Nhằm xây dựng và làm chủ quy trình tích hợp các mẫu vật liệu UCNP@NMOF nanocomposite cấu trúc lõi-vỏ; xây dựng hệ phân phối thuốc điều trị ung thư hướng mục tiêu UCNP@NMOF-aptamer complexes; tiếp tục phát triển hệ vật liệu tích hợp đa chức năng Fe3O4@UCNP@NMOF nanocomposite có thể đồng thời ứng dụng để chụp ảnh phát quang chuyển đổi ngược, chụp ảnh cộng hưởng từ MIR, dẫn và nhả thuốc trúng đích có chỉ dẫn hình ảnh…, nhóm nghiên cứu Viện Khoa Học Vật Liệu, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam do TS. Lâm Thị Kiều Giang làm chủ nhiệm đã đề xuất thực hiện đề tài: “Nghiên cứu chế tạo vật liệu tích hợp đa chức năng UCNP@NMOF nanocomposite định hướng ứng dụng trong chẩn đoán và điều trị ung thư trúng đích”.

Sau một thời gian triển khai thực hiện, đề tài thu được một số kết quả sau:

1. Đã chế tạo thành công hệ vật liệu tích hợp đa chức năng UCNP@NMOF nanocomposite

Trong nội dung nghiên cứu này, đề tài đã chế tạo thành công nhiều loại vật liệu khung cơ kim kích thước nano và vật liệu nano có khả năng phát quang Up-conversion và Downconversion điển hình như: NaYF4:Er3+, Yb3+; NaYF4:Er3+, Yb3+@NaYF4; NaYF4:Er3+ , Yb3+@SiO2; Các loại vật liệu khung cơ kim MIL-88A; MIL-100; MIL-101_NH2; ZIF-8; ZrMOF; Zr-MOF:RE3+ (RE= Eu, Tb, /Er, Yb); Gd-MOF; Gd-MOF:RE3+; Y-MOF:RE3+ v.v. Trên cơ sở các hệ vật liệu khung cơ kim kích thước nano và vật liệu nano có khả năng phát quang Upconversion và Down-conversion, đề tài cũng đã chế tạo thành công hệ vật liệu tích hợp đa chức năng UCNP@NMOF nanocomposite điển hình như: NaYF4:Er3+, Yb3+@MIL-100; NaYF4:Er3+, Yb3+@ZIF-8; NaYF4:Tm3+, Yb3+@MIL-100; NaYF4:Tm3+, Yb3+@ZIF-8… NaGdF4:Er3+, Yb3+@MIL-100; NaGdF4:Er3+, Yb3+@ZIF-8; NaGdF4:Tm3+, Yb3+@MIL-100; NaGdF4:Tm3+ , Yb3+@ZIF-8; NaYF4:Er3+, Yb3+@Y-MOF; NaYF4:Er3+, Yb3+@Y-MOF:Eu3+, Tb3+; NaYF4:Er3+, Yb3+@Zr-MOF; NaYF4:Er3+, Yb3+@Zr-MOF:Eu3+, Tb3+ v.v... Tất cả các mẫu vật liệu đã chế tạo đều được nghiên cứu chi tiết bằng các thiết bị đo hiện đại như FESEM, TEM, HRTEM, EDX, X-ray, FTIR, BET, TGA, DTA, Hệ đo huỳnh quang phân giải cao, Hệ đo huỳnh quang phân giải thời gian…

Các kết quả đạt được đã chứng tỏ các mẫu vật liệu đã chế tạo kể trên đều là các hệ vật liệu mới, có ý nghĩa khoa học lớn, đã và đang thu hút được sự quan tâm chú ý của nhiều nhóm nghiên cứu trong và ngoài nước và có triển vọng ứng dụng trong các lĩnh vực quang y sinh, chụp ảnh sinh học; cảm biến…

2. Đã xây dựng quy trình chức năng hóa bề mặt và gắn kết hệ vật liệu UCNP@NMOF nanocomposite với các aptamer dẫn đường và các tác nhân điều trị ung thư

Trong nội dung nghiên cứu này, đề tài đã tiến hành tổng hợp tài liệu, xây dựng các quy trình chức năng hóa bề mặt các mẫu vật liệu UCNP@NMOF nanocomposite; quy trình gắn kết hệ vật liệu UCNP@NMOF nanocomposite với các aptamer dẫn đường đặc trưng cho các liệu pháp điều trị ung thư trúng đích và chế tạo thành công một số loại mẫu vật liệu như: NaYF4:Er3+, Yb3+@MIL-100/FA; NaYF4:Er3+, Yb3+@ZIF-8/FA; NaYF4:Er3+, Yb3+@SiO2@MIL-100/FA; NaYF4:Er3+, Yb3+@ZIF-8/PAA; NaYF4:Er3+, Yb3+@MIL-100/PAA; NaYF4:Er3+, Yb3+@ZIF8/FITC; NaYF4:Er3+, Yb3+@MIL-100/FITC; NaYF4:Er3+, Yb3+@MIL-100/DOX; NaYF4:Er3+, Yb3+@ NaYF4@MIL-100; NaYF4:Er3+, Yb3+@ NaYF4@ZIF-8; NaYF4:Er3+, Yb3+@MIL100/siRNA... Các mẫu vật liệu sau đó đã được tiếp tục tiến nghiên cứu ảnh hưởng của lớp vật liệu chức năng đến cấu trúc và tính chất quang của hệ vật liệu UCNP@NMOF nanocomposite.

Các kết quả nghiên cứu, chế tạo và triển vọng ứng dụng trong lĩnh vực quang y sinh, chụp ảnh tế bào, vận chuyển thuốc… đạt được trong nội dung này hoàn toàn cập nhật với tình hình nghiên cứu hiện nay ở trong nước và trên thế giới.

Một số kết quả đo sự phụ thuộc của cường độ phát xạ chuyển đổi ngược đến thời gian giải phóng thuốc đã chứng tỏ các mẫu NaYF4:Er3+, Yb3+@MIL-100; NaYF4:Er3+, Yb3+@ NaYF4@MIL-100; NaYF4:Er3+, Yb3+@ZIF-8; NaYF4:Er3+, Yb3+@NaYF4@ZIF-8... đều có khả năng nạp thuốc điều trị ung thư hướng đích doxorubicin hydrochloride (DOX) và camptothecin (CPT).

Một số kết quả đạt được đang được nhóm nghiên cứu tiếp tục khai thác để viết bài gửi đăng trên các tạp chí trong nước và quốc tế trong giai đoạn tới.

3. Đã xây dựng thành công quy trình chế tạo hệ vật liệu tích hợp đa chức năng Fe3O4@UCNP@NMOF nanocomposite nhằm ứng dụng trong chẩn đoán và điều trị ung thư đa trị trúng đích

Trong nội dung nghiên cứu này, đề tài cũng đã tiến hành tổng hợp tài liệu, xây dựng quy trình và chế tạo thành công nhiều mẫu vật liệu tích hợp đa chức năng Fe3O4@UCNP@NMOF nanocomposite điển hình như Fe3O4@NaYF4:Er3+, Yb3+@MIL-100; Fe3O4@NaYF4:Tm3+, Yb3+@MIL-100; Fe3O4@NaGdF4:Er3+, Yb3+@MIL-100; Fe3O4@NaYF4:Er3+, Yb3+@ZIF-8; Fe3O4@NaYF4:Tm3+, Yb3+@ZIF-8; Fe3O4@NaGdF4:Er3+, Yb3+@ZIF-8... Các mẫu vật liệu sau đó được tiếp tục sử dụng các thiết bị FESEM, TEM, HRTEM, EDX, X-ray, FTIR, BET, TGA, DTA, Hệ đo huỳnh quang phân giải cao, Hệ đo huỳnh quang phân giải thời gian… để nghiên cứu ảnh hưởng của lớp vật liệu vỏ (Fe3O4; MIL-100; ZIF-8) đến các quá trình động học phát quang của hệ vật liệu đã chế tạo.

Kết quả thu được cho thấy các mẫu vật liệu tích hợp đa chức năng Fe3O4@UCNP@NMOF nanocomposite đã chế tạo đều có khả năng phát quang mạnh trong vùng xanh lá cây, đỏ và hồng ngoại gần (cực đại ở 800 nm). Các giản đồ tọa độ màu CIE 1931 tính toán được tương ứng với các ảnh ghi được từ máy ảnh sau khi mẫu được kích thích bằng laser hồng ngoại bước sóng 976 nm một lần nữa khẳng định vùng phát quang từ xanh lá cây đến đỏ của các mẫu đã chế tạo, chứng tỏ mẫu có tiềm năng ứng dụng lớn trong các lĩnh vực chụp ảnh và dán nhãn sinh học.

Ngoài ra, các kết quả nghiên cứu cũng chứng tỏ sự có mặt của ô xit sắt từ (Fe3O4) trong các mẫu Fe3O4@UCNP@NMOF nanocomposite đã chế tạo cũng mở ra nhiềutriển vọng ứng dụng trong lĩnh vực điều trị ung thư đa trị trúng đích như: nhiệt trị liệu, tăng tương phản cho chụp ảnh cộng hưởng từ MRI, dẫn thuốc hướng đích, chụp ảnh và dán nhán sinh học, liệu pháp quang động (photodynamic therapy - PDT), cảm biến nhiệt độ… Các kết quả này cũng được nhiều nhóm nghiên cứu trên thế giới công bố trong những năm gần đây.

Một số kết quả điển hình đạt được trong nội dung này đang được nhóm nghiên cứu tiếp tục xử lý, hoàn thiện và viết bài công bố trên các tạp chí trong nước và quốc tế trong thời gian tới.

Có thể tìm đọc toàn văn Báo cáo kết quả nghiên cứu của Đề tài (Mã số 18466/2020) tại Cục Thông tin khoa học và công nghệ quốc gia.

P.T.T (NASATI)