Nghiên cứu chế tạo tính chất hạt nano GD2O3 định hướng làm chất tương phản cho kỹ thuật chụp cộng hưởng từ

Chia sẻ: Lý Mân Hạo | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:4

Thêm vào BST

Báo xấu

35
lượt xem 2
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài viết trình bày về phương pháp tổng hợp và ứng dụng tiềm năng của Gd2O3 NPs như một tác nhân định hướng làm chất tương phản cho kỹ thuật chụp cộng hưởng từ. Các Gd2O3 NPs đã được tổng hợp thành công bằng cách phân hủy nhiệt trong dung môi hữu cơ. Mời các bạn cùng tham khảo!

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Nghiên cứu chế tạo tính chất hạt nano GD2O3 định hướng làm chất tương phản cho kỹ thuật chụp cộng hưởng từ

Giải thưởng Sinh viên nghiên cứu khoa học Euréka lần thứ 21 năm 2019 Kỷ yếu khoa học NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO TÍNH CHẤT HẠT NANO GD2O3 ĐỊNH HƯỚNG LÀM CHẤT TƯƠNG PHẢN CHO KỸ THUẬT CHỤP CỘNG HƯỞNG TỪ Vũ Thị Hằng* Trường Đại học Khoa học Tự nhiên – ĐHQG Hà Nội *Tác giả liên hệ: vuthihang13101998@gmail.com TÓM TẮT Vật liệu Nano đã được sử dụng nhiều trong lĩnh vực y sinh. Trong nghiên cứu này, chúng tôi trình bày về phương pháp tổng hợp và ứng dụng tiềm năng của Gd2O3 NPs như một tác nhân định hướng làm chất tương phản cho kỹ thuật chụp cộng hưởng từ. Các Gd2O3 NPs đã được tổng hợp thành công bằng cách phân hủy nhiệt trong dung môi hữu cơ. Các hạt nano thu được sau đó được chuyển vào bằng PMAO polymer. Các kỹ thuật phân tích như TGA, DLS, VSM,... đã được sử dụng để làm sạch các mẫu. Các Gd2O3 NPs phân tán tốt trong dung môi nước, ổn định trong phạm vi pH rộng (pH = 2-14) và nồng độ chất điện phân cao như NaCl 450mM. Kết quả cho thấy rằng các hạt nano Gd2O3 định hướng làm chất tương phản cho kỹ thuật chụp cộng hưởng từ là có triển vọng. Từ khóa: Chất tương phản, phân hủy nhiệt, chụp cộng hưởng từ (MRI),. SYNTHESIS AND PROPERTIES OF Gd2O3 NANOPARTICLES FOR MRI POSITIVE CONTRAST AGENTS Vu Thi Hang* University of Science – VNU Hanoi *Corresponding Author: vuthihang13101998@gmail.com ABSTRACT Nanomaterials have attracted a great deal of attentions for biomedical applications including magnetic induced heating, targeted drug delivety and contrast agents. In this work, we present our study in synthesis, cheracterization and potential application of Gd2O3 NPs as an MRI positive contrast agent. Gd2O3 NPs was successfully synthesized by thermal decomposition in organic solvent. The obtained nanoparticles were then transfered into water encapsulating with amphiphilic polymer PMAO. Analytic techniques, such as TGA, DLS, VSM,… have been used to cheracterize the samples. The PMAO capped Gd2O3 NPs was good disperstion in water solvent, stable in wide range of pH (pH=2-14) and electrolyte concentration as high as NaCl 450mM, safe for vero cell. The initial MRI data showed that the PMAO encapsoluted Gd2O3 NPs process good relaxation properties with a clear T1 effect. The results suggest that The PMAO capped Gd2O3 nanoparticles be promising for MRI positive contrast agent. Keywords: Contrast agent, thermal decomposition, Magnetic Resonance Imaging (MRI). TỔNG QUAN hại và gây nên tác dụng phụ không mong Vật liệu nano từ tính đã được nghiên cứu từ muốn ảnh hưởng đến sức khỏe bệnh nhân, ví lâu tuy nhiên vẫn là hướng nghiên cứu tiềm dụ như các báo cáo về phá hủy, làm xơ hóa hệ năng với các nhà khoa học trên toàn thế giới thống thận, tích tụ trong não, trong cơ xương vì những ứng dụng to lớn của nó nhất là trong có thể gây các bệnh nguy hiểm. Các nhà khoa y sinh như: đốt từ, dẫn thuốc, chụp cộng học trên thế giới như Byung Hyo Kim và các hưởng từ (MRI). Kỹ thuật chụp cộng hưởng từ cộng sự đã nghiên cứu loại hợp chất tương hiện đang sử dụng các loại phức của Gd3+ như phản sử dụng các hạt nano sắt từ Fe3O4 so với là chất tương phản làm tăng độ hồi phục của phức chất của Gd, kết quả nghiên cứu về các momen từ trong phân tử nước. Việc nghiên hệ hạt nano Fe3O4 có thể làm tăng tốc độ hồi cứu các loại vật liệu từ định hướng làm chất phục r1 cho kĩ thuật chụp cộng hưởng từ. Hiện tương phản trong kĩ thuật chụp cộng hưởng từ nay đã có sản phẩm thương mại của hạt nano MRI trong nhiều năm gần đây cho thấy các ion Fe3O4 như là chất tương phản âm, tuy nhiên giải phóng ra trong quá trình sử dụng rất độc thực tế lại không được sử dụng trong lâm sàng 10
Giải thưởng Sinh viên nghiên cứu khoa học Euréka lần thứ 21 năm 2019 Kỷ yếu khoa học do các chất tương phản âm cho tín hiệu tối Gd2O3 khi các nghiên cứu trước đây trên thế màu rất dễ gây nhầm lẫn giữa cục máu đông giới sử dụng phương pháp polyol để tổng hợp và xương. Vì vậy, các nghiên cứu về vật liệu hạt. Tiền chất, chất hoạt động bề mặt và dung từ định hướng làm chất tương phản trong kĩ môi được cho vào bình cổ 3 và thực hiện tăng thuật chụp cộng hưởng từ MRI gần đây cho nhiệt độ lên 100ºC, 200ºC, 295ºC và lưu 30 thấy các hạt từ Gd2O3 có từ độ bão hòa nhỏ, phút ở mỗi nhiệt độ. Sau khi chế tạo, hạt nano một số nghiên cứu như của Ja Yoong Park và được rửa sạch bằng etanol, hexane sau đó các cộng sự chế tạo vật liệu Gd2O3 kích thước được bọc bởi một lớp poly(maleicanhydrit- nano nhằm thay thế các phức Gadolinium làm alt-1-octadecen)(PMAO). chất tương phản dương cho kĩ thuật chụp cộng Kỹ thuật phân tích vật liệu hưởng từ MRI. Vật liệu nano Gd2O3 mới này Phương pháp nhiễu xạ tia X được sử dụng để một mặt cải thiện tốc độ hồi phục r1 mặt khác nghiên cứu cấu trúc tinh thể và thành phần pha có thể làm giảm độc tính do chúng được bọc của hạt nano Gd2O3. Từ độ của mẫu được xác một lớp vỏ ligand có tác dụng hạn chế quá định bằng phương pháp từ kết mẫu rung VSM. trình giải phóng ra các ion Gd3+ ra cơ thể. Hiện Phương pháp phổ hồng ngoại FT-IR và phân nay ở Việt Nam chưa có nhóm nào nghiên cứu tích nhiệt TGA để xác định sự có mặt và hàm về hệ hạt này, do đó tôi đã lựa chọn đề tài lượng của lớp vỏ hữu cơ bên ngoài bề mặt hạt “Nghiên cứu chế tạo và tính chất của các hạt nano. Phương pháp đo thế zeta và đo đường từ định hướng làm chất tương phản cho kĩ kính động DLS để khảo sát sự phân bố và độ thuật chụp ảnh cộng hưởng từ”. Đây có thể bền của hạt nano Gd2O3@PMAO trong môi coi là đề tài mới, tiềm năng trong lĩnh vực trường nước. Đánh giá độc tính của chất lỏng nghiên cứu vật liệu ứng dụng y sinh. từ bằng phương pháp thử độ độc của tế bào SRB và phương pháp chụp cộng hưởng từ để VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP khảo sát khả năng làm tăng độ tương phản của Hóa chất chất lỏng từ. Gadolini(III) clorua (99,99%), octadecanol (OCD-ol), oleic acid (90%), oleyamin(70%), KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN octadexene(90%), poly(maleicanhydrit-alt-1- Kết quả tổng hợp hạt nano Gd2O3 octadecen etanol, n-hexane, cloroform. Các Kết quả nhiễu xạ tia X Hình 1A cho thấy mẫu hóa chất phục vụ cho nghiên cứu này là các có các đỉnh đặc trưng của cấu trúc tinh thể sản phẩm thương mại có sẵn và được mua từ dạng lập phương tâm mặt của Gd2O3: hãng sigma-Aldrich( Singapore). (222);(400);(440);(622). Quy trình Kết quả đo từ độ Hình 1B cho thấy hạt nano Trong nghiên cứu này sử dụng phương pháp Gd2O3 có từ độ rất nhỏ (cỡ 1emu/g) và đường phân hủy nhiệt trong dung môi hữu cơ ở nhiệt cong từ trễ đi qua gốc tọa độ, điều này chứng độ cao để tổng hợp hạt nano Gd2O3. Đây được tỏ hạt nano chế tạo được từ đề tài nghiên cứu coi là phương pháp mới để tổng hợp hạt nano là vật liệu thuận từ. Hình 1. Giản đồ nhiễu xạ tia X (A) và từ độ (B) của hạt nano Gd2O3 11
Giải thưởng Sinh viên nghiên cứu khoa học Euréka lần thứ 21 năm 2019 Kỷ yếu khoa học Kết quả sau khi chuyển pha và bọc Hình 2. Hình ảnh trước(B) và sau chuyển pha(A), Giản đồ đường kính động học và phổ phân bố kích (C), giản đồ thế Zeta(D) của hạt nano Gd2O3@PMAO phân tán trong nước Sự phân tán của hạt nano Gd2O3@PMAO sự tương phản rất tốt ngay ở nồng độ 0.253 trong nước khá tốt được thể hiện ở Hình 2A mM, các nồng độ sau hầu như độ tương phản so với hạt chưa bọc Hình 2B. Từ kết quả đo thay đổi không đáng kể có thể do độ tương đường kính động học, phổ phân bố kích thước phản của mẫu đã đạt cực đại. Nồng độ nhỏ của hạt sau bọc Hình 2C và thế zeta của hạt 0,253mM đã cho độ tương phản tốt hơn so với trong nước Hình 2D cho thấy hạt nano Gd2O3 độ tương phản của mẫu thương mại Gd-DTPA sau khi bọc PMAO có kích thước khoảng ở nồng độ lớn gấp 3,16 lần. Ảnh thu được 97nm, phân tán tương đối đều trong nước. trắng hơn rất nhiều so với 2 sản phẩm chất Từ kết quả phân tích phổ hồng ngoại cho thấy, tương phản thương mại đang được ứng dụng các đỉnh 3465cm-1 là dao động của nhóm là Gd-DTPA và Gd-DOTA ở nồng độ cao chức N-H của phân tử oleyamine trên bề mặt hơn. hạt, 2728cm-1 là do đóng góp dao động của liên kết C-H. Tại vị trí 1640cm-1 là dao động KẾT LUẬN của nhóm C=O. Tại các đỉnh 1480cm-1 và Hạt nano Gd2O3 chế tạo được từ phương pháp 1400cm-1 là dao động co duỗi đối xứng bất phân hủy nhiệt trong dung môi hữu cơ sử dụng đối xứng của nhóm chức (COO-) của axit oleic axit và oleamine làm chất hoạt động bề oleic chứng tỏ có lớp chất hoạt động bề mặt mặt và chất khử tại nhiệt độ cao có thành phần trên bề mặt hạt. Sau khi bọc PMAO, các đỉnh cấu trúc của Gd2O3 ( theo phổ X-ray) và từ độ này chuyển thàng 1498cm-1 và 1353cm-1. thấp của vật liệu thuận từ. Trên bề mặt hạt Đặc biệt là sự dịch chuyển của đỉnh 1765cm- nano Gd2O3 được bọc bởi chất hoạt động bề 1 thành đỉnh 1700cm-1 trên phổ của mặt oleic acid(OA) và oleylamine(OLA), hạt Gd2O3@PMAO chứng tỏ có sự mở vòng Gd2O3@PMAO phân tán khá tốt trong nước alhydit của PMAO để liên kết với bề mặt hạt cỡ 97nm. Chất lỏng từ điều chế được có độ nano, giúp hạt nano phân tán tốt trong nước và bền tốt tại môi trường pH và nồng độ muối tạo ra điện tích âm (do nhóm chức COO-). trong cơ thể người. Kết quả chụp cộng hưởng từ MRI Hạt nano Gd2O3@PMAO có tính an toàn cao Mẫu hạt nano Gd2O3@PMAO_NPs được thử với tế bào biểu mô khỉ. Đặc biệt là kết quả nghiệm cho kĩ thuật chụp cộng hưởng từ và chụp cộng hưởng từ cho thấy chất lượng ảnh của sản phẩm thương mại hóa Gd-DTPA đang rất rõ, hơn hẳn các phức gadolinium thương sử dụng cho thấy: tác dụng tăng độ hồi phục mại đang dùng. r1 của mẫu chế tạo được cao hơn rất nhiều so Vì là chất tương phản dương nên ảnh thu với mẫu thương mại. Cụ thể, chỉ với nồng độ được rất sáng, tác dụng chuẩn đoán cũng tốt 0,18 (mM) đã cho tín hiệu tương phản và có hơn hẳn các chất tương phản âm. TÀI LIỆU THAM KHẢO PARK J. Y, ET AL., ACS NANO.2009 Nov 24;3(11):3663-9. KIM B. H, ET AL., J. AM. CHEM. SOC.2011,133,32,12624-12631. JOEL GARCIA, ET AL., PHILOS TRANS A MATH PHYS ENG SCI. 2017 Nov 28; 375(2107): 20170180. 12
Giải thưởng Sinh viên nghiên cứu khoa học Euréka lần thứ 21 năm 2019 Kỷ yếu khoa học NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO VẬT LIỆU NANOCOMPOSITE ĐỂ TĂNG HIỆU SUẤT HẤP THU NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI ỨNG DỤNG NÂNG CAO HIỆU QUẢ SẢN XUẤT NƯỚC NGỌT TỪ NƯỚC MẶN Lê Thị Nguyện*, Lê Quốc Anh Trường Đại học Mỏ - Địa chất Hà Nội *Tác giả liên hệ: nguyenlviv@gmail.com TÓM TẮT Trong công trình này, hệ vật liệu nanocomposite có từ tính trên cơ sở graphene oxit (Al2O3/GO, Fe3O4/GO, Fe3O4 – Al2O3/GO) đã được tổng hợp và đặc trưng bằng các phương pháp X-ray, phổ hồng ngoại, SEM và EDX. Graphene oxide (GO) được tổng hợp từ graphite bằng phương pháp Hummers cải tiến và các vật liệu composite được tổng hợp bằng phương pháp trộn huyền phù. Sau khi tổng hợp và đặc trưng, dãy vật liệu cơ sở GO và được phân tán vào nước mặn và đo khả năng hấp thu nhiệt. Kết quả cho thấy khi dùng phối hợp các vật liệu thì hiệu quả hấp thu nhiệt hơn khi dùng đơn lẻ. Fe3O4-Al2O3/GO cho hiệu quả hấp thu cao nhất (chênh lệch nhiệt độ giữa mẫu trắng và mẫu có phân tán vật liệu nồng độ 5mg/mL là 6oC). Ảnh hưởng của hàm lượng vật liệu đến khả năng hấp thu nhiệt đã được khảo sát và lựa chọn được nồng độ phù hợp là 5mg/mL, khi tăng nồng độ cao hơn 1.5 mg/mL và thời gian dài thì khả năng hấp thu giảm. Ảnh hưởng của cường độ ánh sáng đến khả năng hấp thu nhiệt của vật liệu cũng được khảo sát, khi dùng 2 bóng đèn thì chênh lệch nhiệt độ giữa mẫu trắng và mẫu có phân tán vật liệu tăng lên nhiều so với dùng một bóng. Từ khóa: Vật liệu nanocomposite, cường độ ánh sáng, nước mặn. STUDY ON CREATING NANOCOMPOSITE MATERIALS TO INCREASE THE SOLUTION OF SOLAR ENERGY APPLICATION TO IMPROVE THE EFFICIENCY OF WATER PRODUCTION FROM SALT WATER Le Thi Nguyen*, Le Quoc Anh Hanoi University of Mining and Geology *Corresponding Author: nguyenlviv@gmail.com ABSTRACT Research, nanocomposite materials are magnetically based on graphene oxide (Al2O3/GO, Fe3O4/GO, Fe3O4 – Al2O3/GO) synthesized and characterized by X-ray methods, infrared spectroscopy, SEM and EDX. Graphene oxide (GO) is synthesized from graphite by means of an improved Hummers method and composite materials are synthesized by suspension blending. After synthesis and characterization, the range of GO base materials is dispersed into saline water and measured for heat absorption. Results show that when used in combination with materials, the effect of heat absorption is greater than when used alone. Fe3O4-Al2O3/GO gives the highest absorption efficiency (the temperature difference between the blank sample and the material dispersion material with a concentration of 5 mg/mL is 6°C). The effect of the material content on the heat absorption capacity was investigated and selected the appropriate concentration is 5 mg/mL, the increase in concentration is higher than 1.5 mg/mL and the longer time the absorption capacity decreases. The effect of light intensity on the material's ability to absorb heat was also investigated; when using two bulbs, the temperature difference between the blank sample and the material dispersed sample increased significantly compared to using a light bulb. Keywords: Nanocomposite material, light intensity, salt water. GIỚI THIỆU lượng mặt trời cho các mục đích khác nhau. Các nhà khoa học đang quan tâm nghiên cứu Một phương pháp hiệu quả là phân tán các vật công nghệ để nâng cao hiệu suất hấp thu nhiệt liệu nano có khả năng nâng cao hiệu suất hấp và bay hơi nước của các hệ thống hấp thu năng thu nhiệt vào trong môi trường chất lỏng: 13