Ứng dụng hạt nano từ tính ô xít sắt

PGS. TS. Nguyễn Hoàng Hải

Khoa Vật lý, Trường ĐH Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội

Từ khoá: Công nghệ nano, khoa học nano, hạt nano, vật liệu nano, nanotechnology, nanoscience, vật liệu từ tính, ứng dụng sinh học, bioapplications.

Vật liệu nanô ô xít sắt từ tính thường được ứng dụng trong y sinh học có thể có sẵn trong tự nhiên nhưng cũng có thể được tổng hợp. Hai loại ô xít sắt được nghiên cứu và ứng dụng nhiều nhất là magnetite Fe3O4 và maghemite g-Fe2O3. Ngoài ra các loại ferrite như MO.Fe2O3 trong đó M = Ni, Co, Mn, Zn, Mg cũng được nghiên cứu nhiều.

1. Hạt nanô từ tính dưới tác động của từ trường ngoài

Dưới tác dụng của một từ trường bên ngoài, phụ thuộc vào hưởng ứng của từ trường ngoài mà người ta phân vật liệu thành các dạng như sau: nghịch từ (DM), thuận từ (PM), sắt từ (FM) và siêu thuận từ (SPM). Hình 1 minh họa sự chuyển động của mạch máu trong đó có sự tồn tại của hạt nanô từ tính (giữa). Các thành phần trong mạch máu có tính chất từ khác nhau. Có thành phần là nghịch từ (DM), thuận từ (PM), sắt từ (FM) và siêu thuận từ (SPM). Phần lớn các chất hữu cơ có tính nghịc từ, một số ion của sắt có mặt trong các ferritin có tính thuận từ, hạt nanô từ tính được tiêm từ bên ngoài vào có tính sắt từ và siêu thuận từ.

Hình 1: Mô hình minh họa sự chuyển động của mạch máu trong đó có sự tồn tại của hạt nanô từ tính (giữa). Các thành phần trong mạch máu có tính chất từ khác nhau. Có thành phần là nghịch từ (DM), thuận từ (PM), sắt từ (FM) và siêu thuận từ (SPM).

Giả sử từ trường ngoài đặt vào là H, sự hưởng ứng của vật liệu được gọi là từ độ M, thì người ta định nghĩa cảm ứng từ B là: B = m0(H + M). Trong đó, m0 là độ từ thẩm của chân không. Từ độ M là số mô men từ của nguyên tử trên một đơn vị thể tích M = Nm/V. (m là mô men từ nguyên tử). Người ta định nghĩa độ cảm từ: c = M/H. Vật liệu nghịch từ có độ cảm từ âm và nhỏ (10-6), vật liệu thuận từ có độ cảm từ dương và nhỏ (10-3 – 10-5), vật liệu sắt từ và siêu thuận từ có độ cảm từ dương và rất lớn (104). Vật liệu sắt từ thường thể hiện tính trễ từ do vật liệu có tính dị hướng theo trục tinh thể. Tuy nhiên, nếu kích thước vật liệu nhỏ đi, chuyển động nhiệt sẽ có thể phá vỡ trạng thái trật tự từ giữa các hạt thì vật liệu sắt từ trở thành vật liệu siêu thuận từ. Đặc điểm quan trọng của vật liệu siêu thuận từ là có từ độ lớn khi có từ trường ngoài và mất hết từ tính khi từ trường ngoài bằng không.

Tính siêu thuận từ là một tính chất rất quan trọng khi ứng dụng hạt nanô từ tính trong sinh học. Ở trạng thái siêu thuận từ, thời gian hồi phục của mô men từ là:

t = t0 exp(DE/kT)

DE là hàng rào thế năng cản trở sự quay của mô men từ, kT là năng lượng nhiệt. Vì là vật liệu siêu thuận từ, nên các hạt từ tính trong vật liệu không tương tác với nhau. Giá trị t0 cho hạt không tương tác vào khoảng 10-10 – 10-12 s phụ thuộc rất ít vào nhiệt độ. Hàng rào thế năng DE phụ thuộc vào nhiều yếu tố trong đó có dị hương từ tinh thể và dị hướng hình dạng. Để đơn giản ta chỉ xét dị hướng từ tinh thể (tính chất nội) đơn trục: DE = KV, với K là mật độ năng lượng dị hướng từ tinh thể và V là thể tích của hạt. Như vậy DE tỉ lệ với V là thể tích của hạt. Nếu thể tích nhỏ hàng rào thế năng này sẽ thấp và năng lượng nhiệt ở nhiệt độ phòng có thể đủ lớn để làm quay mô men từ và hệ ở trạng thái siêu thuận từ. Tuy nhiên, trạng thái siêu thuận từ còn phụ thuộc vào thời gian đo đạc tm. Nếu thời gian hồi phục t << tm thì quá trình quay của mô men từ rất nhanh so với thời gian đo đạc. Như vậy, hạt nanô từ tính thể hiện tính “thuận từ” đối với người đo. Nếu thời gian hồi phục t >> tm thì quá trình quay mô men từ chậm hơn so với thời gian đo. Như vậy, hạt nanô từ tính thể hiện tính chất “hãm” (blocked) đối với người đo. Người ta định nghĩa nhiệt độ hãm Tb là nhiệt độ nằm giữa hai trạng thái nói trên, ở đó, t = tm. Hình 2 minh họa bản chất siêu thuận từ khi nhiệt độ thấp hơn nhiệt độ hãm Tb, và khi nhiệt độ cao hơn nhiệt độ hãm Tb. Trên thực tế các phép đo thực có giá trị 102 s với phép đo dòng một chiều, 10-1 – 10-5 s với dòng xoay chiều, 10-7 – 10-9 s với phép đo phổ Mossbauer.

Hình 2: Minh họa bản chất siêu thuận từ, (trái) khi nhiệt độ thấp hơn nhiệt độ hãm Tb, và (phải) khi nhiệt độ cao hơn nhiệt độ hãm Tb.

Như vậy, dưới tác dụng của một từ trường đồng nhất thì các mô men từ của nguyên tử hoặc của các các hạt nanô từ tính sẽ quay theo phương của từ trường ngoài. Chú ý là các mô men từ quay chứ không dịch chuyển. Để nguyên tử hoặc hạt nanô dịch chuyển thì cần phải có mặt của một gradient từ trường. Lực tác dụng lên hạt nanô dưới tác dụng của một gradient từ trường là:

Fm = Vm DcÑ(B2/2m0) = Vm DcÑ(BH/2)

(Phương trình 1)

Với Dc = cm - cw là sự khác biệt về độ cảm từ của hạt nanô từ và nước (môi trường hạt nanô từ tính nằm trong đó). Vm là thể tích của hạt nanô. Đại lượng trong ngoặc là mật độ năng lượng từ tĩnh. Với ô xít sắt giá trị Dc lớn hơn không nên các hạt nanô từ tính ô xít sắt mà phân tán trong nước sẽ bị hút về phía cục nam châm đặt gần đó. Hiện tượng này được ứng dụng trong sinh học để phân tách và chọn lọc tế bào.

2. Ứng dụng hạt nanô từ tính trong tự nhiên 

Magnetite được biết đến từ lâu. Trước đây người ta cho rằng vật liệu này chỉ được tạo thành khi đất đá nóng chảy ở nhiệt độ và áp suất cao. Đến tận năm 1962 người ta mới tìm thấy magnetite còn được hình thành ở bên trong cơ thể của một sinh vật chuyên ăn tảo ở biển đó là ốc biển. [1] Sự có mặt của magnetite làm cho răng của sinh vật này cứng hơn để có thể tiêu hóa thức ăn dễ dàng hơn. Muối sắt từ bên ngoài đi vào trong cơ thể và được chuyển hóa thành hydroxide sắt. Quá trình chuyển hydroxide sắt thành magnetite hiện nay vẫn chưa được biết. [2]

Hình 3: Ảnh hiển vi điện tử truyền qua của một số vi khuẩn có từ tính. Hình dáng của các hạt nanô khác nhau, nó có thể là hình lục giác, hình lập phương, hình elip. Chúng có thể xắp xếp tạo thành một chuỗi, nhiều chuỗi hoặc không theo một trật tự nào.

Hình 4: Ảnh hiển vi của khuẩn xoắn từ tính. Khuẩn này có hai roi và có đến 60 hạt từ tính ở bên trong xắp xếp thành một chuỗi. Thanh ngang có chiều dài 0,5 mm.

Đến năm 1975 người ta mới phát hiện ra vi khuẩn có từ tính, hiện nay chúng là đối tượng nghiên cứu nhiều nhất của các hệ sinh học có từ tính.[3] Vi khuẩn từ tính có khả năng tạo ra các hạt nanô tinh thể có từ tính có kích thước từ 50 – 100 nm (hình 3). Các hạt nanô nằm bên trong tế bào và thường dính vào màng của các không bào tạo nên một cấu trúc gọi là magnetosome. Các hạt nanô từ tính tổng hợp tự nhiên thường là magnetite Fe3O4 và greigite Fe3S4. Các vi khuẩn có từ tính có thể là khuẩn cầu, khuẩn phẩy, hoặc khuẩn xoắn (hình 4). Chúng được tìm thấy ở rất nhiều nơi như ao, hồ, đầm lầy, bãi biển, đáy biển,… Chuỗi các hạt nanô từ tính có vai trò như chiếc la bàn giúp cho vi khuẩn định hướng trong từ trường của trái đất để tìm các vùng ưa khí (aerophilic) nằm trên biên giữa bùn/nước trong tự nhiên. Các vi khuẩn này bơi lên phía bắc ở bắc bán cầu, bơi xuống phía nam ở nam bán cầu, bơi theo hai hướng ở xích đạo.[4]

Hình 5: Hai hạt nanô từ tính tìm thấy ở sao Hỏa (trái) và ở trong vi khuẩn trên trái đất (phải)

Không chỉ có các vi khuẩn nhỏ bé, các động vật lớn cũng sử dụng từ trường để định hướng như kiến, ong, chim bồ câu đưa thư, cá hồi. Một vài giả thiết về khả năng định hướng của các động vật này đã được đưa ra để giải thích. Hiện nay người ta tin rằng các hạt nanô từ tính bên trong cơ thể đã tương tác với từ trường của trái đất. Nghiên cứu các sinh vật này người ta thấy sự có mặt của hạt nanô từ tính trong nhiều bộ phận trong cơ thể của chúng.[5][i] Hình dạng và định hướng của các hạt nanô có mặt trong cơ thể các sinh vật sống trên trái đất rất gần với hình dạng và định hướng của các hạt nanô tìm thấy trên sao Hỏa (hình 5). Điều này ủng hộ giả thuyết về sự sống có thể được lan truyền từ hành tinh này đến hành tinh khác.[6]

Người ta đã thử nghiệm khả năng ứng dụng của các vi khuẩn từ tính. Để làm được điều đó thì phải nuôi cấy các vi khuẩn có từ tính dưới điều kiện thông thường. Cho đến nay chỉ có một số vi khuẩn đã được phân lập và nuôi cấy. Vi khuẩn xoắn AMB-1 là loại vi khuẩn đã được nghiên cứu và có thể nuôi cấy với tốc độ 0,34 g/dm3. Sau đó người ta phải tách magnetosome khỏi vi khuẩn sử dụng phương pháp phân tách vật lí hoặc hóa học.[7] Các hạt nanô từ tính lấy từ vi khuẩn từ tính và bản thân tế bào lấy từ các vi khuẩn đó đã được sử dụng để đánh dấu các vách đô men trong vật liệu từ mềm và để tìm các cực từ trong các mẫu vật từ các thiên thạch rơi xuống trái đất.

3. Các ứng dụng hạt nanô từ tính trong y sinh học

Các ứng dụng của hạt nanô từ trong y sinh học được chia làm hai loại: ứng dụng ngoài cơ thể và trong cơ thể. Trong đề cương này, chúng tôi chỉ trình bày một số ứng dụng tiêu biểu trong rất nhiều ứng dụng đã và đang được nghiên cứu. Phân tách và chọn lọc tế bào là ứng dụng ngoài cơ thể nhằm tách những tế bào cần nghiên cứu ra khỏi các tế bào khác. Các ứng dụng trong cơ thể gồm: dẫn thuốc, nung nóng cục bộ và tăng độ tương phản trong ảnh cộng hưởng từ.[8, 9][iv],[v]

3.1. Phân tách và chọn lọc tế bào, DNA

Trong y sinh học, người ta thường xuyên phải tách một loại thực thể sinh học nào đó ra khỏi môi trường của chúng để làm tăng nồng độ khi phân tích hoặc cho các mục đích khác. Phân tách tế bào sử dụng các hạt nanô từ tính là một trong những phương pháp thường được sử dụng. Quá trình phân tách được chia làm hai giai đoạn: đánh dấu thực thế sinh học cần nghiên cứu; và tách các thực thể được đánh dấu ra khỏi môi trường bằng từ trường. Việc đánh dấu được thực hiện thông qua các hạt nanô từ tính. Hạt nanô thường dùng là hạt ô xít sắt. Các hạt này được bao phủ bởi một loại hóa chất có tính tương hợp sinh học như là dextran, polyvinyl alcohol (PVA),... Hóa chất bao phủ không những có thể tạo liên kết với một vị trí nào đó trên bề mặt tế bào hoặc phân tử mà còn giúp cho các hạt nanô phân tán tốt trong dung môi, tăng tính ổn định của chất lỏng từ. Giống như trong hệ miễn dịch, vị trí liên kết đặc biệt trên bề mặt tế bào sẽ được các kháng thể hoặc các phân tử khác như các hoóc-môn, a-xít folic tìm thấy. Các kháng thể sẽ liên kết với các kháng nguyên. Đây là cách rất hiệu quả và chính xác để đánh dấu tế bào. Các hạt từ tính được bao phủ bởi các chất hoạt hóa tương tự các phân tử trong hệ miễn dịch đã có thể tạo ra các liên kết với các tế bào hồng cầu, tế bào ung thư phổi, vi khuẩn, tế bào ung thư đường tiết niệu và thể golgi. Đối với các tế bào lớn, kích thước của các hạt từ tính đôi lúc cũng cần phải lớn, có thể đạt kích thước vài trăm nanô mét. Quá trình phân tách được thực hiện nhờ một gradient từ trường ngoài. Từ trường ngoài tạo một lực hút các hạt từ tính có mang các tế bào được đánh dấu. Các tế bào không được đánh dấu sẽ không được giữ lại và thoát ra ngoài. Lực tác thủy động tác dụng lên hạt nanô từ tính được cho bởi phương trình sau:

F = 6phRmDv

Trong đó h là độ nhớt của môi trường xung quanh tế bào (nước), Rm là bán kính của hạt từ tính, Dv là sự khác biệt về vận tốc giữa tế bào và nước. Để từ trường bên ngoài có thể giữ được hạt nanô từ tính đang chảy trong nước thì phải có sự cân bằng giữa lực thủy động và lực do từ trường tạo ra (phương trình 1).

Dv = R2mDc/9m0h ÑB2

(Phương trình 2)

Với Rm là bán kính của hạt nanô từ tính. Giá trị x là độ linh động từ tính của hạt nanô, là đại lượng thể hiện cho khả năng dễ dàng điều khiển hạt bằng từ trường, nó tỉ lệ với kích thước của hạt. Hạt có bán kính lớn sẽ có giá trị lớn. Như vậy hạt nanô từ tính sẽ dễ được điều khiển bởi từ trường ngoài hơn tiểu cầu từ tính (magnetic bead).

Hình 6: Nguyên tắc tách tế bào bằng từ trường. (a) một nam châm được đặt ở bên ngoài để hút các tế bào đã được đánh dấu và loại bỏ các tế bào không được đánh dấu. (b) nam châm có thể đặt vào một dòng chảy có chứa tế bào cần tách.

Hình 7: Nguyên tắc tách tế bào bằng từ trường sử dụng bốn thanh nam châm tạo ra một gradient từ trường xuyên tâm.

Sơ đồ phân tách tế bào đơn giản nhất được trình bày ở hình 6. Hỗn hợp tế bào và chất đánh dấu (hạt từ tính bao phủ bởi một lớp CHHBM) được trộn với nhau để các lên kết hóa học giữa chất đánh dấu và tế bào xảy ra. Sử dụng một từ trường ngoài là một thanh nam châm vĩnh cửu để tạo ra một gradient từ trường giữ các hạt tế bào được đánh dấu lại. Ngoài lực hút do từ trường ngoài, các tế bào còn chịu tác dụng của lực đẩy trong lòng chất lỏng. Lực đẩy này phụ thuộc vào sự khác biệt giữa khối lượng riêng của tế bào và nước. Trên thực tế lực này thường được bỏ qua. Hạn chế của phương pháp này là hiệu quả tách từ không cao.[10] Để tăng hiệu quả người ta thường dùng một gradient từ trường lớn tác động lên một dòng chảy có chứa các hạt nanô từ tính cần tách lọc. Thông thường người ta cho một số sợi từ hóa hoặc tiểu cầu từ tính trong lòng các ống rồi bơm dung dịch có chứa hạt nanô từ tính và tế bào liên kết với hạt nanô từ tính đi qua (hình 6, bên dưới).[11] Hạt nanô từ tính bị sẽ dừng ở các sợi, các sợi có vai trò như nơi giam giữ hạt nanô từ tính và tế bào. Phương pháp này có nhược điểm là hạt nanô từ tính và tế bào có thể bị mất mát do bị tắc trong đám sợi. Một phương pháp khác được sử dụng mà không cần sự có mặt của các đám sợi đó là dùng một gradient từ trường xuyên tâm tạo bởi bốn thanh nam châm như hình 7. Gradient từ trường xuyên tâm làm các tế bào đánh dấu từ bị hút về phía thành ống rất nhanh.[12] Một cải tiến của mo hình này là áp dụng độ linh động từ tính của các tế bào đánh dấu từ khác nhau mà tách các tế bào ra khỏi dung dịch. Trong ứng dụng này dung dịch không chuyển động mà gradient từ trường chuyển động so với dung dịch đứng yên. Phụ thuộc vào độ linh động từ tính của tế bào đánh dấu từ tính mà các tế bào sẽ được tách ra khỏi dung dịch và được thu thập bằng một nam châm vĩnh cửu.[13]

Tách tế bào bằng từ trường đã được ứng dụng thành công trong y sinh học. Đây là một trong những phương pháp rất nhạy để có thể tế bào ung thư từ máu, đặc biệt là khi nồng độ tế bào ung thư rất thấp, khó có thể tìm thấy bằng các phương pháp khác.[14] Người ta có thể phát hiện kí sinh trung sốt rét trong máu bằng cách đo từ tính của kí sinh trùng đánh dấu từ[15] hoặc đánh dấu các tế bào hồng cầu bằng chất lỏng từ tính.[16] Ngoài ra, trong phản ứng PCR trong sinh học nhằm khuyếch đại ADN nào đó, quá trình làm giàu ADN ban đầu cũng được thực hiện nhờ hạt nanô từ tính.[17]

Với nguyên tắt tương tự như phân tách tế bào, hạt nanô từ tính được dùng để phân tách DNA.

3.2. Dẫn truyền thuốc 

Một trong những nhược điểm quan trọng nhất của hóa trị liệu đó là tính không đặc hiệu. Khi vào trong cơ thể, thuốc chữa bệnh sẽ phân bố không tập trung nên các tế bào mạnh khỏe bị ảnh hưởng do tác dụng phụ của thuốc. Chính vì thế việc dùng các hạt từ tính như là hạt mang thuốc đến vị trí cần thiết trên cơ thể (thông thường dùng điều trị các khối u ung thư) đã được nghiên cứu từ những năm 1970,[18, 19] những ứng dụng này được gọi là dẫn truyền thuốc bằng hạt từ tính. Có hai lợi ích cơ bản là: (i) thu hẹp phạm vi phân bố của các thuốc trong cơ thể nên làm giảm tác dụng phụ của thuốc; và (ii) giảm lượng thuốc điều trị. Hạt nanô từ tính có tính tương hợp sinh học được gắn kết với thuốc điều trị. Lúc này hạt nanô có tác dụng như một hạt mang. Thông thường hệ thuốc/hạt tạo ra một chất lỏng từ và đi vào cơ thể thông qua hệ tuần hoàn. Khi các hạt đi vào mạch máu, người ta dùng một gradient từ trường ngoài rất mạnh để tập trung các hạt vào một vị trí nào đó trên cơ thể. Một khi hệ thuốc/hạt được tập trung tại vị trí cần thiết thì quá trình nhả thuốc có thể diễn ra thông qua cơ chế hoạt động của các enzym hoặc các tính chất sinh lý học do các tế bào ung thư gây ra như độ pH, quá trình khuyếch tán hoặc sự thay đổi của nhiệt độ.[20] Quá trình vật lý diễn ra trong việc dẫn truyền thuốc cũng tương tự như trong phân tách tế bào. Gradient từ trường có tác dụng tập trung hệ thuốc/hạt. Hiệu quả của việc dẫn truyền thuốc phụ thuộc vào cường độ từ trường, gradient từ trường, thể tích và tính chất từ của hạt nanô. Các chất mang thường đi vào các tĩnh mạnh hoặc động mạch nên các thông số thủy lực như thông lượng máu, nồng độ chất lỏng từ, thời gian tuần hoàn đóng vai trò quan trọng như các thống số sinh lý học như khoảng cách từ vị trí của thuốc đến nguồn từ trường, mức độ liên kết thuốc/hạt, và thể tích của khối u. Các hạt có kích thước micrô mét (tạo thành từ những hạt siêu thuận từ có kích thước nhỏ hơn) hoạt động hiệu quả hơn trong hệ thống tuần hoàn đặc biệt là ở các mạch máu lớn và các động mạch. Nguồn từ trường thường là nam châm NdFeB có thể tạo ra một từ trường khoảng 0,2 T và gradient từ trường khoảng 8 T/m với động mạch đùi và khoảng 100 T/m với động mạch cổ.[21] Điều này cho thấy quá trình dẫn thuốc bằng hạt nanô từ tính có hiệu quả ở những vùng máu chảy chậm và gần nguồn từ trường (Hình 8). Tuy nhiên, khi các hạt nanô chuyển động ở gần thành mạch máu thì chuyển động của chúng không tuân theo định luật Stoke nên với một gradient từ trường nhỏ hơn quá trình dẫn thuốc vẫn có tác dụng.

Hình 8: Nguyên lí dẫn thuốc dùng hạt nanô từ tính. Một thanh nam châm bên ngoài rất mạnh tạo ra một gradient từ trường kéo các hạt nanô từ tính gắn với thuốc đến vị trí mong muốn. Ở đó quả trình nhả thuốc diễn ra làm cho hiệu quả sử dụng thuốc được tăng lên nhiều lần.

Hình 9: Nguyên lí chức năng hóa bề mặt của hạt nanô từ tính có cấu trúc vỏ/lõi. Lõi của hạt là ô xít sắt, vỏ là lớp silica, các nhóm chức bên ngoài có thể là carboxyl, amino, streptavidin,…

Các hạt nanô từ tính thường dùng là ô-xít sắt (magnetite Fe3O4, maghemite a-Fe2O3) bao phủ xung quanh bởi một hợp chất cao phân tử có tính tương hợp sinh học như PVA, detran hoặc silica. Chất bao phủ có tác dụng chức năng hóa bề mặt để có thể liên kết với các phân tử khác như nhóm chức carboxyl, biotin, avidin, carbodiimide,… (Hình 9)[22-24] Nghiên cứu dẫn truyền thuốc đã được thử nghiệm rất thành công trên động vật, đặc biệt nhất là dùng để điều trị u não. Việc dẫn truyền thuốc đến các u não rất khó khăn vì thuốc cần phải vượt qua hàng rào băng cách giữa não và máu, nhờ có trợ giúp của hạt nanô từ có kích thước 10-20 nm, việc dẫn truyền thuốc có hiệu quả hơn rất nhiều. Việc áp dụng phương pháp này đối với người tuy đã có một số thành công, nhưng còn rất khiêm tốn.

Người ta đã thành công trong việc hướng thuốc doxorubicin đến tế bào u bướu ở đuôi chuột.[25] Kết quả là kích thước của bướu giảm đi hoàn toàn nếu sử dụng hạt nanô từ tính dẫn thuốc. Trong khi các thí nghiệm dựa trên thuốc không được dẫn bằng hạt nanô từ tính có nồng độ cao hơn 10 lần vẫn không triệt tiêu được bướu. Phương pháp này được mở rộng sang một số loài động vật khác và thu được kết quả tương tự.[26, 27] Một cải biến của phương pháp này là cấy một nam châm nhỏ vào một bướu xương và tiêm hạt nanô mang thuốc bằng liposome so sánh với tiêm thuốc thông thường vào tĩnh mạch. Kết quả cho thấy lượng thuốc đến bướu xương khi dùng hạt nanô từ tính lớn gấp 4 lần lượng thuốc đến bướu xương khi không dùng hạt nanô.[28] Hơn nữa, phương pháp này còn giảm thiểu các hiệu ứng phụ do thuốc gây ra.[29] Việc ứng dụng trên người còn hạn chế. Một số nhóm đã nghiên cứu thử nghiệm pha 1 với chất lỏng từ tính cho 14 bệnh nhân. Nghiên cứu cho thấy người ta có thể dẫn các hạt nanô từ tính đến các u bướu trong cơ thể người mà không gây độc cho cơ thể.[30, 31] Các nghiên cứu sau đó trên ung thư gan cho thấy kết quả ban đầu rất khả quan.

Hạt nanô từ tính còn được dùng cùng với nuclide phóng xạ (radionuclide). Nuclide phóng xạ sử dụng các đồng vị phóng xạ của các nguyên tố nhằm tiêu diệt tế bào ung thư. Hạt nanô từ tính gắn với nucide phóng xạ sẽ giúp cho các nuclide này đến gần các mục tiêu và lưu trú ở đó trong một thời gian dài nhằm phát huy tác dụng của tia phóng xạ. Ưu điểm của phương pháp nuclide phóng xạ từ tính so với phương pháp dẫn thuốc bằng từ trường là nuclide không cần phải tiếp xúc với tế bào mà chỉ cần đi đến gần tế bào mà thôi. Thử nghiệm trên khối u chủa chuột người ta thấy rằng liều chiếu xạ khi dùng hạt nanô từ tính cao hơn một chục lần so với sử dụng nuclide Yttrium-90 và Rhenium-188 không được dẫn bởi từ trường ngoài.[32, 33]

Hạt nanô từ tính còn được ứng dụng trong trị liệu gen (gene therapy). Một gen trị liệu được gắn với hạt nanô từ tính. Hạt nanô từ tính được giữ ở một vị trí nào đó dưới tác dụng của từ trường ngoài. Khi siêu vi tiếp xúc với mô thì làm gia tăng khả năng truyền gen và thể hiện gen.[34]

3.3. Đốt nhiệt từ

Phương pháp đốt các tế bào ung thư bằng từ trường ngoài mà không ảnh hưởng đến các tế bào bình thường là một trong những ứng dụng quan trọng khác của hạt nanô từ tính. Một trong những nghiên cứu đầu tiên về đốt nhiệt từ xuất hiện từ năm 1957.[35] Nguyên tắc hoạt động là các hạt nanô từ tính có kích thước từ 20-100 nm được phân tán trong các mô mong muốn sau đó tác dụng một từ trường xoay chiều với tần số 1,2 MHz bên ngoài đủ lớn về cường độ và tần số để làm cho các hạt nanô hưởng ứng mà tạo ra nhiệt nung nóng những vùng xung quanh. Nhiệt độ khoảng 42 °C trong khoảng 30 phút có thể đủ để giết chết các tế bào ung thư trong khi các tế bào thường vẫn an toàn (Hình 10).

Hình 10: Nghiên cứu thử nghiệm đốt nhiệt từ trên thỏ cho thấy nhiệt độ bên ngoài và bên trong u bướu (hai đường trên cùng) cao hơn nhiều so với nhiệt độ của những vùng xung quanh (những đường dưới).

Nghiên cứu về kĩ thuật tăng thân nhiệt cục bộ được phát triển từ rất lâu và có rất nhiều công trình đề cập đến kĩ thuật này nhưng chưa có công bố nào thành công trên người. Khó khăn chủ yếu đó là việc dẫn truyền lượng hạt nanô phù hợp để tạo ra đủ nhiệt lượng khi có sự có mặt của từ trường ngoài mạnh trong phạm vi điều trị cho phép. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình nung nóng cục bộ là lưu lượng máu và phân bố của các mô. Thực nghiệm và tính toán cho biết tỉ số phát nhiệt vào khoảng 100 mW/cm3 là đủ trong hầu hết các trường hợp thực nghiệm.[36] Tần số và biên độ của từ trường thường dùng dao động trong khoảng f = 0,05-1,2 MHz, H < 0,02 T.[37] Mật độ hạt nanô cần thiết vào khoảng 5-10 mg/cm3. Vật liệu dùng để làm hạt nanô thường là magnetite và maghemite và có thể có tính sắt từ hoặc siêu thuận từ. Phần lớn các thí nghiệm được tiến hành với hạt siêu thuận từ. Vì vậy, ở đây chúng tôi chỉ giải thích cơ chế vật lý cho hạt siêu thuận từ. Với hạt siêu thuận từ, khi áp dụng một từ trường xoay chiều thì hạt sẽ hưởng ứng dưới tác dụng của từ trường đó. Sự hưởng ứng được thể hiện bằng chuyển động quay vật lý và quay mô men từ của hạt. Hai quá trình quay này được đặc trưng bới hai thông số là thời gian hồi phục Brown (tB) và thời gian hồi phục Néel (tN). Với một kích thước hạt cho trước tổn hao Brown thắng thế ở tần số thấp, tổn hao Néel thắng thế ở tần số cao.

Tính toàn lượng nhiệt thoát ra  của hạt nanô siêu thuận từ dựa trên mô hình Debye [38] lần đầu tiên được tính cho chất lỏng phân cực.[39] Phương trình tính công suất thoát nhiệt của hạt nanô siêu thuận từ không tương tác dưới tác dụng của từ trường xoay chiều được cho bởi công thức sau:

P = m0pfc”H2

(Phương trình 3)

trong đó m0 là từ thẩm của môi trường, f là tần số từ trường xoay chiều, c” là thành phần ngược pha của độ cảm từ phức (độ hấp thụ), H là cường độ từ trường. Nếu chuyển động của hạt nanô từ tính ngược pha so với từ trường thì một phần năng lượng từ chuyển thành nội năng của hệ. Một chất lỏng từ được đặc trưng bởi tốc độ hấp thụ riêng (specific absorption rate - SAR) có đơn vị là W/g. Tích số của SAR với mật độ hạt nanô từ tính cho công suất thoát nhiệt của hạt nanô.[40] Ngoài khả năng thoát nhiệt của hạt siêu thuận từ, hạt sắt từ cũng là một ứng cử viên trong đốt nhiệt từ. Công suất đốt nhiệt của hạt sắt từ phụ thuộc vào diện tích của đường cong từ trễ.

P = m0fòHdM

(Phương trình 4)

Công suất thoát nhiệt sắt từ sẽ lớn ở từ trường lớn đến 100 kA/m. Tuy nhiên trong các ứng dụng thực tế, từ trường ngoài đặt vào chỉ khoảng 15 kA/m nên công suất phát nhiệt sắt từ tường nhỏ hơn công suất phát nhiệt siêu thuận từ. Với chất lỏng từ tốt giá trị SAR có thể đạt giá trị 45 W/g tại từ trường cỡ 5,6 kA/m, tần số 300 kHz.[41]

3.4. Tăng độ tương phản cho ảnh cộng hưởng từ

Mặc dù mô men từ của một prôtôn rất nhỏ (bằng 1,5´10-3 mô men từ của điện tử) nhưng trong cơ thể động vật có một lượng rất lớn prôtôn (hạt nhân nguyên tử hiđrô của phân tử nước, vào khoảng 6,6´1019 proton/mm3 nước) nên có thể tạo ra một hiệu ứng có thể đo được. Nếu tác dụng một từ trường tĩnh cố định có cường độ B0 = 1 T thì sẽ có ba phần triệu proton (tương đương với 2´1014 proton) sẽ định hướng theo phương của từ trường ngoài B0. Tín hiệu này có thể đo được bằng hấp thụ cộng hưởng như sau: tác dụng một từ trường xoay chiều vuông góc với từ trường cố định B0 và có tần số bằng tần số tuế sai Larmor w0 =  gB0 (g là hệ số từ cơ của proton) của prôtôn thì sự hấp thụ cộng hưởng sẽ xảy ra. Với hạt nhân nguyên tử hiđrô 1H, tỉ số từ cơ 2,67´108 rad s-1 T-1). Tần số tuế sai Larmor sẽ tương ứng với tần số sóng vô tuyến và có giá trị là 42,57 MHz. Khi chỉ có mặt của từ trường cố định, prôtôn sẽ tuế sai xung quanh hướng của từ trường. Khi từ trường xoay chiều được phát ra, mặc dù cường độ của từ trường này yếu hơn nhiều so với từ trường cố định nhưng vì tần số của nó đúng bằng tần số tuế sai nên mô mentừ của prôtôn sẽ hướng theo phương của từ trường xoay chiều, tức là vuông góc với từ trường cố định. Thực tế người ta tác dụng từ trường xoay chiều theo từng xung, độ dài của xung đủ lớn để tạo hưởng ứng liên kết của mô men từ mà máy đo có thể đo được. Khi từ trường xoay chiều ngừng tác động, mô men từ sẽ trở lại phương của từ trường cố định (xem hình 11). Một cuộn dây thu tín hiệu sẽ thu lại thời gian hồi phục cả mô men từ của proton trở lại phương của từ trường B0 sau khi được khuyếch đại 50 – 100 lần. Theo hình 11, B0 song song với trục z, tín hiệu hồi phục cho bởi:

mz = m[1-exp(-t/T1)]

mx,y = m sin(w0t + f)exp(-t/T2)

(Phương trình 5)

Trong đó thời gian hồi phục dọc T1 (spin-mạng) và thời gian hồi phục ngang T2 (spin-spin), t là thời gian và f là hằng số pha. T1 đặc trưng cho sự mất mát nhiệt lượng ra môi trường xung quanh và là phép đo thể hiện liên kết từ giữa spin và môi trường. Hồi phục theo phương x, y tương đối nhanh và được điều khiển bởi sự lệch liên kết pha của proton tuế sai do tương tác từ giữa các proton với nhau và với các mô men thăng giáng ở trong các mô. T2 đặc trưng cho sự lệch pha của prôtôn với từ trường xoay chiều. Tuy nhiên sự lệch pha có thể do sự bất đồng nhất của từ trường nên giá trị T2 được thay thế bằng giá trị T2*:

1/T*2 = 1/T2 + gDB0/2

(Phương trình 6)

DB0 là sự biến thiên của từ trường cố định có thể do sự biến dạng địa phương của từ trường hoặc do sự thay đổi của độ cảm từ.

Hình 11: Cơ chế của cộng hưởng từ hạt nhân. (a) mô men từ của proton tuế sai xung quanh một từ trường ngoài 1 T, (b) một từ trường xoay chiều tần số bằng tần số tuế sai của mô men từ tác dụng làm cho mô men từ hướng theo phương của từ trường xoay chiều, (c) sau khi tắt từ trường xoay chiều mô men từ hồi phục theo phương từ trường 1 T. Thời gian hồi phục là tín hiệu của máy đo.

Hình 12: Thời gian hồi phục khi có mặt của hạt nanô từ tính và khi không có hạt nanô từ tính

Các giá trị T1 và T2* có thể giảm đi khi có mặt của hạt nanô từ tính. Các hạt nanô siêu thuận từ tạo thành từ ô xít sắt hoặc hợp chất chứa Gd thường được sử dụng như tác nhân làm tăng độ tương phản trong cộng hưởng từ (hình 12). Sự có mặt của chúng làm nhiễu loạn từ trường địa phương nên làm T2 thay đổi giá trị rất nhiều. Giá trị của T1 cũng thay đổi nhưng ở mức độ yếu hơn. Dựa trên đặc tính của từng mô trong cơ thể, tùy loại mô mà độ hấp thụ hạt nanô mạnh hay yếu. Từ trường xoay chiều tác dụng thường được khởi động theo từ xung. Các thông số quan trọng là chu kì của xung (thời gian giữa hai xung liên tiếp) và thời gian trễ (thời gian khi bật xung đến khi đo tín hiệu). Chu kì ngắn sẽ tăng hiệu ứng T1, chu kì dàilàm cho các proton đạt được trạng thái hồi phục dọc hoàn toàn nên làm giảm T1. Thời gian trễ ngắn làm giảm T2, thời gian trễ dài làm tăng T2. Như vậy ta có thể thu tín hiệu dựa trên T1 (tối ưu hóa chu kì và giảm thời gian trễ) hoặc T2 (chu kì và thời gian trễ dài).

Ví dụ, hạt nanô ô xít sắt được bao phủ dextran có tính tương hợp sinh học và có thể được đào thải qua gan sau khi sử dụng. Các hạt nanô này được phát hiện bởi màng lưới nội mô của cơ thể. Độ tương phản trong ảnh cộng hưởng từ hạt nhân dựa trên hiện tượng các mô khác nhau sẽ hấp thu khác nhau. Ví dụ các hạt nanô có đường kính 30 nm có thể nhanh chóng đi vào gan và tì trong khi những cơ quan khác thì chậm hơn. Như vậy, mật độ hạt nanô ở các cơ quan là khác nhau, dẫn đến sự nhiễu loạn từ trường địa phương cũng khác nhau làm tăng độ tương phản trong ảnh cộng hưởng từ do thời gian hồi phục bị thay đổi khi đi từ mô này đến mô khác. Những hạt có kích thước nhỏ sẽ có thời gian tồn tại trong cơ thể lâu hơn vì màng lưới nội mô nhận biết chúng khó hơn. Các hạt nanô như là một chất tương phản MRI có thể đi đến tủy xương,[42] mạch máu,[43] hệ thần kinh.[44] Chú ý rằng màng lưới nội mô của các tế bào ung thư hoạt động không hiệu quả như các tế bào khỏe mạnh thông thường. Do đó, thời gian hồi phục của các proton trong các tế bào ung không bị ảnh hưởng nhiều. Dựa trên điều này người ta xác định được các hạch bạch huyết,[45] ung thư gan[46] và ung thư não.[47]

Hình 13: Ảnh MRI của não chuột để phát hiện tế bào gốc cấy vào trong não. Hình trên có sử dụng các tế bào gốc đánh dấu bởi các hạt nanô từ tính, hình dưới không được đánh dấu.

Hạt nanô từ tính được chức năng hóa để liên kết với một số mô nhất định sẽ có tác dụng đánh dấu hiệu quả hơn. Hình 13 cho thấy ảnh MRI của não chuột để phát hiện tế bào gốc cấy vào trong não. Hình trên có sử dụng các tế bào gốc đánh dấu bởi các hạt nanô từ tính, hình dưới không được đánh dấu. Độ tương phản của các tế bào được đánh dấu khác biệt hẳn so vởi độ tương phản của các tế bào không được đánh dấu.[48] Ngoài ra đánh dấu từ tính còn được áp dụng để quan sát thể hiện gen trong công nghệ gen[49] hoặc để nghiên cứu quá trình chết của tế bào.[50]

4. Một số nghiên cứu ở Việt Nam

Ở Việt Nam, việc chế tạo các hạt nanô từ đã được thực hiện một vài năm trước đây bằng phương pháp hóa.[51] Có điều đặc biệt là các nghiên cứu chế tạo hạt nanô từ đều tập trung định hướng vào các ứng dụng trong y-sinh học.[52] Ngoài các ứng dụng để tách tế bào,[53] dẫn thuốc, đốt nhiệt từ đã nêu ở trên, chúng tôi còn quan tâm đến việc chế tạo các hạt nanô từ để tách ADN.

5. Phụ lục một số ứng dụng của hạt nanô từ tính

Bảng 1: Hạt nanô từ tính bao bọc bởi các polymer tự hủy sinh học

Bảng 2: Hạt nanô từ tính bao bọc bởi các polymer thường.[i]

Bảng 3: Một số loại polymer thường dùng để chức năng hóa bề mặt hạt nanô từ tính

Tài liệu tham khảo

[1] Lowenstam HA, Bull Geo. Soc. Am. (1962) 73, 435 

[2] Kirschvink JL., Hagadon JW, in: Biomineralization of nano and micro-structures, Bauerlein E (Ed.) Wiley-VCH, Weinheim, p. 139. 

[3] Blakemore R, Science 190 (1975) 377.

[4] Matsunaga T, Sakaguchi T, J. Biosci. Bioeng. 90 (2000) 1.

[5] I. Šafařík, M. Šafaříková, Monatshefte für Chemie 133 (2002) 737.

[6] Weiss BP, et al., Science 290 (2000) 791.

[7] Matsunaga T, Tsujimura N, Kamiya S, Biotechno. Tech. 9 (1995) 355

[8] Leslie-Pelecky, D.L., V. Labhasetwar, and J. Kraus, R.H., Nanobiomagnetics, in Advanced Magnetic Nanostructures, D.J. Sellmyer and R.S. Skomski, Editors. 2005, Kluwer: New York.

[9] Pankhurst, Q.A., J. Connolly, S.K. Jones, and J. Dobson, J. Phys. D: Appl. Phys., 36 (2003) R167. 

[10] Owen C S 1983 Magnetic cell sorting Cell Separation: Methods and Selected Applications (New York: Academic)

[11] Rheinlander T, Kotitz R, Weitschies W and Semmler W 2000 Magnetic fractionation of magnetic fluids J. Magn. Magn. Mater. 219 219–28

[12] Moore L, Rodeiguez A, Williams P, McCloskey B, Nakamura M, Chalmers J and Zborowski M 2001 Progenitor cell isolation with a high-capacity quadrapole magnetic flow sorter J. Magn. Magn. Mater. 225 277–8.

[13] Todd P, Cooper R, Doyle J, Dunn S, Vellinger J and Deuser M 2001 Multistage magnetic particle separator J. Magn. Magn. Mater. 225 294–300

[14] Liberti P A, Rao C G and TerstappenLWMM2001 Optimization of ferrofluids and protocols for the enrichment of breast tumor cells in blood J. Magn. Magn. Mater. 225 301–7

[15] Paul F, Melville D, Roath S and Warhurst D 1981 A bench top magnetic separator for malarial parasite concentration IEEE Trans. Magn. MAG-17 2822–4

[16] Seesod N, Nopparat P, Hedrum A, Holder A, Thaithong S, Uhlen M and Lundeberg J 1997 An integrated system using immunomagnetic separation, polymerase chain reaction, and colorimetric detection for diagnosis of Plasmodium Falciparum Am. J. Tropical Med. Hygiene 56 322–8

[17] Hofmann W-K, de Vos S, Komor M, Hoelzer D, Wachsman W and Koeffler H P 2002 Characterization of gene expression of CD34+ cells from normal and myelodysplastic bone marrow Blood 100 3553–60

[18] Senyei A, Widder K and Czerlinski C 1978 Magnetic guidance of drug carrying microspheres J. Appl. Phys. 49 3578–83

[19] Mosbach K and Schr¨oder U 1979 Preparation and application of magnetic polymers for targeting of drugs FEBS Lett. 102 112–6

[20] Alexiou C, Arnold W, Klein R J, Parak F G, Hulin P, Bergemann C, Erhardt W, Wagenpfeil S and Lubbe A S 2000 Locoregional cancer treatment with magnetic drug targeting Cancer Res. 60 6641–8

[21] Voltairas P A, Fotiadis D I and Michalis L K 2002 Hydrodynamics of magnetic drug targeting J. Biomech. 35 813–21

[22] Mehta R V, Upadhyay R V, Charles S W and Ramchand C Nc1997 Direct binding of protein to magnetic particlescBiotechnol. Techn. 11 493–6

[23] Koneracka M, Kopcansky P, Antalk M, Timko M, Ramchand C N, Lobo D, Mehta R V and Upadhyay R V 1999 Immobilization of proteins and enzymes to fine magnetic particles J. Magn. Magn. Mater. 201 427–30

[24] Koneracka M, Kopcansky P, Timko M, Ramchand C N, de Sequeira A and Trevan M 2002 Direct binding procedure of proteins and enzymes to fine magnetic particles J. Mol. Catalysis B Enzymatic 18 13–8

[25] Widder K J, Morris R M, Poore G A, Howard D P and Senyei A E 1983 Selective targeting of magnetic albumin microspheres containing low-dose doxorubicin—total remission in Yoshida sarcoma-bearing rats Eur. J. Cancer Clin. Oncol. 19 135–9

[26] Goodwin S, Peterson C, Hob C and Bittner C 1999 Targeting and retention of magnetic targeted carriers (MTCs) enhancing intra-arterial chemotherapy J. Magn. Magn. Mater. 194 132–9

[27] Goodwin S C, Bittner C A, Peterson C L and Wong G 2001 Single-dose toxicity study of hepatic intra-arterial infusion of doxorubicin coupled to a novel magnetically targeted drug carrier Toxicol. Sci. 60 177–83

[28] Kubo T, Sugita T, Shimose S, Nitta Y, Ikuta Y and Murakami T 2000 Targeted delivery of anticancer drugs with intravenously administered magnetic liposomes in osteosarcoma-bearing hamsters Int. J. Oncol. 17 309–16

[29] Kubo T, Sugita T, Shimose S, Nitta Y, Ikuta Y and Murakami T 2000 Targeted delivery of anticancer drugs with intravenously administered magnetic liposomes in osteosarcoma-bearing hamsters Int. J. Oncol. 17 309–16

[30] Lubbe A S, Bergemann C, Huhnt W, Fricke T, Riess H, Brock J W and Huhn D 1996 Preclinical experiences with magnetic drug targeting: tolerance and efficacy Cancer Res. 56 4694–701

[31] Lubbe A S, Bergemann C, Riess H, Schriever F, Reichardt P, Possinger K, Matthias M, Doerken B, Herrmann F and Guertler R 1996 Clinical experiences with magnetic drug targeting: a phase I study with 4-epidoxorubicin in 14 patients with advanced solid tumors Cancer Res. 56 4686–93

[32] Hafeli U O, Sweeney S M, Beresford B A and Humm J L 1995 Effective targeting of magnetic radioactive 90Y-microspheres to tumor cells by an externally applied magnetic field. Preliminary in vitro and in vivo results Nucl. Med. Biol. 22 147

[33] Hafeli U, Pauer G, Failing S and Tapolsky G 2001 Radiolabeling of magnetic particles with rhenium-188 for cancer therapy J. Magn. Magn. Mater. 225 73–8

[34] Mah C, Fraites T J, Zolotukhin I, Song S, Flotte T R, Dobson J, Batich C and Byrne B J 2002 Improved method of recombinant AAV2 delivery for systemic targeted gene therapy Mol. Therapy 6 106–12

[35] Gilchrist R K, Medal R, Shorey W D, Hanselman R C, Parrott J C and Taylor C B 1957 Selective inductive heating of lymph nodes Ann. Surg. 146 596–606

[36] Granov A M, Muratov O V and Frolov V F 2002 Problems in the local hyperthermia of inductively heated embolized tissues Theor. Foundations Chem. Eng. 36 63–6

[37] Reilly J P 1992 Principles of nerve and heart excitation by time-varying magnetic fields Ann. New York Acad. Sci. 649 96–117

[38] Rosensweig R E 2002 Heating magnetic fluid with alternating magnetic field J. Magn. Magn. Mater. 252 370–4

[39] Debye P 1929 Polar Molecules (New York: The Chemical Catalog Company)

[40] Jordan A, Wust P, Fahling H, Johns W, Hinz A and Felix R 1993 Inductive heating of ferrimagnetic particles and magnetic fluids: physical evaluation of their potential for hyperthermia Int. J. Hyperthermia 9 51–68

[41] Hergt R, Andra W, d’Ambly C, Hilger I, Kaiser W, Richter U and Schmidt H 1998 Physical limits of hyperthermia using magnetite fine particles IEEE Trans. Magn. 34 3745–54

[42] Weissleder R, Elizondo G, Wittenburg J, Rabito C A, Bengele H H and Josephson L 1990 Ultrasmall superparamagnetic iron oxide: characterization of a new class of contrast agents for MR imaging Radiol. 175 489–93

[43] Wacker F K, Reither K, Ebert W, Wendt M, Lewin J S and Wolf K J 2003 MR image-guided endovascular procedures with the ultrasmall superparamagnetic iron oxide SHU555C as an intravascular contrast agent: study in pigs Radiology 226 459–64

[44] Dosset V, Gomez C, Petry K G, Delalande C and Caille J-M 1999 Dose and scanning delay using USPIO for central nervous system macrophage imaging Magn. Res. Mater. Phys., Biol. Med. 8 185–9

[45] Michel S C A, Keller T M, Frohlich J M, Fink D, Caduff R, Seifert B, Marincek B and Kubik-Huch R A 2002 Preoperative breast cancer staging: MR imaging of the axilla with ultrasmall superparamagnetic iron oxide enhancement Radiology 225 527–36

[46] Semelka R C and Helmberger T K G 2001 Contrast agents for MR imaging of the liver Radiology 218 27–38

[47] Enochs W S, Harsh G, Hochberg F and Weissleder R 1999 Improved delineation of human brain tumors on MR images using a long-circulating, superparamagnetic iron oxide agent J. Magn. Res. Imag. 9 228–32

[48] Stroh A, Faber C, Neuberger T, Lorenz P, Sieland K, Jakob PM, Webb A, Pilgrimm H, Schober R, Pohl EE, Zimmer C., Neuroimage. 2005 24, 635-45.

[49] Weissleder R, Moore A, Mahmood U, Bhorade R, Benveniste H, Chiocca E A and Basilion J P 2000 In vivo magnetic resonance imaging of transgene expression Nature Med. 6 351–4

[50] Zhao M, Beauregard D, Loizou L, Davletov B and Brindle K 2001 Non-invasive detection of apoptosis using magnetic resonance imaging and a targeted contrast agent Nature Med. 7 1241–4

[51] N. H. Hai, N. D. Phu, N. H. Luong, N. Chau, H. D. Chinh, L. H. Hoang and D. L. Leslie-Pelecky, Mechanism for Sustainable Magnetic Nanoparticles under Ambient Conditions, J. Korean Phys. Soc., 52 (2008) 1327-1331.

[52] N. T. Khuat, V. A. T. Nguyen, T.-N. Phan, C. V. Thach, N. H. Hai and N. Chau, Extension of the Inhibitory Effect of Chloramphenicol on Bacteria by Incorporating It into Fe3O4 Magnetic Nanoparticles, J. Korean Phys. Soc., 52 (2008) 1323-1326.

[53] C. V. Thach, N. H. Hai and N. Chau, Size Controlled Magnetite Nanoparticles and Their Drug Loading Ability, J. Korean Phys. Soc., 52 (2008) 1332-1335.

[54] Ajay Kumar Gupta, Mona Gupta, Biomaterials 26 (2005) 3995–4021