Nghiên Cứu Tổng Hợp Và Nang Hóa Nano Sắt Từ Lên Liposome Định Hướng Ứng Dụng Làm Vật Liệu Mang Thuốc.doc

Tải tài liệu tại sividoc.com
Viết đề tài giá sinh viên – ZALO:0973.287.149-TEAMLUANVAN.COM
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC
VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM
HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ
Nguyễn Đình Tiến Dũng
NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP VÀ NANG HÓA NANO SẮT TỪ
LÊN LIPOSOME ĐỊNH HƯỚNG ỨNG DỤNG LÀM VẬT
LIỆU MANG THUỐC
LUẬN VĂN THẠC SĨ: HÓA HỌC
Thành phố Hồ Chí Minh – 04/2020

BỘ GIÁO DỤC
VÀ ĐÀO TẠO
VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC
VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM
HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ
NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP VÀ NANG HÓA NANO SẮT TỪ
LÊN LIPOSOME ĐỊNH HƯỚNG ỨNG DỤNG LÀM VẬT
LIỆU MANG THUỐC
Chuyên ngành: Hóa vô cơ
Mã số: 8440113
LUẬN VĂN THẠC SĨ: HÓA HỌC
NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC
Hướng dẫn 1: PGS. TS. Vũ Minh Thành
Hướng dẫn 2: PGS. TS. Nguyễn Đại Hải
Thành phố Hồ Chí Minh – 04/2020

i
LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu,
kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố trong
bất kỳ công trình nghiên cứu nào khác. Nếu có bất kỳ sự gian dối nào, tôi xin
chịu hoàn toàn trách nhiệm.
Tp. Hồ Chí Minh, ngàytháng năm
Học viên cao học

ii
LỜI CẢM ƠN
Tôi xin chân thành cảm ơn Học viện Khoa học và Công nghệ, Viện Hàn
lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam đã tạo điều kiện cho tôi được học tập
và rèn luyện trong suốt thời gian vừa qua, từ năm 2017-2020.
Tôi xin cảm ơn PGS. TS. Vũ Minh Thành và PGS. TS. Nguyễn Đại Hải đã
hướng dẫn tôi thực hiện đề tài này. Thầy đã truyền đạt những kiến thức chuyên
ngành sâu rộng, những kinh nghiệm nghiên cứu quý báu, và nguồn động lực để
tôi có thể vượt qua những khó khăn trong quá trình thực hiện đề tài.
Tôi xin cảm ơn Phòng Vật liệu Y sinh, Viện Khoa học Vật liệu Ứng
dụng, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam tại thành phố Hồ Chí
Minh đã tạo điều kiện thuận lợi bao gồm hóa chất, dụng cụ và thiết bị để tôi
có thể hoàn thành đề tài.
Tôi xin cảm ơn các anh chị và các bạn, đặt biệt là chị Lê Ngọc Thùy Trang
và anh Nguyễn Vũ Duy Khang đã hỗ trợ tôi trong suốt quá trình thực nghiệm.
Cuối cùng, tôi xin cảm ơn gia đình, bạn bè đã động viên tinh thần và hỗ
trợ tôi trong thời gian tôi học tập và thực hiện đề tài.
Tp. Hồ Chí Minh, ngàytháng năm
Học viên cao học

iii
DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT
Từ viết tắt Từ đầy đủ Nghĩa tiếng Việt
Chol Cholesterol
CTAB
Cetyltrimethylammonium
bromide
LC Loading capacity Hàm lượng nang hóa
EE Entrapment efficiency Hiệu suất nang hóa
DLS Dynamic light scattering Tán xạ ánh sáng động
FTIR Fourier transform infrared Phổ hồng ngoại biến đổi Fourier
spectroscopy
ICP-MS
Inductive coupled plasma - Quang phổ nguồn plasma cảm
mass spectroscopy ứng cao tần kết hợp khối phổ
ION Iron oxide nanoparticles Nano oxide sắt từ
LP Liposome
OA Oleic acid
OCION Oleic acid-coated iron oxide Nano oxide sắt từ phủ oleic acid
nanoparticles
QCT Quercetin
SEM Scan electron microscopy Kính hiển vi điện tử quét
UV-Vis
Ultraviolet-visible
Phổ tử ngoại-khả kiến
spectroscopy
VSM
Vibrating-sample
Từ kế mẫu rung
magnetometer
XRD X-ray diffracion Nhiễu xạ tia X

iv
DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 1.1. Phân loại liposome theo kích thước và số lớp màng phospholipid kép
27
Bảng 2.1. Nguyên liệu và hóa chất ..........................................................................................40
Bảng 2.2. Danh mục các trang thiết bị và dụng cụ.........................................................41
Bảng 2.3. Quy trình tổng hợp OCION...................................................................................46
Bảng 2.4. Quy trình tổng hợp liposome................................................................................47
Bảng 2.5. Quy trình tổng hợp OCION@LP.......................................................................49
Bảng 2.6. Quy trình tổng hợp OCION-QCT@LP..........................................................51
Bảng 3.1. Giá trị tính toán hằng số mạng tinh thể và kích thước hạt của ION và
OCION từ giản đồ XRD.................................................................................................................56
Bảng 3.2. Kết quả kích thước hạt và thế zeta của liposome tổng hợp 3 lần lặp
lại..................................................................................................................................................................64
Bảng 3.3. Bảng so sánh kết quả DLS của các mẫu OCION@LP tổng hợp bằng
các phương pháp hydrate hóa khác nhau..............................................................................65
Bảng 3.4. Bảng kết quả kích thước hạt và thế zeta của LP nang hóa OCION các
tỉ lệ đo ngay sau tổng hợp và sau 1 tuần...............................................................................66
Bảng 3.5. Kết quả nang hóa OCION với các tỉ lệ khác nhau trên liposome .. 67
Bảng 3.6. Bảng kết quả kích thước hạt và thế zeta của OCION-QCT@LP đo
ngay sau tổng hợp và sau 1 tuần................................................................................................70

v
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ
Hình 1.1. Ô mạng tinh thể của oxide sắt từ............................................................................8
Hình 1.2. Cấu trúc spin của oxide sắt từ..................................................................................8
Hình 1.3. Sự tạo thành domain nhằm giảm năng lượng tĩnh từ.................................9
Hình 1.4. Đường cong từ hóa của vật liệu siêu thuận từ.............................................11
Hình 1.5. Sự phụ thuộc của lực kháng từ vào kích thước hạt ..................................12
Hình 1.6. Mô hình cấu trúc lõi – vỏ của hạt nano từ [6].............................................13
Hình 1.7. Mô hình chất lỏng từ..................................................................................................15
Hình 1.8. Nguyên tắc tách tế bào bằng từ trường............................................................22
Hình 1.9. Nguyên lý dẫn truyền thuốc bằng vật liệu nano từ tính.........................24
Hình 1.10. Ảnh MRI của chuột trước và sau khi tiêm ION [34]. ..........................24
Hình 1.11. Công thức phân tử của: A) Cholesterol và B) Phospholipid............25
Hình 1.12. A) Cấu tạo và B) Nguyên lý mang thuốc của liposome .....................25
Hình 1.13. Phân loại liposome theo cấu trúc màng lipid kép...................................27
Hình 1.14. Sơ đồ phương pháp hydrate hóa màng mỏng lipid................................32
Hình 1.15. Công thức phân tử của quercetin......................................................................37
Hình 2.1. Sơ đồ tổng hợp OCION............................................................................................45
Hình 2.2. Sơ đồ quy trình tổng hợp liposome ...................................................................47
Hình 2.3. Sơ đồ quy trình tổng hợp OCION@LP...........................................................49
Hình 2.4. Sơ đồ quy trình tổng hợp OCION-QCT@LP..............................................51
Hình 3.1. OCION phân tán trong CHCl3 không áp từ trường (trái) và có áp từ
trường (phải)..........................................................................................................................................54
Hình 3.2. Phổ XRD của ION và OCION.............................................................................54
Hình 3.3. Phổ FT-IR của: a) oxide sắt từ (ION), b) oleic acid (OA) và c) oxide
sắt từ phủ oleic acid (OCION)....................................................................................................57

vi
Hình 3.4. Các dạng tương tác của OA và ION .................................................................58
Hình 3.5. Ảnh SEM của ION và OCION và biểu đồ thống kê kích thước hạt
tương ứng................................................................................................................................................59
Hình 3.6. Ảnh TEM và thống kê kích thước hạt của OCION..................................60
Hình 3.7. Phổ DLS (kích thước hạt) của OCION trong CHCl3..............................60
Hình 3.8. Phổ VSM của ION và OCION.............................................................................62
Hình 3.9. Mẫu Liposome sau tổng hợp.................................................................................63
Hình 3.10. Ảnh TEM của liposome.........................................................................................63
Hình 3.11. Phổ DLS phân tích kích thước hạt (trái) và thế zeta (phải) của
liposome...................................................................................................................................................63
Hình 3.12. OCION@LP với các tỉ lệ OCION 1% (A), 5% (B) và 10% (C), và
các mẫu tương ứng khi áp từ trường ngoài (D, E, F) ....................................................64
OCION@LP tỉ lệ 5%.......................................................................................................................66
Hình 3.14. Phổ XRD của OCION@LP.................................................................................68
Hình 3.15. Phổ VSM của OCION@LP ................................................................................69
Hình 3.16. OCION-QCT@LP trước (trái) và sau khi loại OCION dư (phải) 69
OCION-QCT@LP.............................................................................................................................70
Hình 3.18. Phổ FT-IR của: a) OCION, b) QCT, c) LP và d) OCION-QCT@LP
71
Hình 3.19. Đường chuẩn đo nồng độ QCT bằng phương pháp UV-Vis ...........72
Hình 3.20. Phổ VSM của OCION-QCT@LP....................................................................73

vii
DANH MỤC CÁC PHỤ LỤC
Phụ lục 1. Phổ DLS kích thước hạt của OCION..............................................................81
Phụ lục 2. Phổ DLS kích thước hạt của liposome...........................................................82
Phụ lục 3. Phổ DLS kích thước hạt của liposome mang OCION tỉ lệ 1% .......83
Phụ lục 4. Phổ DLS kích thước hạt của liposome mang OCION tỉ lệ 5% .......84
Phụ lục 5. Phổ DLS kích thước hạt của liposome mang OCION tỉ lệ 10% ...85
Phụ lục 6. Phổ DLS kích thước hạt của liposome mang OCION và QCT.......86
Phụ lục 7. Phổ DLS thế zeta của liposome..........................................................................87
Phụ lục 8. Phổ DLS thế zeta của liposome mang OCION tỉ lệ 1%......................88
Phụ lục 9. Phổ DLS thế zeta của liposome mang OCION tỉ lệ 5%......................89
Phụ lục 10. Phổ DLS thế zeta của liposome mang OCION tỉ lệ 10%.................90
Phụ lục 11. Phổ DLS thế zeta của liposome mang OCION và QCT...................91
Phụ lục 12. Phổ FT-IR của ION................................................................................................92
Phụ lục 13. Phổ FT-IR của oleic acid (OA)........................................................................93
Phụ lục 14. Phổ FT-IR của OCION.........................................................................................94
Phụ lục 15. Phổ FT-IR của liposome......................................................................................95
Phụ lục 16. Phổ FT-IR của quercetin (QCT) .....................................................................96
Phụ lục 17. Phổ FT-IR của liposome mang OCION và QCT..................................97

1
MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN ..................................................................................................................................i
LỜI CẢM ƠN......................................................................................................................................... ii
DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT ...................................................... iii
DANH MỤC CÁC BẢNG............................................................................................................ iv
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ..................................................................................v
DANH MỤC CÁC PHỤ LỤC ...................................................................................................vii
MỤC LỤC.................................................................................................................................................1
MỞ ĐẦU....................................................................................................................................................5
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN....................................................................................................... 7
1.1. VẬT LIỆU SẮT TỪ.............................................................................................................. 7
1.1.1. Vật liệu sắt từ dạng khối................................................................................................... 7
1.1.1.1. Sơ lược về lịch sử phát hiện......................................................................................... 7
1.1.1.2. Cấu trúc tinh thể.................................................................................................................. 7
1.1.1.3. Tính chất từ............................................................................................................................ 8
1.1.2. Vật liệu nano oxide sắt từ (ION) .............................................................................. 10
1.1.2.1. Cấu trúc tinh thể............................................................................................................... 10
1.1.2.2. Tính chất từ......................................................................................................................... 10
1.1.2.3. Tương tác giữa các hạt ION...................................................................................... 13
1.1.2.4. Sự biến đổi và ổn định của magnetite................................................................. 13
1.1.3. Chất lỏng từ........................................................................................................................... 14
1.1.4. Một số phương pháp tổng hợp ION........................................................................ 15
1.1.4.1. Phương pháp vật lý ........................................................................................................ 15

2
1.1.4.2. Phương pháp hóa học ........................................................................ 16
1.1.5. Ứng dụng của ION .............................................................................. 21
1.1.5.1. Phân tách và chọn lọc tế bào, ADN .................................................. 21
1.1.5.1. Tăng thân nhiệt cục bộ ...................................................................... 22
1.1.5.2. Dẫn truyền thuốc ............................................................................... 23
1.1.5.3. Tăng độ tương phản cho ảnh cộng hưởng từ .................................... 24
1.2. LIPOSOME........................................................................................... 25
1.2.1. Khái niệm ............................................................................................ 25
1.2.2. Ưu điểm và nhược điểm ...................................................................... 26
1.2.2.1. Ưu điểm............................................................................................. 26
1.2.2.2. Nhược điểm ....................................................................................... 26
1.2.3. Phân loại .............................................................................................. 26
1.2.3.1. Phân loại theo cấu trúc ...................................................................... 27
1.2.3.2. Phân loại theo phương pháp điều chế ............................................... 28
1.2.3.3. Phân loại theo thế hệ ......................................................................... 28
1.2.4. Phương pháp tổng hợp ........................................................................ 31
1.2.4.1. Phương pháp hydrate hóa màng mỏng lipid ..................................... 31
1.2.4.2. Phương pháp tiêm ether .................................................................... 32
1.2.4.3. Phương pháp tiêm ethanol ................................................................ 33
1.2.4.4. Phương pháp bay hơi pha đảo ........................................................... 34
1.2.4.5. Phương pháp thẩm tách bằng CHĐBM ............................................ 34
1.3. LIPOSOME NANG HÓA NANO OXIDE SẮT TỪ ........................... 35
1.4. QUERCETIN ........................................................................................ 37
1.4.1. Tính chất hóa lý................................................................................... 37
1.4.2. Dược tính ............................................................................................ 38

3
1.5. MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU ................................................................. 39
CHƯƠNG 2. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ......................................... 40
2.1. NGUYÊN LIỆU - HÓA CHẤT VÀ TRANG THIẾT BỊ .................... 40
2.1.1. Nguyên liệu – hóa chất ....................................................................... 40
2.1.2. Dụng cụ và trang thiết bị ..................................................................... 41
2.1.3. Các phương pháp phân tích ................................................................ 43
2.1.3.1. Nhiễu xạ tia X ................................................................................... 43
2.1.3.2. Phổ hồng ngoại (FT-IR) .................................................................... 43
2.1.3.3. Phổ tử ngoại – khả kiến (UV-Vis) .................................................... 43
2.1.3.4. Tán xạ ánh sáng động (DLS) ............................................................ 44
2.1.3.5. Kính hiển vi điện tử quét (SEM)....................................................... 44
2.1.3.6. Quang phổ nguồn plasma cảm ứng cao tần kết hợp khối phổ .......... 44
2.1.3.7. Từ kế mẫu rung (VSM) ..................................................................... 44
2.2. TỔNG HỢP NANO OXIDE SẮT TỪ PHỦ OLEIC ACID (OCION) 45
2.3. TỔNG HỢP LIPOSOME NANG HÓA ION VÀ QUERCETIN ........ 47
2.3.1. Tổng hợp liposome ............................................................................. 47
2.3.2. Tổng hợp liposome nang hóa OCION (OCION@LP) ....................... 49
2.3.3. Tổng hợp liposome nang hóa OCION và quercetin (OCION-QCT@LP)
51
CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ............................................... 54
3.1. TỔNG HỢP NANO OXIDE SẮT TỪ ................................................. 54
3.1.1. Cảm quan ............................................................................................ 54
3.1.2. Phân tích cấu trúc (XRD, FT-IR) ........................................................ 54
3.1.3. Phân tích kích thước hạt ...................................................................... 59
3.1.4. Phân tích hàm lượng sắt (ICP) ............................................................ 61

4
3.1.5. Phân tích từ tính (VSM) ...................................................................... 62
3.2. TỔNG HỢP LIPOSOME NANG HÓA OCION VÀ QUERCETIN ... 62
3.2.1. Liposome ............................................................................................. 62
3.2.1.1. Cảm quan .......................................................................................... 62
3.2.1.2. TEM .................................................................................................. 63
3.2.1.3. DLS ................................................................................................... 63
3.2.2. Liposome nang hóa OCION (OCION@LP) ...................................... 64
3.2.2.1. Cảm quan .......................................................................................... 64
3.2.2.2. DLS ................................................................................................... 65
3.2.2.3. Hàm lượng OCION nang hóa ........................................................... 67
3.2.2.4. XRD .................................................................................................. 68
3.2.2.5. VSM .................................................................................................. 69
3.2.3. Liposome nang hóa QCT và OCION (OCION-QCT@LP) ............... 69
3.2.3.1. Cảm quan .......................................................................................... 69
3.2.3.2. Kích thước hạt ................................................................................... 70
3.2.3.3. Phân tích thành phần ......................................................................... 71
3.2.3.4. Hàm lượng QCT và OCION nang hóa ............................................. 71
3.2.3.5. VSM .................................................................................................. 73
CHƯƠNG 4. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ............................................... 74
4.1. KẾT LUẬN........................................................................................... 74
4.2. KIẾN NGHỊ .......................................................................................... 74
TÀI LIỆU THAM KHẢO............................................................................... 75
PHỤ LỤC ........................................................................................................ 81

5
MỞ ĐẦU
Theo sự phát triển nhanh chóng của công nghệ nano, ngày càng nhiều loại
vật liệu nano với tính chất đặc biệt được khám phá, từ đó thúc đẩy những bước
tiến mới ở nhiều lĩnh vực, trong đó có vật liệu y sinh. Các loại vật liệu mới này
đa dạng cả về bản chất (vô cơ, hữu cơ, composite...), lẫn về cấu trúc (phân tử,
gel, micelle...), và trở thành một làn sóng, một xu hướng nghiên cứu mới thu hút
sự quan tâm của nhiều nhà khoa học nhằm hướng đến mục tiêu cải thiện chất
lượng sống của con người. Một trong số những loại vật liệu phải kể đến là vật
liệu nano từ tính, mà điển hình là nano oxide sắt từ (iron oxide nanoparticles
– ION).
Khác với dạng phân tử hoặc dạng vật liệu khối thông thường, vật liệu nano
từ tính nói chung và ION nói riêng khi đạt kích thước hạt từ khoảng vài nanomet
đến vài trăm nanomet, tức kích thước của một domain, sẽ xuất hiện một số tính
chất đặc biệt như siêu thuận từ, dị hướng từ bề mặt, bề mặt riêng lớn... Những
đặc tính này giúp ION có khả năng đáp ứng có kiểm soát với từ trường ngoài,
một yêu cầu quan trọng để ION được ứng dụng trên cơ thể người. Bên cạnh đó,
kích thước nano còn giúp ION có thể dễ dàng được đưa vào cơ thể, xuyên qua
hầu hết các hàng rào bảo vệ và xâm nhập đến cơ quan mục tiêu.
Mặc dù vậy, với kích thước nano, ION có năng lượng bề mặt rất lớn và
dễ dàng bị kết tụ, nhất là trong môi trường sinh lý. Điều này không những làm
suy giảm tính chất của vật liệu mà còn có thể gây nguy hiểm khi hình thành
các khối lớn trong cơ thể gây tắt nghẽn mạch máu hoặc các biến chứng khác.
Để khắc phục, ION được bảo vệ bằng một lớp phủ bên ngoài nhằm hạn chế sự
kết tụ. Tùy vào mục đích sử dụng mà lớp phủ này có thể là polymer, hợp chất
vô cơ như silica, hoặc hợp chất hữu cơ như acid citric. Một phương pháp khác
mang lại hiệu quả cao đó chính là nang hóa ION vào một hệ chất mang có
sẵn, cụ thể là liposome.
Việc nang hóa ION vào liposome có thể cùng lúc thực hiện nhiều mục
đích, vừa có thể bảo vệ ION không bị kết tụ, vừa giúp liposome có được khả
năng đáp ứng với từ trường ngoài, từ đó tạo thành hệ chất mang đa chức năng,

6
có tiềm năng lớn trong ứng dụng mang thuốc hướng đích. Với ý nghĩa khoa học
và thực tiễn nêu trên, đề tài “Nghiên cứu tổng hợp và nang hóa nano sắt từ lên
liposome định hướng ứng dụng làm vật liệu mang thuốc” được chọn
làm đề tài luận văn tốt nghiệp cao học.

7
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN
1.1. VẬT LIỆU SẮT TỪ
1.1.1. Vật liệu sắt từ dạng khối
1.1.1.1. Sơ lược về lịch sử phát hiện
Từ hơn 2500 năm trước, con người đã phát hiện vật liệu từ đầu tiên là
một loại khoáng vật mang tên magnetite với khả năng hấp dẫn các vật dụng
bằng sắt. Các mảnh nhỏ magnetite được từ hóa tự nhiên còn được gọi là đá
nam châm (lodestone). Sau đó, người Hy Lạp đã nghĩ ra việc biến các mảnh
sắt trở thành nam châm bằng cách chạm hoặc cọ xát mảnh sắt với magnetite,
tạo tiền đề cho sự xuất hiện của la bàn sau này. Thực tế là trong suốt nhiều
năm sau đó, đây là cách duy nhất được dùng để chế tạo nam châm cho đến khi
nam châm điện được phát minh vào năm 1825 [1].
1.1.1.2. Cấu trúc tinh thể
Magnetite, hay còn gọi là oxide sắt từ, có công thức hóa học là Fe3O4
hoặc FeO.Fe2O3, là một trong những khoáng vật chứa sắt phổ biến thuộc
nhóm ferrite. Các ferrite, tùy vào thành phần hóa học mà có thể có cấu trúc
lập phương tâm diện hoặc lục giác, những ferrite có cấu trúc lập phương tâm
diện lại phân thành hai dạng là spinel hoặc spinel đảo. Đối với ferrite có cấu
trúc spinel, công thức hóa học có thể được viết thành AB2X4 với X là anion
(thường là oxigen, lưu huỳnh và selen) có điện tích -2, A là cation hóa trị II
chiếm vị trí lỗ trống tứ diện, B là cation hóa trị III chiếm vị trí lỗ trống bát
diện trong ô mạng tinh thể.
Trong khi đó, oxide sắt từ lại nằm trong nhóm ferrite có cấu trúc spinel đảo.
Các hợp chất dạng này có công thức hóa học được viết thành B(AB)X4 với A, B
và X tương tự như spinel thường, tuy nhiên ở cấu trúc spinel đảo, cation
A hóa trị II lại chiếm vị trí lỗ trống bát diện, một nửa số cation B hóa trị III
chiếm vị trí lỗ trống bát diện, nửa còn lại chiếm vị trí lỗ trống tứ diện. Cụ thể
hơn, đối với oxide sắt từ, công thức hóa học được viết lại thành

8
Fe3+
(Fe2+
Fe3+
)O4
2-
, trong đó ion Fe2+
và một nửa số ion Fe3+
chiếm vị trí lỗ
trống bát diện, một nửa số ion Fe3+
còn lại chiếm vị trí lỗ trống tứ diện.
Hình 1.1. Ô mạng tinh thể của oxide sắt từ
1.1.1.3. Tính chất từ
Tinh thể oxide sắt từ có cấu trúc lập phương tâm diện, độ từ hóa bão hòa
Ms xấp xỉ 92 emu/g và nhiệt độ Curie khoảng 580°C [1]. Trong ô mạng tinh
thể, 8 ion Fe3+
trong lỗ trống tứ diện có spin ngược chiều với spin của 8 ion
Fe3+
trong lỗ trống bát diện nên triệt tiêu lẫn nhau, như vậy moment từ tổng
cộng là tổng các moment từ do các ion Fe2+
trong lỗ trống bát diện gây ra.
Hình 1.2. Cấu trúc spin của oxide sắt từ
Tuy nhiên, đối với oxide sắt từ dạng khối, moment từ trong toàn khối vật
liệu không thể theo cùng một hướng vì khi đó sẽ tạo ra một từ trường lớn bao
quanh vùng không gian xung quanh vật liệu, yêu cầu trường này phải lưu trữ

9
lượng lớn năng lượng tĩnh từ (magnetostatic energy) dẫn đến sự tăng nội năng.
Để tối thiểu hóa những năng lượng này, khối vật liệu tự chia thành nhiều vùng,
mỗi vùng có chiều moment song song nhau và khác so với các vùng khác, những
vùng này được gọi là domain. Khi domain đạt đến một kích thước nhất định (10-
5
– 10-6
m) thì năng lượng cần thiết để tạo nên vách domain (khi phân chia thành
các domain nhỏ hơn) lớn hơn năng lượng cần để duy trì domain, do đó domain
ngừng phân chia và duy trì khoảng kích thước cố định [2].
Hình 1.3. Sự tạo thành domain nhằm giảm năng lượng tĩnh từ
Một đặc tính khác của vật liệu từ là dị hướng từ, có liên quan đến các
tương tác từ trong tinh thể có trật tự từ. Tính dị hướng thể hiện khi tính chất từ
của vật liệu khác nhau theo các phương khác nhau. Nguồn gốc của dị hướng từ
liên quan đến các dạng năng lượng tương tác cơ bản xác định trạng thái của vật
liệu, trong đó phải kể đến dị hướng từ tinh thể, dị hướng từ đàn hồi và các ứng
suất.
Dị hướng từ tinh thể là dạng năng lượng trong các vật có từ tính liên quan
đến tính đối xứng tinh thể và sự định hướng của moment từ. Trong tinh thể,
moment từ luôn có xu hướng định hướng theo một phương ưu tiên nào đó của
tinh thể, gọi là trục dễ từ hóa. Khi từ hóa theo hướng khác (lệch 90o
so với trục
dễ từ hóa) thì quá trình từ hóa sẽ khó hơn và rất khó đạt trạng thái bão hòa từ,
trục đó gọi là trục khó từ hóa.
Năng lượng dị hướng từ tinh thể được định nghĩa là năng lượng cần thiết để
quay moment từ từ trục khó từ hóa sang hướng của trục dễ từ hóa. Bên cạnh

10
nguồn gốc do tính đối xứng tinh thể, dị hướng từ tinh thể còn có thể được tạo
ra do ứng suất, do hình dạng của vật từ hay trật tự của các cặp spin với định
hướng khác nhau.
1.1.2. Vật liệu nano oxide sắt từ (ION)
1.1.2.1. Cấu trúc tinh thể
Phổ nhiễu xạ tia X đã chứng minh rằng khi giảm đến kích thước nano,
hạt nano oxide sắt từ vẫn có cấu trúc tinh thể spinel đảo và không thay đổi so
với vật liệu khối. Tuy nhiên giá trị hằng số mạng a của ION thường nhỏ hơn
so với vật liệu khối. Điều này được giải thích là do tỉ lệ của các nguyên tử và
ion trên bề mặt là tương đối lớn so với toàn bộ thể tích hạt, đồng thời sự oxi
hóa các ion Fe2+
trên bề mặt thành Fe3+
dẫn đến sự thay đổi tỉ lệ sắp xếp các
ion trong các lỗ trống tứ diện và bát diện [3].
1.1.2.2. Tính chất từ
Cũng giống như các loại vật liệu nano khác, oxide sắt từ khi đạt đến kích
thước nano xuất hiện một số sự thay đổi tính chất, đặc biệt là tính chất từ.
Trong đó hai yếu tố chính ảnh hưởng đến tính chất từ là hiệu ứng kích thước
và hiệu ứng bề mặt.
a) Ảnh hưởng của hiệu ứng kích thước
Các hiệu ứng kích thước được nghiên cứu nhiều nhất trong các hạt nano từ
là giới hạn đơn domain và giới hạn siêu thuận từ. Như đã nói ở trên, khi kích
thước hạt giảm đến một mức tới hạn, sự hình thành vách domain (khi domain
phân chia thành các domain nhỏ hơn) sẽ trở nên không thuận lợi về mặt năng
lượng, do đó hạt sẽ có cấu trúc đơn domain và có cùng một hướng moment từ.
Hiệu ứng thứ 2 là hiện tượng siêu thuận từ và giới hạn kích thước siêu
thuận từ. Ở vật liệu sắt từ, các moment từ trong nguyên tử sắp xếp song song với
nhau, tạo nên một từ trường bên trong rất lớn. Khi nhiệt độ lớn hơn nhiệt độ
Curie (hay nhiệt độ Néel đối với vật liệu phản sắt từ), dao động nhiệt đủ lớn để
thắng lại các lực liên kết bên trong, làm cho các moment từ của nguyên tử từ
song song trở thành dao động tự do, do đó triệt tiêu từ trường bên trong và

11
vật liệu thể hiện tính thuận từ. Khái niệm siêu thuận từ được Frenkel và
Dorfman đưa ra vào năm 1930, theo đó, trong vật liệu sắt từ được cấu tạo bởi
một hệ các hạt (thể tích V) tương tác và liên kết với nhau. Giả sử nếu giảm
dần kích thước hạt thì năng lượng dị hướng KV giảm dần, nếu tiếp tục giảm
kích thước thì đến một lúc nào đó, KV << kT, năng lượng nhiệt sẽ thắng năng
lượng dị hướng và vật sẽ mang đặc trưng của một chất thuận từ [4]. Khi đó
vật liệu thể hiện cả tính sắt từ (hay phản sắt từ) và tính thuận từ ngay cả khi
nhiệt độ thấp hơn nhiệt độ Curie (hay nhiệt độ Néel). Hiện tượng này gọi là
hiện tượng siêu thuận từ, và giới hạn kích thước V để KV<< kT gọi là giới
hạn kích thước siêu thuận từ.
Hai đặc trưng cơ bản của các chất siêu thuận từ là:
- Đường cong từ hoá không bị ảnh hưởng bởi nhiệt độ.
- Không có hiện tượng từ trễ, có nghĩa là lực kháng từ HC bằng 0.
Trong thực tế, vật liệu có lực kháng từ HC ≤ 20 Oe cũng được xem là
vật liệu siêu thuận từ.
Hình 1.4. Đường cong từ hóa của vật liệu siêu thuận từ
Vật liệu siêu thuận từ có tính chất như vật liệu thuận từ, nhưng chúng lại
nhạy với từ trường hơn và có từ độ lớn như của chất sắt từ. Do đó, khi áp từ
trường, vật liệu xuất hiện từ tính và đáp ứng lại từ trường ngoài, nhưng khi
ngừng áp từ trường thì vật liệu không còn từ tính nữa. Đây là một đặc điểm rất
quan trọng khi ứng dụng vật liệu siêu thuận từ trong y sinh học. Hình 1.3 mô tả
sự phụ thuộc của lực kháng từ vào kích thước hạt. Dưới kích thước giới hạn

12
của trạng thái siêu thuận từ, các hạt không có từ dư sau khi ngừng áp từ
trường và chúng không có tính từ trễ.
Hình 1.5. Sự phụ thuộc của lực kháng từ vào kích thước hạt
b) Ảnh hưởng của hiệu ứng bề mặt
Đối với tất cả vật liệu nano nói chung, khi kích thước vật liệu giảm đến cỡ
nanomet thì số nguyên tử trên bề mặt là tương đối lớn so với tổng số nguyên tử
của vật liệu, do đó hiệu ứng bề mặt đóng vai trò rất quan trọng. Ở vật liệu nano
từ tính, hiệu ứng bề mặt là nguyên nhân chính tạo ra dị hướng trong các hạt
nano, do đó làm giảm moment từ bão hòa. Sự suy giảm này được quan sát bằng
thực nghiệm trong nhiều hệ hạt nhỏ và được giải thích bằng sự tồn tại của lớp vỏ
không từ (lớp chết từ hoặc lớp spin nghiêng) trên bề mặt hạt [5]. Theo tác giả
Gangopadhyay, tỷ lệ đáng kể của diện tích bề mặt so với thể tích toàn khối là
một trong những nguyên nhân chính dẫn tới sự suy giảm moment từ bão hòa
theo kích thước của các hạt nano từ [6]. Các hạt được xem như các quả cầu với
phần lõi có cấu trúc spin định hướng song song và từ độ bão hòa tương tự như
của khối đơn tinh thể lý tưởng. Trong khi đó phần vỏ vì tồn tại các sai lệch về
cấu trúc tinh thể và sự khuyết thiếu các ion nên có cấu trúc spin bất trật tự, dẫn
đến từ độ phần vỏ bé hơn nhiều so với phần lõi. Khi kích thước hạt giảm, phần

13
vỏ không từ đóng góp đáng kể vào toàn bộ thể tích của hạt do đó moment từ
giảm. Điều này khiến từ độ bão hòa của vật liệu từ tính dạng nano thường nhỏ
hơn so với dạng khối.
Hình 1.6. Mô hình cấu trúc lõi – vỏ của hạt nano từ [6]
1.1.2.3. Tương tác giữa các hạt ION
Tương tác giữa các hạt nano từ phụ thuộc vào tính chất nội tại, khoảng
cách và môi trường giữa các hạt. Hai loại tương tác thường xuất hiện là tương
tác lưỡng cực giữa các hạt và tương tác trao đổi qua bề mặt của các hạt gần
nhau. Tuy nhiên tương tác trao đổi qua bề mặt các hạt gần nhau thường chỉ
tồn tại trong các vật liệu nano phản sắt từ. Trong hệ hạt nano sắt từ và ferrite
từ tương tác lưỡng cực đóng vai trò chủ yếu. Các hạt nano từ đơn domain
được xem như có một moment từ khổng lồ (so với moment từ của một spin
đơn lẻ) và tạo ra quanh nó một từ trường cục bộ khá lớn, có thể khác không
ngay cả khi không có từ trường ngoài. Do đó khi xét đến trạng thái của hạt
nano từ thì tương tác lưỡng cực giữa các hạt là yếu tố không thể bỏ qua.
1.1.2.4. Sự biến đổi và ổn định của magnetite
Magnetite dễ bị oxi hóa trong không khí thành maghemite (γ-Fe2O3) theo
phương trình:
4 Fe3O4 + O2 → 6 γ-Fe2O3
Ở nhiệt độ lớn hơn 300°C, magnetite bị oxi hóa thành hematite (α- Fe2O3).
Khi khảo sát tính chất và ứng dụng của các hạt nano từ thì các tính chất vật
lý và hóa học ở bề mặt có ý nghĩa rất lớn. Trong các dung dịch có nước, các

14
nguyên tử sắt có thể kết hợp với nước, phân ly các phân tử nước thành các
nhóm -OH lưỡng tính trên bề mặt oxide sắt, có thể phản ứng với cả acid và
base.
1.1.3. Chất lỏng từ
Chất lỏng từ là một hệ keo bao gồm các hạt có từ tính phân tán trong
dung môi. Các hạt có từ tính này thường có dạng hình cầu với kích thước cỡ
từ vài đến hàng chục nanomet, và thường được bao phủ bởi một chất hoạt
động bề mặt giúp ngăn sự kết tụ và giữ cho các hạt nano từ phân tán tốt trong
thời gian dài. Chất lỏng từ mang đầy đủ tính chất của một hệ keo, tức là nó có
quá trình khuếch tán và sa lắng của các hạt trong chất lỏng. Một trong các đặc
trưng của một chất lỏng từ chất lượng tốt là độ ổn định, bao gồm:
- Độ ổn định đối với lực trọng trường.
- Độ ổn định với gradient từ trường.
- Độ ổn định đối với sự kết tụ của các hạt do hiệu ứng tương tác lưỡng
cực hay tương tác Van der Waals.
- Năng lượng chuyển động nhiệt
- Thế năng
- Năng lượng tĩnh từ
Hệ keo từ đạt được trạng thái ổn định nếu năng lượng nhiệt đủ lớn để
chống lại sự kết tụ của các hạt dưới tác dụng của trọng trường và từ trường.

15
Hình 1.7. Mô hình chất lỏng từ
1.1.4. Một số phương pháp tổng hợp ION
Cũng giống như các vật liệu nano khác, vật liệu nano từ tính thường được
chế tạo theo hai cách chính: nghiền nhỏ vật liệu khối đến kích thước nano (top-
down) và hình thành hạt nano từ các nguyên tử (bottom-up). Cách thứ nhất gồm
các phương pháp nghiền và biến dạng như nghiền hành tinh, nghiền rung. Cách
thứ hai được phân thành ba loại là phương pháp vật lý, phương pháp hóa học và
phương pháp sinh học. Sau đây là một số phương pháp thường được sử dụng.
1.1.4.1. Phương pháp vật lý
a) Nhiệt phân sol khí
Trong phương pháp nhiệt phân sol khí, dung dịch muối Fe3+
và một tác
nhân khử trong dung môi hữu cơ được phun vào một chuỗi lò phản ứng gồm 2
buồng, buồng thứ nhất có nhiệt độ 200-250°C làm bay hơi dung môi, buồng thứ
2 có nhiệt độ khoảng 500-1000°C sẽ nhiệt phân mẫu. Bộ phận đầu phun được
thiết kế để có thể điều khiển được kích thước hạt của sol khí, từ đó gián tiếp điều
khiển kích thước hạt của sản phẩm tạo thành, vì độ đồng đều và sự rời rạc của
các hạt nhỏ sẽ ảnh hưởng đến độ mịn và đồng đều của sản phẩm. Trong dung
dịch cồn, các hạt maghemite với kích thước từ 5 – 60 nm có thể được hình thành
với nhiều hình dạng khác nhau phụ thuộc vào bản chất của tiền chất chứa sắt ban
đầu. Với tiền chất là Fe(NO3)3 thì đường kính hạt mịn là 6 nm nhưng khi tiền
chất là FeCl3 thì giá trị đó là 60 nm. Với sắt (III) acetylacetonate hạt được tạo ra
có kích thước 5 nm và có độ đồng nhất rất cao. Nếu tiền chất là sắt (II)
ammonium citrate thì kết quả là hình cầu rỗng có đường kính đến 300 nm.

16
Vỏ của các hình cầu là tập hợp các hạt nano nhỏ hơn có kích thước từ 20 – 40
nm phụ thuộc vào nhiệt độ của lò. Tính chất từ của sản phẩm cũng phụ thuộc
vào tiền chất, đối với tiền chất là Fe(NO3)3 , sắt (III) acetylacetonate và sắt
(II) ammonium citrate thì sản phẩm có tính siêu thuận từ, nhưng với tiền chất
FeCl3 thì sản phẩm có tính ferri từ [7]. Ưu điểm lớn của phương pháp này là
quy trình sản xuất được tiến hành liên tục nên cho sản lượng cao, tuy nhiên
nhược điểm là các hạt mịn thường bị kết tụ thành các hạt lớn hơn. Trong khi
đó phương pháp nhiệt phân laser tạo các hạt mịn ít kết tụ với nhau.
b) Nhiệt phân bằng laser
Phương pháp nhiệt phân laser được dùng để giảm thể tích của phản ứng.
Trong phương pháp này, tiền chất chứa sắt là Fe(CO)5 dạng hơi được mang
bởi chất mang là ethylene, khi hỗn hợp gặp chùm laser, phản ứng hóa học sẽ
diễn ra tại một vùng thể tích rất nhỏ (10,6 mm) và được tách hoàn toàn khỏi
các vùng khác làm cho quá trình kết đám của các hạt được loại bỏ gần như
hoàn toàn. Tiền chất Fe(CO)5 không hấp thu laser, do đó ethylene ngoài là
chất mang còn được sử dụng như một chất chuyển năng lượng laser thành
năng lượng nhiệt để phân hủy Fe(CO)5. Hạt nano tổng hợp từ phương pháp
này có kích thước nhỏ khoảng 2-7 nm với độ phân tán kích thước hạt rất hẹp
và hầu như không kết tụ [8].
1.1.4.2. Phương pháp hóa học
a) Vi nhũ tương
Vi nhũ tương (microemulsion) là một phương pháp được dùng khá phổ
biến để tạo hạt nano [9]. Với hệ nhũ tương “nước trong dầu”, các giọt dung
dịch nước bị bao bọc bởi các phân tử chất hoạt động bề mặt tạo thành các
micelle phân tán được trong dung môi hữu cơ. Do sự giới hạn về không gian,
sự hình thành và phát triển của các hạt nano bị hạn chế bởi kích thước
micelle. Kích thước hạt có thể từ 4-12 nm với độ sai khác khoảng 0.2-0.3 nm.
Cơ chế cụ thể của phản ứng xảy ra trong hệ vi nhũ tương như sau: phản
ứng hóa học tạo các chất mong muốn sẽ xảy ra khi ta hòa trộn các hệ vi nhũ
tương này lại với nhau. Có 2 cách để các phân tử tác chất gặp nhau:

17
- Cách thứ nhất: Các phân tử tác chất thấm qua lớp màng chất hoạt
động bề mặt ra ngoài và gặp nhau. Nhưng thực tế thì tỷ lệ sản phẩm
tạo thành theo cách này là rất nhỏ, không đáng kể.
- Cách thứ hai: Khi các hạt vi nhũ tương chứa các tác chất gặp nhau,
nếu có đủ lực tác động thì 2 hạt nhỏ có thể tạo thành một hạt lớn hơn.
Các tác chất trong 2 hạt nhỏ sẽ phản ứng với nhau trong lòng hạt lớn
và sản phẩm mong muốn được tạo thành (ở đây là các hạt ION). Các
hạt ION sau khi tạo thành sẽ bị chất hoạt động bề mặt bao phủ và
ngăn cản không cho phát triển thêm về kích thước.
b) Phương pháp sol-gel
Phương pháp sol-gel dựa trên sự hydroxyl hóa và ngưng tụ của các hạt
nano tiền chất phân tán thành hệ keo trong dung dịch, gọi là sol. Sự ngưng tụ
và sự polymer hóa vô cơ diễn ra tạo thành mạng lưới oxide kim loại 3 chiều,
được gọi là gel. Vì phản ứng diễn ra ở nhiệt độ phòng, hỗn hợp cần phải được
xử lý nhiệt để chuyển sang trạng thái tinh thể [10]. Tính chất của gel phụ
thuộc rất lớn vào sự hình thành cấu trúc trong giai đoạn sol. Dung môi, nhiệt
độ, nồng độ tiền chất, pH và sự dao động (khuấy) là những yếu tố chính ảnh
hưởng đến động học phản ứng, sự thủy phân và ngưng tụ, từ đó ảnh hưởng
đến cấu trúc và tính chất của gel. Ví dụ, hạt nano γ-Fe2O3 với kích thước 6-15
nm được tổng hợp khi xử lý gel ở nhiệt độ 400°C [11].
Một số ưu điểm của phương pháp sol-gel là [12]:
- Có thể chế tạo vật liệu với cấu trúc được xác định trước nhờ kiểm
soát các điều kiện thực nghiệm.
- Có thể tổng hợp được vật liệu đơn pha vô định hình, đơn phân tán với
kích thước hạt được kiểm soát.
- Có thể kiểm soát được cấu trúc micro và sự đồng nhất của vật liệu.

18
- Có thể nhúng các phân tử hoặc hạt nano vào hệ sol-gel mà vẫn duy trì
được tính chất và độ ổn định của hệ, ví dụ hạt nano γ-Fe2O3 nhúng
trong nền silica.
Phương pháp sol – gel được sử dụng chủ yếu trong lĩnh vực che phủ.
Chẳng hạn đưa vào vật liệu từ những tính năng như chống ngưng động hơi,
tính dẫn điện, chống mài mòn, cào xước, chống phân hủy quang...
c) Phương pháp polyol
Phương pháp polyol có thể được coi là một dạng của phương pháp sol-
gel. Trong phương pháp polyol, dung môi được sử dụng là một alcol đa chức
(polyol), mà thường gặp là polyethyleneglycol (PEG). Ưu điểm của polyol là
có hằng số điện môi lớn, có thể hòa tan tốt các hợp chất vô cơ, đồng thời có
nhiệt độ sôi cao để có thể áp dụng cho các phản ứng vô cơ với khoảng nhiệt
độ rộng (25°C đến điểm sôi). Bên cạnh đó, polyol có thể vừa là tác nhân khử,
vừa đóng vai trò là chất bảo vệ các hạt trong quá trình phát triển mầm, ngăn
cản sự kết tụ [13].
Trong phương pháp polyol, tiền chất được phân tán trong polyol lỏng, sau
đó được khuấy và gia nhiệt đến nhiệt độ cần thiết, tối đa là nhiệt độ sôi của
polyol. Tiền chất kim loại hòa tan bởi polyol sẽ bị khử thành các mầm kim loại,
sau đó phát triển thành hạt kim loại. Các hạt kim loại kích thước dưới micromet
có thể được tổng hợp bằng cách tăng nhiệt độ phản ứng hoặc thêm các hạt mầm
kim loại vào dung dịch phản ứng để kiểm soát sự phát triển mầm [12].
d) Phương pháp nhiệt phân phức sắt
Phương pháp nhiệt phân phức sắt ở nhiệt độ cao phân ly tiền chất chứa sắt
trong môi trường chất hoạt động bề mặt có thể tạo ra các hạt nano oxide sắt đồng
nhất, kích thước như mong muốn và kết tinh tốt. Ví dụ, Maity và cộng sự đã tổng
hợp nano oxide sắt từ kích thước khoảng 9 nm khi nhiệt phân phức Fe(III)
acetylacetonate có mặt oleic acid và oleylamine ở 330°C trong 4 giờ
[14]. Kim và cộng sự đã tổng hợp nano oxide sắt từ kích thước 3 nm khi nhiệt
phân phức Fe(III) oleate trong diphenyl ether có mặt oleyl alcohol tại 250°C
[15]. Stepanov và cộng sự đã chế tạo thành công hạt nano oxide sắt từ đồng

19
nhất kích thước 3 – 20 nm bằng cách cho phản ứng Fe(III) oleate trong
octadecene với sự thay đổi loại bếp, tốc độ gia nhiệt và nhiệt độ phản ứng [16].
e) Phương pháp mô phỏng sinh học
Phương pháp mô phỏng sinh học nghiên cứu trên đối tượng ferritin, một
loại phân tử protein chứa sắt, là phương pháp được nghiên cứu kĩ lưỡng nhất.
Ferritin gồm một lõi Fe3+
hydrate hóa được bao bởi nhiều lớp protein. Do lõi
Fe3+
bị giam hãm như vậy mà người ta có thể tạo ra hạt nano magnetite [17]
và magnetite/maghemite [18] với kích thước 6 – 7 nm bằng cách oxi hóa
apoferritin (ferritin trống) bằng trimethylamino-N-oxide.
f) Phương pháp nhiệt dung môi/ thủy nhiệt
Nhiệt dung môi là sự tiến hành các phản ứng hóa học khi có mặt của
dung môi ở điều kiện nhiệt độ cao và áp suất lớn hơn 1 atm, nếu dung môi là
nước thì được gọi là phương pháp thủy nhiệt.
Phương pháp nhiệt dung môi sử dụng điều kiện nhiệt độ hoặc áp suất
cao, có tác dụng làm tăng tốc độ hòa tan và tốc độ phản ứng giữa các tác chất.
Để thực hiện được điều này, vật liệu được phân tán trong dung môi và được
cho vào một nồi hấp kín, đốt nóng. Dựa vào nhiệt độ và lượng dung dịch đưa
vào nồi hấp ta có thể biết được áp suất tạo bên trong nồi hấp.
Sắt từ tổng hợp bằng phương pháp thủy nhiệt phải trải qua hai giai đoạn
chính: giai đoạn thủy phân, và giai đoạn oxi hóa hoặc trung hòa các hỗn hợp
hydroxide kim loại. Trong đó, các điều kiện phản ứng như dung môi, nhiệt độ,
thời gian phản ứng là những nhân tố quan trọng ảnh hưởng đến sản phẩm. Ví
dụ, kích thước hạt được điều khiển chủ yếu bằng tỉ lệ của quá trình tạo mầm
và phát triển mầm, tỉ lệ này phụ vào nhiệt độ của phản ứng khi cố định những
điều kiện khác. Quá trình tạo mầm có thể nhanh hơn quá trình phát triển mầm
khi phản ứng ở nhiệt độ cao làm giảm kích thước hạt. Ngược lại, kéo dài thời
gian phản ứng ở nhiệt độ thấp có lợi cho sự phát triển mầm.

20
g) Phương pháp điện hóa
Phương pháp điện hóa cũng được dùng để chế tạo hạt nano oxide sắt từ
với dung dịch điện hóa là dung dịch hữu cơ. Kích thước của hạt nano từ 3 – 8
nm được điều khiển bằng cường độ dòng điện [19]. Sự phân tán của các hạt
nano nhờ vào các chất hoạt động bề mặt tích điện dương. Phương pháp này
phức tạp và hiệu suất không cao như các phương pháp khác nên ít được
nghiên cứu.
h) Phương pháp đồng kết tủa
Để ứng dụng trong y sinh, hạt nano từ thường được chế tạo theo các
phương pháp hóa học. So với các phương pháp như vi nhũ tương, nhiệt phân
phức sắt, thủy nhiệt..., đồng kết tủa là một phương pháp đơn giản, chi phí
thấp, và có thể tổng hợp lượng lớn hạt nano. Hạt ION khi được chế tạo bằng
phương pháp đồng kết tủa có bề mặt được bao phủ một lớp – OH, là một
nhóm chức quan trọng trong việc tạo liên kết với các chất hoạt hóa bề mặt cần
thiết để tổng hợp chất lỏng từ cho các ứng dụng trong sinh học.
Massart và cộng sự là người đầu tiên tổng hợp ION bằng phương pháp
đồng kết tủa. Theo nhóm tác giả này, các hạt ION dạng cầu thô được tạo ra bằng
cách kết tủa dung dịch muối FeCl2 và FeCl3 trong môi trường kiềm với kích
thước 8 nm [20]. Một số nghiên cứu sau đó cho thấy các yếu tố như: loại base
(NH3, CH2NH3, NaOH...), độ pH, loại cation thêm vào (N(CH3)4
+
, CH3NH3
+
,
Na+
, K+
, Li+
và NH4
+
) và tỷ lệ Fe2+
/Fe3+
ảnh hưởng tới hiệu suất phản ứng,
kích thước và độ phân tán của hạt. Tùy vào từng điều kiện phản ứng có thể thu
được hạt có kích thước từ 4,2 nm đến 16,6 nm [21, 22]. Trong đó, tỷ lệ
Fe2+
/Fe3+
là yếu tố ảnh hưởng rất lớn đến quá trình tổng hợp hạt ION. Jolivet đã
nghiên cứu ảnh hưởng của tỷ lệ x = Fe2+
/Fe3+
lên thành phần, kích thước, hình
dáng cũng như tính chất từ của hạt nano. Khi tỷ lệ Fe2+
/Fe3+
nhỏ, sản phẩm tạo
ra có dạng goethite. Với x = 0.3, ngoài pha Fe3O4 còn tồn tại pha hydroxide sắt.
Với x = 0,5 các hạt tạo ra đơn pha Fe3O4 và tương đối đồng nhất [23]. Một yếu
tố quan trọng không kém là nồng độ muối sắt. Sự ảnh hưởng của nồng độ muối
sắt gần tương tự sự ảnh hưởng của tỉ lệ Fe2+
/Fe3+
, nồng độ muối tối ưu khoảng
39-78 mM. Một số yếu tố khác cũng ảnh hưởng đến tính chất của hạt

21
ION như: tốc độ dòng tiêm dung dịch kiềm vào dung dịch muối sắt, nhiệt độ
phản ứng, sự sục khí N2 trong quá trình phản ứng [24, 25].
Theo thống kê của nhóm tác giả Attarad Ali, năm 2016, ION được tổng
hợp bằng phương pháp sinh học chiếm 2%, phương pháp vật lý chiếm 8% và
phương pháp hóa học chiếm đến 90%, trong đó, phương pháp đồng kết tủa và
thủy nhiệt là hai phương pháp được sử dụng nhiều nhất với tỉ lệ lần lượt là
28% và 26% [26]. Với quy trình chế tạo đơn giản và chi phí thấp, đồng kết tủa
là sự lựa chọn của nhiều phòng thí nghiệm trên thế giới cũng như ở Việt Nam.
Tại Việt Nam, những nghiên cứu đầu tiên được thực hiện tại Trung tâm Đào
tạo Quốc tế về Khoa học Vật liệu do GS. TSKH. Thân Đức Hiền chủ trì.
Trong các công bố của mình, nhóm tác giả cũng sử dụng phương pháp đồng
kết tủa để chế tạo hệ hạt ION có kích thước dưới 15 nm và khảo sát đặc tính
siêu thuận từ của mẫu hạt nano. Ngoài ra các nghiên cứu trên hạt nano Fe3O4
được thực hiện tại một số nhóm nghiên cứu uy tín tại Việt Nam như nhóm của
GS.TSKH. Nguyễn Hữu Đức – Trường Đại học Công nghệ, PGS.TS. Nguyễn
Hoàng Hải – Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, PGS.TS. Trần Hoàng Hải –
Viện Khoa học Vật lý Thành phố Hồ Chí Minh [27].
1.1.5. Ứng dụng của ION
1.1.5.1. Phân tách và chọn lọc tế bào, ADN
Trong y sinh học, việc tách một loại thực thể sinh học nào đó ra khỏi môi
trường của chúng thường được dùng để tăng nồng độ khi phân tích, làm sạch
hoặc cho một mục đích khác. Thời gian gần đây, kỹ thuật phân tách bằng từ tính
thường được sử dụng vì một số ưu điểm hơn so với các phương pháp phân tách
truyền thống. Một ưu điểm nổi bật của phương pháp là quy trình đơn giản, tất cả
các bước của quá trình phân tách có thể được thực hiện trong ống nghiệm mà
không cần phải có hệ thống sắc ký lỏng đắt tiền [28]. Quá trình phân tách được
chia làm hai giai đoạn: đánh dấu thực thể sinh học cần nghiên cứu và tách các
thực thể được đánh dấu ra khỏi môi trường bằng từ trường. Việc đánh dấu được
thực hiện thông qua các hạt nano từ tính, thường dùng là hạt oxide sắt. Các hạt
này được bao phủ bởi các chất có tính tương hợp sinh học như dextran, polyvinyl
alcohol (PVA), hoặc có khả năng liên kết với mục tiêu cần tách như

22
dopamine, vancomycin, vừa giúp các hạt nano phân tán tốt trong dung môi,
tăng tính ổn định của chất lỏng từ, vừa tăng khả năng liên kết của hạt nano với
mục tiêu. Ví dụ, nhóm amino của vancomycin được dùng để cố định kháng
nguyên trên bề mặt hạt nano từ, giúp hệ có khả năng bắt giữ và xác định các
chủng vi khuẩn Enterococci kháng vancomycin hoặc các vi khuẩn Gram
dương ngay cả ở nồng độ thấp [29].
Hình 1.8. Nguyên tắc tách tế bào bằng từ trường
Việc sử dụng nano từ còn là một trong những phương pháp rất nhạy để có
thể tách tế bào ung thư từ máu, đặc biệt là khi nồng độ tế bào ung thư rất thấp,
khó có thể tìm thấy bằng các phương pháp khác. Người ta có thể phát hiện kí
sinh trùng sốt rét trong máu bằng cách đo từ tính của kí sinh trùng đánh dấu từ.
Ngoài ra, trong phương pháp PCR nhằm khuyếch đại ADN nào đó, quá trình làm
giàu ADN ban đầu cũng được thực hiện nhờ hạt nano từ tính.
Với nguyên tắt tương tự như phân tách tế bào, hạt nano từ tính cũng
được dùng để phân tách DNA.
1.1.5.1. Tăng thân nhiệt cục bộ
Phương pháp đốt các tế bào ung thư bằng từ trường ngoài mà không ảnh
hưởng đến các tế bào bình thường là một trong những ứng dụng quan trọng của
hạt nano từ tính. Những nghiên cứu đầu tiên về đốt nhiệt cục bộ bằng hạt nano từ
xuất hiện từ năm 1957. Nguyên tắc hoạt động là phân tán các hạt nano từ tính có
kích thước từ 20-100 nm trong các mô mong muốn sau đó tác dụng một từ
trường xoay chiều bên ngoài đủ lớn về cường độ và tần số để làm cho các hạt
nano hưởng ứng và tạo ra nhiệt nung nóng những vùng xung quanh. Nhiệt

23
độ khoảng 42°C trong khoảng 30 phút có thể đủ để giết chết các tế bào ung
thư trong khi các tế bào thường vẫn an toàn [30].
Khó khăn chủ yếu là việc dẫn truyền lượng hạt nano phù hợp để tạo ra
đủ nhiệt lượng khi có mặt từ trường ngoài mạnh trong phạm vi điều trị cho
phép. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình đốt nóng cục bộ là lưu lượng máu
và phân bố của các mô.
1.1.5.2. Dẫn truyền thuốc
Một trong những nhược điểm lớn nhất của hóa trị liệu là tính không đặc
hiệu. Khi vào trong cơ thể, thuốc chữa bệnh xâm nhập và tiêu diệt cả tế bào ung
thư lẫn tế bào thường, gây ra nhiều tác dụng phụ. Chính vì thế việc dùng các hạt
từ tính như một hệ mang thuốc đến vị trí khối u đã được nghiên cứu từ những
năm 1970 [31]. Việc sử dụng hệ chất mang hướng đích này có hai lợi ích chính:
hạn chế sự xâm nhập của các thuốc vào các mô lành nên làm giảm tác dụng phụ
của thuốc; và giảm lượng thuốc điều trị [32]. Nguyên lý của ứng dụng này là gắn
kết hạt nano từ tính có tính tương hợp sinh học với thuốc điều trị tạo thành một
hệ chất mang. Thông thường hệ thuốc/hạt tạo ra một chất lỏng từ và đi vào cơ
thể thông qua hệ tuần hoàn. Khi các hạt đi vào mạch máu, người ta dùng một
gradient từ trường ngoài rất mạnh để tập trung các hạt vào vị trí của khối u. Một
khi hệ thuốc/hạt được tập trung tại vị trí cần thiết thì quá trình nhả thuốc có thể
diễn ra thông qua cơ chế hoạt động của các enzyme hoặc các tính chất sinh lý
học do các tế bào ung thư gây ra như độ pH, quá trình khuyếch tán hoặc sự thay
đổi của nhiệt độ. Hiệu quả của việc dẫn truyền thuốc phụ thuộc vào cường độ từ
trường, gradient từ trường, thể tích và tính chất từ của hạt nano, các thông số
sinh lý học như khoảng cách từ vị trí của thuốc đến nguồn từ trường, mức độ liên
kết thuốc/hạt, và thể tích của khối u. Ngoài ra, các chất mang thường đi vào tĩnh
mạch hoặc động mạch nên các thông số thủy lực như thông lượng máu, nồng độ
chất lỏng từ, thời gian tuần hoàn cũng ảnh hưởng đến hiệu quả dẫn truyền thuốc
[33]. Các hạt nano kích thước trên 200 nm có thời gian tồn tại trong máu thấp do
bị bắt giữ bởi lá lách, sau đó bị loại bỏ bởi hệ thống thực bào. Các hạt nano kích
thước dưới 10 nm thì dễ bị thanh thải bởi

24
thận. Do đó, kích thước khoảng 10-100 nm là tối ưu để ứng dụng hạt nano từ
tính trong dẫn truyền thuốc [12].
Hình 1.9. Nguyên lý dẫn truyền thuốc bằng vật liệu nano từ tính
Các hạt nano từ tính thường dùng là oxide sắt từ (magnetite Fe3O4,
maghemite γ-Fe2O3) được bao phủ xung quanh bởi một hợp chất cao phân tử
có tính tương hợp sinh học như PVA, dextran, silica hoặc liposome. Chất bao
phủ có tác dụng chức năng hóa bề mặt để có thể liên kết với các phân tử khác
như nhóm chức carboxyl, biotin, avidin, carbodiimide,…
1.1.5.3. Tăng độ tương phản cho ảnh cộng hưởng từ
Ảnh cộng hưởng từ (MRI) dựa trên sự cộng hưởng từ hạt nhân của các
proton trong phân tử, chủ yếu là nước tồn tại trong mô tế bào. Vì môi trường
xung quanh mỗi mô tế bào thay đổi phụ thuộc vào vị trí của chúng trong cơ
thể, nên có thể dùng MRI để xác định những dạng mô khác nhau.
Đây là một phương pháp tiên tiến để chuẩn đoán bệnh một cách chính
xác, đặc biệt là ung thư. Phương pháp này có thể giúp ta phân biệt được các
khối u lành tính hay ác tính, đã di căn chưa, để có thể có biện pháp điều trị
thích hợp và kịp thời.
Hình 1.10. Ảnh MRI của chuột trước và sau khi tiêm ION [34].

25
1.2. LIPOSOME
1.2.1. Khái niệm
Liposome là hệ phân phối thuốc dưới dạng tiểu bào (vesicular), được đề
xuất bởi Gregoriadis vào năm 1991 [35]. Thành phần chính của liposome là
phospholipid có nguồn gốc tự nhiên (đậu nành, hạt hướng dương, lòng đỏ
trứng,...) và cholesterol.
Hình 1.11. Công thức phân tử của: A) Cholesterol và B) Phospholipid
Về mặt cấu trúc, liposome có dạng hình cầu gồm một nhân nước ở giữa
được bao bọc bởi vỏ phospholipid kép (thường có thành phần là phospholipid và
cholesterol), có kích thước từ hàng chục đến hàng ngàn nanomet. Tùy thuộc vào
đặc tính ưa dầu hay nước, dược chất có thể ở trong khoang nước, nằm giữa lớp
phospholipid kép hoặc hấp phụ trên bề mặt của lớp phospholipid kép. Hơn nữa,
nhờ vào thể tích lõi nước bên trong lớn và khả năng tương thích sinh học của vỏ
lipid bên ngoài, liposome còn có thể phân phối số lượng lớn các đại phân tử như
DNA, protein và các tác nhân tăng độ tương phản hình ảnh [36].
Hình 1.12. A) Cấu tạo và B) Nguyên lý mang thuốc của liposome

26
1.2.2. Ưu điểm và nhược điểm
1.2.2.1. Ưu điểm
- Liposome có thể nang hóa được các dược chất ưa nước (nằm ở
khoang nước bên trong) và các dược chất ưa dầu (nằm giữa lớp
phospholipid kép). Liposome đồng thời còn có tác dụng bảo vệ và
phóng thích dược chất một cách có kiểm soát.
- Lớp màng phospholipid kép của liposome có cấu trúc tương tự lớp
màng sinh học của tế bào sống do đó liposome có độ an toàn cao đối
với cơ thể.
- Liposome có thể được thiết kế để tăng nồng độ dược chất ở những mô
đặc biệt, hoặc tạo ra những hệ liposome nhạy với nhiệt độ, pH [37].
1.2.2.2. Nhược điểm
- Độ ổn định thấp: liposome kém ổn định cả về mặt hóa học, vật lý và
sinh học. Do là hệ không đồng pha, các tiểu phân trong hệ luôn có
khả năng kết tụ dẫn đến sự không ổn định của liposome. Mặt khác,
lớp vỏ của liposome là các lipid rất dễ bị ảnh hưởng bởi các yếu tố
như nhiệt độ, pH và vi sinh.
- Nguyên liệu của liposome đòi hỏi phải có độ tinh khiết cao, đắt tiền
nên giá thành sản phẩm cao.
- Các phương pháp chế tạo liposome đều sự dụng dung môi hữu cơ để
hòa tan lipid nên ảnh hưởng bất lợi đến môi trường, và có thể gây hại
cho sức khỏe người sử dụng nếu không được loại bỏ hoàn toàn.
- Đa số các phương pháp chế tạo liposome đều chỉ thích hợp ở quy mô
phòng thí nghiệm, rất khó để sản xuất ở quy mô công nghiệp.
- Tỉ lệ nang hóa dược chất của liposome chưa cao, khó mang được các
dược chất có khối lượng phân tử lớn [37].
1.2.3. Phân loại

27
Tùy theo phương pháp bào chế, thành phần lipid, điện tích bề mặt mà sản
phẩm liposome có các đặc tính khác nhau về kích thước, cấu trúc và khả năng
nang hóa. Liposome thường được phân loại dựa vào cấu trúc của lớp màng
phospholipid kép và phương pháp bào chế.
1.2.3.1. Phân loại theo cấu trúc
Liposome phân loại theo cấu trúc được thể hiện trong Bảng 1.1
Bảng 1.1. Phân loại liposome theo kích thước và số lớp màng phospholipid
kép
Dạng liposome Viết tắt Kích thước Số màng lipid kép
Đơn lớp loại nhỏ SUV 20-100 nm 1
Đơn lớp loại lớn LUV 100-1000 nm 1
Đơn lớp khổng lồ GUV 1-200 μm 1
Đa lớp OLV 0.1-1 μm 2-5
Đa lớp MLV > 0,5 µm 5-25
Liposome chứa liposome MVV > 1 µm Cấu trúc đa ngăn
Hình 1.13. Phân loại liposome theo cấu trúc màng lipid kép

28
1.2.3.2. Phân loại theo phương pháp điều chế
- REV (Reverse – phase evaporation vesicles): liposome được điều chế
bằng phương pháp bốc hơi pha đảo.
- VET (Vesicles by extrusion techniques): liposome được điều chế
bằng kỹ thuật ép đùn.
- DRV (Dehydration – Rehydration vesicles): liposome được điều chế
bằng phương pháp dehydrate hóa – hydrate hóa trở lại.
- FTV (Freeze – thaw vesicles): liposome được điều chế bằng phương
pháp đông lạnh-xả đông [38].
1.2.3.3. Phân loại theo thế hệ
a) Conventional liposome
Thế hệ liposome đầu tiên là Conventional Liposome (C Liposome). Thành
phần chỉ gồm phospholipid và (hoặc) cholesterol, thích hợp để mang các dạng
thuốc tác dụng trên hệ thống đại thực bào như các thuốc kháng vi sinh vật, thuốc
điều hòa miễn dịch dùng trong điều trị ung thư và ngăn chặn khối u phát triển. C
Liposome được xem là các hạt “ngoại lai” và bị bắt giữ bởi hệ thống thực bào
đơn nhân (Mononuclear Phagocytic System, MPS). Phần lớn MPS là các tế bào
Kuffer ở gan và đại thực bào của lá lách. Do không bền vững trong dịch sinh học
nên C Liposome phóng thích nhanh các phân tử đã được kết nang
ở bên trong nhờ sự tương tác qua lại với hai nhóm protein plasma là HDL và
opsonin đã hấp thụ lên bề mặt liposome. HDL và opsonin đóng vai trò là các
chất trung gian cho sự nhập bào của liposome bởi MPS. Vì vậy tốc độ thanh thải
của liposome từ sự tuần hoàn máu phụ thuộc vào khả năng bám vào bề mặt
liposome của opsonin. Mặt khác sự thanh thải của liposome từ dòng máu phụ
thuộc vào các đặc tính của liposome như trạng thái lỏng của lớp màng kép, bề
mặt và kích thước của túi. Khuynh hướng rõ rệt của C Liposome là bị bắt giữ bởi
các tế bào đích của MPS. Ðiều này là rất thuận lợi cho việc phân phối thuốc
đến các đại thực bào nhưng lại cản trở sự sử dụng liposome trong cơ thể để dẫn
thuốc một cách chọn lọc đến các vị trí khác. C Liposome bị bắt giữ bởi các tế

29
bào MPS đã hạn chế sự phát triển của liposome trong việc làm phương tiện
dẫn thuốc trong nhiều năm qua.
Sau nhiều công trình nghiên cứu khác nhau, các liposome với độ bền cao đã
được tạo ra. Liposome cấu tạo từ lipid kết hợp với polyethylene glycol (PEG)
với các đặc tính tránh được sự hấp thụ của MPS và tăng thời gian lưu thông
trong tuần hoàn máu, liposome có thể chịu được các sửa đổi một cách đặc biệt
của màng kép hoặc có thể được bao phủ với các phân tử khác nhau. Các loại
liposome này bao gồm proteo liposome, mang protein kích thích dung hợp;
liposome nhạy với pH, có khả năng tránh được sự phân hủy của lysosome;
liposome cation tạo ra các phức hợp với DNA; liposome nhạy cảm với tế bào
đích, không hợp nhất sau khi bám vào tế bào đích và giải phóng vật chất chứa
bên trong vào vùng lân cận tế bào này; liposome miễn dịch điều khiển các vị trí
đặc hiệu bởi các kháng thể ghép đôi tới các bề mặt của chúng [38].
b) Long-circualating liposome
Như đã đề cập ở trên, C Liposome bị bắt giữ nhanh chóng bởi MPS đã
hạn chế khả năng sử dụng đối với các loại tế bào khác. Các liposome nhỏ,
cứng, giàu cholesterol làm tăng tính bền vững trong plasma, tránh được sự
hấp thụ của MPS. Các phương pháp khác nhằm làm tăng thời gian lưu thông
của liposome trong máu là kết hợp vào liposome các polyvinyl pyrolidone
polyacrylamide lipid, glucoronic acid lipid hoặc phospholipid distearoyl
phosphatidylcholine. Bao bọc liposome với protein, polysaccharide và
glycolipid của hồng cầu cũng làm tăng thời gian lưu thông trong máu của
chúng. Một cấu trúc khác đã cho thấy thời gian lưu thông trong dòng máu dài
hơn là liposome mang phospholipid kết hợp với một polymer ưa nước tổng
hợp (PEG). Các liposome này có cấu trúc không gian bền vững và có khả
năng giảm thiểu sự hấp thụ của MPS tốt nhất. Polymer PEG cản trở sự tương
tác qua lại của protein huyết thanh với bề mặt của liposome do tác dụng kỵ
nước và tính linh động của chúng và kết quả là làm giảm sự hấp thụ liposome
của các tế bào MPS [38].

30
c) Targeted liposome
Phương pháp có nhiều triển vọng nhất đối với sự chọn lọc tế bào đích
của liposome với các vị trí đặc hiệu là gắn vào bề mặt của liposome các phối
tử (ví dụ như các kháng thể, đường dư lượng, protein hoặc hormone) có thể
nhận ra các phân tử đặc hiệu. Các kháng thể hoặc các phối tử khác nhau như
folate, transferrin, anionized albumin, dextran bám vào các thụ quan làm tăng
khả năng điều hòa trên bề mặt của tế bào đích. Chúng có thể được gắn lên bề
mặt của liposome bằng cách sử dụng các gai dạng neo hoặc đầu mút PEG, xen
vào lớp màng kép của liposome nhờ một chất dẫn xuất của phospholipid.
Liposome miễn dịch mang trên bề mặt các kháng thể cặp đôi đồng hóa
trị, đảm bảo sự phân phối thuốc đến các kháng nguyên bề mặt đặc hiệu. Một
số kết quả khả quan đã đạt được trên mô hình động vật trong ống nghiệm và
trong cơ thể. Mặc dù đã sử dụng kháng thể người để điều trị ung thư nhưng
chúng vẫn chưa được phổ biến rộng rãi trong lâm sàng. Nhiều phân tử đã
được phát hiện trên bề mặt tế bào trong các điều kiện bệnh lý, vì vậy liposome
miễn dịch được xem là một công cụ chẩn đoán và chữa bệnh đầy hứa hẹn
trong tương lai. Tuy nhiên tính bám đặc hiệu của liposome với tế bào đích
không phải lúc nào cũng dẫn đến sự phân phối thuốc có hiệu quả. Các kháng
nguyên đích mà tế bào tiếp thu có thể làm trung gian phân phối thuốc nội bào
hiệu quả. Vì vậy chiến lược tạo ra liposome miễn dịch được tối ưu hóa để sự
phân phối thuốc và sự tiếp thu nội bào xảy ra [38].
d) Sensitive liposome
- Liposome nhạy nhiệt: liposome nhạy với nhiệt đã được tổng hợp từ
phospholipid với nhiệt độ chuyển pha khoảng 40ºC. Liposome này đã
được sử dụng thành công trong các mô hình in vitro và in vivo nhưng
chưa được đưa vào lâm sàng mặc dù sự tăng nhiệt cục bộ đã được sử
dụng để điều trị kháng ung thư và nhiệt độ trên 40ºC là dễ dàng có được
ở các mô khác nhau.

31
- Liposome nhạy với pH: để tránh sự phân hủy của lysosome, liposome
nhạy pH, không ổn định và kích thích dung hợp ở pH 6 ra đời.
Liposome này bao gồm một hỗn hợp phosphatidyl ethanolamine (PE)
với acidic phospholipid. Ở pH 6,5; sau khi proton hóa lớp màng kép,
PE chuyển pha màng kép thành pha hexagon, không bền, trở nên kích
thích dung hợp và giải phóng các chất chứa trong liposome vào
cytosol. Liposome nhạy pH đã được sử dụng một cách thành công
trong việc làm vector chuyển nucleic acid.
- Liposome nhạy với tế bào đích: liposome nhạy với tế bào đích đã được
tổng hợp thành công nhờ sự bền vững của PE trong lớp màng kép với
các kháng thể có nguồn gốc từ aicd béo (thường là palmitic acid). Sau
khi bám vào bề mặt các tế bào đích, sự tập trung của các phân tử
globulin miễn dịch ở các điểm tiếp xúc làm cho lớp màng kép của
liposome không ổn định. Tại vị trí này, các chất chứa trong liposome
được giải phóng vào các vùng lân cận của tế bào đích. Kỹ thuật này đã
được sử dụng để phân phối các tác nhân kháng virus [38].
1.2.4. Phương pháp tổng hợp
Ngày nay, có nhiều phương pháp có thể được áp dụng để chế tạo hệ giá
mang liposome, trong đó có 5 phương pháp được sử dụng phổ biến nhất, bao
gồm: phương pháp hydrate hóa màng mỏng lipid; phương pháp tiêm ether,
tiêm ethanol; phương pháp bay hơi pha đảo và phương pháp thẩm tách bằng
chất hoạt động bề mặt.
1.2.4.1. Phương pháp hydrate hóa màng mỏng lipid
Phương pháp hydrat hóa màng mỏng lipid được Bangham đưa ra và phát
triển từ năm 1965 và cho đến nay vẫn là phương pháp được sử dụng nhiều để
bào chế liposome nhờ vào tính tiện ích, dễ thực hiện, không yêu cầu thiết bị
công nghệ cao, dễ bổ sung cải tiến và hiệu quả mang thuốc cao so với các
phương pháp khác.
Cách tiến hành:

32
- Lipid được hoà tan trong hệ dung môi và tiến hành cô quay hệ dung
dịch để làm bay hơi dung môi, tăng dần nồng độ lipid trong hệ. Các
phân tử lipid theo cơ chế tự hợp tạo thành các lớp màng lipid mỏng.
Sau khi làm bay hơi hết dung môi, tiến hành hydrate hoá lớp màng
mỏng lipid này bằng dung dịch đệm hoặc dung dịch mang thuốc. Quá
trình này được tiến hành bằng cách khuấy trộn để tạo được các
liposome có kích thước lớn và các liposome đa lớp. Để làm nhỏ các
hạt này và tạo liposome đơn lớp, các phương pháp như: sóng siêu âm,
qua màng đùn, đồng hoá… được áp dụng.
- Tuỳ vào bản chất của thuốc mà thuốc được đưa vào liposome ở các giai
đoạn khác nhau. Thuốc thuộc hệ ưa dầu sẽ được phân tán cùng với lipid
trong dung môi ở giai đoạn đầu, hiệu suất mang thuốc khá cao và có thể
đạt gần 100%. Ngược lại, nếu thuộc hệ ưa nước, thuốc sẽ được hoà tan
với dung dịch đệm dùng để hydrat lớp màng lipid. Trong trường hợp
này, hiệu suất thu được sẽ không cao (thấp hơn 30%) [37, 39].
Hình 1.14. Sơ đồ phương pháp hydrate hóa màng mỏng lipid
1.2.4.2. Phương pháp tiêm ether
Kỹ thuật này lần đầu tiên được nghiên cứu bởi Bangham và cộng sự năm
1976.

33
Cách tiến hành:
- Dung dịch lipid sẽ được hòa tan trong diethylether hoặc hỗn hợp
ether/methanol.
- Tiêm dung dịch trên vào pha nước chứa hoạt chất ở nhiệt độ 55 –
65o
C hoặc dưới áp suất giảm. Trong quá trình tiêm và phân tán vào
trong pha nước, ether sẽ bốc hơi và hình thành các liposome. Đối với
phương pháp này, nhiệt độ của pha nước, nồng độ lipid trong ether và
tốc độ tiêm là các yếu tố quan trọng cần được kiểm soát trong quá
trình điều chế.
Nhược điểm chính của phương pháp là liposome thu được không đồng
nhất và một số thành phần của công thức có thể phân hủy dưới nhiệt độ cao
[40].
1.2.4.3. Phương pháp tiêm ethanol
Cách tiến hành:
- Lipid được hòa tan trong ethanol (nồng độ lipid khoảng 50 µmol/ml,
đôi khi có thể đạt đến 100 µmol/ml).
- Tiêm nhanh dung dịch lipid vào một lượng lớn pha nước hoặc hệ đệm ở
nhiệt độ cao hơn nhiệt độ sôi của phospholipid. Nồng độ ethanol sau khi
tiêm trong dung dịch không vượt quá 7,5%. Quá trình tiêm có thể
được tiến hành dưới áp suất giảm. Kích thước của các tiểu phân tạo
thành phụ thuộc vào nồng độ lipid hòa tan trong ethanol, thông
thường nồng độ phospholipid nằm trong khoảng 4 – 40 mM, kích
thước của các liposome được tạo ra từ 30 – 120 nm.
Phương pháp có ưu điểm là không sử dụng nhiệt độ nên các thành phần
lipid ổn định, không bị phân hủy. Tuy nhiên nhược điểm của phương pháp là
dung dịch liposome thu được có nồng độ thấp, khó khăn khi loại bỏ hoàn toàn
ethanol và nhiều hợp chất sinh học bị bất hoạt trong dung dịch có ethanol.
Phương pháp tiêm ether và ethanol chủ yếu thực hiện ở quy mô phòng thí
nghiệm [39, 40].

34
1.2.4.4. Phương pháp bay hơi pha đảo
Trong phương pháp này, lipid đóng vai trò như chất hoạt động bề mặt để
phân tán pha nước chứa thuốc vào dung môi không phân cực. Sau quá trình
khuấy trộn, người ta tạo được hệ micell các hạt lipid bao gói dung dịch thuốc
bên trong. Tiến hành cô quay dung dịch này để bay hơi hết dung môi hữu cơ,
các micell sẽ tụ hợp với nhau tạo thành các lớp gel. Tiến hành hydrate hoá gel
này ta thu được hệ iposome mang thuốc.
Ưu điểm của phương pháp là hiệu quả nang hóa hoạt chất cao (đạt đến
80%), có thể nang hóa các hoạt chất phân tử nhỏ, lớn và đại phân tử.
Nhược điểm chủ yếu của phương pháp trải qua giai đoạn siêu âm ngắn
có thể dẫn đến chia cắt hoặc làm bất hoạt một số phân tử lớn (DNA, protein),
khó áp dụng khi chế tạo lượng lớn và phải dùng dung môi. Để cải thiện các
nhược điểm trên đòi hỏi tỷ trọng của dung môi hữu cơ gần với tỷ trọng pha
nước hoặc có thể dùng CO2 siêu tới hạn để thay cho dung môi hữu cơ
(phương pháp bốc hơi pha đảo siêu tới hạn – SCRPE). Với cải tiến này có thể
bào chế liposome với các dược chất kém bền như peptide [39, 40].
1.2.4.5. Phương pháp thẩm tách bằng CHĐBM
Cách tiến hành:
- Dùng CHĐBM có nồng độ micelle tới hạn để hòa tan lipid.
- Loại bỏ CHĐBM để làm giàu phospholipid trong micelle làm cho
phospholipid kết hợp thành liposome lớn một lớp. CHĐBM có thể
được loại bỏ bởi phương pháp thẩm tách.
Thuận lợi của phương pháp thẩm tách CHĐBM là tạo ra liposome có
kích thước đồng nhất và đảm bảo được tính lặp lại giữa các lô mẻ thí nghiệm.
Nhược điểm chủ yếu của phương pháp là khó loại bỏ ra hết CHĐBM
khỏi liposome. CHĐBM có thể loại bỏ bằng phương pháp thẩm tách, sắc ký
gel Sephadex hoặc trao đổi ion.

35
1.3. LIPOSOME NANG HÓA NANO OXIDE SẮT TỪ
Như đã biết, nano oxide sắt từ (ION) là một loại vật liệu có năng lượng
bề mặt lớn, bên cạnh đó do cấu trúc đơn domain, các hạt ION có moment từ
rất lớn xung quanh chúng. Điều này dẫn đến ION rất dễ bị kết tụ với nhau gây
nhiều hạn chế cho việc ứng dụng ION, nhất là trong lĩnh vực y sinh.
Nhằm ngăn sự kết tụ đồng thời bảo vệ ION khỏi sự oxi hóa, ION được
biến tính bề mặt bằng nhiều tác nhân khác nhau. Trong đó có các tác nhân
polymer như chitosan, poly(ethylene glycol), dextran, poly(vinyl alcohol),
poly(vinyl pyrrolidone) và alginate [41-45]; các tác nhân vô cơ như silica
[46]; hoặc tác nhân hữu cơ như citric acid, oleic acid [47].
Trong thời gian gần đây, việc sử dụng liposome như một phương pháp
mới nhằm bảo vệ hạt ION đã thu hút nhiều sự chú ý từ các nhà khoa học. Mặc
dù hạt ION trần dễ kết tụ rất khó được nang hóa vào liposome, ION có thể
được bảo vệ bằng các tác nhân kể trên, sau đó nang hóa vào liposome nhằm
tạo lớp bảo vệ kép. Liposome đã được biết đến là một hệ chất mang có độ
tương hợp sinh học cao và khả năng nang hóa rất tốt, do đó, việc nang hóa
ION vào liposome không những có thể giúp tăng hiệu quả bảo vệ ION khỏi sự
kết tụ và oxi hóa, giúp tăng tính tương hợp sinh học của ION, mà còn khiến
liposome có được những đặc tính quý của ION, điển hình là tính siêu thuận
từ. Tính chất này có thể giúp liposome được hướng đích chủ động bằng cách
áp từ trường ngoài. Ngoài ra, liposome với lớp lipid kép ưa dầu và lõi ưa
nước, có thể nang hóa cùng lúc ION và các loại thuốc khác, tạo thành hệ chất
mang đa chức năng có tiềm năng ứng dụng rất cao.
Một số nghiên cứu điển hình trên thế giới về liposome nang hóa ION:
Năm 2007, Akira Ito và cộng sự đã tổng hợp hệ liposome mang đồng thời
ION (kích thước 10 nm) ở lõi và 4-S-cysteaminylphenol (4-S-CAP) ở lớp lipid
kép. Tỉ lệ nang hóa ban đầu là 40 mg ION trong 15 mg lipid. Hệ chất mang được
tổng hợp theo phương pháp hydrate hóa màng lipid mỏng, hydrate hóa bằng
đánh xoáy và siêu âm mang lipid với dung dịch ION trong nước. Hệ chất mang
có kích thước 124.5 nm khi không nang hóa 4-S-CAP, khi tăng lượng 4-

36
S-CAP đến 100 uM, kích thước hạt tăng, và xuất hiện kết tủa khi lượng 4-S-
CAP vượt quá 100 uM [48].
Năm 2011, Katagiri và cộng sự đã tổng hợp hệ liposome biến tính
copolymer nhạy nhiệt mang ION phủ oleic acid (OCION) từ
phosphatidylcholine lòng trắng trứng (EYPC). Hệ chất mang được tổng hợp
theo phương pháp hydrate hóa màng mỏng, hydrate hóa bằng siêu âm và ép
đùn qua màng polycarbonate. Với các tỉ lệ OCION nang hóa là 0, 10 và 30%
(w/w) so với khối lượng lipid, kích thước hạt của hệ trong dung môi lần lượt
là 82, 141 và 131 nm [49].
Năm 2012, Frascione và cộng sự đã tổng hợp liposome nang hóa ION phủ
dextran (kích thước động học 20 nm). Kích thước hệ chất mang khoảng 160-
170 nm. Với các nồng độ sắt ban đầu từ 0.5, 1.0, 2.0 và 3.0 mg/ml, hiệu suất
nang hóa đạt lần lượt là 92, 75, 83 và 74%. Sau một tuần bảo quản, hiệu suất
nang hóa được đo lại là 42, 72, 63 và 65%, chứng tỏ có sự phóng thích ION
theo thời gian [50].
Năm 2018, Skouras và cộng sự đã tổng hợp liposome nang hóa đồng thời
ION và doxorubicin trong lõi ưa nước. Đầu tiên, liposome rỗng được tổng
hợp bằng phương pháp hydrate hóa màng lipid mỏng, tiếp đó dung dịch
liposome được trộn với dung dịch ION, đông khô và tái hydrate hóa, sau đó
ép đùn qua màng polycarbonate 100 nm. Dung dịch liposome mang ION sau
đó được trộn với dung dịch doxorubicin trong 1 giờ. Sản phẩm có kích thước
hạt 129.5 nm với độ đồng đều cao (PDI = 0.156), và lượng Fe nang hóa đạt
1.55 mol Fe/mol lipid [51].
Năm 2019, Szuplewska và cộng sự đã tổng hợp liposome nang hóa đồng
thời ION ưa dầu (OCION) và thuốc điều trị ung thư doxorubicin. Lipid được
trộn với 5% OCION trong chloroform, cô quay đuổi dung môi tạo màng mỏng,
sau đó hydrate hóa bằng dung dịch doxorubicin trong nước, đông/rã đông lặp lại
8 lần, sau đó ép đùn. Kích thước hạt của liposome khoảng 110 nm. Việc nang
hóa OCION vào lớp lipid kép của liposome được cho rằng sẽ làm tăng mô đun
ứng suất của lớp lipid kép, khiến nó trở nên kém đàn hồi hơn và do đó

37
dễ bị phá vỡ dưới tác dụng của từ trường dao động có cường độ và tần số thấp
nhằm giải phóng thuốc doxorubicin bên trong [52].
1.4. QUERCETIN
1.4.1. Tính chất hóa lý
Quercetin là một flavonoid, được phát hiện đầu tiên ở dạng aglycon của
quercitrin có trong vỏ cây quercus tinctoria. Trong tự nhiên, quercetin phân bố
rất rộng rãi và tồn tại ở nhiều dạng khác nhau dạng tự do và glycoside, điển
hình như dạng 3 – glucoside tìm thấy trong ngô, hoa hòe … dạng tự do có
trong lá hành, trà xanh, trà đen… [53].
Hình 1.15. Công thức phân tử của quercetin
Bột màu vàng, không vị, tồn tại dạng tinh thể hình kim, đưa ra ánh sáng bị
sẫm màu. Vì không bền dưới ánh sáng, cần bảo quản quercetin trong lọ sẫm
màu, đặt nơi thoáng mát [54]. Ngoài ra, quercetin không ổn định khi tiếp xúc với
enzyme catalase, chất oxy hóa cũng như oxy khí quyển. Sự thoái hóa này ảnh
hưởng đến hiệu quả dược lý cũng như kết quả phân tích định lượng [55].
Quercetin trong methanol hấp thu năng lượng ở vùng 210 – 450 nm, cho
2 đỉnh hấp thu cực đại ở bước sóng 255 nm và 372 nm, trong ethanol cho đỉnh
cực đại tại 375 nm [56].
Ở trạng thái bình thường, quercetin ngậm hai phân tử nước chuyển sang
dạng khan ở 203 – 207°C. Nóng chảy ở 316 – 318°C.
Độ tan trong nước 60 mg/l ở 16°C, rất tan trong ether, methanol, tan
trong ethanol, acetone, pyridine, acid acetic.

38
1.4.2. Dược tính
Quercetin có nhiều hoạt tính sinh học như chống oxy hóa, ức chế quá
trình sinh tổng hợp của chất màu melanin trên da, chống dị ứng, chống viêm,
kháng nấm, ức chế vi khuẩn Gram (+), ức chế virus HIV, điều trị bệnh gout,
ngăn chặn các biến chứng của bệnh đái tháo đường [53]. Quercetin còn có tác
dụng kìm hãm sự phát triển của tế bào ung thư nên được chỉ định cho điều trị
một số loại ung thư như dạ dày, tuyến tiền liệt, ruột kết...
- Tác dụng chống oxy hóa: Quercetin là một trong những flavonoid có
hoạt tính mạnh nhất trong việc bảo vệ cơ thể chống lại các gốc tự do
oxy hóa. Cơ chế chống oxy hóa của quercetin có thể là loại bỏ gốc tự
do, ức chế sự peroxy hóa lipid và tạo phức chelate với ion kim loại.
Bên cạnh đó, nhiều nghiên cứu đã chứng minh quercetin bảo vệ cơ
thể khỏi tác dụng oxy hóa quang học của tia UVB, UVA theo cơ chế
làm giảm enzym chống oxy hóa do phơi nhiễm UVB, UVA gây ra,
giảm lượng malondialdehyd, chống viêm…
- Ức chế quá trình sinh tổng hợp chất màu melanin trên da: quercetin
ức chế hoạt động của enzym tyrosinase, enzym đóng vai trò quan
trọng trong quá trình sinh tổng hợp chất màu melanin. Do đó,
quercetin được sử dụng khá phổ biến trong mỹ phẩm và dược phẩm
để điều trị các bệnh về da và làm đẹp da.
- Chống dị ứng: Quercetin đã cho thấy ức chế sự phóng thích histamine
bởi các tế bào mast để phản ứng với kháng nguyên. Vào cuối những
năm 1970, một loại thuốc xịt mũi có chứa quercetin và các loại tinh
dầu từ Artemisia abrotanum được sử dụng để điều trị 12 bệnh nhân có
chẩn đoán lâm sàng viêm mũi dị ứng, dị ứng viêm kết mạc, và các
bệnh lý tắc nghẽn phế quản. 10 trong số 12 bệnh nhân bị viêm mũi dị
ứng và tắc nghẽn mũi, hắt hơi và chảy nước mũi, đã có sự giảm nhẹ
nhanh chóng và đáng kể trong vòng 5 phút. Đối với dạng tiêm, các
triệu chứng giảm trong vài giờ.

Nghiên Cứu Tổng Hợp Và Nang Hóa Nano Sắt Từ Lên Liposome Định Hướng Ứng Dụng Làm Vật Liệu Mang Thuốc.doc

Nghiên Cứu Tổng Hợp Và Nang Hóa Nano Sắt Từ Lên Liposome Định Hướng Ứng Dụng Làm Vật Liệu Mang Thuốc.doc

Recommended

Recommended

More Related Content

Similar to Nghiên Cứu Tổng Hợp Và Nang Hóa Nano Sắt Từ Lên Liposome Định Hướng Ứng Dụng Làm Vật Liệu Mang Thuốc.doc

Similar to Nghiên Cứu Tổng Hợp Và Nang Hóa Nano Sắt Từ Lên Liposome Định Hướng Ứng Dụng Làm Vật Liệu Mang Thuốc.doc (20)

More from DV Viết Luận văn luanvanmaster.com ZALO 0973287149

More from DV Viết Luận văn luanvanmaster.com ZALO 0973287149 (20)

Recently uploaded

Recently uploaded (18)

Nghiên Cứu Tổng Hợp Và Nang Hóa Nano Sắt Từ Lên Liposome Định Hướng Ứng Dụng Làm Vật Liệu Mang Thuốc.doc