Chế tạo và khảo sát vật liệu nano silica rỗng có khả năng phát quang ứng dụng trong tải thuốc

Đồ án chế tạo nano silica rỗng phát quang ứng dụng tải thuốc ĐH Sư phạm Kỹ thuật TP.HCM

• Tác giả: Trần Vũ Hà
• Người hướng dẫn: Lý Tấn Nhiệm
• Trường học: Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Công nghệ kỹ thuật hóa học
• Đề tài: Chế tạo và khảo sát vật liệu nano silica rỗng có khả năng phát quang ứng dụng trong tải thuốc
• Loại tài liệu: Đồ án tốt nghiệp
• Năm xuất bản: 2024
• Địa điểm: Thành phố Hồ Chí Minh

Tóm tắt

I. Tổng quan về nano silica rỗng phát quang tải thuốc tại HCMUTE

Vật liệu nano silica rỗng (HMSN) đại diện cho bước tiến lớn trong công nghệ dẫn truyền thuốc hiện đại. Nghiên cứu tại Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP.HCM tập trung tích hợp chấm lượng tử carbon (CNS) lên hạt nano silica rỗng. Sự kết hợp này hình thành một cấu trúc đa chức năng vượt trội. Hạt vật liệu có khoang chứa rỗng bên trong và lớp vỏ mao quản trung bình (mesoporous) đồng đều. Cấu trúc mao quản cho phép nạp lượng lớn dược chất hòa tan kém. Bề mặt silica được chức hóa bằng nhóm amin thông qua tiền chất APTES. Nhóm amin gia tăng độ bền phân tán và khả năng liên kết với tế bào. Đồng thời, chấm lượng tử carbon mang lại tín hiệu phát quang ổn định dưới bước sóng kích thích. Nhờ vậy, vật liệu đảm nhận vai trò kép trong mang thuốc và định vị tế bào. Độ tương thích sinh học cao làm giảm thiểu tối đa phản ứng đào thải. Đây là nền tảng quan trọng giúp tối ưu hóa nồng độ thuốc tại mô đích.

1.1. Bản chất cấu trúc nano silica rỗng và chấm lượng tử

Nano silica rỗng sở hữu lõi không gian rỗng được bao bọc bởi lớp vỏ silica xốp. Cấu trúc mao quản trung bình hình thành từ chất hoạt động bề mặt CTAB. Lõi rỗng tạo dung tích lớn nhằm cô lập các hợp chất dược lý hữu hiệu. Lớp vỏ silica bảo vệ dược chất khỏi quá trình thoái hóa sớm do enzyme sinh học. Điểm nhấn công nghệ nằm ở việc tích hợp chấm lượng tử carbon kích thước dưới mười nanomet. Chấm lượng tử carbon sở hữu độc tính tế bào thấp hơn kim loại nặng. Vật liệu phát quang mạnh mẽ dưới bức xạ tử ngoại khả kiến. Khả năng phát quang hỗ trợ chẩn đoán quang học chính xác. Đồng thời, cấu trúc vỏ silica giúp bảo toàn độ bền quang học của hạt nano.

1.2. Xu hướng nghiên cứu hệ dẫn thuốc tại ĐH Sư phạm Kỹ thuật TP.HCM

Đề tài tốt nghiệp tại Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP.HCM thể hiện sự đón đầu xu hướng y học chính xác. Nhóm nghiên cứu thuộc Khoa Công nghệ Hóa học và Thực phẩm đã tổng hợp thành công hệ mang thuốc thế hệ mới. Mục tiêu trọng tâm là chế tạo vật liệu nano lai hữu cơ vô cơ đa chức năng. Hệ vật liệu CNS@SiO2@mSiO2@APTES không chỉ vận chuyển thuốc an toàn mà còn cung cấp khả năng chẩn đoán thời gian thực. Xu thế tích hợp theranostics giúp rút ngắn thời gian xác định nồng độ thuốc. Nghiên cứu mở ra hướng đi thực tiễn trong tổng hợp vật liệu nano. Các thử nghiệm đánh giá phản ánh độ tin cậy khoa học cao và tiềm năng ứng dụng.

II. Phân tích thách thức của hệ nano silica rỗng phát quang tải thuốc

Các phương pháp điều trị truyền thống thường gặp trở ngại về sinh khả dụng của hoạt chất. Đa số dược chất kháng viêm hoặc trị ung thư có độ tan trong nước rất kém. Tình trạng này đòi hỏi liều lượng cao, dễ gây tác dụng phụ lên mô lành. Thêm vào đó, thuốc thông thường dễ bị đào thải nhanh chóng qua thận hoặc phân hủy bởi enzyme. Các hạt silica nano đặc truyền thống có dung tích tải thuốc rất hạn chế. Bề mặt hạt thiếu khoang rỗng dẫn đến hiện tượng thuốc phóng thích ồ ạt ngay sau khi tiêm. Hiện tượng bùng nổ phóng thích gây ngộ độc tức thời cho cơ thể bệnh nhân. Ngoài ra, việc định vị hạt nano trong mô sống là thách thức kỹ thuật lớn. Các chất phát quang truyền thống như chấm lượng tử kim loại chứa cadmium có độc tính tế bào cao. Kim loại nặng tích tụ lâu dài trong nội tạng sinh ra nguy cơ suy quan trọng. Việc kiểm soát kích thước hạt nano dưới hai trăm nanomet cũng gặp khó khăn. Do đó, việc thiết kế hạt nano silica rỗng kết hợp chất phát quang an toàn trở thành nhu cầu cấp bách.

2.1. Giới hạn dung tích nạp và hiện tượng bùng nổ phóng thích

Vật liệu silica rắn truyền thống sở hữu diện tích bề mặt tiếp xúc giới hạn. Toàn bộ lượng phân tử hoạt chất chỉ bám dính lỏng lẻo bên ngoài vỏ hạt. Liên kết vật lý yếu ớt khiến thuốc dễ bị khuếch tán đột ngột khi gặp dịch sinh lý. Hiện tượng bùng nổ phóng thích giải phóng hơn tám mươi phần trăm lượng thuốc trong vài giờ đầu. Tác động này gây quá liều cục bộ và tổn hại tế bào khỏe mạnh lân cận. Hơn nữa, lượng thuốc còn lại không đủ duy trì nồng độ ức chế lâu dài. Người bệnh phải tái sử dụng nhiều liều liên tục. Tình trạng này làm tăng nguy cơ kháng thuốc và gây độc.

2.2. Nguy cơ độc tính từ các chất chỉ thị huỳnh quang vô cơ

Định vị hạt vận chuyển trong cơ thể đóng vai trò then chốt đối với y học chính xác. Tuy nhiên, các chất nhuộm huỳnh quang hữu cơ thường kém bền quang và nhanh mất màu. Nhiều nghiên cứu trước đây dùng chấm lượng tử bán dẫn chứa cadmium hoặc chì. Các kim loại nặng này giải phóng ion tự do độc hại vào mô sống. Quá trình tích tụ kim loại gây biến đổi cấu trúc tế bào. Nguy cơ độc tính cản trở nghiêm trọng ứng dụng lâm sàng. Trái lại, chấm lượng tử carbon thể hiện tính trơ hóa học và an toàn sinh học. Việc kết hợp hạt carbon vào silica khắc phục triệt để rủi ro nhiễm độc.

III. Phương pháp chế tạo nano silica rỗng phát quang tải thuốc tối ưu

Quy trình chế tạo hệ vật liệu tại Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP.HCM áp dụng kỹ thuật khuôn mẫu mềm kết hợp thủy phân ngưng tụ sol-gel. Bước đầu tiên sử dụng các tiền chất hữu cơ tạo khuôn nano rắn ổn định. Sau đó, quá trình thủy phân tetraethyl orthosilicate (TEOS) diễn ra trong môi trường kiềm hóa. Các nhóm silanol ngưng tụ tạo mạng lưới liên kết siloxane bao bọc hạt khuôn. Quá trình phủ đồng thời bổ sung chất định hướng mao quản CTAB. Hạt nano sau đó trải qua xử lý để loại bỏ hoàn toàn phần lõi khuôn. Kết quả thu được hạt silica rỗng với hệ thống mao quản trung bình. Tiếp theo, bề mặt hạt được biến tính bằng tiền chất APTES nhằm gắn kết nhóm amin. Nhóm amin này đóng vai trò cầu nối để gắn các chấm lượng tử carbon. Cấu trúc lai CNS@SiO2@mSiO2@APTES đạt độ phân tán cao trong nước. Quy trình tổng hợp đảm bảo tính lặp lại tốt, hình thái hạt cầu đều đặn.

3.1. Kỹ thuật tổng hợp vỏ mao quản bằng khuôn mẫu CTAB

Chất hoạt động bề mặt CTAB đóng vai trò tạo cấu trúc then chốt trong phản ứng. Khi hòa tan trong dung dịch nước, các phân tử CTAB tự sắp xếp thành cụm micelle trật tự. Quá trình thủy phân TEOS sản sinh các ion silanol tích điện âm. Tương tác tĩnh điện giữa silanol và micelle CTAB thúc đẩy sự kết tụ đồng đều. Mạng lưới Si-O-Si liên tục phát triển bao quanh cấu trúc khuôn mẫu. Sau khi ngưng tụ hoàn tất, khuôn CTAB được loại bỏ bằng dung môi thích hợp. Kỹ thuật này tạo ra lớp vỏ silica xốp với đường kính mao quản đồng đều. Cấu trúc mao quản mở tạo điều kiện thuận lợi cho phân tử thuốc thâm nhập.

3.2. Biến tính bề mặt APTES và đính chấm lượng tử carbon

Quá trình biến tính bề mặt bằng APTES đưa các nhóm amin tự do lên hạt silica. Phản ứng silan hóa diễn ra thuận lợi giữa nhóm alkoxy và silanol trên bề mặt. Nhóm amin mang điện tích dương, giúp tăng độ bền phân tán và chống tụ tập. Đồng thời, liên kết bền vững hình thành giữa nhóm amin và chấm lượng tử carbon. Cấu trúc lai CNS@SiO2@mSiO2@APTES giữ vững đặc tính phát quang dưới kích thích ánh sáng. Các chấm lượng tử carbon phân bố đều, không gây cản trở mao quản. Lớp chức hóa amin đóng vai trò cổng kiểm soát tốc độ nhả thuốc theo pH.

IV. Khả năng ứng dụng nano silica rỗng phát quang tải thuốc thực tiễn

Nghiên cứu đánh giá khả năng nạp và giải phóng thuốc thông qua phân tử Ibuprofen (IBU). Vật liệu CNS@SiO2@mSiO2@APTES được ngâm trong dung dịch đệm IBU ở điều kiện tối suốt 24 giờ. Hiệu suất nạp thuốc (DLE) đạt mức ấn tượng nhờ khoang rỗng lớn và mao quản mở. Quá trình phóng thích thuốc được kiểm tra bằng phương pháp thẩm tách trong PBS pH 7.4. Nồng độ thuốc tự do giải phóng được định lượng chính xác qua phổ UV-Vis. Kết quả chỉ ra đường cong giải phóng diễn ra từ từ, hạn chế hiện tượng bùng nổ nồng độ. Sự kết hợp khả năng mang thuốc và phát quang mở ra tiềm năng lớn trong y sinh. Hệ vật liệu hỗ trợ dẫn truyền trúng đích đồng thời định vị tế bào qua tín hiệu huỳnh quang. Đây là kết quả nổi bật từ Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP.HCM, khẳng định tính ứng dụng thực tiễn của nano y học.

4.1. Hiệu suất nạp Ibuprofen và cơ chế phóng thích có kiểm soát

Thử nghiệm nạp Ibuprofen trên hệ vật liệu ghi nhận hiệu suất DLE vượt trội so với hạt đặc. Nhóm chức amin tích điện dương tương tác hút tĩnh điện với nhóm carboxylate của Ibuprofen. Lực liên kết cùng mao quản giữ chặt phân tử thuốc trong lõi rỗng. Khi chuyển sang dung dịch đệm PBS pH 7.4, các ion khuếch tán qua màng. Quá trình nhả thuốc diễn ra chậm rãi qua hệ mao quản vỏ bọc. Phổ UV-Vis đo tại bước sóng đặc trưng chứng minh nồng độ thuốc giải phóng ổn định. Đặc tính này giúp duy trì ngưỡng điều trị liên tục mà không gây sốc độc tính.

4.2. Tiềm năng ứng dụng theranostics trong chẩn đoán và điều trị

Hệ vật liệu nano silica rỗng phát quang đáp ứng hoàn hảo xu thế theranostics trong y học. Tích hợp đồng thời chức năng mang thuốc và phát huỳnh quang tạo nên công cụ chẩn đoán tối ưu. Dưới kích thích quang học, hạt nano phát ánh sáng rõ nét, giúp định vị chính xác mô bệnh. Đội ngũ chuyên môn có thể theo dõi trực tiếp đường đi của hạt trong cơ thể. Khi tiếp cận đúng tế bào đích, vật liệu nhả hoạt chất theo cơ chế kiểm soát. Khả năng theo dõi kép này nâng cao tỷ lệ thành công của phác đồ trị liệu. Đề tài khẳng định triển vọng ứng dụng to lớn trong y sinh hiện đại.

Nội dung chính

Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Trong y sinh học hiện đại, việc sử dụng thuốc điều trị—đặc biệt là thuốc kháng sinh và thuốc đặc trị—thường gặp phải những rào cản lớn do hiện tượng kháng thuốc của vi khuẩn, rối loạn hệ vi sinh đường ruột và các tác dụng phụ toàn thân khi thuốc phân bố không định hướng trong cơ thể. Nhằm nâng cao hiệu quả điều trị và hạn chế hàm lượng thuốc dư thừa, nghiên cứu phát triển các hệ thống giao thuốc thông minh ở kích thước nano đang trở thành xu hướng trọng tâm. So với các hạt nano kim loại quý, liposome hay hạt micelle vốn có quy trình tổng hợp phức tạp và chi phí cao, vật liệu nano silica rỗng (Hollow Mesoporous Silica Nanoparticles - HMSN) sở hữu nhiều ưu điểm như quy trình tổng hợp dễ kiểm soát, độ ổn định hóa học cao, khả năng tương thích sinh học tốt, diện tích bề mặt riêng lớn và dung tích khoang rỗng bên trong rộng rãi, cho phép mang tải lượng lớn dược chất. Bên cạnh đó, việc kết hợp thêm các tâm phát quang như chấm lượng tử carbon (Carbon Quantum Dots - CQD) giúp hệ vật liệu có khả năng tự phát quang, hỗ trợ định vị và theo dõi lộ trình di chuyển của chất mang trong cơ thể. Xuất phát từ thực tiễn đó, đề tài "Chế tạo và khảo sát vật liệu nano silica rỗng có khả năng phát quang ứng dụng trong tải thuốc" được thực hiện tại Bộ môn Công nghệ Hóa học, Khoa Công nghệ Hóa học và Thực phẩm, Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh.

Mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu của khóa luận được phân định cụ thể theo 5 nội dung chính:

1. Tổng hợp vật liệu nano silica cấu trúc rỗng bằng phương pháp khuôn mẫu kết hợp khuôn cứng và khuôn mềm.
2. Kết hợp và đính chấm lượng tử carbon lên bề mặt cấu trúc nano silica.
3. Khảo sát khả năng quang phổ phát quang của hệ vật liệu sau khi đính chấm lượng tử carbon.
4. Đánh giá toàn diện các đặc tính cấu trúc tinh thể, liên kết hóa học, diện tích bề mặt và hình thái học của vật liệu thông qua các phương pháp phân tích hóa lý hiện đại.
5. Khảo sát hiệu suất nạp thuốc và động học phóng thích thuốc mô hình của hệ vật liệu, kết hợp kiểm tra độ tương thích sinh học ban đầu.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:

• Đối tượng nghiên cứu: Hệ vật liệu nano silica cấu trúc rỗng (ký hiệu trong quy trình gồm các trạng thái CNS@SiO₂@mSiO₂), vật liệu sau khi biến tính bề mặt bằng nhóm chức amine (CNS@SiO₂@mSiO₂@APTES), vật liệu đính chấm lượng tử (CNS@SiO₂@mSiO₂@CQD) và thuốc mô hình kháng viêm không steroid Ibuprofen (IBU).
• Phạm vi nghiên cứu: Đề tài tập trung vào quy trình hóa học vô cơ thực nghiệm ở quy mô phòng thí nghiệm, thực hiện từ ngày 19/02/2024 đến ngày 31/07/2024. Phạm vi khảo sát tải thuốc và giải phóng thuốc được thực hiện in vitro trong môi trường dung dịch đệm phosphat (PBS) ở điều kiện sinh lý pH 7,4, kèm khảo sát độc tính tế bào sơ bộ bằng phương pháp thử Sulforhodamine B (SRB).

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Cơ sở lý thuyết của nghiên cứu dựa trên hóa học bề mặt của vật liệu nền silica, phản ứng sol-gel Stöber và cơ chế tạo rỗng bằng phương pháp khuôn mẫu kép (dual-template). Hệ vật liệu nano silica rỗng được tạo thành thông qua mạng liên kết ba chiều siloxane (Si-O-Si) với mật độ nhóm silanol (-Si-OH) trên bề mặt đóng vai trò làm trung tâm phản ứng để biến tính hóa học với 3-Aminopropyltriethoxysilane (APTES). Thuốc mô hình Ibuprofen (axit 2-(4-isobutylphenyl)propionic, C₁₃H₁₈O₂) mang nhóm chức axit carboxylic (-COOH) sẽ tương tác với nhóm amine (-NH₂) trên bề mặt silica biến tính, từ đó nâng cao hiệu suất hấp phụ và lưu giữ thuốc. Đồng thời, chấm lượng tử carbon (CQD) có nguồn gốc từ axit citric được tổng hợp tại chỗ trên bề mặt silica bằng phương pháp nhiệt phân khô, tạo khả năng phát xạ huỳnh quang quang học theo cơ chế bẫy mức năng lượng bề mặt và hiệu ứng giam cầm lượng tử.

Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm bao gồm chuỗi quy trình tổng hợp hóa học, biến tính bề mặt và hệ thống các phép đo phân tích công cụ hiện đại:

Nhóm phương pháp	Phương pháp / Thiết bị cụ thể	Mục đích phân tích trong khóa luận
Tổng hợp vật liệu	Thủy nhiệt trong Autoclave; sol-gel ngưng tụ; nhiệt phân nung loại khuôn; nhiệt phân pha rắn.	Tạo hạt nano carbon làm khuôn cứng, tạo vỏ silica đặc và vỏ silica mao quản trung bình, tạo cấu trúc rỗng và đính CQD.
Phân tích cấu trúc & liên kết	Quang phổ hồng ngoại biến đổi Fourier (FT-IR, máy Agilent 5500 Series); Quang phổ quang điện tử tia X (XPS).	Xác định các dao động liên kết đặc trưng (Si-O-Si, Si-OH, C-H, N-H) và trạng thái liên kết hóa học, orbital nguyên tố Si2p, O1s, C1s trên bề mặt.
Phân tích tinh thể & diện tích	Nhiễu xạ tia X (XRD, máy Bruker D8 Advance); Hấp phụ - khử hấp phụ Nitơ (BET, tại 77 K).	Xác định trạng thái vô định hình của silica và đo đạc diện tích bề mặt riêng, đường kính lỗ rỗng, tổng thể tích mao quản.
Phân tích hình thái & kích thước	Kính hiển vi điện tử phát xạ trường (FE-SEM, Hitachi S-4800); Kính hiển vi điện tử truyền qua (TEM); Tán xạ ánh sáng động và thế Zeta (DLS, Malvern Zetasizer pro).	Quan sát hình thái hạt hình cầu rỗng, độ đồng đều kích thước, bề dày lớp vỏ, kích thước thủy động và điện tích bề mặt keo.
Khảo sát quang học	Quang phổ huỳnh quang (PL, Horiba Fluoromax Plus); Phổ phản xạ khuếch tán (DRS).	Đánh giá cường độ phát xạ huỳnh quang ở các thời gian gia nhiệt và xác định khoảng cách năng lượng vùng cấm (bandgap) theo hàm Kubelka-Munk.
Đánh giá tải thuốc & sinh học	Thẩm tách qua màng bán thấm (3,5 kDa); Quang phổ tử ngoại - khả kiến (UV-Vis, Agilent Cary 60); Thử nghiệm độc tính tế bào (SRB).	Định lượng hiệu suất nạp thuốc (DLE), đo động học phóng thích thuốc trong dung dịch đệm PBS pH 7,4 và xác định tỷ lệ sống sót của tế bào.

Nguồn hóa chất chính phục vụ thực nghiệm bao gồm: D-Glucose tinh khiết 99,5% (JHD), Tetraethyl orthosilicate - TEOS 99% (Zhanyun), Cetyltrimethylammonium bromide - CTAB 99% (Zhanyun), APTES 99% (Thermo), Ibuprofen 98% (Macklin), Citric acid monohydrate 99,5% (Xilong), NH₄OH 25%, Ethanol 99,5% (Cemaco) và dung dịch đệm PBS.

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1: Tổng quan

Chương 1 hệ thống hóa các kiến thức lý thuyết nền tảng và tổng thuật y văn liên quan đến đề tài. Tác giả trình bày chi tiết về định nghĩa, cấu trúc và tính chất của nano silica; làm rõ ưu điểm vượt trội của hạt nano silica cấu trúc rỗng (HMSN) với cấu trúc vỏ xốp mesoporous bao quanh một khoang lõi rỗng có thể tích lớn. Các phương pháp chế tạo silica rỗng được phân loại thành phương pháp khuôn mềm (sử dụng micelle, nhũ tương), phương pháp khuôn cứng (sử dụng hạt polymer latex, nano carbon, hạt oxide) và phương pháp tự tạo khuôn. Trong đó, lộ trình kết hợp hạt cầu nano carbon (CNS) làm khuôn cứng và chất hoạt động bề mặt CTAB làm khuôn mềm tạo mao quản trung bình được xác định là giải pháp tối ưu để tạo vỏ kép và kiểm soát độ rỗng.

Chương này cũng phân tích tổng quan về chấm lượng tử carbon (CQD)—loại vật liệu nano carbon kích thước dưới 10 nm có khả năng phát huỳnh quang mạnh, tính tương thích sinh học cao và chi phí thấp—cùng các đặc tính của CNS tổng hợp từ nguồn tiền chất glucose. Về hệ dẫn truyền thuốc, tác giả phân tích cơ chế hoạt động của Ibuprofen, dược động học, tính chất hòa tan kém trong nước nhưng tan tốt trong dung môi phân cực, cùng vai trò của nhóm carboxyl trong tương tác với chất mang. Cuối chương, khóa luận điểm qua các công trình nghiên cứu tiêu biểu trong nước (như nghiên cứu của Nguyễn Kim Ngà về n-SiO₂ từ TEOS/CTAB, Đậu Trần Ánh Nguyệt về silica MCM-41 mang Rhodamine B) và nghiên cứu quốc tế (công trình của Feng Chen, Yanhua Li, Shili Gai về các hệ HMSN đa chức năng kết hợp hạt nano vàng hoặc hạt từ tính nhằm định vị và kiểm soát phân phối thuốc ung thư).

Chương 2: Thực nghiệm và phương pháp nghiên cứu

Chương 2 mô tả tường minh toàn bộ quy trình thực nghiệm được triển khai tuần tự qua 5 giai đoạn:

1. Tổng hợp khuôn cứng Carbon Nanospheres (CNS): Thủy nhiệt 10 mmol D-glucose trong 20 mL nước cất tại nhiệt độ 180 °C trong 6 giờ bằng bình autoclave, thu sản phẩm rắn màu nâu đen, rửa bằng nước cất và ethanol, sấy khô tự nhiên 24 giờ.
2. Phủ lớp silica thứ nhất (CNS@SiO₂): Phân tán 0,05 g CNS vào 20 mL ethanol qua siêu âm, nhỏ 100 µL APTES khuấy 2 giờ ở nhiệt độ phòng, sau đó nhỏ giọt 100 µL H₂O khuấy tiếp 5 giờ. Ly tâm tách chất rắn (9000 vòng/phút, 5 phút), rửa cồn và nước, sấy ở 60 °C trong 24 giờ.
3. Phủ lớp silica mesoporous thứ hai và tạo rỗng (CNS@SiO₂@mSiO₂): Phân tán CNS@SiO₂ cùng 0,1 mmol CTAB vào 12 mL H₂O, bổ sung 200 µL TEOS và 500 µL NH₄OH, khuấy tại 55 °C trong 2 giờ. Sau khi thu chất rắn và sấy khô tại 60 °C, mẫu được nung ở 550 °C trong thời gian 5 giờ để loại bỏ triệt để khuôn carbon CNS bên trong và chất hoạt động bề mặt CTAB trên vỏ, hình thành hạt silica rỗng hoàn chỉnh.
4. Biến tính bề mặt bằng nhóm amine (CNS@SiO₂@mSiO₂@APTES): Phân tán 0,05 g silica rỗng vào 20 mL ethanol, thêm 500 µL APTES, khuấy ở nhiệt độ phòng trong 24 giờ, lọc chân không qua màng 0,22 µm và sấy khô 60 °C trong 24 giờ.
5. Đính chấm lượng tử carbon (CNS@SiO₂@mSiO₂@CQD): Trộn cơ học 0,15 g silica rỗng với 1,2 g citric acid monohydrate, tiến hành gia nhiệt nhiệt phân tại 200 °C với 3 mốc thời gian khảo sát: 15 phút, 30 phút và 1 giờ. Ngâm sản phẩm trong nước cất 24 giờ, siêu âm 2 giờ, ly tâm rửa sạch 3 lần rồi sấy ở 60 °C trong 24 giờ.

Quy trình nạp và giải phóng thuốc được thực hiện bằng cách khuấy 20 mg vật liệu CNS@SiO₂@mSiO₂@APTES trong 20 mL dung dịch IBU (0,05 mg/mL pha trong đệm PBS pH 7,4) trong tối suốt 24 giờ. Lọc tách pha rắn, lấy 2 mL dịch cho vào túi màng thẩm tách (3,5 kDa) đặt trong 50 mL đệm PBS pH 7,4 được lắc ngang, đo UV-Vis tại bước sóng hấp thụ đặc trưng để xác lập đường chuẩn và tính toán hiệu suất nạp thuốc (DLE). Khảo sát giải phóng thuốc cũng được tiến hành tương tự với 5 mg hệ nạp thuốc trong đệm PBS pH 7,4 theo các khoảng thời gian nhất định.

Chương 3: Kết quả và bàn luận

Chương 3 trình bày các kết quả phân tích công cụ nhằm kiểm chứng sự hình thành cấu trúc rỗng, tính chất phát quang, khả năng mang thuốc và độ an toàn sinh học của vật liệu:

• Đặc trưng cấu trúc và hình thái: Phổ FT-IR khẳng định sự biến mất của các nhóm hữu cơ sau nung và sự xuất hiện các dải dao động đặc trưng của liên kết Si-O-Si (khoảng 1080 cm⁻¹), Si-OH, cũng như nhóm -NH₂ sau khi chức năng hóa với APTES. Giản đồ XRD của silica rỗng cho thấy một pic nhiễu xạ tù rộng đặc trưng tại góc 2θ khoảng 20° - 25°, xác nhận vật liệu có cấu trúc silica vô định hình. Phổ quang điện tử tia X (XPS) xác thực sự tồn tại của các nguyên tố Si, O, C với các liên kết tương ứng trên bề mặt.
• Hình thái học qua ảnh SEM và TEM: Ảnh TEM và FE-SEM chứng minh rõ nét các hạt có dạng hình cầu đồng đều với độ tương phản sáng - tối rõ rệt giữa phần lõi rỗng và lớp vỏ silica dày dặn. Đường kính hạt trung bình ghi nhận qua ảnh hiển vi và phép đo DLS đạt khoảng 150 nm đến 165 nm.
• Đặc trưng độ xốp BET: Đường đẳng nhiệt hấp phụ - khử hấp phụ Nitơ thuộc dạng loại IV với vòng trễ trễ đặc trưng của vật liệu mao quản trung bình (mesoporous). Diện tích bề mặt riêng đạt 520 m²/g, tổng thể tích lỗ rỗng đạt 0,505 cm³/g (cc/g) và đường kính mao quản phân bố tập trung ở mức 1,5 nm.
• Tính chất quang học: Các mẫu đính CQD phát ra ánh sáng huỳnh quang khi được kích thích dưới đèn tử ngoại (UV). Phổ quang phát quang (PL) cho thấy cường độ phát xạ phụ thuộc trực tiếp vào thời gian gia nhiệt tạo CQD (15 phút, 30 phút, 1 giờ). Phổ phản xạ khuếch tán DRS kết hợp biến đổi Kubelka-Munk xác định được sự biến thiên của mức năng lượng vùng cắm quang học.
• Khả năng nạp và phóng thích thuốc: Từ phổ hấp thụ UV-Vis và đường chuẩn nồng độ, hiệu suất nạp thuốc Ibuprofen (DLE) của hệ vật liệu sau biến tính APTES được xác định đạt 34%. Đồ thị phóng thích thuốc theo thời gian trong môi trường PBS pH 7,4 thể hiện sự giải phóng kéo dài, không bị hiện tượng giải phóng ồ ạt ban đầu.
• Độc tính tế bào (thử nghiệm SRB): Thử nghiệm đo mật độ quang tại bước sóng 565 nm sau 24 giờ nuôi cấy tế bào tiếp xúc với vật liệu cho thấy tỷ lệ sống sót của tế bào đạt mức 98,5% ở nồng độ hạt 0,0625 mg/mL, khẳng định tính tương thích sinh học tốt của vật liệu ở nồng độ khảo sát.

Kết quả và đóng góp

Nghiên cứu đã đạt được các kết quả thực nghiệm với số liệu định lượng cụ thể:

Thông số / Chỉ tiêu hóa lý	Kết quả thực nghiệm đo đạc	Phương pháp / Thiết bị đo
Kích thước hạt trung bình	Khoảng 150 – 165 nm	Phân tích ảnh TEM, SEM và đo DLS
Diện tích bề mặt riêng ($S_{BET}$)	$520\text{ m}^2/\text{g}$	Hấp phụ đẳng nhiệt $N_2$ tại 77 K (BET)
Tổng thể tích lỗ rỗng ($V_{pore}$)	$0,505\text{ cm}^3/\text{g}$ (cc/g)	Phân tích giải hấp Nitơ
Đường kính mao quản	$1,5\text{ nm}$	Phân bố kích thước lỗ rỗng BJH/BET
Hiệu suất nạp thuốc Ibuprofen (DLE)	$34%$	Màng thẩm tách kết hợp đo quang phổ UV-Vis
Tỷ lệ sống sót của tế bào	$98,5%$ (tại nồng độ $0,0625\text{ mg/mL}$)	Phương pháp nhuộm Sulforhodamine B (SRB)
Cấu trúc tinh thể silica	Vô định hình (amorphous)	Nhiễu xạ tia X (XRD)
Khả năng phát quang	Phát huỳnh quang khi kích thích UV	Quang phát quang (PL) và đo phổ DRS

Đóng góp của nghiên cứu:

• Xây dựng thành công quy trình tổng hợp tích hợp vật liệu nano silica cấu trúc rỗng sử dụng khuôn kép (CNS từ glucose làm khuôn cứng, CTAB làm khuôn mềm), tạo hạt hình cầu có kích thước nano phân bố hẹp và diện tích bề mặt lớn.
• Tích hợp thành công chức năng quang học (chấm lượng tử carbon) trực tiếp lên chất mang silica rỗng bằng phương pháp nhiệt phân khô đơn giản từ tiền chất axit citric mà không cần hóa chất phát huỳnh quang độc hại.
• Chứng minh khả năng nạp và nhả chậm thuốc mô hình Ibuprofen nhờ quá trình biến tính bề mặt với nhóm chức amine từ APTES, mở ra tiềm năng cho hệ thống định vị và phân phối dược chất kiểm soát.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Khóa luận còn tồn tại một số hạn chế đã được giảng viên hướng dẫn và giảng viên phản biện chỉ rõ:

• Về văn phong và biên tập: Chương 1 còn mang phong cách diễn đạt văn nói, phụ thuộc vào công cụ dịch tự động, cần được trau chuốt lại theo quy chuẩn học thuật chuyên ngành.
• Về tính phù hợp của thuốc mô hình: Việc lựa chọn Ibuprofen chưa thực sự là mô hình tối ưu nhất để bộc lộ hết ưu thế của hệ chất mang nano silica rỗng có diện tích bề mặt lớn và thể tích khoang rỗng sâu (thường phát huy hiệu quả cao hơn với các loại thuốc chống ung thư phân tử lớn như Doxorubicin).
• Về độ sâu học thuật: Dữ liệu phân tích thực nghiệm rất phong phú (FT-IR, XRD, XPS, SEM, TEM, DLS, BET, PL, DRS), tuy nhiên hàm lượng luận giải chuyên sâu còn hạn chế; một số biện luận liên quan đến cơ chế tương tác tải Ibuprofen và cơ chế gây độc tính tế bào cần được đào sâu và đối chiếu chặt chẽ hơn.
• Về kỹ thuật trình bày: Chất lượng và quy cách một số đồ thị, biểu đồ cần được chuẩn hóa để nâng cao tính trực quan khoa học.

Hướng phát triển tiếp theo của đề tài:

• Khảo sát mở rộng với các dòng thuốc đặc trị ung thư hoặc thuốc kháng sinh phân tử lớn nhằm tận dụng tối đa dung tích khoang rỗng $0,505\text{ cm}^3/\text{g}$.
• Đánh giá cơ chế giải phóng thuốc đáp ứng với các kích thích môi trường bên ngoài như sự thay đổi pH (môi trường vi mô khối u), nhiệt độ hoặc chiếu xạ.
• Thực hiện thêm các thử nghiệm độc tính sinh học chuyên sâu và khảo sát khả năng dẫn truyền thuốc trên mô hình tế bào và in vivo.

Giá trị tham khảo

Khóa luận là nguồn tài liệu tham khảo hữu ích cho sinh viên, học viên cao học và cán bộ nghiên cứu thuộc các chuyên ngành Công nghệ Kỹ thuật Hóa học (đặc biệt là Hóa Vô cơ), Khoa học và Kỹ thuật Vật liệu, Công nghệ Nano và Kỹ thuật Y sinh. Tài liệu có giá trị ứng dụng cao ở các nội dung:

• Quy trình thực nghiệm chi tiết về điều chế hạt nano carbon (CNS) bằng phương pháp thủy nhiệt từ glucose làm khuôn mẫu chế tạo vật liệu rỗng.
• Kỹ thuật bao phủ lớp vỏ silica kép (đặc và mesoporous) bằng phản ứng sol-gel Stöber kết hợp chất hoạt động bề mặt CTAB và xử lý nhiệt loại khuôn.
• Quy trình chức năng hóa bề mặt vô cơ bằng silane (APTES) và kỹ thuật đính CQD tạo vật liệu đa chức năng vừa phát quang vừa tải dược chất.
• Phương pháp phối hợp các kỹ thuật phân tích hiện đại (BET, TEM, FE-SEM, XPS, PL, DRS, UV-Vis) để đánh giá toàn diện tính chất lý hóa của vật liệu nano.

Câu hỏi thường gặp

1. Mục đích của việc phân tích phổ quang điện tử tia X (XPS) trong nghiên cứu này là gì? Phép phân tích phổ XPS được sử dụng nhằm xác định chính xác thành phần nguyên tố, trạng thái hóa trị và các liên kết hóa học trên bề mặt lớp ngoài cùng (độ sâu từ 1 đến 10 nm) của vật liệu nano silica rỗng (CNS@SiO₂@mSiO₂), đặc biệt là phân tích các orbital Si2p, O1s và C1s để kiểm chứng sự hình thành khung mạng liên kết Si-O-Si và sự loại bỏ của carbon khuôn sau quá trình nung.

2. Quá trình tạo cấu trúc rỗng cho hạt nano silica được thực hiện theo cơ chế nào và điều kiện cụ thể ra sao? Cấu trúc rỗng được tạo ra bằng phương pháp khuôn mẫu kép: Hạt cầu nano carbon (CNS) tổng hợp từ thủy nhiệt glucose đóng vai trò làm khuôn cứng bên trong, còn CTAB đóng vai trò làm khuôn mềm tạo mao quản trên lớp vỏ silica thứ hai. Sau khi hoàn tất quá trình sol-gel tạo vỏ bọc silica kép, vật liệu được đem nung tại 550 °C trong thời gian 5 giờ. Dưới tác dụng của nhiệt độ cao và oxy, toàn bộ lõi carbon CNS và chất hoạt động bề mặt CTAB bị oxy hóa cháy hết, để lại khoang rỗng hoàn toàn bên trong và hệ mao quản mesoporous trên thành vỏ.

3. Vì sao vật liệu cần được biến tính bằng 3-Aminopropyltriethoxysilane (APTES) trước khi tiến hành nạp thuốc Ibuprofen? Bề mặt silica thuần túy chủ yếu chứa các nhóm silanol (-Si-OH) có điện tích âm trong dung dịch. Khi biến tính với APTES, các nhóm amine (-NH₂) được ghép cộng hóa trị lên bề mặt silica. Nhóm amine mang tính bazơ yếu sẽ tạo lực hút tĩnh điện và liên kết hydro mạnh mẽ với nhóm axit carboxylic (-COOH) của phân tử Ibuprofen, từ đó giúp cải thiện rõ rệt khả năng tương tác, tăng dung lượng hấp phụ và nâng cao hiệu suất nạp thuốc (DLE đạt 34%).

4. Chấm lượng tử carbon (CQD) được đính lên silica rỗng bằng cách nào và vật liệu phát quang thể hiện đặc tính gì? CQD được hình thành trực tiếp trên nền silica rỗng bằng phản ứng nhiệt phân khô: Trộn 0,15 g silica rỗng với 1,2 g citric acid monohydrate rồi gia nhiệt ở 200 °C trong các mốc thời gian 15 phút, 30 phút và 1 giờ. Axit citric bị nhiệt phân ngưng tụ tạo thành các cụm chấm lượng tử carbon bám trên vỏ silica. Khi được chiếu xạ dưới nguồn sáng tử ngoại (đèn UV), mẫu phát ra bức xạ huỳnh quang quang học, được ghi nhận qua phổ phát quang PL và phổ phản xạ khuếch tán DRS.

5. Kết quả thử nghiệm độc tính tế bào cho thấy mức độ an toàn của vật liệu như thế nào? Độ an toàn sinh học được đánh giá qua thử nghiệm nhuộm Sulforhodamine B (SRB) trên tế bào sau 24 giờ ủ ở bước sóng 565 nm. Kết quả cho thấy tỷ lệ sống sót của tế bào đạt tới 98,5% ở nồng độ vật liệu 0,0625 mg/mL. Điều này chứng minh hệ hạt nano silica rỗng tổng hợp được có độ tương thích sinh học cao và ít độc tính đối với tế bào ở dải nồng độ thử nghiệm.

Kết luận

Khóa luận tốt nghiệp của sinh viên Trần Vũ Hà đã hoàn thành đầy đủ các nhiệm vụ đặt ra về việc chế tạo thành công hệ vật liệu nano silica cấu trúc rỗng tích hợp chấm lượng tử carbon (CNS@SiO₂@mSiO₂@CQD) và chức năng hóa bề mặt bằng nhóm amine (APTES). Vật liệu sở hữu hình thái hạt cầu đồng nhất kích thước khoảng 150 – 165 nm, diện tích bề mặt riêng đạt 520 m²/g, thể tích lỗ rỗng 0,505 cm³/g, đồng thời thể hiện khả năng phát huỳnh quang quang học rõ rệt và độ tương thích sinh học cao với tỷ lệ sống sót tế bào 98,5%. Với hiệu suất nạp thuốc Ibuprofen đạt 34% và cơ chế nhả chậm ổn định, nghiên cứu đóng góp một quy trình thực nghiệm có giá trị cho định hướng ứng dụng vật liệu nano đa chức năng trong phân phối và kiểm soát dược chất. Khóa luận được Hội đồng đánh giá nghiệm thu đạt loại Giỏi với điểm kết luận 89/100.

Trích đoạn nội dung tài liệu

chương 1 2 Điêu chỉnh lại mục 3.5 băng “thử độc tính của vật liệu bằng phương pháp SRB” Đã chỉnh sửa tên mục 3.5 3 Chọn Ibuprofen chưa thật sự là mô hình thuốc phù hợp cho loại vật liệu cần nghiêm cứu Đã trao đôi lại với giảng viên hướng dẫn 4 Phan két qua của tác già khá nhiều, tuy nhiên hàm lượng bàn luận kết quả khá ít, và một số bản luận chưa thật sự chính xác như: khả năng độc tính của vật liệu silica ở phẩn 3.5, cơ chế tải Ibuprofen của vật liệu 3. Đã chình sửa và bộ sung Thanh pho Hé Chi Minh, ngay 20 thang 08 nam 2024 GV PHAN BIEN (Ký ghi rõ họ và tên) —\ws „ .——— ™ Li TẾ: Ray dle SINH VIEN THUC HIEN (Ký ghỉ rõ họ và tên) TOM TAT Trong khóa luận này, tập trung vào tổng hợp vật liệu silica rong CNS@SiOx@mSiO2 bằng phương pháp khuôn mẫu với carbon nanospheres (CNS) làm khuôn cứng, cetyltrimethylammonium bromide (CTAB) làm khuôn mềm và lớp phủ silica kép. Vật liệu được biến tính bề mặt để tăng khả năng liên kết với các chất khác. 3-Aminopropyl triethoxysilan (APTES) với nhóm amine trong cấu trúc phân tử được chọn làm tác chất dé bién tinh bé mat vat ligu nano silica.

Vat ligu CNS@SiO2x@mSiO2@APTES sau khi biến tính có nhóm NH: trên bề mặt sẽ tăng khả năng tương tác với thuốc. Hình thái và cấu trúc của vật liệu được đánh giá bằng các phương pháp phân tích hiện đại như nhiễu xạ tia X (XRD), quang phổ hồng ngoại biến đổi Fourier (FT-IR), kính hiển vi điện tử | quét (SEM), tán xạ ánh sáng động (DLS) và diện tích bề mặt riêng (BET). Các phương pháp phân tích chứng minh dé tai nghiên cứu đã tổng hợp thành công vật liệu nano silica có cầu trúc rỗng bên trong, lỗ trên lớp vỏ khi nung loại bỏ đi CNS, CTAB. Vật liệu có kích thước khoảng 165 nm và diện tích bề mặt riêng lớn 520.

thể tích lỗ rỗng 0.505 cc/g, đường kính lỗ rỗng 1.5 nm có thể ứng dụng trong tải thuốc. Vật liệu CNS,SiOz⁄@mSiOz⁄@APTES được ứng dụng trong tải thuốc bằng cách khảo sát khả nang nap và giải phóng thuốc ibuprofen (IBU). Sử dụng phương pháp đo phỏ tử ngoại khả kiến UV-Vis định lượng được hiệu suất nạp thuốc IBU của vật liệu là 34. Ngoài ra, vật liệu nano silica rồng được khảo sát khả năng phát quane bằng cách định thêm chấm lượng tử carbon (CQD) và sử dụng các phương pháp đo quang phát quang (PL).

phản xạ khuếch tán (DRS) đẻ phân tích chứng minh vật liệu có phát quang khi đính CQD. Vật liệu CNS/2SiOz@mSiO› được thử độc tính tế bào bằng phương pháp Sulforhodamine B (SRB). tỷ lệ sóng sót của tẻ bào là 98.5% khi nồng độ vật liệu 0.0625 mg/mL, kết quả cho thay vật liệu tông hợp được khá tương thích sinh học với tế bào ở nồng độ vật liệu cho phép. Đẻ tải nghiên cửu đà mở ra tiềm năng của vật liệu nano silica rỗng trong các ứng dụng vật liệu y sinh nano cùng như lĩnh vực vật liệu mởi trong tương lai.

LOI CAM ON Dau tiên, em xin gửi lời cảm ơn Khoa Công nghệ Hoá học và Thực phẩm cũng với trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh đã tạo điều kiện tốt và thuận lợi nhất giúp em hoàn thành xong chương trình đại học của mình trong các kì học vừa qua. Em xin cảm ơn cô Nguyễn Thị Mỹ Lệ và các thầy cô bộ môn ngành Kỹ thuật Hoá học đã hỗ trợ tận tình cũng như truyền đạt nhiều kiến thức trong những bài dạy để em tiếp nhận cho bản thân những trang bị cần thiết khi tiến hành làm luận văn tốt nghiệp cũng như trước khi tiến vào doanh nghiệp làm việc. Đặc biệt xin gửi lời cảm ơn đến Tiến sĩ Lý Tấn Nhiệm đã luôn giúp đỡ trong thời gian ' : em hoàn thành môn học cuối cùng của đời sinh viên. Cảm ơn những lần thầy đã cho em những lời răn dạy cũng như những kiến thức thực tế mà thầy đã trải nghiệm trong thời gian thầy học tập để em lấy làm kinh nghiệm cho bản thân.

Ngoài ra, xin cảm ơn các bạn chung nhóm luận văn Thầy Nhiệm và các bạn chung khóa đã cùng đồng hành trong suốt quá trình nghiên cứu, góp phần giúp luận văn của mình được diễn ra một cách thuận lợi. Cuối cùng, em xin gửi lời cảm ơn cha mẹ. gia đình, người thần. bạn bè đã động viên, giúp đỡ và ủng hộ khi em gặp những khó khăn trong suốt quả trình nghiên cứu của mình.

Do còn nhiều hạn chế về thời gian cũng như trình độ chưa đủ nên luận văn của em không thể tránh khỏi những sai sót. Mong thầy cô chỉ ra những lỗi sai và đóng góp ý kiến để bài luận của em có thẻ hoản thiện một cách tỏt nhắt. Em xin chân thành cảm ơn! LỜI CAM ĐOAN Tôi tên Trần Vũ Hà là sinh viên chuyên ngành Hóa Vô cơ khóa K20 thuộc ngành Công nghệ Kỹ thuật Hóa học, trường Đại học Sư phạm kỹ thuật thành phố Hồ Chí Minh, mã số sinh viên 20128105. Tôi xin cam đoan luận văn tốt nghiệp này là do chính ban than nghiên cứu và thực hiện dưới sự hướng dẫn của Tiến sĩ Lý Tấn Nhiệm.

Đồng thời, tôi xin khẳng định mọi số liệu và dữ liệu mà tôi sử dụng đều đáng tin cậy và được trích dẫn tài liệu tham khảo uy tín. Mọi nguồn tài liệu mà tôi tham khảo đều được công bố rộng rãi và trích dẫn rõ ràng trong bài nghiên cứu này. Tôi xin cam đoan! TP Hồ Chí Minh, ngày 05 tháng 08 năm 2024 | Sinh viên thực hiện Trần Vũ Hà iii MỤC LỤC CC O0 NƯNSGZ. ii LOI CAM ĐOAN.121222 re iii MUG TC.

-onssssnsnecoureeeeneasnspnsonsosenenunrsepnsnvanneueovnseronsnsaptsagseyen nynysvensenesquensereunnaesteareezentess iv DANH MUC BANG qu. ccssssssssssssssssessessssssssssssssessstssssssessseesseeeceececeecennnnnncennncecnensenseeeeee vii BAN NI BÌNH ae uui.rriiietisiiiiiesre=e viii DARE MOCTO WET TAT cscunnccmuncaunnssmeummnniasnenases x NỚ II cuancnonbeototootoigibsctiidosibidstcg0Gu086)08008386SGG0025316G340880g00gibge xi HƯƠNG 1: FOND QUAI sss ssssscssscacscsisscannnsncastacscsscstabcast cist abctbsccsveessistass 1 Lads Hani SUNG ssstasssccwcssnensinssssteaccucsswacaua cia sccceca isaac asitcate cas saneea vacances ements l 11:1: Giới thiệu AN SUI CR ssa scssssnss sassssrsenccescansaxsvencansarsinnsseanveusiniaisnrmacistenacieaacads 1 1. Nano silica cau trtic rOng.csscsssessssecsssecssesssesssessvecsuecasecnseauecsnensaseesecsanecaneesse 2 EE RA AIR CRI seeeeeseeesoesenobreuiettienhaeheioikuiptlGi0000g00008264030306606128060061618 7 13: GatĐBii.BANDRRHEIGS suieSirsentiasaresessorieox4is91041881644/00/04600406606330)808353000300nu 600 9 1. Hệ tải và dẫn truyền thuốc .- 2-5-2252 525S= xxx xxx R11 1x cerrrre 10 1.

Ly do chọn nano silica cáu trúc rồng làm hệ tải và dẫn truyền thuốc. Nghiên cứu trong Và ngoài nước. Nghiên cứu tr0nip THƯỚC c6 5 5c 6 60201 6 266g 1Ấn g2 9680 <1 940508686. Nghiên cứu ngoài nƯỚC .cc- co n6 1n 1260 100006000 120080618006scsee 14 iv CHUONG 2: THỰC NGHIỆM VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨYU.

Hồá chất và đụng củ tHIẾT BÍ sec in G dc Ho An nh Nga heeeeeeeesseoese=r.ocsocScuGDGGAi20d1002300100n64G8800)6gi0630g30G36366aE06GGG28. Dụng cụ và thiết bị thực nghiệm. Phữơng phầp nghiền cù VẬEIHIỆH cccccccccniic6ko2n2s46425GScSbcui0606115g0803 46066 18 2.Quy tình: NGhIẾH GỮU:¿sseceexoasiesdisbssciáissgoi201368. Tổng hợp Carbon nanospheres.- 2£ ©++£+++tetEE2xx+rtvvvvzee 19 2.

Tổng hợp hạt nano silica cấu trúc rỗng. Biến tính bề mặt vật liệu. Đính CQD lên vật liệu. Phương pháp đánh giá vật liệu.

Hình thái và cấu trúc của vật liệu.-s-- «sex eex+zvrEevrxerrxerzecre 24 2. Khảo sát khả năng phát quang của vật liệu CNS(@SiO»(@mSiO»zCQD. Khảo sát khả năng nạp thuốc IBU của vat ligu CNS @SiO»amSiOxø APTES 23. Khảo sá toc độ phỏng thích thuốc của hệ CNS(@SiOz@mSiOz⁄2 APTES/IBU.-222EEEEEEEEAE222vrerrrrrrrrrrrrrrre 27 CHƯƠNG 3: KÉT QUÁ VÀ BẢN LUẬN.

Hình thái và cấu trúc của vật liệu.--««<©vvxxessstrveeertrtrrsssrrrrrrsee 29 1 gú F ưu tt ga cacctdaGGGigggggeaseqsusaad 29 1 15 FH ná sua tung 2a Giá Ä408040SS6:09460940S6i0846614pxt 30 Ý_Ï⁄3\ KÀ quả cung Giat4GGàattSAzagociasesosisaibcscsessssakso 31 3. KÁ ual FE SEW soecseccisoadbicseanditoaiadiiiasisiisssultsebseusoso 32 3. Kết quả DLS. Kết quả TEM.

Kết quả BETT.ss-- + €CEEEL+4eEEEEEY.EEEEEEE141EEEEY121EeEEE224ecevvvzercvvzz 36 3. Khả năng phát quang của vật liệu CNS(@SiOz@mSiOz@CQD. Khả năng nạp thuốc IBU của vật liệu CNS(@SiOz(@mSiOz@APTES. Tốc độ phóng thích thuốc IBU của hệ CNS(@SiOz@mSiOz@APTES/IBU.

Thử độc tính của vật liệu băng phương pháp SRB. vices 44 KẾT LUẬN WA EN I scissile casa 47 TÀI HUIỂU THAM KHẢO sssecssssnssxsansnivnsonanstannsbisesnsasvineseasanunenececneconiveninaaiestais 49 PHU LUC 1. $6 vi DANH MỤC BẢNG Bang 2.1: Danh sách hoá chất sử dụng trong nghiên cứu.2: Danh sách thiết bị sử dụng trong nghiên cứu .1: Mật độ quang trên các giếng qua 24 giờ nuôi cấy tế bào với vật liệu sau khi đã trừ nền xác định tại bước sóng 565 nm.-----+-++++++++ft+ttfEtrrrrrri 45 Bang 3.2: Tỷ lệ sống sót trung bình của tế bào qua 24 giờ nuôi cấy. 45 Vii DANH MỤC HÌNH Hình 1.1: Mô hình hạt nano silica cấu trúc rỗng .-¿- 22 ZZ2zZ©Z22z2 3 Hình 1.2: Các loại hạt nano trong hệ thống tải và dẫn truyền thuốc .3: Cấu trúc của phân tử TD UP LO TEM aysnconsnsenvacaynsseocensontsrsssnenvanssnesononosnabiconanetieeaey 12 Hình 2.1: Sơ đồ khối quy trình nghiên cứu của đề tài.2: Sơ đồ khói quy trình tổng hop carbon nanospheres.3: Sơ đồ khối quy trình tổng hợp CNS@SiO;.

+ cc+zczee 20 Hình 2.4: Sơ đồ khối quy trình tổng hợp CNS@SiOz(@mSiO; .5: Sơ đồ khối quy trình biến tính bề mặt vật liệu.6: Sơ đồ khối quy trình đính CQD lên vật liệu.7: Phương pháp khuếch tán qua màng thẩm tách.1: Phổ FT-IR của các mẫu các mẫu CNS, CNS(@SiO›, CNS@S¡Oz@mSiO», Silica, CNS⁄4/SiOz⁄@mSiO;z@APTES, CNS@SiO›(@mSiO›(@CQD.2: Gian đồ XRD của các mẫu CNS, CNS@SiOsưmSiO. CNSG@SIOi(imBSiO¿(GCQD cúccoieciieiioiinsiiiedikdksakitaiAdudilctig0ãi5600ã486sãsge.3: Phổ XPS của các orbital Si2p. O1s, C1s mầu CNS(@SiO›@mSiO;.4: Ảnh SEM cua mau CNS (a).5: Phân bổ kích thước DI.S của các mẫu CNS. CNS/@SiO›, CNS@SiOa@mSiO; Hình 36: Thể zeta của các mẫu CNS, CNS@SiO@mSiO», @0777/677/ 2719 71017000 SỔ .7: Ảnh TEM của các mầu CNS (a), CNS@SiOs(@mSiO: (b).8: Đường đẳng nhiệt hấp phụ-giải hấp N; của các mẫu CNS@SiOz⁄2mSiO: (a), CNS@Si02@mSi0.---cc2zzZ 36 Hình 3.9: Hình ảnh quang học trước khi chiếu đèn UV (a), sau khi chiếu đèn UV(b).10: Phỏ PL của các mẫu CNS@SiOz@mSiO›z(@CQD với các thời gian gia nhiệt 15 phút, 30 phút, I giờ và mẫu CNS(@SiOz(@mSiO:.11: Phé DRS (a) va nang lượng vùng cắm của các mẫu CNS@SiO›(@mSiO› (b), CNS@S¡iOz@mSiO;z(@CQD với các thời gian nhiệt 15 phút (c), 30 phút (d), 1 giờ (e) Hình 3.12: Sơ đồ tổng hợp và cấu trúc vật liệu CNS(@SiOz@mSiOz@APTES/IBU .13: Phổ UV-Vis của dung dịch IBU tỉnh khiết theo nồng độ mg/mL(a), đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của nồng độ IBU tinh khiết và độ hấp thu (b).]4: Phỏ UV-vis của hỗn hợp dịch lọc sau khi nạp thuốc.

-- se 5ss5se¿ 42 Hình 3.15: Đồ thị biểu diễn hàm lượng phóng thích thuốc theo thời gian của hệ CNS/SiOz//mSiOz@APTES/IBU.16: Dé thị biểu diễn tỷ lệ sống sót của tế bào va him log ndng do vat ligu CNS@SiO2@MSiO2 cho vào nuôi CAY .ssvsoreeeeeeesessessssssssvvenssnsnseeeeceeeeeeeeeeenseeeseeeeeees 45 ix DANH MUC TU VIET TAT Viết tắt Tên APTES (3-Aminopropy]) triethoxysilan BET Dién tich bé mat riéng — Brunauer-Emmett-Teller CNS Carbon nanospheres CTAB Cetyltrimethylammonium bromide CQD Chấm lượng tử carbon DLS Tán xạ ánh sáng động - Dynamic light scattering FE-SEM Kính hiền vi điện tử quét nguồn phát xạ trường - Field emission scanning electron microscopy FT-IR Phương pháp phổ hồng ngoại biến đổi Fourier - Fourier transform infrared }IMSN Hollow mesoporous silica nanoparticles IBU Ibuprofen PBS Dung dich đệm — Phosphate-buffered saline TEM Hién vi điện tử truyền qua — Transsmision Electron Microscope TEOS Tetracthy!