Thông tin kết quả nghiên cứu đề tài KH&CN cấp Đại học mã số ĐH2018-TN06-03 do ThS. Nguyễn Thị Ngọc Linh - Trường Đại học Khoa học - Đại học Thái Nguyên chủ nhiệm

THÔNG TIN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU

1. Thông tin chung

• Tên đề tài: Nghiên cứu tổng hợp vật liệu lai nano ferit từ - bạc và định hướng ứng dụng trong lĩnh vực y – sinh.
• Mã số: ĐH2018-TN06-03.
• Chủ nhiệm đề tài: ThS. NCS. Nguyễn Thị Ngọc Linh.
• Tổ chức chủ trì: Trường Đại học Khoa học – Đại học Thái Nguyên.
• Thời gian thực hiện: 01/2018 - 12/2019 (gia hạn thêm 6 tháng đến 6/2020).

2. Mục tiêu

Xây dựng được quy trình công nghệ chế tạo cấu trúc lai ferit từ - bạc kích thước nano có khả năng chuyển đổi từ - nhiệt, quang - nhiệt cao; khả năng diệt khuẩn mạnh định hướng ứng dụng làm tác nhân nhiệt trị trong điều trị bệnh ung thư và diệt khuẩn.

3. Tính mới và sáng tạo

• Tổng hợp thành công vật liệu Fe₃O₄ độ đồng đều cao bằng phương pháp phân hủy nhiệt trong dung môi ODE. Vật liệu được chế tạo có sử dụng thêm tiền chất FeCl₂.4H₂O nhằm tiết kiệm chi phí.
• Tổng hợp thành công vật liệu nano lai Fe₃O₄/Ag với khả năng điều khiển cấu trúc (lõi - vỏ hoặc dumbbell), kích thước, thành phần và độ đồng đều thông qua việc thay đổi điều kiện thực nghiệm (nồng độ tiền chất Ag sử dụng). Hệ lai chế tạo được có hiệu suất chuyển đổi quang/từ nhiệt cao khi kết hợp đồng thời cả đốt từ và quang.

4. Kết quả nghiên cứu

• Chế tạo thành công hạt nano Fe₃O₄ dạng hình cầu, đơn phân tán, cấu trúc đơn pha spinel bằng phương pháp phân hủy nhiệt.
• Chế tạo thành công hệ nano lai Fe₃O₄/Ag (cấu trúc lõi – vỏ hoặc dumbbell) kích thước trung bình nhỏ hơn 20,0 nm bằng phương pháp nuôi mầm trong dung môi hữu cơ. Các hạt nano lai Fe₃O₄/Ag sau khi được chuyển pha vào nước bằng PMAO cho dung dịch có độ bền và ổn định cao.
• Hiệu suất gia nhiệt của hạt nano lai Fe₃O₄/Ag được tăng cường khi kết hợp đồng thời cả từ và quang (MHT + PTT) so với trường hợp sử dụng từ trường xoay chiều (MHT) hoặc chiếu laze (PTT) riêng rẽ.
• Hệ vật liệu Fe₃O₄/Ag thể hiện hoạt tính kháng khuẩn trên cả Gram dương và Gram âm và cao hơn so với của các hạt nano Ag riêng rẽ có cùng kích thước. 

5. Sản phẩm

5.1. Sản phẩm khoa học

06 bài báo đăng trên tạp chí Khoa học:

1. Thi Ngoc Linh Nguyen, Truc Vy Do, Thien Vuong Nguyen, Phi Hung Dao, Van Thanh Trinh, Van Phuc Mac, Anh Hiep Nguyen, Duc Anh Dinh, Tuan Anh Nguyen, Thi Kieu Anh Vo, Dai Lam Tran, Trong Lu Le (2019), “Antimicrobial activity of acrylic polyurethane/Fe₃O₄-Ag nanocomposite coating (Hoạt tính kháng khuẩn của lớp phủ nano compozit polyurethan acrylic/Fe₃O₄-Ag)”, Progress in Organic Coatings, No. 132, pp. 15-20, (SCI, Q1, IF₂₀₂₀73).
2. Nguyễn Thị Ngọc Linh, Lê Thị Thanh Tâm, Lê Thế Tâm, Ngô Thanh Dung, Phạm Hồng Nam, Nguyễn Văn Đàm Thiên, Nguyễn Hoa Du, Phan Ngọc Hồng, Trần Đại Lâm, Lê Trọng Lư (2018), “Nghiên cứu chế tạo và khảo sát độ bền của chất lỏng từ mangan ferit trong nước”, Tạp chí hóa học, số 56(6e2), 214-219.
3. Nguyễn Thị Ngọc Linh, Ngô Thanh Dung, Lê Thế Tâm, Lê Thị Thanh Tâm, Đào Thị Thu Hà, Trần Đại Lâm, Lê Trọng Lư (2019), “Nghiên cứu chế tạo hạt nano Ag đơn phân tán trong dung môi hữu cơ”, Tạp chí hóa học, số 57(2E1,2), tr. 11-15.
4. Nguyễn Thị Ngọc Linh, Lê Thế Tâm, Lê Thị Thanh Tâm, Ngô Thanh Dung, Phạm Hồng Nam, Đoàn Thanh Tùng, Nguyễn Văn Đàm Thiên, Phan Ngọc Hồng, Trần Đại Lâm, Lê Trọng Lư (2019), “Ảnh hưởng của tiền chất vô cơ đến kích thước, độ đồng đều và tính chất của hạt nano Fe₃O₄ chế tạo bằng phương pháp phân hủy nhiệt”, Tạp chí hóa học, số 57(2E1,2), tr. 22-26.
5. Nguyễn Thị Ngọc Linh, Trịnh Đình Khá, Lê Thị Thanh Tâm, Lê Trọng Lư, Lê Thế Tâm, Ngô Thanh Dung, Võ Kiều Anh (2019), “Hoạt tính kháng khuẩn của dung dịch nano Ag được tổng hợp trong dung môi hữu cơ ở nhiệt độ thấp”, Tạp chí Phân tích Hóa, Lý và Sinh học, số 24(4A), tr. 106-111.
6. Nguyễn Thị Ngọc Linh, Trịnh Đình Khá, Lê Thị Thanh Tâm, Lê Thế Tâm, Hoàng Yến Nhi, Ngô Thanh Dung, Võ Kiều Anh, Lê Trọng Lư (2019), “Nghiên cứu chế tạo và hoạt tính kháng khuẩn của hệ nano lai Fe₃O₄@Ag”, Tạp chí Phân tích Hóa, Lý và Sinh học, số 24(4A), tr. 112-116.

5.2. Sản phẩm đào tạo

02 đề tài sinh viên nghiên cứu khoa học đã nghiệm thu:

1. Đào Thị Thu Hà (2018), Nghiên cứu tổng hợp và đặc trưng tính chất của hạt nano mangan ferit, Đề tài sinh viên nghiên cứu khoa học, Trường Đại học Khoa học – Đại học Thái Nguyên.
2. Nguyễn Văn Đàm Thiên (2019), Tổng hợp và đặc trưng tính chất vật liệu nano từ Fe₃O₄ định hướng ứng dụng trong y sinh, Đề tài sinh viên nghiên cứu khoa học, Trường Đại học Khoa học – Đại học Thái Nguyên (Đề tài đạt giải Nhì – Giải thưởng sinh viên nghiên cứu khoa học toàn quốc 2019 )

01 khóa luận tốt nghiệm Đại học đã nghiệm thu:

1. Đào Thị Thu Hà (2019), Khảo sát một số yếu tố ảnh hưởng đến cấu trúc và tính chất hệ lai Fe₃O₄ - Ag, Khóa luận tốt nghiệp Đại học, Trường Đại học Khoa học – Đại học Thái Nguyên.

6. Phương thức chuyển giao, địa chỉ ứng dụng, tác động và lợi ích mang lại của kết quả nghiên cứu:

• Khả năng áp dụng: có thể làm nguyên liệu đầu vào cho các nghiên cứu của các trường Đại học, Viện nghiên cứu hoặc các công ty dược.
• Phương thức chuyển giao kết quả nghiên cứu: cung cấp tài liệu tham khảo cho học viên, sinh viên nghiên cứu khoa học về lĩnh vực hóa dược.

INFORMATION ON RESEARCH RESULTS

1. General information

• Project title: Synthesis of ferrite - silver hybrid nanomaterials for biomedical application.
• Code number: ĐH2018-TN06-03.
• Coordinator: MA.PhD. Student Nguyen Thi Ngoc Linh.
• Implementing institution: Thai Nguyen University of Sciences.
• Duration: from 01/2018 to 12/2019 (extend for 6 months to 6/2020).

2. Objective(s)

The fabrication of ferrite-silver hybrid nanostructures that have magnetic/photo heating with high efficiency and strong antibacterial activity.

3. Creativeness and innovativeness

• Magnetic iron oxide (Fe₃O₄) nanoparticles with uniform size were fabricated by thermal decomposition method in ODE solvent at high temperature. Using the FeCl₂.4H₂O precursor to save costs.
• Based on obtained Fe₃O₄ nanoparticles, we fabricated Fe₃O₄/Ag hybrid nanoparticles with controlled structures (core-shell, dumbbell - like) by seeded growth method through changing experimental conditions (precursor concentration of Ag). The fabricated hybrid materials have a high optical/magnetic conversion efficiency when combining both magnetic and optical simultaneously.

4. Research results

• Fe₃O₄ nanoparticles  have been successfully synthesised by thermal decomposition  method. TEM images show that spherical and monodisperse nanoparticles were obtained.
• Fe₃O₄/Ag hybrid nanoparticles with an average size less than 20.0 nm have been successfully synthesised through seeded growth  method  in organic solvents. As a result, after encapslutated by poly (maleic anhydride-alt-1-octadecen) (PMAO), surface of Fe₃O₄/Ag becomes hydrophylic and well-dispersed in water.
• The heating efficiency of Fe₃O₄/Ag hybrid nanoparticles is enhanced when combining both magnetic and optical simultaneously.
• The antibacterial activity of Fe₃O₄-Ag hybrid nanoparticles showed potent inhibitory activity against both Gram-positive and Gram-negative pathogens and higher than that of individual Ag nanoparticles of the same size.

5. Products

5.1. Scientific publications

There are 06 published papers

1. Thi Ngoc Linh Nguyen, Truc Vy Do, Thien Vuong Nguyen, Phi Hung Dao, Van Thanh Trinh, Van Phuc Mac, Anh Hiep Nguyen, Duc Anh Dinh, Tuan Anh Nguyen, Thi Kieu Anh Vo, Dai Lam Tran, Trong Lu Le (2019), “Antimicrobial activity of acrylic polyurethane/Fe₃O₄-Ag nanocomposite coating”, Progress in Organic Coatings, No.132, pp.15-20.
2. Nguyen Thi Ngoc Linh, Le Thi Thanh Tam, Le The Tam, Ngo Thanh Dung, Pham Hong Nam, Nguyen Van Đam Thien, Nguyen Hoa Du, Phan Ngoc Hong, Tran Đai Lam, Le Trong Lu (2018), “Study on fabrication and stability of water magnetic manganese ferrite-based nanofluids”, Vietnam Journal of Chemistry, No. 56(6e2), pp. 214-219.
3. Nguyen Thi Ngoc Linh, Ngo Thanh Dung, Le The Tam, Le Thi Thanh Tam, Đao Thi Thu Ha, Tran Đai Lam, Le Trong Lu (2019), “Study on fabrication of monodisperse Ag nanoparticles prepared in organic solvent”, Vietnam Journal of Chemistry, No. 57(2E1,2), pp. 11-15.
4. Nguyen Thi Ngoc Linh, Le The Tam, Le Thi Thanh Tam, Ngo Thanh Dung, Pham Hong Nam, Đoan Thanh Tung, Nguyen Van Đam Thien, Phan Ngoc Hong, Tran Đai Lam, Le Trong Lu (2019), “Effects of inorganic compounds on size, uniform and characteristics of Fe₃O₄ nanoparticles prepared by thermal decomposition”, Vietnam Journal of Chemistry, No. 57(2E1,2), pp. 22-26.
5. Nguyễn Thị Ngọc Linh, Trịnh Đình Khá, Lê Thị Thanh Tâm, Lê Trọng Lư, Lê Thế Tâm, Ngô Thanh Dung, Võ Kiều Anh (2019), “Antibacterial activity of nano silver solution prepared in organic solvent at low temperature”, Journal of analytical sciences, No. 24(4A), pp. 106-111.
6. Nguyễn Thị Ngọc Linh, Trịnh Đình Khá, Lê Thị Thanh Tâm, Lê Thế Tâm, Hoàng Yến Nhi, Ngô Thanh Dung, Võ Kiều Anh, Lê Trọng Lư (2019), “Study on fabrication of Fe₃O₄@ag hybrid nanoparticles and its antibacterial activity”, Journal of analytical sciences, No. 24(4A), pp. 112-116.

5.2. Training results

02 scientific research student:

1. Dao Thi Thu Ha (2018), Synthesis and properties of manganese ferrite nanoparticles, Students study topics scientific, Thai Nguyen University of Sciences.
2. Nguyen Van Dam Thien (2019), Synthesis and properties of Fe₃O₄ nanomaterials for biomedical application, Students study topics scientific, Thai Nguyen University of Sciences. (Second prize - student of national scientific research 2019).

01 under graduation thesis:

1. Dao Thi Thu Ha (2019), Effect of reaction conditions on structure and properties of Fe₃O₄ – Ag hybrid nanomaterials, Under graduation thesis Thai Nguyen University of Sciences.

6. Transfer alternatives, application institutions, impacts and benefits of reserach results

• Ability to apply: Can be used as an input for research of universities, research institutes or pharmaceutical companies.
• Transferring methods research results: providing reference for practitioners and students in the field of pharmacy.

Lịch nghiệm thu cấp Đại học