Tin Khoa học - Công nghệ trong nước

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

.

Cùng với sự phát triển của nghành khoa học công nghệ nano, việc nghiên cứu ứng dụng các vật liệu nano cho chuẩn đoán và điều trị ung thư đang là vấn đề thời sự.

Nhiệt từ trị (magnetic hyperthermia therapy) được biết đến là một trong các phương pháp điều trị ung thư dựa trên khả năng sinh nhiệt trong từ trường xoay chiều của các hạt nano từ. Trong liệu pháp này, các vật liệu nano từ được chức năng hóa bởi lớp vỏ bọc như: polymer, DNA, vật thể y sinh... và tồn tại ở dạng chất lỏng (còn gọi là chất lỏng từ) sẽ được đưa đến các khối u. Tại đó, dưới tác dụng của từ trường xoay chiều, chúng sẽ sinh nhiệt từ 42oC-46oC làm suy yếu và tiêu diệt các tế bào ung thư. Liệu pháp nhiệt từ trị hứa hẹn sẽ đem đến một phương pháp chữa trị ung thư hiệu quả và giảm thiểu các tác dụng phụ không mong muốn so với các phương pháp điều trị truyền thống như: hóa trị, xạ trị... Tuy nhiên, cho đến nay việc ứng dụng thực tiễn lâm sàng trên bệnh nhân vẫn còn là thử thách đối với các nhà khoa học. Khó khăn lớn của phương pháp này là giảm thiểu lượng hạt từ tập trung tới khối u mà vẫn đảm bảo nhiệt lượng sinh ra đủ lớn để tiêu diệt các tế bào ung thư. Để khắc phục vấn đề này, các nhà khoa học hướng tới những nghiên cứu nhằm nâng cao công suất toả nhiệt (specific losse power – SLP hay specific absortion rate – SAR) của chất lỏng từ trong từ trường xoay chiều. Theo các nghiên cứu lý thuyết, công suất tỏa nhiệt của chất lỏng từ trong từ trường xoay chiều phụ thuộc mạnh vào hai yếu tố: lõi hạt từ và lớp vỏ bọc. Do đó nhằm nhằm cải thiện giá trị SLP, việc nghiên cứu và tìm hiểu tác động của các yếu tố như kích thước lõi hạt, nồng độ và độ dày lớp vỏ bọc lên công suất toả nhiệt cần được khảo sát. Ngoài ra, các nghiên cứu thực tiễn lâm sàng cho thấy hạt nano từ có xu hướng tạo thành các đám hạt (clusters) sau khi được tiêm vào mạch máu hay các khối u. Do đó, việc tìm hiểu khả năng sinh nhiệt của các cluster từ cho phép chúng ta có được phản hồi nhiệt đáng tin cậy như trường hợp các hạt nano nằm trong các đối tượng sinh học. Có thể thấy đây là hướng nghiên cứu cơ bản đinh hướng ứng dụng trong y sinh.

Nhằm thúc đẩy các nghiên cứu cơ bản hướng tới tìm ra phương pháp điều trị ung thư đạt hiệu quả cao trong thực tiễn lâm sàng, Chủ tịch Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam đã phê duyệt đề tài: “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 ĐLT.05 /16-17, thuộc hướng công nghệ nano. Mục tiêu của đề tài là: 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. Đề tài được thực hiện từ 01/2016 đến 12/2017 tại  Viện Khoa học vật liệu, do TS. Phạm Hoài Linh làm chủ nhiệm. 

Sau 2 năm thực hiện, đề tài đã đạt được một số kết quả chính như sau:

1) Chế tạo thành công vật liệu hạt nano từ ferrite spinel MFe2O4 (M=Fe, Co, Mn) và chất lỏng từ nền hạt nano ferrite spinel MFe2O4 (M=Fe, Co, Mn) bọc bởi polymer tương thích sinh học như: dextran và O-carboxymethy chitosan;

2) Khảo sát các yếu tố như ảnh hưởng kích thước hạt, tương tác từ giữa các cluster lên tính chất từ và khả năng sinh nhiệt trong từ trường xoay chiều của các mẫu hạt nano. Các hạt bọc phân tán tốt trong nước với kích thước động học trung bình khoảng 148 nm cho mẫu bọc dextran và từ 52 nm tới 179 nm cho mẫu bọc O-carboxymethy chitosan (OCMCS). Các giá trị đặc trưng cho khả năng sinh nhiệt trong từ trường xoay chiều của mẫu như SAR (specific absorption rate- tốc độ hấp thụ riêng) hay ILP (intrinsic loss power- công suất tổn hao nội tại) cao nhất ghi nhận được cho mẫu Fe3O4 bọc dextran là 167 W/g và 14.8 nHm2/kg ở mẫu với nồng độ 1mg/ml. Chất lỏng từ hạt nano Fe3O4 bọc chitosan biến tính OCMCS mang lại hiệu xuất sinh nhiệt cao với SAR là 204 W/g và ILP là 17.15 nHm2/kg cho mẫu có bán kính động học thấp nhất ở nồng độ hạt từ là 1mg/ml (hình 2). Bênh cạnh đó, ảnh hưởng của tương tác từ giữa các cluster lên khả năng sinh nhiệt của chất lỏng từ được nghiên cứu.

phlinh1
Hình 1. Trình bày kết quả khảo sát hình thái học của các hạt nano Fe3O4 (a) và các hạt nano Fe3O4 bọc bằng O-carboxymethy chitosan (c,d,e,f,g,h). Ảnh hiển vi điện từ truyền qua cho thấy các hạt bọc bao gồm các hạt nano Fe3O4 có kích thước thước khoảng 10 nm phân tán trong ma trận polymer dưới dạng clusters

  phlinh2
Hình 2. Kết quả khảo sát khả năng sinh nhiệt trong từ trường xoay chiều có tần số 178 Hz; cường độ: 103 Oe của các mẫu chất lỏng từ nền Fe3O4 bọc O-carboxymethy chitosan. Đường đốt từ của mẫu bọc ở các nồng độ khác nhau (a,b,c), đồ thị mô tả sự phụ thuộc của SAR vào nồng độ hạt từ(d).

Các kết quả nghiên cứu của đề tài được công bố trong 04 bài báo trên tạp chí thuộc danh mục ISI: 01 bài trên Physica B: Condensed Matter 531 (2018) 30–34 (IF = 1.38); 01 bài trên Journal of Materials Science, (2018)53.8887-8900. https://doi.org/10.1007/s10853-018-2180-0 (IF = 2.6); 01 bài trên Journal of Magnetism and Magnetic Materials 460 (2018) 128–136 (IF = 2.6) và 01 bài trên IEEE Transactions on Magnetics 54-6 (2018), 1-4 (IF = 1.3).

Đề tài đã đào tạo được 01 thạc sỹ (đã bảo vệ thành công luận văn vào 11/2016) và hỗ trợ 01 nghiên cứu sinh. Ngày 18/04/2018, Hội đồng nghiệm thu cấp Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam đã nghiệm thu và đánh giá đề tài xếp loại xuất sắc.


Nguồn tin: TS. Phạm Hoài Linh - Viện Khoa học vật liệu
Xử lý tin: Minh Tâm

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".