Chế tạo và tính chất của vật liệu dây nano (Eu,

Tb) PO4.H2O nhằm ứng dụng trong y sinh

Phạm Thị Liên

Trường Đại học Công nghệ

Luận văn ThS. ngành: Vật liệu và linh kiện Nano

(Chuyên ngành đào tạo thí điểm)

Người hướng dẫn: TS. Nguyễn Thanh Hường

Năm bảo vệ: 2012

Abstract. Chế tạo dây nano (Eu,Tb)PO4.H2O với các tỷ lệ nồng độ Eu3+/Tb3+

khác nhau bằng phương pháp Microwave. Nghiên cứu cấu trúc, hình thái, thành

phần và tính chất vật lý của dây nano (Eu,Tb)PO4.H2O bằng các phương pháp phân

tích nhiễu xạ tia X, FESEM, TEM và huỳnh quang. Xử lý bề mặt dây nano, bọc các

dây nano bằng silica và chức năng hóa bề mặt bằng việc gắn với nhóm amin. Gắn

kết vật liệu dây nano (Eu,Tb)PO4.H2O đã chức năng hóa bằng amin với phần tử

sinh học IgG thông qua cầu nối GDA (glutaraldehyde). Ứng dụng thử nghiệm trong

việc nhận dạng virus sởi.

Keywords. Linh kiện nano; Vật liệu sinh học; Dây nano

Content

MỞ ĐẦU

Công nghệ nano là một công nghệ chủ chốt với nhiều ứng dụng quan trọng trong

nghiên cứu y sinh [13,15, 27, 36]. Trong những năm gần đây, huỳnh quang của các phức

lantanit được tập trung nghiên cứu ngày càng nhiều do tính chất quang vật lý hấp dẫn của

chúng [8, 10, 27, 28, 32, 33, 40, 43]. Ưu điểm của các phức lantanit có các đặc trưng như:

thời gian sống huỳnh quang dài, độ dịch chuyển Stock lớn, độ rộng phổ hẹp rất hữu ích cho

việc đánh dấu huỳnh quang, làm đầu dò, làm cảm biến cho việc xét nghiệm, siêu âm trong

phòng thí nghiệm và chụp ảnh trên cơ thể người [6,15, 35]. Các lantanit kích thước nano có

độ ổn định cao, dễ chế tạo và dễ chức năng hóa [22, 23]. Một trong các vật liệu huỳnh quang

của các lantanit là các vật liệu nano dạng thanh chứa ion Tb3+

và Eu3+

có triển vọng lớn trong

các ứng dụng y sinh học [31, 36, 39, 40, 44].

Vật liệu nano có khả năng ứng dụng trong sinh học vì kích thước của chúng so sánh

được với kích thước của tế bào (1 -100 nm), virus (20-450nm), protein (5-50 nm), DNA (2nm

rộng và 10 -100 nm chiều dài). Với kích thước nhỏ bé, cộng với việc “ngụy trang” giống như

các thực thể sinh học khác và có thể thâm nhập vào các tế bào hoặc virus [1]. Ứng dụng của

vật liệu nano trong sinh học rất rộng rãi như là phân tách tế bào, nhiệt trị, tăng độ sắc nét hình

ảnh trong cộng hưởng từ hạt nhân, ứng dụng trong hóa học xanh (phân tích và tổng hợp vật

liệu) [40]. Trong phân tích y sinh, vật liệu nano có rất nhiều ưu điểm như giảm kích thước,

khối lượng mẫu phân tích, làm tăng độ nhạy, độ chọn lọc, giảm thiểu lượng hóa chất phân

tích, dẫn truyền thuốc.

Trên thế giới các nghiên cứu khoa học thuộc lĩnh vực vật liệu nanô và công nghệ nanô

bắt đầu đạt được một số kết quả có tính đột phá không những trong nghiên cứu các quá trình

sinh học mà còn góp phần quan trọng trong công tác khám chữa bệnh, nâng cao sức khoẻ cho

cộng đồng [32]. Trong đó, đáng kể nhất là các cảm biến quang sinh y trên cơ sở vật liệu nanô

phát huỳnh quang. Cảm biến quang sinh y ngày càng trở thành công cụ quan trọng để phát

hiện các thành phần quan trọng của cơ thể sống như các phân tử protein, polipeptid, axit

nucleic, hay các tổ chức sống vi mô như tế bào và virus. Trong y tế chúng góp phần xác định

sớm và rõ ràng căn nguyên bệnh để có các biện pháp phòng chống và chữa trị thích hợp, và

hiệu quả.

Phương pháp đánh dấu sinh học bằng đồng vị bức xạ ngắn ngày do Yalow và Berson

phát minh từ 1959 và đã được ứng dụng từ lâu vì có độ nhậy rất cao (10-9

-10-11

), nhưng do

tính nguy hiểm và về chu kì bán huỷ của phóng xạ ngắn ngày, nên việc phổ cập rất hạn chế.

Bên cạnh đó các phương pháp đánh dấu (label) hoặc nhuộm mầu (staining) bằng các vật liệu

phát quang ngày càng được phát triển, đến nay đã trở thành một trong các công nghệ cảm

biến sinh học quan trọng nhất trong lĩnh vực xét nghiệm sinh học, y tế [16, 38].

Các vật liệu phát quang thường dùng trong lĩnh vực đánh dấu huỳnh quang y sinh có

thể chia làm 3 loại: Các chất mầu hữu cơ, các vật liệu nano kiểu quantum dot bán dẫn, vật

liệu huỳnh quang chứa các ion đất hiếm.

Các chất mầu hữu cơ, như Fluorescence hay Rodamine, là các vật liệu truyền thống,

hiện vẫn được dùng. Tuy nhiên, do không bền trong môi trường sinh học nên việc sử dụng

chúng có phần bị hạn chế về độ nhạy, độ ổn định và tính chọn lọc [16, 18, 35].

Gần đây các vật liệu nano kiểu quantum dot bán dẫn loại ZnS hay CdSe, do tính chất

huỳnh quang đặc biệt nổi trội, lại rất bền và tan tốt trong nước đã được tập trung phát triển

thành công nghệ đánh dấu huỳnh quang sinh học rất có triển vọng [18, 21]. Tuy nhiên, các

vật liệu nguồn ZnS hay CdSe lại có nhược điểm là tính độc hại cao của nên việc ứng dụng

chúng trong thực tế gặp nhiều khó khăn. Chính vì vậy, vài năm gần đây việc tìm kiếm loại

vật liệu mới không độc hại để phát triển công nghệ đánh dấu huỳnh quang nông y sinh ngày

càng trở nên cấp thiết. Vì vậy một loại vật liệu có thể đáp ứng yêu cầu trên là vật liệu huỳnh

quang chứa các ion đất hiếm [38].

Trong nước, công việc nghiên cứu cơ bản về vật liệu, nhằm chế tạo các cảm biến

quang y sinh đã bắt đầu được một vài năm nay, chủ yếu nằm trong hướng nghiên cứu khoa

học và công nghệ nanô, được Viện sỹ Nguyễn Văn Hiệu khởi xướng từ năm 1997. Rất gần

đây các nghiên cứu vật liệu nanô chứa đất hiếm phát quang mạnh nhằm chế tạo cảm biến

quang sinh y mới bắt đầu được quan tâm đầu tư.

Cho đến nay, lĩnh vực nghiên cứu chế tạo và ứng dụng vật liệu nanô vào lĩnh vực y

sinh ở nước ta, có thể nói đã có một kết quả bước đầu về nghiên cứu cơ bản đạt trình độ cao

trong khu vực và quốc tế. Như kết quả nghiên cứu chế tạo quantum dot bán dẫn và ứng dụng

của các tập thể GS Nguyễn Quang Liêm, PGS Phạm Thu Nga, PGS Nguyễn Xuân Nghĩa và

tập thể khoa học của PGS Trần Hồng Nhung v.v. Tất cả các tập thể khoa học nêu trên sau

nhiều năm kiên trì và miệt mài nghiên cứu đã chế tạo được các vật liệu quantum dot bán dẫn

và các đặc tính quang điện tử nổi trội của chúng. Các kết quả được cộng đồng khoa học trong

nước, khu vực và quốc tế đánh giá cao và quan tâm hợp tác nghiên cứu phát triển.

Kết quả nổi bật trong hướng nghiên cứu chế tạo vật liệu phát quang nanô và ứng dụng

đánh dấu sinh học có thể kể đến là kết quả đề tài cấp Viện KH&CN Việt nam do GS.TS

Nguyễn Quang Liêm chủ trì, nghiệm thu năm 2007. Đề tài đã tổng hợp thành công các

Quantum dot bán dẫn hợp chất II-VI loại CdSe (CdTe) và CdSe (lõi)/CdS, ZnSe, ZnS (vỏ).

Ngoài ra, đề tài cũng đã chế tạo thành công hạt vàng Au và hạt nanô La(Ce)PO4: Tb kích

thước nanômet. Đề tài đã xây dựng thành công qui trình đánh dấu huỳnh quang các tế bào

nấm men, tế bào động vật, vi khuẩn khi sử dụng quantum dot thương phẩm Qtracker. Đề tài

cũng đã thử nghiệm đánh dấu sinh học bằng các quantum dot CdSe/CdS/ZnS tự chế tạo. Kết

luận rút ra các quantum dot có kích thước đồng đều, phân tán tốt trong nước nên có khả năng

tự xâm nhập tế bào mà không cần trợ giúp của dịch mang/đẩy. Các hạt nanô vàng Au và hạt

nanô La(Ce)PO4:Tb, chưa có điều kiện nghiên cứu ứng dụng trong y sinh.

Theo một hướng khác, tập thể khoa học của PGS Trần Kim Anh và GS Lê Quốc

Minh đã kiên trì nghiên cứu phát triển các phương pháp tổng hợp mới vật liệu nanô chứa các

đất hiếm như Y, Eu, Tb, Er, Yb, Gd v.v. và tập trung nâng cao hiệu suất phát quang của

chúng. Hiện tại tập thể khoa học đã bắt đầu làm chủ được công nghệ chế tạo vật liệu nano

phát quang chứa đất hiếm các loại cụ thể chứa các nguyên tố Eu, Tb, Y, Er, Gd và Yb phát

huỳnh quang mạnh. Nghiên cứu chế tạo các thanh nanô chứa các ion đất hiếm mới được

nghiên cứu trong vài năm gần đây nhằm ứng dụng trong y sinh học mở ra một hướng nghiên

cứu nhiều triển vọng [31, 35, 37, 39]

Trên cơ sở đề tài độc lập cấp nhà nước của GS.TS Lê Quốc Minh Nghiên cứu chế tạo

vật liệu nanô chứa đất hiếm huỳnh quang mạnh nhằm liên hợp sinh học để phát triển công

nghệ đánh dấu huỳnh quang có triển vọng ứng dụng trong nông y sinh”, thực hiện từ tháng 6

năm 2009 đến tháng 6 năm 2012, chúng tôi đã thực hiện đề tài luận văn „Chế tạo và tính chất

của vật liệu dây nano Eu/TbPO4.H2O nhằm ứng dụng trong y sinh’’ là một phần trong đề tài

của tập thể với mục đích:

Tổng hợp thanh nano chứa các ion đất hiếm Tb3+

, Eu3+

có khả năng phát quang cao.

Khảo sát khả năng tương thích sinh học nhằm ứng dụng trong việc đánh dấu huỳnh quang,

thử nghiệm với virus sởi hoặc rota.

Có nhiều phương pháp để chế tạo vật liệu nêu trên như: phương pháp sol gel,

phương pháp dựa vào phản ứng nổ, phương pháp đồng kết tủa, phương pháp khuôn mềm

(Soft-template), phương pháp khuôn mềm có sự hỗ trợ của vi sóng áp suất cao, phương pháp

thủy nhiệt, phương pháp microwave [7, 11, 33]....Mỗi phương pháp có ưu điểm riêng.Trong

nghiên cứu này phương pháp Microwave có ưu điểm là giảm thời gian phản ứng, giảm phản

ứng phụ, tăng hiệu suất, tăng độ chọn lọc, tránh mất mát năng lượng được chúng tôi sử dụng

với mục đích cụ thể sau [33]:

Mục đích và phương pháp nghiên cứu:

Chế tạo dây nano (Eu,Tb)PO4.H2O với các tỷ lệ nồng độ Eu3+

/Tb3+

khác nhau

bằng phương pháp Microwave.

Xử lý bề mặt dây nano, bọc các dây nano bằng silica và chức năng hóa bề mặt

bằng việc gắn với nhóm amin.

Gắn kết vật liệu dây nano (Eu,Tb)PO4.H2O đã chức năng hóa bằng amin với

phần tử sinh học IgG thông qua cầu nối GDA (glutaraldehyde).

Ứng dụng thử nghiệm trong việc nhận dạng virus sởi.

Nghiên cứu cấu trúc, hình thái, thành phần và tính chất vật lý của dây nano

(Eu,Tb)PO4.H2O bằng các phương pháp phân tích nhiễu xạ tia X, FESEM, TEM và

huỳnh quang.

CHƢƠNG 1 : TỔNG QUAN

1.1 Vật liệu phát quang

Vật liệu phát quang là loại vật liệu có thể chuyển đổi một số dạng năng lượng thành

bức xạ điện từ ở trên và dưới mức bức xạ nhiệt. Bức xạ điện từ này nằm từ vùng hồng ngoại

đến vùng tử ngoại, thường nằm trong vùng nhìn thấy. Để có vật liệu huỳnh quang có thể bị

kích thích bởi nhiều loại năng lượng khác nhau: bức xạ điện từ, chùm điện tử phát ra từ

cathode, kích thích vật liệu bằng hiệu điện thế hay dùng tia X để kích thích hoặc phản ứng

hóa học.

Hình 1. 1 Ion huỳnh quang A trong mạng của nó. HEAT: sự trở về không bức xạ tới trạng

thái cơ bản.

Vật liệu huỳnh quang bao gồm một mạng chủ và một tâm huỳnh quang thường được

gọi là tâm kích hoạt (hình 1.1). Ví dụ với vật liệu huỳnh quang là YVO4:Eu3+

[29] mạng chủ

là YVO4, tâm kích hoạt là Eu3+

. Các quá trình huỳnh quang trong hệ xảy ra như sau. Bức xạ

kích thích được hấp thụ trực tiếp bởi tâm kích hoạt (activator), tâm này được nâng lên tới

trạng thái kích thích, A* (hình 1.2). Trạng thái kích thích quay về trạng thái cơ bản bằng sự

phát xạ R. Quá trình phát xạ bức xạ là có cạnh tranh với sự chuyển dời trở về không bức xạ

tới trạng thái cơ bản NR. Trong quá trình này năng lượng của trạng thái kích thích được dùng

để kích thích các dao động mạng, có nghĩa là làm nóng mạng chủ. Để tạo ra các vật liệu

huỳnh quang hiệu quả, cần phải tìm biện pháp giảm thiểu quá trình không bức xạ này.

Hình 1. 2 Sơ đồ mức năng lượng của ion huỳnh quang A trong hình 1.1.

Bức xạ kích thích có thể không bị hấp thụ bởi ion kích hoạt (A – activator) mà bởi các

ion hoặc nhóm ion khác. Các ion này có thể hấp thụ ánh sáng kích thích rồi truyền năng

lượng (ET) tới các ion kích hoạt, khi đó ion hấp thụ được gọi là ion tăng nhậy (S - sensitizer)

(Hình 1.3).

Hình 1. 3 Quá trình truyền năng lượng từ S tới A. Dịch chuyển S→S* là hấp thụ, A2*→A

là phát xạ. Mức A1* được tích lũy nhờ sự truyền năng lượng, sẽ tắt dần không phát xạ tới

mức A2*. Điều này ngăn cản mức chuyển đổi ngược.

Ví dụ như bột phát quang dùng cho đèn ống Ca5(PO4)3F:Sb3+

, Mn2+

. Bức xạ tử ngoại

không bị hấp thụ bởi Mn2+

mà bởi Sb3+

. Dưới bức xạ tử ngoại, phát xạ gồm một phần mầu

xanh da trời của Sb3+

và một phần mầu vàng của Mn2+

. Bởi vì ion Mn2+

không bị kích thích

một cách trực tiếp, năng lượng kích thích sẽ được truyền từ Sb3+

tới Mn2+

.

Nếu các ion kích hoạt ở nồng độ thấp, thay vì kích thích vào các ion này hay vào các

ion tăng nhậy, chúng ta cũng có thể kích thích ngay vào mạng chủ. Trong nhiều trường hợp

mạng chủ truyền năng lượng kích thích của nó tới tâm kích hoạt, lúc này mạng chủ có tác

động như một chất tăng nhậy.

Tóm lại các quá trình vật lý cơ bản quan trọng trong vật liệu huỳnh quang là:

Sự hấp thụ năng lượng kích thích có thể thực hiện ở chính ion kích

hoạt, ở ion tăng nhậy, hoặc mạng chủ.

Phát xạ từ tâm kích hoạt.

Hồi phục không bức xạ tới trạng thái cơ bản, quá trình này làm giảm

hiệu suất phát quang của vật liệu.

Truyền năng lượng giữa các tâm huỳnh quang.

Trong công nghệ hiện đại, vật liệu huỳnh quang cũng có những ứng dụng hết sức to

lớn như trong màn hình dao động ký, màn hình phẳng điện huỳnh quang mới hoặc các màn

hình làm tăng hình ảnh dùng với thủy tinh… Trong công nghệ thông tin và viễn thông quang

học, vật liệu huỳnh quang là vật liệu chính để chế tạo nguồn phát tín hiệu và mới đây đã

thành công trong công nghệ khuếch đại sợi quang.

Lĩnh vực nghiên cứu của vật liệu huỳnh quang rất đa dạng: các tinh thể huỳnh quang,

các chất bán dẫn, các chất hữu cơ, các tâm huỳnh quang như các ion kim loại chuyển tiếp,

đặc biệt các ion đất hiếm… Chế tạo và nghiên cứu tính chất quang cũng như khả năng ứng

dụng các vật liệu chứa các ion đất hiếm là một trong những hướng nghiên cứu đang được các

nhà khoa học trong và ngoài nước quan tâm.

1.2 Vật liệu nano phát quang

1.2.1 Vật liệu phát quang cấu trúc nano

Vật liệu phát quang cấu trúc nano là vật liệu huỳnh quang mà các nguyên tử, phân tử

được sắp xếp các cấu trúc vật lí có kích thước cỡ nanomet. Vật liệu nano có nhiều hình dạng:

hạt nano (nanoparticles), thanh nano (nanorods), ống nano (nanotubes), các dây nano

(nanowires), tấm nano, dải nano (nanobelts)... Nhiều tính chất phát quang của vật liệu phụ

thuộc vào kích thước và hình dạng của nó. Ở kích thước nano, cấu trúc tinh thể ảnh hưởng

bởi số nguyên tử trên bề mặt, bởi hiệu ứng lượng tử của các trạng thái điện tử, do đó vật liệu

có các tính chất mới lạ so với mẫu dạng khối. Sự khác biệt về tính chất của vật liệu nano so

với vật liệu khối là từ hai hiện tượng sau:hiệu ứng bề mặt, hiệu ứng lượng tử, hiệu ứng kích

thước.

1.2.2 Vật liệu nano phát quang chứa đất hiếm

1.2.2.1 Cấu trúc điện tử của các ion đất hiếm

Các nguyên tố đất hiếm (NTĐH) bao gồm: Sc, Y và các nguyên tố họ lantanit (Ln).

Họ lantanit bao gồm 15 nguyên tố: lantan (La), xeri (Ce), praseođim (Pr), neodim (Nd),

prometi (Pm), samari (Sm), europi (Eu), gadolini (Gd), tecbi (Tb), dysprosi (Dy), honmi

(Ho), ecbi (Er), tuli (Tm), ytecbi (Yb) và lutexi (Lu).

Cấu hình electron chung của các nguyên tố đất hiếm [45]:

1s2 2s

2 2p

6 3s

2 3p

6 4s

2 3d

10 5s

2 4p

6 4d

10 4f

n 5d

m 5p

6 6s

2

Trong đó: n thay đổi từ 0 đến 14

m chỉ nhận các giá trị là 0 hoặc 1

Các nguyên tố đất hiếm tồn tại ở khắp nơi trên thế giới và được ứng dụng rộng rãi

trong rất nhiều lĩnh vực như luyện kim, nam châm, gốm, điện tử học, hóa học, quang học, y

học... Đặc biệt tinh thể được ứng dụng nhiều trong khuếch đại sợi quang.

Vì thế các nguyên tố họ Lanthanide là những kim loại được đặc trưng bởi sự lấp chưa

đầy lớp điện tử 4f [15]. Các nguyên tố này thường hình thành các ion hóa trị 3 (Ln3+

) khi nó

được cấy vào các mạng nền rắn. Ngoài ra các nguyên tố Ce, Pr có số oxi hóa +4; Sm, Eu có

thể có số oxi hóa +2. Cấu trúc của các ion hóa trị 3 trong cấu hình cơ bản là [Xe] 4fn 5s

2 5p

6,

trong đó n = 0 † 14

Bảng 1. 1 Các ion nguyên tố đất hiếm hóa trị 3 [5]

STT Nguyên tố

Ln

Cấu hình điện tử các

nguyên tử Ln

Ion Ln3+

Cấu hình điện tử các

ion Ln3+

57 La [Xe]4f0 5d

1 6s

2 La

3+ [Xe]4f

0

58 Ce [Xe]4f2 5d

0 6s

2 Ce

3+ [Xe]4f

1

59 Pr [Xe]4f3 5d

0 6s

2 Pr

3+ [Xe]4f

2

60 Nd [Xe]4f4 5d

0 6s

2 Nd

3+ [Xe]4f

3

61 Pm [Xe]4f5 5d

0 6s

2 Pm

3+ [Xe]4f

4

62 Sm [Xe]4f6 5d

0 6s

2 Sm

3+ [Xe]4f

5

63 Eu [Xe]4f7 5d

0 6s

2 Eu

3+ [Xe]4f

6

Từ bảng 1.2 chúng ta thấy các ion đất hiếm có hàm sóng quỹ đạo của lớp điện tử 4f

nằm ở bên trong và được che chắn khỏi môi trường xung quanh bởi các lớp bên ngoài 5s2 và

5p6. Màn chắn này tạo cho các ion đất hiếm có các dịch chuyển quang học là các vạch hẹp

với các tần số gần như có thể xác định trước được, và tương đối ít chịu ảnh hưởng của mạng

nền. Sự phủ hàm sóng của lớp 4f với các lớp 5s, 5p không lớn nên phát quang không tốt.

1.2.2.2 Các quá trình phát quang của hợp chất đất hiếm

Vật liệu phát quang sau khi hấp thụ photon từ ánh sáng kích thích phù hợp sẽ phát

quang theo hai dạng là phát quang kiểu fluorescence (dịch quang), thời gian sống của bức xạ

cỡ từ 1-10 ns và phát quang kiểu phosphorescence (lân quang), thời gian sống của bức xạ cỡ

trên 100 ns. Các phát xạ kiểu fluorescence thường tuân theo cơ chế singlet và phát xạ kiểu

phosphorescence tuân theo cơ chế triplet (hình 1.7). Hầu hết các quá trình huỳnh quang dựa

trên cơ sở các hợp chất đất hiếm đều là các phát xạ kiểu phosphorescence với thời gian sống

từ vài trăm µs đến vài ms .

Hình 1. 4 Các quá trình phát quang có thể có khi vật liệu được kích thích.

Đối với một hệ phát quang dựa trên các hợp chất đất hiếm thường có hai quá trình

huỳnh quang chính xảy ra bao gồm: quá trình bức xạ kích thích được hấp thụ trực tiếp bởi

tâm kích hoạt (activator) và quá trình bức xạ kích thích bị hấp thụ bởi các ion hoặc nhóm các

ion khác (hình 1.8)

Hình 1. 5 Sơ đồ mức năng lượng của (a) quá trình bức xạ kích thích hấp thụ trực tiếp và

(b) quá trình bức xạ kích thích bị hấp thụ bởi các ion hoặc nhóm các ion khác[3,5] .

Quá trình bức xạ kích thích được hấp thụ trực tiếp bởi tâm kích hoạt thường xảy ra ở

các hợp chất pha tạp đơn lẻ từng ion đất hiếm, ví dụ như Y2O3:Eu3+

; Tb3+

; Sm3+

; Pr3+

…

Trong trường hợp này, tâm kích hoạt được nâng lên tới trạng thái kích thích A* sau đó quay

về trạng thái cơ bản A bởi quá trình phát bức xạ R hay hồi phục không phát xạ NR (hình 1.8

a).

Trong quá trình hồi phục không phát xạ, năng lượng của trạng thái kích thích

được dùng để kích thích dao động mạng (làm nóng mạng chủ). Vì vậy, để tạo ra các vật liệu

huỳnh quang hiệu quả, cần phải tìm biện pháp giảm thiểu quá trình hồi phục không bức xạ

này. Đối với quá trình bức xạ kích thích bị hấp thụ bởi các ion hoặc nhóm các ion khác thì

các quá trình xảy ra như sau: ban đầu, các ion hấp thụ hay còn gọi là ion tăng nhạy (S) ở

trạng thái cơ bản sau khi hấp thụ ánh sáng kích thích (λexc) sẽ chuyển lên trạng thái kích thích

(S*). Tại đây nó có xu hướng hồi phục về trạng thái cơ bản và truyền năng lượng cho ion

kích hoạt A bằng quá trình truyền năng lượng (ET), và đưa ion này lên trạng thái kích thích

A1*. Sau đó ion kích hoạt A ở trạng thái kích thích A1* có xu hướng hồi phục không phát xạ

dần về các mức có năng lượng thấp hơn gần đó (A2*) và cuối cùng là quá trình hồi phục phát

xạ về trạng thái cơ bản A (hình 1.8 b).

Gần đây có nhiều nhóm nghiên cứu đang rất quan tâm nghiên cứu các quá trình phát

quang, đặc biệt là các hiệu ứng phát quang truyền năng lượng, phát quang chuyển đổi

ngược… của các các vật liệu nano pha tạp các ion đất hiếm như Eu3+

, Tb3+

, Sm3+

, Pr3+

, Er3+

,

Yb3+

, Tm3+

nhằm nâng cao hiệu suất phát quang, tiết kiệm năng lượng và mở rộng sang các

lĩnh vực ứng dụng mới.

1.2.2.3 Phát quang truyền năng lượng[3]

Trong quá trình phát huỳnh quang truyền năng lượng, một ion bị kích thích ban đầu

(donor - D) sẽ truyền năng lượng kích thích của mình cho một ion khác (acceptor - A)

theo sơ đồ sau:

D* + A D + A

*

Sự kích thích trên một ion có thể lan truyền sang một ion cùng loại khác

ởtrạng thái cơ bản như là một kết quả của sự truyền năng lượng cộng hưởng (FRET)

khi chúng được định xứ gần nhau. Khoảng cách giữa các ion mà tại đó xác suất của

quá trình huỳnh quang và truyền năng lượng trở nên cạnh tranh nhau là cỡ vài

Angstrom. Sơ đồ của quá trình truyền năng lượng cộng hưởng được mô tả trên hình

1.9

Quá trình truyền năng lượng là nguyên nhân làm tăng xác suất mà ở đó các

kích thích quang học bị bẫy tại các vị trí khuyết tật hay tạp chất, dẫn đến tăng cường

quá trình hồi phục không phát xạ, điều này gây ra sự dập tắt huỳnh quang do nồng

độ. Khi tăng nồng độ tâm kích hoạt, các quá trình hồi phục không phát xạ được tăng

cường và kết quả là làm tăng sự khuếch tán của năng lượng kích thích từ ion này tới

ion khác trước khi nó bị bẫy và phát xạ. Sự suy giảm nồng độ của các tâm kích hoạt

sẽ kéo theo hiện tượng giảm năng lượng dự trữ bởi các ion. Các kết quả thực nghiệm

cho thấy, nồng độ ion kích hoạt thường có giá trị từ 1 đến 5% mol. Quá trình truyền

năng lượng giữa các loại ion khác nhau có thể diễn ra khi chúng có các mức năng

lượng gần với nhau [26]. Tuy nhiên sự truyền năng lượng có thể tăng cường (như đối

với Eu3+

→Tb3+

; Ce3+

→Tb3+

hay Cr3+

→Tb3+

,…) [8, 9, 14, 19, 24, 44] và cũng có thể

bị dập tắt (như đối với Eu3+

→Nd3+

). Hình 1.10 là sơ đồ các mức năng lượng của các

ion Eu3+

và Tb3+

.

Hình 1. 6 Sơ đồ các mức năng lượng của Eu3+

và Tb3+

[3, 37, 43].

Hình 1. 7: Giản đồ mức năng lượng của các ion RE

3+- Giản đồ Dieke

1.3 Phƣơng pháp chế tạo vật liệu

1.3.4 Phương pháp Vi sóng (Microwave)

Là phương pháp dùng vi sóng (micro-onde, microwave) sóng cực ngắn hay cũng gọi

là sóng siêu tần, sóng UHF (Ultra High Frequence wave) là sóng điện từ lan truyền với vận

tốc ánh sáng, có chu kỳ từ 300MHz – 30 GHz.

Vi sóng có thể đi xuyên qua được không khí, gốm sứ, thủy tinh, polime và phản xạ

trên bề mặt các kim loại. Độ xuyên thấu tỷ lệ nghịch với tần số khi tần số tăng lên thì độ

xuyên thấu của vi sóng giảm. Với một chất có độ ẩm 50% với tần số 2450 MHz có độ xuyên

là 10cm. Ngoài ra, vi sóng có thể lan truyền trong chân không, trong điều kiện áp suất cao.

Năng lượng của vi sóng là nhỏ khoảng 10-6

eV trong khi năng lượng của một liên kết cộng

hóa trị là 5eV nên vi sóng không là bức xạ ion hóa và nó vô hại với sinh vật.

Nguyên tắc làm nóng vật: Làm nóng vật liệu không dùng sự truyền nhiệt thông

thường không làm nóng vật liệu từ bên ngoài vào mà từ bên trong ra. Khi tác động của điện

trường một chiều, các phân tử lưỡng cực có khuynh hướng sắp xếp theo chiều điện trường

này. Cơ chế của hiện tượng phát nhiệt do vi sóng là sự tương tác giữa điện trường và các

phân tử phân cực bên trong vật chất. Trong điện trường xoay chiều có tần số rất cao (2,45.109

Hz) điện trường này sẽ gây ra một xáo động ma sát rất lớn giữa các phân tử, đó chính là

nguồn gốc gây lên sự nóng của vật chất. Khi vi sóng đi tới vật liệu thì một phần nhỏ năng

lượng của nó sẽ phản xạ lại còn lại thì sẽ bị vật liệu hấp thụ. Năng lượng này chuyển hóa

thành nhiệt lượng và làm nóng vật liệu .

Ứng dụng của vi sóng:

Tổng hợp hóa học (kích hoạt phản ứng): Giảm thời gian phản ứng,

giảm phản ứng phụ, tăng hiệu suất, tăng độ chọn lọc.

Phân tích: các chất hóa vô cơ, đo độ ẩm…

Kết hợp với các phương pháp hiện đại khác: quang hóa, âm hóa, xúc

tác chuyển pha, chất lỏng ion…

Ưu điểm của làm nóng bằng phương pháp vi sóng

Làm nóng một cách chọn lọc: năng lượng của vi sóng được chuyển

trực tiếp tới toàn bộ các phân tử của dung dịch gần như là một lúc, không có giai đoạn

đốt nóng bình. Như vậy toàn bộ dung dịch sẽ đạt đến nhiệt độ cần thiết rất nhanh.

Làm nóng từ trong ra ngoài nên vật liệu làm nóng đồng đều.

Tránh mất mát do bay hơi nên lượng mẫu cần ít hơn và do đó giảm

được tác dụng cản trở do pha tạp chất của mẫu gây nên.

Làm nóng cục bộ, không truyền nhiệt.

Thiết bị vi sóng dễ dàng tự động hóa nên giảm được thời gian cho việc

chuẩn bị mẫu phân tích.

Thời gian phân hủy vi sóng nhỏ hơn rất nhiều các phương pháp khác.

Như vậy chúng ta có thế nhận thấy mỗi phương pháp đều có những ưu thế khác nhau,

song bên cạnh đó lại có những nhược điểm riêng. Nhưng ta thấy phương pháp vi sóng có

nhiều ưu điểm hơn cả (thời gian phản ứng nhanh, giảm phản ứng phụ, tăng hiệu suất, tránh

mất mát năng lượng). Nên chúng tôi đã lựa chọn phương pháp vi sóng làm phương pháp

chính trong khóa luận này. Để khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình chế tạo mẫu,

chúng tôi đã tiến hành nghiên cứu để tìm ra quy tình chế tạo vật liệu (Tb,Eu)PO4.H2O với các

tỷ lệ Eu/Tb khác nhau để chọn mẫu có hiệu suất phát quang cao, sau đó tiến hành bọc, chức

năng hóa bề mặt nhằm ứng dụng tốt trong y sinh.

Chƣơng 2: THỰC NGHIỆM

MỤC TIÊU ĐỀ TÀI

Vật liệu dây nano (Tb,Eu)PO4.H2O được tổng hợp bằng phương pháp Microwave.

Phương pháp này có ưu điểm giảm thời gian phản ứng, tăng hiệu suất, tăng độ chọn lọc, tránh

mất mát năng lượng.

Để khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình chế tạo mẫu, chúng tôi đã tiến hành

nghiên cứu để tìm ra quy tình chế tạo vật liệu dây nano (Tb,Eu)PO4.H2O với các tỷ lệ Eu/Tb

khác nhau [25, 35].

Khảo sát các tính chất bề mặt, cấu trúc và tính chất phát quang của hệ vật liệu dây

nano (Tb,Eu)PO4.H2O bằng các phép đo SEM, X-ray, huỳnh quang. Từ đó lựa chọn được

các mẫu có tỷ lệ thành phần tối ưu. Sau đó, tiến hành bọc vỏ bằng Silica SiO2 [41], chức năng

hóa bằng các nhóm chức hữu cơ (NH2)và gắn kết với các phần tử có hoạt tính sinh học (IgG)

nhằm thử nghiệm nhận dạng virus sởi.

Trong phần thực nghiệm này, chúng tôi sử dụng phương pháp microwave để tổng hợp

vật liệu, đây là một phương pháp có ưu điểm là giảm thời gian phản ứng, giảm phản ứng phụ,

tăng hiệu suất, tăng độ chọn lọc, tránh mất mát năng lượng được. Với mục đích chế tạo được

dây nano của (Eu,Tb)PO4.H2O với kích thước lặp lại, hiệu suất cao, phân giải cao chúng tôi

đã tiến hành các bước thực nghiệm như sau:

2.1 Giai đoạn 1: Tống hợp TbPO4.H2O, EuPO4.H2O

2.1.1 Hóa chất

Tb(NO3)3.5H2O, from Aldrich (99,9%); M = 435,02g/mol

Eu(NO3)3.5H2O, from Aldrich (99,9%); M = 428,05g/mol

NH4H2PO4 from Merck (99,0%); M = 115,03g/mol

NH4OH 0,5M

TetraEthylOrthoSilica (TEOS) from Aldrich (99,999%)

3-Aminopropyl)trimethoxysilane

Nước trao đổi ion

Ethanol (Merck, 99,7%)

Acetone

2.1.2 Bảng thí nghiệm

Để khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình chế tạo mẫu, chúng tôi đã tiến hành

nghiên cứu để tìm ra quy tình chế tạo vật liệu (Tb,Eu)PO4.H2O dạng thanh đẹp, phát quang

tốt nhất và độ lặp lại cao bằng cách thay đổi các tỷ lệ Eu(NO3)3 /Tb(NO3)3 khác nhau với các

tỷ lệ Eu:Tb = 0 :1, 1:0, 1:1, 1:2, 1:4, 1:8, 1:16.

Bảng 2. 1 Bảng thí nghiệm (Tb,Eu)PO4

STT Tỷ lệ

Eu(NO3)3

/Tb(NO3)3

Tb(NO3)3 Eu(NO3

)3

NH4H2P

O4

1 20ml 20ml

2 20ml 20ml

3 1/1 11ml 11ml 22ml

4 1/2 12ml 6ml 18ml

5 1/4 16ml 4ml 20ml

6 1/8 16ml 2ml 18ml

7 1/16 16ml 1ml 17ml

2.1.3 Dụng cụ thí nghiệm

Hai bình định mức 100ml, 1 bình định mức 50ml

Cuvet, pipet, máy đo PH, cốc thủy tinh 50ml

Ống li tâm 50ml

Máy ly tâm

Máy rung siêu âm

Máy khuấy từ, con từ

Thiết bị Microwave

2.1.4 Pha hóa chất

Dung dịch Tb(NO3)3.5H2O 0,025M

Cho 1,0875g Tb(NO3)3.5 H2O vào bình định mức 100ml, thêm nước khử ion, lắc đều

hoặc rung siêu âm cho đến khi Tb(NO3)3 tan hết.

Dung dịch Eu(NO3)3.5H2O 0,025M

Cho 0,535 (g) Eu(NO3)3.5H2O vào bình định mức 50ml, thêm nước khử ion, lắc đều

hoặc rung siêu âm cho đến khi Eu(NO3)3 tan hết.

Dung dịch NH4H2PO4 0,05M

Cho 0,57515 (g) NH4H2PO4 vào bình định mức 100ml, thêm nước khử ion, lắc đều

hoặc rung siêu âm cho đến khi NH4H2PO4 tan hết.

2.1.5 Tiến hành thí nghiệm

Hình 2. 1 Ảnh thiết bị tổng hợp vi sóng

Các bƣớc thí nghiệm

Cho dung dịch Tb(NO3)3 0,025M và Eu(NO3)3 0,025M theo tỷ lệ nghiên cứu vào máy

khuấy từ, để máy ở mức độ 3. Nhỏ từ từ dung dịch NH4H2PO4 0,05M vào hỗn hợp dung dịch

trên. Kiểm tra độ pH của dung dịch, chuẩn pH = 2 bằng NH4OH và khuấy tiếp khoảng 60

phút. Sau đó cho hỗn hợp trên vào bình cầu ba cổ (chuyên dụng cho máy Microwave) và đặt

vào hệ thiết bị máy Microwave. Đặt chế độ khuấy từ, nhiệt độ T = 80oC, thời gian t = 30

phút, công suất P = 500 W, tốc độ quay 500 vòng/phút. Hỗn hợp dung dịch trên được cho vào

ống ly tâm 50ml. Dùng máy ly tâm để lắng tách sản phẩm với thời gian khoảng 5 phút, tốc độ

5600 vòng/phút và rửa vài lần bằng nước khử ion và ethanol. Sau đó, sản phẩm được làm khô

trong tủ sấy ở nhiệt độ 600C trong thời gian 24h

Thiết bị Microwave

T=800C, T=30 phút, W=500W

Tốc độ quấy 500r/min

Kết tủa trắng đục

(Eu, Tb)PO4.H2O (pH=2)

Dây nano (Eu, Tb)PO4.H2O

Tb(NO3)3 . 5H2O 0,025M

Eu(NO3)3 . 5H2O 0,025M

Ly tâm với tốc độ 5600v/phút

Sấy ở 600C, trong 24h

NH4)H2PO4 0,05M

Bình phản ứng

+ NH4OH 0,5M, pH = 2

Ký hiệu mẫu Mẫu 1 2 3 4 5 6 7

Eu/Tb 1/1 1/2 1/4 1/8 1/16

Eu(NO3)3 20ml 10ml 6ml 4ml 2ml 1ml

Tb(NO3)3 20ml 10ml 12ml 16ml 16ml 16ml

NH4H2PO4 20ml 20ml 20ml 18ml 20ml 18ml 17ml

PH 1,98 2,06 2,01 2,06 1,9 1,99 1,98

Microwave T = 80oC,

t = 30phút,

P = 500W,

V = 500v/p

nb nb nb nb nb nb

Ly tâm t = 5phút,

V = 500v/p

nb nb nb nb nb nb

2.2 Giai đoạn 2. Hoạt hóa bề mặt dây nano (Tb/Eu)PO4.H2O

2.2.1 Bọc vỏ dây Tb/EuPO4.H2O bằng Silica

Cho 20ml ETOH (Merck) vào mỗi ống ly tâm 50ml chứa 0,1g (Tb,Eu)PO4.H2O, dùng

hệ Voltex phân tán các dây nano (Tb,Eu)PO4.H2O. Sau đó cho 50ml ETOH vào cốc thủy tinh

250ml, thêm 30µl TEOS khuấy đều, thêm 60 µl nước khử ion + 60 µl CH3COOH (đặc),

khuấy 2h. Nhỏ giọt 0,3g (Tb,Eu)PO4.H2O + 60 µl ETOH bằng pipet nhựa vào dung dịch

trên, khuấy 24h. Cuối cùng đem hỗn hợp dung dịch thu được đi rửa + ly tâm mẫu bằng nước

khử ion và ETOH.

2.2.2 Bọc Tb/EuPO4.H2O@SiO2 –NH2

Cho 50ml ETOH vào cốc thủy tinh 25ml, thêm 20 µl APTMS (3-Aminopropyl –

trimethoxysilar) + 40 µl CH3COOH, khuấy 1h45‟, nhỏ giọt (0,15g Tb/EuPO4.H2O + 20ml

ETOH) vào (thời gian nhỏ 15p), khuấy 90phút. Chia dung dịch vào 2 ống ly tâm 50ml, ly tâm

và rửa sạch mẫu bằng ETOH 2 lần và nước khử ion 2 lần.

2.2.3 Hoạt hóa bằng Glutaraldehyde (GDA) – IgG(Immunoglobulin G)

Mẫu (Tb,Eu)PO4.H2O@SiO2 –NH2 sau khi ly tâm, thêm 5ml PBS vào, lắc siêu tốc 10

phút cho phân tán đều. Lấy 1,5ml dung dịch trên + 1ml Glutaraldehyde, lắc siêu tốc 10 phút

(ống 1). Hòa tan 10mg IgG với 1ml PBS, lắc cho tan đều đến trong suốt ( ống 2). Sau cùng

trộn ống 2 vào ống 1 và thêm 1ml Glycerol. Lắc siêu tốc 4 lần mỗi lần 5p. Dung dịch được

bảo quản trong tủ lạnh và đem đi thử nghiệm.

2.3 Các phƣơng pháp nghiên cứu hình thái học, cấu trúc và tính chất của vật liệu

(Tb,Eu)PO4 . 5H2O

2.3.1 Phương pháp đo phổ huỳnh quang

Tính chất quang của vật liệu được khảo sát bằng phổ huỳnh quang (PL) trên

hệ đo quang với máy đo phân giải cao, đo tại phòng thí nghiệm Viện Khoa học và Vật

liệu 18 Hoàng Quốc Việt, Hà Nội. Ta chọn bước sóng kích thích là 405nm và 370 nm.

2.3.2 Phương pháp nghiên cứu cấu trúc bằng nhiễu xạ tia X

Giản đồ nhiễu xạ tia X của các mẫu (Tb,Eu)PO4.H2O được ghi trên máy Siemens D5000 của

hãng Siemens -German (Cộng hòa Liên bang Đức) với λ=1,5405 Å trong

khoảng 100

≤ θ

≤ 80

0 tại Viện Khoa học vật liệu, Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam.

2.3.3 Kính hiển vi điện tử truyền qua (TEM)

Kính hiển vi điện tử truyền qua (TEM, JEM1010-JEOL) tích hợp CCD camera hiện có

tại Phòng 109 – 111 Nhà 3 tầng, Viện Vệ sinh Dịch tễ Trung ương (Hình 2.12) đã được

chúng tôi sử dụng trong quá trình hoàn thành luận văn.

2.3.4 Kính hiển vi điện tử quét (SEM)

Hình thái, kích thước thanh của các mẫu nghiên cứu được khảo sát trên thiết bị kính

Hình 2. 2 Sơ đồ thí nghiệm tổng hợp Dây (Eu,Tb)PO4.H2O

hiển vi điện tử quét ở Viện Vệ sinh Dịch tễ Trung ương (Hitachi S - 4800) (Hình 2.11), máy

có khả năng chụp được ảnh với thang đo 50 nm.

Chƣơng 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

Khảo sát các tính chất bề mặt, cấu trúc và tính chất phát quang của hệ vật liệu

(Tb,Eu)PO4.H2O bằng các phép đo SEM, X-ray, huỳnh quang, phổ hồng ngoại.

3.1 Kết quả đo SEM

Để khảo sát tính chất bề mặt của vật liệu dây nano chúng tôi tiến hành chụp ảnh

FESEM các mẫu (Tb,Eu)PO4.H2O với các tỷ lệ nồng độ Eu3+

:Tb3+

lần lượt là 1:0; 1:2 và 1:8

trong cùng thang đo 200nm.

(a) (b) (c)

Hình 3. 1 Kết quả đo SEM của mẫu (Eu,Tb)PO4.H2O với các tỷ lệ nồng độ Eu3+

:Tb3+

a)1:0,b) 1:2, c)1:8

Các kết quả đo FESEM ở hình 3.1(a) cho thấy mẫu với tỷ lệ Eu3+

:Tb3+

là 1:0

(EuPO4.H2O) có các dây sắp xếp theo cấu trúc dạng bó, kích thước dây khá đồng đều, chiều

dài dây trên 300nm. Với các mẫu có tỷ lệ Eu3+

:Tb3+

là 1:2 (hình 3.1 (b)), các dây nano tạo

thành có sự sắp xếp tương đối đồng đều, không tạo cấu trúc bó, chiều dài dây dao động trong

khoảng 150-300nm. Hình ảnh các dây nano sắp xếp đồng đều nhất thu được từ mẫu có tỷ lệ

Eu3+

:Tb3+

là 1:8 với chiều dài dây từ 150 – 400nm, chiều rộng từ 10 – 20nm (hình 3.1 (c)).

3.2 Kết quả đo TEM Để khảo sát rõ ràng hơn hình dáng và kích thước của các dây nano, chúng tôi tiến

hành đo TEM của mẫu dây nano (Tb,Eu)PO4.H2O với Eu3+

:Tb3+

là 1:8 (hình 3.2). Các kết

quả cho thấy với tỷ lệ nồng độ như trên, các dây nano thu được có độ đồng đều cao, chiều dài

dây dao động trong khoảng 150 – 400nm, chiều rộng trong khoảng10 – 20nm.

Hình 3. 2 Kết quả đo TEM của mẫu (Eu,Tb)PO4.H2O với tỷ lệ nồng độ Eu3+

:Tb3+

= 1:8

3.3 Kết quả đo X-ray

Bằng cách điều chỉnh độ pH và cường độ vi sóng cũng như nhiệt độ tiến hành phản

ứng có thu được sản phẩm thanh và dây nano rất đồng nhất phân tán tốt trong môi trường

nước. Chúng tôi đã phân tích cấu trúc của sản phẩm dây nano EuPO4.H2O, TbPO4.H2O và

Tb/EuPO4.H2O bằng nhiễu xạ tia X trên hệ đo nhiễu xạ tia X (Siemens D5000 với = 1.5406

Å ) thuộc Viện Khoa học vật liệu.

10 20 30 40 50 60 70 80

0

50

100

150

200

250

300

Cöôøng

ñoä (ñv

tñ)

3

2

2 theta (ñoä)

1 EuPO4.H

2O

2 (Tb,Eu)PO4.H

2O

3 TbPO4.H

2O

1

Hình 3. 3 Giản đồ nhiễu xạ tia X của các mẫu TbPO4.H2O, EuPO4.H2O, (Tb,Eu)PO4.H2O

Giản đồ nhiễu xạ tia X cho thấy hầu hết các đỉnh nhiễu xạ chỉ ra rằng cấu trúc của vật

liệu là đơn pha với cấu trúc tetragonal kiểu rhabdophane.

3.4 Kết quả đo phổ huỳnh quang

Để khảo sát cường độ phát quang và xác định các chuyển dời bức xạ giữa các mức

năng lượng của điện tử trong vật liệu dây nano (Tb,Eu)PO4.H2O chúng tôi tiến hành đo phổ

huỳnh quang của các mẫu đã chế tạo tại phòng Cooperman, Viện Khoa học vật liệu thuộc

Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam.

560 580 600 620 640 660 680 700 720

0

5000

10000

15000

20000

25000

30000

Cöôøng

ñoä (ñv

tñ)

Böôùc soùng(nm)

exc = 370nm EuPO

4.H

2O

(Eu,Tb)PO4.H

2O;Eu/Tb=1/1

(Eu,Tb)PO4.H

2O;Eu/Tb=1/2

(Eu,Tb)PO4.H

2O;Eu/Tb=1/4

(Eu,Tb)PO4.H

2O;Eu/Tb=1/8

(Eu,Tb)PO4.H

2O;Eu/Tb=1/16

588

612

696

702

652

Hình 3. 4 Phổ huỳnh quang của các mẫu (Eu,Tb)PO4.H2O với các tỷ lệ nồng độ

Eu3+

:Tb3+

thay đổi từ 1/1 đến 1/16 Hình 3.4 là kết quả đo phổ huỳnh quang của các mẫu EuPO4.H2O và (Tb,Eu)PO4.H2O

kích thích ở bước sóng 370nm. Khi có mặt ion Tb cùng với ion Eu, phổ huỳnh quang thu

được không thay đổi vị trí các đỉnh và độ bán rộng. Các phổ huỳnh quang, đều xuất hiện các

đỉnh nhọn liên quan đến tính chất phát xạ của ion Eu và các đỉnh nhỏ liên quan đến ion Tb.

Kết quả cũng cho thấy Tb, Eu có thể xảy ra quá trình truyền năng lượng từ ion Tb sang Eu.

Đặc biệt khi so sánh về cường độ nhận thấy: cường độ huỳnh quang trong môi trường nước

phụ thuộc mạnh vào tỷ lệ của hai nguyên tố Eu và Tb. Tại tỷ lệ mà hàm lượng Eu và Tb bằng

nhau, cường độ huỳnh quang lớn hơn chỉ có Eu. Có thể cho rằng tại tỷ lệ Eu/Tb = 1/8 ion Tb

đã truyền năng lượng có hiệu quả nhất cho ion Eu. Nguyên nhân của hiện tượng truyền năng

lượng phụ thuộc mạnh vào tỷ lệ giữa ion truyền (Tb) và ion tiếp nhận (Eu) cần phải được

nghiên cứu tiếp tục.

560 580 600 620 640 660 680 700 720 740

0

5000

10000

15000

20000

25000

30000

Böôùc soùng(nm)

Cöôøng

ñoä (ñv

tñ)

exc = 370nm1 EuPO

4.H

2O

2 (Eu,Tb)PO4.H

2O;Eu/Tb=1/2

3 (Eu,Tb)PO4.H

2O;(Eu/Tb=1/8)

588

650

688

695

702

612

1

2

3

Hình 3. 5 Phổ huỳnh quang của mẫu EuPO4.H2O và (Eu,Tb)PO4.H2O với các tỷ lệ nồng

độ Eu3+

:Tb3+

là 1/2 đến 1/8 Các kết quả đo huỳnh quang với nguồn kích 370nm cho thấy các chuyển dời đặc

trưng của ion Eu (5D0-

7Fj; j = 1, 2, 3, 4) [13] tương ứng với các đỉnh 589, 612, 650 và

695nm, 702nm . Cường độ phát xạ của ion Eu3+

đạt giá trị cực đại với tỷ lệ Eu3+

/Tb3+

là 1/8

và đỉnh phát xạ mạnh nhất ở 612nm. Vì vậy chúng tôi lấy mẫu có tỷ lệ Eu/Tb = 1/8 để đem

bọc và chức năng hóa bề mặt ứng dụng trong y sinh

400 450 500 550 600 650 700 750

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

7000

8000

9000

Böôùc soùng(nm)

Cöôøng

ñoä (ñv

tñ)

1 (Eu,Tb)PO4.H

2O

2 (Eu,Tb)PO4.H

2O@SiO

2

3 (Eu,Tb)PO4.H

2O@SiO

2-NH

2

4 (Eu,Tb)PO4.H

2O@SiO

2-NH

2-GDA

5 (Eu,Tb)PO4.H

2O@SiO

2-NH

2-GDA-IgG

398

489

588

612

696

652

688

1

2

34

5

Hình 3. 6 Phổ huỳnh quang của mẫu tỷ lệ Eu/Tb = 1/8 bọc và chức năng hóa

Phổ huỳnh quang của các mẫu nano Tb/EuPO4.H2O chức năng hóa phát xạ ở ánh sáng

đỏ với các chuyển dời đặc trưng của Eu(III): 5D0→

7Fn (n = 1, 2, 3 và 4) của ion Eu(III)

[13,17]. Các bước sóng 588, 612, 652 và 696 nm ứng với các chuyển dời 5D0→

7F1,

5D0→

7F2,

5D0→

7F3 và

5D4→

7F4 của Eu(III) [20, 33], vạch phát xạ mạnh nhất ở 696 nm. So với huỳnh

quang của các nano đất hiếm Eu(III) thì các nano Eu(III) bọc vỏ chức năng hóa bề mặt cũng

có khả năng phát quang mạnh, và quá trình bọc vỏ và gắn với nhóm chức hữu cơ amin không

gây ảnh hưởng đến bản chất đặc trưng phát xạ huỳnh quang của vật liệu. Khi gắn với GDA

vạch phát xạ mạnh nhất ở 696nm khi gắn với phần tử sinh học (IgG) thì vạch phát xạ mạnh

nhất ở 612nm tuy nhiên ở vùng sóng ngắn từ trên 400nm đến 500nm xuất hiện một đám

huỳnh quang rộng và cực đại ở 489nm. Nguyên nhân xuất hiện giải phát quang rộng ở sóng

ngắn còn chưa rõ ràng. Vì vậy, cần phải có những nghiên cứu tiếp tục. Nhưng việc xuất hiện

đám phát quang mới sẽ có thể ảnh hưởng tới mầu sắc đặc trưng cho công cụ đánh dấu chế tạo

dựa trên vật liệu loại này. Bên cạnh đó các vạch phổ phát quang đặc trưng cho ion Eu vẫn xuất

hiện tương tự như phát quang của vật liệuTb/ EuPO4·H2O chưa được vi bọc.

3.5 Ứng dụng trong y sinh

Ngày nay, trong sinh y học có các phương pháp phân tích xét nghiệm phổ biển như

phương pháp ELISA hoặc phương pháp miễn dịch huỳnh quang. Trong đó phương pháp phân

tích miễn dịch huỳnh quang được dùng khá phổ biến vì có độ nhạy cao, chính xác. Trung tâm

Polyvac vừa được trang bị hệ thống phân tích miễn dịch huỳnh quang khá hiện đại để kiểm

tra và đánh giá chất lượng vắc-xin. và Trung tâm vừa khai trương dây chuyền công nghệ hiện

đại sản xuất vắc-xin sởi, từ vốn viện trợ ODA của Nhật bản vì thế chúng tôi đã chọn Trung

tâm Polyvac để thử nghiệm. Hình 3.7 là mô hình virút Cowpea, hay sởi và Rota có kích thước

28nm, 120nm và 70nm, tương ứng. Tất cả các loại virút đều có kích thước nằm trong thang

nanomet - thực tế chúng hình thành một lớp vật liệu nanô tự nhiên có cấu trúc rất phức tạp,

nhưng lại có kích thước đồng đều và vi hình thái thống nhất mà hiện nay không một vật liệu

nanô nào được chế tạo ra từ các phòng thí nghiệm có thể so sánh được.

Cowpea mosaic virút,

28nm

Sởi (Measles) virút, 70nm Rota virút, 120nm

Hình 3. 7 Mô hình virút cowpea, sởi và Rota

Hiện nay quy trình sản xuất vắc-xin thường sử dụng loại tế bào chuẩn - tế bào vero,

rồi cho lây nhiễm với các virút gây bệnh truyền nhiễm tương ứng. Quá trình gây nhiễm sẽ sản

sinh ra các kháng nguyên, chính là các mầm gây bệnh. Vì vậy, nếu một công cụ đánh dấu nào

đó có thành phần kháng thể tương ứng tiếp xúc với hệ tế bào lây nhiễm sẽ xảy ra phản ứng

sinh học đặc hiệu giữa kháng nguyên và kháng thể - phản ứng miễn dịch. Chúng ta có thể

hình dung cụ thể hơn về cơ chế cơ bản của phản ứng miễn dịch thông qua hình 3.8.

Hình 3. 8 Sơ đồ nguyên lý phương pháp phân tích đánh dấu huỳnh quang miễn dịch

Chú thích tiếng Việt tương ứng: antibody: kháng thể; anti-antibody: kháng-kháng thể;

labelled anti-antibody: kháng-kháng thể bị gắn kết với vật liệu phát quang; complex between

antigen/ antibodies and labelled anti-antibodies: Phức hợp giữa kháng nguyên/kháng thể và

kháng-kháng thể gắn vật liệu phát quang.

3.5.1 Cơ sở phương pháp phân tích miễn dịch huỳnh quang (MDHQ)

Trong hình 3.8 ở phần trên, chúng ta thấy bên phải của hình 3.8 lần lượt là các kí hiệu

biểu thị: kháng thể (antibody), kháng- kháng thể (anti-antibody) và: kháng-kháng thể gắn kết

với vật liệu phát quang (labelled anti-antibody). Thành phần cuối chính là công cụ đánh dấu y

sinh học. Phần dưới của hình 3.8 mô tả công cụ đánh dấu tương tác với phức hợp của kháng

nguyên/kháng thể có trên bề mặt của virút dựa trên tương tác miễn dịch (complex between

antigen/ antibodies and labelled anti-antibodies). Sản phẩm phản ứng miễn dịch liên quan đến

virút có kích thước dưới micromet. Đôi khi chúng có thể tạo thành mảng lớn với kích thước

micromet. Vì vậy, muốn phát hiện cần có các kính hiển vi quang học có khả năng phóng đại

khoảng hàng chục ngàn lần. Khi đó có thể phát hiện và nhận dạng rõ nét sản phẩm của phản

ứng miễn dịch. Sử dụng kính hiển vi quang học phân giải cao, ở độ phóng đại hàng chục

nghìn lần trở lên (>10.000), chúng ta dễ dàng phát hiện các sản phẩm của phản ứng miễn dịch

có đính vật liệu phát quang. Từ việc phân tích hình dạng, mầu sắc và cường độ phát quang

của các kết tập người ta đánh giá chất lượng của vắc-xin.

3.5.2 Điều kiện và các qui định khi tiến hành thử nghiệm công cụ đánh dấu y sinh

nhận dạng virút/vắc-xin

Để thử nghiệm tác dụng của công cụ đánh dấu y sinh trong thực tiễn sản xuất vắc-xin,

chúng tôi đã hợp tác với Trung tâm nghiên cứu sản xuất vắc-xin và sinh phẩm y tế Polyvac.

Phương pháp thử nghiệm là dùng đối chứng với sản phẩm chuyên dụng nhập ngoại cùng với

quy trình nuôi cấy chuẩn trong điều kiện y sinh siêu sạch của nhà máy sản xuất vắc – xin

Vĩnh Hưng.

- Địa điểm tiến hành thử nghiệm:

* Trong khu thí nghiệm sinh học siêu sạch của nhà máy Vĩnh Hưng.

* Đo hiển vi huỳnh quang và thảo luận đánh giá tại Trung tâm Polyvac.

- Phương thức thử nghiệm:

* Vật liệu đối chứng là sản phẩm nhập ngoại của Hoa kì hoặc Nhật bản.

* Thiết bị nghiên cứu sản xuất vắc-xin của Trung tâm Polyvac.

* Sử dụng qui trình chuẩn bị mẫu và qui trình đo đánh giá hiển vi huỳnh quang phân

giải cao lắp đặt tại Trung tâm Polyvac để tiến hành nghiên cứu thử nghiệm cho tất cả các mẫu

công cụ đánh dấu của đề tài chế tạo.

- Đối tượng ưu tiên:

Sản phẩm vắc-xin sởi của dây chuyền công nghệ Nhật bản chuyển giao trên cơ

sở đầu tư ODA

3.5.3 Kết quả xây dựng qui trình phân tích HQMD

Thử nghiệm đối chứng với công cụ đánh dấu nhập khẩu, cộng điều kiện giữ nguyên

qui trình chuẩn bị mẫu phân tích, tiêu chuẩn lựa chọn các mẫu thử nghiệm:

- Các dịch mẫu phải tương thích với dịch sinh lý của vắc-xin sởi.

- Các mẫu có phát quang mầu xanh blue hoặc mầu xanh vàng, để phù hợp với mầu

huỳnh quang xanh blue của công cụ đánh dấu nhập khẩu. Các công cụ này phải có khả năng

phân tán và ổn định trong môi trường đệm có chỉ số pH hợp lý và tương thích được với môi

trường sinh lý của vắc-xin sởi.

Qui trình chuẩn bị mẫu phân tích miễn dịch huỳnh quang nhận dạng vắcxin

Tế bào Vero nuôi tư 3 đến 4 ngày được tách ra khỏi chai Roux băng cach sư dung

dung dịch axit axetic trypsin- etylenđiamintetraaxetic (ethylendiamintetraacetic acide -

EDTA) 0,05%, duy trì tế bào ở dạng hỗn dịch với nồng đô cu ối cùng là 200.000 tế bào/ml.

Nhỏ 3ml hỗn dịch tế bào nay vào lô (có đặt miếng lót nhỏ vào từng lỗ ) (ở đĩa l oại 96 lô), ủ

đia nay ở 37oC trong 3 ngày trong buông u co CO 2 5%. Hồi chỉnh băng cach b ổ sung 5,5ml

nước cất vao l ọ chưa vắc - xin sởi, sau đo tr ộn đều. Dung dịch vắc - xin được pha loãng 10

lần bằng môi trương Eagle cơ ban tôi thiêu (Minimum Essential Medium Eagle - MEM) với

huyết thanh bò 5%, ủ 0,1ml dung dich thu đươc ở 37oC trong 60 phút. Bô sung thêm 3ml

huyết thanh bò 2% MEM vao tưng lô và ủ ở điêu kiên nhiêt đô 37oC và 5% CO2 trong 3

ngày. Lấy miêng lot ra kh ỏi lô và đ ặt nó vào ống thủng đáy, khử hoạt tính của tế bào bằng

axeton trong 15 phút, sau đó rửa 3 lần bằng dung dịch nươc muôi đ ệm phosphat (phosphate

buffered saline - PBS). Làm khô miêng lot và đ ặt no lên phi ến thủy tinh. Nhỏ vât liêu nano

chưa đât hiêm phát quang gắn IgG lên các tế bào trên bề mặt miêng lot. Đậy nắp và ủ ở nhiêt

đô 37oC trong 60 phút. Tiêp theo , xử lý thêm 3 lần băng PBS . Làm khô miêng lot , sau đó

quan sát hình ảnh bằng kính hiển vi huỳnh quang nhằm nhận dạng virút.[34]

Qui trình chuẩn bị này phù hợp với qui trình chuẩn bị mẫu đã có sẵn ở Trung tâm

Polyvac khi dùng công cụ đánh dấu nhập khẩu của Hoa Kì và Nhật Bản.

3.5.4 Kết quả phân tích nhận dạng vi hình thái bằng kính hiển vi quang học phân

giải cao

Mẫu thu được sau quá trình chuẩn bị là lớp mỏng trên bề mặt các miếng lót đặc chủng

được đưa vào bộ gá của kính hiển vi quang học BX40, hãng Olympus, Nhật bản (hình 3.9).

Kính hiển vi sử dụng hệ thống cơ quang điện tử để định vị, điều chỉnh chiếu sáng lên bề mặt

mẫu, ánh sáng huỳnh quang, độ nét và diện tích quan sát. Kính hiển vi chưa có bộ option để

nối với USB, hay máy tính làm nhiệm vụ lưu giữ các vi hình ảnh (microimages). Chính vì

vậy, đề tài đã thiết kế bộ gá máy ảnh kĩ thuật số loại Nikon D5000, độ phân giải 12.30; tiêu

cự f/3.5-5.6 GVR, vào cửa quan sát của kính hiển vi để chụp các vi hình ảnh huỳnh quang.

Độ phóng đại của kính hiển vi lấy thống nhất là 10.000 lần để quan sát tất cả các mẫu thử

nghiệm.

Hình 3. 9 Kính hiển vi huỳnh quang BX 40- Olympus

Dưới đây trình bầy tóm tắt kết quả thu được.

Sau hàng chục đợt hợp tác tổ chức thử nghiệm theo phương thức đối chứng đã dần cải

tiến về kĩ thuật vi bọc, chức năng hoá, gắn kết với phần tử sinh học đặc hiệu và các điều kiện

nuôi cấy chuẩn bị mẫu phân tích, cũng như kĩ thuật quan sát để thu được vi ảnh chất lượng.

Đã tìm ra điều kiện kĩ thuật cho qui trình phân tích đối với hai sản phẩm vắc-xin sởi.

Phân tích vắc-xin sởi

Thử nghiệm tiến hành trên khay 96 giếng. Tại hình 3.10 là vi ảnh của tế bào vero nhiễm

virút sởi sử dụng công cụ đánh dấu MP (USA) và công cụ đánh dấu Tb1-XEuXPO4.H2O-SCN-

IgG. Ta thấy sản phẩm của phản ứng miễn dịch giữa công cụ đánh dấu và viút sởi cụm lại

thành các vùng có diện tích lớn. Các vùng diện tích lớn trên luôn xuất hiện dời dạc và không

cụm lại với nhau. Độ sáng của vùng co cụm phụ thuộc chủ yếu vào nồng đô tế bào vero trong

dịch bào chế mẫu phân tích (trong qui trình chuẩn bị mẫu phân tích, nồng độ tế bào vero ấn

định là 200.000 tế bào/ml).

Sau nhiều giai đoạn cải tiến tính chất của công cụ đánh dấu, trên cơ sở phân tích kỹ các

điều kiện chuẩn bị mẫu và các điều kiện thử nghiệm đối chứng và qua hàng chục đợt thí

nghiệm tại Trung tâm Polyvac, đã tiến hành thí nghiệm với rất nhiều mẫu phân tích. Thời

gian cho mỗi lần thử nghiệm thường kéo dài gần 1 tuần. Như vậy các kết luận rút ra là đáng

tin cậy công cụ đánh dấu mới có thể thay thế sản phẩm cùng loại nhập khẩu như MP (USA).

(a) (b) (c)

Vi ảnh tế bào vero chưa

nhiễm virus sởi, công cụ

Vi ảnh tế bào vero nhiễm

virút sởi,công cụ đánh dấu

Vi ảnh tế bào vero nhiễm

virút sởi, công cụ đánh dấu

đánh dấu MP (USA). MP (USA). )-(Eu,Tb)PO4.H2O-GDA-

IgG

Hình 3. 10 (a) Vi ảnh tế bào vero nhiễm virút sởi sử dụng công cụ đánh dấu MP (USA); (b

Vi ảnh tế bào vero nhiễm virút sởi,công cụ đánh dấu MP (USA). (c) Vi ảnh tế bào vero

nhiễm virút sởi sử dụng công cụ đánh dấu )-(Eu,Tb)PO4.H2O-GDA-IgG

Nhận xét ban đầu có thể thấy rằng công cụ đánh dấu đặc hiệu dựa trên vật liệu nanô

phát quang có độ nhạy tương đương, ổn định trong sử dụng và lưu giữ tạo điều kiện thuận lợi

để các kết quả phân tích dễ dàng lặp lại so với sản phẩm nhập ngoại đang sử dụng ở Trung

tâm Polyvac. Ngoài ra, màu sắc và cường độ phát quang của mẫu thử nghiệm khá ổn định

trong thời gian vài ba tháng với điều kiện lưu giữ ở nhiệt độ thấp. Các nhận xét rút ra từ các

thí nghiệm trên chỉ là đánh giá hết sức sơ bộ vì hạn chế thời gian, kinh phí, qui mô và loại

vắc-xin tiến hành thử nghiệm.

Chính vì vậy, các kết quả trên cần phải được thử nghiệm tiếp tục theo qui trình thử

nghiệm nghiêm ngặt với định hướng đưa vào ứng dụng thường xuyên trong sản xuất vắc-xin.

Trên cơ sở đó sẽ xác định chính xác mức độ hoàn chỉnh của công nghệ chế tạo công cụ đánh

dấu, tiếp đến là đánh giá độ nhạy, độ ổn định và độ lặp lại của qui trình phân tích.

KẾT LUẬN

Trong đề tài „Chế tạo và tính chất của vật liệu dây nano Eu/TbPO4.H2O nhằm ứng

dụng trong y sinh’’ chúng tôi đã thu được các kết quả sau:

Xây dựng quy trình công nghệ chế tạo thành công được vật liệu nano

(Tb,Eu)PO4.H2O dạng dây sử dụng phương pháp micrrowave. Khảo sát các tỷ lệ nồng độ

của Eu3+

/Tb3+

thay đổi từ 1/1 – 1/16, kết quả cho thấy với tỷ lệ Eu3+

/Tb3+

là 1/8, tính chất

của vật liệu là tốt nhất.

Bằng các phép đo hình thái học và cấu trúc của vật liệu xác định được chiều

dài dây nano nằm trong khoảng 150nm - 400nm, chiều rộng khoảng 10-20 nm. Cấu trúc của

vật liệu là đơn pha với cấu trúc tetragonal kiểu rhabdophane.

Các kết quả đo huỳnh quang cho thấy các vật liệu dây nano thu được phát

quang mạnh trong vùng đỏ với các chuyển dời đặc trưng của ion Eu3+

từ mức 5D0→

7Fn (n=1,

2, 3, 4) khi được kích thích tại bước sóng 370nm. Tương ứng với các đỉnh 588, 612, 652 và

696nm. Cường độ phát xạ của ion Eu3+

đạt giá trị cực đại với tỷ lệ nồng độ Eu3+

/Tb3+

là 1/8

và đỉnh phát xạ mạnh nhất ở 612nm.

Đã tiến hành bọc vỏ dây nano (Tb,Eu)PO4.H2O bằng silica, chức năng hóa bề

mặt bằng nhóm NH2 và gắn kết với phần tử mang hoạt tính sinh học IgG thông qua cầu nối

glutaraldehyd. Hệ vật liệu (Tb,Eu)PO4.H2O@SiO2-NH2-GDA-IgG được xem như một công

cụ trong việc đánh dấu huỳnh quang nhằm nhận dạng virut sởi.

Thử nghiệm việc sử dụng công cụ đánh dấu huỳnh quang nhận dạng virut sởi.

Các kết quả cho thấy hệ vật liệu này cho các hình ảnh tương đương với việc sử dụng các sản

phẩm nhập ngoại, vật liệu có độ nhạy khá tốt và ổn định (tiêu bản bền ở nhiệt độ thấp từ 2

đến 3 tháng).

HƢỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI

Do những hạn chế về dụng cụ thiết bị và thời gian và kinh phí. Vì vậy chúng tôi

mong muốn hướng phát triển tiếp theo của đề tài là:

Thay đổi tỷ lệ NH4H2PO4 /(Tb, Eu)(NO3)3.H2O để thiết lập thêm dạng hạt của

hệ vật liệu phát quang nano chứa đất hiếm, sau đó bọc và chức năng hóa bề mặt để so

sánh tính chất quang với dạng dây của vật liệu phát quang (Tb,Eu)PO4.H2O và nghiên

cứu nhiều ứng dụng khác.

Tiếp tục nghiên cứu thêm độ nhạy, ổn định, tiêu bản của sản phẩm để đưa vào

ứng dụng thường xuyên trong sản xuất vắc-xin. Trên cơ sở đó sẽ xác định chính xác mức

độ hoàn chỉnh của công nghệ chế tạo công cụ đánh dấu, tiếp đến là đánh giá độ nhạy, độ

ổn định và độ lặp lại của qui trình phân tích.

References

Tiếng Việt

[1]. Cao Thị Ánh (2008), tổng hợp và nghiên cứu tính chất của các vật liệu dạng hạt có kích

thước nanomet bằng phương pháp hóa học, khóa luận tốt nghiệp Vật lý Kỹ thuật.

[2]. Ngyễn Mạnh Hùng (2012), chế tạo và tính chất của vật liệu nano tích hợp phát quang từ

tính chứa dây nano TbPO4.H2O và oxit sắt, khóa luận tốt nghiệp Vật lý kỹ thuật và công

nghệ nano, Đại học Công Nghệ, Đại học Quốc gia Hà Nội.

[3]. Lâm Thị Kiều Giang (2011), nghiên cứu chế tạo vật liệu nano thấp chiều trên nền Ytri,

Ziriconi và tính chất quang của chúng, luận án tiến sỹ KHVL.

[4]. Cao Văn Vương (2011), khảo sát cấu trúc hạt nano vàng ứng dụng cố định phân tử sinh

học, khóa luận tốt nghiệp Vật lý kỹ thuật.

[5]. Nguyễn Thị Thùy Linh (2011), nghiên cứu tính chất huỳnh quang của vật liệu nano SnO2

pha tạp Eu3+

, luận văn thạc sỹ KHVL.

[6]. Đinh Xuân Lộc, Nguyễn Vũ và Trần Kim Anh (2009), “Tổng hợp hạt Nano phát quang

CePO4 : Tb trong dung môi nhiệt độ sôi cao Diethylen glucol”, Hội nghị Vật lý chất rắn và

Khoa học vật liệu toàn quốc lần thứ 6 (SPMS-2009) - Đà Nẵng.

[7]. Đỗ Văn Tuy (2012), chế tạo và nghiên cứu tính chất quang của vật liệu phát quang chứa

ion đất hiếm Eu (III), khóa luận tốt nghiệp Vật lý kỹ thuật.

Tiếng Anh

[8]. Bing Yan, Jianfeng Gu, Xiuzhen Xiao (2009), “LnPO4:RE3+

(La = La,Gd; RE

=Eu,Tb)nanocrystals: solvo-thermal synthesis, microstructure and photoluminescence”, J

Nanopart Res.

[9]. Branislav Jovani ´, Marco Bettinelli, Boˇ zidar Radenkovi ´, Marijana Despotovi

´Zraki ´, Zorica Bogdanovi ´ (2012), “Optical spectroscopy of nanocrystalline Gd3Ga5O12

doped with Eu3+

and high pressures” Materials Chemistry and Physics 132, 273–277.

[10]. C.C. Santos, I.Guedes, C.-K.Loong, L.A. Boatner (2007), “Low–temperature Raman

spectra of YbVO4”, VibrationalSpectroscopy, 45, 95–98.

[11]. Chitta Ranjan Patra, Gabashvili Alexandra, Sujata Patra, David Solomon Jacob, Aharon

Gedanken, Asher Landau and Yossi Gofer (2005), “Microwave approach for the synthesis

of rhabdophane-type lanthanide orthophosphate (Ln=La, Ce, Nd, Sm, Eu, Gd and Tb)

nanorods under solvothermal conditions”, New J.Chem, 29, 733–739.

[12]. Chitta Ranjan Patra, Resham Bhattacharya, Sujata Patra, Sujit Basu, Priyabrata Mukherjee

and Debabrata Mukhopadhyay (2006), “Inorganic phosphate nanorods are a novel

fluorescent label in cell biology”, Journal of Nanobiotechnology, 4:11, 1477-3155.

[13]. Cuicui Yu, Min Yu, Chunxia Li, Xiaoming Liu, Jun Yang, Piaoping Yang, Jun Lin (2009),

“Facile sonochemical synthesis and photoluminescent properties of lanthanide

orthophosphate nanoparticles”, Journal of Solid State Chemistry, 182, 339–347.

[14]. Dan Wang, Yuhua Wang (2009), “Optical properties of (Y,Tb)PO4 under VUV

excitation”, Materials Chemistry and Physics, 115, 699–702.

[15]. Feng Wang, Debapriay Banerjee, Yongsheng Liu, Xueyuan Chen and Xiaogang Liu

(2010), “Upconversion nanoparticles in biological labeling, imaging, and therapy”, The

Royal Society of chemistry, 135, 1839 – 1854.

[16]. Feng Wang, Wee Beng Tan, Yong Zhang, Xianping Fan and Minquan Wang (2006),

“Luminescent nanomaterials for biological labeling”, Nanotechnology 17, R1–R13.

[17]. Ganngam Phaomei, R.S.Ningthoujam, W.Rameshwor Singh, Naorem Shanta Singh,

M.Niraj Luwang, R.Tewari, R.K.Vatsa (2010), “Low temperature synthesis and

luminescence properties of re-dispersible Eu3+

doped LaPO4 nanorods by ethylene glycol

route‟‟, Optical Materials 32, 616–622.

[18]. Genevie `ve Mialon, Melanie Poggi, Didier Casanova, Thanh - Liem Nguyen, Silvan

Turkcan, Antigoni Alexandrou, Thierry Gacoin, Jean – Pierre Boilot (2009),

“Luminescent oxide nanoparticles with enhanced optical properties”, Journal of

Luminescence.

[19]. G.Stryganyuk, D.M. Trots, A. Voloshinovskii, T. Shalapska, V. Zakordonskiy, V.

Vistovskyy, M. Pidzyrailo, G. Zimmerer (2008), “Luminescence of Ce3+

doped LaPO4

nanophosphors upon Ce3+

4f–5d and band-to-band excitation”, Journal of Luminescence,

128, 355–360.

[20]. Guoyi Dong, Hengxin Ma, Yufeng Liu, Zhiping Yang, Qingbo Liu (2012), “Synthesis and

photoluminescence properties of the high-brightness Eu3+

doped Sr3Bi(PO4)3 phosphors,

Optics Communications 285, 4097–4101.

[21]. Hassan M.E .Azzazy, Mai M.H. Mansour (2009), “In vitro diagnostic prospects of

nanoparticles”, Clinica Chimica Acta, 403, 1–8.

[22]. Hoang Thi Khuyen1, Nguyen Thanh Huong

1, Tran Thu Huong

1, Nguyen Thanh Binh

1, Le

Quoc Minh1,2

(2010), “synthesis, characterrization and luminescent properties of Tb(III)

doped Eu(III) complex nanoparticles”, The 5th

International Workshop on Advanced

Materials Science and Nanotechnology (IWAMSN) - Hanoi, Vietnam – November.

[23]. In-Sun Cho, Geun Kyu Choi, Jae-Sul An, Jeong-Ryeol Kim, Kug Sun Hong (2009),

“Sintering, microstructure and microwave dielectric properties of rare earth

orthophosphates, RePO4 (Re=La, Ce, Nd, Sm, Tb, Dy, Y, Yb)”, Materials Research

Bulletin, 44, 173–178.

[24]. Jiantao L ¨ u ,Ting Fan,Jianing Xie,Guojie Chen (2012), “Tunable luminescence and

energy transfer of TbPO4:Eu3+

nanocrystals”, Optics Communications, Volume 286, 221-

223.

[25]. Jinrong Bao, Ranbo Yu, Jiayun Zhang, Xiaodan Yang, Dan Wang, J inxia Deng, Jun

Chen, and Xianran Xing (2009), “Controlled Synthesis of Terbium Orthophosphate

Spindle-Like Hierarchical Nanostructures with Improved Photoluminescence”, Wiley-VCH

Verlag GmbH&Co.KGaA, Weinheim, Issue 16, 2388-2392.

[26]. J.M.Nedelec, C.Mansuy, R.Mahiou (2003), “Sol – gelderived YPO4 and LuPO4

phosphors, aspectroscopic study”, Journal of Molecular Structure, vol 651, 165–170.

[27]. Ka-Leung Wong, Ga-Lai Law, Margaret B. Murphy, Peter A.Tanner, Wing-Tak Wong,

Paul Kwan-Sing Lam, and Michael Hon-Wah Lam (2008), “Functionalized Europium

Nanorods for In Vitro Imaging”, Inorganic Chemistry, Vol.47, No.12, 5190-5196.

[28]. Kunihiko Oka, Hiromi Unoki, Hajime Shibata, Hiroshi Eisaki (2006) “Crystal growth of

rare-earth orthovanadate (RVO4) by the floating-zone method” Journal of Crystal Growth,

286, 288–293.

[29]. K.H. Jang, W.K. Sung, E.S. Kim, L.Shi, J.H. Jeong, H.J. Seo (2009), “Time -resolved

luminescence spectroscopy of a YVO4:Eu3+

thin film”, Journal of Luminescence.

[30]. Mathieu L.Viger & Ludovic S. Live & Olivier D. Therrien & Denis Boudreau (2008),

“Reductionof Self-Quenchingin Fluorescent Silica-Coated Silver Nanoparticles”,

Plasmonics, 3:33–40.

[31]. Mei Yang, Hongpeng You, Yanhua Song, Yeju Huang, Guang Jia, Kai Liu, Yuhua Zheng,

Lihui Zhang, and Hongjie Zhang (2009), “Synthesis and Luminescence Properties of

Sheaflike TbPO4 Hierarchical Architectures with Different phase Structures”, J. Phys.

Chem. C, Vol.113, No.47, 113, 20173–20177.

[32]. M. Dorogova, A. Navrotsky, L.A. Boatner (2007), “Enthalpies of formation of rare earth

orthovanadates, REVO4” Journal of Solid State Chemistry, 180, 847–851.

[33]. Nguyen Thanh Huong, Nguyen Duc Van, Dinh Manh Tien, Do Khanh Tung, Nguyen

Thanh Binh, Tran Kim Anh and Le Quoc Minh, “Structural and luminescent properties of

(Eu,Tb)PO4.H2O nanorods/nanowires prepared by microwave technique”, Journal of rare

earths, Vol. 29, No. 12, Dec. 2011, P. 1170

[34]. Paulo C.de Sousa Filho, Osvaldo A.Serra (2009), “Red, green, and blue lanthanum

phosphate phosphor sobtained via surfactant-controlled hydrothermal synthesis”, Journal

of Luminescence, 129, 1664–1668.

[35]. Quoc Minh Le, Thu Huong Tran, Thanh Huong Nguyen, Thi Khuyen Hoang, Thanh Binh

Nguyen, Khanh Tung Do, Kim Anh Tran, Dang Hien Nguyen, Thi Luan Le, Thi Quy

Nguyen, Mai Dung Dang, Nu Anh Thu Nguyen and Van Man Nguyen (2012),

“Development of fluorescence label tool based on lanthanides nanophosphors for viral

biomedical application”. Adv. Nat. Sci.: Nanosci. Nanotechnol. 3, 035003 (10pp)

doi:10.1088/2043-6262/3/3/035003.

[36]. Vale ´rie Buissette, Me ´lanie Moreau,Thierry Gacoin, Jean-PierreBoilot, Jean Yves

Chane-Ching, and Thierry LeMercier (2004), “Colloidal Synthesis of Luminescent

Rhabdophane LaPO4:Ln3+

xH2O (Ln Ce,Tb,Eu; x 0.7) Nanocrystals” Chem. Mater,

Vol.16, No.19. 3767 - 3773.

[37]. Weihua Di, Marc-Georg Willinger, Rute A.S. Ferreira, Xinguang Ren, Shaozhe Lu, and

NicolaPinna (2008), “Citric Acid-Assisted Hydrothermal Synthesis of Luminescent

TbPO4:Eu Nanocrystals: Controlled Morphology andT unable Emission”, J. Phys. Chem.

C, Vol.112, No.48, 18815–18820.

[38]. Weihua Di, Xiaojun Wang, Peifeng Zhu, Baojiu Chen (2007), “Energy transfer and heat-

treatment effect of photoluminescence in Eu3+

- doped TbPO4 nanowires”, Journal of Solid

State Chemistry, 180, 467–473.

[39]. Weiliu Fan,WeiZhao, LipingYou ,XinyuSong, WeiminZhang, HaiyunYu, SixiuSun (2004)

“A simple method to synthesize single-crystalline lanthanide orthovanadate nanorods”,

Journal of SolidState Chemistry 177, 4399–4403.

[40]. Yang Chen, Xian-Wen Wei, Kong-Lin Wu, Xiao-Wang Liu (2012), “A facile

hydrothermal route to flower-like single crystalline EuPO4.H2O”, Materials Letters 89,

108–110.

[41]. Ying-Ling Liu, Yen-Hsing Wu, Ru-Jong Jeng, Shenghong A.Dai (2009),

“Functionalization of silica nanoparticles with 4-isocyanato-40-(3, 30 -dimethyl-2, 4-

dioxo-azetidino) diphenyl methane, surface chemical reactivity and nanohybrid

preparation”, Journal of Colloid and Interface Science.

[42]. YU Wenyuan, LI Guanlai, ZHOU Li (2010), “Sonochemical synthesis and

photoluminescence properties of rare-earth phosphate core/shell nanorods”, Journal of

rare earths, Vol. 28, No. 2, p. 171.

[43]. Zheng-GuangYan, Ya-WenZhang, Li-PingYou, RuiSi, Chun-HuaYan (2004), “General

synthesis and characterization of monocrystalline 1D-nanomaterials of hexagonal and

orthorhombic lanthanide orthophosphate hydrate”, Journal of Crystal Growth 262, 408–

414.

[44]. Zhengwen Yang, Xueguang Huang, LiSun, Ji Zhou, Gang Yang, Bo Li, and Cailan Yu

(2009), “Energy transfer enhancement in Eu3+

doped TbPO4 inverseopal photonic

crystals”, journal of applied physics, 105, 083523.

Các nguồn khác

[45]. http://wikipedia.org

[46]. http://www.sciencedirect.com/