Vật liệu Nano GdPO4:Tb3+ và Gd2O3:Eu3+ ứng dụng y sinh

Phạm Thị Liên

Nghiên cứu chế tạo và tính chất vật liệu nano GdPO4:Tb3+ và Gd2O3:Eu3+ định hướng ứng dụng y sinh

Luận án: Luận án tiến sĩ nghiên cứu chế tạo tính chất của vật liệu nano gdpo4 tb3 và gd2o3 eu3 định hướng ứng dụng. Xem tóm tắt và tải về tại LuanAn.net

Trường ĐH

Học viện Khoa học và Công nghệ

Chuyên ngành

Vật liệu quang học, quang điện tử và quang tử

Tác giả

Luan An

Thể loại

Luận án tiến sĩ

Năm xuất bản

2020

Số trang

142

Thời gian đọc

22 phút

Lượt xem

0

Lượt tải

0

Phí lưu trữ

40 Point

Tổng quan nhanh

Chủ đề:: Tổng quan vật liệu nano phát quang GdPO4:Tb3+ và Gd2O3:Eu3+
Số trang:: 142 trang
Trường:: Học viện Khoa học và Công nghệ
Chuyên ngành:: Vật liệu quang học, quang điện tử và quang tử
Tác giả:: Phạm Thị Liên
Năm:: 2020

Tóm tắt nội dung luận án

I.Tổng quan vật liệu nano phát quang GdPO4 Tb3 và Gd2O3 Eu3

Vật liệu nano phát quang chứa ion đất hiếm đang thu hút sự chú ý đáng kể. Chúng sở hữu các đặc tính quang học và từ tính độc đáo. Điều này mở ra nhiều tiềm năng ứng dụng trong y sinh. GdPO4:Tb3+ và Gd2O3:Eu3+ là hai loại vật liệu tiên tiến được nghiên cứu chuyên sâu. Chúng kết hợp khả năng phát quang mạnh mẽ với các tính chất đặc trưng của Gadolini. Vật liệu nano mang lại nhiều lợi thế. Chúng có tỷ lệ bề mặt trên thể tích cao. Chúng cũng có khả năng xâm nhập tốt vào các hệ thống sinh học. Việc kiểm soát kích thước và hình dạng vật liệu nano là rất quan trọng. Nó tối ưu hóa hiệu suất cho các mục đích chẩn đoán và điều trị. Những vật liệu này có thể được tùy chỉnh để phát hiện các dấu ấn sinh học cụ thể. Khả năng phát quang ổn định và cường độ cao là yếu tố then chốt. Đặc tính này giúp chúng trở thành tác nhân hình ảnh lý tưởng. Nghiên cứu này tập trung vào việc chế tạo và đặc trưng các vật liệu này. Sau đó, chúng được định hướng ứng dụng trong các hệ thống chẩn đoán y sinh. Sự phát triển của các cảm biến sinh học dựa trên vật liệu nano là một hướng đi triển vọng. Nó hứa hẹn cải thiện đáng kể khả năng chẩn đoán sớm và chính xác nhiều bệnh lý. Các ứng dụng tiềm năng bao gồm từ hình ảnh y tế đến phát hiện bệnh ung thư và độc tố.

1.1. Giới thiệu vật liệu nano phát quang đất hiếm

Vật liệu nano phát quang đất hiếm là một lĩnh vực nghiên cứu đầy hứa hẹn. Chúng nổi bật với khả năng phát xạ ánh sáng mạnh và bền vững. Các ion đất hiếm như Gadolini (Gd3+), Terbi (Tb3+) và Europi (Eu3+) mang lại những đặc tính quang học và từ tính đặc biệt. Gd3+ có khả năng làm tăng độ tương phản trong hình ảnh cộng hưởng từ (MRI). Tb3+ và Eu3+ là các ion phát quang hiệu quả. Chúng tạo ra ánh sáng xanh lục và đỏ tương ứng. Sự kết hợp này cho phép tạo ra các vật liệu đa chức năng. Chúng có thể được sử dụng đồng thời cho hình ảnh và chẩn đoán quang học. Kích thước nano giúp các vật liệu này tương tác hiệu quả với các tế bào và phân tử sinh học. Các đặc tính này làm cho chúng trở thành ứng cử viên lý tưởng cho các ứng dụng y sinh tiên tiến.

1.2. Đặc tính phát quang GdPO4 Tb3 và Gd2O3 Eu3

GdPO4:Tb3+ thể hiện khả năng phát quang xanh lục đặc trưng của ion Tb3+. Cường độ phát quang mạnh mẽ và ổn định. Điều này được duy trì trong môi trường sinh học. Gd2O3:Eu3+ phát quang đỏ mạnh mẽ, là đặc trưng của ion Eu3+. Cả hai vật liệu đều cho thấy phổ phát xạ hẹp và thời gian sống huỳnh quang dài. Những đặc điểm này rất quan trọng cho các ứng dụng cảm biến sinh học và hình ảnh huỳnh quang. Sự có mặt của Gd3+ trong cả hai vật liệu cũng mang lại lợi thế kép. Nó đóng góp vào tính chất từ. Điều này cho phép chúng hoạt động như các tác nhân tương phản MRI. Sự kết hợp của tính chất quang học và từ tính tạo ra các công cụ chẩn đoán đa phương thức. Chúng cung cấp thông tin toàn diện hơn về tình trạng sức khỏe.

1.3. Tiềm năng ứng dụng y sinh

Các vật liệu nano GdPO4:Tb3+ và Gd2O3:Eu3+ có tiềm năng lớn trong lĩnh vực y sinh. Chúng có thể được sử dụng làm tác nhân chẩn đoán hình ảnh. Chúng cũng được dùng làm chất đánh dấu huỳnh quang trong các xét nghiệm sinh học. Ứng dụng bao gồm phát hiện sớm bệnh ung thư, chẩn đoán bệnh truyền nhiễm, và theo dõi quá trình điều trị. Đặc biệt, khả năng phát hiện các dấu ấn sinh học ở nồng độ thấp là một ưu điểm lớn. Điều này giúp chẩn đoán sớm và chính xác. Các vật liệu này có thể được chức năng hóa bề mặt. Chúng có thể liên hợp với các kháng thể hoặc phân tử sinh học khác. Điều này giúp tăng cường độ chọn lọc và độ nhạy. Các hệ thống cảm biến dựa trên vật liệu nano này hứa hẹn một cuộc cách mạng trong y học.

II.Chế tạo vật liệu nano phát quang GdPO4 Tb3 và Gd2O3 Eu3

Việc chế tạo vật liệu nano phát quang với kích thước, hình dạng và cấu trúc kiểm soát là rất quan trọng. Nó ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu suất ứng dụng y sinh. Nghiên cứu này tập trung vào các phương pháp tổng hợp tiên tiến. Mục tiêu là tạo ra các hạt nano GdPO4:Tb3+ và Gd2O3:Eu3+ chất lượng cao. Các phương pháp tổng hợp hóa học được chọn lọc kỹ lưỡng. Chúng đảm bảo vật liệu có độ tinh khiết cao và khả năng phát quang mạnh. Việc lựa chọn phương pháp phù hợp cho từng loại vật liệu là cần thiết. Nó giúp kiểm soát các thông số vật lý của hạt nano. Các phương pháp thủy nhiệt và hóa học nhiều bước được áp dụng. Chúng cho phép kiểm soát chặt chẽ quá trình tăng trưởng hạt. Từ đó, các vật liệu có thể đáp ứng các yêu cầu khắt khe của ứng dụng y sinh. Chất lượng vật liệu nano ảnh hưởng trực tiếp đến độ nhạy và độ chọn lọc của cảm biến sinh học. Quá trình chế tạo được tối ưu hóa. Điều này đảm bảo tính ổn định và khả năng tái sản xuất của vật liệu. Việc phát triển các quy trình tổng hợp hiệu quả là bước đầu tiên quan trọng. Nó tạo ra các nền tảng cho các ứng dụng chẩn đoán tiên tiến.

2.1. Quy trình tổng hợp vật liệu GdPO4 Tb3 bằng thủy nhiệt

Phương pháp thủy nhiệt là một kỹ thuật hiệu quả để tổng hợp vật liệu nano GdPO4:Tb3+. Quy trình này diễn ra trong điều kiện áp suất và nhiệt độ cao. Các tiền chất được hòa tan trong dung dịch nước. Sau đó, chúng được gia nhiệt trong lò phản ứng kín. Điều kiện thủy nhiệt giúp kiểm soát tốt quá trình kết tinh. Nó tạo ra các hạt nano đồng nhất về kích thước và hình dạng. Nhiệt độ, thời gian phản ứng, và nồng độ tiền chất là các yếu tố quan trọng. Chúng cần được tối ưu hóa để đạt được vật liệu mong muốn. Phương pháp thủy nhiệt thường tạo ra các hạt nano có cấu trúc tinh thể tốt. Chúng có độ tinh khiết cao. Kỹ thuật này cũng thân thiện với môi trường. Nó không sử dụng dung môi hữu cơ độc hại.

2.2. Quy trình tổng hợp vật liệu Gd2O3 Eu3 bằng hóa học nhiều bước

Vật liệu Gd2O3:Eu3+ được tổng hợp thông qua phương pháp hóa học nhiều bước. Quy trình này thường bao gồm các giai đoạn kết tủa và nung. Đầu tiên, các tiền chất Gadolini và Europi được kết tủa trong dung dịch. Nó tạo ra các tiền chất hydroxide hoặc oxalat. Sau đó, các tiền chất này được nung ở nhiệt độ cao. Quá trình nung giúp chuyển đổi chúng thành pha oxit tinh thể Gd2O3:Eu3+. Việc kiểm soát nhiệt độ nung và thời gian là rất quan trọng. Nó ảnh hưởng đến kích thước hạt và tính chất phát quang. Phương pháp này cho phép điều chỉnh dễ dàng tỷ lệ pha tạp Eu3+. Điều này ảnh hưởng đến cường độ và màu sắc phát quang. Kết quả là các hạt nano có tính chất quang học tối ưu cho ứng dụng y sinh.

III.Chức năng hóa bề mặt và liên hợp vật liệu nano y sinh

Để ứng dụng hiệu quả vật liệu nano trong y sinh, việc chức năng hóa bề mặt là bước không thể thiếu. Nó tăng cường tính tương thích sinh học và khả năng liên kết chọn lọc. Bề mặt của các hạt nano phát quang cần được biến đổi. Mục tiêu là tạo ra các vị trí liên kết cho các phân tử sinh học. Lớp vỏ silica thường được sử dụng. Nó bảo vệ hạt nano khỏi môi trường sinh học khắc nghiệt. Nó cũng cung cấp một nền tảng ổn định cho việc gắn kết hóa học. Các nhóm chức năng như -NH2 được đưa lên bề mặt silica. Chúng đóng vai trò là điểm neo để liên kết với các kháng thể. Việc liên hợp vật liệu nano với các phân tử sinh học đích là rất quan trọng. Nó tạo ra các phức hợp nano có khả năng nhận diện cụ thể. Các kháng thể (IgG) thường được chọn. Chúng có độ đặc hiệu cao với các kháng nguyên mục tiêu. Quá trình chức năng hóa và liên hợp phải được tối ưu hóa. Nó đảm bảo giữ nguyên tính chất phát quang của vật liệu. Đồng thời, nó cũng duy trì hoạt tính sinh học của các phân tử gắn kết. Các phức hợp nano y sinh này là chìa khóa. Chúng tạo ra các cảm biến sinh học có độ nhạy và độ chọn lọc cao.

3.1. Kỹ thuật bọc vỏ silica cho vật liệu nano

Kỹ thuật bọc vỏ silica (SiO2) là một phương pháp phổ biến. Nó được dùng để xử lý bề mặt vật liệu nano. Lớp vỏ silica mang lại nhiều lợi ích. Nó tăng cường tính tương thích sinh học của hạt nano. Nó cũng ngăn chặn sự giải phóng các ion độc hại từ lõi. Ngoài ra, lớp vỏ silica tạo ra một bề mặt ổn định và dễ dàng chức năng hóa. Nó có thể được gắn với các nhóm chức năng khác nhau. Ví dụ như nhóm hydroxyl (–OH), sau đó được biến đổi thành nhóm amin (–NH2). Việc bọc vỏ silica cũng giúp phân tán tốt các hạt nano trong môi trường sinh học. Nó giảm thiểu sự kết tụ. Điều này rất quan trọng để duy trì hiệu suất của cảm biến.

3.2. Liên hợp vật liệu nano với kháng thể sinh học

Sau khi chức năng hóa bề mặt bằng các nhóm -NH2, vật liệu nano có thể liên hợp với các kháng thể sinh học. Kháng thể (IgG) là các phân tử protein có khả năng nhận diện và liên kết đặc hiệu với kháng nguyên. Quá trình liên hợp thường sử dụng các liên kết hóa học ổn định. Ví dụ như liên kết amide. Các kháng thể kháng nọc rắn và kháng kháng nguyên CEA được sử dụng. Chúng tạo ra các phức hợp nano cụ thể. Phức hợp nano GdPO4:Tb3+@silica-NH2-IgG kháng nọc rắn. Phức hợp nano Gd2O3:Eu3+@silica-NH2-IgG kháng CEA. Các phức hợp này có khả năng nhận diện chính xác các dấu ấn sinh học. Điều này là nền tảng cho các ứng dụng chẩn đoán y sinh có độ chính xác cao.

IV.Đặc trưng vật liệu nano và ứng dụng y sinh đa chức năng

Việc đặc trưng vật liệu nano là bước thiết yếu. Nó xác nhận cấu trúc, hình thái và tính chất của vật liệu. Các phương pháp phân tích tiên tiến đã được sử dụng. Bao gồm kính hiển vi điện tử quét (SEM), kính hiển vi điện tử truyền qua (TEM). Phương pháp nhiễu xạ tia X (XRD), quang phổ huỳnh quang, và quang phổ hồng ngoại (IR) cũng được áp dụng. Các phép đo tính chất từ trên hệ từ kế mẫu rung (VSM) được thực hiện. Chúng cung cấp thông tin toàn diện về vật liệu. Kết quả đặc trưng cho thấy các hạt nano có kích thước đồng nhất. Chúng có cấu trúc tinh thể tốt và tính chất phát quang mạnh mẽ. Các đặc tính từ tính của Gd3+ cũng được đánh giá. Điều này xác nhận tiềm năng cho các ứng dụng đa phương thức. Sự kết hợp giữa khả năng phát quang và tính chất từ cho phép các vật liệu này thực hiện nhiều chức năng. Chúng có thể vừa là tác nhân chẩn đoán hình ảnh, vừa là chất đánh dấu quang học. Ứng dụng y sinh cụ thể bao gồm phát hiện kháng nguyên nọc rắn và kháng nguyên ung thư CEA. Khả năng phát hiện sớm và chính xác các dấu ấn sinh học là trọng tâm của nghiên cứu. Điều này mang lại giá trị to lớn trong lĩnh vực y tế.

4.1. Phân tích cấu trúc và hình thái vật liệu nano

Kính hiển vi điện tử quét (SEM) và kính hiển vi điện tử truyền qua (TEM) được sử dụng. Chúng cung cấp hình ảnh chi tiết về hình thái và kích thước của các hạt nano. Kết quả cho thấy các hạt GdPO4:Tb3+ và Gd2O3:Eu3+ có hình dạng và kích thước đồng nhất. Phương pháp nhiễu xạ tia X (XRD) xác định cấu trúc tinh thể của vật liệu. Các mẫu cho thấy các đỉnh nhiễu xạ sắc nét. Điều này khẳng định độ tinh thể cao của vật liệu. Kích thước tinh thể cũng được ước tính từ dữ liệu XRD. Tất cả các kết quả phân tích đều phù hợp với cấu trúc pha đã biết. Chúng xác nhận sự tổng hợp thành công vật liệu nano.

4.2. Tính chất phát quang và từ tính của vật liệu

Quang phổ huỳnh quang được dùng để đánh giá khả năng phát quang của vật liệu. GdPO4:Tb3+ thể hiện phát xạ xanh lục mạnh mẽ. Gd2O3:Eu3+ phát xạ đỏ rõ rệt. Cường độ phát quang được tối ưu hóa bằng cách điều chỉnh nồng độ ion đất hiếm pha tạp. Các phép đo quang phổ hồng ngoại (IR) xác nhận các nhóm chức năng trên bề mặt. Đặc biệt là sau quá trình bọc silica và chức năng hóa. Tính chất từ của vật liệu được phân tích bằng từ kế mẫu rung (VSM). Sự có mặt của Gd3+ mang lại tính chất thuận từ. Điều này rất quan trọng cho các ứng dụng hình ảnh MRI. Việc đánh giá toàn diện các tính chất này đảm bảo vật liệu đáp ứng yêu cầu cho ứng dụng y sinh.

4.3. Ứng dụng phát hiện kháng nguyên nọc rắn và CEA

Các phức hợp nano GdPO4:Tb3+@silica-NH2-IgG kháng nọc rắn đã được thử nghiệm. Chúng cho thấy khả năng phát hiện đặc hiệu kháng nguyên nọc rắn hổ mang (Naja atra). Tương tự, phức hợp nano Gd2O3:Eu3+@silica-NH2-IgG kháng CEA được sử dụng. Chúng phát hiện kháng nguyên CEA, một dấu ấn ung thư đại trực tràng. Các thử nghiệm cho thấy độ nhạy và độ chọn lọc cao. Khả năng này chứng minh tiềm năng của vật liệu nano phát quang trong chẩn đoán y tế. Chúng có thể cung cấp kết quả nhanh chóng và chính xác. Đây là một bước tiến quan trọng trong phát triển các phương pháp chẩn đoán mới.

V.Hiệu quả của GdPO4 Tb3 trong phát hiện kháng nguyên nọc rắn

Nọc rắn là một mối đe dọa sức khỏe cộng đồng nghiêm trọng ở nhiều nơi trên thế giới. Việc chẩn đoán nhanh chóng và chính xác loại nọc rắn là rất quan trọng. Nó giúp đưa ra phác đồ điều trị kịp thời và hiệu quả. Vật liệu nano GdPO4:Tb3+ đã được phát triển như một nền tảng cảm biến huỳnh quang. Nó có khả năng phát hiện đặc hiệu kháng nguyên nọc rắn. Sự kết hợp giữa khả năng phát quang mạnh của Tb3+ và cấu trúc nano mang lại độ nhạy cao. Việc chức năng hóa bề mặt hạt nano bằng silica và sau đó là nhóm amin. Điều này cho phép liên kết với kháng thể kháng nọc rắn (IgG). Các phức hợp nano-kháng thể này tạo ra một hệ thống cảm biến chọn lọc. Chúng có thể nhận diện và gắn kết với các kháng nguyên nọc rắn cụ thể. Khi kháng nguyên mục tiêu có mặt, xảy ra sự thay đổi trong tín hiệu phát quang. Điều này cung cấp một phương pháp định lượng. Hệ thống này có tiềm năng lớn để phát triển các bộ kit chẩn đoán tại chỗ (point-of-care). Chúng đơn giản, nhanh chóng và hiệu quả. Nó góp phần cải thiện đáng kể khả năng quản lý các trường hợp rắn cắn.

5.1. Cơ chế phát hiện kháng nguyên nọc rắn hổ mang

Cơ chế phát hiện dựa trên sự tương tác đặc hiệu giữa kháng thể gắn trên bề mặt nano và kháng nguyên nọc rắn. Phức hợp nano GdPO4:Tb3+@silica-NH2 được liên hợp với kháng thể IgG đặc hiệu kháng nọc rắn hổ mang (Naja atra). Khi phức hợp này tiếp xúc với mẫu chứa kháng nguyên nọc rắn, kháng thể sẽ liên kết chọn lọc với kháng nguyên. Sự liên kết này gây ra sự thay đổi trong tín hiệu huỳnh quang của hạt nano. Nó có thể là sự tăng hoặc giảm cường độ phát quang. Hoặc nó là sự thay đổi thời gian sống huỳnh quang. Sự thay đổi tín hiệu này được định lượng. Nó cho phép xác định sự hiện diện và nồng độ của kháng nguyên nọc rắn. Phương pháp này mang lại độ nhạy và độ chọn lọc cao. Nó giúp phân biệt nọc rắn hổ mang với các loại nọc rắn khác.

5.2. Đánh giá độ nhạy và độ chọn lọc của cảm biến

Các thử nghiệm đã được thực hiện để đánh giá hiệu suất của cảm biến. Phức hợp nano GdPO4:Tb3+@silica-NH2-IgG kháng nọc rắn cho thấy độ nhạy cao. Chúng có thể phát hiện kháng nguyên nọc rắn ở nồng độ rất thấp. Điều này rất quan trọng trong chẩn đoán sớm. Độ chọn lọc của cảm biến cũng được kiểm tra. Cảm biến chỉ phản ứng mạnh mẽ với kháng nguyên nọc rắn hổ mang. Nó không phản ứng với các loại nọc rắn khác hoặc các protein không liên quan. Điều này khẳng định tính đặc hiệu cao của hệ thống. Kết quả cho thấy cảm biến phát triển từ GdPO4:Tb3+ có tiềm năng lớn. Nó có thể được sử dụng làm công cụ chẩn đoán hiệu quả. Nó giúp phân biệt và định lượng kháng nguyên nọc rắn trong các mẫu lâm sàng.

VI.Tiềm năng Gd2O3 Eu3 cho chẩn đoán ung thư đại trực tràng

Ung thư đại trực tràng là một trong những loại ung thư phổ biến và gây tử vong cao. Chẩn đoán sớm đóng vai trò then chốt trong việc nâng cao tỷ lệ sống sót của bệnh nhân. Kháng nguyên carcinoembryonic (CEA) là một dấu ấn sinh học quan trọng. Nó được sử dụng để sàng lọc và theo dõi ung thư đại trực tràng. Vật liệu nano Gd2O3:Eu3+ đã được nghiên cứu. Nó nhằm mục đích tạo ra một nền tảng cảm biến huỳnh quang nhạy và đặc hiệu. Khả năng phát quang mạnh mẽ của Eu3+ ở bước sóng đỏ. Cùng với đó là kích thước nano của vật liệu. Điều này giúp tăng cường độ nhạy của phương pháp phát hiện. Các hạt nano Gd2O3:Eu3+ được bọc silica và chức năng hóa bằng nhóm amin. Sau đó, chúng được liên hợp với kháng thể kháng CEA (IgG). Hệ thống phức hợp nano-kháng thể này có khả năng nhận diện và gắn kết với kháng nguyên CEA. Việc phát hiện sự thay đổi tín hiệu huỳnh quang khi có mặt CEA cung cấp thông tin định lượng. Công nghệ này hứa hẹn một phương pháp chẩn đoán ung thư đại trực tràng không xâm lấn. Nó có thể được thực hiện nhanh chóng và chính xác. Điều này mở ra triển vọng cho sàng lọc rộng rãi và theo dõi hiệu quả điều trị.

6.1. Phương pháp phát hiện kháng nguyên CEA ung thư đại trực tràng

Phương pháp phát hiện CEA dựa trên sự tương tác miễn dịch đặc hiệu. Phức hợp nano Gd2O3:Eu3+@silica-NH2 được liên hợp với kháng thể IgG kháng CEA. Khi phức hợp này được đưa vào mẫu sinh học chứa kháng nguyên CEA, kháng thể sẽ liên kết với CEA. Sự kiện liên kết này gây ra sự thay đổi có thể đo được trong tín hiệu huỳnh quang của các hạt nano. Việc sử dụng kỹ thuật quang phổ huỳnh quang cho phép định lượng chính xác nồng độ CEA. Phương pháp này cung cấp một công cụ chẩn đoán nhạy. Nó có thể phát hiện CEA ở nồng độ thấp. Điều này rất quan trọng cho việc chẩn đoán sớm và theo dõi tái phát ung thư. Tính chất phát quang ổn định của Gd2O3:Eu3+ cũng góp phần vào độ tin cậy của phương pháp.

6.2. Ưu điểm của Gd2O3 Eu3 trong chẩn đoán sớm

Vật liệu nano Gd2O3:Eu3+ mang lại nhiều ưu điểm trong chẩn đoán sớm ung thư đại trực tràng. Chúng có độ phát quang mạnh mẽ và bền vững. Điều này đảm bảo tín hiệu ổn định và dễ dàng phát hiện. Kích thước nano của vật liệu giúp chúng tương tác hiệu quả với các phân tử sinh học. Điều này tăng cường độ nhạy của phương pháp. Khả năng chức năng hóa bề mặt linh hoạt cho phép gắn kết với nhiều loại kháng thể. Điều này giúp chúng có thể phát hiện các dấu ấn sinh học khác nhau. Ngoài ra, sự có mặt của Gd3+ có thể cho phép tích hợp với các kỹ thuật hình ảnh khác như MRI. Điều này tạo ra một công cụ chẩn đoán đa phương thức. Nó cung cấp thông tin toàn diện hơn. Những ưu điểm này làm cho Gd2O3:Eu3+ trở thành một ứng cử viên đầy hứa hẹn. Nó có thể được sử dụng để cải thiện đáng kể khả năng chẩn đoán sớm ung thư.

08/07/2026

Xem trước tài liệu

Tải đầy đủ để xem toàn bộ nội dung

Luận án tiến sĩ nghiên cứu chế tạo tính chất của vật liệu nano gdpo4 tb3 và gd2o3 eu3 định hướng ứng dụng

Tải xuống file đầy đủ để xem toàn bộ nội dung

Tải đầy đủ (142 trang)

Trích đoạn nội dung luận án

Tải xuống để đọc toàn bộ

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ ----------------------------- PHẠM THỊ LIÊN NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO, TÍNH CHẤT CỦA VẬT LIỆU NANO GdPO4:Tb3+ VÀ Gd2O3:Eu3+ ĐỊNH HƯỚNG ỨNG DỤNG TRONG Y SINH LUẬN ÁN TIẾN SĨ KHOA HỌC VẬT LIỆU Hà Nội, 2020 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ ----------------------------- PHẠM THỊ LIÊN NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO, TÍNH CHẤT CỦA VẬT LIỆU NANO GdPO4:Tb3+ VÀ Gd2O3:Eu3+ ĐỊNH HƯỚNG ỨNG DỤNG TRONG Y SINH Chuyên ngành: Vật liệu quang học, quang điện tử và quang tử Mã số: 944 01 27 LUẬN ÁN TIẾN SĨ KHOA HỌC VẬT LIỆU NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: 1. Nguyễn Thanh Hường 2. Lê Quốc Minh Hà Nội, 2020 i LỜI CAM ĐOAN Công trình được thực hiện tại phòng Quang Hóa Điện tử, Viện Khoa học vật liệu, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam. Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi dưới sự hướng dẫn của TS.

Nguyễn Thanh Hường và GS. Lê Quốc Minh. Các số liệu và kết quả trong luận án là hoàn toàn trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác. Tác giả Phạm Thị Liên ii LỜI CẢM ƠN Lời đầu tiên, tôi xin bày tỏ lòng kính trọng và biết ơn sâu sắc đến TS.

Nguyễn Thanh Hường và GS. Lê Quốc Minh, những người Thầy đã dành cho tôi sự động viên, giúp đỡ tận tình và những định hướng khoa học hiệu quả trong suốt quá trình thực hiện luận án này. Tôi xin chân thành cảm ơn Phòng Quang Hóa Điện tử, Viện Khoa học vật liệu, Học viện Khoa học và Công nghệ - Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam đã tạo điều kiện thuận lợi về mọi mặt để tôi được tập trung nghiên cứu trong suốt thời gian làm luận án. Tôi xin trân trọng bày tỏ lòng biết ơn tới tập thể các thầy cô và các anh chị em đồng nghiệp Viện Khoa học vật liệu: PGS.

Trần Kim Anh, TS. Hoàng Thị Khuyên, TS. Trần Thu Hương, TS. Trần Quốc Tiến, TS.

Tống Quang Công, TS. Vũ Thị Nghiêm, NCS. Đỗ Khánh Tùng, TS. Lê Thị Vinh, TS.

Hà Thị Phượng đã động viên, khích lệ, giúp đỡ tôi trong suốt thời gian tôi học tập và nghiên cứu. Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn tới PGS. Vũ Xuân Nghĩa và TS. Nguyễn Ngọc Tuấn, Học viện Quân Y, đã giúp tôi hoàn thành các ứng dụng về y sinh trong luận án này.

Tôi xin được gửi lời cảm ơn chân thành tới GS. Lại Ngọc Điệp và GS. Isabelle Ledoux, phòng thí nghiệm LPQM - Trường ENS Paris - Saclay, Pháp đã tạo điều kiện cho tôi thực hiện các thí nghiệm, phép đo trong chuyến đi trao đổi nghiên cứu khoa học. Tôi cũng xin chân thành cảm ơn Quỹ NAFOSTED đã tài trợ kinh phí cho chuyến đi trao đổi hợp tác nghiên cứu khoa học quốc tế này.

Tôi xin cảm ơn sự hỗ trợ nghiên cứu của các đề tài thuộc Quỹ Phát triển Khoa học và Công nghệ Quốc gia Việt Nam (NAFOSTED) với mã số 103. Sau cùng, tôi xin gửi lời cảm ơn tới anh em, bạn bè và đặc biệt là người thân trong gia đình đã động viên, chia sẻ, giúp đỡ trong suốt quá trình hoàn thành luận án. Hà Nội, ngày 08 tháng 3 năm 2020 Tác giả Phạm Thị Liên iii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN .ii MỤC LỤC ….iii DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT VÀ KÍ HIỆU ….vii DANH MỤC CÁC BẢNG ….ix DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ ….1 CHƯƠNG 1: VẬT LIỆU NANO PHÁT QUANG CHỨA ION ĐẤT HIẾM. Giới thiệu về vật liệu nano phát quang.

Vật liệu phát quang chứa ion đất hiếm …. Đặc tính phát quang của hợp chất đất hiếm …. Một số đặc trưng của ion Gd3+ …. Một số đặc trưng của ion Tb3+ ….

Một số đặc trưng của ion Eu2+, Eu3+ …. Các chuyển dời cho phép trong các ion RE3+ …. Quá trình truyền năng lượng …. Tính chất đặc trưng và ứng dụng của vật liệu chứa Gadolini ….

Vật liệu Gadolini …. Vật liệu phát quang nền Gd2O3 ….Vật liệu nano phát quang nền GdPO4. Đặc điểm tính chất của kháng nguyên nọc rắn và CEA………………………. Đặc điểm của kháng nguyên nọc rắn hổ mang Naja atra……….

Đặc điểm của kháng nguyên CEA ung thư đại trực tràng ……….31 KẾT LUẬN CHƯƠNG 1 …. CÁC PHƯƠNG PHÁP THỰC NGHIỆM …. Các phương pháp hóa học chế tạo vật liệu …. Phương pháp thủy nhiệt.

Giới thiệu về phương pháp thủy nhiệt …. Quy trình tổng hợp vật liệu GdPO4, GdPO4:Tb3+. Phương pháp tổng hợp hóa học nhiều bước …. Giới thiệu về phương pháp tổng hợp hóa học nhiều bước.

Quy trình tổng hợp vật liệu Gd2O3:Eu3+…. Chế tạo phức hợp nano y sinh của GdPO4:Tb3+; Gd2O3:Eu3+…. Xử lý bề mặt vật liệu …. Chức năng hóa bề mặt vật liệu và liên hợp hóa giữa vật liệu nano phát quang với phần tử hoạt động sinh học.

Bọc vỏ vật liệu thanh nano GdPO4:Tb3+ bằng silica ……. Chức năng hóa thanh nano GdPO4:Tb3+@silica bằng nhóm NH2…. Chế tạo phức nano của GdPO4:Tb3+@silica-NH2 với kháng thể kháng nọc rắn (IgG)………………………………………………………. Bọc vỏ vật liệu Gd2O3:Eu3+ bằng silica ….

Chức năng hóa vật liệu Gd2O3:Eu3+@silica bằng nhóm NH2. Chế tạo phức hợp giữa Gd2O3:Eu3+@silica-NH2 với kháng thể kháng CEA (IgG)…………………………………………………47 2. Các phương pháp phân tích vật liệu …. Phương pháp kính hiển vi điện tử quét (SEM) ….

Phương pháp kính hiển vi điện tử truyền qua (TEM). Phương pháp nhiễu xạ tia X …. Phương pháp quang phổ huỳnh quang ………. Phương pháp quang phổ hồng ngoại ….

Phép đo tính chất từ trên hệ từ kế mẫu rung …. Đốt nóng cảm ứng từ …. Phương pháp phân tích huỳnh quang miễn dịch …. Kính hiển vi huỳnh quang……………………………………………….63 KẾT LUẬN CHƯƠNG 2 ….66 CHƯƠNG 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……….

Các kết quả phân tích cấu trúc, hình thái, tính chất quang, từ của vật liệu. Kết quả phân tích FESEM của vật liệu ……….1 Ảnh FESEM của vật liệu GdPO4…………………………………67 3.2 Ảnh FESEM của vật liệu GdPO4:Tb3+…………………………. Kết quả phân tích TEM của vật liệu GdPO4:Tb3+@silica. Kết quả nhiễu xạ tia X ….

Kết quả phân tích huỳnh quang. Phổ huỳnh quang của vật liệu GdPO4 …. Phổ huỳnh quang của vật liệu GdPO4:Tb3+. Phổ huỳnh quang của vật liệu GdPO4:Tb3+ bọc silica, gắn nhóm chức amin và kháng thể IgG ….

Kết quả đo phổ hồng ngoại …. Tính chất từ của hệ vật liệu GdPO4, GdPO4:Tb3+ …. Ứng dụng của phức hợp nano của GdPO4:Tb3+ phát hiện kháng nguyên nọc rắn hổ mang Naja atra. Đánh giá kết quả gắn vật liệu nano-kháng thể IgG bằng quang phổ hồng ngoại ….

Đánh giá khả năng của phức hợp GdPO4:Tb3+@ silica-NH2-IgG trong phát hiện kháng nguyên nọc độc rắn hổ mang Naja atra.81 KẾT LUẬN CHƯƠNG 3 .83 CHƯƠNG IV: 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. Các kết quả phân tích cấu trúc, hình thái, tính chất quang, từ của vật liệu ……. Kết quả đo FESEM …. Kết quả đo TGA ….

Kết quả đo TEM của vật liệu Gd2O3:6%Eu3+ …. Kết quả đo nhiễu xạ tia X …. Kết quả phân tích EDX …. Kết quả đo phổ hồng ngoại của vật liệu ….

Kết quả đo huỳnh quang …. Phổ kích thích huỳnh quang …. Phổ huỳnh quang của vật liệu Gd2O3:X%Eu3+…. Phổ huỳnh quang của vật liệu khi bọc silica ….

Ứng dụng phức hợp nano của Gd2O3:Eu3+ phát hiện kháng nguyên CEA của tế bào ung thư đại trực tràng. Đánh giá khả năng phát hiện kháng nguyên CEA tinh khiết bằng phức hợp nano. Đánh giá khả năng phát hiện kháng nguyên CEA của tế bào ung thư đại trực tràng HT-29 bằng phức hợp nano….104 KẾT LUẬN CHƯƠNG 4……………………………………………………….108 KẾT LUẬN CHUNG CỦA LUẬN ÁN ….109 DANH MỤC CÁC CÔNG BỐ KHOA HỌC ….110 TÀI LIỆU THAM KHẢO ….112 vii DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT VÀ KÍ HIỆU Chữ viết tắt Tên đầy đủ AN Cộng Nucleophin APTES 3-Aminopropyltriethoxysilane CEA Carcinoembryonic Antigen Cross-relaxation CR Phục hồi chéo Electric dipole ED Lưỡng cực điện Energy-dispersive X-ray EDX Phổ tán sắc năng lượng tia X EDC Ethylcarbodiimide hydrochloride Fetal bovine serum FBS Huyết thanh thai bò Field emission scanning electron microscopy FESEM Kính hiển vi điện tử quét phát xạ trường Fourier Transform-Infrared Spectroscopy FTIR Phổ hồng ngoại biến đổi Fourier GDA Glutaraldehyde IgG Immunoglobulin G Magnetic dipole MD Lưỡng cực từ Magnetic Resonance Imaging MRI Ảnh cộng hưởng từ NHS N-hydroxysuccinimide Photoluminescence PL Quang phát quang Photoluminescence Excitation PLE Kích thích phát quang PBS Phosphate Buffered Saline Rare Earth based Nanophosphor RE-NP Vật liệu nano phát quang chứa đất hiếm Scanning Electron Microscope SEM Kính hiển vi điện tử quét Specific Absorption Rate SAR Công suất hấp thụ riêng viii Chữ viết tắt Tên đầy đủ Specific Loss Power SLP Công suất tổn hao riêng Transmission electron microscopy TEM Kính hiển vi điện tử truyền qua Ln-VLNPQ Vật liệu nano phát quang chứa đất hiếm Vibrating Sample Magnetometer VSM Từ kế mẫu rung X-ray Diffraction XRD Nhiễu xạ tia X ix DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1. Cấu hình điện tử của các nguyên tử đất hiếm ở trạng thái cơ bản.

Mức năng lượng ở trạng thái cơ bản của các ion đất hiếm. Một vài dạng cấu trúc và trạng thái ổn định của octho photphat LnPO4……………………………………………. Các thông số thí nghiệm đốt nóng cảm ứng từ………………………… 78 Bảng 4. Đường kính trung bình của Gd(OH)CO3.H2O:6%Eu3+, Gd(OH)CO3.H2O:5%Eu3+ theo tài liệu tham khảo, Gd2O3:6%Eu3+, Gd2O3:6%Eu3+@Silica……………………………….

Tỷ lệ trọng lượng của các nguyên tố trong mẫu Gd2O3: 6%Eu3+ và Gd2O3: 6%Eu3+ @ silica của mẫu ủ tại 650oC………………………………………. Kết quả phát hiện CEA của phức hợp nano Gd2O3:Eu3+@Silica-NH2- IgG…………………………………………………………………………. Kết quả phát hiện tế bào ung thư của hạt nano Gd2O3:Eu3+@Silica-NH2- IgG…………………………………………………………………………….…104 x DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình 1. Mô hình minh họa phương pháp tổng hợp vật liệu từ trên xuống và từ dưới lên……………………………………………………………………….

Phổ kích thích huỳnh quang của TbPO4…………………………………. Sơ đồ cấu trúc năng lượng của ion Eu3+, Eu2+ trong mạng nền …. Giản đồ mức năng lượng (Dieke) của các ion đất hiếm RE3+. Các bước của quá trình truyền năng lượng không phát xạ.

Sơ đồ cho cơ chế dập tắt huỳnh quang theo nồng độ: (a) sự chuyển năng lượng theo một chuỗi các tâm đono và bẫy dập tắt; (b) sự phục hồi chéo giữa các cặp tâm. Sơ đồ truyền năng lượng của ion Gd3+ sang Tb3+(a), ion Gd3+ sang Eu3+(b). Sơ đồ Obitan của gadolini………………………………………………. Mô hình biểu biễn ô đơn vị tương ứng với cấu trúc hexagonal, monoclinic và cubic của Gd(OH)3, GdOOH, Gd2O3 tương ứng.

Cấu trúc tinh thể của GdPO4 theo hướng [010] (a); sự liên kết thứ cấp khối cầu của ion Gd3+ trong GdPO4(b). Cấu trúc tinh thể hexagonal GdPO4. Cấu trúc của nọc rắn…………………. Các dấu ấn ung thư hệ tiêu hóa.

Cấu trúc CEA .

Nội dung được bảo vệ bản quyền — Tải xuống đầy đủ

Trích dẫn luận án này

Phạm Thị Liên (2020). Vật liệu Nano GdPO4:Tb3+ và Gd2O3:Eu3+ ứng dụng y sinh [Luận án tiến sĩ, Học viện Khoa học và Công nghệ]. LuanAn.net. https://luanan.net/tai-lieu-khac/nghien-cuu-che-tao-tinh-chat-vat-lieu-nano-gdpo4-tb3-gd2o3-eu3-ung-dung-y-sinh

Câu hỏi thường gặp

Luận án "Vật liệu Nano GdPO4:Tb3+ và Gd2O3:Eu3+ ứng dụng y sinh" nghiên cứu về vấn đề gì?

Luận án: Luận án tiến sĩ nghiên cứu chế tạo tính chất của vật liệu nano gdpo4 tb3 và gd2o3 eu3 định hướng ứng dụng. Xem tóm tắt và tải về tại LuanAn.net

Luận án "Vật liệu Nano GdPO4:Tb3+ và Gd2O3:Eu3+ ứng dụng y sinh" được bảo vệ tại trường nào?

Luận án này được bảo vệ tại Học viện Khoa học và Công nghệ. Năm bảo vệ: 2020.

Luận án "Vật liệu Nano GdPO4:Tb3+ và Gd2O3:Eu3+ ứng dụng y sinh" thuộc chuyên ngành gì?

Luận án "Vật liệu Nano GdPO4:Tb3+ và Gd2O3:Eu3+ ứng dụng y sinh" thuộc chuyên ngành Vật liệu quang học, quang điện tử và quang tử. Danh mục: Tài liệu khác.

Luận án "Vật liệu Nano GdPO4:Tb3+ và Gd2O3:Eu3+ ứng dụng y sinh" có bao nhiêu trang?

Luận án "Vật liệu Nano GdPO4:Tb3+ và Gd2O3:Eu3+ ứng dụng y sinh" có 142 trang. Bạn có thể xem trước một phần tài liệu ngay trên trang web trước khi tải về.

Cách tải luận án "Vật liệu Nano GdPO4:Tb3+ và Gd2O3:Eu3+ ứng dụng y sinh" về máy như thế nào?

Để tải luận án về máy, bạn nhấn nút "Tải xuống ngay" trên trang này, sau đó hoàn tất thanh toán phí lưu trữ. File sẽ được tải xuống ngay sau khi thanh toán thành công. Hỗ trợ qua Zalo: 0559 297 239.

Luận án liên quan

Chia sẻ tài liệu: Facebook Twitter