Chế tạo nano vàng bằng phương pháp chiếu xạ

Nano vàng được ứng dụng nhiều trong công nghệ sinh học, y dược vì tính chất của chúng có nhiều ưu điểm hơn các kim loại khác như hấp thụ ánh sáng mạnh và chuyển hóa nhanh thành các dạng năng lượng, dễ nhận biết thông qua kính hiển vi, hoạt tính chống ô xy hóa cao, kích thích sự vận chuyển insulin trong máu người bệnh tiểu đường,…

Hiện có nhiều phương pháp để chế tạo nano vàng như khử hóa học, hủy phân nhiệt, điện phân kết hợp siêu âm, chiếu xạ gamma. Trong đó, bức xạ gamma Co-60 được đánh giá là phương pháp hữu hiệu để chế tạo nano vàng vì có nhiều ưu điểm: tiết kiệm nguyên liệu, không gian và năng lượng, phản ứng ở nhiệt độ thường và không cần chất xúc tác, độ tinh khiết và đồng đều cao, thân thiện với môi trường, dễ triển khai ở quy mô lớn,…

Nano vàng được tạo ra bằng phương pháp nào đều có khuynh hướng bị kết tụ trong nước thành những hạt có kích thước lớn. Để hạn chế điều đó, chất ổn định được bổ sung trước khi chế tạo nano vàng. Các polymer tự nhiên như bê ta (ß) – glucan, CM-chitosan, alginate, sericin, HA, algina,… có tính an toàn, tương hợp sinh học cao, thích hợp làm chất đổn định để ứng dụng nano vàng trong các lĩnh vực sinh – y học, mỹ phẩm,…

Vì vậy, nhóm tác giả Trung tâm Công nghệ sinh học TPHCM đã thực hiện đề tài “Nghiên cứu chế tạo nano vàng bằng phương pháp chiếu xạ sử dụng polymer tự nhiên làm chất ổn định và khảo sát hiệu ứng sinh học”. Đây cũng là phương pháp còn ít được thực hiện trong nước.

Nhóm đã nghiên cứu và xây dựng thành công quy trình chế tạo nano vàng có nồng độ 210ppm bằng phương pháp chiếu xạ, từ nguyên liệu muối vàng HAuCl4 và các chất ổn định ß – glucan, CM-chitosan, sericin, HA, algina.

Theo quy trình, dung dịch được tạo ra từ muối vàng và các chất ổn định, đem chiếu xạ trên nguồn xạ Gamma Co – 60 tại Trung tâm Nghiên cứu và triển khai công nghệ bức xạ với liều hấp thụ 6 kGy. Bằng phương pháp này, dung dịch chứa ion Au³ được khử thành phân tử Auº, sau đó kết tụ và hình thành các hạt nano vàng. Chế phẩm thu được là các dung dịch nano vàng AuNPs/ß– glucan, AuNPs/CM-chitosan, AuNPs/HA, AuNPs/algina, AuNPs/sericin.

Chế phẩm có màu sắc đỏ tím, trong, có hạt hình cầu, kích thước trung bình 13nm. Sau 12 tháng bảo quản ở nhiệt độ thường, chế phẩm hầu như chỉ tăng nhẹ kích thước hạt.

Thử nghiệm cho thấy, hạt nano vàng càng nhỏ, hoạt tính chống ô xy hóa của chế phẩm càng cao. Hai chế phẩm AuNPs/ß– glucan và AuNPs/CM-chitosan có hoạt tính chống ô xy hóa cao nhất. Từ đó, Nhóm tiếp tục thử nghiệm hoạt tính bảo vệ gan và hiệu ứng gây độc tế bào ung thư của hai chế phẩm này.

Tế bào ung thư gan HepG2 được nuôi cấy trong môi trường DMEM (dùng để nuôi cấy tế bào), sau đó được chuyển sang đĩa để bổ sung các chế phẩm nano vàng ở các nồng độ khác nhau. Kết quả cho thấy, hai chế phẩm AuNPs/ß– glucan và AuNPs/CM-chitosan, có tác dụng ức chế sự phát triển của tế bào ung thư gan HepG2 và tế bào này bị loại bỏ hoàn toàn ở nồng độ 0,5nM.

Hai chế phẩm này cũng làm giảm mạnh chỉ số men gan AST và ALT trong máu khi cho chuột thí nghiệm uống chế phẩm trong 1 tuần. Ngoài ra, chế phẩm AuNPs/ß– glucan còn có khả năng bảo vệ protein màng và tế bào bạch cầu trung tính khỏi các tác nhân ô xy hóa.

Kết quả nghiên cứu cho thấy, chế phẩm có tiềm năng trong ứng dụng làm nguyên liệu sản xuất thực phẩm chức năng phòng trị bệnh ung thư và bảo vệ gan. Nhóm tiếp tục nghiên cứu, đánh giá khả năng giải độc gan trên mô hình gây độc gan mãn tính ở chuột, hoạt tính kháng tế bào ung thư của chế phẩm trên các dòng ung thư vú, cổ tử cung, phổi,… Đồng thời, sản xuất thử nghiệm chế phẩm quy mô pilot và đăng ký lưu hành sản phẩm.

Đề tài vừa được Sở KH&CN TPHCM nghiệm thu trong năm nay.