Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Trong những năm gần đây, công nghệ nano đã trở thành một trong những lĩnh vực khoa học mũi nhọn, có tốc độ phát triển mạnh mẽ và mở ra nhiều tiềm năng ứng dụng thực tiễn trong các ngành điện tử, y sinh, mỹ phẩm và đặc biệt là công nghệ thực phẩm. Ở cấp độ kích thước nanomet (1–100 nm), vật liệu thể hiện những đặc tính lý - hóa và sinh học vượt trội so với vật liệu dạng khối nhờ sự gia tăng tỷ lệ diện tích bề mặt trên thể tích cùng hiệu ứng cộng hưởng plasmon bề mặt. Trong số các hạt nano kim loại, nano vàng (Au) và nano bạc (Ag) đã sớm được chứng minh có hoạt tính kháng khuẩn mạnh, song rào cản về chi phí nguyên liệu cao và quy trình tổng hợp tốn kém khiến việc ứng dụng rộng rãi ở quy mô công nghiệp gặp nhiều khó khăn. Ngược lại, đồng (Cu) là kim loại dồi dào, chi phí thấp, dễ tiếp cận và các hạt nano gốc đồng sở hữu khả năng ức chế vi sinh vật không thua kém các kim loại quý.

Bên cạnh đó, vấn đề an toàn vệ sinh thực phẩm và sự lây lan của các mầm bệnh truyền qua thực phẩm đang đặt ra thách thức lớn đối với sức khỏe cộng đồng và ngành công nghiệp chế biến. Staphylococcus aureus (tụ cầu vàng) là một trong những vi khuẩn Gram dương gây bệnh nguy hiểm hàng đầu, có khả năng tiết ra độc tố ruột (enterotoxins) gây viêm dạ dày - ruột cấp tính, ngộ độc thực phẩm hàng loạt cũng như các bệnh nhiễm trùng da, mô mềm, viêm tủy xương và nhiễm trùng huyết. Sự lây nhiễm S. aureus trên thịt, cá và thực phẩm chế biến sẵn thường bắt nguồn từ khâu bảo quản, sơ chế không đảm bảo vệ sinh. Do đó, việc nghiên cứu chế tạo dung dịch nano đồng (I) oxide ($Cu_2O$) với quy trình khử hóa học thân thiện môi trường để ứng dụng làm chất kháng khuẩn trong bao bì, màng bao bảo quản thực phẩm là một định hướng nghiên cứu cấp thiết.

Khóa luận tốt nghiệp đã xác định các nhiệm vụ và mục tiêu cụ thể như sau:

  1. Mục tiêu nghiên cứu: Tổng hợp dung dịch hạt nano đồng (I) oxide ($Cu_2O$) bằng phương pháp khử hóa học sử dụng tiền chất đồng sulfate anhydrous ($CuSO_4$), chất khử D-glucose và chất bao Polyvinyl Alcohol (PVA). Khảo sát các thông số công nghệ bao gồm thời gian phản ứng, nồng độ chất bao PVA, thời gian và điều kiện lưu trữ nhằm xác lập công thức tối ưu cho dung dịch nano có hoạt tính kháng khuẩn cao nhất.
  2. Nhiệm vụ nghiên cứu:
    • Khảo sát ảnh hưởng của thời gian phản ứng tổng hợp nano (0 đến 180 phút), nồng độ chất bao PVA (0,20 M đến 0,50 M), thời gian và điều kiện lưu trữ (0 giờ, 24 giờ, 48 giờ ở nhiệt độ 7°C) đến khả năng kháng vi khuẩn Staphylococcus aureus.
    • Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ chế phẩm nano đồng (từ 10,88 ppmCu đến 38,10 ppmCu) đến hiệu quả ức chế vi sinh vật.
    • Đánh giá kích thước, sự phân bố và hình thái tinh thể hạt nano đồng bằng phổ hấp thụ tử ngoại - khả kiến (UV-Vis), kính hiển vi điện tử quét (SEM), nhiễu xạ tia X (XRD), tán xạ ánh sáng động (DLS) và phép đo điện thế Zeta.
    • Đánh giá hình thái và mức độ tổn thương cấu trúc tế bào vi khuẩn S. aureus trước và sau khi xử lý với dung dịch nano đồng tối ưu qua ảnh chụp SEM.
  3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:
    • Đối tượng nghiên cứu: Dung dịch hạt nano đồng (I) oxide ($Cu_2O$) được tổng hợp từ hệ phản ứng $CuSO_4$ - Glucose - PVA; chủng vi khuẩn kiểm định Staphylococcus aureus ATCC 25923 (được cung cấp bởi Trường Đại học Công nghệ Sài Gòn).
    • Phạm vi nghiên cứu: Thí nghiệm thực hiện ở quy mô phòng thí nghiệm tại Khoa Công nghệ Hóa học và Thực phẩm, Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh, trong khoảng thời gian từ ngày 22/01/2021 đến ngày 02/12/2021.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Khung lý thuyết và cơ chế tác động

Khóa luận vận dụng hệ thống lý thuyết về vật liệu nano, phân loại hình thái hạt (0D, 1D, 2D, 3D theo Siegel và cộng sự, 1992), phương pháp tổng hợp hóa học Bottom-up, cơ chế ổn định keo bằng chất bao polymer và cơ chế kháng khuẩn của nano oxide kim loại ($MeO-NPs$):

  • Hệ phản ứng tổng hợp $Cu_2O$: Phản ứng khử hóa học xảy ra qua 2 giai đoạn trong môi trường kiềm (pH > 10). Giai đoạn 1: các vòng $\alpha$-glucose mở vòng và đồng hóa một phần thành $\beta$-glucose. Giai đoạn 2: nhóm aldehyde (–CH=O) của D-glucose khử ion $Cu^{2+}$ thành $Cu^+$ để tạo kết tủa nano $Cu_2O$. PVA đóng vai trò là chất bao lưỡng cực, với chuỗi hydrocarbon kỵ nước tương tác liên kết với bề mặt hạt nano và các nhóm hydroxyl (–OH) hướng ra ngoài dung môi nước, tạo rào cản không gian hạn chế sự keo tụ tinh thể.
  • Cơ chế kháng khuẩn của nano gốc đồng: Hạt nano bám dính lên màng tế bào vi khuẩn thông qua lực hút tĩnh điện giữa bề mặt hạt và lipid màng. Tại đây, hạt nano và ion $Cu^{2+}/Cu^+$ giải phóng sẽ thâm nhập qua màng hoặc đi vào tế bào chất theo con đường nhập bào. Các ion đồng tham gia phản ứng Fenton xúc tác sản sinh các gốc oxy phản ứng (ROS), đặc biệt là gốc hydroxyl ($\cdot OH$), gây ra hiện tượng stress oxy hóa (oxidative stress), ức chế hô hấp tế bào, peroxy hóa lipid làm rách màng, làm biến tính enzyme/protein và phá hủy liên kết DNA của vi khuẩn.

Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm

Nghiên cứu được thiết kế theo quy trình thực nghiệm in vitro từng bước:

Quy trình thực nghiệm Phương pháp và thiết bị Thông số / Tiêu chuẩn áp dụng
Tổng hợp nano $Cu_2O$ Phương pháp khử hóa học (Bottom-up) Nhiệt độ phản ứng 95°C; tiền chất $CuSO_4$ 0,05 M; D-glucose 0,5 M; NaOH 1 M (10 mL); chất bao PVA (0,20–0,50 M).
Đánh giá kháng khuẩn Phương pháp đếm khuẩn lạc trúng đĩa (theo Zain et al., 2014) Vi khuẩn S. aureus được nuôi cấy trong môi trường Nutrient Broth (NB) 24h, chỉnh mật độ về $10^4 - 10^5$ CFU/mL bằng dung dịch muối peptone (0,1% peptone, 0,85% NaCl), ủ cùng dung dịch nano ở 7–10°C trong 30 phút, trải đĩa NB Agar và đếm khuẩn lạc sau 24h ủ ở 37°C. Hiệu quả tính theo $\text{Log reduced} = \log A_1 - \log A_2$.
Quang phổ UV-Vis Quét phổ hấp thụ quang học Dải bước sóng 350–600 nm; xác định đỉnh hấp thụ cực đại đặc trưng của $Cu_2O$ (450–460 nm).
Nhiễu xạ tia X (XRD) Máy đo nhiễu xạ tia X EMPYREAN (PANalytical) Quét góc $2\theta$ từ 5° đến 80°, điện thế 40 kV, dòng điện 45 mA, bức xạ Cu-K$\alpha$, bước sóng 1,5406 Å; so sánh thẻ chuẩn JCPDS No. 05-0667.
Kính hiển vi điện tử quét (SEM) Máy SEM S-4800 (Hitachi) kết hợp xử lý ImageJ v1.49u Phân tích hình thái và đo kích thước trung bình trên 200 hạt nano chọn ngẫu nhiên.
Kích thước DLS và thế Zeta Thiết bị Zetasizer Pro (Malvern, MAL1253395) Xác định phân bố kích thước hạt thủy động học và điện thế bề mặt (Zeta potential).
Đánh giá tổn thương vi khuẩn Xử lý cố định tế bào và chụp SEM Cố định mẫu bằng Glutaraldehyde 2,5% (24h ở 37°C), khử nước qua cồn (30%, 50%, 70%, 95%, 100%), phủ platinum và chụp SEM bề mặt tế bào.
Xử lý số liệu thống kê Phân tích phương sai ANOVA Phần mềm SPSS 20.0 và Microsoft Excel 2013; mức ý nghĩa thống kê $p < 0,05$.

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1. Mở đầu

Chương này trình bày tính cấp thiết của đề tài trong bối cảnh công nghệ nano phát triển ứng dụng vào lĩnh vực thực phẩm, phân tích lợi thế về chi phí của đồng so với vàng và bạc. Tác giả xác định rõ mục tiêu tổng hợp hạt nano $Cu_2O$ bằng phương pháp hóa học xanh, giới hạn phạm vi nghiên cứu thực nghiệm trên chủng Staphylococcus aureus ATCC 25923, nêu rõ 7 nội dung nghiên cứu chính cùng ý nghĩa khoa học và thực tiễn trong việc phát triển màng bao hoạt tính bảo quản nông sản và thực phẩm tươi sống.

Chương 2. Tổng quan

Chương 2 tổng hợp cơ sở lý luận từ các công trình khoa học trong và ngoài nước, bao gồm:

  • Khái niệm và phân loại 4 nhóm vật liệu nano (0D, 1D, 2D, 3D); ứng dụng công nghệ nano trong chế biến, đóng gói và cảm biến an toàn thực phẩm.
  • Tổng quan về kim loại đồng, hạt nano đồng và nano đồng oxide; so sánh phương pháp tiếp cận Top-down (phay, cắt, mài) và Bottom-up (khử hóa học, sinh học).
  • Cơ chế diệt khuẩn chi tiết của hạt nano oxide kim loại thông qua cảm ứng tạo gốc oxy phản ứng (ROS), phản ứng Fenton và tổn thương màng tế bào.
  • Đánh giá độc tính học của nano đồng lên cơ thể động vật/người ($LD_{50} = 413\text{ mg/kg}$ với kích thước 23,5 nm), nguy cơ gây độc tế bào phụ thuộc vào liều lượng và kích thước.
  • Cấu trúc, cơ chế hoạt động của chất bao polymer PVA, chất khử D-glucose và đặc tính sinh học của tụ cầu khuẩn Staphylococcus aureus.

Chương 3. Nguyên liệu và phương pháp nghiên cứu

Chương này mô tả chi tiết nguồn gốc vật liệu, hóa chất tinh khiết ($CuSO_4\cdot5H_2O > 99%$, D-Glucose, PVA, NaOH, Glutaraldehyde 50%, môi trường NB HIMEDIA). Tác giả thiết lập hệ thống mã hóa mẫu rõ ràng:

Yếu tố khảo sát Mức giá trị khảo sát Mã hóa mẫu
Thời gian phản ứng 0, 30, 60, 90, 120, 150, 180 phút t0, t30, t60, t90, t120, t150, t180
Nồng độ PVA 0,20; 0,30; 0,35; 0,40; 0,50 M PVA_0,20; PVA_0,30; PVA_0,35; PVA_0,40; PVA_0,50
Lưu trữ (ở 7°C) 0 giờ (không lưu trữ), 24 giờ, 48 giờ 0h, 24h, 48h

Chương cũng quy định chi tiết quy trình chuẩn bị mẫu đo UV-Vis, ly tâm rửa mẫu bằng cồn $96^\circ$ để sấy nghiền bột đo XRD, SEM, DLS, thế Zeta và quy trình khử nước nhiều bậc trên tế bào vi khuẩn trước khi chụp SEM.

Chương 4. Kết quả và bàn luận

Chương 4 phân tích toàn bộ kết quả thực nghiệm đạt được:

  • Quá trình hình thành dung dịch: Màu dung dịch chuyển từ xanh lam sang vàng ánh xanh trong 60 phút đầu và đạt màu vàng cam đậm sau 120–150 phút. Phổ UV-Vis ghi nhận đỉnh hấp thụ trong vùng 453–457 nm, khẳng định sản phẩm tạo thành là $Cu_2O$.
  • Khảo sát thời gian phản ứng: Hoạt tính kháng khuẩn tăng tuyến tính từ 0 đến 150 phút ($y = 0,0185x + 0,2443, R^2 = 0,9635$). Độ giảm mật độ vi khuẩn cao nhất tại mẫu t150 ($3,11 \pm 0,49\text{ log CFU/mL}$). Phổ XRD của các mẫu t90, t150, t180 chỉ xuất hiện các đỉnh nhiễu xạ đặc trưng của mạng tinh thể $Cu_2O$ tại các mặt [110], [111], [200], [220], [311], [222] (chuẩn JCPDS No. 05-0667), hoàn toàn không có đỉnh tạp chất của Cu kim loại hay CuO.
  • Phân tích hình thái tinh thể: Ảnh SEM cho thấy mẫu t90 có kích thước $102,44 \pm 14,70\text{ nm}$ (dạng đa diện gần cầu, nhẵn); mẫu t150 đạt kích thước $114,57 \pm 20,67\text{ nm}$ với hình thái chủ đạo là khối bát diện cắt góc có tỷ lệ mặt tinh thể định hướng [111] cao. Mẫu t180 đạt kích thước $113,21 \pm 15,05\text{ nm}$ xuất hiện nhiều khối dạng gần lập phương với mặt [100]. Khối bát diện cắt góc ở mẫu t150 có hoạt tính giải phóng ion đồng tự do mạnh hơn, giải thích cho khả năng diệt khuẩn vượt trội.
  • Khảo sát nồng độ PVA và lưu trữ: Xác định nồng độ PVA tối ưu là 0,35 M và thời gian bảo quản dung dịch nano tốt nhất là 24 giờ ở nhiệt độ 7°C.
  • Ảnh hưởng nồng độ nano và tổn thương tế bào: Khi tăng nồng độ nano đồng từ 10,88 đến 38,10 ppmCu, mật độ vi khuẩn sống sót giảm mạnh. Ảnh SEM tế bào S. aureus chứng minh trước khi xử lý, tế bào có dạng hình cầu nhẵn, nguyên vẹn; sau khi tiếp xúc với dung dịch nano đồng, màng tế bào bị biến dạng, méo mó, nứt vỡ và giải phóng nội chất ra ngoài.

Chương 5. Kết luận và đề nghị

Tổng kết các thông số kỹ thuật tối ưu đã tìm ra và đề xuất các hướng mở rộng ứng dụng trên nền thực phẩm thực tế.

Kết quả và đóng góp

Số liệu thực nghiệm then chốt

Khóa luận đã định lượng cụ thể khả năng kháng khuẩn và kích thước hạt qua các bảng số liệu thực nghiệm:

Mẫu khảo sát Thời gian phản ứng (phút) Kích thước hạt trung bình từ SEM (nm) Độ giảm mật độ S. aureus (log CFU/mL)
t0 0 — $0,42 \pm 0,10^{\text{a}}$
t30 30 — $0,63 \pm 0,06^{\text{a}}$
t60 60 — $1,17 \pm 0,89^{\text{a}}$
t90 90 $102,44 \pm 14,70^{\text{a}}$ $2,17 \pm 0,21^{\text{b}}$
t120 120 — $2,28 \pm 0,25^{\text{b}}$
t150 150 $114,57 \pm 20,67^{\text{b}}$ $3,11 \pm 0,49^{\text{c}}$
t180 180 $113,21 \pm 15,05^{\text{b}}$ $2,44 \pm 0,35^{\text{bc}}$

(Ghi chú: Thử nghiệm thực hiện ở nồng độ 19,05 ppmCu; mật độ vi khuẩn ban đầu $2,40 \times 10^5\text{ CFU/mL}$; các chữ cái chỉ số a, b, c biểu thị sự khác biệt có ý nghĩa thống kê ở mức $p < 0,05$).

Các kết luận và đóng góp chính

  • Xác lập điều kiện tổng hợp tối ưu: Chế phẩm nano đồng (I) oxide có hoạt tính kháng khuẩn cao nhất khi phản ứng ở 95°C trong 150 phút, nồng độ chất bao PVA 0,35 M, tiền chất $CuSO_4$ 0,05 M, D-glucose 0,5 M và lưu trữ ở 7°C trong 24 giờ.
  • Độ tinh khiết và hình thái tinh thể đặc thù: Quy trình khử hóa học đã tạo ra hạt nano $Cu_2O$ đơn pha tinh khiết (khẳng định qua giản đồ XRD chuẩn JCPDS No. 05-0667). Tác giả đã chứng minh mối liên hệ giữa hình thái khối bát diện cắt góc (chứa nhiều mặt tinh thể [111]) với khả năng giải phóng ion đồng và hiệu lực kháng khuẩn mạnh hơn so với các hạt đa diện cầu hoặc khối lập phương (mặt [100]).
  • Minh chứng trực quan cơ chế diệt khuẩn: Hình ảnh kính hiển vi điện tử quét SEM đã cung cấp bằng chứng thực nghiệm rõ ràng về sự phá hủy cơ học và suy thoái màng tế bào Staphylococcus aureus dưới tác động của dung dịch nano $Cu_2O$.
  • Đề xuất ứng dụng: Nghiên cứu đề xuất đưa dung dịch nano $Cu_2O$ tối ưu vào sản xuất màng bao hoạt tính (active packaging) nhằm kéo dài thời hạn bảo quản thịt, cá tươi sống và màng phủ bảo quản trái cây sau thu hoạch.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Dựa trên phạm vi và nội dung được tác giả trình bày trong văn bản:

  • Hạn chế: Thử nghiệm kháng khuẩn mới dừng lại ở quy mô in vitro trên một chủng vi khuẩn Gram dương duy nhất (Staphylococcus aureus ATCC 25923); chưa thực hiện đánh giá độc tính tế bào trực tiếp trên mô sống và chưa khảo sát sự tương tác của nano đồng trên nền cơ chất thực phẩm thực tế.
  • Hướng nghiên cứu tiếp:
    1. Mở rộng đánh giá hoạt tính kháng khuẩn của chế phẩm nano đồng trên các chủng vi sinh vật gây hại khác, bao gồm vi khuẩn Gram âm (Escherichia coli, Salmonella) và các loài nấm mốc, nấm men gây hỏng thực phẩm.
    2. Ứng dụng chế phẩm nano $Cu_2O$ tối ưu vào phối trộn chế tạo màng bao polymer hoạt tính để thử nghiệm bảo quản thực phẩm tươi sống (thịt, cá) và màng bao trái cây sau thu hoạch.
    3. Khảo sát động học giải phóng ion $Cu^{2+}$ từ màng bao vào thực phẩm để kiểm soát ngưỡng an toàn vệ sinh theo quy chuẩn an toàn thực phẩm.

Giá trị tham khảo

Tài liệu khóa luận có giá trị tham khảo chuyên môn hữu ích cho:

  • Sinh viên và học viên ngành Công nghệ Thực phẩm, Công nghệ Hóa học, Khoa học Vật liệu: Cung cấp quy trình thực nghiệm chi tiết về phương pháp khử hóa học xanh tổng hợp nano oxide kim loại bằng tiền chất rẻ tiền, an toàn (Glucose, PVA).
  • Nhà nghiên cứu về vật liệu kháng khuẩn: Tham khảo quy trình phân tích cấu trúc vật liệu nano đa kỹ thuật (kết hợp UV-Vis, XRD, SEM, DLS và đo thế Zeta) cũng như phương pháp cố định mẫu vi khuẩn nhiều bước bằng glutaraldehyde và dung dịch cồn phân đoạn để chụp ảnh hiển vi điện tử quét SEM quan sát màng tế bào.

Câu hỏi thường gặp

1. Tại sao nghiên cứu lựa chọn D-glucose làm chất khử thay vì các hợp chất khử mạnh phổ biến khác?

Trong phương pháp khử hóa học, các tác nhân khử mạnh như hydrazine ($N_2H_4$) hay natri borohydride ($NaBH_4$) có độc tính cao và nguy cơ gây hại môi trường. Nhóm nghiên cứu chọn D-glucose khan vì đây là hợp chất hữu cơ tự nhiên, giá thành thấp, thân thiện với môi trường, không độc hại và có tính chọn lọc cao trong phản ứng khử muối $CuSO_4$ thành đồng (I) oxide ($Cu_2O$) trong môi trường kiềm, phù hợp với định hướng ứng dụng trong bao bì thực phẩm.

2. Giản đồ nhiễu xạ tia X (XRD) đã chứng minh điều gì về thành phần pha của sản phẩm nano?

Giản đồ XRD của các mẫu nano đồng đều xuất hiện các đỉnh đặc trưng cao và sắc nét tại các mặt phẳng tinh thể [110], [111], [200], [220], [311] và [222], trùng khớp hoàn toàn với thẻ tiêu chuẩn JCPDS No. 05-0667 của tinh thể $Cu_2O$. Trên phổ không xuất hiện các đỉnh nhiễu xạ phụ của Cu kim loại hay đồng (II) oxide (CuO), khẳng định sản phẩm tạo thành có độ tinh khiết pha rất cao.

3. Tại sao mẫu phản ứng 150 phút (t150) có kích thước hạt ($114,57\text{ nm}$) lớn hơn mẫu 90 phút ($102,44\text{ nm}$) nhưng lại kháng khuẩn tốt hơn?

Khả năng kháng khuẩn không chỉ phụ thuộc vào kích thước mà còn chịu ảnh hưởng của nồng độ tinh thể tạo thành và hình thái bề mặt hạt. Phổ UV-Vis cho thấy ở 90 phút phản ứng chưa đạt cực đại, hàm lượng hạt tạo thành thấp hơn. Ngoài ra, ảnh SEM chỉ ra mẫu t150 phát triển dạng hình thái đặc biệt là khối bát diện cắt góc với định hướng mặt tinh thể [111] cao. Mặt [111] có hoạt tính bề mặt mạnh hơn mặt [100], giúp giải phóng ion $Cu^{2+}$ tự do nhanh hơn, tạo ra nhiều gốc tự do ROS hơn để tiêu diệt vi khuẩn.

4. Quy trình đánh giá khả năng kháng khuẩn đối với Staphylococcus aureus được tiến hành theo các bước nào?

Huyền phù S. aureus nuôi cấy sau 24 giờ được pha loãng bằng dung dịch muối peptone (0,1% peptone, 0,85% NaCl) về mật độ $10^4 - 10^5\text{ CFU/mL}$ ở 7–10°C. Tiếp theo, trộn dịch vi khuẩn với dung dịch nano đồng theo tỷ lệ khảo sát, giữ ở 7–10°C trong 30 phút. Cuối cùng, pha loãng bậc 10, hút 100 $\mu$L trải lên đĩa thạch Nutrient Broth Agar, ủ ở 37°C trong 24 giờ và đếm khuẩn lạc để tính toán mức giảm mật độ ($\text{log reduction}$).

5. Dung dịch nano đồng tối ưu đạt được từ nghiên cứu có các thông số công nghệ nào?

Điều kiện công nghệ tối ưu được xác lập bao gồm: phản ứng khử giữa dung dịch $CuSO_4$ 0,05 M và D-glucose 0,5 M trong môi trường kiềm (10 mL NaOH 1 M) với nồng độ chất bao PVA 0,35 M, gia nhiệt ở 95°C trong thời gian 150 phút, và dung dịch sau tổng hợp được lưu trữ ở 7°C trong 24 giờ.

Kết luận

Khóa luận tốt nghiệp đã nghiên cứu và hoàn thiện quy trình tổng hợp dung dịch nano đồng (I) oxide ($Cu_2O$) độ tinh khiết cao bằng phương pháp khử hóa học xanh sử dụng tiền chất $CuSO_4$, chất khử D-glucose và chất bao PVA. Kết quả thực nghiệm xác định điều kiện tối ưu tại thời gian phản ứng 150 phút, nồng độ PVA 0,35 M và lưu trữ 24 giờ ở 7°C, tạo ra các hạt nano có cấu trúc khối bát diện cắt góc đạt kích thước $114,57 \pm 20,67\text{ nm}$ với hiệu quả làm giảm $3,11 \pm 0,49\text{ log CFU/mL}$ mật độ vi khuẩn Staphylococcus aureus. Nghiên cứu cung cấp cơ sở dữ liệu thực nghiệm quan trọng, mở ra tiềm năng ứng dụng vật liệu nano gốc đồng an toàn, chi phí thấp trong công nghệ màng bao hoạt tính bảo quản thực phẩm.