Nghiên cứu chế tạo chất lỏng từ nền hạt nano ferrite spinel MFe2O4 (M=Fe, Co, Mn) định hướng ứng dụng trong liệu pháp nhiệt từ trị ung thư - Mã số: VAST.ĐLT.05/16-17

Chủ nhiệm đề tài Tiến Sĩ ngành khoa học vật liệu, nghiên cứu viên Phạm Hoài Linh
Đơn vị thực hiện Viện Khoa học Vật liệu
Thời gian thực hiện 2016 - 2017
Thuộc chương trình Hỗ trợ cán bộ khoa học trẻ của Viện Hàn lâm KHCNVN Thuộc hướng KHCN ưu tiên: Khoa học vật liệu
Cán bộ tham gia
Tổng kinh phí Tổng số: 500 triệu VNĐ, trong đó, từ ngân sách SNKH: 500 triệu VNĐ
Xếp loại đề tài Xuất sắc
Mục tiêu đề tài

- Chế tạo chất lỏng từ trên nền vật liệu ferrite spinel MFe2O4 (M = Fe, Co, Mn) có công suất toả nhiệt cao phù hợp cho ứng dụng nhiệt từ trị ung thư.
- Làm rõ vai trò đóng góp của các cơ chế sinh nhiệt của hạt nano từ trong từ trường xoay chiều cũng như kích thước lõi hạt, nồng độ và độ dày lớp vỏ bọc lên công suất toả nhiệt.

Kết quả đạt được

- Về khoa học: Đã chế tạo thành công vật liệu từ nano ferrite spinel MFe2O4 (M = Fe, Co, Mn) bằng phương pháp đồng kết tủa hỗ trợ sóng vi ba với kích thước hạt trong khoảng từ 10 nm đến 40nm tương ứng với mômen từ có giá trị từ 40-80 emu/g. Đã chế tạo thành công chất lỏng từ nền hạt nano Fe3O4, CoFe2O4 được bọc bằng lớp vỏ tương thích sinh học Dextran và O-carboxymethyl chitosan. Mẫu hạt bọc có kích thước thủy động nhỏ hơn 200 nm phù hợp cho ứng dụng y sinh. Hiệu ứng sinh nhiệt trong từ trường xoay chiều của hạt từ và chất lỏng từ đã được nghiên cứu. Kết quả cho thấy khả năng sinh nhiệt của hạt nano từ phụ thuộc mạnh vào kích thước hạt. Chất lỏng từ thể hiện công suất tỏa nhiệt cao với giá trị ILP = 17.15 nHm2/kg cho mẫu bọc chitosan biến tính ở nồng độ hạt từ là 1 mg/ml. Đã khảo sát vai trò đóng góp của các cơ chế sinh nhiệt. Đóng góp của cơ chế từ trễ thể hiện ở vùng từ trường cao. Cơ chế hồi phục Neel và Brown được quan sát và đánh giá thông qua khảo sát ảnh hưởng nồng độ hạt từ lên công suất tỏa nhiệt. Đặc biệt tương tác từ giữa các hạt bọc được quan sát và công suất tỏa nhiệt của hạt nano từ chịu ảnh hưởng đáng kể của tương tác này.
- Về ứng dụng: Mẫu chất lỏng từ nền hạt nano Fe3O4 bọc O-carboxymethy chitosan có kích thước thủy động 53nm thể hiện công suất tỏa nhiệt cao 204 W/g ở nồng độ hạt từ thấp 1mg/ml. Nhiệt độ đốt bão hòa đạt tới 45oC ở nồng độ 0.5 mg/ml. Kết quả thu được này là cơ sở để bước đầu có thể thử nghiệm lâm sàng trên tế bào ung thư. 

Một số hình ảnh của đề tài:

phlinh1

phlinh2

Những đóng góp mới

- Sử dụng công nghệ chế tạo hạt nano từ và chất lỏng từ mới (đồng kết tủa hỗ trợ sóng vi ba) nhằm cải thiện chất lượng tinh thể cũng như từ tính của vật liệu.
- Làm sáng tỏ hơn mối tương quan giữa kích thước hạt và khả năng sinh nhiệt của hạt từ CoFe2O4 trong từ trường xoay chiều và vai trò của cơ chế từ trễ trong công suất tỏa nhiệt.
- Chế tạo các hạt nano từ có dạng clusters bao gồm một đám nhỏ các hạt từ được bọc bằng polymer tương thích sinh học. Khảo sát và làm sáng tỏ hơn liên kết giữa hạt từ và lớp vỏ bọc polymer cũng như ảnh hưởng của tương tác từ giữa các đám hạt lên công suất tỏa nhiệt của chất lỏng từ. Vai trò đóng góp của cơ chế sinh nhiệt Brown được đánh giá thông qua khảo sát mối liên hệ giữa nồng độ hạt từ và công suất tỏa nhiệt riêng.

Sản phẩm

- Các bài báo đã công bố (liệt kê)
1. P.T. Phong *, N.X. Phuc, P.H. Nam, N.V. Chien, D.D. Dung, P.H. Linh **, Size-controlled heating ability of CoFe2O4 nanoparticles
for hyperthermia applications, Physica B: Condensed Matter 531 (2018) 30–34.
2. P. H. Linh1,*, N. V. Chien, D. D. Dung, P. H. Nam, D. T. Hoa, N. T. N. Anh, L. V. Hong, N. X. Phuc, and P. T. Phong, Biocompatible nanoclusters of O-carboxymethyl chitosan-coated Fe3O4 nanoparticles: synthesis, characterization and magnetic heating efficiency, Journal of Materials Science, (2018)53.8887-8900. https://doi.org/10.1007/s10853-018-2180-0 (fisrt online 05/03/2018).
3. P. H. Linh, N. X. Phuc, L. V. Hong, L. L. Uyen, N. V. Chien, P. H. Nam, N. T. Quy, H. T. M. Nhung, P. T. Phong, In-Ja Lee, Dextran coated magnetite high susceptibility nanoparticles for hyperthermia applications, Accepted for publication in Journal of Magnetism and Magnetic Materials 460 (2018) 128–136.
4. Pham Hoai Linh*, Nguyen Thi Ngoc Anh, Pham Hong Nam, Ta Ngoc Bach, Vu Dinh Lam, Do Hung Manh, A facile ultrasound sonic assisted synthesis of dextran-stabilized Co0.2Fe0.8Fe2O4 nanoparticles for hyperthermia application, Accepted for publication in IEEE Transactions on Magnetics.
- Sảm phẩm công nghệ
+ 01 quy trình chế tạo chất lỏng từ nền hạt nano Fe3O4 bọc O-carboxymethy chitosan
+ 5g mẫu hạt nano từ Fe3O4 (d =11-18nm, MS= 43-71 emu/g, SAR = 27-109 W/g),
+ 5 g mẫu hạt nano CoFe2O4 (d =13-24 nm, MS= 39-76 emu/g, SAR = 142-7 W/g),
+ 5 g mẫu hạt nano MnFe2O4 (d =12-40 nm, MS= 41,2-64,6 emu/g, SAR = 16.7-110 W/g)mỗi loại được bảo quản tại phòng 109 nhà A2 Viện Khoa học vật liệu
+ 10ml mẫu chất lỏng từ nền hạt nano Fe3O4 (dDLS =87nm, PDI = 0.117 - 0.203, MS = 41-61 emu/g, SAR = 58-204 W/g),
+ 10 ml chất lỏng từ Co0.2Fe0.8Fe2O4 bọc dextran (dDLS = 87 nm, PDI = 0.127, MS= 53 emu/g, SAR = 77 W/g) và
+ 10 ml chất lỏng từ Fe3O4 bọc dextran (dDLS = 148 nm, PDI = -, MS= 61 emu/g, SAR = 112 W/g)
Các mẫu vật liệu được bảo quản tại phòng 109 nhà A2 Viện Khoa học vật liệu.
- Các sản phẩm khác (nếu có)
+ Đào tạo một học viên cao học chuyên nghành vật lý chất rắn
+ Hỗ trợ một nghiên cứu sinh

Bản quyền thuộc về Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam.
Địa chỉ: 18 Hoàng Quốc Việt, Cầu Giấy, Hà Nội. Email: This email address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it.
Khi phát hành lại thông tin trên Website cần ghi rõ nguồn: "Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam".