Tên đề tài luận án: Tổng hợp vật liệu nano silica xốp tự hủy và sử dụng các phương pháp quang học trong phân tích tính chất và khả năng dẫn truyền dược chất Ngành: Quang học Mã số: 62440109 Họ tên nghiên cứu sinh: Mai Ngọc Xuân Đạt Khóa đào tạo: 2017 Người hướng dẫn khoa học: GS. TS. Phan Bách Thắng Cơ sở đào tạo: Trường Đại học Khoa học Tự Nhiên, ĐHQG-HCM 1. Tóm tắt luận án Các phương pháp quang học được sử dụng rộng rãi trong phân tích tính chất hóa lý của vật liệu nano cũng như đánh giá sự hấp thu tế bào và độc tính tế bào của vật liệu trong các mô hình sinh học. Hiện nay, vật liệu nano silica hữu cơ xốp và phân hủy sinh học (biodegradable periodic mesoporous organosilica, gọi tắt là BPMO) được biết đến như là chất mang dược chất đầy hứa hẹn trong dẫn truyền thuốc trúng đích do khả năng phân hủy sinh học và tải/nhả dược chất trúng đích. Trong luận án này, các phương pháp quang học được sử dụng gồm: (1) FT-IR, XPS, SEM, TEM và DLS trong phân tích cấu trúc và tính chất hóa lý của vật liệu nano vật liệu nano silica hữu cơ xốp và phân hủy sinh học BPMO (chứa cầu nối hữu cư tetrasulfide có khả năng phân hủy sinh học được tổng hợp bằng cách kết hợp hai tiền chất silica hữu cơ chứa cầu nối tetrasulfide và ethylene - 4ES); (2) DLS và TEM trong các thí nghiệm khảo sát khả năng phân hủy sinh học của vật liệu BPMO trong môi trường khử; (3) Huỳnh quang và sắc ký lỏng hiệu năng cao (HPLC) đầu dò UV được dùng để xác định khả năng tải và giải phóng dược chất của vật liệu BPMO đối với hai loại thuốc chống ung thư gồm daunorubicin và cordycepin; (4) Kính hiển vi tương phản pha được ứng dụng để đánh giá độc tính tế bào của các hạt vật liệu E4S tải thuốc đối với các tế bào bình thường (293T) và các tế bào ung thư phổi (A549) và tế bào ung thư dạ dày (AGS). (5) Kính hiển vi đồng tiêu được dùng trong đánh giá sự hấp thu tế bào và phân bố của các hạt nano E4S trong các khối u 3D và các mô hình phôi gà mang khối u bằng cách sử dụng BPMO gắn huỳnh quang Rhodamine-B. 2. Những kết quả mới của luận án - Tổng hợp thành công vật liệu nano silica hữu cơ meso phân hủy sinh học mới làm chất mang ứng dụng trong phân phối thuốc chống ung thư. Các hạt nano được tổng hợp chứa thành phần tetrasulfide có thể phân hủy sinh học và có diện tích bề mặt lớn (796 m2/g) với khả năng tải cordycepin cao (755,02 mg/g). - Kết quả TEM và DLS chứng minh khả năng phân hủy sinh học của vật liệu vượt trội của vật liệu so với vật liệu silica hữu cơ khác và vật liệu silica vô cơ. - Phân tích sắc ký lỏng hiệu năng cao (HPLC) đầu dò UV cho kết quả khảo sát khả năng tải dược chất của vật liệu và khả năng giải phóng dược chất từ vật liệu trong các điều kiện khác nhau. - Hình ảnh kính hiển vi tương phản pha chứng minh độc tính tế bào của vật liệu đối với tế bào thường (293T) và các dòng tế bào ung thư bao gồm ung thư phổi (A549) và ung thư dạ dày (AGS). - Kết quả kính hiển vi đồng tiêu chứng minh khả năng hấp thu tế bào và khả năng loại bỏ tế bào ung thư trên mô hình khối u dạng khối và mô hình trứng gà bằng vật liệu gắn huỳnh quang Rhodamine B. Sử dụng hiệu quả kỹ thuật kính hiển vi đồng tiêu. - Kích thước hạt của vật liệu được giảm xuống 50 nm để phù hợp với các ứng dụng vật liệu phân phối thuốc. 3. Các ứng dụng/ khả năng ứng dụng trong thực tiễn hay những vấn đề còn bỏ ngỏ cần tiếp tục nghiên cứu Các phương pháp quang học được sử dụng hiệu quả trong phân tích tính chất hóa lý của vật liệu và đặc biệt là khả năng ứng dụng trong nghiên cứu khả năng hấp thu tế bào và phân bố sinh học của vật liệu gắn huỳnh quang trong các mô hình sinh học. Luận án được phát triển hơn thông qua việc sử dụng hiệu quả các phương pháp quang học nhằm đánh giá khả năng tải kép các dược chất của vật liệu E4S, hiệu quả chức năng hóa bề mặt của vật liệu E4S với các phân tử khác để tăng khả năng tải và kiểm soát quá trình giải phóng dược chất hiệu quả hơn, đánh giá độc tính tế bào và sự phân bố sinh học của các vật liệu E4S-50 trên mô hình trứng gà và mô hình chuột để tăng khả năng sử dụng trong ứng dụng thực tế. Các kết quả đạt được của Luận án thể hiện được tính liên ngành gồm Vật lý - Vật liệu - Dược học - Sinh học. TNNN - Một nhóm nghiên cứu tại Đại học Sussex vừa đưa ra một phương pháp mới để kiểm tra chất lượng của các vật liệu nano như graphene.Graphene và vật liệu nano đã được coi là loại vật liệu kỳ diệu và vô giá trong tất cả các loại ứng dụng, chẳng hạn như trong ngành công nghiệp ô tô và hàng không vũ trụ, nơi các kim loại nặng được thay thế bằng vật liệu composite nhẹ hơn nhưng không kém phần bền chắc. Do đó, chất lượng vật liệu nano là vấn đề rất quan trọng, nhưng việc tiêu chuẩn hóa và kiểm tra chất lượng vẫn còn đang bỏ ngỏ. Nhóm nghiên cứu của trường Đại học Sussex đã phát triển một kỹ thuật cung cấp thông tin chi tiết về kích thước và độ dày của các hạt graphene. Nó sử dụng một phương pháp không phá hủy, dựa trên laser để xem xét tổng thể các hạt và cho phép họ nhanh chóng tạo dựng một bức tranh chi tiết về sự phân bố của các hạt trong một vật liệu nhất định. Tiến sĩ Matt Large, người dẫn đầu nghiên cứu tại Trường Toán học và Khoa học Vật lý tại Đại học Sussex cho biết "Các tiêu chuẩn đo lường là một nền tảng thực sự quan trọng của nền kinh tế hiện đại. Nó thực sự chỉ nằm ở một câu hỏi đơn giản là làm thế nào để biết bạn đã nhận được những gì bạn phải trả? "Hiện tại, ngành công nghiệp graphene còn là một giới hạn rộng lớn, rất khó để so sánh các sản phẩm khác nhau vì không có cách đo lường nào được thống nhất. Đó là nơi các nghiên cứu của chúng tôi bắt đầu.” Đó thực sự là một vấn đề quan trọng đối với bất kỳ doanh nghiệp nào đang tìm cách tận dụng lợi ích của graphene (hoặc bất kỳ vật liệu nano nào khác) trong sản phẩm của họ. Thường xuyên sử dụng sai vật liệu có thể không mang lại lợi ích gì, hoặc thậm chí làm cho hiệu suất sản phẩm kém hơn. "Một ví dụ cụ thể là, 1 trong những vật liệu composite là nhựa graphene, nếu sử dụng graphene chất lượng kém, nó có thể khiến các bộ phận bị hỏng và không có độ bền được cải thiện như mong đợi. Đây có thể là một vấn đề lớn đối với các ngành công nghiệp như ô tô và hàng không vũ trụ, nơi có rất nhiều nỗ lực để thay thế các bộ phận kim loại nặng bằng vật liệu composite nhẹ hơn (như sợi carbon). Nếu graphene và các vật liệu nano khác đóng vai trò trong việc giảm trọng lượng và chi phí thì các tiêu chuẩn đã thống nhất thực sự cần thiết."  Aline Amorim Graf là đồng tác giả của bài báo thuộc nhóm nghiên cứu tại Trường Toán học và Khoa học Vật lý thuộc Đại học Sussex. Cô cho biết, một số nhà sản xuất nói rằng họ sản xuất graphene nhưng thực sự là đang tạo ra một dạng graphite. Vật liệu này có thể lên tới 500 bảng Anh/gam. "Vấn đề là không có tiêu chuẩn hóa. Những gì chúng tôi đã làm là tạo ra một phương pháp mới để đo chất lượng của vật liệu nano như graphene. Chúng tôi sử dụng máy quang phổ Raman để làm điều này và đã tạo ra một thuật toán để tự động hóa quy trình. Theo cách này, chúng tôi có thể xác định chất lượng, kích thước và độ dày của mẫu". "Rõ ràng chất lượng của graphene thực sự quan trọng. Nếu bạn đang sử dụng graphene để tăng cường cấu trúc, sử dụng trong máy theo dõi sức khỏe, sử dụng trong thẻ siêu thị, bạn muốn biết mình đang mua hàng thật. Nhưng thực tế người mua graphene không có manh mối về chất lượng của những gì họ mua trên nền tảng trực tuyến. Nếu bạn đang sử dụng graphene để tăng cường xi măng và hóa ra nó thực sự không phải graphene hoặc là graphene chất lượng thấp, thì đó sẽ là một vấn đề lớn". Giáo sư Alan Dalton, đồng Giám đốc Chương trình Sussex về Nghiên cứu Lượng tử và đồng tác giả của bài báo cho biết: "Đây thực sự là một lĩnh vực nghiên cứu quan trọng đối với nhóm của chúng tôi. Chúng tôi tin rằng, chỉ số mới sẽ giúp ích rất nhiều cho ngành công nghiệp, các nhà nghiên cứu và các cơ quan tiêu chuẩn, những bên liên quan chính trong việc phát triển vật liệu 2D theo hướng thương mại hóa". Hội đồng Graphene từ lâu đã kêu gọi việc tiêu chuẩn hóa tốt hơn. Terrance Barkan của Hội đồng Graphene đã viết: "Việc thiếu một tiêu chuẩn toàn cầu đã được thống nhất cho graphene và các vật liệu liên quan chặt chẽ tạo ra một khoảng trống và sự thiếu tin tưởng trên thị trường cho việc sử dụng vật liệu graphene ở quy mô công nghiệp." |
