Nghiên Cứu Tính Chất Quang Của Các Cấu Trúc Nano Vàng Ứng Dụng Trong Y Sinh

Nghiên cứu chế tạo và khảo sát tính chất quang của cấu trúc nano vàng ứng dụng trong y sinh, bao gồm dạng cầu, dạng thanh và lõi vỏ silia.

• Tác giả: Đỗ Thị Huế
• Người hướng dẫn: TS. Nghiêm Thị Hà Liên
• Trường học: Học viện Khoa học và Công nghệ
• Chuyên ngành: Vật lý chất rắn
• Đề tài: Nghiên Cứu Tính Chất Quang Của Cấu Trúc Nano Vàng Ứng Dụng Trong Y Sinh
• Loại tài liệu: luận án tiến sĩ
• Năm xuất bản: 2018
• Địa điểm: Hà Nội

Tóm tắt

I. Tổng Quan Về Nghiên Cứu Tính Chất Quang Nano Vàng Y Sinh

Nghiên cứu về tính chất quang của hạt nano vàng đã thu hút sự quan tâm lớn trong lĩnh vực y sinh. Các cấu trúc nano vàng sở hữu những đặc tính quang học độc đáo, đặc biệt là hiệu ứng cộng hưởng plasmon bề mặt (SPR), mở ra nhiều ứng dụng tiềm năng trong chẩn đoán, điều trị và theo dõi bệnh tật. Bài viết này sẽ đi sâu vào các khía cạnh liên quan đến nghiên cứu này, từ tổng quan lý thuyết đến các phương pháp chế tạo và ứng dụng thực tiễn. Các nghiên cứu gần đây tập trung vào việc tối ưu hóa kích thước, hình dạng và thành phần của nano vàng để đạt được hiệu quả cao nhất trong các ứng dụng y sinh.

Theo tài liệu gốc, luận án tiến sĩ của Đỗ Thị Huế (2018) đã nghiên cứu chế tạo và khảo sát tính chất quang của các cấu trúc nano vàng dạng cầu, dạng thanh và dạng lõi/vỏ silica/vàng, định hướng ứng dụng trong y sinh. Luận án này là một nguồn tài liệu quan trọng để hiểu rõ hơn về lĩnh vực này.

1.1. Giới thiệu về hạt nano vàng và ứng dụng trong y sinh

Hạt nano vàng là những hạt có kích thước từ 1 đến 100 nanomet, được tạo thành từ nguyên tố vàng. Chúng có khả năng hấp thụ và tán xạ ánh sáng mạnh mẽ do hiện tượng cộng hưởng plasmon bề mặt (SPR). Trong y sinh, nano vàng được ứng dụng rộng rãi trong chẩn đoán hình ảnh, điều trị ung thư, dẫn truyền thuốc và cảm biến sinh học. Các ứng dụng này dựa trên khả năng tương tác đặc biệt của nano vàng với ánh sáng và các phân tử sinh học.

1.2. Tính chất quang đặc biệt của cấu trúc nano vàng

Tính chất quang của nano vàng phụ thuộc mạnh mẽ vào kích thước, hình dạng và môi trường xung quanh. Hiệu ứng cộng hưởng plasmon bề mặt (SPR) là yếu tố then chốt, quyết định khả năng hấp thụ và tán xạ ánh sáng của hạt. Bằng cách điều chỉnh các thông số này, các nhà khoa học có thể kiểm soát quang phổ hấp thụ của nano vàng và tối ưu hóa cho các ứng dụng cụ thể. Ví dụ, thanh nano vàng có hai đỉnh cộng hưởng plasmon, cho phép điều chỉnh tính chất quang trong vùng hồng ngoại gần, rất hữu ích cho các ứng dụng quang trị liệu.

II. Thách Thức Nghiên Cứu Tính Chất Quang Nano Vàng Y Sinh

Mặc dù có nhiều tiềm năng, nghiên cứu và ứng dụng nano vàng trong y sinh vẫn đối mặt với nhiều thách thức. Một trong số đó là kiểm soát chính xác kích thước và hình dạng của cấu trúc nano vàng để đảm bảo tính chất quang mong muốn. Ngoài ra, vấn đề độc tính của nano vàng và khả năng tương thích sinh học cũng cần được xem xét kỹ lưỡng trước khi đưa vào ứng dụng lâm sàng. Các nghiên cứu hiện nay tập trung vào việc cải thiện ổn định nano vàng và giảm thiểu tác động tiêu cực đến tế bào và mô.

2.1. Kiểm soát kích thước và hình dạng nano vàng để tối ưu tính chất quang

Việc kiểm soát chính xác kích thước và hình dạng của nano vàng là rất quan trọng để đạt được tính chất quang mong muốn. Các phương pháp tổng hợp nano vàng hiện nay vẫn còn nhiều hạn chế trong việc tạo ra các hạt đồng nhất và có độ lặp lại cao. Sự khác biệt về kích thước và hình dạng có thể dẫn đến sự thay đổi đáng kể trong quang phổ hấp thụ của nano vàng và ảnh hưởng đến hiệu quả ứng dụng.

2.2. Đánh giá độc tính và đảm bảo tương thích sinh học của nano vàng

Độc tính của nano vàng là một vấn đề quan trọng cần được xem xét trước khi ứng dụng trong y sinh. Mặc dù nano vàng thường được coi là tương đối an toàn, nhưng một số nghiên cứu đã chỉ ra rằng chúng có thể gây ra các tác động tiêu cực đến tế bào và mô, đặc biệt là ở nồng độ cao. Do đó, cần phải đánh giá kỹ lưỡng độc tính của nano vàng và đảm bảo khả năng tương thích sinh học trước khi đưa vào sử dụng.

2.3. Ổn định nano vàng trong môi trường sinh học phức tạp

Ổn định nano vàng trong môi trường sinh học phức tạp là một thách thức lớn. Trong môi trường này, nano vàng có thể bị kết tụ, oxy hóa hoặc tương tác với các phân tử sinh học khác, dẫn đến sự thay đổi tính chất quang và giảm hiệu quả ứng dụng. Do đó, cần phải phát triển các phương pháp để tăng cường ổn định nano vàng và bảo vệ chúng khỏi các tác động tiêu cực từ môi trường.

III. Phương Pháp Chế Tạo Cấu Trúc Nano Vàng và Khảo Sát Tính Chất

Có nhiều phương pháp khác nhau để tổng hợp nano vàng, bao gồm phương pháp hóa học, phương pháp vật lý và phương pháp sinh học. Mỗi phương pháp có những ưu điểm và nhược điểm riêng, tùy thuộc vào yêu cầu về kích thước, hình dạng và độ tinh khiết của nano vàng. Các phương pháp khảo sát tính chất quang của nano vàng bao gồm quang phổ hấp thụ UV-Vis, kính hiển vi trường tối và các kỹ thuật tán xạ ánh sáng.

3.1. Phương pháp nuôi mầm để chế tạo hạt nano vàng dạng cầu

Phương pháp nuôi mầm là một phương pháp phổ biến để chế tạo hạt nano vàng dạng cầu với kích thước và độ đồng đều cao. Phương pháp này bao gồm hai giai đoạn: tạo mầm và nuôi mầm. Trong giai đoạn tạo mầm, các hạt vàng nhỏ được hình thành từ các tiền chất vàng. Trong giai đoạn nuôi mầm, các hạt vàng nhỏ này được sử dụng làm mầm để phát triển thành các hạt lớn hơn với kích thước mong muốn. Theo luận án của Đỗ Thị Huế, phương pháp này cho phép điều khiển kích thước hạt nano vàng lên tới 200 nm.

3.2. Chế tạo cấu trúc nano lõi silica vỏ vàng SiO2 Au

Cấu trúc nano lõi silica vỏ vàng (SiO2/Au) là một loại cấu trúc nano phức tạp, bao gồm một lõi silica được bao phủ bởi một lớp vỏ vàng. Cấu trúc này kết hợp các ưu điểm của cả silica và vàng, cho phép điều chỉnh tính chất quang và tăng cường khả năng tương thích sinh học. Phương pháp chế tạo thường bao gồm các bước: tạo hạt nano silica, chức năng hóa bề mặt silica và phủ lớp vàng lên bề mặt silica.

3.3. Tổng hợp thanh nano vàng và điều chỉnh tỷ lệ cạnh

Thanh nano vàng có tính chất quang độc đáo do sự xuất hiện của hai đỉnh cộng hưởng plasmon. Việc điều chỉnh tỷ lệ cạnh của thanh cho phép kiểm soát vị trí và cường độ của các đỉnh cộng hưởng plasmon, mở ra nhiều ứng dụng trong quang trị liệu và cảm biến. Phương pháp tổng hợp thường sử dụng các chất hoạt động bề mặt để định hướng sự phát triển của thanh.

IV. Ứng Dụng Nano Vàng Trong Chẩn Đoán Hình Ảnh Y Sinh

Ứng dụng của nano vàng trong chẩn đoán hình ảnh dựa trên khả năng tăng cường độ tương phản và độ nhạy của các kỹ thuật hình ảnh hiện có. Nano vàng có thể được sử dụng làm chất cản quang trong chụp cắt lớp vi tính (CT), chất tăng cường tín hiệu trong cộng hưởng từ (MRI) và chất phát quang trong kính hiển vi huỳnh quang. Ngoài ra, nano vàng còn có thể được gắn kết với các kháng thể hoặc các phân tử sinh học khác để nhắm mục tiêu đến các tế bào hoặc mô cụ thể.

4.1. Nano vàng làm chất cản quang trong chụp cắt lớp vi tính CT

Nano vàng có khả năng hấp thụ tia X mạnh mẽ, do đó có thể được sử dụng làm chất cản quang trong chụp cắt lớp vi tính (CT). So với các chất cản quang truyền thống, nano vàng có độ tương phản cao hơn và ít gây độc hại hơn. Ngoài ra, nano vàng có thể được thiết kế để nhắm mục tiêu đến các tế bào ung thư, giúp phát hiện sớm và chính xác các khối u.

4.2. Nano vàng tăng cường tín hiệu trong cộng hưởng từ MRI

Nano vàng có thể được sử dụng để tăng cường tín hiệu trong cộng hưởng từ (MRI) bằng cách thay đổi thời gian hồi phục của các proton nước. Các hạt nano vàng có thể được gắn kết với các chất tương phản MRI truyền thống để tăng cường độ tương phản và độ nhạy của hình ảnh. Ngoài ra, nano vàng có thể được sử dụng để tạo ra các chất tương phản MRI mới với khả năng nhắm mục tiêu đến các tế bào hoặc mô cụ thể.

4.3. Nano vàng trong kính hiển vi huỳnh quang và hiện ảnh tế bào

Nano vàng có thể được sử dụng làm chất phát quang trong kính hiển vi huỳnh quang bằng cách khai thác hiện tượng tăng cường huỳnh quang do cộng hưởng plasmon bề mặt (SPR). Các hạt nano vàng có thể được gắn kết với các thuốc nhuộm huỳnh quang để tăng cường độ sáng và độ nhạy của hình ảnh. Ngoài ra, nano vàng có thể được sử dụng để tạo ra các đầu dò huỳnh quang mới với khả năng nhắm mục tiêu đến các tế bào hoặc mô cụ thể. Theo luận án của Đỗ Thị Huế, nano vàng đã được sử dụng thành công trong hiện ảnh tế bào.

V. Ứng Dụng Nano Vàng Trong Điều Trị Ung Thư Tiềm Năng

Ứng dụng của nano vàng trong điều trị ung thư dựa trên khả năng hấp thụ ánh sáng và chuyển đổi thành nhiệt, gây ra sự phá hủy tế bào ung thư. Nano vàng có thể được sử dụng trong quang trị liệu (photothermal therapy), xạ trị và dẫn truyền thuốc. Ngoài ra, nano vàng còn có thể được sử dụng để tăng cường hiệu quả của các phương pháp điều trị ung thư truyền thống.

5.1. Quang trị liệu photothermal therapy sử dụng nano vàng

Quang trị liệu (photothermal therapy) là một phương pháp điều trị ung thư sử dụng ánh sáng để tiêu diệt tế bào ung thư. Nano vàng có khả năng hấp thụ ánh sáng mạnh mẽ và chuyển đổi thành nhiệt, gây ra sự phá hủy tế bào ung thư. Phương pháp này có ưu điểm là ít xâm lấn, có thể nhắm mục tiêu đến các tế bào ung thư và ít gây tác dụng phụ.

5.2. Nano vàng tăng cường hiệu quả xạ trị ung thư

Nano vàng có thể được sử dụng để tăng cường hiệu quả của xạ trị ung thư bằng cách tăng cường sự hấp thụ tia X trong tế bào ung thư. Các hạt nano vàng có thể được đưa vào khối u trước khi xạ trị để tăng cường sự phá hủy tế bào ung thư. Phương pháp này có thể giúp giảm liều xạ trị cần thiết và giảm tác dụng phụ.

5.3. Dẫn truyền thuốc nhắm mục tiêu sử dụng nano vàng

Nano vàng có thể được sử dụng làm hệ thống dẫn truyền thuốc nhắm mục tiêu đến các tế bào ung thư. Các thuốc điều trị ung thư có thể được gắn kết với nano vàng và được đưa vào cơ thể. Các hạt nano vàng sẽ di chuyển đến khối u và giải phóng thuốc, giúp tăng hiệu quả điều trị và giảm tác dụng phụ. Theo tài liệu gốc, nano vàng có tiềm năng lớn trong dẫn truyền thuốc.

VI. Triển Vọng và Hướng Nghiên Cứu Nano Vàng Trong Y Sinh Tương Lai

Nghiên cứu về nano vàng trong y sinh đang phát triển mạnh mẽ và hứa hẹn mang lại nhiều đột phá trong tương lai. Các hướng nghiên cứu chính bao gồm phát triển các phương pháp tổng hợp nano vàng mới với khả năng kiểm soát kích thước và hình dạng tốt hơn, nghiên cứu tương tác nano vàng với tế bào và mô ở cấp độ phân tử, và phát triển các ứng dụng nano vàng mới trong chẩn đoán và điều trị bệnh tật.

6.1. Phát triển phương pháp tổng hợp nano vàng tiên tiến

Phát triển các phương pháp tổng hợp nano vàng tiên tiến với khả năng kiểm soát kích thước, hình dạng và thành phần tốt hơn là một hướng nghiên cứu quan trọng. Các phương pháp mới cần phải đảm bảo tính đồng nhất, độ lặp lại cao và khả năng sản xuất hàng loạt để đáp ứng nhu cầu ứng dụng trong y sinh.

6.2. Nghiên cứu tương tác nano vàng với tế bào và protein

Nghiên cứu tương tác nano vàng với tế bào và protein ở cấp độ phân tử là rất quan trọng để hiểu rõ cơ chế hoạt động và độc tính của nano vàng. Các nghiên cứu này sẽ giúp tối ưu hóa thiết kế nano vàng để tăng cường hiệu quả ứng dụng và giảm thiểu tác dụng phụ. Cần đặc biệt chú ý đến tương tác nano vàng với protein huyết tương.

6.3. Ứng dụng nano vàng trong điều trị bệnh tim mạch và thần kinh

Ngoài ứng dụng trong điều trị ung thư, nano vàng còn có tiềm năng lớn trong điều trị các bệnh tim mạch và thần kinh. Nano vàng có thể được sử dụng để dẫn truyền thuốc đến các tế bào tim hoặc não bị tổn thương, giúp phục hồi chức năng và giảm thiểu các biến chứng. Các nghiên cứu trong lĩnh vực này đang được tiến hành và hứa hẹn mang lại những kết quả khả quan.

Trích đoạn nội dung tài liệu

MỞ ĐẦU Các ứng dụng của công nghệ nano vào khoa học sự sống ngày càng đƣợc phát triển rộng rãi, trong đó việc sử dụng các vật liệu nano trong các ứng dụng Y- Sinh nhƣ tăng độ nhạy của chẩn đoán và điều trị hƣớng đích đang là những hƣớng nghiên cứu đƣợc nhiều phòng thí nghiệm trên thế giới và trong nƣớc quan tâm phát triển. Một trong những loại vật liệu nano mang lại nhiều tiềm năng cho hai hƣớng ứng dụng đó là vật liệu nano kim loại, đặc biệt là các cấu trúc nano vàng. Ngay từ những thế kỉ đầu sau Công Nguyên, nhiều ứng dụng của các hạt nano vàng đã đƣợc biết đến để tạo nên màu sắc của các kính màu nhà thờ hay của các bát đĩa sứ. Tuy nhiên, sự thay đổi màu sắc của các dung dịch keo vàng chỉ thực sự đƣợc làm sáng tỏ vào năm 1908 bởi nhà khoa học ngƣời Đức Gustav Mie khi ông giải bài toán về sự tƣơng tác của sóng điện từ với các điện tử dẫn trên các hạt hình cầu.

Sự dao động đồng pha của tập thể các điện tử dẫn trên bề mặt các cấu trúc nano kim loại dƣới sự kích thích của sóng ánh sáng gây ra một hiệu ứng điển hình cho các cấu trúc nano kim loại – hiệu ứng cộng hƣởng plasmon bề mặt. Điều kiện để có hiện tƣợng cộng hƣởng là tần số của ánh sáng kích thích bằng tần số dao động riêng của hệ điện tử tự do trên bề mặt kim loại. Các kim loại nhƣ Au, Ag có tần số cộng hƣởng nằm trong vùng ánh sáng nhìn thấy gây nên các hiệu ứng về màu sắc [99]. Hiệu ứng cộng hƣởng plasmon bề mặt làm cho tính chất quang của các cấu trúc nano kim loại phụ thuộc mạnh vào hình dạng, kích thƣớc và môi trƣờng bao quanh chúng.

Các hạt nano vàng có khả năng hấp thụ và tán xạ ánh sáng cao gấp 4- 6 bậc so với các phân tử mầu thông thƣờng [88]. Hơn nữa, đặc tính ƣu việt của hạt nano vàng là không độc, có cấu trúc ổn định, có khả năng tƣơng thích sinh học cao và dễ dàng hoạt hóa bề mặt để gắn kết với các phân tử sinh học cũng nhƣ các phân tử thuốc thông qua các chất có chứa nhóm –SH. Với các đặc tính đặc thù này, các nghiên cứu ứng dụng y-sinh của các cấu trúc nano vàng ngày càng phát triển. Trên thế giới, việc nghiên cứu khai thác các ứng dụng của các cấu trúc nano vàng đang rất đƣợc quan tâm.

Các hạt nano vàng dạng cầu với đỉnh cộng hƣởng 1 plasmon nằm trong vùng ánh sáng khả kiến có thể đƣợc khai thác trong nhiều ứng dụng tùy thuộc vào kích thƣớc của chúng. Chẳng hạn, các hạt nano vàng với kích thƣớc trung bình dƣới 5 nm đƣợc sử dụng chủ yếu để làm chất xúc tác cho phản ứng chuyển hóa khí CO thành CO2 ở nhiệt độ thấp (dƣới 00C) [82]. Trong khi đó, các hạt vàng nano với kích thƣớc 10-50 nm đƣợc sử dụng để vận chuyển insulin một cách hiệu quả trong các liệu pháp chữa trị bệnh [5]. El-Sayed và các cộng sự cũng đã thành công trong việc sử dụng hạt vàng nano với kích thƣớc 30 - 40 nm làm chất đánh dấu cho chẩn đoán bệnh bằng ảnh hiển vi tán xạ do khả năng tán xạ mạnh ánh sáng trong vùng nhìn thấy [123].

Các hạt keo nano vàng cấu trúc lõi vỏ (nanoshells) nhƣ lõi điện môi silica/vỏ vàng (SiO2/Au) nhờ có lõi điện môi làm tăng diện tích bề mặt của hạt nên các hạt SiO2/Au có tiết diện dập tắt lớn hơn các hạt nano vàng cầu có cùng thể tích vàng [111]. Tính chất quang của các hạt nano vàng cấu trúc lõi vỏ đã đƣợc giải thích dựa trên mô hình lai khi xem plasmon kích thích từ hạt nanoshell là sự tƣơng tác giữa một hạt nano cầu đặc và một hạt nano cầu rỗng [59]. Hai plasmon cộng hƣởng tƣơng tác lai với nhau tạo thành hai mô hình đối xứng và phản đối xứng, tƣơng ứng với hai mô hình đó là hai tần số cộng hƣởng plasmon phụ thuộc vào tần số plasmon khối và tỉ lệ độ dày lõi - vỏ. Nhƣ vậy, với việc điều khiển tỉ lệ tƣơng quan giữa đƣờng kính lõi và độ dày vỏ có thể điều khiển đƣợc đỉnh cộng hƣởng plasmon nằm trong vùng hồng ngoại gần 700 nm – 900 nm [59] vì đây là vùng ánh sáng có thể xuyên sâu nhất vào trong da và mô [111].

Với phổ cộng hƣởng plasmon trải rộng từ vùng ánh sáng nhì thấy đến vùng hồng ngoại gần nên các hạt nano vàng cấu trúc lõi vỏ có thể vừa làm chất đánh dấu hiện ảnh cho chẩn đoán bệnh, vừa mang thuốc hƣớng đích kết hợp với vật lý trị liệu (đốt từ, quang nhiệt, chiếu xạ. Các thanh nano vàng có hai đỉnh cộng hƣởng plasmon đặc trƣng: một đỉnh tƣơng ứng với dao động plasmon theo chiều ngang của thanh (TSPR) có cƣờng độ yếu và một đỉnh ứng với dao động cộng hƣởng plasmon theo chiều dọc của thanh (LSPR) có cƣờng độ lớn hơn nằm trong vùng khả kiến hoặc hồng ngoại gần tùy thuộc vào tỷ số các cạnh của thanh [15, 100]. Nhƣ vậy, có thể điều chỉnh tính chất 2 quang của thanh nano vàng bằng cách thay đổi tỉ lệ tƣơng quan giữa các cạnh. Đặc biệt với các thanh nano vàng có chiều ngang nhỏ (dƣới 10nm), tán xạ là không đáng kể, hiệu suất hấp thụ gần bằng hiệu suất dập tắt [102].

Điều này là một lợi thế cho ứng dụng quang nhiệt của thanh nano vàng. Ứng dụng này cũng đã đƣợc nhiều nhà khoa học trên thế giới nghiên cứu nhƣ: dung dịch thanh nano vàng có tỉ lệ các cạnh là 3,9 và có đỉnh hấp thụ tại 800nm, đƣợc chiếu laser mật độ công suất 85W/cm2, có hiệu suất quang nhiệt là 20% [11]. Nhóm tác giả Terry B. Huff đã công bố quá trình diệt tế bào ung thƣ biểu bì KB sử dụng thanh nano vàng có đỉnh hấp thụ ở 815 nm và laser hồng ngoại với mật độ công suất chiếu 176W/cm2 [108].

Quá trình chế tạo các hạt nano vàng đơn phân tán với kích thƣớc đƣợc kiểm soát đã có lịch sử từ khoảng trên 60 năm và cho đến nay đã có nhiều phƣơng pháp khác nhau để tổng hợp các cấu trúc nano vàng nhƣ: phƣơng pháp khử hóa học [38, 126], khử sinh học [92,125], chiếu xạ [98, 110], quang hóa [83],.Tùy thuộc vào điều kiện chế tạo mà các hạt nano vàng đƣợc tạo ra với các dạng hình học và cấu trúc khác nhau: dạng cầu, sợi, thanh, tam giác,. Các hạt nano vàng dạng cầu với kích thƣớc dƣới 50nm đƣợc tổng hợp trực tiếp trong dung dịch bằng cách sử dụng các chất khử khác nhau để khử ion Au3+ trong muối HAuCl4 thành các nguyên tử Au. Năm 1951, Turkevitch đã tìm ra phƣơng pháp chế tạo các hạt nano vàng dạng cầu đƣờng kính 15-25 nm sử dụng trisodiumcitrate làm chất khử [112]. Đây đƣợc xem là một phƣơng pháp kinh điển để tổng hợp hạt vàng cầu.

Bằng cách thay đổi nồng độ chất khử và thời gian gia nhiệt cho phản ứng, năm 1972 G.Frens đã điều khiển đƣợc kích thƣớc hạt lên tới 150nm [101]. Từ đó tới nay đã xuất hiện thêm nhiều phƣơng pháp mới chế tạo ra các hạt vàng dạng cầu có đƣờng kính lớn trên 50nm, tuy nhiên hình dạng và kích thƣớc không đồng đều, hiệu suất tổng hợp hạt thấp. Bên cạnh đó, một số nghiên cứu khác tạo ra các hạt nhỏ vài nanomet với sự có mặt của các chất khử khác nhau nhƣ THPC(tetrakis(hydroxymethyl)phosphonium chloride) [6], NaBH4 [98],… Phƣơng pháp nuôi “mầm” đã đƣợc sử dụng để tổng hợp các hạt có đƣờng kính lớn hơn lên tới hàng trăm nano mét [97, 115]. Tuy nhiên, mỗi phƣơng pháp chỉ có thể tạo ra hạt 3 nano vàng trong một dải kích thƣớc hẹp, kích thƣớc không đồng đều, yêu cầu làm trong điều kiện nhiệt độ cao hoặc có dung môi hữu cơ.

Chế tạo nano vàng cấu trúc lõi/vỏ là một quy trình tổng hợp gồm nhiều bƣớc và đòi hỏi có sự kiểm soát chặt chẽ để vật liệu vỏ bao phủ toàn bộ vật liệu lõi với độ dày thích hợp. Những nghiên cứu tập trung vào sự thay đổi của vật liệu lõi nhƣ silica, polystyrene, và hạt nano từ [82, 99]. Nhiều nhóm nghiên cứu trên thế giới đã tạo ra hạt nano cấu trúc lõi/vỏ với lõi là vật liệu có tính trơ nhƣ chất điện môi silica và vật liệu vỏ là các kim loại khác nhau nhƣ Au, Ag, Cu. Kết quả cho thấy rằng khi bọc vỏ kim loại lên hạt silica thì đỉnh SPR đƣợc dịch chuyển về phía sóng dài so với hạt nano kim loại dạng cầu có đƣờng kính tƣơng ứng, tuy nhiên chỉ khi dùng vỏ kim loại là vàng thì đỉnh SPR mở rộng về phía hồng ngoại gần.

Các thanh nano vàng cũng đƣợc nghiên cứu chế tạo bằng nhiều phƣơng pháp khác nhau: phƣơng pháp khử quang hóa (chiếu xạ UV) [94] , phƣơng pháp điện hóa [107, 123], phƣơng pháp khử sinh học và phƣơng pháp khử hóa học – phƣơng pháp nuôi mầm [79, 100]. Trong đó, phƣơng pháp nuôi mầm đƣợc phát minh vào năm 1989 và dần trở nên phổ biến trong việc tổng hợp vật liệu thanh nano vàng với ƣu điểm quy trình đơn giản, hiệu suất tổng hợp cao, thu đƣợc sản phẩm với kích cỡ, hình thái mong muốn, độ đơn phân tán cao và có thể kiểm soát đƣợc tỷ số các cạnh của thanh. Cho đến nay, sau nhiều cải tiến các thanh nano vàng đã đƣợc tạo ra với hiệu suất tổng hợp cao 99% và tỉ lệ các cạnh có thể điều khiển đƣợc từ 1.5 bằng cách sử dụng CTAB (cetyl trimethylammonium) để tạo khuôn dƣỡng mềm dạng thanh. Ngoài ra, để tăng tỷ lệ các cạnh của thanh, ngƣời ta còn sử dụng benzyl dimethylhexadecyl ammonium chloride (BDAC) hoặc hợp chất vòng thơm để làm chất đồng hoạt động bề mặt nhằm khắc phục tốt các hạn chế còn tồn tại của các phƣơng pháp trƣớc đó.

Ở Việt Nam, các nghiên cứu chế tạo và ứng dụng các vật liệu nano trong y- sinh đã bắt đầu từ khoảng 10 năm trở lại đây, đang ngày càng phát triển và đạt đƣợc một số kết quả đáng khích lệ. Các nghiên cứu tập trung vào việc chế tạo và ứng 4 dụng các vật liệu nano nhƣ: chấm lƣợng tử, các cấu trúc nano kim loại, các hạt nano silica chứa tâm màu hữu cơ, các hạt nano từ và các hạt nano đất hiếm. Trong đó phải kể ra một số kết quả về chế tạo và ứng dụng thanh nano vàng của nhóm GS.TS Nguyễn Hoàng Lƣơng trong hiện ảnh tế bào ung thƣ vú và chế tạo sensor điện hóa phát hiện glucoze. Nhóm nghiên cứu của PGS.TS Trần Hồng Nhung và TS.