Chế tạo và ứng dụng hạt nanô từ tính trong sinh học

Bài này trình bày tổng quan về các phương pháp chế tạo của hạt nanô và ứng dụng trong y sinh học. Hạt nanô từ tính có thể được chế tạo theo hai nguyên tắc: vật liệu khối được nghiền nhỏ đến kích thước nanô và hình thành hạt nanô từ các nguyên tử. Phương pháp thứ nhất gồm các phương pháp nghiền và biến dạng như nghiền hành tinh, nghiền rung. Phương pháp thứ hai được phân thành hai loại là phương ...
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Chế tạo và ứng dụng hạt nanô từ tính trong sinh học Chế tạo và ứng dụng hạt nanô từ tính trong sinh họcMục lục[giấu] • 1 Tóm tắt • 2 Mở đầu • 3 Vật liệu từ tính • 4 Chế tạo hạt nanô từ tính o 4.1 3.1. Phương pháp nghiền o 4.2 3.2. Phương pháp hóa học • 5 Ứng dụng của hạt nanô từ tính o 5.1 4.1. Phân tách và chọn lọc tế bào o 5.2 4.2. Dẫn truyền thuốc o 5.3 4.3. Tăng thân nhiệt cục bộ o 5.4 4.4. Tăng độ tương phản cho ảnh cộng hưởng từ • 6 Một số nghiên cứu ở Việt Nam • 7 Tài liệu tham khảoTóm tắtBài này trình bày tổng quan về các phương pháp chế tạo của hạt nanô và ứng dụngtrong y sinh học. Hạt nanô từ tính có thể được chế tạo theo hai nguyên tắc: vật liệukhối được nghiền nhỏ đến kích thước nanô và hình thành hạt nanô từ các nguyêntử. Phương pháp thứ nhất gồm các phương pháp nghiền và biến dạng như nghiềnhành tinh, nghiền rung. Phương pháp thứ hai được phân thành hai loại là phươngpháp vật lý (phún xạ, bốc bay,...) và phương pháp hóa học (phương pháp kết tủa từdung dịch, hình thành từ pha khí). Các ứng dụng của hạt nanô từ được chia làm hailoại: ứng dụng ngoài cơ thể (phân tách tế bào) và trong cơ thể (dẫn thuốc, nungnóng cục bộ và tăng độ tương phản trong ảnh cộng hưởng từ hạt nhân). Một sốnghiên cứu đang được triển khai tại ĐHQGHN kết hợp với ĐHQGHCM cũngđược trình bày.Mở đầuCông nghệ nanô đang thay làm thay đổi cuộc sống của chúng ta nhờ vào khả năngcan thiệp của con người tại kích thước nanô mét, tại đó, vật liệu nanô thể hiện rấtnhiều tính chất đặc biệt và lý thú [1]. Một nhánh quan trọng của công nghệ nanô,đó là lý sinh học nanô, trong đó, vật liệu nanô được sử dụng để chẩn đoán và điềutrị bệnh. Lý sinh học nanô đã và đang được nghiên cứu rất mạnh mẽ nhờ vào khảnăng ứng dụng rất linh hoạt và hiệu quả của vật liệu nanô [2]. Trong bài này,chúng tôi xin trình bày tổng quan một số phương pháp chế tạo vật liệu và nghiêncứu điển hình trong đó có sử dụng các hạt nanô từ tính. Các hạt nanô từ tính cókích thước tương ứng với kích thước của các phân tử nhỏ (1-10 nm) hoặc kíchthước của các vi rút (10-100 nm). Chính vì thế mà hạt nanô có thể thâm nhập vàohầu hết các cơ quan trong cơ thể và giúp cho chúng ta có thể thao tác ở qui môphân tử và tế bào [3]. Từ trường không có hại đối với con người nên các hạt nanôtừ tính được quan tâm sử dụng rất nhiều vào mục đích chẩn đoán và chữa bệnh.Vật liệu từ tínhBất cứ vật liệu nào đều có sự hưởng ứng với từ trường ngoài (H), thể hiện bằng độtừ hóa (từ độ - M). Tỷ số c = M/H được gọi là độ cảm từ. Tùy thuộc vào giá trị, độcảm từ có thể phân ra làm các loại vật liệu từ khác nhau. Vật liệu có c < 0 (~-10-6)được gọi là vật liệu nghịch từ. Vật liệu có c > 0 (~10-6) được gọi là vật liệu thuậntừ. Vật liệu có c > 0 với giá trị rất lớn có thể là vật liệu sắt từ, ferri từ [4]. Ở đây,vật liệu từ tính ngụ ý là vật liệu sắt từ, ferri từ hoặc siêu thuận từ (sẽ nói đến sauđây). Ngoài độ cảm từ, một số thống số khác cũng rất quan trọng trong việc xácđịnh tính chất của vật liệu, ví dụ như: từ độ bão hòa (từ độ đạt cực đại tại từ trườnglớn), từ dư (từ độ còn dư sau khi ngừng tác động của từ trường ngoài), lực khángtừ (từ trường ngoài cần thiết để một hệ, sau khi đạt trạng thái bão hòa từ, bị khửtừ). Nếu kích thước của hạt giảm đến một giá trị nào đó (thông thường từ vài chođến vài chục nanô mét), phụ thuộc vào từng vật liệu cụ thể, tính sắt từ và ferri từbiến mất, chuyển động nhiệt sẽ thắng thế và làm cho vật liệu trở thành vật liệu siêuthuận từ. Đối với vật liệu siêu thuận từ, từ dư và lực kháng từ bằng không. Điều đócó nghĩa là, khi ngừng tác động của từ trường ngoài, vật liệu sẽ không còn từ tínhnữa, đây là một đặc điểm rất quan trọng khi dùng vật liệu này cho các ứng dụng ysinh học. Hạt nanô từ tính dùng trong y sinh học cần phải thỏa mãn ba điều kiệnsau: tính đồng nhất của các hạt cao, từ độ bão hòa lớn và vật liệu có tính tươnghợp sinh học (không có độc tính) [2]. Tính đống nhất về kích thước và tính chấtliên quan nhiều đến phương pháp chế tạo còn từ độ bão hòa và tính tương hợp sinhhọc liên quan đến bản chất của vật liệu. Trong tự nhiên, sắt (Fe) là vật liệu có từđộ bão hòa lớn nhất tại nhiệt độ phòng, sắt không độc đối với cơ thể người và tínhổn định khi làm việc trong môi trường không khí nên các vật liệu như ô-xít sắtđược nghiên cứu rất nhiều để làm hạt nanô từ tính. Hạt nanô từ tính dùng trong ysinh học thường ở dạng chất lỏng từ (CLT), hay còn gọi là nước từ. Một CLT gồmba thành phần: hạt nanô từ tính, chất hoạt hóa bề mặt (CHHBM), và dung môi. Hạtnanô từ tính là thành phần duy nhất quyết định đến tính chất từ của CLT. CHHBMcó tác dụng làm cho hạt nanô phân tán trong dung môi, tránh các hạt kết tụ lại vớinhau ngay cả khi có mặt của từ trường ngoài. CHHBM còn có tác dụng “che phủ”hạt nanô khỏi sự phát hiện của hệ thống bảo vệ cơ thể và tạo cá ...