Nghiên cứu và thử nghiệm hạt nano kim loại đƣợc chức năng hóa bề mặt trong chẩn đoán vi khuẩn lao.doc

Dịch vụ viết thuê đề tài – KB Zalo/Tele 0917.193.864 – luanvantrust.com
Kham thảo miễn phí – Kết bạn Zalo/Tele mình 0917.193.864
Luận văn Thạc sĩ Khoa học Chử Lương Luân
ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG
ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ
NHIÊN
Chử Lƣơng Luân
NGHIÊN CỨU VÀ THỬ NGHIỆM HẠT NANO
KIM LOẠI ĐƢỢC CHỨC NĂNG HÓA BỀ
MẶT TRONG CHẨN ĐOÁN VI KHUẨN LAO
LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC
Hà Nội – 2012
Khoa Sinh học Khóa

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG
ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ
NHIÊN
Chử Lƣơng Luân
NGHIÊN CỨU VÀ THỬ NGHIỆM HẠT NANO
KIM LOẠI ĐƢỢC CHỨC NĂNG HÓA BỀ
MẶT TRONG CHẨN ĐOÁN VI KHUẨN LAO
Chuyên ngành : Sinh học Thực nghiệm
Mã số : 60.42.30
LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC
NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC :
PGS. TS. Phan Tuấn Nghĩa
Hà Nội - 2012
Khoa Sinh học Khóa

LỜI CẢM ƠN
Trong suốt quá trình thực hiện luận văn tốt nghiệp, tôi luôn nhận được rất
nhiều sự quan tâm, giúp đỡ và chỉ dẫn tận tình.
Trước tiên, tôi xin bày tỏ lòng kính trọng và biết ơn sâu sắc tới PGS.TS.
Phan Tuấn Nghĩa, TS. Phạm Bảo Yên và TS. Nguyễn Thị Vân Anh đã tận tình
hướng dẫn, tạo mọi điều kiện thuận lợi cho tôi trong suốt quá trình thực hiện luận
văn.
Tôi xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo trong Bộ môn Sinh lý thực vật và
Hóa sinh, Khoa Sinh học, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia
Hà Nội đã mang đến những kiến thức quý báu và tạo điều kiện thuận lợi cho tôi
trong suốt quá trình học tập và nghiên cứu tại trường.
Tôi cũng xin gửi lời cảm các cán bộ viện Vệ sinh dịch tễ Trung ương, Khoa
Vi sinh – Viện Quân Y 103 đã cung cấp mẫu cho tôi trong quá trình nghiên cứu.
Qua đây, tôi cũng xin chân thành cảm ơn các cán bộ và tập thể nhóm nghiên
cứu tại Phòng Thí nghiệm trọng điểm Công nghệ Enzym và Protein đã nhiệt tình
giúp đỡ tôi trong suốt thời gian thực hiện luận văn thạc sĩ.
Luận văn được thực hiện dưới sự tài trợ kinh phí của đề tài mã số
2/2010/HĐ-NCCBUD do GS.TSKH. Nguyễn Hoàng Lương làm chủ trì.
Cuối cùng, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc nhất tới gia đình, người thân
và bạn bè luôn động viên, giúp đỡ để tôi có thể hoàn thành luận văn tốt nghiệp này.
Một lần nữa tôi xin trân trọng cảm ơn !
Hà Nội, ngày 21 tháng 12 năm 2012
Học viên
Chử Lương Luân
Khoa Sinh học Khóa 2010 - 2012

MỤC LỤC
MỞ ĐẦU..................................................................................................................................................... 1
CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU .................................................................................. 3
1.1. TỔNG QUAN VỀ VI KHUẨN LAO............................................................................…3
1.1.1. Đặc điểm của vi khuẩn lao...................................................................................................... 3
1.1.2. Hệ gene vi khuẩn lao ................................................................................................................. 4
1.1.3. Khả năng gây bệnh và tình hình bệnh lao......................................................................... 6
1.1.4. Các phƣơng pháp chẩn đoán vi khuẩn lao....................................................................... 8
1.2. NHỮNG KHÁI NIỆM CƠ BẢN VỀ HẠT NANO KIM LOẠI....................... 11
1.2.1. Tính chất của hạt nano kim loại......................................................................................... 11
1.2.2. Một số loại hạt nano kim loại.............................................................................................. 13
1.2.3. Ứng dụng của hạt nano kim loại trong y học............................................................... 17
1.3. CHỨC NĂNG HÓA BỀ MẶT HẠT NANO TỪ, GẮN KẾT VÀ LÀM
GIÀU TẾ BÀO VI KHUẨN LAO…………………...……..………………… ..17
1.3.1. Chức năng hóa bề mặt hạt nano từ.................................................................................... 17
1.3.2. Quá trình gắn kết hạt nano từ với kháng thể kháng lao........................................... 19
1.3.3. Làm giàu tế bào vi khuẩn lao bằng từ trƣờng ............................................................. 21
CHƢƠNG 2. NGUYÊN LIỆU VÀ PHƢƠNG PHÁP.................................................. 22
2.1. NGUYÊN LIỆU.......................................................................................................................... 22
2.1.1. Mẫu đờm lao và vaccine BCG............................................................................................ 22
2.1.2. Hạt nano kim loại có từ tính ................................................................................................ 23
2.1.3. Mồi đặc hiệu............................................................................................................................... 23
2.1.4. Các loại đệm............................................................................................................................... 23
2.1.5. Các hóa chất và nguyên liệu khác..................................................................................... 24
2.1.6. Máy móc và thiết bị................................................................................................................. 24

2.2. PHƢƠNG PHÁP...................................................................................................................... 24
2.2.1. Phƣơng pháp chấm kết tủa miễn dịch............................................................................. 24
2.2.2. Phƣơng pháp gắn kết hạt nano từ đã đƣợc chức năng hóa bề mặt với kháng
thể kháng vi khuẩn lao ........................................................................................................................ 26
2.2.3. Phƣơng pháp làm giàu vi khuẩn lao để làm khuôn cho phản ứng PCR…..…27
2.2.4. Phƣơng pháp ly giải tế bào vi khuẩn lao thu ADN…………….……………27
2.2.5. Đánh giá độ bền của phức hệ hạt từ gắn kháng thể kháng lao………………28
2.2.6. Nhân bản đoạn gen đích đặc hiệu bằng PCR............................................................... 29
2.2.7. Điện di trên gel agarose......................................................................................................... 31
CHƢƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN....................................................................... 32
3.1. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU CÁC ĐIỀU KIỆN GẮN KHÁNG THỂ LÊN
BỀ MẶT HẠT NANO TỪ TRÊN BCG................................................................................. 32
3.1.1. Kiểm tra sự có mặt của kháng thể kháng lao ............................................................... 32
3.1.2. Kiểm tra hiệu suất phản ứng gắn kết trong các đệm khác nhau……….……34
3.1.3. Kết quả ly giải tế bào vi khuẩn lao bằng các phƣơng pháp khác nhau ............ 38
3.1.4. Tối ƣu hóa nồng độ BCG sử dụng ................................................................................... 41
3.1.5. Tối ƣu hóa thời gian phản ứng gắn kết .......................................................................... 42
3.1.6. Độ đặc hiệu của phƣơng pháp............................................................................................ 43
3.2. THỬ NGHIỆM CÁC ĐIỀU KIỆN TỐI ƢU LÊN MẪU BỆNH PHẨM.. 45
3.3. ĐÁNH GIÁ ĐỘ BỀN CỦA PHỨC HỆ HẠT NANO TỪ GẮN KHÁNG
THỂ KHÁNG LAO........................................................................................................................... 49
KẾT LUẬN VÀ HƢỚNG NGHIÊN CỨU TIẾP THEO ............................................ 53
TÀI LIỆU THAM KHẢO .............................................................................................................54

DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT
ADN Acid deoxyribonucleic
AFB Acid Fast Bacilli
AP
Đệm gồm 100 mM Tris-HCl, 100 mM NaCl, 5 mM MgCl2, pH
9,5
APTS 3 – aminopropyl triethoxysilane
BCG Bacillus Calmette Guerin
bp Cặp bazơ (base pair)
BSA Albumin huyết thanh bò (Bovine Serum Albumin)
dNTP Deoxyribonucleoside triphosphate
ĐC Đối chứng
EDC 1-ethyl-3-(3-dimethylaminopropyl)carbodiimide hydrochloride
EDTA Ethylene Diamine Tetraacetic Acid
IS Trình tự đoạn chèn vào (Insert Sequence)
kb Kilobase
MES 2 - (N-morpholino) ethanesulfonic acid
MTB Mycobacterium tuberculosis
NP-NH2 Hạt nano từ có gắn nhóm amine
NHS N-hydroxysuccinimide
PCR Phản ứng chuỗi polymerase (Polymerase Chain Reaction)
PBS Muối chứa đệm phosphate (Phosphate Buffered Saline)
PBS-TBN
Đệm PBS pH 7,4 bổ sung 0,01% Tween20; 0,1% BSA và 0,05
M NaN3
TB Lao (Tuberculosis)
TAE Tris base – Acid acetic - EDTA
TE Tris-HCl – EDTA
TET Tris-HCl – EDTA – Triton X-100
WHO Tổ chức Y tế Thế giới (World Health Organization)

DANH MỤC CÁC BẢNG
Tên bảng Số trang
Bảng 2.1. Trình tự các mồi dùng trong phản ứng PCR 23
Bảng 2.2. Các thành phần trong phản ứng PCR với vaccine BCG 30
Bảng 2.3. Các thành phần trong phản ứng PCR với mẫu đờm lao 30
Bảng 2.4. Chu trình nhiệt của phản ứng PCR 31
Bảng 3.1. Kết quả phân tích độ sáng của vết đốm tròn trên màng lai 33
Bảng 3.2. Thành phần và tỷ lệ các chất tham gia gắn kết 35
Bảng 3.3. Đánh giá mức độ gắn kết qua phần mềm Image J 38

DANH MỤC CÁC HÌNH
Tên hình
Hình 1.1. Vi khuẩn lao trong tiêu bản nhuộm Ziehl – Neelsen [35]
Hình 1.2. Hệ gene của chủng MTB H37Rv [16]
Hình 1.3. Một cấu trúc tinh thể từ các phân tử nano vàng [36]
Hình 1.4. Hình ảnh hiển vi điện tử của hạt nano từ Fe3O4 [37]
Hình 1.5. Hạt nano từ tính Fe3O4 đƣợc chức năng hóa bề mặt bằng nhóm
amine sử dụng APTS [34]
Hình 1.6. Quy trình gắn kết hạt nano đƣợc chức năng hóa với kháng thể
[20]
Hình 1.7. Nguyên tắc chọn lọc và làm giàu tế bào bằng từ trƣờng
[6] Hình 2.1. Vaccine BCG sản xuất tại Việt Nam
Hình 2.2. Mô hình hóa phức hệ hạt nano từ đã đƣợc chức năng hóa bề
mặt với kháng thể kháng vi khuẩn lao
Hình 3.1. Kết quả kiểm tra sự có mặt của kháng thể kháng lao
Hình 3.2. Quy trình đánh giá mức độ phức hệ kháng thể gắn hạt
Hình 3.3. Kết quả đánh giá mức độ phức hệ kháng thể gắn hạt
Hình 3.4. Kết quả ly giải tế bào vi khuẩn lao bằng các phƣơng pháp
khác nhau
Hình 3.5. Kết quả thử nghiệm nồng độ BCG sử dụng
Hình 3.6. Tối ƣu hóa thời gian phản ứng gắn kết giữa hạt nano – EDC -
kháng thể kháng lao
Hình 3.7. Kết quả thí nghiệm kiểm tra tính đặc hiệu
Hình 3.8. Quy trình ứng dụng các điều kiện tối ƣu trên mẫu đờm lao
Hình 3.9. Kết quả thử nghiệm các điều kiện tối ƣu trên 7 mẫu bệnh lao
Hình 3.10. Kết quả thử nghiệm các điều kiện tối ƣu trên 5 mẫu bệnh lao
Hình 3.11. Tối ƣu hóa thời gian ủ mẫu đờm lao
Hình 3.12. Quy trình đánh giá độ bền vững của phức hạt nano từ
gắn kháng thể
Hình 3.13. Kết quả đánh giá độ bền vững của phức hạt nano từ gắn kháng
thể với mẫu vaccine BCG
Hình 3.14. Thử nghiệm độ bền vững của phức hạt nano từ gắn kháng thể
với mẫu đờm lao
Số
trang
3
5
14
16
19
20
21
22
26
33
36
37
39
41
42
44
45
46
47
48
49
50
51

MỞ ĐẦU
Bệnh lao là một trong ba bệnh truyền nhiễm gây tử vong cao nhất thế giới,
bệnh đƣợc gây ra bởi vi khuẩn lao có tên khoa học là Mycobacterium tuberculosis
(MTB). Tổ chức Y tế thế giới (WHO) ƣớc tính khoảng 1/3 dân số toàn cầu hiện nay
đã bị nhiễm MTB và có khoảng 1,7 triệu ngƣời tử vong do lao hàng năm, tức là
khoảng 4700 ngƣời tử vong mỗi ngày vì lao. Mặc dù công tác tiêm chủng vaccine
BCG, phòng chống và phát triển thuốc chống lại vi khuẩn lao đã có những bƣớc
tiến đáng kể nhƣng cho đến nay bệnh lao vẫn là một vấn đề sức khỏe có tính thách
thức đối với toàn cầu. Bệnh nhân bị nhiễm các chủng vi khuẩn lao nếu phát hiện
muộn sẽ rất khó điều trị và tăng nguy cơ lây truyền sang ngƣời lành. Do đó việc
chẩn đoán sớm các chủng vi khuẩn lao sẽ góp phần đáng kể trong điều trị bệnh lao
[1, 33].
Để chẩn đoán vi khuẩn lao, hiện nay bệnh viện và các cơ sở y tế trong nƣớc
vẫn phải dựa vào các phƣơng pháp cổ điển nhƣ soi trực tiếp, nuôi cấy vi khuẩn…,
yêu cầu số lƣợng vi khuẩn lao lớn hoặc thời gian chẩn đoán lao cần ít nhất 4 – 6
tuần. Với những nhƣợc điểm nhƣ vậy sẽ khó khăn cho công tác điều trị, khó đáp
ứng yêu cầu giám sát và thanh toán bệnh lao [2, 3].
Khắc phục những nhƣợc điểm đó, việc ứng dụng sinh học phân tử kết hợp
công nghệ nano đang tạo ra những đột phá trong chẩn đoán vi khuẩn lao cũng nhƣ
các chủng vi khuẩn khác. Thời gian chẩn đoán có thể rút ngắn xuống còn vài ngày,
với độ nhạy và độ đặc hiệu cao, tạo điều kiện cho việc kiểm soát bệnh lao dễ dàng
hơn [23, 25].
Công nghệ nano ngày nay đang có những bƣớc tiến quan trọng trong chẩn
đoán và hỗ trợ điều trị bệnh nhằm mục đích cải thiện và nâng cao sức khỏe của con
ngƣời. Trong số đó, các hạt nano kim loại đặc biệt là hạt nano kim loại có từ tính
đƣợc chức năng hóa bề mặt đã và đang đƣợc nghiên cứu, ứng dụng rộng rãi trong

những năm gần đây, ví dụ nhƣ phân tách tế bào, tách chiết acid nucleic (ADN,
ARN), gắn kết với kháng thể…[5, 27].
Xuất phát từ thực tế trên chúng tôi tiến hành “Nghiên cứu và thử nghiệm
hạt nano kim loại đƣợc chức năng hóa bề mặt trong chẩn đoán vi khuẩn lao”
với các mục tiêu sau :
Xây dựng quy trình gắn kết hạt nano kim loại có từ tính đã đƣợc chức năng
hóa bề mặt với kháng thể kháng vi khuẩn lao và đánh giá khả năng làm giàu MTB
bằng hạt nano kim loại có từ tính đã đƣợc chức năng hóa bề mặt gắn anti-TB để
phát hiện MTB bằng kỹ thuật PCR.

CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU
1.1. TỔNG QUAN VỀ VI KHUẨN LAO
Vi khuẩn lao do Robert Koch tìm ra năm 1882, vì vậy còn đƣợc gọi là
Bacilie de Koch (viết tắt là BK). Đã hơn một thế kỷ kể từ khi phát hiện ra vi khuẩn
lao, nhờ việc áp dụng các kỹ thuật hiện đại trong hóa sinh, miễn dịch, sinh học phân
tử…cùng với kính hiển vi điện tử, ngƣời ta đã hiểu tƣơng đối rõ về cấu trúc, đặc
điểm sinh học và khả năng gây bệnh của vi khuẩn lao. Tuy nhiên, vi khuẩn lao vẫn
là đối tƣợng nghiên cứu của nhiều công trình khoa học vì sự tinh vi trong siêu cấu
trúc, tính chất phức tạp của các kháng nguyên, sự đa dạng trong hình thức tồn tại,
nhất là những đột biến gen khi vi khuẩn kháng thuốc [2, 3].
1.1.1. Đặc điểm của vi khuẩn lao
Tác nhân gây bệnh lao là Mycobacterium tuberculosis (MTB), tế bào MTB
dài 3-5µm, rộng 0,3-0,5µm, không có lông, hai đầu tròn, thân có hạt, tế bào đứng
riêng rẽ hoặc xếp thành hình chữ N, Y, V hoặc thành dãy phân nhánh nhƣ cành cây
trên tiêu bản nhuộm Ziehl – Neelsen, không bị cồn và acid làm mất màu đỏ của
fucsin.
MTB
Hình 1.1. Vi khuẩn lao trong tiêu bản nhuộm Ziehl – Neelsen [35]
MTB là vi khuẩn hiếu khí, phân chia mỗi lần từ 16 đến 20 giờ, rất chậm so
với thời gian phân chia tính bằng phút của các vi khuẩn khác (trong số các vi khuẩn
phân chia nhanh nhất là một chủng E. coli, có thể phân chia mỗi 20 phút). MTB

không đƣợc phân loại Gram dƣơng hay Gram âm vì chúng không có đặc tính hoá
học này, mặc dù thành tế bào có chứa peptidoglycan. Trên mẫu nhuộm Gram, tế bào
vi khuẩn cho kết quả nhuộm rất yếu hoặc là không biểu hiện gì cả.
MTB có thể chịu đựng đƣợc chất sát khuẩn yếu và sống sót trong trạng thái
khô trong nhiều tuần nhƣng trong điều kiện tự nhiên, chỉ có thể phát triển trong sinh
vật ký chủ (cấy MTB in vitro cần thời gian dài để có kết quả, nhƣng ngày nay là
công việc bình thƣờng ở phòng xét nghiệm) [2, 3].
Hiện nay xu hƣớng phân loại vi khuẩn lao dựa vào trình tự ADN của chúng
đã đƣợc áp dụng. Ngƣời ta nhận thấy đoạn IS6110 với 1361 cặp base chỉ có ở bốn
loại mycobacteria là M. tuberculosis , M. bovis, M. africanum và M. microti (gọi
chung là M. tuberculosis complex) mà không có ở các mycobacteria khác [17, 31].
1.1.2. Hệ gene vi khuẩn lao
Từ năm 1998, nhờ Cole và cộng sự [16], toàn bộ trình tự của chủng MTB
H37Rv đã đƣợc giải mã và phân tích, cung cấp những kiến thức sinh học về loài vi
khuẩn sinh sản chậm này, mở ra những khái niệm mới trong can thiệp phòng và
điều trị bệnh.
Toàn bộ hệ gene gồm 4411529 bp chứa khoảng 4000 gene, với tỷ lệ GC cao
khoảng 65%. Điểm khác cơ bản trong hệ gene giữa MTB với những vi sinh vật khác
là phần lớn các gene mã hoá những enzyme có liên quan đến việc tổng hợp và phân
giải lipid, có 2 họ protein mới (PE và PPE) giàu glycine với cấu trúc lặp lại.
MTB thƣờng kháng ngẫu nhiên với nhiều thuốc làm cho việc điều trị lao trở
nên khó khăn. Sự kháng thuốc này chủ yếu là do vách tế bào kỵ nƣớc tác dụng nhƣ
là rào cản thấm, tuy vậy nhiều yếu tố quyết định sự kháng thuốc đƣợc mã hóa trong
hệ gene vi khuẩn nhƣ là enzyme thủy phân, enzyme biến đổi tác dụng của thuốc
nhƣ β-lactamase, aminoglycoside acetyl transferase…và nhiều hệ thống vận chuyển
thuốc ra ngoài khác.

Hình 1.2. Hệ gene của chủng MTB H37Rv [16]
Vòng tròn ngoài cùng biểu hiện thang cho MTB, 0 – nơi bắt đầu sao chép. Vòng
tròn đầu tiên tính từ ngoài vào cho thấy vị trí gene ARN ổn định, trình tự DR đại diện bằng
hình khối hồng. Vòng tròn thứ 2 bên trong chỉ trình tự mã hoá (theo chiều kim đồng hồ -
xanh lá đậm, ngược chiều kim đồng hồ - xanh lá nhạt). Vòng tròn thứ 3 minh họa trình tự
ADN lặp (trình tự chèn – cam, họ 13E12 REP – hồng đậm, prophage – xanh dương), vòng
tròn thứ 4 chỉ vị trí họ PPE (xanh lá), vòng tròn thứ 5 chỉ họ PE (tím, ngoại trừ PGRS), và
vòng tròn thứ 6 chỉ vị trí trình tự PGRS (đỏ sậm). Biểu đồ tròn khu vực trung tâm biểu hiện
lượng GC, màu vàng chỉ ít hơn 65% GC, khu vực màu đỏ là GC cao hơn 65% [16].
Các nghiên cứu cho thấy nhóm MTB có hệ gene bảo tồn cao. Các thành viên
trong họ MTB có tính đa dạng cao khi xét về kiểu hình hoặc kiểu kí chủ, đây là ví
dụ điển hình cho tính ổn định di truyền giữa các chủng, với tốc độ đột biến vô nghĩa
làm nên điểm đa hình ƣớc tính khoảng 0,01% - 0,03%, nhất là không có bằng
chứng nào cho thấy có sự di truyền ngang vật chất di truyền trong cùng thế hệ giữa
các vi khuẩn lao nhƣ các vi khuẩn khác [16].

1.1.3. Khả năng gây bệnh và tình hình bệnh lao
Về mặt dịch tễ học, tất cả những bệnh nhân lao đều có thể là nguồn lây,
nhƣng mức độ lây rất khác nhau. Đối với các thể lao ngoài phổi (lao màng não,
màng bụng, hạch, xƣơng khớp…) đƣợc gọi là những thể lao “kín”, nghĩa là vi
khuẩn ít khả năng nhiễm vào môi trƣờng bên ngoài. Lao phổi là thể lao dễ đƣa vi
khuẩn ra môi trƣờng bên ngoài. Bệnh nhân lao phổi khác nhau thì khả năng lây
bệnh cho ngƣời khác cũng khác nhau, tùy thuộc vào: số lƣợng vi sinh vật thoát ra
ngoài môi trƣờng, mật độ vi sinh vật trong không khí, thời gian vật chủ phơi nhiễm
không khí đã bị ô nhiễm, tình trạng miễn dịch của từng cá thể. Bệnh nhân nhiễm
HIV và những bệnh nhân rối loạn miễn dịch qua trung gian tế bào thì bệnh càng
trầm trọng khi bị nhiễm MTB. Tuy vậy khả năng lan truyền bệnh của những bệnh
nhân này không cao [2, 3].
MTB tồn tại trong các hạt khí dung nhỏ lơ lửng ngoài không khí. Khi đƣợc
hít vào, vi khuẩn sẽ đi vào phổi, đến phế nang. Tại đây, vi khuẩn sẽ nhân lên hoặc bị
ức chế tuỳ thuộc vào tình trạng hệ thống miễn dịch của cơ thể. Trong vòng 2-10
tuần, các đại thực bào đƣợc hoạt hoá, bao quanh vi khuẩn tạo nên lớp vỏ cứng giúp
kìm hãm và kiểm soát vi khuẩn (giai đoạn lao nhiễm). Nếu hệ thống miễn dịch của
cơ thể không thể kiểm soát đƣợc vi khuẩn, vi khuẩn sẽ nhân lên nhanh chóng và có
thể theo đƣờng máu và đƣờng bạch huyết tấn công vào các bộ phận khác nhau nhƣ
phổi, thận, não, xƣơng (giai đoạn lao bệnh) [2, 3].
MTB có cơ chế đặc biệt để tấn công vào tế bào. MTB có thể gắn trực tiếp
vào thụ thể mannose trên đại thực bào nhờ glycolipid đã đƣợc mannose hoá trên
vách, hoặc nhờ lipoarabinomannan, hay gắn gián tiếp nhờ thụ thể bổ thể, thụ thể Fc.
Thông thƣờng khi vật lạ bị đại thực bào bắt giữ sẽ bị cơ chế thực bào qua trung gian
chất oxy hoá tiêu diệt. MTB biến đổi cơ chế gây độc này, ngăn cản sự kết hợp
phagosome với lysosome. Vách MTB có loại acid mycolic là lipid chuyên biệt
nhánh alpha, những phân tử kị nƣớc mạnh, hình thành lớp vỏ lipid bao quanh vi
sinh vật, ảnh hƣởng đến khả năng thấm vật chất qua bề mặt tế bào. Cho đến nay
ngƣời ta cho rằng acid mycolic là nhân tố chính quyết định độc tính của MTB, có

thể nhờ đó mà MTB tránh đƣợc các protein tích điện dƣơng, lysozyme và các gốc
tự do trong các hốc thực bào, giúp MTB ngoại bào thoát khỏi sự tấn công của các
bổ thể trong huyết thanh. Một trong những sản phẩm liên kết acid mycolic với các
chất lipid phức tạp là cord factor - yếu tố gây độc đối với tế bào động vật có vú.
Chủng MTB độc tính sinh ra rất nhiều nhân tố cord factor. Những lợi điểm giúp
MTB gây bệnh rất phức tạp và chƣa đƣợc hiểu đầy đủ. Chính vì vậy, hiện nay tình
hình bệnh lao trên thế giới cũng nhƣ ở Việt Nam đang trở nên nghiêm trọng và có
những diễn biến phức tạp [2, 13].
Theo WHO ƣớc tính trên thế giới có khoảng 1,7 triệu ngƣời tử vong do lao
hàng năm, trong đó có khoảng 380.000 phụ nữ, tức là khoảng 4700 ngƣời tử vong
mỗi ngày vì lao. Tỷ lệ tử vong do lao giảm đi khoảng 35% từ năm 1990 cho đến
nay. Bệnh lao đƣợc tính là một trong 3 nguyên nhân gây tử vong nhiều nhất cho
phụ nữ tuổi 15-44. Về số ngƣời mới mắc hàng năm ƣớc tính khoảng 9,4 triệu, trong
đó 3,3 triệu phụ nữ, 1,1 triệu ngƣời có HIV dƣơng tính. Từ năm 2004, tỷ lệ mắc
mới hàng năm đã giảm đi nhƣng tốc độ giảm quá chậm. Thêm nữa, lao đa kháng
thuốc đang là một thách thức rất lớn đối với nhân loại, ƣớc tính khoảng 0,5 triệu
bệnh nhân mắc lao đa kháng thuốc với tỷ lệ 3,3% trong số bệnh nhân lao mới mắc.
Theo điều tra lớn nhất của WHO năm 2010, tỷ lệ lao đa kháng thuốc cao nhất ở một
số khu vực thuộc Liên Xô cũ, tới 28% số bệnh nhân lao mới và nguy hiểm hơn là
bệnh lao siêu kháng đã xuất hiện trên 58 quốc gia, trong đó có Việt Nam. Nhiều
quốc gia đã triển khai kế hoạch quản lý lao đa kháng, tuy nhiên xét trên bình diện
thế giới thì còn ở mức độ rất thấp, còn cách xa yêu cầu kiểm soát bệnh lao [1, 33].
Nhƣ vậy có thể nói rằng, đã qua 130 năm sau khi Robert Kock tìm ra vi
khuẩn lao, bệnh lao mới chỉ khống chế đƣợc một phần về số ngƣời mắc nhƣng lại
nguy hiểm hơn vì đã xuất hiện bệnh lao đa kháng và siêu kháng đang lan rộng trên
quy mô lớn. Cần phải có phƣơng pháp giải quyết mới trƣớc khi quá muộn.
Theo báo cáo của WHO, năm 2011 Việt Nam xếp thứ 12 trong 22 nƣớc có số
lƣợng bệnh nhân lao cao nhất thế giới và thứ 14 trong 27 nƣớc có tình hình lao đa

kháng và siêu kháng cao. Hàng năm ƣớc tính có thêm 180.000 bệnh nhân lao, trong
đó có khoảng 6000 bệnh nhân lao đa kháng và khoảng 7400 bệnh nhân lao/HIV.
Tuy nhiên chúng ta mới chỉ phát hiện đƣợc khoảng 60% số bệnh nhân ƣớc tính tức
là trên dƣới 100.000 bệnh nhân mỗi năm [1, 33].
Điều này cho thấy tăng cƣờng phát hiện tất cả các thể bệnh lao, chẩn đoán vi
khuẩn lao là một ƣu tiên hàng đầu trong công tác chống lao ở Việt Nam hiện nay.
1.1.4. Các phƣơng pháp chẩn đoán vi khuẩn lao
Phát hiện đƣợc vi khuẩn lao là tiêu chuẩn quyết định để chẩn đoán bệnh lao.
Chẩn đoán vi khuẩn lao đã đƣợc tiến hành từ lâu và gần đây có nhiều kỹ thuật hiện
đại đƣợc áp dụng
1.1.4.1. Các phƣơng pháp cổ điển
Kỹ thuật nhuộm soi kính
Bệnh phẩm thƣờng là đờm, điều quan trọng là phải hƣớng dẫn bệnh nhân lấy
đờm đúng để xét nghiệm. Số mẫu đờm cần thiết thử cho một bệnh nhân nghi lao là
3 mẫu: một mẫu lấy tại chỗ khi bệnh nhân đến khám; một mẫu lấy vào buổi sáng
sau khi ngủ dậy (toàn bộ đờm lao ho khạc trong vòng 2 giờ); mẫu thứ ba lấy tại chỗ
khi bệnh nhân mang mẫu đờm buổi sáng đến khám. Khi trong bệnh phẩm ít vi
khuẩn (thƣờng là dịch màng phổi, màng bụng…) cần tiến hành ly tâm rồi lấy phần
cặn lắng đọng nhuộm thì khả năng tìm thấy vi khuẩn nhiều hơn.
Kỹ thuật Ziehl-Neelsen là kỹ thuật cổ điển sử dụng để phát hiện vi khuẩn
lao. Đánh giá kết quả đang đƣợc sử dụng ở nƣớc ta nhƣ sau:
- Khi không có AFB (Acid Fast Bacilli) trên 100 vi trƣờng : kết quả âm tính.
- Khi có từ 1 đến 9 AFB trên 100 vi trƣờng: dƣơng tính (ghi cụ thể số vi khuẩn).
- Khi có từ 10 đến 99 AFB trên 100 vi trƣờng : dƣơng tính (1+).
- Khi có từ 1 đến 10 AFB trên 1 vi trƣờng : dƣơng tính (2+).
- Khi có trên 10 AFB trên 1 vi trƣờng : dƣơng tính (3+).

Phƣơng pháp soi kính có ƣu điểm là cho kết quả nhanh, chẩn đoán chính xác
bệnh lao và khả năng lây truyền của bệnh nhân cho những ngƣời xung quanh, kỹ
thuật và phƣơng tiện đơn giản có thể tiến hành đƣợc ở tuyến quận, huyện. Nhƣng
có nhƣợc điểm là trong 1 ml đờm phải có từ khoảng 5000 vi khuẩn trở lên mới cho
kết quả dƣơng tính. Phƣơng pháp soi kính chỉ biết đƣợc hình thể của vi khuẩn,
không biết đƣợc vi khuẩn còn sống hay đã chết. Phƣơng pháp này cũng không cho
phép phân biệt đƣợc các chủng vi khuẩn lao [3, 18, 19].
Phƣơng pháp nuôi cấy
Môi trƣờng dùng nuôi cấy vi khuẩn lao là môi trƣờng Loeweinstein – Jensen.
Sau 1 – 2 tháng vi khuẩn lao phát triển thành khuẩn lạc hình súp lơ, màu trắng ngà. Ƣu
điểm của phƣơng pháp nuôi cấy là cho kết quả chính xác, có thể tiến hành các phản
ứng sinh học để phân loại vi khuẩn lao và làm đƣợc kháng sinh đồ giúp chọn thuốc lao
thích hợp điều trị bệnh nhân, nhất là trong những trƣờng hợp bệnh lao có
vi khuẩn kháng thuốc. Phƣơng pháp nuôi cấy đòi hỏi phƣơng tiện và kỹ thuật hiện
đại. Hiện nay ở nƣớc ta, ngoài các tuyến y tế chuyên khoa ở trung ƣơng, kỹ thuật
này cũng đƣợc tiến hành ở một số bệnh viện chuyên khoa (tỉnh, thành phố). Ngày
nay ngƣời ta đã áp dụng kỹ thuật nuôi cấy cho kết quả nhanh từ 5 - 7 ngày, phục vụ
kịp thời cho điều trị bệnh nhân [3, 18, 19].
Phƣơng pháp chụp X Quang
Chẩn đoán lao phổi bằng chụp X quang phổi thƣờng chi phí tốn kém. Tuy có
độ nhạy cao nhƣng độ đặc hiệu thấp. Có nhiều loại bệnh khác có thể có biểu hiện
hình ảnh tổn thƣơng trên phim chụp phổi giống bệnh lao, thêm nữa nhiều khi bệnh
lao phổi dù đã đƣợc điều trị khỏi vẫn để lại di chứng ở phổi suốt đời. Do vậy dùng
X quang rộng rãi để chẩn đoán lao phổi dễ bị nhầm và lãng phí. Thực tế thƣờng vận
dụng chẩn đoán lao phổi trong một số trƣờng hợp: lao phổi AFB (-), ở bệnh nhân
chỉ có một mẫu xét nghiệm đờm (+), và một số trƣờng hợp đặc biệt khác nhƣ các
loại tổn thƣơng có tính chất tƣơng đối đặc thù hay gặp trong lao: vị trí hay gặp ở
vùng đỉnh và hạ đòn, tổn thƣơng thƣờng đa dạng, phối hợp nhiều loại và tiến triển
chậm [3, 19].

1.1.4.2. Một số kỹ thuật hiện đại chẩn đoán vi khuẩn lao
Sử dụng hệ Bactec
Ngƣời ta gắn Carbon phóng xạ vào acid palmitric và acid formic trong môi
trƣờng nuôi cấy vi khuẩn lao. Khi vi khuẩn chuyển hóa sẽ lấy các acid béo này và
giải phóng ra CO2 (có carbon phóng xạ) đƣợc đo bằng máy Bactec 960. Kỹ thuật
đo phóng xạ (hệ thống BACTEC) có thể phát hiện nhanh vi khuẩn. Tuy nhiên giá cả
khá đắt đỏ, không phù hợp với nguồn lực có hạn của nhiều quốc gia [3, 12].
Kỹ thuật MGIT (Mycobacterium Growth Indicator Tube)
Kỹ thuật ống chỉ thị sự sinh trƣởng của vi khuẩn lao là phƣơng pháp sử
dụng biện pháp đặc biệt để kích thích vi khuẩn lao sinh sản nhanh. Vi khuẩn lao
phát triển sẽ sử dụng oxy và thải CO2. Bằng bộ phận nhạy cảm có phát quang có thể
nhận biết đƣợc CO2. Kết quả đƣợc đọc bằng chiếu tia tử ngoại, MGIT dƣơng tính
sẽ phát quang vàng, da cam. Kết quả dƣơng tính sau 6 ngày, nếu thử kháng sinh đồ
thì dƣơng tính sau 7 ngày. Phƣơng pháp này tốt với nhóm nguy cơ nhiễm HIV và là
phƣơng pháp đƣợc WHO khuyến cáo sử dụng [3, 7, 19].
Phản ứng chuỗi polymerase (Polymerase chain reaction - PCR)
Kỹ thuật PCR cho phép xác định tác nhân gây bệnh trực tiếp trong bệnh
phẩm nhờ khả năng nhận biết và sao chép để khuyếch đại về mặt số lƣợng đoạn
trình tự đặc hiệu trên genome của vi khuẩn. Đối với MTB, kỹ thuật PCR phát hiện
trình tự 249 bp nằm trên đoạn IS6110, là trình tự gắn đặc hiệu và có khả năng tự sao
chép với số lƣợng lớn trong genome vi khuẩn thuộc nhóm MTB (M. tuberculosis,
M. microti, M. bovis và M. africanum).
Kỹ thuật này có ƣu điểm là cho kết quả nhanh (từ 24 đến 48 giờ), cho kết
quả dƣơng tính cả khi có ít vi khuẩn (dƣới 10 vi khuẩn trong đờm vẫn phát hiện
đƣợc) và còn cho biết vi khuẩn có kháng thuốc lao hay không, vì khi kháng thuốc
sẽ có đột biến trong gen làm thay đổi cấu trúc ADN [3, 18, 19, 31].

1.2. NHỮNG KHÁI NIỆM CƠ BẢN VỀ HẠT NANO KIM LOẠI
Hạt nano kim loại là một khái niệm để chỉ các hạt có kích thƣớc nano đƣợc
tạo thành từ các kim loại. Ngƣời ta biết rằng hạt nano kim loại chế tạo từ vàng, bạc
đƣợc sử dụng từ hàng nghìn năm nay. Nổi tiếng nhất có thể là chiếc cốc Lycurgus
đƣợc ngƣời La Mã chế tạo vào khoảng thế kỉ thứ tƣ trƣớc công nguyên và hiện
nay đƣợc trƣng bày ở Bảo tàng Anh. Chiếc cốc đó đổi màu tùy thuộc vào cách
ngƣời ta nhìn nó. Nó có màu xanh lục khi nhìn ánh sáng phản xạ trên cốc và có màu
đỏ khi nhìn ánh sáng đi từ trong cốc và xuyên qua thành cốc. Các phép phân tích
ngày nay cho thấy trong chiếc cốc đó có các hạt nano vàng và bạc có kích thƣớc 70
nm và với tỉ phần mol là 14:1. Tuy nhiên, phải đến năm 1857, khi Michael Faraday
nghiên cứu một cách hệ thống các hạt nano vàng thì các nghiên cứu về phƣơng
pháp chế tạo, tính chất và ứng dụng của các hạt nano kim loại mới thực sự đƣợc bắt
đầu và cho đến nay đã có rất nhiều loại hạt nano kim loại đƣợc ứng dụng vào thực
tiễn mà điển hình là hạt nano kim loại có từ tính [5].
1.2.1. Tính chất của hạt nano kim loại
1.2.1.1. Tính chất quang học
Kim loại có nhiều điện tử tự do, các điện tử tự do này sẽ dao động dƣới tác
dụng của điện từ trƣờng bên ngoài nhƣ ánh sáng. Thông thƣờng các dao động bị
dập tắt nhanh chóng bởi các sai hỏng mạng hay bởi chính các nút mạng tinh thể
trong kim loại khi quãng đƣờng tự do trung bình của điện tử nhỏ hơn kích thƣớc.
Nhƣng khi kích thƣớc của kim loại nhỏ hơn quãng đƣờng tự do trung bình thì hiện
tƣợng dập tắt không còn nữa mà điện tử sẽ dao động cộng hƣởng với ánh sáng kích
thích. Do vậy, tính chất quang của hạt nano đƣợc có đƣợc do sự dao động tập thể
của các điện tử dẫn đến từ quá trình tƣơng tác với bức xạ sóng điện từ. Khi dao
động nhƣ vậy, các điện tử sẽ phân bố lại trong hạt nano làm cho hạt nano bị phân
cực điện tạo thành một lƣỡng cực điện. Do vậy xuất hiện một tần số cộng hƣởng
phụ thuộc vào nhiều yếu tố nhƣng các yếu tố về hình dáng, độ lớn của hạt nano và
môi trƣờng xung quanh là các yếu tố ảnh hƣởng nhiều nhất. Ngoài ra, mật độ hạt

nano cũng ảnh hƣởng đến tính chất quang. Nếu mật độ loãng thì có thể coi nhƣ gần
đúng hạt tự do, nếu nồng độ cao thì phải tính đến ảnh hƣởng của quá trình tƣơng
tác giữa các hạt [5].
1.2.1.2. Tính chất điện
Tính dẫn điện của kim loại rất tốt hay nói cách khác điện trở của kim loại
nhỏ nhờ vào mật độ điện tử tự do cao trong đó. Đối với vật liệu khối, các lí luận về
độ dẫn dựa trên cấu trúc vùng năng lƣợng của chất rắn.
Tập thể các điện tử chuyển động trong kim loại (dòng điện I) dƣới tác dụng
của điện trƣờng (U) có liên hệ với nhau thông qua định luật Ohm: U = IR, trong đó
R là điện trở của kim loại. Định luật Ohm cho thấy đƣờng I-U là một đƣờng tuyến
tính. Khi kích thƣớc của vật liệu giảm dần, hiệu ứng lƣợng tử do giam hãm làm rời
rạc hóa cấu trúc vùng năng lƣợng. Hệ quả của quá trình lƣợng tử hóa này đối với
hạt nano là I-U không còn tuyến tính nữa mà xuất hiện một hiệu ứng gọi là hiệu ứng
chắn Coulomb (Coulomb blockade) làm cho đƣờng I-U bị nhảy bậc với giá trị mỗi
bậc sai khác nhau một lƣợng e/2C cho U và e/RC cho I, với e là điện tích của điện
tử, C và R là điện dung và điện trở khoảng nối hạt nano với điện cực [5].
1.2.1.3. Tính chất từ
Các kim loại quý nhƣ vàng, bạc,… có tính nghịch từ ở trạng thái khối do sự
bù trừ cặp điện tử. Khi vật liệu thu nhỏ kích thƣớc thì sự bù trừ trên sẽ không toàn
diện nữa và vật liệu có từ tính tƣơng đối mạnh.
Các kim loại có tính sắt từ ở trạng thái khối nhƣ các kim loại chuyển tiếp sắt,
cô ban, ni ken thì khi kích thƣớc nhỏ sẽ phá vỡ trật tự sắt từ làm cho chúng chuyển
sang trạng thái siêu thuận từ. Vật liệu ở trạng thái siêu thuận từ có từ tính mạnh khi
có từ trƣờng và không có từ tính khi từ trƣờng bị ngắt đi, tức là từ dƣ và lực kháng
từ hoàn toàn bằng không [5].

1.2.1.4. Tính chất nhiệt
Nhiệt độ nóng chảy (Tm) của vật liệu phụ thuộc vào mức độ liên kết giữa các
nguyên tử trong mạng tinh thể. Trong tinh thể, mỗi một nguyên tử có một số các
nguyên tử lân cận có liên kết mạnh gọi là số phối vị. Các nguyên tử trên bề mặt vật
liệu sẽ có số phối vị nhỏ hơn số phối vị của các nguyên tử ở bên trong nên chúng có
thể dễ dàng tái sắp xếp để có thể ở trạng thái khác hơn. Nhƣ vậy, nếu kích thƣớc
của hạt nano giảm, nhiệt độ nóng chảy sẽ giảm. Ví dụ, hạt vàng kích thƣớc 6 nm có
Tm = 950°C, 2 nm có Tm = 500°C [5].
1.2.2. Một số loại hạt nano kim loại
1.2.2.1. Hạt nano kim loại quý
Hạt nano vàng
Vàng là tên nguyên tố hoá học có kí hiệu Au và số nguyên tử 79 trong bảng
tuần hoàn, là kim loại chuyển tiếp (hoá trị 3 và 1) mềm, dễ uốn, dễ dát mỏng, màu
vàng và chiếu sáng khi thành khối, nhƣng có thể có màu đen, hồng ngọc hay tía khi
đƣợc cắt nhuyễn. Au không phản ứng với hầu hết các hoá chất nhƣng lại chịu tác
dụng của hỗn hợp dung dịch HNO3 đậm đặc và dung dịch HCl đậm đặc theo tỉ lệ
1:3 để tạo thành acid cloroauric cũng nhƣ chịu tác động của dung dịch xyanua của
các kim loại kiềm. Kim loại này có ở dạng quặng hoặc hạt trong đá và trong các mỏ
bồi tích và là một trong số kim loại đúc tiền, có giá trị vô cùng to lớn trong cuộc
sống của con ngƣời từ xƣa tới nay.
Ngày nay, nhờ vào tiến bộ trong lĩnh vực khoa học Nano, ngƣời ta có thể xác
định thêm nhiều đặc tính khác của kim loại này. Khi khoa học công nghệ phát triển
và nhu cầu sử dụng trong các ứng dụng sinh - y học, thì hạt vàng có thêm ứng dụng
mới trong thực tiễn dƣới dạng đặc biệt đó là đó là: hạt nano vàng.

Hình 1.3. Một cấu trúc tinh thể từ các phân tử nano vàng [36]
Khi đƣợc chia nhỏ ở trạng thái phân tử có kích thƣớc vài nm, nguyên tố này
có rất nhiều đặc tính riêng biệt. Hạt nano vàng có thể đƣợc điều chế theo phƣơng
pháp khử hoá học, phƣơng pháp từ thực vật…có thể phân tán tốt trong các dung
môi không phân cực hoặc kém phân cực nhƣ toluene, chloroform, dichloromethane,
diethyl ether... Dung dịch hạt nano vàng có màu đỏ tím đặc trƣng, hấp thu tia tử
ngoại ở bƣớc sóng 520 nm (phổ UV-Vis). Kích thƣớc hạt đồng đều, nằm trong
khoảng 2-4 nm.
Hạt nano vàng có thể đƣợc ứng dụng làm xúc tác cho các phản ứng hữu cơ,
làm sensor phân tích kim loại nặng, trong lĩnh vực thiết bị và linh kiện điện tử [28].
Hạt nano bạc
Bạc có ký hiệu là Ag, số nguyên tử 47 thuộc phân nhóm IB trong bảng tuần
hoàn các nguyên tố hóa học, bạc có khối lƣợng phân tử là 107,868 (đơn vị C). Ag
có số oxi hóa là +1 và +2, phổ biến nhất là trạng thái oxi hóa +1. Trong tự nhiên, Ag
tồn tại hai dạng đồng vị bền là Ag – 107 (52%) và Ag – 109 (48%). Ag không tan
trong nƣớc, môi trƣờng kiềm nhƣng có khả năng tan trong một số acid mạnh nhƣ
HNO3, H2SO4 đặc nóng…
Ngày nay những thuộc tính quý của kim loại này đƣợc thể hiện tối đa khi
chúng đƣợc chế tạo bằng công nghệ nano. Và trên thị trƣờng cũng đã xuất hiện

nhiều sản phẩm chứa nano bạc nhƣ băng gạc y tế, nƣớc tẩy trùng bề mặt, nhƣ tủ
lạnh, máy gặt…
Hạt nano bạc đƣợc điều chế theo phƣơng pháp khử hoá học, phƣơng pháp
ăn mòn laser, phƣơng pháp hóa siêu âm… Dung dịch bạc nano có màu vàng đặc
trƣng, hấp thu tia tử ngoại ở bƣớc sóng 420 nm (phổ UV-Vis). Kích thƣớc hạt
đồng đều, nằm trong khoảng 2-5 nm [29].
1.2.2.2. Hạt nano kim loại có tính từ (hạt nano từ)
Bất cứ vật liệu nào đều có sự hƣởng ứng với từ trƣờng ngoài (H), thể hiện
bằng độ từ hóa (từ độ - M). Tỷ số c = M/H đƣợc gọi là độ cảm từ. Tùy thuộc vào
giá trị, độ cảm từ có thể phân ra làm các loại vật liệu từ khác nhau. Vật liệu có c < 0
(~-10-6
) đƣợc gọi là vật liệu nghịch từ. Vật liệu có c > 0 (~10-6
) đƣợc gọi là vật
liệu thuận từ. 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.
Ngoài độ cảm từ, một số thông số khác cũng rất quan trọng trong việc xác
định tính chất của vật liệu, ví dụ nhƣ: từ độ bão hòa (từ độ đạt cực đại tại từ trƣờng
lớn), từ dƣ (từ độ còn dƣ sau khi ngừng tác động của từ trƣờng ngoài), lực kháng
từ (từ trƣờng ngoài cần thiết để một hệ, sau khi đạt trạng thái bão hòa từ, bị khử từ).
Nếu kích thƣớc của hạt giảm đến một giá trị nào đó (thông thƣờng từ vài cho đến
vài chục nm), phụ thuộc vào từng vật liệu cụ thể, tính sắt từ và ferri từ biến mất,
chuyển động nhiệt sẽ thắng thế và làm cho vật liệu trở thành vật liệu siêu thuận từ.
Đối với vật liệu siêu thuận từ, từ dƣ và lực kháng từ bằng không. Điều đó có nghĩa
là, khi ngừng tác động của từ trƣờng ngoài, vật liệu sẽ không còn từ tính nữa, đây là
một đặc điểm rất quan trọng khi dùng vật liệu này cho các ứng dụng y sinh học [5].
Hạt nano từ tính có thể đƣợc chế tạo theo các phƣơng pháp thông dụng nhƣ
phƣơng pháp nghiền, phƣơng pháp đồng kết tủa, phƣơng pháp vi nhũ tƣơng…Mỗi
phƣơng pháp đều có những ƣu nhƣợc điểm riêng, tuy nhiên khi đƣợc dùng trong y
sinh học thì chúng cần phải thỏa mãn ba điều kiện sau:
- Tính đồng nhất của các hạt cao.
- Từ độ bão hòa lớn.

- Vật liệu có tính tƣơng hợp sinh học cao (không có độc tính).
Hình 1.4. Hình ảnh hiển vi điện tử của hạt nano từ Fe3O4 [37]
Tính đồng nhất về kích thƣớc và tính chất liên quan nhiều đến phƣơng pháp
chế tạo còn từ độ bão hòa và tính tƣơng hợp sinh học liên quan đến bản chất của vật
liệu. Trong tự nhiên, sắt (Fe) là vật liệu có từ độ bão hòa lớn nhất tại nhiệt độ phòng
(25o
C), sắt không độc đối với cơ thể ngƣời và tính ổn định khi làm việc trong môi
trƣờng không khí nên các vật liệu nhƣ ô-xít sắt đƣợc nghiên cứu rất nhiều để làm
hạt nano từ tính ứng dụng trong y sinh học.
Hạt nano từ dùng trong y sinh học thƣờng ở dạng dung dịch nên còn gọi là
chất lỏng từ. Một dung dịch gồm ba thành phần: lõi là hạt Fe3O4 có kích thƣớc
nano, chất chức năng hóa bề mặt (chất hoạt hóa bề mặt) và dung môi. Trong đó: i)
lõi Fe3O4 có kích thƣớc nano là thành phần duy nhất quyết định đến tính chất từ
của dung dịch từ; ii) chất hoạt hóa bề mặt có tác dụng làm cho hạt nano từ phân tán
trong dung môi, tránh kết tụ với nhau, ngoài ra nó còn có tác dụng “che chở’’ hạt
nano khỏi sự phát hiện của hệ thống miễn dịch của cơ thể và tạo các mối liên kết
hóa học với các phân tử khác trong điều kiện phù hợp. Dung môi là chất lỏng mang
toàn bộ hệ [4, 15].

1.2.3. Ứng dụng của hạt nano kim loại trong y học
Các ứng dụng đều liên quan đến những tính chất khác biệt của hạt nano.
Những ứng dụng đầu tiên nhƣ chúng ta đã biết là liên quan đến tính chất quang của
chúng. Ngƣời ta trộn hạt nano vàng, bạc vào thủy tinh để chúng có các màu sắc
khác nhau. Gần đây ngƣời ta đã phát hiện ra rất nhiều ứng dụng khả dĩ của hạt nano
vàng để tiêu diệt tế bào ung thƣ. Trong đó, hạt nano vàng đƣợc kích thích bằng ánh
sáng laser xung, do hiện tƣợng hấp thụ cộng hƣởng Plasmon mà hạt nano dao động
có nhiệt độ tăng dần, có khi lên đến nhiệt độ cao hơn nhiệt độ nóng chảy của vàng.
Quá trình tăng nhiệt này gây ra một sóng xung kích tiêu diệt tế bào ung thƣ trong
bán kính hàng mm. Hạt nano vàng bọc bởi các nguyên tử Gd (có mô men từ nguyên
tử lớn nhất) còn đƣợc dùng để làm tăng độ tƣơng phản trong cộng hƣởng từ hạt
nhân [5, 24, 32].
Hạt nano vàng, bạc đƣợc sử dụng trong y sinh học để đánh dấu tế bào. Nhờ
kích thƣớc của hạt nano nhỏ hơn nhiều bƣớc sóng ánh sáng chiếu vào mà xuất hiện
hiện tƣợng cộng hƣởng Plasmon bề mặt làm cho khả năng tán xạ ánh sáng của các
hạt nano kim loại rất mạnh [32].
Các ứng dụng của hạt nano từ đƣợc chia làm hai loại: ứng dụng ngoài cơ thể
và trong cơ thể. Phân tách và chọn lọc tế bào là ứng dụng ngoài cơ thể nhằm tách
những tế bào cần nghiên cứu ra khỏi các tế bào khác. Các ứng dụng hạt nano từ
trong cơ thể gồm: dẫn thuốc, nung nóng cục bộ và tăng độ tƣơng phản trong ảnh
cộng hƣởng từ [27].
1.3. CHỨC NĂNG HÓA BỀ MẶT HẠT NANO TỪ, GẮN KẾT VÀ LÀM
GIÀU TẾ BÀO VI KHUẨN LAO
1.3.1. Chức năng hóa bề mặt hạt nano từ
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 90o
C 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

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]

Hình 1.5. Hạt nano từ tính Fe3O4 đƣợc chức năng hóa bề mặt bằng nhóm
amine sử dụng APTS [34]
1.3.2. Quá trình gắn kết hạt nano từ với kháng thể kháng lao
Phức hợp hạt nano từ với kháng thể đặc hiệu có thể đƣợc tạo ra bởi nhiều cơ
chế khác nhau. Theo các nhà nghiên cứu về lĩnh vực công nghệ nano thì hiện nay có
nhiều cách để tạo ra phức hợp này là: gắn kết trực tiếp thông qua liên kết amine –
carboxyl; sử dụng SMCC (Succinimidyl 4-(N-maleimidomethyl) cyclohexane - 1-
carboxylate) làm xúc tác tạo cặp sulfhydryl-amine; gắn kết trực tiếp thông qua các
nhóm carbohydrate bị oxy hóa trên phần Fc của kháng thể; gắn kết không hóa trị
của hạt nano silica đƣợc bọc streptavidin với các kháng thể đƣợc biotin hóa... Mỗi
kiểu gắn kết có những ƣu điểm và hạn chế riêng. Nhƣng nhìn chung, nếu có từ 1
đến 3 cầu nối trung gian giữa kháng thể và hạt nano từ thì càng làm cho phức hợp
bền vững hơn và kháng thể không mất hoạt tính lâu hơn [10, 20].
Trong các cách tạo liên kết kể trên thì có thể nói việc gắn trực tiếp thông qua
liên kết amine – carboxyl là đơn giản nhƣng cũng đem lại hiệu quả khá cao. Hạt từ
amine ban đầu có thể kết hợp với một số hợp chất nhƣ các hợp chất chứa aldehyde,
các glycoprotein đã bị oxy hóa hay các hợp chất hoạt hóa este nhóm N-
hydroxysuccinimide (NHS) hoặc các hợp chất biến đổi từ Iodoacetyl. Tuy nhiên
hiện nay cách mà có nhiều ƣu điểm hơn cả đó là việc sử dụng gắn trực tiếp hạt từ
amine với hợp chất chứa nhóm carboxyl thông qua cầu nối trung gian 1-ethyl-3-(3-
dimethylaminopropyl)carbodiimide hydrochloride.

1-ethyl-3-(3-dimethylaminopropyl)carbodiimide hydrochloride hay EDC
hoặc EDAC là hợp chất carbodiimide phổ biến nhất đƣợc sử dụng để tạo cầu nối
giữa nhóm amine và nhóm carboxyl. EDC là một chất tan trong nƣớc, hoạt động tốt
trong khoảng pH 4,5 và pH 7,5. EDC cũng thƣờng đƣợc sử dụng kết hợp với NHS
hoặc sulfo-NHS để tăng hiệu qủa gắn kết hoặc tạo ra một sản phẩm amine phản ứng
ổn định [20]. Việc gắn kết giữa hạt từ amin với kháng thể thông qua cầu nối trung
gian EDC đƣợc thực hiện qua hai bƣớc nhƣ mô tả tại hình 1.6. Hạt từ amine sẽ
phản ứng với EDC tạo ra một chất trung gian không bền (A), hợp chất này ngay lập
tức sẽ gắn kết với kháng thể thông qua liên kết giữa nhóm amine với carboxyl tạo
thành sản phẩm bền vững và phản ứng ổn định (B).
Hình 1.6. Quy trình gắn kết hạt nano đƣợc chức năng hóa với kháng thể [20]

1.3.3. Làm giàu tế bào vi khuẩn lao bằng từ trƣờng
Nhóm chức đƣợc chức năng hóa trên bề mặt không những có thể tạo liên kết
với một vị trí nào đó trên bề mặt tế bào hoặc phân tử mà còn giúp cho các hạt nano
phân tán tốt trong dung môi, tăng tính ổn định của chất lỏng từ. Giống nhƣ trong hệ
miễn dịch, vị trí liên kết đặc biệt trên bề mặt tế bào sẽ đƣợc các kháng thể hoặc các
phân tử khác nhƣ các hormone, acid folic nhận biết. Các kháng thể sẽ liên kết với
các kháng nguyên. Đây là cách rất hiệu quả và chính xác để đánh dấu tế bào. Các
hạt từ tính đƣợc bao phủ bởi các chất hoạt hóa tƣơng tự các phân tử trong hệ miễn
dịch nên có thể tạo ra các liên kết với các tế bào hồng cầu, tế bào ung thƣ phổi, vi
khuẩn, tế bào ung thƣ đƣờng tiết niệu và thể golgi. Đối với các tế bào lớn, kích
thƣớc của các hạt từ đôi lúc cũng cần phải lớn, có thể đạt kích thƣớc vài trăm nm
[27].
Quá trình chọn lọc và làm giàu tế bào đƣợc thực hiện nhờ một gradient từ
trƣờng ngoài. Từ trƣờng ngoài tạo một lực hút các hạt từ tính có mang các tế bào
đƣợc đánh dấu. Các tế bào không đƣợc đánh dấu sẽ không đƣợc giữ lại và thoát ra
ngoài.
Hình 1.7. Nguyên tắc chọn lọc và làm giàu tế bào bằng từ trƣờng [6]
(a) Nam châm được đặt bên ngoài để hút các tế bào đã được đánh dấu và loại bỏ các tế
bào không được đánh dấu; (b) Nam châm có thể đặt vào một dòng chảy có chứa tế
bào cần chọn lọc

CHƢƠNG 2. NGUYÊN LIỆU VÀ PHƢƠNG PHÁP
2.1. NGUYÊN LIỆU
2.1.1. Mẫu đờm lao và vaccine BCG
Các mẫu đờm lao của bệnh nhân bị bệnh lao đƣợc nhận từ Viện Quân Y 103.
Trƣớc đó tất cả các mẫu đờm này đã đƣợc kiểm tra sự có mặt của vi khuẩn bằng
phƣơng pháp soi trực tiếp.
Dựa trên phƣơng pháp của Kubica và cộng sự [22], Các mẫu đờm sau đó
đƣợc khử nhiễm bằng một thể tích hỗn hợp gồm NaOH 1 M, Sodium citrate 0,1 M
và N-acetyl-L-cystein 30 mM. Lắc cho đờm loãng đều trong 15 phút, chia vào các
ống falcon và sau đó ly tâm tách cặn, 12000 vòng/phút x 10 phút và cuối cùng bảo
quản trong ống eppendorf.
Vaccine BCG (Bacillus Calmette Guerin) do Việt Nam sản xuất đƣợc cung cấp
bởi Viện Vệ sinh dịch tễ Trung ƣơng. Vaccine đƣợc cung cấp là chế phẩm dạng đông
khô (chứa 0,5 mg BCG và 3,0 mg Glutamate natri trong 1 ống) của chủng Calmette -
Guerin giảm độc lực, có nguồn gốc từ vi khuẩn Mycobacterium bovis.
Hình 2.1. Vaccine BCG sản xuất tại Việt Nam

2.1.2. Hạt nano kim loại có từ tính
Hạt nano kim loại có từ tính Fe3O4 có tính chất khá đồng nhất, ít bị kết tụ,
đƣợc bao bọc bởi lớp màng silica có gắn nhóm amine (NP-NH2) có khả năng liên
kết bền vững với kháng thể đặc hiệu trong điều kiện thích hợp.
Loại hạt mà nhóm chúng tôi sử dụng có kích thƣớc khoảng 20 nm, đƣợc chế
tạo bằng phƣơng pháp đồng kết tủa hai ion Fe3+
và Fe2+
bằng OH-
trong môi
trƣờng khí N2 tại nhiệt độ 90o
C. Đây là kết quả nghiên cứu chế tạo của nhóm
nghiên cứu thuộc Trung tâm Khoa học vật liệu, Khoa Vật lý, Trƣờng Đại học Khoa
học Tự nhiên – Đại học Quốc gia Hà Nội.
2.1.3. Mồi đặc hiệu
Đoạn mồi (primer) IS6110 đƣợc thiết kế để phát hiện vi khuẩn lao trong mẫu
vaccine BCG hay trong mẫu đờm lao bằng kỹ thuật PCR thông thƣờng dựa trên các
trình tự bảo thủ đặc hiệu cho vi khuẩn lao và đƣợc đặt mua từ hãng Invitrogen
(Mỹ). Trình tự cặp mồi IS6110 đƣợc thiết kế nhƣ sau:
Bảng 2.1. Trình tự các mồi dùng trong phản ứng PCR
Tài liệu Kích thƣớc
Mồi Trình tự tham đoạn nhân
khảo lên
Mồi xuôi
5'-GAACCGTGAGGGCATCGAGG-3'
[23] 249 bp
Mồi ngƣợc
5'-GCG TAGGCGTCGGTGACAAA-3'
2.1.4. Các loại đệm
Dung dịch đệm MES pH 4,5; pH 5,5 và pH 6,5.
Dung dịch đệm Phosphate PBS pH 6,5 và pH 7,4.

Dung dịch đệm Tris-HCl – EDTA (TE: 50 mM Tris-HCl, 1 mM EDTA) pH
7,4.
Dung dịch đệm Tris-HCl – EDTA – Triton X-100 (TET: 50 mM Tris-HCl, 1
mM EDTA, 1% Triton X-100) pH 7,4.
Dung dịch bảo quản PBS-TBN (Đệm PBS pH 7,4 bổ sung 0,01 % Tween 20;
0,1 % BSA và 0,05 M NaN3).
2.1.5. Các hóa chất và nguyên liệu khác
Kháng thể đa dòng kháng vi khuẩn lao (anti-TB) của hãng Abcam, Mỹ.
Chất trung gian tạo phức EDC của hãng Sigma, Mỹ.
Màng Polyvinylidene fluoride (PVDF) của hãnh Bio-Rad, Mỹ.
ADN Taq polymerase, ADN Dream TaqTM
polymerase và thang chuẩn
ADN đƣợc mua từ hãng Fermentas, các dNTP của hãng Promega. Các hóa chất
khác đạt độ tinh khiết dành cho nghiên cứu sinh học phân tử.
2.1.6. Máy móc và thiết bị
Máy PCR của Bio-Rad, bộ điện di agarose, giá hút từ của Promega, máy phá
mẫu bằng sóng siêu âm Sonicator …Các máy còn lại đều đạt độ chính xác dùng
trong thí nghiệm sinh học phân tử. Ngoài ra, trong nghiên cứu cũng sử dụng phần
mềm phân tích độ sáng của ảnh Image J.
2.2. PHƢƠNG PHÁP
2.2.1. Phƣơng pháp chấm kết tủa miễn dịch
Nguyên tắc của phƣơng pháp chấm kết tủa miễn dịch (Dot blot) là dựa
trên sự tƣơng tác đặc hiệu giữa kháng nguyên và kháng thể tƣơng ứng. Kháng thể
sơ cấp sau khi liên kết với kháng nguyên tạo thành phức hợp KHÁNG NGUYÊN –
KHÁNG THỂ, tiếp tục đƣợc nhận biết bởi kháng thể thứ cấp có gắn enzyme
phosphatase kiềm, cuối cùng phức hợp KHÁNG NGUYÊN – KHÁNG THỂ SƠ
CẤP – KHÁNG THỂ THỨ CẤP đƣợc phát hiện bằng cách cho ủ trong dung dịch

cơ chất. Nhờ sự có mặt của enzyme trên kháng thể thứ cấp mà cơ chất chuyển từ
không màu thành sản phẩm có màu, dễ dàng nhận biết bằng mắt thƣờng. Nồng độ
của protein cũng nhƣ của dịch nuôi tế bào có thể đƣợc định lƣợng không hoàn toàn
thông qua sử dụng phƣơng pháp Dot blot.
Quy trình tiến hành :
- Màng đƣợc cắt với kích thƣớc thích hợp, các ô vuông trên màng đƣợc kẻ
bằng bút chì có kích thƣớc 1x1 cm. Sau đó màng đƣợc ngâm trong methanol
khoảng 3 – 4 phút, rửa methanol bằng nƣớc cất, để trên giấy thấm và mẫu đƣợc
chấm lên bề mặt đƣợc đánh dấu của màng.
- Đầu côn đƣợc dùng để lấy và chấm 2µ mỗi mẫu lên bề mặt màng tại trung
tâm của ô kẻ. Dung dịch mẫu thẩm thấu xuống màng thƣờng có đƣờng kính 3 – 4
mm.
- Màng sau khi sấy khô sẽ đƣợc cố định bởi dung dịch BSA 5% trong PBS
1X pH 7,4 có bổ sung 0,05% Tween20 bằng cách lắc nhẹ 30 phút đến 1 giờ ở
nhiệt độ phòng.
- Màng đƣợc rửa 3 lần bằng đệm PBS 1X pH 7,4 có bổ sung 0,05%
Tween20 để loại bỏ BSA thừa. Màng sau đó đƣợc ủ với kháng thể sơ cấp, lắc nhẹ ít
nhất 1 giờ ở nhiệt độ phòng.
- Kháng thể sơ cấp bám không đặc hiệu trên màng đƣợc loại bỏ bằng cách
tráng rửa 3 lần trong đệm PBS 1X pH 7,4 có bổ sung 0,05% Tween20. Sau đó màng
đƣợc ủ với kháng thể thứ cấp thích hợp có gắn enzyme photphatase kiềm. Kháng
thể thứ cấp bám không đặc hiệu cũng đƣợc loại bỏ bằng cách tráng rửa màng trong
đệm PBS 1X pH 7,4 có bổ sung 0,05% Tween20.
- Tiếp đó, cân bằng màng bằng đệm AP (100 mM Tris-HCl, 100 mM NaCl,
5 mM MgCl2, pH 9,5).
- Các vết chấm đƣợc hiện màu bằng cách ủ màng trong dung dịch cơ chất p-
nitro blue tetrazolium và 5-bromo-4-chloro-3-indolyl phosphate (NBT/BCIP) pha
trong đệm AP.
- Phản ứng đƣợc làm ngƣng trong nƣớc cất khi vết chấm hiện rõ.

2.2.2. Phƣơng pháp gắn kết hạt nano từ đã đƣợc chức năng hóa bề mặt với
kháng thể kháng vi khuẩn lao
Mục đích: gắn kết kháng thểanti -TB lên trên bềmăṭcủa haṭ nano tƣ
̀ có
nhóm amine (NP-NH2) để thử nghiệm trong việc chẩn đoán bệnh lao . Quy
trinh̀ gồm hai bƣớc chinh́ là: hoạt hóa kháng thể sử dụng cầu nối EDC vàg ắn
kháng đa ̃hoaṭhóa lên trên bề mặt hạt NP-NH2.
gắn
bao
thể
Hình 2.2. Mô hình hóa phức hệ hạt nano từ đã đƣợc chức năng hóa bề mặt với
kháng thể kháng vi khuẩn lao
Chi tiết các bƣớc thực hiện đƣơc ̣trinh̀ bày dƣới đây.
- Lắc nhẹ dung dịch chứa hạt NP-NH2 trong 5 – 10 phút để tạo nên một hỗn
hợp đồng nhất.
- Lấy 50 µl hạt NP-NH2 vào 1 ống eppendorf. Hạt từ đƣợc tập trung trên giá
nam châm trong vòng 1 phút và hút bỏ dịch trong.
- Hạt đƣợc rửa hai lần bằng đệm và hút bỏ dịch trong.
- Bổ sung dung dịch đệm, kháng thể anti–TB (7 mg/ml) và EDC (250 mg/ml).
Hỗn hợp đƣợc trộn đều và ủ ở 22o
C trong một khoảng thời gian.
- Hạt từ đƣợc tập trung trên giá nam châm trong vòng 1 – 2 phút và hút bỏ
dịch trong. Phức hệ hạt đƣợc sử dụng ngay cho các thí nghiệm tiếp theo.
- Lƣu ý : EDC là chất dễ bị thủy phân trong dung dịch vì vậy nên pha mới
ngay trƣớc khi sử dụng.

2.2.3. Phƣơng pháp làm giàu vi khuẩn lao để làm khuôn cho phản ứng PCR
Mục đích : Thu nhâṇ vi khuẩn lao dƣạ trên liê n kết kháng nguyên vàkháng
thể. Sau đó tiến hành ly giải và nhận biết sự có mặt của vi khuẩn lao bằng cách sử
dụng mồi đặc hiệu cho phản ứng PCR nhân đoạn gen đặc hiệu của vi khuẩn lao cho
kích thƣớc 249 bp.
Chi tiết cac bƣơc cua quy tri nh “Sư dung̣ haṭ tư đểthu nhâṇ vi khuẩn lao tư
́ ́ ̉ ̀ ̉ ̀ ̀
BCG” đƣơc ̣trinh bay dƣơi đây :
̀ ̀ ́
1. Tâp̣trung phƣc hệhaṭtƣ đa chuẩn bi ̣theo quy trinh đã trình bày ở mục
́ ̀ ̃ ̀
2.2.2 trên gia nam châm va hut bo dicḥ trong .
́ ̀ ́ ̉
2. Bổsung 25µl mẫu vaccine BCG hoặc mẫu đờm lao, trôṇ đều và ủ hỗn hợp
trong 45 phút ở nhiêṭđô ̣phòng.
3. Hạt từ đƣợc tập trung trên giá nam châm và hút dịch BCG hoặc mẫu đờm
lao sang một ống eppendorf khác, bổsung 25µl đệm ly giải thích hợp.
2.2.4. Phƣơng pháp ly giải tế bào vi khuẩn lao thu ADN
Đối với các kỹ thuật sinh học phân tử có liên quan tới acid nucleic thì các
ứng dụng phụ thuộc rất nhiều vào số lƣợng và chất lƣợng ADN/ARN đƣợc tách
chiết. Điều mà bị ảnh hƣởng bởi số tế bào ly giải, lƣợng ADN/ARN phục hồi và sự
dƣ thừa của một số chất phản ứng hoặc thuốc thử.
Thành tế bào vi khuẩn lao là một trong những thành tế bào vi sinh vật có cấu
trúc phức tạp, điều mà làm cho việc phá vỡ thành tế bào trở lên khó khăn. Nhiều
phƣơng pháp ly giải dựa trên việc sử dụng enzyme, sự va đập vào mẫu do tác động
của sóng siêu âm tạo ra, hay do sự tác động của nhiệt độ tới tế bào…cho kết quả
tách chiết ADN khá tốt nhƣng những phƣơng pháp này lại phụ thuộc khá nhiều vào
loại mẫu sử dụng.
Trong nghiên cứu này, chúng tôi đã sử dụng một số phƣơng pháp ly giải tế
bào khác nhau để thu đƣợc lƣợng ADN cần thiết làm khuôn cho phản ứng PCR.
Các phƣơng pháp ly giải đƣợc trình bày ở dƣới đây:

Phƣơng pháp 1: Phức hạt từ tập trung trong ống eppendorf đƣợc bổ sung
thêm 25 µl nƣớc cất và trộn đều, sau đó đƣợc đun ở 100o
C trong 20 phút. Tiếp
theo, hỗn hợp hạt từ đƣợc tập trung trên giánam châm vàhút dịch trong sang một
ống eppendorf, bảo quản ở 4o
C.
thêm 25 µl đệm TE (50 mM Tris-HCl và 1 mM EDTA, pH 7,4) và trộn đều, sau đó
hỗn hợp đƣợc làm đông ở -20o
C trong 20 phút. Tiếp đó, hỗn hợp đƣợc đun ở
100o
C trong 20 phút. Cuối cùng hỗn hợp hạt từ đƣợc trên tập trung giá nam châm
và hút dịch trong sang một ống eppendorf, bảo quản ở 4o
C.
thêm 25 µl đệm TE (50 mM Tris-HCl và 1 mM EDTA, pH 7,4) và trộn đều, sau đó
đun ở 100o
C trong 20 phút. Cuối cùng hỗn hợp hạt từ đƣợc trên tập trung giá nam
châm vàhút dicḥ trong sang một ống eppendorf, bảo quản ở 4o
C.
thêm 25 µl đệm TET (50 mM Tris-HCl, 1 mM EDTA và 1% Triton X-100, pH 7,4)
và trộn đều, hỗn hợp đƣợc đun ở 100o
C trong 20 phút. Cuối cùng hỗn hợp hạt từ
đƣợc trên tập trung giá nam châ m vàhút dicḥ trong sang m ột ống eppendorf, bảo
quản ở 4o
C.
5 µl mẫu từ mỗi phƣơng pháp ly giải đƣợc sử dụng làm khuôn cho phản ứng
PCR tiếp ngay sau đó.
2.2.5. Đánh giá độ bền của phức hệ hạt từ gắn kháng thể kháng lao
Mục đích: Thử nghiệm độ bền vững của phức hệ hạt nano từ gắn kháng thể
anti-TB nhằm rút ngắn thời gian của quy trình phát hiện vi khuẩn lao và sản xuất
phức hệ gắn giữa hạt nano từ đã đƣợc chức năng hóa bề mặt với kháng thể kháng vi
khuẩn lao.
Chi tiết các bƣớc quy trình đƣợc trình bày dƣới đây :
Bước 1 : Tổng hợp phức hệ 10 phản ứng
1. Lắc nhẹ dung dịch chứa hạt NP-NH2 trong 5 – 10 phút để tạo nên một
hỗn hợp đồng nhất.

2. Lấy 500 µl hạt NP-NH2 vào 1 ống eppendorf. Hạt từ đƣợc tập trung
trên giá nam châm trong vòng 1 phút và hút bỏ dịch trong.
3. Bổ sung dung dịch đệm, kháng thể anti–TB (7 mg/ml) và EDC
( 250mg/ml).
4. Hỗn hợp đƣợc trộn đều và ủ ở 22o
C trong một khoảng thời gian.
5. Hạt từ đƣợc tập trung trên giá nam châm trong vòng 1 – 2 phút, hút
bỏ dịch trong và bổ sung 750 µl dung dịch đệm bảo quản PBS-TBN.
Bước 2 : Thử nghiệm khả năng làm giàu của phức hệ theo thời gian
Các mốc thời gian thử nghiệm : 0, 1, 3, 7, 10, 14, 21, 28 ngày.
Tại mỗi mốc thời gian, hút 75 µl dung dịch bảo quản có chứa hạt từ (lắc đều
trƣớc khi sử dụng), tập trung hạt từ trên giá nam châm, hút bỏ dịch trong, bổ sung
mẫu rồi tiến hành các bƣớc tiếp theo nhƣ đã trình bày ở 2.2.3
2.2.6. Nhân bản đoạn gen đích đặc hiệu bằng PCR
PCR là phƣơng pháp đơn giản với giá thành không cao thƣờng đƣợc ứng
dụng trong các phép đo nhanh, thử lần một để có câu trả lời dƣơng tính hay âm tính
đối với một mẫu bệnh phẩm.
Bằng việc sử dụng các đoạn ADN mồi đặt hiệu, các quá trình nhiệt của phản
ứng nhân đôi ADN đƣợc tối ƣu hóa và cho tiến hành trong thời gian từ 2 giờ đến 3
giờ. Các mẫu sau khi kết thúc phản ứng PCR đƣợc tra vào các giếng điện di để xác
định sự có mặt của ADN vi khuẩn gây bệnh. Do trong quá trình chạy PCR đã sử
dụng mồi IS6110 của hãng Invitrogen đối với ADN của vi khuẩn lao nên tính đặc
hiệu rất cao. Nếu trong vaccine BCG hay trong mẫu bệnh phẩm mà cụ thể ở đây là
mẫu đờm lao có chứa ADN của vi khuẩn lao, chúng sẽ đƣợc nhân lên nhiều lần và
sẽ biểu hiện dƣơng tính ở trên gel điện di. Ngƣợc lại, nếu không có ADN của vi
khuẩn lao trong mẫu sẽ không hiện phổ vạch trên bản điện di agarose.
Nhằm đánh giá độ chính xác đồng thời kiểm tra hiệu quả của quy trình gắn
kết hạt nano từ đã đƣợc chức năng hóa bề mặt với kháng thể kháng lao, chúng tôi
tiến hành phản ứng PCR với khuôn là sản phẩm ly giải trong quy trình gắn kết từ
mẫu ban đầu là vaccine BCG và mẫu đờm lao. Với mẫu ban đầu là vaccine BCG thì

enzyme sử dụng là Taq ADN polymerase, còn với mẫu bệnh phẩm ban đầu là mẫu
đờm lao thì enzyme đƣợc sử dụng là ADN Dream taqTM
polymerase của hãng
Fermentas. Sử dụng nƣớc cất hai lần làm đối chứng âm. Mỗi phản ứng gồm các
thành phần sau :
Bảng 2.2. Các thành phần trong phản ứng PCR với vaccine BCG
Thành phần Thể tích (µl)
H2O cất khử trùng, khử ion 12,5 µl
Đệm Taq ADN polymerase 10x 2,5 µl
Hỗn hợp dNTP (2 mM) 2,5 µl
Mồi xuôi (25 ng/µl) 1 µl
Mồi ngƣợc (25 ng/µl) 1 µl
ADN Taq polymerase (5 unit/µl) 0,5 µl
ADN khuôn 5 µl
Tổng thể tích phản ứng 25 µl
Bảng 2.3. Các thành phần trong phản ứng PCR với mẫu đờm lao
Thành phần Thể tích (µl)
H2O cất khử trùng, khử ion 12,8 µl
Đệm Taq ADN polymerase 10x 2,5 µl
Hỗn hợp dNTP (2 mM) 2,5 µl
Mồi xuôi (25 ng/µl) 1 µl
Mồi ngƣợc (25 ng/µl) 1 µl
ADN Dream taqTM
polymerase (5 unit/µl) 0,2 µl
ADN khuôn 5 µl
Tổng thể tích phản ứng 25 µl

Hỗn hợp PCR đƣợc trộn đều và đặt vào máy PCR. Chu trình nhiệt đƣợc điều
chỉnh cẩn thận về nhiệt độ ủ, thời gian ủ và thời gian kéo dài nhƣ ở bảng 2.4 dƣới
đây.
Bảng 2.4. Chu trình nhiệt của phản ứng PCR
Giai đoạn biến tính 94o
C – 1 phút
40 chu trình Giai đoạn gắn mồi 65o
C – 45 giây
Giai đoạn kéo dài 72o
C – 1 phút
Sản phẩm của phản ứng PCR đƣợc điện di kiểm tra trên gel agarose 2%.
2.2.7. Điện di trên gel agarose
Các phân tử ADN là các polyanion nên trong môi trƣờng trung tính và kiềm,
dƣới tác dụng của điện trƣờng chúng sẽ di chuyển về cực dƣơng. Mức độ di
chuyển của các phân tử ADN trong điện trƣờng phụ thuộc chủ yếu vào kích thƣớc
của chúng và nồng độ gel. Phân tử kích thƣớc nhỏ sẽ di chuyển nhanh hơn phân tử
kích thƣớc lớn. Nồng độ agarose cao có khả năng phân tách các đoạn ADN nhỏ,
trong khi đó nồng độ agarose thấp lại cho phép phân tách các đoạn ADN nhỏ hơn.
Gel agarose 2% đƣợc chuẩn bị trong đệm TAE (Trisbase –Acetic – EDTA)
với nồng độ EDTA 1-2 mM để tránh sự phân cắt ADN bởi nuclease. Mẫu ADN
đƣợc trộn với đệm mẫu có chứa chất chỉ thị màu là bromophenol xanh, xylene
cyanol và 50 µg/ml ethidium bromide sau đó tra vào giếng. Điện di đƣợc tiến hành
với điện thế ổn đinh 10 volt/cm gel và chạy trong vòng 35 – 40 phút. Sau khi kết
thúc điện di bản gel đƣợc lấy ra soi và chụp ảnh dƣới ánh sáng tử ngoại của máy
soi Gel doc (Bio-Rad).

CHƢƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

Nghiên cứu và thử nghiệm hạt nano kim loại đƣợc chức năng hóa bề mặt trong chẩn đoán vi khuẩn lao.doc

Recommended

Recommended

More Related Content

Similar to Nghiên cứu và thử nghiệm hạt nano kim loại đƣợc chức năng hóa bề mặt trong chẩn đoán vi khuẩn lao.doc

Similar to Nghiên cứu và thử nghiệm hạt nano kim loại đƣợc chức năng hóa bề mặt trong chẩn đoán vi khuẩn lao.doc (20)

More from Dịch vụ viết thuê đề tài trọn gói ☎☎☎ Liên hệ ZALO/TELE: 0973.287.149 👍👍

More from Dịch vụ viết thuê đề tài trọn gói ☎☎☎ Liên hệ ZALO/TELE: 0973.287.149 👍👍 (20)

Recently uploaded

Recently uploaded (20)

Nghiên cứu và thử nghiệm hạt nano kim loại đƣợc chức năng hóa bề mặt trong chẩn đoán vi khuẩn lao.doc