẤT QUANGCỦA HẠT NANO ORMOSIL CHỨA TÂM MÀUCÓ CÁC NHÓM CHỨC NĂNG VÀ ỨNG DỤNG ĐÁNH DẤU SINH HỌCPhạm Minh Tân1,3*, Trần Thu Trang1,3, Trần Thanh Thủy2,Nghiêm Thị Hà Liên1, Vũ Thị Thùy Dương1,Tống Kim Thuần2, Trần Hồng Nhung112Viện Vật lý - Viện Khoa học và Công nghệ Việt NamViện Công nghệ Sinh học - Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam3Trường Đại học Khoa học - ĐH Thái NguyênTÓM TẮTCác hạt nano ormosil được tổng hợp bằng phương pháp Stöber từ precursor MethyltriethoxysilaneCH3Si(OC2H5)3 (MTEOS). Hạt nano ormosil pha tâm mầu Rhodamine B (RB) dạng cầu, phân tántrong nước, kích thước vài chục nano mét, có các nhóm chức năng như -NH2, -SH, -OH trên bềmặt. Hạt được bọc bằng bovine serum albumin (BSA). Các hạt nano huỳnh quang được gắn kếtvới các kháng thể đặc hiệu vi khuẩn Escherichia coli O157:H7. Vi khuẩn E.Coli O157:H7 đượcđánh dấu huỳnh quang bằng hạt nano ormosil thông qua tương tác và nhận biết đặc hiệu khángnguyên - kháng thể. Các kết quả nghiên cứu cho thấy khả năng ứng dụng của các hạt nano huỳnhquang trong các phân tích sinh học.Từ khóa: dye-doped silica-based nanoparticles, biofunctionalisation, cell detectionMỞ ĐẦU*Hạt nano silica là các hạt SiO2 kích thướcnano có thể chứa được một số lượng lớn tâmmàu hữu cơ trong một hạt silica đơn. Do đóhạt nano silica chứa tâm màu có độ chói và độkhuếch đại tín hiệu cao gấp nhiều lần so vớiphân tử màu đơn lẻ. Vì vậy lựa chọn hạt nanosilica ứng dụng trong phân tích sinh học cóthể cải thiện đáng kể độ nhạy phân tích.Trong các loại hạt nano silica chứa tâm màuhữu cơ thì hạt với nền ormosil (organicallymodifified silica) đang được hướng tới ứngdụng trong truyền tải gen và thuốc cùngnhiều ứng dụng quang tử quan trọng khác.Hạt nano silica/ormosil có nhiều ưu điểmtrong các ứng dụng sinh học vì chúng có thểchứa cả tâm màu và thuốc kỵ nước hoặc tantrong nước. Bằng cách thay đổi các loạithuốc, hạt nano silica/ormosil có thể điều trịcác bệnh khác nhau.Bằng cách thay đổi loại tâm màu, các hạtnano silica/ormosil có thể có hiệu suất lượngtử cao và dải phát quang rộng lấp đầy vùngkhả kiến và hồng ngoại [5]. Hơn nữa, do bị*Email: phamtantn@gmail.comcầm giữ trong nền silica, các tâm màu đượcbảo vệ khỏi các ảnh hưởng của môi trườngcũng như tác động trực tiếp của ánh sáng nênsự phân hủy quang cũng được giảm thiểu.Các tâm màu được bảo vệ bởi nền silica nêncường độ huỳnh quang có thể được điềukhiển bởi số lượng tâm màu trong một hạt vàđược giới hạn chỉ bởi sự dập tắt huỳnh quangdo nồng độ [6]. Để sử dụng trong các ứngdụng y sinh, hạt nano silica/ormosil phải cókhả năng gắn kết với phân tử sinh học đích.Mặt khác, để gắn kết hạt nano silica/ormosilcó bản chất vô cơ với phân tử sinh học có bảnchất hữu cơ thì cần phải thay đổi hóa học bềmặt hạt. Đồng thời, hạt nano silica/ormosilphải được bảo vệ khỏi sự tấn công của môitrường sinh học có các pH khác nhau. Mặtkhác, để có thể sử dụng trong các mục đíchdẫn thuốc điều trị hay các ứng dụng in-vivohạt nano silica/ormosil phải tương thích vớicơ thể sống. Vì vậy, việc biến đổi tương thíchsinh học là khâu mấu chốt trong nghiên cứuứng dụng vật liệu này trong y – sinh. Đây làvấn đề đang được các nhà vật liệu học trongvà ngoài nước quan tâm.59Phạm Minh Tân và ĐtgTạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆBáo cáo này trình bày các kết quả nghiên cứuchế tạo hạt nano ormosil pha tâm màuRhodamine B (RB) dạng cầu, phân tán trongnước, kích thước vài chục nano mét, có cácnhóm chức năng như -NH2, -SH, -OH trên bềmặt. Các dung dịch hạt silica/ormosil đượcchế tạo thường có tính axit yếu, với pHkhoảng 5 – 6, do đó dung dịch này thường bịvẩn đục trong các môi trường có tính bazơhoặc trung tính do các hạt silica/ormosil bị kếtđám. Vấn đề đặt ra là phải làm sao để các hạtnày có thể sử dụng được trong các môi trườngcó pH khác nhau. Phương án bọc BSA đượclựa chọn do tiếp thu các kết quả bọc hạt nanovàng của nhóm nghiên cứu [9]. Các hạt nanosau khi chế tạo được gắn kết với kháng thể đểnhận biết vi khuẩn E.Coli O157:H7.THỰC NGHIỆMHóa chấtMethyltrimethoxysilane(MTEOS),Aminopropyltriethoxysilane (APTEOS), 3trimethoxysilyl- 1 propanthiol (TMPT),dimethylsulfoxide (DMSO), Butanone-2 đượcmua từ Merck. Chất màu Rhodamine B (RB)được mua từ Exciton Co. Chất hoạt động bềmặt Aerosol-OT (AOT) (96%) của Fluka,Bovine serum albumin (BSA) của Biochemvà túi rửa bán thẩm thấu của Sigma-Aldrich.Chế tạo hạt nano ORMOSIL chứa tâmmàu RBChế tạo hạt nano ORMOSIL chứa tâm màuRB được thực hiện theo phương pháp Stöber,trình bày trên sơ đồ hình 1. Đầu tiên, hỗn hợpchất hoạt động bề mặt AOT và butanone-2được pha với nhau theo một tỉ lệ: 0,15 g AOT: 250 µl butanone-2, sau đó được rung siêuâm cho tới khi dung dịch trong suốt. Sau đólấy 990 µl du ...