ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
_______________________
LƯU MẠNH QUỲNH
NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO VẬT LIỆU NANO BÁN DẪN PbS,
NANO KIM LOẠI QUÝ Au, Ag
VÀ ỨNG DỤNG TRONG CHẾ TẠO CẢM BIẾN SINH HỌC
Chuyên ngành: Vật lý chất rắn
Mã số: 9441030.02
LUẬN ÁN TIẾN SĨ VẬT LÝ
NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC
1. PGS. TS. LÊ VĂN VŨ
2. PGS. TS. NGUYỄN NGỌC LONG
Hà Nội – 2020
i
LỜI CẢM ƠN
Lời đầu tiên, tôi xin bày tỏ sự biết ơn sâu sắc tới PGS. TS. Lê Văn Vũ và
PGS. TS. Nguyễn Ngọc Long đã luôn tận tình hƣớng dẫn, dìu dắt tôi trong quá trình
nghiên cứu thực hiện luận án này.
Tôi xin chân thành cảm ơn Trung tâm Khoa học Vật liệu, Khoa Vật lý,
Trƣờng Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc Gia Hà Nội đã tạo mọi điều kiện
thuận lợi để tôi có thể hoàn thành quá trình học tập nghiên cứu, thực hiện luận án.
Tôi cũng xin cảm ơn Bộ môn Sinh học tế bào, Khoa Sinh học, Trƣờng Đại
học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội; Viện nghiên cứu tế bào gốc và
công nghệ gen, Bệnh viện Đa khoa Quốc Tế VINMEC đã tận tình giúp đỡ, tạo điều
kiện để tôi thực hiện các nghiên cứu ứng dụng sinh học liên quan đến đề tài.
Xin gửi lời cảm ơn tới ThS. Nguyễn Quang Hòa, ThS. Vƣơng Văn Hiệp, ThS.
Sái Công Doanh cùng tập thể anh chị em Khoa Vật lý, Trƣờng Đại học Khoa học Tự
nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội đã luôn hỗ trợ tôi trong suốt quá trình thực hiện luận
án.
Cuối cùng, tôi xin bày tỏ sự biết ơn tới những ngƣời thân trong gia đình, các
em sinh viên Khoa Vật lý luôn sát cánh cùng tôi trong suốt quá trình học tập, nghiên
cứu thực hiện luận án. Cảm ơn bạn bè và đồng nghiệp đã luôn động viên, cổ vũ để tôi
hoàn thành luận án này.
Tác giả
Lƣu Mạnh Quỳnh.
ii
LỜI CAM ĐOAN
Tác giả xin cam đoạn đây là công trình nghiên cứu riêng của tác giả dƣới sự
hƣớng dẫn của PGS. TS. Lê Văn Vũ và PGS. TS. Nguyễn Ngọc Long. Các số liệu và
kết quả trong luận án là trung thực và chƣa đƣợc tác giả khác công bố trong bất kỳ
công trình nào.
Hà Nội, tháng 2 năm 2020.
Tác giả
Lƣu Mạnh Quỳnh
iii
MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN ........................................................................................................................ i
LỜI CAM ĐOAN ........................................................................................................................... ii
MỤC LỤC ..................................................................................................................................... iii
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT ...................................................................... v
DANH MỤC CÁC BẢNG ........................................................................................................... vii
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ ..................................................................................................... viii
MỞ ĐẦU ......................................................................................................................................... 1
1. Lý do chọn đề tài ......................................................................................................................... 1
2. Mục tiêu luận án .......................................................................................................................... 4
3. Nội dung nghiên cứu .................................................................................................................... 4
4. Phƣơng pháp nghiên cứu ............................................................................................................. 5
5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của luận án .................................................................................. 5
6. Những đóng góp mới của luận án ................................................................................................ 6
Cấu trúc của luận án ......................................................................................................................... 6
CHƢƠNG 1.TỔNG QUAN ............................................................................................................ 8
1.1. CẢM BIẾN SINH HỌC ........................................................................................................... 8
1.2. CẢM BIẾN SINH HỌC XÁC ĐỊNH NỒNG ĐỘ GLUCOSE .............................................. 11
1.2.1. Cảm biến sinh học điện hóa đo nồng độ glucose ................................................................. 11
1.2.2. Cảm biến sinh học đo nồng độ glucose sử dụng vật liệu nano ............................................ 16
1.2.3. Lựa chọn đối tƣợng vật liệu ................................................................................................. 18
1.3. CẢM BIẾN ĐO ĐẠC NỒNG ĐỘ TẾ BÀO GỐC MÁU ...................................................... 18
1.3.1. Nguyên lý kháng nguyên – kháng thể trong nhận biết tế bào .............................................. 19
1.3.2. Cảm biến sinh học sử dụng phép đo tổng trở trong đo đạc tế bào ....................................... 22
1.3.3. Vật liệu nano trong cảm biến đo đạc tế bào ......................................................................... 25
1.3.4. Lựa chọn đối tƣợng vật liệu ................................................................................................. 27
1.4. CÁC PHƢƠNG PHÁP CHẾ TẠO VẬT LIỆU ...................................................................... 28
1.4.1. Vật liệu sulfide kim loại ....................................................................................................... 28
1.4.2. Vật liệu nano kim loại .......................................................................................................... 29
1.4.3. Vật liệu đa chức năng từ tính – kim loại .............................................................................. 31
1.5. TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU TRONG NƢỚC ....................................................................... 32
KẾT LUẬN CHƢƠNG I ............................................................................................................... 36
CHƢƠNG 2: CHẾ TẠO VẬT LIỆU VÀ CÁC PHƢƠNG PHÁP PHÂN TÍCH ......................... 37
2.1. CHẾ TẠO VẬT LIỆU ............................................................................................................ 37
2.1.1. Chế tạo vật liệu PbS bằng phƣơng pháp hóa siêu âm kết hợp ủ laser ................................. 37
2.1.2. Chế tạo các hạt nano kim loại bằng phƣơng pháp nuôi mầm .............................................. 38
2.1.3. Chế tạo các hạt nano đa chức năng bằng phƣơng pháp hóa ƣớt .......................................... 39
iv
2.2. CÁC PHƢƠNG PHÁP PHÂN TÍCH ..................................................................................... 43
2.2.1.Các phƣơng pháp thực nghiệm ............................................................................................. 43
2.2.2.Phƣơng pháp tính toán lý thuyết ........................................................................................... 54
KẾT LUẬN CHƢƠNG II .............................................................................................................. 55
CHƢƠNG 3: VẬT LIỆU NANO PbS, NANO VÀNG VÀ NANO ĐA CHỨC NĂNG
Fe3O4-Au, Fe3O4-Ag ...................................................................................................................... 57
3.1. VẬT LIỆU NANO PbS .......................................................................................................... 57
3.2. VẬT LIỆU NANO VÀNG ..................................................................................................... 63
3.3. VẬT LIỆU NANO ĐA CHỨC NĂNG Fe3O4-Au, Fe3O4-Ag ............................................... 72
3.3.1. Vật liệu nano từ tính Fe3O4 .................................................................................................. 72
3.3.2. Vật liệu nano đa chức năng Fe3O4-Au ................................................................................. 74
3.3.3. Vật liệu nano đa chức năng Fe3O4-Ag ................................................................................. 84
KẾT LUẬN CHƢƠNG III ............................................................................................................ 88
CHƢƠNG 4: ỨNG DỤNG VẬT LIỆU NANO TRONG CHẾ TẠO CẢM BIẾN SINH
HỌC ............................................................................................................................................... 90
4.1. CHẾ TẠO CẢM BIẾN GLUCOSE SỬ DỤNG CÁC HẠT NANO PbS .............................. 90
4.1.1. Thiết kế cảm biến và phƣơng pháp đo đạc .......................................................................... 90
4.1.2. Kết quả và thảo luận ............................................................................................................ 93
4.1.3. Tƣơng tác giữa hạt PbS với phân tử 4-ATP ...................................................................... 100
4.2. ỨNG DỤNG CÁC HẠT NANO TỪ TÍNH – KIM LOẠI TRONG PHÂN LẬP TẾ
BÀO GỐC MÁU TỪ MẪU TỦY XƢƠNG ............................................................................... 102
4.2.1. Thiết kế cảm biến và phƣơng pháp đo đạc ........................................................................ 103
4.2.2. Kết quả và thảo luận .......................................................................................................... 107
KẾT LUẬN CHƢƠNG IV .......................................................................................................... 123
KẾT LUẬN .................................................................................................................................. 125
DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC CỦA TÁC GIẢ ............................................ 126
TÀI LIỆU THAM KHẢO ........................................................................................................... 127
