Tóm tắt Luận án Nghiên cứu, tổng hợp, đặc trưng vật liệu lai vô cơ (Ag, Fe3O4) – Hữu cơ (chitosan) cấu trúc nano định hướng ứng dụng trong y sinh

VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM 
HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ 
...*** 
NGUYỄN THỊ NGOAN 
NGHIÊN CỨU, TỔNG HỢP, ĐẶC TRƢNG VẬT LIỆU LAI VÔ 
CƠ (Ag, Fe3O4) – HỮU CƠ (CHITOSAN) CẤU TRÚC NANO 
ĐỊNH HƢỚNG ỨNG DỤNG TRONG Y SINH 
Chuyên ngành: Vật liệu cao phân tử và tổ hợp 
Mã số: 62440125 
 TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ HÓA HỌC 
Hà Nội – 2016 
Công trình đƣợc hoàn thành tại: Học viện Khoa học và Công nghệ - 
Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam 
Ngƣời hƣớng dẫn khoa học 1: PGS.TS. Trần Đại Lâm 
Ngƣời hƣớng dẫn khoa học 2: PGS.TS. Nguyễn Tuấn Dung 
Phản biện 1:  
Phản biện 2:  
Phản biện 3: . 
Luận án sẽ được bảo vệ trước Hội đồng chấm luận án tiến sĩ, họp tại Học 
viện Khoa học và Công nghệ - Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ 
Việt Nam vào hồi  giờ ..’, ngày  tháng  năm 201. 
Có thể tìm hiểu luận án tại: 
- Thư viện Học viện Khoa học và Công nghệ 
- Thư viện Quốc gia Việt Nam 
A. GIỚI THIỆU LUẬN ÁN 
1. Tính cấp thiết, ý nghĩa khoa học của đề tài luận án 
Chitosan là một polyme thiên nhiên là dẫn xuất của chitin được tách từ 
vỏ tôm cua, mai mực – nguồn phế phẩm của ngành chế biến thủy hải sản, là 
nguồn nguyên liệu rẻ tiền và dồi dào đồng thời gây ô nhiễm môi trường do 
không kịp tiêu thụ và bị phân hủy thối rữa. Do đó việc nghiên cứu tái sử dụng 
chitin, chitosan thành các sản phẩm hữu ích là rất quan trọng. Chitosan có các 
đặc tính quý báu có khả năng tương thích sinh học và phân hủy sinh học cao 
đã và đang được ứng dụng rộng rãi trong y sinh dược học. Nanocompozit trên 
nền chitosan cũng hứa hẹn có nhiều ứng dụng sinh học quan trọng do tận 
dụng được các đặc tính quý này của chitosan. Các chất gia cường như hạt 
nano bạc và nano sắt từ đã và đang thu hút sự chú ý của nhiều nhóm nghiên 
cứu trong nước và trên thế giới do mang các tính chất từ và tính chất quang 
cũng như kháng khuẩn thú vị đã được sử dụng cho các ứng dụng trong lĩnh 
vực y sinh, trong chẩn đoán và điều trị bệnh. Vật liệu nanocompozit kết hợp 
chất gia cường nano bạc, nano sắt từ trền nền polyme chitosan hứa hẹn sẽ 
tăng cường ứng dụng của loại vật liệu này trong lĩnh vực y sinh. Chính vì vậy 
mục tiêu của luận án này là nghiên cứu tổng hợp, đặc trưng, định hướng ứng 
dụng của hệ vật liệu nanocompozit đa chức năng trên cơ sở kết hợp nano bạc, 
nano sắt từ trên cơ sở chitosan nhằm kết hợp các tính chất quý báu riêng rẽ 
của các vật liệu thành phần, tạo ra hệ nanocompozit đa chức năng có tiềm 
năng ứng dụng trong lĩnh vực y sinh. Đề tài với tên “Nghiên cứu, tổng hợp, 
đặc trưng vật liệu lai vô cơ (Ag, F3O4) - hữu cơ (chitosan) cấu trúc nano định 
hướng ứng dụng trong y sinh“, được xác định không chỉ có ý nghĩa khoa học 
mà còn có ý nghĩa thực tiễn to lớn. 
2. Mục tiêu nghiên cứu của luận án 
- Nghiên cứu phương pháp mới, phương pháp hóa học xanh tổng hợp 
vật liệu nanocompozit chứa nano bạc, nano sắt từ trên nền chitosan đơn giản, 
hiệu suất cao và giảm ảnh hưởng của tạp chất nhằm tăng khả năng ứng dụng 
trong lĩnh vực y sinh. 
- Mở rộng khả năng ứng dụng của vật liệu polyme nanocompozit chứa 
nano bạc, nano sắt từ trên nền chitosan trong lĩnh vực y sinh ứng dụng các kỹ 
thuật hiện đại. 
- Chế tạo vật liệu mới kết hợp các tính chất từ, tính chất quang của từng 
thành phần trong polyme nanocompozit chứa nano bạc, nano sắt từ trên nền 
chitosan hướng tới hệ vật liệu đa chức năng ứng dụng trong y sinh. 
3. Nội dung và mục đích nghiên cứu của luận án 
- Chế tạo nanocompozit chứa hạt nano bạc trên nền chitosan bằng 3 
phương pháp in-situ: Khử hóa học sử dụng NaBH4, gia nhiệt và sử dụng lò vi 
sóng. Nghiên cứu đặc trưng tính chất, hình thái học để tìm ra phương pháp tối 
ưu nhất chế tạo vật liệu này thích hợp cho ứng dụng trong y sinh học: khả 
năng mang thuốc, khả năng diệt khuẩn. 
- Chế tạo nanocompozit chứa hạt nano sắt từ trên nền chitosan bằng 3 
phương pháp in-situ: đồng kết tủa trong điều kiện nitơ trơ, đồng kết tủa trong 
hệ vi lưu và oxy hóa đồng kết tủa. Nghiên cứu các đặc trưng tính chất và hình 
thái học của các vật liệu, trên cơ sở kết quả lựa chọn vật liệu CS/MNPs cho 
các ứng dụng trong y sinh như mang curcumin, nhiệt trị ung thư, phân tách 
chọn lọc tế bào. 
- Chế tạo nanocompozit chứa hạt nano sắt từ và nano bạc trên nền 
chitosan bằng phương pháp phân tán ex-situ. Nghiên cứu các đặc trưng tính 
chất và hình thái học cũng như thử nghiệm invitro khả năng mang curcumin, 
khả năng nhiệt trị ung thư và tính chất diệt khuẩn của vật liệu. 
4. Cấu trúc của luận án 
Luận án bao gồm 102 trang, bao gồm: Mở đầu (2 trang); Chương 1- 
Tổng quan (26 trang); Chương 2 - Thực nghiệm (13 trang); Chương 3 – Kết 
quả và thảo luận (41 trang) được thể hiện trong 35 hình vẽ và 7 bảng biểu; 
Kết luận (1 trang); một số điểm mới của luận án (1 trang); Định hướng nghiên 
cứu tiếp theo (1 trang); Danh mục công trình công bố (1 trang); Tài liệu tham 
khảo (13 trang). 
3. NỘI DUNG CỦA LUẬN ÁN 
CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN 
Chương 1 trình bày tổng quan về (i): Chitosan, curcumin và pylyme 
nanocompozit chitosan/kim loại; (ii): hạt nano bạc, tính chất và các phương 
pháp chế tạo, ứng dụng trong y sinh, nanocompozit chứa nano bạc trên nền 
chitosan (CS/AgNPs): tính chất, ứng dụng và ứng dụng trong y sinh; (iii): Hạt 
nano sắt từ, tính chất, ứng dụng trong y sinh, các phương pháp chế tạo, 
nanocompozit chứa hạt nano sắt từ trên nền chitosan (CS/MNPs), tính chất 
ứng dụng và ứng dụng trong y sinh; (iv): nanocompozit tổ hợp chứa hạt nano 
sắt từ và nano bạc, các tính chất, phương pháp chế tạo và ứng dụng trong y 
sinh. Từ đó xác định các vấn đề còn tồn tại, tính cấp thiết và triển vọng của 
vật liệu nanocompozit đa chức năng có khả năng ứng dụng trong trị liệu kép 
ung thư (hoá trị + nhiệt trị). 
CHƢƠNG 2. THỰC NGHIỆM 
2.1. Nguyên liệu và hóa chất 
Chitosan dạng bột đã được xác định trọng lượng phân tử 382KD và độ 
deacetyl hóa tương đương: 84,5%, là sản phẩm thuộc Đề tài cấp Viện Hàn 
lâm KHCNVN do PGS.TS. Phạm Gia Điền chủ trì (2009 – 2010). Curcumin 
độ tinh khiết 95% - Viện Hóa học Công nghiệp. AgNO3, NaBH4 độ tinh khiết 
99% xuất xứ Nhật. Fluorescein isothiocyanat, FeCl2.6H2O, FeCl3.4H2O độ 
tinh khiết 99% Sigma (Đức). NaOH độ tinh khiết 99%, NH4OH độ tinh khiết 
28%, NaNO3, CH3COOH độ tinh khiết 99%, axit xitric độ tinh khiết 98%, 
etanol nồng độ 95
o
, etylaxetat nồng độ 95%, diclometan 95% xuất sứ Trung 
quốc. 
2.2. Phƣơng pháp thực nghiệm 
2.2.1. Phƣơng pháp chế tạo nanocompozit chứa nano bạc trên nền 
chiosan (CS/AgNPs) 
 Hòa tan 0,2 g CS trong 50ml dung dịch axit CH3COOH 2%, khuấy 
trong 1giờ ở 50
0
C. Hòa tan 0,15 g AgNO3 trong 30ml H2O đến khi tan hoàn 
toàn. Nhỏ từ từ dung dịch AgNO3 vào dung dịch CS dưới điều kiện khuấy 
trộn mạnh để AgNO3 phân tán đồng nhất vào dung dịch CS trong 30 phút, 
được dung dịch A. 
Phương pháp sử dụng chất khử NaBH4: Cân 0,04 g NaBH4 (đảm bảo 
NaBH4 dư), hòa tan hoàn toàn trong 20 ml nước ở nhiệt độ khoảng 5
o
C, 
nhanh chóng nhỏ giọt vào dung dịch A trong điều kiện khuấy mạnh và nhiệt 
độ khoảng 30
o
C, phản ứng tỏa nhiệt có thể đạt nhiệt độ 40-50
o
C sau khi kết 
thúc quá trình. Quá trình khử được tiến hành trong các khoảng thời gian khác 
nhau: 10, 15, 30, 60 phút. NaBH4 đóng vai trò là tác nhân khử ion Ag
+
 thành 
Ag, tạo thành AgNPS trên nền CS, nanocompozit ký hiệu là CS/AgNPs1. 
Phương pháp gia nhiệt không sử dụng chất khử: Dung dịch A trong điều 
kiện khuấy mạnh được gia nhiệt tại các nhiệt độ khác nhau: 30
o
C, 60
O
C, 70
o
C, 
90
o
C, khử Ag thành Ag
+
 tạo thành CS/AgNPs2. Tại nhiệt độ 90
o
C, khảo sát 
ảnh hưởng của thời gian phản ứng: các khoảng thời gian 1 giờ, 3 giờ, 5 giờ, 7 
giờ, 9 giờ, 24 giờ, đến quá trình khử Ag
+
. 
Phương pháp sử dụng lò vi sóng không sử dụng chất khử: 50ml dung 
dịch A được đặt trong lò vi sóng (model MW-ER-01, Lab kits) tại 70
o
C, công 
suất 200 w trong các khoảng thời gian khác nhau: 2 phút, 5 phút, 7 phút, 10 
phút và 60 phút, thu được nanocompozit CS/AgNPs3. 
 Phƣơng pháp đƣa nanocompozit CS/AgNPs lên trên bề mặt vải 
Tiến hành tẩm nanocompozit CS/AgNPs trên vải theo quy trình như sau: 
Bước 1: Vải polyeste được cắt với diện tích chính xác 2 cm
2
, cân chính 
xác khối lượng, được làm sạch bề mặt bằng plasma. 
Bước 2: Nanocompozit CS/AgNPs được pha loãng trong dung dịch axit 
xitric 5%, nồng độ khoảng 200 ppm, khuấy đều trong 30 phút. 
Bước 3: vải polyeste được ngâm tẩm trong dung dịch nanocompozit 
CS/AgNPs 30 phút, sau đó đem sấy nhẹ ở nhiệt độ 40-50 
o
C trong 2 giờ. Quy 
trình ngâm tẩm vải được thực hiện 3 lần, sau đó sấy khô đến khối lượng 
không đổi. 
Phƣơng pháp mang curcumin lên vật liệu CS/AgNPs 
Cur được hòa tan trong 10 ml etanol, khuấy ở nhiệt độ 500C để Cur tan 
hoàn toàn đến bão hòa. Nhỏ từ tử dung dịch Cur vào 50 ml dung dịch 
CS/AgNPs 200 ppm, tiếp tục khuấy ở nhiệt độ 50-60 
o
C đến khi xuất hiện kết 
tủa thì dừng quá trình. Tiếp tục khuấy thêm 30 phút tại nhiệt độ đó để dung 
môi etanol bay hết, dừng quá trình thu được CS/AgNPs-Cur. Sản phẩm được 
tiến hành đo quang phổ hấp thụ UV-vis để xác định khả năng mang Cur. 
2.2.2. Chế tạo nanocompozit chứa hạt nano sắt từ trên nền 
chitosan (CS/MNPs) 
 Phƣơng pháp đồng kết tủa 
Cân chính xác lượng muối Fe
2+
 và Fe
3+
 theo tỷ lệ số mol 1:2, hòa tan hai 
muối vào 20 ml nước cất, bổ sung một lượng nhỏ axit HCl nhằm hạn chế sự 
thủy phân của muối sắt. Cân 0,2 g CS hòa tan trong 50 ml axit axetic 2%, 
khuấy trong 1 giờ ở 50
o
C. Nhỏ từ từ dung dịch chứa hỗn hợp muối Fe vào 
dung dịch CS, khuấy trộn trong 30 phút để thu được dung dịch đồng nhất, 
được dung dịch A. 
 Phƣơng pháp đồng kết tủa sử dụng hệ khuấy trộn trong điều kiện 
trơ 
Đưa dung dịch A vào trong thiết bị phản ứng như hình 2.3. Trước khi 
phản ứng tiến hành bơm sục N2 trơ trong 15 phút để loại bỏ không khí. Cân 
lượng NaOH phản ứng vừa đủ với lượng Fe
2+
 và Fe
3+
 theo phương trình phản 
ứng, hòa tan trong 20 ml H2O được dung dịch B. Mở van, nhỏ giọt từ từ dung 
dịch B vào dung dịch A trong khoảng 10 phút, trong điều kiện khuấy mạnh và 
sục N2, để phản ứng diễn ra trong 30 phút. Quan sát quá trình phản ứng qua 
sự thay đổi của màu sắc từ kết tủa nâu sang đen. Kết thúc quá trình pH dung 
dịch khoảng 8-10 đảm bảo lượng muối Fe đã phản ứng hết. Sản phẩm thu 
được ký hiệu CS/MNPs1. 
Đổ sản phẩm sau phản ứng ra cốc có mỏ, dùng nam châm thu sắt từ và 
rửa với nước cất đến khi pH = 7 nhằm loại hết sản phẩm phụ và các chất dư 
chưa phản ứng. Kết tủa thu được phân tán trong 100ml nước cất bằng siêu âm. 
Dung dịch chứa nano sắt từ nồng độ 0,7% bền trong điều kiện thường. 
 Phƣơng pháp đồng kết tủa trong hệ vi lƣu 
Phương pháp này dựa trên quá trình đồng kết tủa xảy ra trong các kênh 
vi lưu được chế tạo bởi vật liệu polymetylsilosan (PDMS). 
Bảng 2.1. Các điều kiện sử dụng tổng hợp CS/ MNPs2 trong kênh vi lưu 
Đầu vào Tác nhân phản ứng Tốc độ dòng (μl/phút) 
1 DCM 80 
2 Dung dịch A 15 
3 NH4OH 15 
Kết quả thu được ở đầu ra sản phẩm CS/MNPs2 có màu đen, các hạt 
CS/MNPs2 thu được bằng nam châm ngoài được rửa vài lần với nước cất cho 
đến khi trung tính. 
Phƣơng pháp oxi hóa kết tủa 
0,2 g CS hòa tan trong 50 ml axit acetic 2%, khuấy trong 1giờ tại nhiệt 
độ 50 
o
C. Cân lượng chính xác FeCl2.6H2O hòa tan vào 20 ml H2O đến tan 
hoàn toàn. Nhỏ từ tử dung dịch FeCl2 vào dung dịch CS, khuấy đều trong 30 
phút, thu được dung dịch A. Cân lượng NaNO3 + NaOH theo phương trình 
phản ứng, hòa tan vào 20 ml H2O đến tan hoàn toàn, thu được dung dịch B. 
Dưới điều kiện khuấy trộn mạnh và gia nhiệt ở 50-60 
o
C, nhỏ từ từ dung dịch 
B vào hỗn hợp dung dịch A. Quá trình phản ứng được quan sát bởi sự kết tủa 
và màu sắc kết tủa tạo thành. Sản phẩm CS/MNPs3 có màu đen được thu 
bằng nam châm và lọc rửa đến khi pH về trung tính. 
 Phƣơng pháp phân tán CS/MNPs trong CS biến tính với chất phát 
quang 
 0,1 g CS hòa tan trong 20 ml axit axetic 2%, khuấy trong 1 giờ tại nhiệt 
độ 50
o
C. Cân 0,02 g FITC hòa tan trong 5 ml etanol. Nhỏ từ từ dung dịch 
FITC vào dung dịch CS trong 5 phút trong điều kiện tránh ánh sáng, tiếp tục 
khuấy thêm 1giờ, được phức hợp CS-FITC (dung dịch A). Chuẩn bị 10 ml 
dung dịch CS/MNPs2 nồng độ 0,3 mg/ml, nhỏ giọt chậm vào 5ml dung dịch 
A, tránh ánh sáng, khuấy trong 30 phút, thu được FMNPs – M1. Chuẩn bị 10 
ml dung dịch CS/MNPs2 nồng độ 0,3 mg/ml nhỏ giọt chậm vào 15ml dung 
dịch A, tránh ánh sáng, khuấy trong 30 phút thu, được FMNPs-M2. 
 2.2.3. Chế tạo nanocompozit chứa hạt nano bạc- sắt từ trên nền 
chitosan (CS/AgNPs-MNPs) 
Vật liệu nanocompozit CS/AgNPs-MNPs được tổng hợp bằng phương 
pháp phân tán ex-situ, phối trộn các thành phần CS/AgNPs và CS/MNPs: 
Chuẩn bị 50 ml dung dịch MNPs/CS nồng độ 0,7% và 50 ml dung dịch 
AgNPs/CS nồng độ 500 ppm, trộn vào nhau và khuấy mạnh trong 1 giờ tại 
nhiệt độ phòng. Sau đó, nanocompozit được thu lại bằng nam châm, rửa bằng 
nước cất để loại bỏ các thành phần dư. 
 Phƣơng pháp mang Curcumin lên vật liệu CS/AgNPs-MNPs 
Phân tán 0,2g CS/AgNPs-MNPs trong 50ml H2O, nhỏ từ từ 10ml dung 
dịch Cur bão hòa trong etanol vào, khuấy ở nhiệt độ 50-60 
o
C. Đến khi xuất 
hiện kết tủa thì dừng lại. Tiếp tục khuấy thêm 30 phút để dung môi etanol bay 
hết, thu được sản phẩm CS/AgNPs-MNPs-Cur. 
2.3. Các phƣơng pháp và thiết bị nghiên cứu 
Phương pháp xác định cấu trúc vật liệu: phân tích nhiễu xạ tia X trên 
thiết bị Siemens D-500 với bức xạ Cu-Kα (bước sóng λ=1,5406A
o
) - Viện 
Khoa học vật liệu, Viện Hàn lâm KHCNVN; phân tích EDX trên máy JSM 
6490-JED 2300 JEOL - Viện Khoa học vật liệu, Viện Hàn lâm KHCNVN; 
phương pháp phân tích IR trên máy FTIR NEXUS 670 của hãng NICOLET - 
Viện Kỹ thuật Nhiệt đới, Viện Hàn lâm KHCNVN. Phương pháp xác định 
hình thái học của vật liệu: Phương pháp kính hiển vi điện tử truyền qua TEM 
thực hiện trên thiết bị JEM 1010 - Viện Vệ sinh dịch tễ Trung ương; thiết bị 
JEM-1400 Đại học Busan – Hàn Quốc, phương pháp kính hiển vi điện tử 
quét xạ trường (FESEM) thực hiện trên thiết bị S4800 của hãng Hitachi (Nhật 
Bản), tại Viện Khoa học vật liệu - Viện Hàn lâm KHCNVN; thiết bị JSM-
6700F tại Đại học Busan – Hàn Quốc; thiết bị Hitachi S-480 tại Viện Vệ sinh 
dịch tễ. Phương pháp nghiên cứu tính chất hóa, lý, sinh của nanocompozit : 
phương pháp từ kế mẫu rung (VSM) thực hiện trên hệ từ kế mẫu rung - Viện 
Khoa học Vật liệu, Viện Hàn lâm KHCNVN; Phương pháp phổ tử ngoại khả 
kiến (UV-vis) được đo trên máy UV-vis Agilent 8453 – Viện Hóa học, Viện 
Hàn lâm KHCNVN; phương pháp phát huỳnh quang trên hệ đo quang, với 
máy đô phân giải cao tại phòng thí nghiệm trọng điểm – Viện Khoa học vật 
liệu- Viện Hàn lâm KHCNVN và phòng thí nghiệm phân tích huỳnh quang 
Đại học Busan – Hàn Quốc. Hệ laze có bước sóng kích thích 300nm và 495 
nm từ Trung tâm MEMS – Đại học Busan – Hàn Quốc; phương pháp thử hoạt 
tính sinh học – phương pháp đục lỗ thạch được tiến hành tại Viện Hóa học – 
Viện Hàn lâm KHCNV. 
CHƢƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 
3.1 ... hất lỏng song song trong kênh vi lưu riêng biệt: dòng chứa chất lỏng 
thử nghiệm và dòng chứa các hạt CS/MNPs, do chuyển động xoáy đến giữa 
lòng ống các dòng chất lỏng được trộn đều. Tại đây có thể xảy ra quá trình 
tương tác giữa các kháng nguyên (antigen) với FMNPs chứa chất đánh dấu 
hoặc kháng thể (antibody). Phản ứng xảy ra đặc hiệu dẫn đến khả năng thu 
giữ các phân tử sinh học trên bề mặt FMNPs. Khi đặt một từ trường ngoài bên 
cạnh kênh vi lưu (đoạn C và D), nanocompozit FMNPs được thu giữ bởi từ 
Bước sóng (nm) Bước sóng (nm) 
Đ
ộ
 h
ấp
 t
h
ụ
 (
a.
u
) 
C
ư
ờ
n
g
 đ
ộ
 P
L
trường ngoài, làm giàu các phân tử sinh học tại đầu ra các quá trình sinh học 
được tiến hành nhằm phân tích, đánh giá, định lượng các phân tử sinh học. 
Hình 3.16: Ảnh hưởng của từ trường ngoài đến chuyển động của 
FMNPs 
 trong hệ vi lưu: (A) FMNPs tại vị trí gần đầu bơm; (B) FMNPs chuyển động 
tự do trong lòng kênh vi lưu, (C) FMNPs chuyển động có định hướng dưới tác 
động của từ trường ngoài (nam châm), (D) FMNPs thu được tại đầu ra có 
chỉ định trước. 
Thực nghiệm này là tiền đề để chứng minh khả năng ứng dụng các hạt 
MNPs trong phân tách, đánh dấu và làm giàu sinh học 
3.4. Vật liệu nanocompozit chứa nano sắt từ, nano bạc trên nền 
chitosan (CS/AgNPs-MNPs) 
Thành phần, cấu trúc tinh thể của hệ nanocompozit CS/AgNPs-MNPs 
được xác định qua phương pháp XRD. Kết quả đã chứng minh sự hình thành 
của pha từ MNPs (Fe3O4) và Ag trong nanocompozit (hình 3.17): 
Nam châm 
Đầu vào 1 
Đầu vào 2 
Đầu ra 1 
Đầu ra 2 
Hình 3.17: Giản đồ XRD của CS/MNPs và CS/AgNPs-MNPs 
Các pic đặc trưng của nano Fe3O4 và nano Ag thể hiện khá rõ nét trên 
giản đồ XRD cho thấy Fe và Ag tồn tại trong mẫu nanocompozit ở 2 pha 
riêng rẽ.Các pic tại (220), (311), (400), 422), (511) trên giản đồ XRD của 
CS/AgNPs-MNPs tương tự CS/MNPs, ngoài ra còn xuất hiện các pic tại các 
giá trị 2θ 38,1
o
, 44
o
, 32
o
, 64,4
o
 tương ứng với các điểm (111), (200), (220) đặc 
trưng cho tinh thể Ag (hình 3.3). Có thể kết luận nanocompozit chế tạo được 
có cấu tạo dị thể với các thành phần riêng rẽ MNPs và AgNPs. 
Tỷ lệ thành phần các nguyên tố trong nanocompozit được phân tích 
bằng phương pháp EDX kết luận sự có mặt của Ag, Fe trong nanocompozit. 
Với hàm lượng Ag và Fe được xác định tương ứng là 17,64% và 51,21% tổng 
thành phần trong nanocompozit. Trong đó tỷ lệ Ag/Fe3O4 = 0,27. 
Hình thái học 
Ảnh FESEM 
Khả năng phân tán các pha chất gia cường nano trong pha phân tán CS 
của nanocompozit CS/AgNPs-MNPs với sự phân tán ex–situ CS/MNPs1 
phân tích bằng kính hiển vi điện tử phát xạ trường (FESEM) và trình bày trên 
hình 3.18. 
20 30 40 50 60 70
0
20
40
60
80
100
120
140
160
180
2
2
0
(A
g
)
4
4
0
5
1
1
2
0
0
(A
g
)
4
2
2
4
0
0
1
1
1
(A
g
)
3
1
1
 Ag/Fe
3
O
4
 Fe
3
O
4
In
te
n
s
it
y
 (
a
.u
)
Diffraction Angle 2 (degree)
2
2
0
 Cs/AgNPs-MNPs 
 Cs/MNPs 
Góc nhiễu xạ (2θ) 
C
ƣ
ờ
n
g
 đ
ộ
 (
a
.u
) 
Hình 3.18. Ảnh FESEM của vật liệu CS/AgNPs-MNPs 
Kết quả FESEM cho thấy sự phân tán của hệ dị thể trong pha CS. Hình 
dạng và kích thước của nanocompozit CS/AgNPs-MNPs được xác đinh bằng 
phương pháp TEM (hình 3.19). Do sự khác nhau về mật độ các electron tự do 
trên bề mặt (các hạt Fe3O4 có mật độ electron cao hơn so với các hạt Ag) nên 
ảnh hiển vi điện tử của Ag sáng hơn của hạt Fe3O4. 
Quan sát hình 3.19 ta thấy AgNPs có kích thước khoảng 5-10 nm, 
MNPs có kích thước khoảng 30-50 nm. Ngoài ra, có thể nhận thấy MNPs 
được bọc xung quanh bởi các hạt AgNPs trong mạng lưới CS. 
100 nm 100 nm 
Hình 3.19: Ảnh TEM của vật liệu nanocompozit CS/AgNPs-MNPs 
Trong cấu trúc nanocompozit thu được không chỉ có sự kết hợp cơ học 
giữa MNPs và AgNPs mà còn có tương tác giữa chúng thông qua chất nền CS. 
Tương tác giữa MNPs và AgNPs xảy ra do lực Van der waals thông qua năng 
lượng bề mặt lớn của các hạt nano thành phần. Mặt khác mạng lưới CS đóng 
vai trò chất nền và tác nhân khâu mạch giúp phân tán đồng đều các hạt MNPs 
và các hạt AgNPs tránh co cụm. 
Tính chất siêu thuận từ 
Từ độ bão hòa của nanocompozit CS/MNPs và CS/AgNPs-MNPs được 
đánh giá bằng phương pháp từ kế mẫu rung VSM. Kết quả trình bày trên hình 
3.20. 
100 nm 
Hình 3.20. Từ độ bão hòa của CS/MNPs và and CS/AgNPs-MNPs 
Từ độ bão hòa của CS/MNPs và CS/AgNPs-MNPs tương ứng là 79,1 và 
67,5 emu/g, với cùng hàm lượng pha từ. Như vậy, từ độ bão hòa trong 
nanocompozit CS/AgNPs-MNPs giảm do cấu trúc sự phân bố AgNPs trên bề 
mặt hạt MNPs. Tuy nhiên sự giảm này không đáng kể, vật liệu có từ độ bão 
hòa cao hơn so với tài liệu đã công bố, chứng tỏ vật liệu nanocompozit chế 
tạo được có triển vọng ứng dụng trong y sinh, ví dụ trong nhiệt trị hay phân 
tách sinh học. 
Khả năng sinh nhiệt trong từ trƣờng xoay chiều của CS/AgNPs-
MNPs (Đƣờng cong nhiệt trị chất lỏng từ của hệ nanocompozit) 
Hình 3.21 trình bày đường đốt từ của CS/AgNPs-MNPs trong từ trường 
từ 40 Oe đến 80 Oe, 236 kHz, với nồng độ hạt từ 1 mg/ml. Xu hướng bão 
hoà nhiệt độ xảy ra khi năng lượng toả ra từ các hạt từ cân bằng với nhiệt 
lượng truyền ra môi trường xung quanh. Mẫu có từ độ bão hoà lớn có tốc độ 
tăng nhiệt ban đầu và nhiệt độ đốt bão hoà cao hơn. Dựa trên đường đốt từ 
nhiệt theo thời gian có thể xác định công xuất tỏa nhiệt SLP của vật liệu theo 
công thức: 
-15000 -10000 -5000 0 5000 10000 15000
-80
-60
-40
-20
0
20
40
60
80 Fe
3
O
4
/Ag-CS
 Fe
3
O
4
Magnetic field (Oe)
M
a
g
n
e
ti
z
a
ti
o
n
 (
e
m
u
/g
)
CS/MNPs 
CS/AgNPs-MNPs 
Từ trƣờng H (Oe) 
M
s 
(e
m
u
/g
) 
/i i
dT
SLP C m m
dt
  
Trong đó Ci là nhiệt dung riêng của thành phần có khối lượng mi trong 
chất lỏng từ, trong điều kiện thí nghiệm bao gồm nước và hạt từ, nhiệt dung 
riêng của nước là 4,186 J/gK, nhiệt dung riêng của Fe3O4 là 0,65 J/gK [17], m 
là khối lượng hạt từ, dT/dt là tốc độ tăng nhiệt trong thời gian đốt đầu tiên. 
Các thông số nhiệt độ bão hòa (TS), từ trường H (Oe), giá trị dT/dt và SLP 
của CS-AgNPs-MNPs được xác định và trình bày trên hình 3.21 và trên bảng 
3.2. 
0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600
25
30
35
40
45
50
55
60
T
 (
o
C
)
t (s)
 80 Oe
 70 Oe
 60 Oe
 50 Oe
 40 Oe
Hình 3.21. Đường cong nhiệt trị của chất lỏng từ CS/AgNPs-MNPs (1 
mg/ml) tại các giá trị từ trường khác nhau 
Bảng 3.2: Các thông số Ts, dT/dt và SLP của chất lỏng từ CS/AgNPs-MNPs 
tại các giá trị khác nhau của từ trường. 
Từ trƣờng H(Oe) TS (
o
C) 
dT/dt 
(
o
C/s) 
SLP (W/g) 
40 31,2 0,006 25,2 
50 34,3 0,010 42,0 
60 36,5 0,015 63,0 
70 43,0 0,026 109,2 
80 46,9 0,030 126,0 
Thời gian (giây) 
N
h
iệ
t 
đ
ộ
 (
o
C
) 
Kết quả trên bảng 3.6 cho thấy nhiệt độ đốt bão hòa và công suất tổn hao 
tăng lên, gần như bão hòa ở thời gian 1200 s trong tất cả các trường hợp. Giá 
trị Ts trong từ trường 70 Oe và 80 Oe cho giá trị > 42
o
C, phù hợp ứng dụng 
trong nhiệt điều trị ung thư (42÷47 
o
C). 
Ảnh hưởng của nồng độ CS/AgNPs-MNPs được tiếp tục khả sát trong 
điều kiện từ trường áp đặt là 80 Oe, kết quả đường đốt nhiệt từ được trình bày 
trên hình 3.22. 
0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600
25
30
35
40
45
50
55
60
T
 (
o
C
)
t (s)
 1 mg/ml
 0.7 mg/ml
 0.5 mg/ml
 0.3 mg/ml
0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 1.1
34
36
38
40
42
44
46
48
T
B
H
nong do C (mg/ml)
Hình 3.22. (A) Đường cong nhiệt trị của chất lỏng từ CS/AgNPs-MNPs tại 
các nồng độ khác trong từ trường 80 Oe; (B) Sự phụ thuộc của nhiệt độ bão 
hòa vào nồng độ của CS/AgNPs-MNPs 
Bảng 3.2 Các thông số Ts, dT/dt của chất lỏng từ CS/AgNPs-MNPs tại các 
nồng độ khác nhau 
Nồng độ CS/AgNPs-MNPs 
(mg/ml) 
TS (
o
C) dT/dt (
0
C/s) 
1 46,9 0,030 
0,7 42,6 0,026 
0,5 37,6 0,022 
0,3 34,2 0,015 
Khi khảo sát ở các nồng độ CS/AgNPs-MNPs khác nhau từ 0,3 ÷ 1 
mg/ml, cường độ từ trường 80 Oe, 236 kHz. Các kết quả đã chứng tỏ đường 
cong nhiệt trị phụ thuộc rất mạnh mẽ vào nồng độ các hạt từ trong dung dịch. 
Thời gian (giây) 
N
h
iệ
t 
đ
ộ
 (
o
C
) 
Nồng độ (mg/ l) 
T
s 
(o
C
) 
y = 18.57x + 28.71 
R
2 
 = 0,99 
Sự phụ thuộc này gần như tuyến tính (R
2
 ≈ 0.99) như hình 3.21B. Điều này 
rất thuận lợi cho việc điều khiển chính xác nhiệt độ điều trị. Với nồng độ 0,7 
mg/ml cho giá trị nhiệt độ đốt bão hòa 42,6
o
C, giá trị này phù hợp với nhiệt 
độ để diệt tế bào ung thư (42÷47 
o
C). Để tăng giá trị nhiệt độ đốt bão hòa này, 
ta có thể tăng cường độ từ trường ngoài. 
Hoạt tính sinh học 
Bảng 3.3: Kết quả kích thước vòng vô khuẩn trên 2 chủng vi khuẩn E. Coli và 
P. aeruginosa 
Mẫu Đƣờng kính vòng vô khuẩn (mm) 
E. coli P. aeruginosa 
CS/AgNPs-MNPs 20 24 
CS/AgNPs 25 14 
CS/MNPs - 0 
Hình 3.23. Hình ảnh đĩa thạch xác định vòng vô khuẩn trên dòng vi khuẩn E. 
Coli 
Kết quả thu được cho thấy vòng vô khuẩn của CS/AgNPs cao hơn so 
CS/AgNPs-MNPs. Quá trình diệt khuẩn do sự tiếp xúc của các hạt AgNPs với 
vi khuẩn. Các hạt AgNPs trong CS/AgNPs linh động hơn nên khả năng diệt 
khuẩn cao hơn so CS/AgNPs-MNPs do ảnh hưởng của các hạt MNPs. Tuy 
nhiên, khả năng kháng khuẩn của CS/AgNPs-MNPs tương đối mạnh, các hạt 
CS/AgNPs-MNPs 
CS/AgNPs 
AgNPs tồn tại trong vật liệu vẫn thể hiện hoạt tính kháng khuẩn tương đối cao 
phù hợp với các công bố thế giới của các nhóm tác giả Ping Gong và 
Bhupendra. Thế mạnh của nanocompozit hai thành phần là có thể thu hồi và 
tái sử dụng lâu dài, tránh ảnh hưởng tiêu cực lên môi trường (nhờ có thành 
phần MNPs). 
Kết quả thu được trên dòng vi khuẩn P. aeruginosa được trình bày trên 
hình 3.24: 
Hình 3.24. Hình ảnh đĩa thạch xác định vòng vô khuẩn trên dòng vi khuẩn 
P.aeruginosa của CS/AgNPs, CS/MNPs, CS/AgNPs-MNPs 
Thực nghiệm xác định vòng vô khuẩn trên dòng vi khuẩn P.aeruginosa 
cho kết quả rất thú vị, CS/AgNPs-MNPs có khả năng kháng khuẩn vượt trội 
so với CS/AgNPs. Kết quả này phù hợp với công bố của M. Kooti và cộng sự. 
Khả năng mang curcumin 
Khả năng mang Cur của hệ nanocompozit CS/AgNPs-MNPs được đánh 
giá bằng hấp thụ phổ hấp thụ tử ngoại khả kiến, kết quả trình bày trên hình 
3.25. 
CS/MNPs 
CS/AgNPs-MNPs 
CS/AgNPs3 
CS/AgNPs-MNPs 
CS/AgNPs-MNPs 
CS/AgNPs3 
Hình 3.25. Phổ hấp phụ UV-vis của CS/AgNPs, CS/AgNPs-MNPs, 
CS/AgNPs-MNPs – Cur 
Phổ hấp phụ UV-vis của CS/AgNPs và nanocompozit CS/AgNPs-
MNPs cho thấy sự chuyển dịch λmax từ 446nm đến 405nm. Điều này có thể 
giải thích do những thay đổi trên bề mặt AgNPs do tương tác với các hạt nano 
MNPs. 
Kết luận chung 
Trong khuôn khổ luận án này, chúng tôi đã tổng hợp, nghiên cứu đặc 
trưng và bước đầu khảo sát ứng dụng của một số vật liệu nanocompozit lai 
hữu cơ-vô cơ cấu trúc nano trên nền chitosan: 
1. Vật liệu nanocompozit CS/AgNPs: nghiên cứu ảnh hưởng của ba 
phương pháp đến quá trình chế tạo CS/AgNPs. Phương pháp sử dụng trong lò 
vi sóng có ưu điểm vượt trội hứa hẹn phương pháp mới chế tạo nano bạc ứng 
dụng trong y sinh. Sản phẩm CS/AgNPs chế tạo bằng phương pháp này có độ 
bền cấu trúc cao, có khả năng diệt khuẩn và có tiềm năng ứng dụng cao trong 
chế tạo vải kháng khuẩn. Ngoài ra nanocompozit CS/AgNPs cũng thể hiện 
khả năng mang thuốc với những kết quả thu được ban đầu là khả quan. 
2. Vật liệu nano CS/MNPs: được nghiên cứu chế tạo bằng ba phương 
pháp trong đó đánh giá được ảnh hưởng tích cực của dòng khí nito lên quá 
 CS/AgNPs-MNPs –Cur 
 CS/AgNPs – MNPs 
 Cur 
Bƣớc sóng (nm) 
Đ
ộ
 h
ấ
p
 t
h
ụ
 (
a
.u
) 
trình đồng kết tủa nâng từ độ bão hòa lên 79,1 emu/g. Phương pháp mới chế 
tạo nano CS/MNPs đồng thời ứng dụng vật liệu này trong phân tách, làm giàu 
sinh học trong thiết bị phân tích đa năng (lab on a chip) trên các hệ vi lưu. 
3. Vật liệu CS/AgNPs-MNPs: Vật liệu nanocompozit CS/AgNPs-MNPs 
được tổng hợp thành công có cấu trúc tương đối chặt chẽ và thể hiện một số 
tính chất đặc trưng kết hợp của các thành phần trong nanocompozit như: tính 
chất quang học, khả năng kháng khuẩn tương, từ tính tương đối mạnh có khả 
năng ứng dụng trong nhiệt trị tế bào ung thư. Sự kết hợp giữa các tính chất từ, 
quang và khả năng diệt khuẩn trong hệ vật liệu đa chức năng tương thích sinh 
học là tiền đề để hướng tới mục tiêu chuẩn đoán và điều trị. 
Định hƣớng nghiên cứu tiếp theo 
+ Tiếp tục nghiên cứu, hoàn thiện và thử nghiệm in vivo nhằm phát triển ứng 
dụng trong y sinh (cho mục đích chẩn đoán và điều trị) của các hệ vật liệu đa 
chức năng, trong đó đặc biệt là CS/AgNPs-MNPs. 
+ Phát triển hướng nghiên cứu về tổng hợp, đặc trưng và phát triển ứng dụng 
(y sinh, môi trường) của các hệ vật liệu đa chức năng trên cơ sở 
nanocompozit lai vô cơ – hữu cơ. 
Một số điểm mới của luận án 
- Luận án đề cập đến vấn đề đang được quan tâm nhiều hiện nay là tìm kiếm 
hệ vật liệu đa chức năng, ứng dụng trong điều trị ung thư, trên cơ sở tiếp tục 
phát triển hướng nghiên cứu của một số nhóm trong nước. Cụ thể, các nghiên 
cứu trước đây mới chỉ dừng lại ở việc chế tạo và ứng dụng riêng lẻ các hệ đơn 
chức năng (hoá trị hoặc nhiệt trị ung thư), trong khi đó luận án đề cập đến hệ 
vật liệu đa chức năng, kết hợp được đặc tính của các thành phần riêng rẽ nano 
bạc và nano sắt từ trên nền CS mang thuốc curcumin có khả năng ứng dụng 
trong trị liệu kép ung thư (hoá trị + nhiệt trị). 
- Luận án đưa ra phương pháp chế tạo nanocompozit trên nền chitosan sử 
dụng lò vi sóng. Đây là phương pháp có nhiều ưu điểm vượt trội trong chế tạo 
nanocompozit đa chức năng, so với các phương pháp hoá học thông thường 
trước đó. Qui trình tổng hợp “hoá học xanh” một bước, sử dụng CS làm chất 
khử tiến hành trong lò vi sóng khá đơn giản và hiệu quả, có nhiều ưu điểm 
vượt trội (độ tinh khiết cao, thời gian phản ứng ngắn). 
- Luận án đã sử dụng hệ vi lưu trong chế tạo nanocompozit CS/MNPs. Đây 
là lần đầu tiên tại Việt Nam, hệ vi lưu được sử dụng trong chế tạo vật liệu 
nano. 
Danh mục các công trình công bố của nghiên cứu sinh 
1. Ngoan Thi Nguyen, Binh Hai Nguyen, Duong Thi Ba, Dien Gia 
Pham,Tran Van Khai, Loc Thai Nguyen, Lam Dai Tran, Microwave-
assisted synthesis of silver nanoparticles using Chitosan: A novel 
Approach, Materials and Manufacturing Processes (2014 Impact Factor: 
1.62) , 29: 418–421, (2014). 
2. Thi Ngoan Nguyen, Hyeong Jin Joen, Bong Hyeon Kwon, Hyeong 
Hoon Kim, Dai Lam Tran, Karl Mortan, Jeung Sang Go, Synthesis 
fluorescent magnetic nanoparticles in a microchannel using the La Mer 
process and the characterization of their properties, Journal of Materials 
Science (2014 Impact Factor: 2.37), 49, 13, 4583-4589, (2014). 
3. Ngoan Thi Nguyen, Dai Lam Tran, Duc Cuong Nguyen, Thai Loc 
Nguyen, Thi Cham Ba, Binh Hai Nguyen, Thi Duong Ba, Nam Hong 
Pham, Dzung Tuan Nguyen, Thai Hoa Tran, Gia Dien Pham, Facile 
synthesis of multifunctional Ag/Fe3O4-CS nanocomposites for 
antibacterial and hyperthermic applications, Current Applied Physics 
(2014 Impact Factor: 2.21), 15, 11, 1482–1487, (2015).