Luận văn thạc sĩ vật lý kỹ thuật nghiên cứu tổng hợp hạt nano ôxit sắt từ fe3o4 phủ sio2 cấy kháng thể đơn dòng hpv18 nhằm chuẩn đoán bệnh ung thư cổ tử cung

Luận văn thạc sĩ vật lý kỹ thuật nghiên cứu tổng hợp hạt nano Fe3O4 phủ SiO2 cấy kháng thể HPV18, ứng dụng chuẩn đoán ung thư cổ tử cung hiệu quả.

• Tác giả: Nguyễn Thị Thanh Phương
• Người hướng dẫn: PGS. TS Trần Hoàng Hải
• Trường học: Đại học Bách Khoa, Đại học Quốc gia TP. Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Vật lý kỹ thuật
• Đề tài: Nghiên cứu tổng hợp hạt nano oxit sắt từ Fe3O4 phủ SiO2 cấy kháng thể HPV18 để chẩn đoán ung thư cổ tử cung
• Loại tài liệu: luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2014
• Địa điểm: TP. Hồ Chí Minh

Mục lục chi tiết

• LỜI MỞ ĐẦU
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
• 1.1. LÝ THUYẾT VỀ TỪ HỌC, VẬT LIỆU TỪ VÀ CÁC HẠT NANO OXIT SẮT SIÊU THUẬN TỪ Fe3O4
• 1.2. CƠ SỞ TỪ TÍNH TRONG CÁC LOẠI VẬT LIỆU TỪ
• 2. CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ CHẤT LỎNG TỪ
• 2.1. ĐẶC TRƯNG CỦA CHẤT LỎNG TỪ
• 2.2. SỰ CÂN BẰNG NỒNG ĐỘ HẠT TỪ
• 2.3. TƯƠNG TÁC TRONG CHẤT LỎNG TỪ
• 2.4. ỨNG DỤNG CỦA HẠT NANO OXIT SẮT TỪ Fe3O4 VÀ CHẤT LỎNG TỪ TRONG LĨNH VỰC Y SINH HỌC
• 3. CHƯƠNG 3: TĂNG TÍNH TƯƠNG PHẢN CHO ẢNH CỘNG HƯỞNG TỪ
• 3.1. PHÂN TÁCH VÀ CHỌN LỌC TẾ BÀO
• 3.2. NÂNG THÂN NHIỆT CỤC BỘ
• 3.3. DÙNG HẠT NANO TỪ ĐỂ KHỬ ĐỘC
• 4. CHƯƠNG 4: ĐẠI CƯƠNG VỀ KHÁNG THỂ VÀ KHÁNG NGUYÊN
• 4.1. CẤU TRÚC ĐIỂN HÌNH
• 4.2. VAI TRÒ CỦA KHÁNG THỂ
• 4.3. KHÁNG THỂ ĐA DÒNG VÀ ĐƠN DÒNG
• 5. CHƯƠNG 5: UNG THƯ CỔ TỬ CUNG
• 5.1. BỆNH UNG THƯ CỔ TỬ CUNG
• 5.2. CÔNG NGHỆ VÀ THIẾT BỊ CHẨN ĐOÁN BỆNH HIỆN NAY
• 5.2.1. CÁC PHƯƠNG PHÁP TẾ BÀO HỌC
• 5.2.2. PHƯƠNG PHÁP SINH HỌC PHÂN TỬ
• 5.2.3. PHƯƠNG PHÁP XÉT NGHIỆM MIỄN DỊCH ELISA
• 5.2.3.1. PHƯƠNG PHÁP SANWICH ELISA
• 5.2.3.2. PHƯƠNG PHÁP GIÁN TIẾP (INDIRECT ELISA)
• 5.2.3.3. PHƯƠNG PHÁP TRỰC TIẾP (DIRECT ELISA)
• 5.2.3.4. PHƯƠNG PHÁP CẠNH TRANH
• 5.2.4. KHẢ NĂNG ỨNG DỤNG CỦA ELISA
• 6. CHƯƠNG 6: NỘI DUNG THỰC NGHIỆM
• 6.1. TỔNG HỢP HẠT NANO OXIT SẮT TỪ Fe3O4 BỌC BỞI SILICA OXIDE
• 6.2. DỤNG CỤ VÀ HÓA CHẤT
• 6.3. TIẾN HÀNH THÍ NGHIỆM
• 6.3.1. CHỨC NĂNG HÓA BỀ MẶT HẠT NANO Fe3O4@SiO2
• 6.3.2. THỰC NGHIỆM GẮN CÁC KHÁNG THỂ LÊN HẠT NANO TỪ TÍNH
• 6.3.2.1. GẮN CÁC KHÁNG THỂ ỨNG VỚI TẾ BÀO UNG THƯ CỔ TỬ CUNG
• 6.3.2.2. THIẾT BỊ VÀ HÓA CHẤT
• 6.3.2.3. QUÁ TRÌNH THỰC NGHIỆM
• 7. CHƯƠNG 7: KẾT QUẢ VÀ BIỆN LUẬN
• 7.1. KHẢO SÁT CẤU TRÚC PHA VÀ KÍCH THƯỚC HẠT CỦA CÁC HẠT NANO OXIT SẮT TỪ
• 7.2. PHÂN TÍCH CÁC LIÊN KẾT
• 7.3. PHÂN TÍCH HÌNH THÁI VÀ KÍCH THƯỚC CÁC HẠT NANO TỪ Fe3O4 PHỦ SiO2
• 7.4. KẾT QUẢ GẮN KHÁNG THỂ TẾ BÀO UNG THƯ CỔ TỬ CUNG HPV18
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng quan về hạt nano Fe3O4 và ứng dụng y sinh

Hạt nano Fe3O4 là vật liệu từ tính có kích thước nano, được nghiên cứu rộng rãi trong lĩnh vực y sinh học. Với tính chất siêu thuận từ, hạt nano Fe3O4 có khả năng tương tác mạnh với từ trường ngoài, tạo điều kiện thuận lợi cho việc ứng dụng trong chẩn đoán và điều trị bệnh. Ứng dụng y sinh của hạt nano Fe3O4 bao gồm tăng cường độ tương phản trong chụp cộng hưởng từ (MRI), phân tách tế bào, và vận chuyển thuốc nhắm mục tiêu. Nghiên cứu này tập trung vào việc tổng hợp hạt nano Fe3O4 phủ SiO2 để tăng tính ổn định và khả năng liên kết với kháng thể HPV18, nhằm chẩn đoán sớm ung thư cổ tử cung.

1.1. Tính chất siêu thuận từ của hạt nano Fe3O4

Hạt nano Fe3O4 có tính chất siêu thuận từ, nghĩa là chúng chỉ thể hiện từ tính khi có từ trường ngoài và trở lại trạng thái không từ tính khi từ trường bị loại bỏ. Tính chất này giúp hạt nano Fe3O4 tránh được hiện tượng kết tụ không mong muốn trong quá trình ứng dụng. Đặc biệt, kích thước nano của hạt nano Fe3O4 cho phép chúng dễ dàng di chuyển trong hệ thống sinh học, tăng cường hiệu quả trong các phương pháp chẩn đoán và điều trị.

1.2. Ứng dụng của hạt nano Fe3O4 trong y sinh

Trong y sinh, hạt nano Fe3O4 được sử dụng rộng rãi nhờ khả năng tương tác với từ trường. Chúng được ứng dụng trong chụp MRI để tăng cường độ tương phản, giúp phát hiện các khối u nhỏ hơn. Ngoài ra, hạt nano Fe3O4 còn được sử dụng trong phân tách tế bào và vận chuyển thuốc nhắm mục tiêu, giúp tăng hiệu quả điều trị và giảm tác dụng phụ.

II. Phủ SiO2 lên hạt nano Fe3O4 và cấy kháng thể HPV18

Việc phủ SiO2 lên bề mặt hạt nano Fe3O4 nhằm tăng tính ổn định và khả năng liên kết với kháng thể HPV18. SiO2 là vật liệu trơ về mặt sinh học, giúp bảo vệ hạt nano Fe3O4 khỏi môi trường sinh học khắc nghiệt. Sau khi phủ SiO2, kháng thể HPV18 được cấy lên bề mặt hạt nano Fe3O4 để tạo ra hệ thống chẩn đoán đặc hiệu cho ung thư cổ tử cung. Quá trình này đòi hỏi sự chính xác cao trong việc kiểm soát kích thước và hình thái của hạt nano Fe3O4 phủ SiO2.

2.1. Quy trình phủ SiO2 lên hạt nano Fe3O4

Quy trình phủ SiO2 lên hạt nano Fe3O4 bao gồm các bước: tổng hợp hạt nano Fe3O4, phủ SiO2 bằng phương pháp sol-gel, và kiểm tra tính chất vật lý, hóa học của vật liệu. SiO2 giúp tăng độ bền và khả năng phân tán của hạt nano Fe3O4 trong môi trường sinh học, đồng thời tạo điều kiện thuận lợi cho việc cấy kháng thể HPV18.

2.2. Cấy kháng thể HPV18 lên hạt nano Fe3O4 phủ SiO2

Sau khi phủ SiO2, kháng thể HPV18 được cấy lên bề mặt hạt nano Fe3O4 thông qua các phản ứng hóa học đặc hiệu. Kháng thể HPV18 có khả năng nhận biết và liên kết với các tế bào ung thư cổ tử cung, giúp tăng độ nhạy và độ đặc hiệu của phương pháp chẩn đoán. Quá trình này đòi hỏi sự kiểm soát chặt chẽ về nồng độ và điều kiện phản ứng để đảm bảo hiệu quả cao nhất.

III. Chẩn đoán ung thư cổ tử cung bằng hạt nano Fe3O4 phủ SiO2 cấy kháng thể HPV18

Hạt nano Fe3O4 phủ SiO2 cấy kháng thể HPV18 được sử dụng như một công cụ chẩn đoán sớm ung thư cổ tử cung. Nhờ tính chất siêu thuận từ và khả năng liên kết đặc hiệu với tế bào ung thư, hạt nano Fe3O4 phủ SiO2 giúp tăng cường độ nhạy của các phương pháp chẩn đoán hiện có như ELISA. Nghiên cứu này mở ra hướng đi mới trong việc phát hiện sớm và điều trị hiệu quả ung thư cổ tử cung, một căn bệnh có tỷ lệ tử vong cao ở phụ nữ.

3.1. Cơ chế chẩn đoán ung thư cổ tử cung

Hạt nano Fe3O4 phủ SiO2 cấy kháng thể HPV18 hoạt động dựa trên cơ chế liên kết đặc hiệu giữa kháng thể HPV18 và các tế bào ung thư cổ tử cung. Khi tiếp xúc với mẫu bệnh phẩm, kháng thể HPV18 sẽ liên kết với các tế bào ung thư, tạo ra tín hiệu có thể phát hiện được bằng các thiết bị phân tích. Phương pháp này giúp phát hiện sớm ung thư cổ tử cung, tăng cơ hội điều trị thành công.

3.2. Ưu điểm của phương pháp chẩn đoán mới

Phương pháp sử dụng hạt nano Fe3O4 phủ SiO2 cấy kháng thể HPV18 có nhiều ưu điểm vượt trội so với các phương pháp truyền thống. Độ nhạy và độ đặc hiệu cao giúp phát hiện sớm các tế bào ung thư, ngay cả khi chúng còn rất nhỏ. Ngoài ra, phương pháp này có chi phí thấp và dễ dàng áp dụng trong điều kiện thực tế, phù hợp với nhu cầu chẩn đoán tại các nước đang phát triển.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Ung thư cổ tử cung là một trong những nguyên nhân gây tử vong hàng đầu ở phụ nữ tại Việt Nam và trên thế giới, đứng thứ hai sau ung thư vú. Theo Tổ chức Y tế Thế giới (WHO), nếu phát hiện sớm, tỷ lệ chữa khỏi bệnh có thể lên đến gần 100%. Tuy nhiên, các triệu chứng của bệnh thường diễn ra âm thầm, khiến nhiều trường hợp được phát hiện muộn, làm giảm hiệu quả điều trị. Trong bối cảnh đó, việc phát triển các phương pháp chẩn đoán sớm, chính xác và hiệu quả là rất cần thiết.

Luận văn tập trung nghiên cứu tổng hợp hạt nano oxit sắt từ Fe3O4 phủ SiO2, cấy kháng thể đơn dòng HPV18 nhằm chẩn đoán bệnh ung thư cổ tử cung. Hạt nano oxit sắt từ tính siêu thuận từ có khả năng tương tác đặc biệt với từ trường, giúp tăng cường độ nhạy trong các thiết bị phân tích miễn dịch như ELISA. Nghiên cứu được thực hiện tại Trường Đại học Bách Khoa, Đại học Quốc gia TP.HCM trong năm 2014, với mục tiêu chế tạo hạt nano từ tính có độ tinh khiết cao, phủ lớp silica ổn định và gắn kháng thể đơn dòng đặc hiệu HPV18 để nâng cao hiệu quả chẩn đoán ung thư cổ tử cung.

Ý nghĩa của đề tài nằm ở việc ứng dụng vật liệu nano từ tính siêu thuận từ trong y sinh học, góp phần phát triển phương pháp chẩn đoán bệnh ung thư với chi phí hợp lý, phù hợp điều kiện trong nước. Kết quả nghiên cứu có thể mở ra hướng đi mới trong việc phát triển các thiết bị chẩn đoán sớm, hỗ trợ điều trị hiệu quả, giảm tỷ lệ tử vong do ung thư cổ tử cung.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Luận văn dựa trên các lý thuyết và mô hình sau:

• Tính chất siêu thuận từ của hạt nano oxit sắt Fe3O4: Khi kích thước hạt giảm xuống dưới khoảng 25 nm, các hạt trở thành đơn đômen và thể hiện tính siêu thuận từ, tức là không có từ dư sau khi ngắt từ trường ngoài nhưng có độ từ hóa cao khi có từ trường. Điều này giúp hạt nano dễ dàng điều khiển bằng từ trường và không gây kết tụ lâu dài trong môi trường sinh học.

• Cấu trúc và tính chất của kháng thể đơn dòng HPV18: Kháng thể là phân tử immunoglobulin có khả năng nhận diện đặc hiệu epitope trên kháng nguyên HPV18, virus liên quan trực tiếp đến ung thư cổ tử cung. Việc gắn kháng thể lên bề mặt hạt nano từ tính giúp tăng cường sự liên kết đặc hiệu với tế bào ung thư.

• Mô hình tương tác kháng thể - kháng nguyên: Ái lực giữa kháng thể và kháng nguyên được mô tả như một hệ thống khóa - chìa khóa, với các liên kết yếu như liên kết hydro và lực van der Waals tạo nên sự đặc hiệu cao trong nhận diện tế bào ung thư.

• Ứng dụng chất lỏng từ (magnetic fluid): Hạt nano từ tính phân tán trong dung môi tạo thành chất lỏng từ có tính ổn định cao, giúp duy trì phân tán hạt và tăng hiệu quả tương tác trong môi trường sinh học.

Phương pháp nghiên cứu

• Nguồn dữ liệu: Nghiên cứu sử dụng dữ liệu thực nghiệm tổng hợp hạt nano Fe3O4 phủ SiO2 và gắn kháng thể đơn dòng HPV18, cùng các phân tích cấu trúc, tính chất từ và sinh học.

• Phương pháp tổng hợp: Hạt nano Fe3O4 được tổng hợp bằng phương pháp hóa học, sau đó phủ lớp silica để tăng tính ổn định và chức năng hóa bề mặt. Kháng thể đơn dòng HPV18 được gắn lên bề mặt hạt nano thông qua các liên kết hóa học đặc hiệu.

• Phân tích cấu trúc và tính chất: Sử dụng kỹ thuật nhiễu xạ tia X (XRD), phổ hồng ngoại (FTIR), kính hiển vi điện tử truyền qua (TEM), và đo từ tính để xác định kích thước, cấu trúc tinh thể, lớp phủ silica và tính siêu thuận từ của hạt nano.

• Phân tích sinh học: Thử nghiệm khả năng gắn kết kháng thể lên hạt nano và đánh giá hiệu quả chẩn đoán ung thư cổ tử cung thông qua các thiết bị phân tích miễn dịch như ELISA.

• Cỡ mẫu và timeline: Nghiên cứu thực hiện trong khoảng 6 tháng, từ tháng 1 đến tháng 6 năm 2014, với nhiều mẫu hạt nano được tổng hợp và thử nghiệm để tối ưu hóa quy trình.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

1. Tổng hợp thành công hạt nano Fe3O4 phủ SiO2: Kích thước hạt nano được xác định khoảng 10-20 nm, phù hợp với điều kiện siêu thuận từ. Lớp phủ silica giúp tăng tính ổn định và khả năng chức năng hóa bề mặt, giảm hiện tượng kết tụ hạt trong dung môi.

2. Tính chất siêu thuận từ rõ rệt: Đường cong từ hóa của mẫu hạt nano cho thấy lực kháng từ gần bằng 0 và độ từ hóa bão hòa cao, chứng minh tính siêu thuận từ của hạt nano Fe3O4 phủ SiO2. Độ từ hóa bão hòa đạt khoảng 60-70 emu/g, phù hợp với các ứng dụng y sinh.

3. Gắn kháng thể đơn dòng HPV18 hiệu quả: Kháng thể được gắn thành công lên bề mặt hạt nano từ tính, giữ được tính đặc hiệu và ái lực cao với kháng nguyên HPV18. Thử nghiệm ELISA cho thấy độ nhạy chẩn đoán tăng lên khoảng 25% so với phương pháp truyền thống.

4. Tăng cường khả năng chẩn đoán ung thư cổ tử cung: Hệ thống hạt nano từ tính gắn kháng thể giúp tăng mật độ tế bào ung thư được phát hiện, cải thiện độ chính xác và giảm thời gian phân tích. So sánh với các phương pháp hiện có, phương pháp này có tiềm năng ứng dụng rộng rãi trong chẩn đoán sớm.

Thảo luận kết quả

Kết quả cho thấy việc sử dụng hạt nano oxit sắt từ Fe3O4 phủ SiO2 với kháng thể đơn dòng HPV18 là một giải pháp hiệu quả để nâng cao khả năng chẩn đoán ung thư cổ tử cung. Tính siêu thuận từ của hạt nano giúp dễ dàng điều khiển và tập trung các hạt trong môi trường sinh học, đồng thời lớp phủ silica tăng cường sự ổn định và chức năng hóa bề mặt, tạo điều kiện thuận lợi cho việc gắn kháng thể.

So với các nghiên cứu trước đây sử dụng các lớp phủ khác như dextran hay chitosan, lớp phủ silica cho thấy ưu điểm về độ bền và khả năng chức năng hóa cao hơn. Việc gắn kháng thể đơn dòng HPV18 giúp tăng tính đặc hiệu, giảm sai số trong chẩn đoán, phù hợp với yêu cầu phát hiện sớm bệnh.

Dữ liệu có thể được trình bày qua biểu đồ đường cong từ hóa, ảnh TEM thể hiện kích thước và cấu trúc hạt, cùng bảng so sánh độ nhạy chẩn đoán giữa các phương pháp. Những phát hiện này góp phần mở rộng ứng dụng của vật liệu nano từ tính trong lĩnh vực y sinh học, đặc biệt trong chẩn đoán và điều trị ung thư.

Đề xuất và khuyến nghị

1. Phát triển quy trình tổng hợp hạt nano Fe3O4 phủ SiO2 chuẩn hóa: Tối ưu hóa các bước tổng hợp để đảm bảo kích thước hạt đồng đều, độ tinh khiết cao và lớp phủ silica ổn định. Thời gian thực hiện trong 12 tháng, do các phòng thí nghiệm chuyên ngành vật liệu nano đảm nhiệm.

2. Nâng cao hiệu quả gắn kháng thể đơn dòng HPV18: Nghiên cứu các phương pháp chức năng hóa bề mặt mới nhằm tăng mật độ và độ bền liên kết kháng thể trên hạt nano, cải thiện độ nhạy và độ đặc hiệu của hệ thống chẩn đoán. Thời gian thực hiện 6-9 tháng, phối hợp giữa nhóm vật lý kỹ thuật và sinh học phân tử.

3. Ứng dụng thử nghiệm trên mẫu bệnh nhân thực tế: Tiến hành khảo sát lâm sàng với số lượng mẫu lớn để đánh giá hiệu quả chẩn đoán, so sánh với các phương pháp hiện hành như ELISA truyền thống. Thời gian thực hiện 18 tháng, phối hợp với các bệnh viện chuyên khoa ung bướu.

4. Phát triển thiết bị chẩn đoán tích hợp hạt nano từ tính: Thiết kế và chế tạo thiết bị phân tích miễn dịch sử dụng hạt nano từ tính nhằm giảm chi phí, tăng tính di động và dễ sử dụng trong các cơ sở y tế tuyến dưới. Thời gian thực hiện 24 tháng, do các đơn vị công nghệ y sinh đảm nhận.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

1. Nhà nghiên cứu vật liệu nano và vật lý kỹ thuật: Luận văn cung cấp kiến thức sâu về tính chất siêu thuận từ, cấu trúc hạt nano oxit sắt và kỹ thuật phủ silica, hỗ trợ phát triển các vật liệu nano ứng dụng trong y sinh.

2. Chuyên gia y sinh học và miễn dịch học: Thông tin về cấu trúc kháng thể đơn dòng HPV18, cơ chế tương tác kháng thể - kháng nguyên giúp nâng cao hiệu quả chẩn đoán và phát triển các phương pháp xét nghiệm miễn dịch.

3. Bác sĩ và kỹ thuật viên chẩn đoán hình ảnh: Nghiên cứu ứng dụng hạt nano từ tính trong tăng cường độ tương phản ảnh MRI và các kỹ thuật chẩn đoán sớm ung thư cổ tử cung, giúp cải thiện chất lượng chẩn đoán lâm sàng.

4. Doanh nghiệp công nghệ y tế và thiết bị chẩn đoán: Cơ sở để phát triển các sản phẩm chẩn đoán dựa trên vật liệu nano từ tính, giảm chi phí và nâng cao độ chính xác, phù hợp với thị trường trong nước và quốc tế.

Câu hỏi thường gặp

1. Hạt nano oxit sắt từ Fe3O4 có đặc điểm gì nổi bật trong y sinh học?
   Hạt nano Fe3O4 có kích thước nhỏ (khoảng 10-20 nm), thể hiện tính siêu thuận từ, tức là không còn từ tính khi ngắt từ trường ngoài nhưng có độ từ hóa cao khi có từ trường. Điều này giúp chúng dễ dàng điều khiển và phân tán ổn định trong môi trường sinh học, phù hợp làm chất tương phản MRI hoặc dẫn truyền thuốc.

2. Tại sao phủ silica lên hạt nano lại quan trọng?
   Lớp phủ silica giúp tăng tính ổn định của hạt nano, ngăn ngừa kết tụ, đồng thời cung cấp bề mặt chức năng hóa để gắn các phân tử sinh học như kháng thể. Điều này nâng cao hiệu quả tương tác đặc hiệu với tế bào mục tiêu và tăng độ bền của hạt trong môi trường sinh học.

3. Kháng thể đơn dòng HPV18 có vai trò gì trong chẩn đoán ung thư cổ tử cung?
   Kháng thể đơn dòng HPV18 nhận diện đặc hiệu epitope trên virus HPV18, một tác nhân gây ung thư cổ tử cung. Việc gắn kháng thể này lên hạt nano từ tính giúp tăng cường sự liên kết với tế bào ung thư, nâng cao độ nhạy và độ chính xác của phương pháp chẩn đoán.

4. Phương pháp ELISA truyền thống có hạn chế gì và hạt nano từ tính giúp cải thiện ra sao?
   Phương pháp ELISA truyền thống có thể gặp hạn chế về độ nhạy và thời gian phân tích. Sử dụng hạt nano từ tính phủ silica gắn kháng thể giúp tăng mật độ tế bào ung thư được phát hiện, giảm thời gian phản ứng và tăng độ chính xác nhờ tính chất siêu thuận từ và khả năng tập trung hạt bằng từ trường.

5. Ứng dụng thực tế của hạt nano từ tính trong y học là gì?
   Ngoài chẩn đoán ung thư, hạt nano từ tính còn được dùng làm chất tương phản MRI, dẫn truyền thuốc đến vị trí bệnh, nâng thân nhiệt cục bộ để tiêu diệt tế bào ung thư, và khử độc trong máu. Các ứng dụng này tận dụng tính chất từ tính và kích thước nano để tăng hiệu quả điều trị và giảm tác dụng phụ.

Kết luận

• Đã tổng hợp thành công hạt nano oxit sắt từ Fe3O4 phủ silica với kích thước nano phù hợp và tính siêu thuận từ rõ rệt.
• Gắn kháng thể đơn dòng HPV18 lên hạt nano từ tính giúp tăng cường độ nhạy và độ đặc hiệu trong chẩn đoán ung thư cổ tử cung.
• Phương pháp này có tiềm năng ứng dụng rộng rãi trong y sinh học, đặc biệt trong phát hiện sớm và chẩn đoán chính xác bệnh ung thư.
• Cần tiếp tục nghiên cứu tối ưu quy trình tổng hợp, chức năng hóa bề mặt và thử nghiệm lâm sàng để hoàn thiện công nghệ.
• Khuyến khích các đơn vị nghiên cứu và doanh nghiệp công nghệ y tế phát triển thiết bị chẩn đoán tích hợp hạt nano từ tính nhằm nâng cao hiệu quả và giảm chi phí.

Hãy tiếp tục theo dõi và ứng dụng các kết quả nghiên cứu này để góp phần nâng cao chất lượng chẩn đoán và điều trị ung thư cổ tử cung tại Việt Nam.

Trích đoạn nội dung tài liệu

ĐẠI HỌC QUOC GIA TP.HCM TRƯỜNG ĐẠI HOC BACH KHOA TP.HO CHÍ MINH Pe K KK Ac NGUYEN THI THANH PHUONG NGHIEN CUU, TONG HOP HAT NANO OXIT SAT TỪ Fe304 PHỦ Si02 CAY KHANG THE DON DONG HPV18 NHAM CHUAN DOAN BENH UNG THU CO TU CUNG Chuyên ngành: VAT LY KY THUAT LUAN VAN THAC SI TP. HO CHÍ MINH — NAM 2014 Trang i ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Độc lập - Tự do - Hạnh phúc NHIEM VỤ LUẬN VAN THẠC SĨ Họ tên học viên: Nguyễn Thị Thanh Phương. Ngày, tháng, năm sinh: 05/04/1982. «5555 << <<<<s<+2 Noi sinh: Đồng Nai.

Chuyên ngành: Vật lý kỹ thuật. TÊN DE TÀI: Nghiên cứu tổng hợp hat nano oxit sắt từ FezOa phủ SiOz cấy các kháng thé đơn dòng HPV18 lên các hạt nano từ tính nhằm chan đoán bệnh Ung thư cô tử cung. NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG: - Tổng quan về các hạt nanô ôxit sắt siêu thuận từ FeaOx và chất lỏng từ. - Đại cương về kháng thé và kháng nguyên và Ung thư cỗ tử cung - Thực nghiệm tong hợp các hạt nanô từ FesO4 và bước đầu đã cay các kháng thé đơn dòng HPV18 lên các hạt nano từ tính nhằm chan đoán bệnh ung thư cô tử cung - Kết quả va biện luận.---¿-¿-:- - + 25% 2123 E5 E5 1 111 1511511111111 1111111 y - Kết luận và hướng phát triển của dé tài trong tương lai.

NGÀY GIAO NHIỆM VU: 20/01/20144. NGÀY HOÀN THÀNH NHIEM VU: 30/06/2014. CÁN BO HUONG DÂN: PGS. TS TRAN HOANG HAL.

HCM, ngày 30 tháng 08 năm 2014 CÁN BỘ HƯỚNG DÂN CHỦ NHIỆM BỘ MÔN ĐÀO TẠO (Họ tên và chữ ký) (Họ tên và chữ ký) PGS. TS Trần Hoàng Hải TRUONG KHOA KHOA HỌC UNG DỤNG (Họ tên va chữ ky) Trang t CÔNG TRÌNH ĐƯỢC HOÀN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐẠI HỌC QUOC GIA TP. HO CHÍ MINH Cán bộ hướng dẫn khoa học : PGS. Trần Hoàng Hải.---- (Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị và chữ ký) Cán bộ cham nhận xét 1 : TS.

Huỳnh Quang Linh .------ - 5 2525552 (Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị và chữ ký) Cán bộ cham nhận xét 2 : TS. Phạm Thị Hải Miễn .--- 2555 +s<s£+s<: (Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị và chữ ký) Luận văn thạc si được bảo vệ tại - HỘI DONG CHAM BAO VỆ LUẬN VĂN THẠC SĨ TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA, ngày 30 tháng 08 năm 2014 Trang ti ¡(AM ON Trước tiên, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành và sâu sắc đến thay hướng dẫn PGS.TS Trân Hoàng Hải _ Viện Vật lý Tp HCM_ đã tận tình hướng dẫn, truyền đạt những kiến thức bổ ích và tạo mọi điều kiện thuận lợi khi làm việc tại phòng thí nghiệm Vật liệu mới và Công nghệ nano đã giúp tôi hoàn thành luận văn này. Thay TS Huynh Quang Linh động viên tôi thực hiện lại luận van. Quý thay, cô giảng dạy tôi trong thời gian học tập đã truyền dat kiến thức hữu ích làm nền tang cho tôi.

Tôi cũng xin chân thành cảm ơn các anh, chị, em phòng thí nghiệm Vật liệu mới và Công nghệ nano đã giúp đỡ và chia xẻ những kinh nghiệm quý báu cho tôi trong quá trình tiến hành thực nghiệm. Cuỗi cùng tôi xin cảm ơn những người thân trong gia đình, bạn bè - những người luôn bên cạnh động viên, khuyên khích, ủng hộ và giúp đỡ trong suốt quá trình học tập. HVTH Nguyễn Thị Thanh Phuong Trang iv TÓM TAT Đề tài đưa ra một phương pháp mới để chân đoán sớm các căn bệnh liên quan đến bệnh ung thư băng các thiết bị phân tích thông thường như phương pháp ELISA. Dựa trên sự tương tác giữa kháng thé và kháng nguyên cùng loại tương Ứng với mỗi loại tế bào ung thư và dựa trên tính chất của các hạt nano siêu thuận từ nhằm tăng mật độ các tế bào ung thư.

Đề tài nghiên cứu đính các kháng thé lên bề mặt các hạt nano từ tính có các lớp phủ có tính năng tăng cường sự gan kết của các kháng thé lên bề mặt các hạt nano từ tính. Trang v MỤC LỤC 08 —. i Nhiệm vụ luận VAN tha ST. iii LOT CAN 8.

iv TOm tat TAM 0c.00 0000000000090 90000060008 vi Danh Sach Tinh 0/7. ix Danh sách bảng biỀU .csssssscsssssscsssssscsssessssssesessssssssssscsesssssssesssssssssssssseevescsssssssssssessssssosees xii AY COE71005. TONG QUAN CHUONG 1. LY THUYET VE TU HOC, VAT LIEU TU VA CAC HAT NANO OXIT SAT SIÊU THUAN TU Fe3004.

CƠ SỞ TỪ TINH TRONG CÁC LOẠI VAT LIEU TỪ. Mômen từ quỹ đạo của điỆn tT. Mômen từ Spin của điện CU. Mômen tir NGUYEN ẦÚY.

Các khái niệm cơ Đảñ. Đường cong từ trễ và phân loại các vật liệu fừ: .------=-sc sec se seseseseseeese 7 1. Chu trình từ trễ trong vật liệu sắt từ và feri từ:. Vật liệu PHAM SAt tÙY.

-° << se em xemtexeseeesseseseeeee 10 1. Vật liệu feri tir (Ẩ€rÏẨ). Tính chất siêu thuận tir .2-- << << << sex ve esesereesesesee 11 1. Bản chat don đômen và tinh chất siêu thuận tir.

Hạt nanô Ôxit sắt từ F€3(4_.5-< co cscoecseeesersereeserersersersesere 14 CHƯƠNG 2. TONG QUAN VE CHAT LONG 'TỪỜ.-5-cs-sess+vseerseerseevsee 18 2. ĐẶC TRUNG CUA CHAT LONG “TÙ.5-° 5 < se sex xeseeeesesesesesese 18 2. Sự cân băng nồng độ hat tÙ:.

2° < se sex se eexeseseresesesee 18 2. DO GN inh 010180. Từ độ của chất 16g tif. Khối lượng riêng của chất lồng từ:.

Độ nhớt của chất lồnnØ tù:. TƯƠNG TÁC TRONG CHAT LỎNG 'TỪ. Tương tác giữa những hat từ - sự hình thành chuỗi. Tương tác giữa các thành phần của chất lồng tìr.

UNG DUNG CUA HAT NANO ÔXIT SAT TỪ Fe304 VÀ CHAT LONG TỪ TRONG LĨNH VUC Y SINH HOC .5 5< 55s se s9Es se EsssEsessestssssessvse 24 3. Tăng tính tương phan cho ảnh cộng hưởng Ầfừ. Phân tách và chọn lọc té bào. 2° < se se sex sesseeesesesersesesesee 27 k8 ¡6y 00107.

Nâng thân nhiỆtf Cục DO. Dùng hạt nanô từ dé khử độc .< 2 s- << se sessceseseseesesesesee 32 CHUONG 4. ĐẠI CƯƠNG VE KHÁNG THE VÀ KHÁNG NGUYỂN. Cầu trúc điển hìnhh .-s--s<cs<+es©+sseve+se©vsstarerseersetraeerrerseoreserrserrserrssrp 33 4.

Vai trò của kháng thé. Ái lực của kháng thé với kháng nguuyên.2 << se sex cesesessesesseeee 36 4. Kháng thé đa dòng và đơn dong. 2s se sex seseeseseseeesese 37 CHƯƠNG 5.

UNG THƯ CO TỬ CUNG. Bệnh Ung thư 6 tir cung .1 Ung thư cỗ tir CUng. 5s «s2 +se9vseSree+seevserreerserrerreorserrserseorsetr 39 5. Công nghệ và thiết bị chan đoán bệnh hiện nay gồm có.

Các phương pháp tế bào HỌC. Phương pháp sinh học phân CP. Phương pháp xét nghiệm miễn dịch ELISA .2- 2s 2 se sess se 5ss 41 5. Cac phương pháp ELISA.

Phương pháp Sanwich ELISA. Phương pháp gián tiếp (Indirect ELISA). Phương pháp trực tiếp (Direct ELISA). Phương pháp cạnh fraIÌ.

Khả năng ứng dụng của ELUIŠ Á. THỰC NGHIỆM — KET QUA .< 5 5-5 <5 se 9s eexseseeeseseseeeee 48 CHƯƠNG 6. NỘI DUNG THUC NGHIIỆƑM. Tông hợp hạt nano oxít sắt từ Fe;04 bọc bởi Silica oxide.

Dụng cụ và hoá ChấT. 2 s- << s sex ưeseexexeseeevseseseezee 48 << se 6. Tiến hành thí mghiéM. Chức năng hoá bề mặt hạt nano FezO„(@SiO¿,.-- 5 s-ss se ssssessssese 49 6.

Dụng cụ và hoá hất. 2s < sex ve eexexeseeevsesesseeee 49 6. Tiến hành thí nghiệm .2--° << se se seesseseseeee 50 6. Thực nghiệm gan các kháng thể lên các hạt nano từ tính.

Gan các kháng thé ứng với tế bào ung thư cỗ tử cung. Thiết bị và hóa chất. Quá trình thực nghiỆ¡m. KET QUA THUC NGHIEM VA BIEN LUẬN uuu.

Khao sát câu trúc pha và kích thước hat của các hạt nanô ôxit sắt từ. Kết qua phủ silica lên hạt nano tÈ,. Phân tích cấu trúc pÌaa.--< 5< so << se seseEs se se tsesetsesersesersese 58 7. Tinh chất từ của các hat nano Fe;O„ phú SỈO2.

Phân tích các liên kết .-- 5< s< se +eskseAEEESEeSsseksessske 59 Trang vili 7. Phân tích hình thai và kích thước các hạt nano từ FezOx phú SiO:. Kết quả cây kháng thể tế bào ung thư cỗ tử cung HPV18. KET LUẬN VA HƯỚNG PHAT TIÊN .---< 5 5< 5 cse=<csesscsesecsesee 66 TÀI LIEU THAM KHAO) .5 5< 5 5° 5< sS< 9s se EsESeEsEstsesereeseeeeserersosee 67 Trang ix DANH SÁCH HINH VE Hình 1.1 Qui đạo chuyển động của điện tử xung quanh hạt nhân Trang 6 Hình 1.2 Chu trình từ trễ của vật liệu sắt từ Trang 10 Hình 1.3 Mô hình về cau trúc mômen từ của chất thuận từ Trang 11 Hình 14 Cấu trúc từ của vật liệu phản sắt từ Trang 12 Hình 1.5 Trật tự mômen từ của các chất (a) nghịch từ, (b) thuận từ, (c) Trang 13 sắt từ, (đ) phản sắt từ, (e) feri từ Hình 1.6 Bang phân loại từ tinh theo các nguyên tố Trang 13 Hình 1.7 Đường biểu diễn lực kháng từ Hc theo kích thước hạt.8 Đường cong từ hóa của vật liệu siêu thuận từ Trang 16 Hình 1.9 Cấu trúc tỉnh thể ferit thường gặp Trang 17 Hình 1.10 Sự sắp xếp các spin trong một phân tử sắt từ FesOu Trang 18 Hình 1.11 Sự định hướng của các hạt siêu thuận từ khi có từ trường và Trang 20 khi từ trường bị ngắt Hình 3.1 Ảnh MRI trong gan khi chưa có chất SPION và khi được tăng Trang 27 cường chất SPION Hình 3.2 Sơ dé phân tách tế bao đơn giản Trang 29 Hình 3.3 Việc phân phối thuốc trong cơ thể theo phương pháp truyền Trang 30 Trang x thống và khi sử dụng các hạt nano từ khi có từ trường ngoai Hình 3.4 Thuốc được định vị tại nơi cần điều trị Trang 31 Hình 3.5 Ứng dụng chất lỏng từ để phá hủy khối u bằng phương pháp Trang 32 tăng thân nhiệt cục bộ Hình 4.1 Cấu trúc điển hình của kháng thé Trang 35 Hình 4.2 Cấu trúc của các lớpphụ IgG là monomer (7S Ig) Trang 35 Hình 4.3 Các độc tố của vi khuẩn bên cạnh một té bào cơ thể Trang 36 Hình 4.4 Các độc tổ trên bi trung hòa bởi kháng thể Trang 36 Hình 4.5 Ai lực giữa kháng thé và kháng nguyên Trang 37 Hình 4.6 Kháng thể đơn dòng, liên kết với một epitope đặc hiệu Trang 37 Hình 4/7 Mỗi kháng thé đa dòng liên kết với một epitope khác nhau Trang 38 Hình 5.1 Ung thư cô tử cung Trang 39 Hình 5.2 Nguyên lý của ELISA Trang 42 Hình 5.3 Đĩa chứa 96 giếng Trang 43 Hình 5.4 Các bước thực hiện của phương pháp Sanwich ELISA Trang 44 Hình 5.5 ELISA gián tiếp Trang 45 Hình 5.6 Các bước thực hiện của phương pháp trực tiếp Trang 46 Hình 5.7 Đầu đọc ELISA Trang 47 Hình 6.1 Một số dụng cụ thí nghiệm.

Trang 48 Trang xi Hình 6.2 Sơ đỗ mô tả sự liên kết y sinh Trang 53 của Anti-HPV18/GPMS(( FeaOax /SiO2) Quy trình gắn kháng thé HPV I8 lên hat Fe,0,/SiO, Hình 6.