Luận án tiến sĩ: Nghiên cứu chế tạo và tính chất vật liệu nano GDPO4:TB3 và GD2O3:Eu3 cho y sinh

• Tác giả: Phạm Thị Liên
• Người hướng dẫn: TS. Nguyễn Thanh Hường
• Trường học: Học viện Khoa học và Công nghệ
• Chuyên ngành: Vật liệu quang học, quang điện tử và quang tử
• Đề tài: Nghiên Cứu Vật Liệu Nano GdPO4:Tb3+ Và Gd2O3:Eu3+ Trong Ứng Dụng Y Sinh
• Loại tài liệu: luận án tiến sĩ
• Năm xuất bản: 2020
• Địa điểm: Hà Nội

• LỜI CAM ĐOAN
• 1. CHƯƠNG 1: VẬT LIỆU NANO PHÁT QUANG CHỨA ION ĐẤT HIẾM
• 1.1. Giới thiệu về vật liệu nano phát quang. Vật liệu phát quang chứa ion đất hiếm
• 1.2. Đặc tính phát quang của hợp chất đất hiếm
• 1.3. Một số đặc trưng của ion Gd3+
• 1.4. Một số đặc trưng của ion Tb3+
• 1.5. Một số đặc trưng của ion Eu2+, Eu3+
• 1.6. Các chuyển dời cho phép trong các ion RE3+
• 1.7. Quá trình truyền năng lượng
• 1.8. Tính chất đặc trưng và ứng dụng của vật liệu chứa Gadolini
• 1.9. Vật liệu Gadolini
• 1.10. Vật liệu phát quang nền Gd2O3
• 1.11. Vật liệu nano phát quang nền GdPO4
• 1.12. Đặc điểm tính chất của kháng nguyên nọc rắn và CEA
• 1.13. Đặc điểm của kháng nguyên nọc rắn hổ mang Naja atra
• 1.14. Đặc điểm của kháng nguyên CEA ung thư đại trực tràng
• 1.15. KẾT LUẬN CHƯƠNG 1
• 2. CÁC PHƯƠNG PHÁP THỰC NGHIỆM
• 2.1. Các phương pháp hóa học chế tạo vật liệu
• 2.2. Phương pháp thủy nhiệt
• 2.2.1. Giới thiệu về phương pháp thủy nhiệt
• 2.2.2. Quy trình tổng hợp vật liệu GdPO4, GdPO4:Tb3+
• 2.3. Phương pháp tổng hợp hóa học nhiều bước
• 2.3.1. Giới thiệu về phương pháp tổng hợp hóa học nhiều bước
• 2.3.2. Quy trình tổng hợp vật liệu Gd2O3:Eu3+
• 2.4. Chế tạo phức hợp nano y sinh của GdPO4:Tb3+; Gd2O3:Eu3+
• 2.5. Xử lý bề mặt vật liệu
• 2.5.1. Chức năng hóa bề mặt vật liệu và liên hợp hóa giữa vật liệu nano phát quang với phần tử hoạt động sinh học
• 2.5.2. Bọc vỏ vật liệu thanh nano GdPO4:Tb3+ bằng silica
• 2.5.3. Chức năng hóa thanh nano GdPO4:Tb3+@silica bằng nhóm NH2
• 2.5.4. Chế tạo phức nano của GdPO4:Tb3+@silica-NH2 với kháng thể kháng nọc rắn (IgG)
• 2.5.5. Bọc vỏ vật liệu Gd2O3:Eu3+ bằng silica
• 2.5.6. Chức năng hóa vật liệu Gd2O3:Eu3+@silica bằng nhóm NH2
• 2.5.7. Chế tạo phức hợp giữa Gd2O3:Eu3+@silica-NH2 với kháng thể kháng CEA (IgG)
• 2.6. Các phương pháp phân tích vật liệu
• 2.6.1. Phương pháp kính hiển vi điện tử quét (SEM)
• 2.6.2. Phương pháp kính hiển vi điện tử truyền qua (TEM)
• 2.6.3. Phương pháp nhiễu xạ tia X
• 2.6.4. Phương pháp quang phổ huỳnh quang
• 2.6.5. Phương pháp quang phổ hồng ngoại
• 2.6.6. Phép đo tính chất từ trên hệ từ kế mẫu rung
• 2.6.7. Đốt nóng cảm ứng từ
• 2.6.8. Phương pháp phân tích huỳnh quang miễn dịch
• 2.6.9. Kính hiển vi huỳnh quang
• 2.7. KẾT LUẬN CHƯƠNG 2
• 3. CÁC KẾT QUẢ CHẾ TẠO VẬT LIỆU NANO GdPO4:Tb3+ VÀ ỨNG DỤNG PHỨC HỢP NANO CỦA GdPO4:Tb3+ PHÁT HIỆN KHÁNG NGUYÊN NỌC ĐỘC RẮN HỔ MANG
• 3.1. Các kết quả phân tích cấu trúc, hình thái, tính chất quang, từ của vật liệu
• 3.2. Kết quả phân tích FESEM của vật liệu
• 3.3. Ảnh FESEM của vật liệu GdPO4
• 3.4. Ảnh FESEM của vật liệu GdPO4:Tb3+
• 3.5. Kết quả phân tích TEM của vật liệu GdPO4:Tb3+@silica
• 3.6. Kết quả nhiễu xạ tia X
• 3.7. Kết quả phân tích huỳnh quang
• 3.7.1. Phổ huỳnh quang của vật liệu GdPO4
• 3.7.2. Phổ huỳnh quang của vật liệu GdPO4:Tb3+
• 3.7.3. Phổ huỳnh quang của vật liệu GdPO4:Tb3+ bọc silica, gắn nhóm chức amin và kháng thể IgG
• 3.8. Kết quả đo phổ hồng ngoại
• 3.9. Tính chất từ của hệ vật liệu GdPO4, GdPO4:Tb3+
• 3.10. Ứng dụng của phức hợp nano của GdPO4:Tb3+ phát hiện kháng nguyên nọc rắn hổ mang Naja atra
• 3.11. Đánh giá kết quả gắn vật liệu nano-kháng thể IgG bằng quang phổ hồng ngoại
• 3.12. Đánh giá khả năng của phức hợp GdPO4:Tb3+@silica-NH2-IgG trong phát hiện kháng nguyên nọc độc rắn hổ mang Naja atra
• 3.13. KẾT LUẬN CHƯƠNG 3
• 4. CÁC KẾT QUẢ CHẾ TẠO VẬT LIỆU NANO Gd2O3:Eu3+ VÀ ỨNG DỤNG PHỨC HỢP NANO CỦA Gd2O3:Eu3+ PHÁT HIỆN KHÁNG NGUYÊN CEA CỦA TẾ BÀO UNG THƯ ĐẠI TRỰC TRÀNG
• 4.1. Các kết quả phân tích cấu trúc, hình thái, tính chất quang, từ của vật liệu
• 4.2. Kết quả đo FESEM
• 4.3. Kết quả đo TGA
• 4.4. Kết quả đo TEM của vật liệu Gd2O3:6%Eu3+
• 4.5. Kết quả đo nhiễu xạ tia X
• 4.6. Kết quả phân tích EDX
• 4.7. Kết quả đo phổ hồng ngoại của vật liệu
• 4.8. Kết quả đo huỳnh quang
• 4.8.1. Phổ kích thích huỳnh quang
• 4.8.2. Phổ huỳnh quang của vật liệu Gd2O3:X%Eu3+
• 4.8.3. Phổ huỳnh quang của vật liệu khi bọc silica
• 4.9. Ứng dụng phức hợp nano của Gd2O3:Eu3+ phát hiện kháng nguyên CEA của tế bào ung thư đại trực tràng
• 4.10. Đánh giá khả năng phát hiện kháng nguyên CEA tinh khiết bằng phức hợp nano
• 4.11. Đánh giá khả năng phát hiện kháng nguyên CEA của tế bào ung thư đại trực tràng HT-29 bằng phức hợp nano
• 4.12. KẾT LUẬN CHƯƠNG 4
• KẾT LUẬN CHUNG CỦA LUẬN ÁN
• DANH MỤC CÁC CÔNG BỐ KHOA HỌC
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Giới thiệu về vật liệu nano phát quang

Vật liệu nano phát quang đã trở thành một phần không thể thiếu trong lĩnh vực y sinh, với nhiều ứng dụng trong chẩn đoán và điều trị bệnh. Vật liệu nano như GDPO4:TB3 và GD2O3:Eu3 được nghiên cứu vì khả năng phát quang mạnh mẽ và tính ổn định cao. Các nghiên cứu cho thấy rằng vật liệu nano này có thể được sử dụng để phát hiện các kháng nguyên trong cơ thể, từ đó hỗ trợ trong việc chẩn đoán bệnh. Đặc biệt, tính năng y sinh của các vật liệu này được đánh giá cao nhờ vào khả năng tương thích sinh học và không độc hại với cơ thể con người. Việc phát triển các phương pháp chế tạo và chức năng hóa bề mặt của vật liệu nano là rất quan trọng để nâng cao hiệu quả ứng dụng trong y sinh.

II. Tính chất và ứng dụng của GDPO4 TB3 và GD2O3 Eu3

Các vật liệu GDPO4:TB3 và GD2O3:Eu3 có nhiều tính chất nổi bật như độ phát quang cao, độ ổn định tốt và khả năng phân tán trong nước. Tính năng y sinh của chúng được thể hiện qua khả năng phát hiện các kháng nguyên như kháng nguyên nọc độc rắn và kháng nguyên CEA trong tế bào ung thư đại trực tràng. Nghiên cứu cho thấy rằng vật liệu nano này có thể được sử dụng trong các phương pháp chẩn đoán hiện đại như MRI và kính hiển vi huỳnh quang. Việc sử dụng công nghệ nano trong y sinh không chỉ giúp nâng cao độ chính xác trong chẩn đoán mà còn mở ra nhiều cơ hội mới trong điều trị bệnh.

III. Phương pháp chế tạo và phân tích vật liệu nano

Phương pháp chế tạo vật liệu nano như GDPO4:TB3 và GD2O3:Eu3 thường sử dụng các kỹ thuật như thủy nhiệt và tổng hợp hóa học nhiều bước. Các phương pháp này cho phép kiểm soát kích thước và hình thái của vật liệu nano, từ đó tối ưu hóa các tính chất quang học và từ tính. Phân tích cấu trúc và tính chất của vật liệu nano được thực hiện thông qua các phương pháp như kính hiển vi điện tử quét (SEM), kính hiển vi điện tử truyền qua (TEM) và quang phổ huỳnh quang. Những kết quả phân tích này không chỉ giúp xác định cấu trúc mà còn đánh giá khả năng ứng dụng trong y sinh của các vật liệu nano này.

IV. Đánh giá khả năng ứng dụng trong y sinh

Khả năng ứng dụng của GDPO4:TB3 và GD2O3:Eu3 trong y sinh được đánh giá qua các thí nghiệm thực tế. Các phức hợp nano được chế tạo cho thấy khả năng phát hiện kháng nguyên với độ nhạy cao, điều này mở ra triển vọng lớn trong việc phát triển các phương pháp chẩn đoán mới. Việc chức năng hóa bề mặt của vật liệu nano giúp tăng cường khả năng tương tác với các kháng thể và protein, từ đó nâng cao hiệu quả phát hiện. Nghiên cứu này không chỉ có giá trị trong lĩnh vực y sinh mà còn góp phần vào sự phát triển của khoa học vật liệu, mở ra hướng đi mới cho các nghiên cứu tiếp theo.