Nhận viết luận văn đại học, thạc sĩ trọn gói, chất lượng, LH ZALO=>0909232620 Tham khảo dịch vụ, bảng giá tại: https://vietbaitotnghiep.com/dich-vu-viet-thue-luan-van Download luận án tiến sĩ ngành vật liệu điện tử với đề tài: Nghiên cứu chế tạo và đánh giá hiệu quả tác động của hệ nano đa chức năng (polymer-drugFe3O4-folate) lên tế bào ung thư

1. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC
VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM
HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ
-----------------------------
LÊ THỊ THU HƢƠNG
NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO VÀ ĐÁNH GIÁ
HIỆU QUẢ TÁC ĐỘNG CỦA HỆ NANO ĐA CHỨC NĂNG
(POLYMER-DRUG- Fe3O4-FOLATE) LÊN TẾ BÀO UNG THƢ
LUẬN ÁN TIẾN SỸ KHOA HỌC VẬT LIỆU
HÀ NỘI – 2018

2. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC
VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NA
HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ
-----------------------------
LÊ THỊ THU HƢƠNG
NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO VÀ ĐÁNH GIÁ
HIỆU QUẢ TÁC ĐỘNG CỦA HỆ NANO ĐA CHỨC NĂNG
(POLYMER-DRUG- Fe3O4-FOLATE) LÊN TẾ BÀO UNG THƢ
LUẬN ÁN TIẾN SỸ KHOA HỌC VẬT LIỆU
Chuyên ngành: Vật liệu điện tử
Mã số: 9440123
Ngƣời hƣớng dẫn khoa học:
1. TS. Hà Phƣơng Thƣ
2. GS.TSKH. Nguyễn Xuân Phúc
Hà Nội – 2018

3. LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam Ďoan Ďây là công trình nghiên cứu của riêng tôi dƣới sự hƣớng dẫn
của TS. Hà Phƣơng Thƣ và GS.TSKH. Nguyễn Xuân Phúc và không trùng lặp với
bất kỳ công trình khoa học nào khác. Các số liệu và kết quả nghiên cứu nêu trong
luận án là trung thực, Ďƣợc các Ďồng tác giả cho phép sử dụng và chƣa Ďƣợc sử
dụng Ďể bảo vệ một học vị nào, chƣa từng Ďƣợc công bố trong bất kỳ một công trình
nào khác.
Hà Nội, tháng năm 2018
Tác giả luận án
Lê Thị Thu Hƣơng

4. LỜI CẢM ƠN
Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành và sâu sắc Ďến tập thể giáo viên hƣớng
dẫn, TS. Hà Phƣơng Thƣ và GS. TSKH. Nguyễn Xuân Phúc Ďã tận tình hƣớng dẫn,
hỗ trợ và Ďịnh hƣớng cho tôi trong suốt thời gian thực hiện luận án. Đặc biệt, tôi xin
chân thành cảm ơn sự hỗ trợ kinh phí từ Ďề tài KHCN mã số 106-YS.06-2015.14
(HPT) và Ďề án 911.
Xin chân thành cảm ơn Ban lãnh Ďạo Khoa Khoa học vật liệu và năng lƣợng -
Học viện Khoa học và Công nghệ và Phòng Vật liệu Nano Y sinh, Phòng thí
nghiệm trọng Ďiểm - Viện Khoa học Vật liệu, Viện Hàn làm Khoa học và Công
nghệ Việt Nam Ďã tạo Ďiều kiện thuận lợi về cơ sở vật chất cho tôi trong suốt quá
trình thí nghiệm và Ďóng góp các ý kiến về chuyên môn trong suốt quá trình thực
hiện và bảo vệ Luận án.
Tôi xin chân thành cảm ơn Ban Giám Ďốc, BCN Khoa Môi trƣờng và tập thể
Bộ môn Hoá học, Học viện Nông nghiệp Việt Nam, Ďã tạo Ďiều kiện và giúp Ďỡ tôi
trong quá trình công tác Ďể tôi hoàn thành luận án này.
Xin cảm ơn Ban lãnh Ďạo và bộ phận Đào tạo Viện Khoa học Vật liệu Ďã hỗ
trợ tôi hoàn thành các học phần của luận án và mọi thủ tục cần thiết khác trong quá
trình thực hiện luận án.
Cuối cùng tôi xin bày tỏ lời cảm ơn sâu sắc Ďến gia Ďình, Ďã luôn chia sẻ, Ďộng
viên tinh thần và là nguồn cổ vũ, giúp Ďỡ tôi vƣợt qua mọi khó khăn trong suốt quá
trình thực hiện Luận án.
Hà nội, ngày ..... tháng ...... năm 2018
Nghiên cứu sinh
Lê Thị Thu Hƣơng

5. i
MỤC LỤC
DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT ...............................................v
DANH MỤC CÁC BẢNG...................................................................................... viii
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ.....................................................................x
MỞ ĐẦU.....................................................................................................................1
CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN.......................................................................................4
1.1. Khái quát về hệ vật liệu nano y sinh....................................................................4
1.1.1. Cấu trúc của hệ nano y sinh ......................................................................4
1.1.2. Các chức năng y sinh của hệ.....................................................................6
1.2. Phƣơng pháp tổng hợp hạt nano Fe3O4................................................................7
1.2.1. Phƣơng pháp Ďồng kết tủa.........................................................................7
1.2.2. Phƣơng pháp thuỷ nhiệt ............................................................................9
1.2.3. Phƣơng pháp phân huỷ nhiệt.....................................................................9
1.2.4. Sử dụng kĩ thuật vi sóng trong tổng hợp Fe3O4 ......................................10
1.3. Tính chất và ứng dụng của hạt nano Fe3O4 trong y sinh học ............................11
1.3.1. Một số tính chất từ cơ bản của hạt nano oxit sắt từ Fe3O4......................11
1.3.2. Mang thuốc hƣớng Ďích ..........................................................................13
1.3.3. Nhiệt trị và phóng thích thuốc dựa trên hiệu ứng Ďốt nóng cảm ứng từ.15
1.3.4. Tăng cƣờng Ďộ tƣơng phản ảnh cộng hƣởng từ hạt nhân .......................18
1.3.5. Hệ nano Ďa chức năng.............................................................................20
1.4. Vấn Ďề của hạt nano oxit sắt từ cho các ứng dụng y sinh..................................23
1.5. Chức năng hoá bề mặt hạt Fe3O4 .......................................................................25
1.5.1. Bền hoá hạt nano Fe3O4 bằng polime tổng hợp ......................................25
1.5.2. Bền hoá hạt nano Fe3O4 bằng polime tự nhiên .......................................26
1.5.3. Kết hợp các thuốc chống ung thƣ ...........................................................29
1.5.4. Yếu tố hƣớng Ďích folate.........................................................................31
Kết luận chƣơng 1.....................................................................................................33
CHƢƠNG 2: VẬT LIỆU VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU............................34
2.1. Tổng hợp vật liệu...............................................................................................34
2.1.1. Nguyên vật liệu .......................................................................................34
2.1.2. Tổng hợp hạt nano oxit sắt từ bằng phƣơng pháp Ďồng kết tủa..............34

6. ii
2.1.3. Tổng hợp hạt nano Fe3O4 theo phƣơng pháp Ďồng kết tủa sử dụng kĩ
thuật vi sóng ......................................................................................................34
2.1.4. Bọc hạt nano Fe3O4 bằng polime sinh học..............................................36
2.1.5. Mang thuốc Curcumin và Doxorubicin lên hệ........................................36
2.1.6. Gắn yếu tố hƣớng Ďích folate..................................................................37
2.1.7. Kết hợp chấm lƣợng tử CdTe..................................................................38
2.2. Các phƣơng pháp Ďặc trƣng tính chất của hệ.....................................................39
2.2.1. Nhiễu xạ tia X .........................................................................................39
2.2.2. Phổ hấp thụ hồng ngoại...........................................................................40
2.2.3. Phổ UV-Vis và huỳnh quang ..................................................................40
2.2.4. Phân tích nhiệt.........................................................................................41
2.2.5. Hiển vi Ďiện tử.........................................................................................42
2.2.6. Các phƣơng pháp Ďo từ ...........................................................................42
2.2.7. Phổ tán xạ ánh sáng Ďộng........................................................................42
2.2.8. Đốt nóng cảm ứng từ...............................................................................43
2.2.9. Xác Ďịnh hiệu suất và dung lƣợng mang thuốc.......................................43
2.2.10. Quá trình giải phóng thuốc in vitro.......................................................43
2.2.11. Giải phóng thuốc bằng Ďốt nóng cảm ứng ............................................44
2.3. Thử nghiệm sinh học .........................................................................................44
2.3.1. Thử nghiệm khả năng nhập bào và Ďộc tính tế bào của FOC và FOCF .44
2.3.2. Xác Ďịnh phân bố của hệ nano mang curcumin tại các cơ quan trên chuột
...........................................................................................................................45
2.3.3. Xác Ďịnh Ďộc tính tế bào của FAD, FADF, FAQ và FADQ...................46
2.3.4. Thí nghiệm xác Ďịnh khả năng Ďiều trị in vivo của các hệ Ďa chức năng
mang Dox kết hợp với Ďốt nóng cảm ứng từ ....................................................46
2.4. Phƣơng pháp xử lí số liệu ..................................................................................48
CHƢƠNG 3: HẠT NANO Fe3O4 BỌC BẰNG OCMCS MANG CURCUMIN ....49
3.1. Tổng hợp hạt nano Fe3O4...................................................................................49
3.1.1. Hạt nano Fe3O4 tổng hợp theo phƣơng pháp Ďồng kết tủa thông thƣờng
...........................................................................................................................49
3.1.2. Hạt nano Fe3O4 tổng hợp theo phƣơng pháp Ďồng kết tủa có hỗ trợ của vi
sóng ...................................................................................................................50

7. iii
3.2. Ảnh hƣởng của hàm lƣợng curcumin lên tính chất các hệ mang Curcumin
(FOC1-FOC5) ...........................................................................................................55
3.3. Hệ nano mang curcumin (FOC) và mang Curcumin gắn folate (FOCF) ..........57
3.3.1. Phổ hồng ngoại........................................................................................57
3.3.2. Phổ huỳnh quang.....................................................................................58
3.3.3. Ảnh hiển vi Ďiện tử quét (FeSEM)..........................................................59
3.3.4. Phân tích nhiệt.........................................................................................60
3.3.5. Giản Ďồ nhiễu xạ tia X và Ďƣờng cong từ trễ..........................................61
3.3.6. Kết quả Ďốt nóng cảm ứng từ..................................................................62
3.3.7. Độ bền của FOC và FOCF trong môi trƣờng sinh lí...............................64
3.3.8. Quá trình giải phóng thuốc in vitro.........................................................64
3.3.9. Độc tính tế bào ........................................................................................66
3.3.10. Phân bố sinh học ...................................................................................68
Kết luận chƣơng 3:....................................................................................................71
CHƢƠNG 4: HẠT NANO Fe3O4 BỌC BẰNG ALGINATE MANG
DOXORUBICIN.......................................................................................................72
4.1. Ảnh hƣởng của nồng Ďộ alginate Ďến khả năng mang Dox và các tính chất của
hệ nano ......................................................................................................................72
4.1.1. Phổ hồng ngoại và phổ huỳnh quang......................................................72
4.1.2. Dung lƣợng thuốc và hiệu suất mang thuốc............................................73
4.1.3. Phân bố kích thƣớc và ảnh TEM.............................................................74
4.1.4. Giản Ďồ nhiễu xạ tia X và Ďƣờng cong từ trễ.........................................76
4.1.5. Kết quả Ďốt nóng cảm ứng từ..................................................................77
4.1.6. Phân tích nhiệt.........................................................................................80
4.1.7. Quá trình giải phóng thuốc in vitro.........................................................81
4.1.8. Độc tính tế bào ........................................................................................83
4.2. Ảnh hƣởng của lõi Fe3O4 tổng hợp vi sóng tới tính chất hệ nano.....................86
4.2.1. Một số Ďặc trƣng vật liệu và kết quả Ďốt nóng cảm ứng từ.....................86
4.2.2. Độc tính tế bào ........................................................................................88
4.3. Hệ nano mang Dox gắn folate (FADF) hoặc CdTe (FADQ) ............................88
4.3.1. Phổ hồng ngoại........................................................................................89

8. iv
4.3.2. Phổ huỳnh quang.....................................................................................89
4.3.3. Kích thƣớc hạt và thế Zeta ......................................................................91
4.3.4. Giản Ďồ XRD...........................................................................................91
4.3.5. Tính chất từ và khả năng Ďốt nóng cảm ứng...........................................92
4.3.6. Quá trình giải phóng Dox thụ Ďộng và chủ Ďộng nhờ hiệu ứng Ďốt nóng
cảm ứng.............................................................................................................93
4.3.7. Độc tính tế bào ........................................................................................96
4.3.8. Độ bền của FAD, FADF và FADQ trong môi trƣờng sinh lí .................99
4.3.9. Kết quả thử nghiệm in vivo...................................................................100
Kết luận chƣơng 4...................................................................................................105
KẾT LUẬN.............................................................................................................107
NHỮNG ĐÓNG GÓP MỚI CỦA LUẬN ÁN .......................................................109
DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH SỬ DỤNG TRONG LUẬN ÁN....................110
Tài liệu tham khảo...................................................................................................112

9. v
DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT
Alg: alginate
CS% (% cell survival): chỉ số tế bào sống sót (%)
Cur: Curcumin
DLS (dynamic light scattering): tán xạ ánh sáng Ďộng
Dox: Doxorubicin
Drug: thuốc
DrTGA: tốc Ďộ mất khối lƣợng
DTA (differential thermal gravity analysis): phân tích nhiệt vi sai
EE (encapsulating efficiency): hiệu suất mang thuốc
EPR (enhanced permeability and retention effect):
Hiệu ứng tăng tính thấm và thời gian lƣu
FA: mẫu Fe3O4 tổng hợp vi sóng bọc bằng alginate
nồng Ďộ 4 mg/ml
FA2D-FA10D: các mẫu Fe3O4 bọc bằng alginate nồng Ďộ khác
nhau mang doxorubicin
FA2-FA10: các mẫu Fe3O4 bọc bằng alginate nồng Ďộ khác
nhau
FAD: mẫu Fe3O4 tổng hợp vi sóng bọc bằng alginate
nồng Ďộ 4 mg/ml mang doxorubicin
FADF: mẫu Fe3O4 tổng hợp vi sóng bọc bằng alginate
nồng Ďộ 4 mg/ml mang doxorubicin gắn folate
FADQ: mẫu Fe3O4 tổng hợp vi sóng bọc bằng alginate
nồng Ďộ 4 mg/ml mang doxorubicin gắn CdTe
FeSEM (field emission Scanning electron mỉctoscopy):
hiển vi Ďiện tử quét phát xạ trƣờng
FL: tế bào ung thƣ cơ vân tim
FOC (hoặc FOC3): Fe3O4 bọc bằng OCMCS mang curcumin với
lƣợng curcumin tham gia phản ứng là 60 mg
FOC1-FOC5: Fe3O4 bọc bằng OCMCS mang curcumin với
lƣợng curcumin tham gia phản ứng khác nhau (từ
20-100 mg)

10. vi
FOCF: Fe3O4 bọc bằng OCMCS mang curcumin gắn
folate (với lƣợng curcumin tham gia phản ứng là
60 mg)
Fol: folate
FR (folate receptor): thụ thể folate
H: cƣờng Ďộ từ trƣờng
Hc: lực kháng từ
Hela: tế bào ung thƣ cổ tử cung
Hep-G2: tế bào ung thƣ gan
HT-29: tế bào ung thƣ ruột kết
IC50 (inhibition concentration): nồng Ďộ ức chế 50% số tế bào
ILP (intrinsic loss power): công suất tổn hao nội tại
LC (loading content): dung lƣợng thuốc
LU-1: tế bào ung thƣ phổi không phải tế bào nhỏ
M (magnetization): từ Ďộ
Ms (satutation magnetization): từ Ďộ bão hòa
Mr (magnetic remanance): từ dƣ
M1-M11: các mẫu Fe3O4 tổng hợp vi sóng
MIH (magnetic inductive heating): Ďốt nóng cảm ứng từ
MNP (magnetic nanoparticles): hạt nano từ
MRI (magnetic resonance image): ảnh cộng hƣởng từ
OCMCS: O- Cacboxylmetyl chitosan
QD (quantum dots): chấm lƣợng tử
SAR (specific absorption rate): tốc Ďộ hấp thụ riêng
SD (standard deviation): Ďộ lệch chuẩn
SLP (specific loss power): công suất tổn hao riêng
TEM (transmission electron microscopy):
hiển vi Ďiện tử truyền qua
TGA (thermal gravity analysis): phân tích nhiệt
Vero: tế bào biểu mô thận khỉ

11. vii
VSM (vibration sample magnetometry):
từ kế mẫu rung
XRD (X-ray Diffraction): nhiễu xạ tia X

12. viii
DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 2.1: Điều kiện thực nghiệm chế tạo Fe3O4 trong lò vi sóng ............................35
Bảng 2.2: Kí hiệu và mô tả mẫu................................................................................38
Bảng 3.1: Điều kiện phản ứng và thông số từ của các mẫu Fe3O4 tổng hợp bằng kĩ
thuật vi sóng ..............................................................................................................51
Bảng 3.2: Kết quả khảo sát hàm lƣợng curcumin.....................................................55
Bảng 3.3: Số liệu từ Ďộ bão hoà của lõi Fe3O4 trong 2 hệ nano mang curcumin......62
Bảng 3.4: Thông số Ďốt nóng cảm ứng của các mẫu mang curcumin ......................63
Bảng 3.5: Thế Zeta (mV) của FOC và FOCF trong các dung dịch nồng Ďộ NaCl 0,2
M và có pH khác nhau ..............................................................................................64
Bảng 3.6: Kết quả giải phóng curcumin theo thời gian ............................................65
Bảng 4.1: Giá trị EE và LC của FA2D-FA10D ........................................................74
Bảng 4.2: Các thông số từ của các mẫu bọc bằng alginate.......................................77
Bảng 4.3: Số liệu Ďốt nóng cảm ứng từ của các mẫu FA4, FA4D, FA8 và Fe3O4 ..79
Bảng 4.4: Từ Ďộ bão hoà của lõi Fe3O4 trong hệ FA4 và FA4D ..............................80
Bảng 4.5: %Dox giải phóng từ FA4 ở pH 7,4 và pH 5.............................................82
Bảng 4.6: Nhiệt Ďộ bão hoà (o
C) trong quá trình Ďốt nóng cảm ứng từ của FA và
FAD...........................................................................................................................87
Bảng 4.7: IC50 của hệ mẫu vi sóng so với mẫu Ďồng kết tủa thông thƣờng..............88
Bảng 4.8: Tính chất từ và nhiệt Ďộ bão hoà của quá trình Ďốt nóng cảm ứng của
FAD, FADF, FAQ, FADQ........................................................................................92
Bảng 4.9: Thông số giải phóng Dox khi Ďốt nóng với từ trƣờng khác nhau ............95
Bảng 4.10: Chỉ số tế bào sống sót (CS% ± SD) của các mẫu chứa CdTe trên các
dòng tế bào tại nồng Ďộ khác nhau............................................................................97
Bảng 4.11: Giá trị IC50 (µg/ml) của các mẫu chứa CdTe trên các dòng tế bào ........98

13. ix
Bảng 4.12: Thế Zeta (mV) của FAD, FADF và FADQ trong dung dịch có nồng Ďộ
NaCl 0,2 M và các pH khác nhau .............................................................................99
Bảng 4.13: Phân bố Fe trên các cơ quan của chuột (ppm)......................................101

14. x
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ
Hình 1.1: Sơ Ďồ cấu tạo hệ nano Ďa chức năng [21]. ..................................................5
Hình 1.2: Cấu trúc Ďơn và Ďa Ďômen của hạt Fe3O4 theo kích thƣớc (a) và Ďƣờng
cong từ hoá của vật liệu sắt từ dạng khối (hình lớn) so với dạng siêu thuận từ (hình
nhỏ) (b) [62] ..............................................................................................................12
Hình 1.3: Sơ Ďồ minh họa cơ chế hƣớng Ďích bằng từ trƣờng ngoài [62] ................14
Hình 1.4: Nồng Ďộ hạt từ ở khối u và mô lành trong não của chuột Ďƣợc hƣớng Ďích
bằng từ (n=4) và chuột Ďối chứng (n=3) [72] ...........................................................15
Hình 1.5: Chuyển Ďộng quay trong hồi phục Néel (a) momen từ quay trong khi hạt
cố Ďịnh; hồi phục Brown (b) momen từ tƣơng ứng với trục tinh thể, không Ďổi khi
hạt quay [79] .............................................................................................................16
Hình 1.6: (a) Sự tăng nhiệt Ďộ theo thời gian của hệ hạt nano từ 20 mg/ml mang
TMX trong từ trƣờng 230 kHz, 100 Oe. (b) Phóng thích thuốc TMX chủ Ďộng bằng
cách bật và tắt từ trƣờng ngoài. (c) Sơ Ďồ minh hoạ quá trình phóng thích thuốc nhờ
áp từ trƣờng xoay chiều [83].....................................................................................18
Hình 1.7: Nguyên tắc chụp ảnh cộng hƣởng từ [90].................................................19
Hình 1.8: Ảnh MRI chụp ở chế Ďộ T2 (TE=150 ms) các ống 5-mm với nồng Ďộ hạt
từ bọc mantol khác nhau [93]....................................................................................20
Hình 1.9: Ảnh MRI của khối u KB trên chuột nude trƣớc (a, c) và 4h sau khi tiêm
hạt từ (b, d) [95] ........................................................................................................20
Hình 1.10: Hiệu ứng Ďốt nóng cảm ứng của hệ Fe3O4/SiO2 5 mg/ml và Ďồ thị SAR -
Tmax theo cƣờng Ďộ từ trƣờng [97].............................................................................21
Hình 1.11: Ảnh MR theo nồng Ďộ của hạt nano Fe3O4/BSA–DEX–FA (chế Ďộ chụp
TR¼ 3000 ms, TE¼ 13,2 ms)[99]. ...........................................................................21
Hình 1.12: Phân tích ảnh hiển vi huỳnh quang của mẫu PAAIO-Rh123 và PAAIO-
Rh123-FA-PEG với nồng Ďộ 100mg/mL nhập bào vào tế bào FR(+) KB theo các
thời gian khác nhau ở 37o
C [11] ...............................................................................23
Hình 1.13: Cấu tạo hoá học của OCMCS .................................................................27
Hình 1.14: Cấu tạo của mạch Alginat và hình ảnh rong nâu ....................................28
Hình 1.15: Các bƣớc tổng hợp hệ nano từ mang curcumin [139] ............................30

15. xi
Hình 1.16: Cấu trúc hoá học của curcumin (a), Doxorubicin (b) và axit folic (c)....30
Hình 1.17: (a) Phân tử Doxorubicin, (b) Fe3O4 bọc bằng chitosan, (c) Fe3O4 bọc
bằng chitosan mang Doxorubicin [143]....................................................................31
Hình 1.18: Ảnh hiển vi huỳnh quang Ďồng tiêu của tế bào ung thƣ gan HT29 nhuộm
với thuốc nhuộm Hoechst 33342 (màu xanh) và Doxorubicin tự do, hạt nano PLA-
TPGS mang Dox và hạt nano PLA-TPGS mang Dox có gắn folate (màu Ďỏ) [151]
...................................................................................................................................32
Hình 2.1: Sơ Ďồ tổng hợp các hệ dẫn thuốc Ďa chức năng........................................39
Hình 2.2: Điều kiện nuôi chuột Ďƣợc duy trì ổn Ďịnh và thực nghiệm tiêm thuốc vào
khối u trên chân phải chuột.......................................................................................47
Hình 2.3: Hệ thiết bị Ďốt từ .......................................................................................48
Hình 3.1: Các Ďặc trƣng của hạt nano Fe3O4 tổng hợp bằng phƣơng pháp Ďồng kết
tủa: a) Phổ hồng ngoại, b) Giản Ďồ XRD, c) Đƣờng cong từ hoá, d) Ảnh SEM, e)
Ảnh TEM...................................................................................................................50
Hình 3.2: Đƣờng cong từ hoá của các mẫu (các hình bên phải là hình phóng to của
các Ďƣờng từ hoá tƣơng ứng tại vị trí gần gốc toạ Ďộ)..............................................52
Hình 3.3: Giản Ďồ XRD của các mẫu Fe3O4 chế tạo bằng vi sóng ...........................53
Hình 3.4: Phổ hồng ngoại của các mẫu Fe3O4 vi sóng .............................................54
Hình 3.5: Ảnh SEM mẫu M5....................................................................................54
Hình 3.6: Ảnh TEM và phổ DLS của mẫu Fe3O4 M5 phân tán trong nƣớc .............55
Hình 3.7: Đƣờng cong từ hoá của các mẫu chế tạo với lƣợng curcumin khác nhau 56
Hình 3.8: Thế Zeta của các hệ mang curcumin a) FOC1, b) FOC2, c) FOC3, d)
FOC4 và e) FOC5 .....................................................................................................57
Hình 3.9: Phổ hồng ngoại của (a) Fe3O4, (b) OCMCS, (c) Curcumin, (d) FOC......58
Hình 3.10: Phổ hồng ngoại của (a) folate, (b) FOC và (c) FOCF.............................58
Hình 3.11: Phổ huỳnh quang của FOC và curcumin ................................................59
Hình 3.12: Ảnh Fe-SEM của (a) Fe3O4, (b) Fe3O4/OCMCS, (c) FOC và (d) FOCF60

16. xii
Hình 3.13: Giản Ďồ phân tích nhiệt (a) DrTGA, (b) TGA và (c) DTA của mẫu FOC
(trái) và FOCF (phải) ...............................................................................................61
Hình 3.14: Mô hình cấu trúc hệ FOC và FOCF........................................................61
Hình 3.15: Giản Ďồ nhiễu xạ tia X của (a) Fe3O4, (b) FOC và (c) FOCF.................62
Hình 3.16: Đƣờng cong từ trễ của (a) Fe3O4,(b) FOC và (c) FOCF.........................62
Hình 3.17: (a) Đƣờng Ďốt nhiệt và (b) Đồ thị tƣơng quan tốc Ďộ tăng nhiệt ban Ďầu
(dT/dt) và nhiệt Ďộ bão hòa Ts theo nồng Ďộ hạt từ của hệ FOC ..............................63
Hình 3.18: (a) Đƣờng Ďốt nhiệt và (b) Đồ thị tƣơng quan tốc Ďộ tăng nhiệt ban Ďầu
(dT/dt) và nhiệt Ďộ bão hòa Ts theo nồng Ďộ hạt từ của hệ FOCF............................64
Hình 3.19: (a) Phổ UV-vis của các dung dịch curcumin trong dung môi etanol/nƣớc
(1/1) ở các nồng Ďộ khác nhau (1) 0,01 mg/ml; (2) 0,008 mg/ml; (3) 0,06 mg/ml; (4)
0,04 mg/ml; (5) 0,04 mg/ml và (b) Đƣờng chuẩn của curcumin trong dung môi
etanol/nƣớc (1/1).......................................................................................................65
Hình 3.20: Biểu Ďồ giải phóng curcumin của 2 hệ mẫu tại pH=7,4 và pH=5 ..........66
Hình 3.21: Ảnh huỳnh quang của tế bào HT29 trong Ďiều kiện bình thƣờng (control)
và trong Ďiều kiện ủ 15 giờ với hệ FOC....................................................................67
Hình 3.22: Đƣờng cong Ďáp ứng liều của tế bào HT29 ủ với curcumin tinh chất (a -
Ďƣờng phía trên), hệ FOC (a - Ďƣờng phía dƣới) và (b) Fe3O4/OCMCS..................68
Hình 3.23: Phân bố của FOC và FOCF trên các cơ quan của chuột (hạt từ xuất hiện
dƣới dạng các chấm màu nâu Ďậm)...........................................................................71
Hình 4.1: Phổ IR của Fe3O4, Alginate, Dox, FA4, FA8 và FA4D ..........................73
Hình 4.2: Phổ huỳnh quang của Dox và FA4D (cùng nồng Ďộ Dox).......................74
Hình 4.3: Phân bố kích thƣớc của các mẫu FA4, FA8, FA4D, FA8D .....................74
Hình 4.4: Ảnh TEM và phân bố kích thƣớc hạt của FA4D ......................................75
Hình 4.5: Giản Ďồ XRD của FA4D...........................................................................76
Hình 4.6: Tính chất từ của các hệ hạt........................................................................76
Hình 4.7: Đƣờng cong Ďốt nóng cảm ứng từ (a, b, c) và so sánh nhiệt Ďộ bão hoà,
tốc Ďộ tăng nhiệt ban Ďầu (d) của các mẫu................................................................78

17. xiii
Hình 4.8: Biểu Ďồ so sánh giá trị SAR các mẫu ở nồng Ďộ 1 và 3 mg/ml ................79
Hình 4.9: Giản Ďồ phân tích nhiệt của FA4 (a) và FA4D (b) ...................................80
Hình 4.10: Sơ Ďồ cấu trúc của FAD và FADF..........................................................81
Hình 4.11: Quá trình giải phóng thuốc của FA4D ở pH 7,4 và pH 5 .......................82
Hình 4.12: Đƣờng cong Ďáp ứng liều và tƣơng quan giá trị IC50 của hệ FA4D trên
các dòng tế bào Hep-G2, LU-1, RD, FL và Vero. ....................................................83
Hình 4.13: Hình ảnh tế bào LU-1 và Hep-G2 ủ với Dox và FA4D ở các nồng Ďộ
khác nhau...................................................................................................................86
Hình 4.14: Thế Zeta của FA (a) và FAD (b).............................................................86
Hình 4.15: Đƣờng cong Ďốt nóng cảm ứng từ của FA ở các từ trƣờng khác nhau,
nồng Ďộ 2 mg/ml (a) và ở từ trƣờng 80 Oe, các nồng Ďộ khác nhau (b) và FAD ở
Ďiều kiện tƣơng tự (c), (d) .........................................................................................87
Hình 4.16: Phổ hồng ngoại của FADF so với các thành phần..................................89
Hình 4.17: Phổ huỳnh quang của FADF so với folate và Dox (a) và các mẫu chứa
chấm lƣợng tử CdTe (b)............................................................................................90
Hình 4.18: Ảnh TEM và phổ DLS của a) FADF và b) FADQ.................................91
Hình 4.19: Giản Ďồ XRD ..........................................................................................92
Hình 4.20: Tính chất từ (a) và Ďƣờng cong Ďốt nóng cảm ứng của FADF (b), FAQ
(c) và FADQ (d)........................................................................................................93
Hình 4.21: Kết quả giải phóng Doxorubicin từ FADF .............................................93
Hình 4.22: Khả năng Ďốt nóng cảm ứng từ ở pH 5 và pH 7,4 của mẫu FADF 1
mg/ml ........................................................................................................................94
Hình 4.23: Nhiệt Ďộ và %Dox giải phóng bởi từ trƣờng ..........................................95
Hình 4.24: Độc tính tế bào của các hệ mẫu chứa Doxorubicin ................................96
Hình 4.25: Chỉ số sống sót của tế bào khi ủ với các mẫu chứa CdTe: (a) CdTe, (b)
FAQ, (c) FADQ ........................................................................................................97
Hình 4.26: Độc tính tế bào của các hệ mẫu chứa CdTe (CdTe, FAQ và FADQ) ...99
Hình 4.27: Hình ảnh giải phẫu bệnh khối u có nhiều nhân quái, nhân chia ...........100

18. xiv
Hình 4.28: Hình ảnh giải phẫu các cơ quan : a - gan, b – lách, c - thận, d – u; trái –
Ďối chứng, giữa – FAD, phải – FADF ....................................................................102
Hình 4.29: Kết quả Ďịnh lƣợng sắt ở các cơ quan sau tiêm tĩnh mạch (G: gan, L:
lách, M: máu, T: thận, U: u)....................................................................................102
Hình 4.30: Trọng lƣợng của các nhóm chuột trong quá trình Ďiều trị ....................103
Hình 4.31: Sự thay Ďổi kích thƣớc khối u trong quá trình Ďiều trị in vivo .............103
Hình 4.32: (a) Các chuột trong quá trình Ďiều trị và (b) kích thƣớc khối u sau Ďiều
trị lần 8 - Đối chứng (Trái trên), FA (Phải trên), FAD (Trái dƣới) và FADF (Phải
dƣới) ........................................................................................................................104
Hình 4.33: Kích thƣớc khối u giảm ở các nhóm chuột Ďƣợc Ďiều trị .....................105

19. 1
MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài
Ngày nay, sự phát triển của khoa học và công nghệ Ďã Ďem lại nhiều tiến bộ
vƣợt bậc trong sinh y học nhƣng loài ngƣời vẫn Ďang phải Ďối diện với nhiều loại
bệnh nan y, Ďiển hình nhất là bệnh ung thƣ. Hiện nay có rất nhiều thuốc Ďiều trị ung
thƣ trên thị trƣờng. Tuy nhiên, nhƣợc Ďiểm lớn nhất của các loại thuốc Ďiều trị ung
thƣ là ít tan trong nƣớc hoặc dễ bị Ďào thải, tính Ďịnh hƣớng chọn lọc không cao và
dù ít hay nhiều Ďều ảnh hƣởng không tốt Ďối với sức khỏe bệnh nhân vì có tác dụng
phụ kèm theo nhƣ các triệu chứng buồn nôn, tiêu chảy, gây thiếu máu, giảm miễn
dịch của cơ thể. Nguyên nhân là do phần lớn các phƣơng thức Ďiều trị không chỉ tác
Ďộng cục bộ lên khối u mà còn ảnh hƣởng Ďến một bộ phận lớn các mô và cơ quan
lành của cơ thể [1].
Để khắc phục những nhƣợc Ďiểm của phƣơng pháp nêu trên, các nhà nghiên
cứu Ďã ứng dụng công nghệ nano, sử dụng vật liệu với kích thƣớc nano mét làm
phƣơng tiện dẫn các loại thuốc Ďặc trị ung thƣ nhƣ Curcumin, Paclitaxel,
Doxorubicin… Ďến khối u một cách an toàn [2–4]. Bên cạnh Ďó vật liệu nano từ Ďã
và Ďang Ďƣợc nghiên cứu mạnh mẽ nhằm ứng dụng trong sàng lọc tế bào ung thƣ,
chẩn Ďoán ung thƣ bằng hình ảnh cộng hƣởng từ MRI, nhiệt trị bằng cách làm tăng
nhiệt Ďộ vùng khối u khi Ďƣợc Ďặt trong từ trƣờng, và Ďặc biệt là dẫn truyền thuốc
dƣới ảnh hƣởng của nam châm... [5, 6] Các hạt nano từ và thuốc chống ung thƣ
Ďƣợc bọc bởi các lớp vỏ là các polymer thiên nhiên hoặc polymer tổng hợp nhƣ
dextran, dextran biến tính, chitosan, chitosan biến tính, alginate, PLA-TPGS, PLA-
PEG…và trên bề mặt có thể Ďƣợc gắn thêm một số yếu tố hƣớng Ďích nhƣ acid folic
(folate), aptamer, tranferin, lectin và kháng thể. Hệ nano Ďa chức năng nhƣ vậy sẽ
tăng hiệu quả tác Ďộng Ďối với các tế bào ung thƣ nhất Ďịnh, giải quyết phần nào yêu
cầu của phƣơng pháp hóa trị là phải có tính chọn lọc cao Ďối với tế bào ung thƣ. Lợi
ích là: Sử dụng vật liệu này cho phép giảm liều thuốc dùng, giúp ngƣời bệnh tránh
Ďƣợc các tác dụng phụ không mong muốn; tập trung thuốc vào vị trí khối u, tránh
tác Ďộng Ďến tế bào lành [7, 8]. Từ những vấn Ďề nêu trên cho thấy hoàn toàn có thể
sử dụng hạt nano lõi Fe3O4, lớp vỏ bọc là các polime nhƣ chitosan biến tính, dextran
biến tính, alginate, copolime…, gắn thêm Ďuôi folate nhƣ một phƣơng tiện chuyên

20. 2
chở thuốc Curcumin (Cur) hoặc Doxorubicin (Dox) Ďến Ďúng Ďích là khối u ung thƣ
một cách an toàn. Trên thế giới, một số nghiên cứu về hệ nano Ďa chức năng dùng
trong y sinh học, Ďặc biệt là trong Ďiều trị ung thƣ Ďã Ďƣợc công bố [9–11], tuy
nhiên, Ďây vẫn là hƣớng nghiên cứu mới với nhiều triển vọng.
Ở Việt Nam, một số nhóm nghiên cứu Ďã công bố các công trình liên quan Ďến
việc tổng hợp hạt nano từ và ứng dụng trong xử lí môi trƣờng [12, 13]. Các nghiên
cứu Ďịnh hƣớng sử dụng hạt nano từ trong y sinh chủ yếu khai thác khả năng nhiệt
từ trị của vật liệu này [14–16]. Tính chất quang và khả năng hƣớng Ďích Ďƣợc
nghiên cứu rất hạn chế.
Trên cơ sở các phân tích kể trên, chúng tôi thực hiện luận án “Nghiên cứu chế
tạo và đánh giá hiệu quả tác động của hệ nano đa chức năng (polymer-drug-
Fe3O4-folate) lên tế bào ung thƣ”.
2. Mục tiêu nghiên cứu chính của luận án:
Mục tiêu chung của luận án là tạo Ďƣợc các hệ nano Ďa chức năng có thể sử
dụng Ďể chuẩn Ďoán và Ďiều trị ung thƣ. Trong Ďó, mục Ďích Ďặc thù của luận án này
là tạo Ďƣợc các hệ có Ďồng thời các chức năng: mang thuốc - từ - quang và hƣớng
Ďích.
Mục tiêu nghiên cứu cụ thể gồm có:
- Chế tạo Ďƣợc hệ nano Ďa chức năng gồm: vật liệu kích thƣớc nano Fe3O4 (có tính
chất từ) Ďƣợc bọc bởi polyme tƣơng thích sinh học, gắn yếu tố hƣớng Ďích (folate),
mang thuốc (drug) ((Curcumin, Doxorubicin) (tính chất quang)), phân tán tốt trong
nƣớc, có khả năng nhắm Ďích ung thƣ.
- Thử nghiệm và Ďánh giá Ďƣợc hiệu quả tác Ďộng của hệ hạt nano lên các dòng tế
bào ung thƣ nhƣ HT29; HeLa; HepG2... và trên Ďộng vật thực nghiệm.
3. Các nội dung nghiên cứu chính của luận án:
Luận án thực hiện các nội dung sau:
- Chế tạo các hệ nano Ďa chức năng trên cơ sở hạt nano từ Fe3O4, bọc bởi polime
cacboxylmetyl chitosan hoặc alginate, mang thuốc curcumin hoặc doxorubicin, gắn
folate.
- Xác Ďịnh các Ďặc trƣng về vật liệu: cấu trúc, hình thái, tính chất từ, quang, dung
lƣợng mang thuốc, Ďộ bền, khả năng phân tán cả hệ nano Ďa chức năng Ďã chế tạo.

21. 3
- Xác Ďịnh khả năng ức chế các dòng tế bào ung thƣ in vitro.
- Xác Ďịnh hiệu quả Ďiều trị ung thƣ trên chuột của hệ nano Ďa chức năng.
4. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của luận án:
Điều trị ung thƣ vẫn là một trong những thách thức lớn nhất của toàn nhân
loại. Một trong những nguyên nhân dẫn Ďến sự thất bại của các liệu pháp Ďó là khả
năng hƣớng Ďích kém Ďến các tế bào ung thƣ và sự phát sinh các tác dụng phụ
không mong muốn. Chính vì vậy, việc tạo ra những hệ dẫn tryền thuốc hƣớng Ďích,
Ďiều trị tập trung hiệu quả, giảm lƣợng thuốc cần sử dụng là mục tiêu nghiên cứu
của rất nhiều nhà khoa học trong và ngoài nƣớc. Luận án Ďƣợc thực hiện với mục
Ďích chế tạo hệ hạt nano quang từ mang thuốc gắn yếu tố hƣớng Ďích. Đây là hệ
thuốc có nhiều ƣu Ďiểm vƣợt trội nhƣ giúp tăng cƣờng việc hấp thu vào mô, kích cỡ
nanomet phù hợp giúp vận cuyển thuốc thụ Ďộng Ďến khối u, folate dẫn hệ thuốc
Ďến và tập trung tại khối u Ďồng thời tăng cƣờng khả năng Ďƣa thuốc vào tế bào;
doxorubicin tiêu diệt tế bào ung thƣ, curcumin vừa có chức năng Ďánh dấu vừa có
khả năng tiêu diệt tế bào ung thƣ. Do Ďó, việc phát triển hệ nano Ďa chức năng là
một yêu cầu thực tế cấp thiết và có ý nghĩa khoa học.
5. Bố cục luận án:
Luận án bao gồm các phần sau Ďây:
- Mở Ďầu.
- Chƣơng 1: Tổng quan
- Chƣơng 2: Vật liệu và phƣơng pháp nghiên cứu
- Chƣơng 3: Hạt nano Fe3O4 bọc bằng OCMCS mang Curcumin
- Chƣơng 4: Hạt nano Fe3O4 bọc bằng alginate mang Doxorubicin
- Kết luận

22. 4
CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN
1.1. Khái quát về hệ vật liệu nano y sinh
1.1.1. Cấu trúc của hệ nano y sinh
Vật liệu nano là thuật ngữ dùng Ďể chỉ các vật liệu trong Ďó chứa các thành
phần với ít nhất một chiều có kích thƣớc nanomet (từ 1 Ďến 100 nm). Trong lĩnh
vực y sinh, vật liệu nano có thể Ďƣợc Ďịnh nghĩa với kích thƣớc lớn hơn (Ďến vài
trăm nanomét), do sự tƣơng Ďồng về kích thƣớc với các cấu trúc nano tự nhiên nhƣ
vi rút [17, 18]. Vật liệu cấu trúc nano có nhiều Ďặc tính nổi trội và khác biệt với vật
liệu dạng khối cũng nhƣ dạng phân tử nhƣ: kích thƣớc Ďặc biệt (<1000 nm), tỷ lệ bề
mặt/thể tích rất lớn, tiềm năng phản ứng cao, tạo ra hiệu ứng cộng hƣởng bề mặt
Plasmon… Những tính chất Ďặc biệt so với vật liệu kích thƣớc lớn là do kích cỡ
nano Ďạt tới kích thƣớc tới hạn của nhiều tính chất hóa lý khác nhau. Nhờ những
tính chất này, vật liệu nano Ďƣợc ứng dụng trong nhiều lĩnh vực, Ďặc biệt là trong y
sinh [19].
1.1.1.1. Kết cấu chung
Nhiều vật liệu hữu cơ và vô cơ Ďã Ďƣợc sử dụng Ďể tạo ra các hệ vật liệu nano
y sinh Ďa chức năng có kiến trúc Ďặc biệt với các chức năng Ďi kèm. Cấu trúc của hệ
thƣờng là kiểu cấu trúc lõi vỏ. Hình 1.1 mô tả kết cấu chung với nhiều chức năng
của hệ vật liệu nano Ďa chức năng.
1.1.1.2. Thành phần vật liệu
Về mặt hoá học, hệ Ďa chức năng có thể Ďƣợc cấu thành từ cả vật liệu vô cơ và
vật liệu hữu cơ. Vật liệu hữu cơ thƣờng gặp gồm có micell, liposome, nanogel và
dendrime. Trong khi Ďó, vật liệu nano vô cơ thƣờng dùng là oxit sắt siêu thuận từ
(SPIO), vàng, chấm lƣợng tử (quantum dot - QD) và hạt nano phát quang chứa các
ion Ďất hiếm [1].
Dựa trên các Ďặc trƣng vật lí, hệ có thể Ďƣợc phân loại thành vật liệu từ, vật
liệu quang học, vật liệu Ďiện. Vật liệu nano từ bao gồm nano kim loại và nano oxit
kim loại. Các kim loại chuyển tiếp (Fe, Co, Ni), các hợp kim 2 kim loại và các vật
liệu từ cứng nhƣ Nd-Fe-Bo, Sm-Co có thể Ďƣợc sử dụng làm hạt từ lõi. Mặc dù các
kim loại tinh khiết (Fe, Co, Ni) có từ Ďộ bão hòa cao nhất, chúng rất Ďộc và rất dễ bị
oxy hóa nên ít Ďƣợc quan tâm. Nd-Fe-B và Sm-Co lại cần có từ trƣờng ngoài lớn

23. 5
mới gây Ďƣợc ảnh hƣởng Ďến các vật liệu này. Ngƣợc lại, các oxit kim loại ít nhạy
hơn với quá trình oxy hóa và có thể dễ dàng phản ứng với từ trƣờng ngoài. Các loại
oxit từ tính Ďƣợc sử dụng rộng rãi nhất là Mn ferrite, Co-ferrite, Ni-ferrite và Fe3O4.
Trong khi các oxit khác Ďều có Ďộc tính nhất Ďịnh với cơ thể sinh vật, oxit sắt từ
Fe3O4 không Ďộc và thể hiện nhiều ƣu Ďiểm. Trên thực tế, các hạt nano sắt oxit Ďã
Ďƣợc ứng dụng trong y sinh học do từ Ďộ bão hòa cao, Ďộ cảm từ cao, bền về mặt
hóa học, không gây ung thƣ, có thể phân huỷ sinh học, khả năng tƣơng thích sinh
học vốn có, dễ tổng hợp và tƣơng Ďối dễ dàng Ďể chức năng hoá. Đặc biệt chúng có
thể dễ dàng biến Ďổi với các lớp phủ tƣơng thích sinh học cũng nhƣ các tác nhân
hƣớng Ďích, tác nhân tạo ảnh hay các phân tử dƣợc chất [20].
Hình 1.1: Sơ Ďồ cấu tạo hệ nano Ďa chức năng [21].
Hình 1.1 mô tả sơ Ďồ cấu tạo chung của các hệ nano Ďa chức năng. Các hệ này
có thể Ďƣợc tạo ra bằng cách kết hợp các tinh thể nano vô cơ với các chức năng
khác nhau hoặc kết hợp các tinh thể nano với các phân tử chức năng thông qua các
kỹ thuật biến Ďổi bề mặt khác nhau. Các lớp phủ Ďiển hình thƣờng Ďƣợc phát triển
cho các tinh thể nano vô cơ là (a) lớp bao gói của liposome hoặc micelle, (b) lớp
silic xốp mesoporous, (c)tự hợp từng lớp, và (d) liên hợp bề mặt

24. 6
1.1.2. Các chức năng y sinh của hệ
1.1.2.1. Chức năng chuẩn đoán (phân tích đặc hiệu, ảnh MRI, ảnh quang..)
Nhiều nghiên cứu Ďã Ďƣợc công bố về việc chế tạo các loại chất tƣơng phản
dựa trên hạt nano Ďể chụp ảnh y sinh học. Chẳng hạn, chấm lƣợng tử Ďƣợc sử dụng
Ďể chụp ảnh huỳnh quang. Các hạt nano vàng với hóa học bề mặt phong phú và khả
năng hấp thu tốt Ďƣợc sử dụng trong chụp cắt lớp vi tính tia X (Computer
tomography – CT). Các hạt nano oxit sắt với kích thƣớc, thành phần chính xác và
các hợp chất nano mới của gadolinium Ďang Ďƣợc nghiên cứu làm tác nhân tƣơng
phản cho chụp ảnh cộng hƣởng từ hạt nhân (Magnetic Resonance Imaging - MRI)
[18].
Đối với chức năng chụp ảnh huỳnh quang, Ďể quan sát Ďƣợc Ďộ thâm nhập vào
bên trong tế bào, các phân tử phát huỳnh quang có thể Ďƣợc Ďính kết vào hệ dẫn
thuốc. Việc nối kết các phân tử có khả năng phát huỳnh quang (fluorophore) nhƣ
fluorescein (phát màu xanh lục) hay rhodamine (phát màu Ďỏ) vào các tế bào Ďể
Ďịnh vị và quan sát sự phân bố trong những thí nghiệm sinh học Ďã Ďƣợc thực hiện
từ nhiều năm nay [4]. Tuy nhiên, các phân tử huỳnh quang này có cƣờng Ďộ phát
quang yếu và bị lu mờ sau vài phút hoạt Ďộng. Hơn nữa, việc sử dụng một số 'chất
màu' nhƣ rhodamine thƣờng bị phê phán do Ďộc tính cao của các chất này [11]. Sử
dụng hạt nano với một số chất phát quang thích hợp khác (nhƣ curcumin,
Doxorubicin) giải quyết Ďƣợc những vƣớng mắc nêu trên. Kết hợp chấm lƣợng tử
trên hạt nano từ cũng cho phép thực hiện chức năng quang học tƣơng tự. Trong
cùng một Ďiều kiện kích hoạt, hạt nano có thể tỏa sáng gấp 20 lần phân tử huỳnh
quang và giữ Ďộ sáng liên tục không bị lu mờ theo thời gian. Việc phát quang tạo
ảnh giúp ngƣời quan sát nhìn thấy tế bào ở vùng sâu bên trong cơ thể và ƣớc lƣợng
Ďƣợc mật Ďộ kết tập và phân bố của hệ mang thuốc tại một "Ďịa chỉ" nào Ďó [9].
Khả năng tăng Ďộ tƣơng phản ảnh MRI sẽ Ďƣợc trình bày chi tiết hơn trong
mục 1.3.4.
1.1.2.2. Chức năng điều trị
Chức năng Ďiều trị, Ďặc biệt là Ďiều trị ung thƣ của vật liệu nano Ďƣợc thực
hiện với nhiều Ďặc trƣng:
1. Cải thiện khả năng Ďiều trị của thuốc bằng cách tăng hiệu quả và/hoặc giảm

25. 7
Ďộc tính Ďối với tế bào thƣờng.
2. Đƣa dƣợc chất Ďến mục tiêu là các mô, tế bào hoặc cơ quan cụ thể.
3. Tăng cƣờng các tính chất của dƣợc chất (ví dụ, sự ổn Ďịnh, Ďộ tan, thời gian
lƣu thông trong máu và khả năng tích tụ tại khối u).
4. Kích hoạt sự phóng thích thuốc kéo dài hoặc phóng thích thuốc dƣới tác
Ďộng của môi trƣờng sinh lý khối u.
5. Tạo thuận lợi cho việc mang các dạng thuốc sinh học phân tử (ví dụ DNA,
RNA (siRNA) nhỏ, mRNA và protein) Ďến các Ďiểm hoạt Ďộng nội bào.
6. Đồng phối hợp nhiều thuốc Ďể cải thiện hiệu quả Ďiều trị và chống kháng
thuốc.
7. Vận chuyển thuốc qua các hàng rào sinh học (ví dụ, Ďƣờng tiêu hóa và hàng
rào máu-não).
8. Hiển thị các Ďiểm phân phối thuốc bằng cách kết hợp các tác nhân trị liệu
với chẩn Ďoán hình ảnh và/hoặc các phản hồi thời gian thực về tính hiệu quả của
dƣợc chất.
9. Cung cấp các phƣơng pháp tiếp cận mới cho việc phát triển vắc xin tổng
hợp.
10. Kết hợp tính chất Ďiều trị vốn có của một số vật liệu nano (ví dụ: nano
vàng hoặc nano sắt oxit khi Ďƣợc kích thích phù hợp) [18].
Trong nghiên cứu này, với những phân tích kể trên và kinh nghiệm của nhóm
nghiên cứu, chúng tôi lựa chọn hạt nano oxit sắt từ Fe3O4 là Ďối tƣợng nghiên cứu
chính. Các hệ nano Ďa chức năng Ďƣợc tổng hợp Ďều trên cơ sở hạt nano Fe3O4.
1.2. Phƣơng pháp tổng hợp hạt nano Fe3O4
Có rất nhiều phƣơng pháp Ďƣợc sử dụng Ďể Ďiều chế hạt nano oxit sắt siêu
thuận từ với kích thƣớc xác Ďịnh và chất lƣợng cao nhƣ Ďồng kết tủa, phân huỷ
nhiệt, thuỷ nhiệt, vi nhũ tƣơng [23], nghiền cơ năng lƣợng cao [24], phản ứng sol-
gel [25] hoặc mới Ďây là sử dụng kĩ thuật vi lƣu [26]. Phần dƣới Ďây chỉ trình bày
một số phƣơng pháp Ďƣợc sử dụng phổ biến.
1.2.1. Phương pháp đồng kết tủa
Đây là phƣơng pháp Ďơn giản và Ďƣợc sử dụng rất rộng rãi Ďể Ďiều chế hạt
nano oxit sắt (Cả oxit sắt từ Fe3O4 và γ-Fe2O3). Phƣơng pháp này dựa trên quá trình

26. 8
thêm từ từ dung dịch bazơ vào hỗn hợp muối Fe2+
và Fe3+
trong khí quyển trơ. Kích
thƣớc, hình dạng và thành phần của hạt nano oxit sắt phụ thuộc vào loại muối sử
dụng (nitrat, clorua, sunfat…), tỉ lệ mol giữa Fe3+
/Fe2+
, nhiệt Ďộ phản ứng, giá trị
pH và lực ion của môi trƣờng. Phản ứng tạo thành Fe3O4 có thể viết nhƣ sau:
Fe2+
+ 2 Fe3+
+ 8 OH-
→ Fe3O4 + 4 H2O
Theo phƣơng trình này, Fe3O4 sẽ hình thành trong Ďiều kiện pH từ 8-14, tỉ lệ
mol Fe3+
/Fe2+
= 2/1 và phản ứng Ďƣợc thực hiện trong bình không chứa oxi. Tuy
vậy, Fe3O4 không bền trong Ďiều kiện thƣờng và dễ bị oxi hoá thành γ-Fe2O3 trong
không khí hoặc môi trƣờng axit [27]. Mặc dù γ-Fe2O3 bền hơn Fe3O4 nhƣng Fe3O4
thƣờng Ďƣợc sử dụng nhiều hơn do có từ Ďộ bão hoà cao hơn γ-Fe2O3 [28]. Ƣu Ďiểm
lớn nhất của phƣơng pháp này là có khả năng tổng hợp lƣợng lớn với quy trình tổng
hợp Ďơn giản.
Ƣu Ďiểm này Ďƣợc nhiều nhóm nghiên cứu trên thế giới khai thác và sử dụng
trong nhiều năm [29–32] và vẫn Ďang Ďƣợc sử dụng phổ biến trong vài năm trở lại
Ďây [33–35]. Hạt Fe3O4 thu Ďƣợc thƣờng có kích thƣớc dƣới 20 nm với từ Ďộ bão
hoà trong khoảng từ 20-60 emu/g.
Các nhóm nghiên cứu ở Việt Nam cũng lợi dụng ƣu Ďiểm này Ďể tổng hợp
Fe3O4 cho các ứng dụng khác nhau. Nhóm nghiên cứu của tác giả Nguyễn Hoàng
Hải Ďã tổng hợp Fe3O4 kích thƣớc khoảng 15 nm và tăng Ďộ bền của Fe3O4 bằng
cách pha tạp vật liệu này với Co(II) hoặc Ni(II) theo phƣơng pháp này Ďể hấp phụ
asen trong nƣớc [36]. Vật liệu tƣơng tự cũng Ďƣợc cùng nhóm tác giả tổng hợp Ďể
làm giàu DNA [37].
Sử dụng phƣơng pháp Ďồng kết tủa nhƣng tổng hợp trong không khí, hạt nano
Fe3O4 có từ Ďộ bão hoà thay Ďổi từ 35-74 emu/g, nhiệt Ďộ khoá khoảng 170 K, tuy
nhiên do sự oxi hoá của oxi không khí nên trong mẫu Ďều có sự xuất hiện của -
Fe2O3 [38].
Nhóm nghiên cứu của GS. Nguyễn Xuân Phúc Ďã sử dụng phƣơng pháp này
Ďể thực hiện nhiều nghiên cứu Ďiều chế Fe3O4 ứng dụng trong y sinh học [39–42].
Luận án của TS. Phạm Hoài Linh Ďã xác Ďịnh một số thông số kĩ thuật tối ƣu (bao
gồm nhiệt Ďộ phản ứng, tốc Ďộ khuấy trộn và nồng Ďộ tiền chất) Ďể chế tạo Ďƣợc sản

27. 9
phẩm Fe3O4 sạch pha và có từ Ďộ bão hoà cao theo phƣơng pháp Ďồng kết tủa [16].
1.2.2. Phương pháp thuỷ nhiệt
Phƣơng pháp thuỷ nhiệt dựa trên phản ứng giữa dung dịch nƣớc chứa ion Fe2+
,
Fe3+
với dung dịch kiềm nhƣng Ďiều kiện phản ứng là trong bình kín và Ďặt trong lò
có nhiệt Ďộ và áp suất cao. Các tác giả [43] tổng hợp hạt nano Fe3O4 với kích thƣớc
39±5 nm, sạch pha và có tính siêu thuận từ bằng phản ứng ở nhiệt Ďộ 250o
C trong
24 h. Tỉ lệ mol giữa ion Fe2+
và Fe3+
làm thay Ďổi cơ chế của phản ứng. Nếu tỉ lệ
này Ďúng bằng 1:2 (tỉ lệ hợp thức của phƣơng trình phản ứng), Fe3O4 hình thành từ
sắt (II) hidroxit và goetit (FeO(OH)). Sự hình thành mầm tinh thể xảy ra nhanh
chóng trong giai Ďoạn Ďầu của quá trình thuỷ nhiệt, tạo thành các hạt có kích thƣớc
nhỏ hơn và Ďộ tinh thể hoá thấp hơn. Ngƣợc lại, nếu tỉ lệ này cao hơn, kích thƣớc
hạt và Ďộ tinh thể hoá tăng theo tỉ lệ mol do lƣợng dƣ các tinh thể Fe(OH)2 làm cho
các hạt lớn lên từ từ trong Ďiều kiện thuỷ nhiệt. Mặc dù vậy, hạt nano Fe3O4 thu
Ďƣợc ở các tỉ lệ mol khác nhau vẫn có tính chất từ rất tốt [44].
Các tác giả [45] sử dụng phƣơng pháp này và thay Ďổi nhiệt Ďộ phản ứng từ
120o
C-180o
C. Kết quả cho thấy, khi nhiệt Ďộ thay Ďổi, các mẫu vật liệu thu Ďƣợc
Ďều Ďơn pha, nhƣng kích thƣớc hạt và từ Ďộ bão hoà của vật liệu Ďều tăng dần theo
nhiệt Ďộ.
1.2.3. Phương pháp phân huỷ nhiệt
Một phƣơng pháp khác Ďƣợc sử dụng Ďể Ďiều chế hạt nano oxit sắt từ Ďơn
phân tán là phƣơng pháp phân huỷ nhiệt các hợp chất cơ kim, phức chất kim loại-
chất hoạt Ďộng bề mặt hoặc muối kim loại trong các dung môi nhiệt Ďộ sôi cao.
Kích thƣớc và hình thái học của hạt nano có thể Ďiều khiển khá chính xác bằng
nhiệt Ďộ, thời gian phản ứng, nồng Ďộ và tỉ lệ của các chất tham gia phản ứng cũng
nhƣ các chất tạo mầm tinh thể. Phƣơng pháp này Ďƣợc các tác giả Sun và Zeng sử
dụng Ďầu tiên năm 2002 [46]. Nghiên cứu này Ďiều chế Fe3O4 bằng phản ứng phân
huỷ sắt (III) axetylaxetonat ở nhiệt Ďộ cao (~ 300o
C) trong dung môi phenol ete
chứa 1,2-hexadecanediol, axit oleic và oleylamin. Hạt nano oxit sắt từ thu Ďƣợc có
khoảng phân bố kích thƣớc rất hẹp, có thể coi nhƣ là Ďơn phân tán. Hạt nano Fe3O4
kích thƣớc lớn hơn (khoảng 20 nm) có thể tổng hợp Ďƣợc bằng cách gây mầm bởi
những hạt Fe3O4 nhỏ hơn. Tuy nhiên, phƣơng pháp này chỉ cho phép chế tạo Ďƣợc

28. 10
lƣợng nhỏ (dƣới 1 g), do Ďó thƣờng phải Ďiều chế nhiều lần Ďể có thể sử dụng cho
các ứng dụng của nó. Lƣợng lớn (khoảng vài chục gam) hạt nano Ďơn phân tán (Ďộ
lệch chuẩn về kích thƣớc <5%) với dải kích thƣớc từ 5-22 nm Ďƣợc tổng hợp bằng
cách phân huỷ nhiệt phức chất sắt-oleat ở nhiệt Ďộ không Ďổi là 320o
C [47].
Tác giả Vƣơng Thị Kim Oanh Ďã công bố trong luận án của mình [14] và bài
báo [48, 49] việc Ďiều chế Fe3O4 theo phƣơng pháp phân huỷ nhiệt tại các nhiệt Ďộ
thấp hơn hoặc bằng nhiệt Ďộ sôi của dung môi dibenzyl ete. Phƣơng pháp này tạo
Ďƣợc hạt nano Fe3O4 có kích thƣớc từ 8-13 nm, từ Ďộ bão hoà từ 58-77 emu/g.
Hạn chế lớn nhất của phƣơng pháp này chính là phải chuyển hạt Fe3O4 thu
Ďƣợc từ dung môi hữu cơ sang dung môi nƣớc. Quá trình này thƣờng phức tạp với
nhiều công Ďoạn và cần sử dụng nhiều loại hoá chất khác nhau [50, 51].
1.2.4. Sử dụng kĩ thuật vi sóng trong tổng hợp Fe3O4
Sử dụng sự trợ giúp của vi sóng trong quá trình tổng hợp Fe3O4 theo các
phƣơng pháp khác nhau Ďƣợc nhiều tác giả quan tâm do kĩ thuật này có nhiều ƣu
Ďiểm nổi bật. Thiết bị vi sóng cho phép rút ngắn Ďáng kể thời gian phản ứng [52],
hiệu suất phản ứng cao hơn do vi sóng chuyển hoá năng lƣợng hiệu quả hơn và
phân bố nhiệt trong hệ phản ứng Ďồng Ďều hơn Ďiều kiện thƣờng [53]. Đặc biệt, tổng
hợp vi sóng cho phép chế tạo vật liệu nano với lƣợng lớn và theo các quá trình thân
thiện hơn với môi trƣờng [54].
Tác giả báo cáo [55] Ďã tổng hợp hạt nano Fe3O4 theo phƣơng pháp Ďồng kết
tủa hỗn hợp Fe(III) và Fe(II) (với tỉ lệ mol 1,75:1) bằng dung dịch amoniac và già
hoá bằng chiếu vi sóng với tần số 2,45 GHz. Kết quả cho thấy, sử dụng vi sóng cho
phép rút ngắn thời gian già hoá từ 1 tuần xuống 2 h, thêm vào Ďó, mẫu Fe3O4 già
hoá bằng vi sóng có cấu trúc tinh thể hoàn thiện hơn và kích thƣớc nhỏ hơn so với
mẫu không sử dụng vi sóng.
Cùng sử dụng phƣơng pháp này, nhóm tác giả [34] Ďƣa dung dịch hỗn hợp
Fe(II) 0,02 M, Fe(III) 0,04 M và dung dịch bazơ Na2CO3 vào bình chịu áp suất.
Bình phản ứng Ďƣợc Ďƣa vào lò vi sóng, cố Ďịnh nhiệt Ďộ ở 60o
C (bằng công suất vi
sóng 50 hoặc 300W) và thay Ďổi thời gian phản ứng (10 hoặc 60 phút). Kết quả
nghiên cứu cho thấy việc Ďiều chỉnh các Ďiều kiện thí nghiệm cho phép Ďiều khiển
Ďƣợc kích thƣớc hạt, tính chất từ cũng nhƣ tƣơng tác giữa các hạt trong cấu trúc vỏ -

29. 11
lõi của vật liệu.
Sử dụng máy vi sóng tần số 2,45 GHz với công suất cực Ďại 1000W, Fe3O4 Ďã
Ďƣợc tổng hợp theo phƣơng pháp thuỷ nhiệt ở Ďiều kiện nhiệt Ďộ 150o
C trong 10
phút và duy trì nhiệt Ďộ này trong 2 h. Hạt Fe3O4 thu Ďƣợc có dạng hình lục giác
Ďều, kích thƣớc trung bình 48 nm và hiệu suất tổng hợp lên tới 90% [56].
Hạt nano Fe3O4 cũng thu Ďƣợc bằng cách khử muối sắt (III) bằng hiĎrazin
(N2H4) trong lò vi sóng ở nhiệt Ďộ 100 ± 5o
C trong 10 phút với công suất vi sóng tối
Ďa là 300 W, áp suất tối Ďa là 250psi và khuấy mạnh. Kích thƣớc hạt thu Ďƣợc theo
phƣơng pháp này là 30-50 nm và từ Ďộ bão hoà khoảng 70 emu/g [57]. N2H4 vừa
Ďóng vai trò chất khử, vừa tạo môi trƣờng kiềm nên hàm lƣợng N2H4 gây ảnh
hƣởng tới cấu trúc tinh thể của hạt Fe3O4 thu Ďƣợc [58].
Nhƣ vậy, có thể nhận thấy rằng kĩ thuật vi sóng có thể áp dụng Ďƣợc trong
nhiều phƣơng pháp tổng hợp hạt nano Fe3O4. Sự trợ giúp của kĩ thuật vi sóng sẽ tạo
nhiều thuận lợi cho các quá trình tổng hợp này. Trong luận án này, chúng tôi sử
dụng kết hợp kĩ thuật này cho phƣơng pháp tổng hợp truyền thống là Ďồng kết tủa.
1.3. Tính chất và ứng dụng của hạt nano Fe3O4 trong y sinh học
1.3.1. Một số tính chất từ cơ bản của hạt nano oxit sắt từ Fe3O4
Vật liệu sắt từ dạng khối có momen từ (M) khi chƣa có từ trƣờng ngoài, chứa
Ďa Ďômen (multi domains) (hình 1.2a). Do sự Ďịnh hƣớng khác nhau của các momen
từ nguyên tử trong mỗi Ďômen, từ Ďộ chung của mẫu khối giảm so với giá trị tổng
cộng của từ Ďộ các Ďômen. Dƣới tác dụng của từ trƣờng ngoài H, từ Ďộ M của vật
liệu sắt từ tăng theo H cho Ďến khi Ďạt giá trị từ Ďộ bão hoà Ms. Sau Ďó, khi H giảm
dần Ďến 0, tồn tại một giá trị từ dƣ Mr do tất cả các Ďômen không trở lại Ďịnh hƣớng
ban Ďầu khi H giảm sau khi Ďạt từ Ďộ bão hoà. Từ dƣ Mr chỉ có thể triệt tiêu bằng
cách áp một lực kháng từ HC tại phƣơng Ďối diện. Đƣờng cong từ trễ có thể quan sát
Ďƣợc nhƣ trên Ďồ thị M-H hình 1.2b [59].
Khi kích thƣớc của vật liệu sắt từ giảm dần, vật liệu sẽ Ďạt Ďến kích thƣớc tới
hạn, tại Ďó, mỗi hạt chỉ chứa 1 (Ďơn) Ďômen, tức là spin từ của tất cả các nguyên tử
sắp xếp theo cùng một hƣớng [60]. Với những hạt Ďơn Ďômen này, Ďể Ďảo hƣớng từ
trƣờng, phải vƣợt qua Ďƣợc hàng rào năng lƣợng KV, trong Ďó K là hằng số dị
hƣớng hiệu dụng và V là thể tích hạt. Khi kích thƣớc hạt giảm, năng lƣợng nhiệt

30. 12
kBT (trong Ďó kB là hằng số Boltzman và T là nhiệt Ďộ) lớn hơn hàng rào năng
lƣợng KV, dẫn tới sự sắp xếp ngẫu nhiên các momen từ theo mọi hƣớng. Hiện
tƣợng này gọi là hiện tƣợng siêu thuận từ. Trong trƣờng hợp này, Ďƣờng cong từ trễ
sẽ không xuất hiện trên Ďƣờng từ hoá. Mặt khác, khi nhiệt Ďộ giảm sao cho
kBT<KV, các hạt trải qua một trạng thái chuyển tiếp từ trạng thái siêu thuận từ sang
trạng thái khoá (trạng thái trong Ďó các moment từ có hƣớng xác Ďịnh Ďƣợc). Nhiệt
Ďộ tại Ďó kBT=KV gọi là nhiệt Ďộ khoá (blocking temperature) TB [61].
(a)
(b)
Hình 1.2: Cấu trúc Ďơn và Ďa Ďômen của hạt Fe3O4 theo kích thƣớc (a) và Ďƣờng cong từ
hoá của vật liệu sắt từ dạng khối (hình lớn) so với dạng siêu thuận từ (hình nhỏ) (b) [62]
Hạt nano oxit sắt từ kích thƣớc nhỏ hơn hoặc xấp xỉ 20 nm thƣờng thể hiện
tính chất siêu thuận từ tại nhiệt Ďộ phòng [7, 63]. Do có momen từ nội tại bằng 0
(do chuyển Ďộng nhiệt sau khi ngừng áp từ trƣờng ngoài), tƣơng tác từ của các hạt
nano sắt từ Ďƣợc tối thiểu hoá, do Ďó, chúng rất thích hợp cho các ứng dụng thực tế
H
Ms
M
Hc
Mr

31. 13
[5].
Nano Fe3O4 có thể Ďƣợc dùng làm chất hấp phụ và xử lí các chất ô nhiễm
trong môi trƣờng [64, 65], Ďƣợc dùng trong công nghệ thông tin và truyền thông
[66] và Ďặc biệt Ďƣợc sử dụng rất nhiều trong lĩnh vực y sinh. Trong lĩnh vực này,
hạt nano từ có thể Ďƣợc dùng Ďể tách chiết, làm giàu các phân tử sinh học nhờ từ
trƣờng ngoài [67]. Bên cạnh Ďó, là các ứng dụng: dẫn thuốc hƣớng Ďích, phóng
thích thuốc chủ Ďộng, làm tăng Ďộ tƣơng phản ảnh cộng hƣởng từ và nhiệt trị nhờ
hiệu ứng Ďốt nóng cảm ứng từ bằng từ trƣờng xoay chiều. Các ứng dụng này sẽ
Ďƣợc trình bày chi tiết dƣới Ďây.
1.3.2. Mang thuốc hướng đích
Nguyên tắc cơ bản của ứng dụng này là bao bọc, liên kết hoặc hấp phụ các
dƣợc chất lên hạt nano từ. Trong Ďó, hạt nano có lõi là hạt từ và lớp vỏ có thể là
polime. Cách thức mang thuốc lên hạt từ phụ thuộc vào Ďặc tính của thuốc và cấu
trúc hạt nano. Với sự kết hợp của từ trƣờng ngoài và các tác nhân hƣớng Ďích khác,
loại hệ này có thể Ďƣa thuốc hiệu quả Ďến các vị trí nhiễm bệnh (hình 1.3). Hạt nano
có khả năng thẩm thấu qua các lỗ trống trên các thành mạch máu bị rò rỉ ở khối u
(hiệu ứng tăng tính thấm và thời gian lƣu). Khi hệ mang thuốc Ďến các vị trí này,
dƣợc chất sẽ Ďƣợc giải phóng khỏi hệ mang nhờ hoạt Ďộng của các enzym, các thay
Ďổi của Ďiều kiện môi trƣờng in vivo nhƣ nhiệt Ďộ, pH…, hoặc các tác Ďộng khác.
Phƣơng pháp dẫn thuốc này có ƣu Ďiểm là giảm liều dùng và các phản ứng phụ trên
tế bào khoẻ mạnh [6, 62].
Có nhiều nghiên cứu chứng minh ƣu Ďiểm của phƣơng pháp dẫn thuốc hƣớng
Ďích này. Trong nghiên cứu in vitro [68], các tác giả Ďã sử dụng dãy các nam châm
NdFeB Ďƣờng kính 4,5 mm và sắp xếp các cực một cách liên tiếp. Bình chứa tế bào
ung thƣ biểu mô vú Ďƣợc Ďặt trên các nam châm, thêm hạt nano oxit sắt từ bọc tinh
bột vào bình. Sau khi ủ, mức Ďộ xâm nhập tế bào nhờ từ trƣờng Ďƣợc xác Ďịnh bằng
cách Ďo hàm lƣợng sắt trong mẫu thí nghiệm và mẫu Ďối chứng. Kết quả cho thấy,
dƣới tác Ďộng của từ trƣờng, hạt từ tập trung trong tế bào ung thƣ nhiều hơn.
Để xác Ďịnh khả năng hƣớng Ďích tới khối u trong não trong thử nghiệm in
vivo, chuột Ďƣợc gây mê (qua Ďƣờng hô hấp với hỗn hợp isofrurane/không khí nồng
Ďộ 1,5%), Ďầu chuột Ďƣợc Ďặt giữa 2 cực của một nam châm Ďiện. Hạt nano từ Ďƣợc

32. 14
tiêm vào tĩnh mạch Ďuôi chuột với liều 12 mg/kg, duy trì từ trƣờng trong 30 phút.
Chuột Ďối chứng Ďƣợc tiêm hạt từ với cùng nồng Ďộ nhƣng không Ďặt trong từ
trƣờng. Sau 30 phút, mổ chuột, tách các mô não bình thƣờng và mô não ung thƣ Ďể
xác Ďịnh hàm lƣợng Fe. Kết quả Ďƣợc chỉ ra trên hình 1.4. Rõ ràng, dƣới tác Ďộng
của từ trƣờng, hệ hạt tập trung Ďến khối u với tỉ lệ cao hơn hẳn các trƣờng hợp còn
lại, chứng tỏ hiệu quả hƣớng Ďích tốt của hệ. Cùng nhóm tác giả công trình [69]
khẳng Ďịnh tính hiệu quả của hình thức hƣớng Ďích bằng từ trƣờng, trong Ďó, chỉ rõ
sự khác nhau khi Ďƣa hạt từ vào cơ thể qua Ďƣờng tiêm tĩnh mạch và Ďƣa qua Ďộng
mạch cổ. Các tác giả [70] Ďã chứng minh, từ trƣờng ngoài có tác dụng Ďƣa hạt từ
Ďến vị trí mong muốn cả in vitro và in vivo.
Hình 1.3: Sơ Ďồ minh họa cơ chế hƣớng Ďích bằng từ trƣờng ngoài [62]
Mới Ďây, các hệ mang nano (vỏ polime PLGA, lõi dầu chứa hạt nano Fe3O4)
kích thƣớc thuỷ Ďộng khoảng 200 nm Ďƣợc tổng hợp Ďể mang docetaxel (DTX) và
xác Ďịnh hiệu quả Ďiều trị cho chuột có khối u CT26 khi áp dụng hƣớng Ďích bằng
từ trƣờng [71]. Kết quả cho thấy hƣớng Ďích chủ Ďộng nhờ từ trƣờng ngoài cho
phép Ďƣa DTX với liều lƣợng 5-8 mg/kg Ďến khối u có hiệu quả hơn, làm tăng khả
năng sống của nhóm chuột thí nghiệm so với nhóm Ďối chứng. Nghiên cứu này
Ďồng thời cũng Ďƣa ra mô hình cho phép tính toán và dự Ďoán hiệu quả của hƣớng
Ďích bằng từ trƣờng cho các nghiên cứu tiếp theo.

33. 15
Hình 1.4: Nồng Ďộ hạt từ ở khối u và mô lành trong não của chuột Ďƣợc hƣớng
Ďích bằng từ (n=4) và chuột Ďối chứng (n=3) [72]
1.3.3. Nhiệt trị và phóng thích thuốc dựa trên hiệu ứng đốt nóng cảm ứng từ
Nhiệt trị là phƣơng pháp Ďiều trị dựa trên tác dụng của nhiệt Ďối với tế bào hay
khối u. Theo tác giả [73], nhiệt trị ung thƣ có thể thực hiện ở 2 vùng nhiệt Ďộ: nhiệt
Ďộ từ 42 - 47o
C có khả năng tiêu diệt tế bào ung thƣ (trong khi tế bào lành - chịu
Ďƣợc nhiệt Ďộ Ďến 70o
C vẫn an toàn [74]) và nhiệt Ďộ từ 47-60o
C, khối u có thể bị
bóc tách (abalation). Có nhiều vật liệu có khả năng sinh nhiệt trong cơ thể nhƣ hạt
nano từ trong từ trƣờng, hạt nano La0,7Sr0,3MnO3 dƣới tác Ďộng của sóng radio [75].
Trong Ďó, hạt nano từ rất Ďƣợc quan tâm. Khả năng sinh nhiệt của hạt từ dƣới tác
Ďộng của từ trƣờng xoay chiều Ďƣợc gọi là hiệu ứng Ďốt nóng cảm ứng từ (magnetic
inductive heating - MIH). Quá trình sinh nhiệt này liên quan tới 4 cơ chế tổn hao từ:
cơ chế từ trễ - do chuyển Ďộng Ďảo chiều từ Ďộ theo từ trƣờng ngoài; hồi phục Neel
– do chuyển Ďộng quay mômen từ của hạt siêu thuận từ Ďơn Ďômen trong từ trƣờng
xoay chiều; hồi phục Brown - do chuyển Ďộng quay toàn bộ hạt trong môi trƣờng
chất lỏng; và dòng Fuco – do chuyển Ďộng của dòng electron trên bề mặt hạt [76].
Trong Ďó, hồi phục Neel hoặc hồi phục Brown Ďóng vai trò chủ yếu trong quá trình
sinh nhiệt của hạt nano Fe3O4 siêu thuận từ [77].
Các thông số Ďặc trƣng cho khả năng sinh nhiệt của hạt nano oxit sắt từ là tốc
Ďộ hấp thụ riêng (specific absorption rate - SAR) và công suất tổn hao nội tại
Khối u Ďƣợc hƣớng Ďích
Mô lành Ďƣợc hƣớng Ďích
Khối u không hƣớng Ďích
Mô lành không hƣớng Ďích
nmolFe/g

34. 16
(intrinsic loss power – ILP). SAR còn Ďƣợc gọi là công suất tổn hao riêng (specific
loss power – SLP) có Ďơn vị W/g và tính theo công thức:
Trong Ďó là khối lƣợng chất lỏng từ, là khối lƣợng hạt nano từ
trong mẫu, là nhiệt dung riêng của chất lỏng, là tốc Ďộ tăng nhiệt ban Ďầu của
hạt (Ďƣợc xác Ďịnh trực tiếp trên Ďồ thị nhiệt Ďộ-thời gian Ďốt của vật liệu) [78].
SAR phụ thuộc vào nhiều thông số khác nhau nhƣ hình dạng, kích thƣớc hạt,
phân bố kích thƣớc hạt, thành phần hoá học, tính chất bề mặt, từ Ďộ bão hoà cũng
nhƣ cƣờng Ďộ từ trƣờng và tần số của từ trƣờng ngoài [80]. Để loại trừ ảnh hƣởng
của từ trƣờng ngoài, có thể sử dụng Ďại lƣợng ILP Ďƣợc tính theo công thức:
[81]
Trong Ďó H là cƣờng Ďộ và f là tần số của từ trƣờng ngoài.
Các nghiên cứu khảo sát khả năng sinh nhiệt cảm ứng từ của các vật liệu trên
nền nano Fe3O4 rất phổ biến. Chẳng hạn, hạt nano tổ hợp Fe3O4-chitosan nồng Ďộ
20 mg/ml trong từ trƣờng 80 kHz và 30 kA m−1
có thể Ďốt nóng môi trƣờng tới nhiệt
Ďộ 53,7o
C sau 29 phút [82]. Hạt nano Fe3O4 bọc alginate mang curcumin với nồng
Ďộ hạt từ 2 mg/ml có nhiệt Ďộ bão hoà tăng nhanh theo cƣờng Ďộ từ trƣờng, dung
dịch nồng Ďộ từ 0,6 mg/ml (với từ trƣờng 236 kHz, 65Oe) có thể Ďạt Ďƣợc nhiệt Ďộ
Hình 1.5: Chuyển Ďộng quay trong hồi phục Néel (a) momen từ quay trong khi hạt cố Ďịnh;
hồi phục Brown (b) momen từ tƣơng ứng với trục tinh thể, không Ďổi khi hạt quay [79]

35. 17
từ 45o
C trở lên [39]. Hạt nano Fe3O4 chức năng hoá với bán kính thuỷ Ďộng 12,4
nm, từ Ďộ bão hoà 51 emu/g, có khả năng sinh nhiệt với giá trị SAR Ďạt 132 W/g
trong từ trƣờng 230 kHz, 100 Oe [83]. Hạt từ Ďiều chế bằng phƣơng pháp phân huỷ
nhiệt có giá trị ILP=8,4 nH.m2
/kg [49].
Sử dụng hạt nano từ Ďể ứng dụng trong nhiệt trị liệu Ďã Ďƣợc nghiên cứu từ
năm 1957 [84]. Các tác giả nghiên cứu này Ďƣa hạt Fe3O4 có kích thƣớc từ 0,02 Ďến
0,1 μm vào trong thành ruột của chó, sau Ďó cắt các hạch bạch cầu chứa hạt nano từ
(với nồng Ďộ tiêm vào 5 mg/g hạch bạch cầu) và chiếu từ trƣờng xoay chiều 200-
240 Oe. Nhiệt Ďộ thay Ďổi Ďƣợc xác Ďịnh là 14o
C/3 phút. Kể từ Ďó, khả năng sinh
nhiệt Ďể diệt tế bào in vitro [8, 85] cũng nhƣ in vivo [86] của hạt nano Fe3O4 tiếp tục
Ďƣợc nghiên cứu rộng rãi. Gần Ďây, các thử nghiệm nhiệt trị liệu bằng hạt từ trên
ngƣời Ďã Ďƣợc thực hiện với kết quả rất khả quan [87].
Bên cạnh ứng dụng nhiệt trị liệu, hiệu ứng Ďốt nóng cảm ứng có thể Ďƣợc sử
dụng Ďể kích thích quá trình phóng thích thuốc khỏi hạt từ một cách chủ Ďộng.
Chẳng hạn, tamoxifen citrat (TMX) Ďƣợc mang trên hệ hạt nano oxit sắt từ bọc
bằng -cyclodextrin (CD) gắn folate, sau Ďó Ďƣa vào từ trƣờng xoay chiều với nồng
Ďộ 20 mg/ml làm nhiệt Ďộ tăng nhanh chóng lên tới 42,5o
C, nhiệt Ďộ phù hợp với
mô hình nhiệt trị (hình 1.6a). Hiệu ứng sinh nhiệt này Ďóng vai trò là tác nhân
phóng thích TMX khỏi lớp vỏ CD của hạt từ (hình 1.6c). Sự phóng thích thuốc chỉ
diễn ra khi áp từ trƣờng vào hệ (ON) và dừng lại khi ngừng áp từ trƣờng (OFF)
(hình 1.6b).

36. 18
Hình 1.6: (a) Sự tăng nhiệt Ďộ theo thời gian của hệ hạt nano từ 20 mg/ml mang TMX
trong từ trƣờng 230 kHz, 100 Oe. (b) Phóng thích thuốc TMX chủ Ďộng bằng cách bật và
tắt từ trƣờng ngoài. (c) Sơ Ďồ minh hoạ quá trình phóng thích thuốc nhờ áp từ trƣờng xoay
chiều [83]
Một nghiên cứu khác liên quan Ďến các liposome mang hạt từ gắn
Doxorubicin có thể tăng nhiệt tới 42o
C trong vài phút trong từ trƣờng xoay chiều
tần số 3,5 MHz. Trong quá trình tăng nhiệt, Dox Ďƣợc phóng thích ra với tỉ lệ lớn
[88]. Các tác giả [89] tổng hợp hạt nano Fe3O4 mang Tetramethylrhodamine-5-C2-
maleimide và xác Ďịnh Ďƣợc rằng khi áp từ trƣờng ngoài, hệ giải phóng rhodamine
mà không làm thay Ďổi Ďáng kể nhiệt Ďộ của môi trƣờng.
1.3.4. Tăng cường độ tương phản ảnh cộng hưởng từ hạt nhân
Độ tƣơng phản là khái niệm Ďề cập Ďến sự khác biệt về tín hiệu giữa các khu
vực liền nhau, có thể là giữa mô với mô, mô với mạch máu hoặc giữa mô với
xƣơng. Tác nhân tƣơng phản trong chụp X quang hoặc CT dựa trên sự khác biệt về
mật Ďộ electron giữa các khu vực này. Đối với chụp cộng hƣởng từ (MRI), cơ chế
tạo Ďộ tƣơng phản phức tạp hơn nhiều. Sự tƣơng phản xảy ra do kết quả tƣơng tác
của chất tƣơng phản với proton trong các phân tử nƣớc xung quanh. Tƣơng tác này
chịu ảnh hƣởng của rất nhiều yếu tố cả bên trong và bên ngoài nhƣ mật Ďộ proton
hay chuỗi xung MRI. Nguyên tắc cơ bản của MRI là dựa trên cộng hƣởng từ hạt
nhân (nuclear magnetic resonance NMR) Ďi kèm với quá trình hồi phục spin proton
trong từ trƣờng. Khi các proton bị Ďặt trong từ trƣờng mạnh, spin của chúng sẽ Ďịnh
hƣớng song song cùng hoặc ngƣợc chiều với từ trƣờng ngoài. Hình 1.7 minh họa
nguyên tắc của phƣơng pháp chụp cộng hƣởng từ. Trong quá trình Ďịnh hƣớng này,
các spin có một tần số xác Ďịnh, gọi là tần số Larmor o (hình 1.7a). Khi áp một tần
số cộng hƣởng trong vùng sóng vô tuyến (radio frequency pulse) vào hạt nhân, các
proton sẽ hấp thụ năng lƣợng và bị kích thích lên trạng thái song song ngƣợc chiều.
Khi ngừng chiếu sóng vô tuyến, hạt nhân bị kích thích sẽ hồi phục trở về trạng thái
ban Ďầu có năng lƣợng thấp hơn (hình 1.7b). Có 2 con Ďƣờng hồi phục: hồi phục
dọc (hay hồi phục T1) liên quan Ďến sự giảm từ Ďộ khi trở về trạng thái ban Ďầu
(hình 1.7c) và hồi phục ngang (hay hồi phục T2) liên quan Ďến cảm ứng từ trên mặt
phẳng vuông góc Mxy. Cảm ứng từ này sẽ mất Ďi trong quá trình chuyển pha spin

37. 19
(hình 1.7d). Dựa trên các quá trình hồi phục, các tác nhân tƣơng phản ảnh Ďƣợc
phân loại thành tác nhân tƣơng phản T1 hoặc T2. Chất tƣơng phản ảnh T1 thƣờng là
các phức chất thuận từ của Gadoli (Gd), chất tƣơng phản T2 thƣờng là các hạt nano
oxit sắt [90]. Trong Ďó, chất tƣơng phản T1 thƣờng tạo ra tín hiệu sáng màu hơn còn
chất tƣơng phản T2 tạo ra tín hiệu tối màu hơn, Ďộ tƣơng phản tạo bởi nano oxit sắt
có thể cao hơn so với phức chất Gd tới 10 lần [91].
Hình 1.7: Nguyên tắc chụp ảnh cộng hƣởng từ [90]
Cƣờng Ďộ của hiệu ứng tƣơng phản T2 thƣờng Ďƣợc biểu thị qua tốc Ďộ hồi
phục spin-spin R2 (R2=1/T2). R2 càng lớn thì mức Ďộ tƣơng phản càng cao. Khi vẽ
Ďồ thị R2 theo nồng Ďộ mol của nguyên tử Fe và xác Ďịnh hệ số góc của Ďồ thị
(tuyến tính) sẽ thu Ďƣợc Ďộ hồi phục (hoặc hệ số hồi phục) r2. Độ hồi phục r2 là Ďại
lƣợng Ďặc trƣng cho khả năng tăng Ďộ tƣơng phản ảnh của mỗi chất [92].

38. 20
Hình 1.8: Ảnh MRI chụp ở chế Ďộ T2 (TE=150 ms) các ống 5-mm với nồng Ďộ hạt
từ bọc mantol khác nhau [93]
Để sử dụng hạt nano sắt từ làm chất tƣơng phản ảnh theo cơ chế T2, hạt nano
sắt từ cần có kích thƣớc và bề mặt thích hợp. Sản phẩm thƣơng mại Resovist® Ďƣợc
tạo từ hạt nano Fe3O4 bọc cacboxyldextran có kích thƣớc từ 45-60 nm từng Ďƣợc sử
dụng Ďể phân biệt các thƣơng tổn lành tính so với ác tính. Tuy sản phẩm này Ďã
dừng sản xuất từ năm 2009 nhƣng vẫn Ďƣợc sử dụng phổ biến làm chất so sánh
trong các nghiên cứu [94].
Trên cùng lõi từ, bọc bằng poly (ethylene glycol) (PEG), dopamin và các chất
bọc khác nhau cho kết quả Ďộ hồi phục MRI khác nhau [96]. Theo nghiên cứu này,
2 thông số ảnh hƣởng Ďến Ďộ hồi phục là nhóm tạo phức và cách thức chức năng
hoá bề mặt. Trong Ďó, nhóm cacboxylat có thể làm giảm Ďộ hồi phục của hạt nano
từ.
1.3.5. Hệ nano đa chức năng
Xu hƣớng kết hợp nhiều chức năng trong một hệ vật liệu y sinh học, Ďặc biệt
là trong chuẩn Ďoán và Ďiều trị ung thƣ Ďƣợc nhiều nhóm nghiên cứu trên thế giới
thực hiện.
Với lớp vỏ bọc SiO2, thanh nano Fe3O4/SiO2 mang Doxorubicin với Ďộ dài
Hình 1.9: Ảnh MRI của khối u KB trên chuột nude trƣớc (a, c) và 4h sau khi tiêm hạt
từ (b, d) [95]

39. 21
~520 nm, Ďƣờng kính ~180 nm, từ Ďộ bão hoà ~20 emu/g Ďƣợc nghiên cứu với 2
chức năng: tăng Ďộ tƣơng phản ảnh và mang thuốc. Kết quả nghiên cứu cho thấy hệ
vật liệu này tạo hiệu ứng làm tối với giá trị r2 cao (192 mM−1
s−1
), dung lƣợng mang
thuốc Ďạt 65% và có khả năng nhiệt trị trong Ďiều kiện từ trƣờng tần số 247 kHz và
cƣờng Ďộ từ 293-419 Oe (hình 1.10).
Hình 1.10: Hiệu ứng Ďốt nóng cảm ứng của hệ Fe3O4/SiO2 5 mg/ml và Ďồ thị SAR -Tmax
theo cƣờng Ďộ từ trƣờng [97].
Hạt nano Fe3O4 kích thƣớc 10 nm bọc bằng albumin, mang Doxorubicin, gắn
folate (Fe3O4/BSA–DEX–FA) có giá trị tốc Ďộ hồi phục r2 rất lớn (hơn 360 mM-1
.s-
1
) và thể hiện khả năng tƣơng phản tốt, cả trong thử nghiệm in vitro (hình 1.11) và
in vivo. Hệ vật liệu này Ďồng thời có khả năng hoá trị, làm tăng hiệu quả ức chế
khối u và kéo dài thời gian sống cho chuột mang khối u H22.
Nhóm tác giả [98] Ďã chế tạo hệ Ďa chức năng kích thƣớc 35-50 nm trên cơ sở
chức năng hoá bề mặt hạt nano Fe3O4 bằng OCMCS và axit folic Ďể tăng cƣờng tính
tƣơng thích sinh học và khả năng hƣớng Ďích ung thƣ của hệ. Kết quả nghiên cứu in
vitro cho thấy hệ vật liệu này làm giảm mạnh Ďộc tính nano, Ďồng thời giảm tỉ lệ hạt
bị bắt bởi các Ďại thực bào. Thêm vào Ďó, axit folic trên bề mặt làm tăng khả năng
hƣớng Ďích in vivo, kết quả Ďƣợc thể hiện trên ảnh MRI.
Hình 1.11: Ảnh MR theo nồng Ďộ của hạt nano Fe3O4/BSA–DEX–FA (chế Ďộ chụp TR¼
NhiệtĎộ(o
C)
t (s) H (Oe)

40. 22
3000 ms, TE¼ 13,2 ms)[99].
Các hệ nano kết hợp chức năng quang - từ hiện nay cũng Ďang là hƣớng
nghiên cứu Ďƣợc quan tâm phát triển. Hình 1.12 là ảnh hiển vi huỳnh quang của tế
bào FR(+) KB Ďƣợc ủ với hạt nano oxit sắt từ bọc poli(acrylic axit) mang thuốc
nhuộm huỳnh quang Rhodamine 123 không (PAAIO-Rh123) và có gắn axit folic
PAAIO-Rh123-FA-PEG. Các hệ nano này Ďƣợc Ďiều chế bằng phƣơng pháp hoá
học với 2 chức năng: chụp ảnh cộng hƣởng từ và làm Ďầu dò huỳnh quang. Hệ
PAAIO-Rh123-FA-PEG có từ tính tốt, cho phép hƣớng Ďích khối u bằng từ trƣờng
ngoài, tốc Ďộ hồi phục r2 = 105,39 mM-1
.s-1
. Tính chất huỳnh quang của hệ cho phép
phát hiện các yếu tố sinh học liên quan [11]. Tính chất quang-từ cũng Ďƣợc khai
thác theo cách tƣơng tự trong công trình [100]. Năm 2016, polime liên hợp với các
nhóm chức cation và anion Ďƣợc phủ lên bề mặt hạt nano từ, sau Ďó kết hợp với các
chất Ďánh dấu huỳnh quang với màu sắc khác nhau tạo ra phần vỏ 3 lớp. Các lớp vỏ
polime này có hiệu suất huỳnh quang lớn, cho phép quan sát Ďƣợc hệ hạt ở nồng Ďộ
thấp bên trong tế bào bằng các kĩ thuật huỳnh quang. Đặc biệt, dƣới tác Ďộng của từ
trƣờng ngoài, khả năng nhập bào của hệ nano tăng lên Ďáng kể so với mẫu Ďối
chứng [9]. Bên cạnh Ďó, hạt nano từ gắn borondipyrromethene có thể Ďánh dấu
huỳnh quang và chụp cộng hƣởng từ Ďể phát hiện các tổn thƣơng vùng não [101].
Ngoài ra, một số nghiên cứu Ďã kết hợp tính chất từ của Fe3O4 với tính chất
huỳnh quang của các chấm lƣợng tử (quantum dots) trong việc phát hiện tế bào ung
thƣ nhờ tín hiệu huỳnh quang, Ďồng thời mang thuốc Ďể diệt các tế bào này [102,
103].

41. 23
Hình 1.12: Phân tích ảnh hiển vi huỳnh quang của mẫu PAAIO-Rh123 và PAAIO-Rh123-
FA-PEG với nồng Ďộ 100mg/mL nhập bào vào tế bào FR(+) KB theo các thời gian khác
nhau ở 37o
C [11]
1.4. Vấn đề của hạt nano oxit sắt từ cho các ứng dụng y sinh
Độ bền và khả năng phân tán của hạt nano Fe3O4 trong môi trƣờng sinh học là
yếu tố cực kì quan trọng Ďể sử dụng các hạt này trong thực tế. Khi Ďƣa hạt nano
Fe3O4 vào môi trƣờng sinh lí, hạt nano Fe3O4 nguyên chất với diện tích bề mặt riêng
lớn có xu hƣớng tƣơng tác với các protein huyết tƣơng, chẳng hạn nhƣ fibronectin
và immunoglobulin, tạo thành các Ďám hạt. Quá trình này gọi là quá trình opsonin
hoá, làm cho chúng nhanh chóng bị nhận dạng và bị bắt bởi hệ thống lƣới nội mô
(Reticuloendothelial System – RES) hoặc hệ Ďại thực bào Ďơn nhân (mononuclear
phagocytic system - MPS) [28]. Kết quả là, hạt nano từ sẽ nhanh chóng bị Ďào thải
khỏi hệ tuần hoàn máu và tập trung vào các cơ quan chứa nhiều thực bào (nhƣ gan
hoặc thận). Do Ďó, hạt nano từ nguyên thuỷ có thể dùng Ďể hƣớng Ďích Ďến các cơ
quan này hoặc chuẩn Ďoán các bệnh liên quan hoạt Ďộng của các thực bào nhƣ xơ
vữa Ďộng mạch, lao phổi, và viêm khớp dạng thấp [104]. Ngƣợc lại, Ďể Ďƣa Ďủ
lƣợng hạt Ďến Ďƣợc khối u cho các ứng dụng chuẩn Ďoán hay Ďiều trị, cần phải duy
trì thời gian lƣu của hạt trong máu dài hơn. Kích thƣớc và tính chất bề mặt của hạt

42. 24
nano oxit sắt từ Ďóng vai trò quan trọng trong tƣơng tác hay Ďào thải hạt bởi tế bào.
Nói chung, những hạt có kích thƣớc lớn hơn 200 nm bị cô lập bởi gan và thận theo
cơ chế lọc, những hạt dƣới 10 nm nhanh chóng bị thải loại theo cơ chế thoát mạch
hoặc thanh thải qua thận [105].
Bên cạnh kích thƣớc hạt, các tính chất bề mặt của hạt cũng là yếu tố cần quan
tâm. Bề mặt ƣa nƣớc ngăn tƣơng tác của hạt nano với hệ thống lƣới nội mô và làm
tăng thời gian lƣu thông trong máu của hạt. Ngƣợc lại, bề mặt kị nƣớc làm tăng quá
trình opsonin hoá và khiến hạt nhanh chóng bị Ďào thải [19]. Bên cạnh Ďó, bề mặt
mang Ďiện tích thƣờng bị hấp thu nhiều hơn so với bề mặt trung hoà Ďiện, Ďiện tích
bề mặt càng lớn, hạt bị hấp thu càng nhiều. Hạt Ďiện tích dƣơng thƣờng bị Ďào thải
nhanh do tƣơng tác tĩnh Ďiện không Ďặc hiệu giữa hạt mang Ďiện dƣơng với tế bào
có Ďiện tích bề mặt âm. Tuy nhiên, hạt mang Ďiện âm cũng bị hấp thu bởi các Ďại
thực bào do sự hấp phụ mạnh và không Ďặc hiệu của chúng lên bề mặt màng huyết
tƣơng [7]. Chẳng hạn, hạt nano oxit sắt từ bọc DMSA (có lõi Ďƣờng kính 8,7 nm)
liên kết hiệu quả và không Ďặc hiệu lên bề mặt của tế bào ung thƣ ngƣời HeLa và
Ďại thực bào chuột RAW264.7 tại các vị trí mang Ďiện dƣơng trên màng tế bào, và
chúng tƣơng tác với nhau bởi cơ chế nhập bào [106]. Khi so sánh với hạt nano sắt
từ bọc dextran, sự hấp thu bởi thế bào HeLa của hạt nano Fe3O4 bọc DMSA cao hơn
xấp xỉ 3 lần. Tƣơng tác không Ďặc hiệu giữa hạt nano với màng tế bào có thể gây ra
ảnh hƣởng xấu về mặt Ďộc tính do nguy cơ liên quan Ďến sự phân bố và tích lũy hạt
nano trên tế bào hoặc mô theo một cách không Ďặc hiệu [107]. Nhƣ vậy, việc chức
năng hoá bề mặt của hạt nano Fe3O4 là rất cần thiết Ďể Ďi Ďến các ứng dụng y sinh
của vật liệu này.
Ngoài Ďộ bền keo và thời gian lƣu thông trong máu, hạt nano từ cũng Ďòi hỏi
phải tích luỹ Ďến những vị trị Ďặc hiệu mới có thể sử dụng Ďể Ďiều trị khối u. Hạt
nano với thời gian lƣu Ďủ dài có thể Ďi Ďến khối u một cách thụ Ďộng nhờ hiệu ứng
tăng cƣờng Ďộ thấm và thời gian lƣu (enhanced permeability and retention effect –
EPR). Do Ďặc tính dễ bị rò rỉ của các mao mạch trong khối u, các hạt có kích thƣớc
từ 1-500 nm theo thời gian có thể di chuyển vào khối u [108]. Tuy nhiên, cấu trúc dị
thể của khối u cũng nhƣ các loại rào chắn trong cơ thể (chẳng hạn nhƣ rào chắn máu
não) có thể ngăn các hạt nano Ďi vào khối u, dẫn tới giảm hiệu quả của hiệu ứng

43. 25
EPR [109]. Do Ďó, các tác nhân hƣớng Ďích chủ Ďộng thƣờng Ďƣợc kết hợp vào bề
mặt hạt Ďể tăng cƣờng hiệu quả (nội dung này sẽ Ďƣợc trình bày chi tiết trong mục
1.5.4).
1.5. Chức năng hoá bề mặt hạt Fe3O4
Chức năng hoá bề mặt hạt nano Fe3O4 là một yêu cầu bắt buộc Ďể có thể ứng
dụng trong y sinh. Quá trình này cho phép tăng Ďộ bền và giảm thiểu các quá trình
hấp phụ sinh học không Ďặc hiệu. Độ bền của hạt nano Fe3O4 là kết quả của cân
bằng giữa các lực hút và lực Ďẩy. Khi các tƣơng tác hút (lực Van Der Waals, tƣơng
tác lƣỡng cực-lƣỡng cực) chiếm ƣu thế, chuyển Ďộng Brown sẽ làm cho các hạt bị
kết tụ [110]. Để làm bền hạt nano Fe3O4 trong môi trƣờng nƣớc cần tăng cƣờng các
tƣơng tác Ďẩy giữa chúng (gồm lực Ďẩy tĩnh Ďiện và lực Ďẩy không gian). Lực Ďẩy
tĩnh Ďiện giữa các hạt xuất hiện do lớp Ďiện tích kép còn lực Ďẩy không gian Ďƣợc
tạo ra bởi các lớp hấp phụ hoặc polime trên bề mặt hạt. Lực Ďẩy tĩnh Ďiện chịu ảnh
hƣởng của lực ion trong dung dịch. Lớp Ďiện kép xung quanh các hạt tích Ďiện sẽ
giảm khi lực ion tăng, dẫn Ďến sự kết tủa các hạt nano này. Do Ďó, quá trình làm bền
bằng lực Ďẩy không gian thƣờng Ďƣợc lựa chọn do lực Ďẩy không gian không chịu
ảnh hƣởng bởi lực ion. Lực Ďẩy không gian cũng tồn tại Ďƣợc cả trong môi trƣờng
phân cực và không phân cực. Vật liệu Ďƣợc sử dụng Ďể làm bền không gian cho các
hạt nano Fe3O4 có thể là các chất hữu cơ dạng monome hoặc polime và các chất làm
bền vô cơ [7]. Dƣới Ďây, tập trung trình bày một số polime Ďƣợc sử dụng nhiều Ďể
làm bền hạt nano Fe3O4 ứng dụng trong y sinh. Ngoài Ďặc tính làm bền, polime còn
Ďóng vai trò nhƣ những tác nhân giúp kiểm soát quá trình phóng thích thuốc từ hệ
chất mang [111].
1.5.1. Bền hoá hạt nano Fe3O4 bằng polime tổng hợp
Các polime tổng hợp thƣờng Ďƣợc sử dụng là poli (etilen glicol) (PEG),
poli(lactic-co-glycolic axit) (PLGA), poly(N-isopropylacrylamide) (PNIPAAm),
poly(amido amine) (PAMAM)…
PEG là polime ƣa nƣớc, tan tốt trong nƣớc và có thính tƣơng thích sinh học
cao. Hạt nano Fe3O4 bọc PEG có Ďộ tan và Ďộ bền cao trong môi trƣờng nƣớc cũng
nhƣ môi trƣờng sinh lí. Quá trình bọc bằng PEG có thể ngăn Ďƣợc sự hấp phụ
không Ďặc hiệu, do Ďó tăng cƣờng thời gian lƣu thông trong máu và giảm quá trình

44. 26
hấp thu hạt bởi các tế bào thực bào [112, 113].
PLGA là polime có tính kị nƣớc. Việc gắn kết PLGA lên bề mặt hạt nano oxit
sắt từ thƣờng Ďƣợc thực hiện bởi phƣơng pháp nhũ tƣơng và bay hơi dung môi. Các
thông số kích thƣớc trung bình, dải phân bố kích thƣớc hạt có thể Ďiều khiển Ďƣợc
bằng cách thay Ďổi khối lƣợng phân tử, mức Ďộ thuỷ phân của chất hoạt Ďộng bề
mặt, nồng Ďộ pha nƣớc và tốc Ďộ khuấy trộn [114].
Nhiều nghiên cứu còn sử dụng copolime trên cơ sở PEG và PLGA Ďể làm chất
bọc cho hạt nano từ [115, 116]. Các kết quả Ďều chứng minh hạt nano Fe3O4 Ďƣợc
làm bền và cho hiệu ứng tốt trong các ứng dụng y sinh. Tuy nhiên, các polime tổng
hợp kể trên Ďều tƣơng Ďối Ďắt tiền hoặc Ďòi hỏi quá trình tổng hợp phức tạp với
nhiều hoá chất Ďộc hại với môi trƣờng. Do Ďó trong nghiên cứu này, chúng tôi tập
trung sử dụng các polime tự nhiên.
1.5.2. Bền hoá hạt nano Fe3O4 bằng polime tự nhiên
1.5.2.1. Dextran
Dextran là một polisaccarit chứa các mắt xích α–D-glucopyranosyl với mức
Ďộ phân nhánh và Ďộ dài khác nhau. Dextran Ďƣợc sử dụng phổ biến trong các ứng
dụng y sinh vì có tính tƣơng hợp sinh học, Ďộc tính thấp, giá thành tƣơng Ďối thấp
và có thể biến tính dễ dàng. Dextran tan nhiều trong nƣớc và rất bền trong môi
trƣờng axit hoặc kiềm nhẹ. Nó chứa nhiều nhóm –OH nên có thể biến tính bằng các
liên kết hoá học hoặc vật lí [117]. Dextran và các dẫn xuất của nó (nhƣ
cacboxylmetyl dextran) bọc nano Fe3O4 Ďã Ďƣợc cơ quan quản lí thực phẩm và
thuốc Hoa Kì (the US Food and Drug Administration (FDA)) công nhận làm tác
nhân tƣơng phản ảnh cộng hƣởng từ MRI. Chẳng hạn, sản phẩm thƣơng mại
Ferumoxtran-10 chứa các Ďơn tinh thể oxit sắt từ bọc bởi một lớp dày dextran có
thời gian lƣu trong máu dài (thời gian bán thải 25-30 h) Ďƣợc sử dụng Ďể chuẩn
Ďoán khối u ở các mô sâu trong cơ thể nhƣ thận, não và các hạch bạch huyết [118].
1.5.2.2. OCMCS
Cacboxylmetyl chitosan (OCMCS) là dẫn xuất của chitosan (chiết xuất từ
chitin, thành phần chính trong vỏ các loài giáp xác) trong Ďó H trong 1 nhóm -OH
của mỗi mắt xích Ďƣợc thay thế bởi nhóm cacboxylmetyl bằng liên kết cầu ete (-O-
CH2COOH). Đây là polime chứa nhiều nhóm chức hoạt Ďộng OH, NH2, COOH, có

45. 27
tính không Ďộc, có khả năng phân huỷ và tƣơng hợp sinh học, hoạt tính sinh học
mạnh và do Ďó Ďƣợc sử dụng rất nhiều trong các nghiên cứu y sinh học. Đặc biệt,
OCMCS là polime lƣỡng tính nên có khả năng mang các thuốc chống ung thƣ kị
nƣớc rất hiệu quả [119–122].
n
O
H
O
H
NH2
H
OH
H
H
O
O
O
OH
H
H
Hình 1.13: Cấu tạo hoá học của OCMCS
Polime này cùng với nano Fe3O4 Ďƣợc sử dụng Ďể tạo màng phản ứng sinh học
[123]. OCMCS cũng Ďƣợc một số nhóm nghiên cứu Ďể làm bền hoá hạt nano Fe3O4
mang thuốc. Tác giả Huang và cộng sự Ďã dùng OCMCS Ďể bọc hạt nano Fe3O4 gắn
thuốc chelerythrine (Fe3O4@OCMCS-CHE) [124]. Theo Ďó, các hạt nano Ďƣợc
tổng hợp có dạng hình cầu với kích thƣớc trung bình 60 nm, hàm lƣợng thuốc và
hiệu suất mang thuốc tƣơng ứng Ďạt 8,325% và 90,65% (về khối lƣợng), từ Ďộ bão
hòa của hệ Ďạt 27,06 emu/g. Mô hình phóng thích thuốc in vitro từ các hạt nano
diễn ra theo 2 pha: phóng thích nhanh chóng ở giai Ďoạn ban Ďầu và sau Ďó duy trì ở
giai Ďoạn 2. Khảo sát tác Ďộng trên dòng tế bào ung thƣ gan ngƣời (HepG2) cho
thấy các hạt nano Fe3O4@OCMCS-CHE có thể gia tăng hiệu quả ức chế tế bào
HepG2, phụ thuộc vào thời gian và nồng Ďộ. Tƣơng tự, hạt nano Fe3O4 Ďƣợc làm
bền bằng các polisaccarit, trong Ďó có OCMCS, Ďể mang camptothecin (CPT). Các
hạt nano có dạng hình cầu với bán kính thủy Ďộng từ 65 Ďến 280 nm phụ thuộc vào
Ďặc trƣng của các polisacarit. Sự phóng thích thuốc in vitro từ các hệ hạt nano này
Ďều là phóng thích ổn Ďịnh và kéo dài. Thử nghiệm Ďộc tính Ďối với tế bào ung thƣ
gan 7721 cho thấy những hạt nano Fe3O4 mang CPT có hoạt tính ức chế tế bào ung
thƣ in vitro tốt hơn so với CPT. Nguyên nhân có thể là do các hiệu ứng hiệp Ďồng
của các hạt nano từ với chất làm bền lƣỡng tính OCMCS [125].
1.5.2.3. Alginate
Alginate là một polime mạch thẳng, là muối natri của axit alginic Ďƣợc chiết

46. 28
xuất từ rong nâu. Axit alginic có thành phần gồm axit D-mannuronic và axit L-
guluronic (hình 1.14). Hai thành phần này Ďƣợc sắp xếp với nhau tạo thành những
khối trên mạch polyme. Thành phần của chúng thay Ďổi tùy thuộc vào nguồn gốc
của rong nâu [126].
Hình 1.14: Cấu tạo của mạch Alginat và hình ảnh rong nâu
Với sự phát triển các hệ phân tán nano sử dụng trong những ứng dụng y sinh,
alginate Ďã Ďƣợc sử dụng nhƣ tác nhân làm bền hệ phân tán. Ma và cộng sự Ďã sử
dụng alginate Ďể làm bền hệ nano oxit sắt từ [127]. Kết quả cho thấy, các hệ phân
tán tạo ra có kích thƣớc nhỏ hơn 200 nm với Ďộ bền tƣơng Ďối tốt thể hiện qua giá
trị thế zeta lên tới -75,7 mV. Cùng với Ďó, sử dụng alginate làm bền hệ phân tán của
các hạt nano khác cũng Ďã Ďƣợc nghiên cứu nhằm tạo ra những hệ phân tán bền
vững. Nhiều nghiên cứu gần Ďây công bố ứng dụng của alginate với chức năng là
một polime bao bọc, làm bền hệ phân tán cho các thuốc chữa trị bệnh cho ngƣời và
Ďộng vật. Trong năm 2016, Li và cộng sự Ďã nghiên cứu hệ vật liệu mang thuốc
chữa ung thƣ có sử dụng lớp bọc ngoài là alginate [128].
Cũng ứng dụng trong hệ mang thuốc, các hạt Alginate – Chitosan với những
Ďặc tính trƣơng nở, tƣơng thích cao Ďã giúp hệ giảm sự Ďào thải của thuốc và là
nhân tố bao bọc hệ phân bố thuốc celecoxib hiệu quả [128]. Đặc biệt, những nghiên
cứu về gel alginate (cross-linked alginate) cho thấy khả năng mang thuốc tốt hơn,
tăng cƣờng hoạt tính thuốc và giảm thời gian giải phóng thuốc [111].
Thêm vào Ďó, alginate Ďã Ďƣợc nghiên cứu Ďể làm bền hạt nano Fe3O4 có kích
thƣớc 5-10 nm. Hệ nano tạo thành có kích thƣớc thuỷ Ďộng của hạt từ 193,8 Ďến