Nghiên cứu chế tạo vải kháng khuẩn non-woven tẩm nano bạc làm lót mũ bảo hiểm

Luận văn thạc sĩ VNU UET nghiên cứu chế tạo vải kháng khuẩn non woven tẩm nano bạc cho miếng lót mũ bảo hiểm, ứng dụng trong vật liệu nano.

• Tác giả: Nguyễn Văn Thuận
• Người hướng dẫn: TS. Nguyễn Thị Phương Phong
• Trường học: Đại học Quốc gia Thành phố Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Vật liệu và linh kiện nano
• Đề tài: Nghiên Cứu Chế Tạo Vải Kháng Khuẩn Non Woven Tẩm Nano Bạc Làm Miếng Lót Cho Mũ Bảo Hiểm
• Loại tài liệu: luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2010
• Địa điểm: Thành phố Hồ Chí Minh

Mục lục chi tiết

• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI CẢM ƠN
• MỤC LỤC
• Danh mục các ký hiệu và chữ viết tắt
• Danh mục các bảng biểu
• Danh mục các hình vẽ và đồ thị
• LỜI MỞ ĐẦU
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
• 1.1. Giới thiệu hạt nano
• 1.2. Phân loại hạt nano
• 1.3. Giới thiệu hạt nano Ag
• 1.3.1. Phương pháp chế tạo hạt nano kim loại
• 1.3.2. Các phương pháp tổng hợp hạt nano Ag
• 1.3.3. Các loại polymer ổn định hạt nano Ag
• 1.3.4. Ứng dụng nano Ag
• 1.4. Vải kháng khuẩn Nonwoven
• 1.4.1. Miếng lót mũ bảo hiểm
• 1.4.2. Tạo vải kháng khuẩn
• 1.4.3. Tình hình nghiên cứu về vải kháng khuẩn Nonwoven
• 2. CHƯƠNG II: THỰC NGHIỆM
• 2.1. Vật liệu và thiết bị
• 2.1.1. Vật liệu chế tạo keo nano Ag
• 2.1.2. Vật liệu vải nonwoven và hoá chất cho thử nghiệm sinh học
• 2.1.3. Các thiết bị và dụng cụ
• 2.2. Phương pháp
• 2.2.1. Phương pháp chế tạo keo nano Ag
• 2.2.2. Phương pháp chế tạo vải kháng khuẩn nonwoven
• 2.2.3. Các phương pháp phân tích hoá lý của sản phẩm chế tạo được
• 2.2.4. Phương pháp đánh giá khả năng diệt khuẩn của mẫu vải nonwoven tẩm nano Ag
• 3. CHƯƠNG III: KẾT QUẢ VÀ BIỆN LUẬN
• 3.1. Tổng hợp dung dịch keo nano Ag
• 3.2. Vải Nonwoven kháng khuẩn
• 3.3. Hoạt tính kháng khuẩn của vải Nonwoven
• 4. CHƯƠNG IV: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng quan về nghiên cứu vải kháng khuẩn non woven tẩm nano bạc

Nghiên cứu về vải kháng khuẩn non woven tẩm nano bạc đang thu hút sự chú ý trong lĩnh vực vật liệu và linh kiện nano. Luận văn thạc sĩ này tập trung vào việc chế tạo và ứng dụng loại vải này làm miếng lót cho mũ bảo hiểm. Vải kháng khuẩn không chỉ giúp bảo vệ sức khỏe người dùng mà còn nâng cao tính năng của sản phẩm. Việc sử dụng nano bạc trong vải non woven mang lại nhiều lợi ích, đặc biệt trong việc diệt khuẩn và ngăn ngừa sự phát triển của nấm mốc.

1.1. Khái niệm về vải kháng khuẩn và nano bạc

Vải kháng khuẩn là loại vải được xử lý để ngăn chặn sự phát triển của vi khuẩn và nấm. Nano bạc là một trong những vật liệu được sử dụng phổ biến nhờ vào tính kháng khuẩn mạnh mẽ của nó. Nghiên cứu cho thấy rằng nano bạc có khả năng tiêu diệt nhiều loại vi khuẩn gây hại, từ đó giúp bảo vệ sức khỏe người sử dụng.

1.2. Lợi ích của việc sử dụng vải kháng khuẩn trong mũ bảo hiểm

Việc sử dụng vải kháng khuẩn trong mũ bảo hiểm giúp giảm thiểu nguy cơ mắc các bệnh về da do vi khuẩn và nấm. Điều này đặc biệt quan trọng trong điều kiện khí hậu nóng ẩm, nơi mà mồ hôi và độ ẩm có thể tạo điều kiện cho vi khuẩn phát triển. Sử dụng vải non woven tẩm nano bạc không chỉ mang lại sự thoải mái mà còn bảo vệ sức khỏe người dùng.

II. Thách thức trong nghiên cứu và chế tạo vải kháng khuẩn

Mặc dù có nhiều lợi ích, việc nghiên cứu và chế tạo vải kháng khuẩn non woven tẩm nano bạc cũng gặp phải nhiều thách thức. Các vấn đề như độ bền của vải, khả năng giữ lại nano bạc, và chi phí sản xuất là những yếu tố cần được xem xét kỹ lưỡng. Đặc biệt, việc đảm bảo rằng nano bạc không gây hại cho sức khỏe con người cũng là một thách thức lớn.

2.1. Độ bền và khả năng giữ lại nano bạc

Một trong những thách thức lớn nhất là đảm bảo rằng nano bạc được giữ lại trên bề mặt vải trong suốt quá trình sử dụng. Nếu không, hiệu quả kháng khuẩn sẽ giảm sút. Nghiên cứu cần tìm ra phương pháp tối ưu để tăng cường độ bền của vải và khả năng giữ lại nano bạc.

2.2. Chi phí sản xuất và khả năng thương mại hóa

Chi phí sản xuất vải kháng khuẩn tẩm nano bạc cũng là một yếu tố quan trọng. Việc tìm kiếm nguồn nguyên liệu và quy trình sản xuất hiệu quả sẽ giúp giảm giá thành sản phẩm, từ đó tăng khả năng thương mại hóa. Nghiên cứu cần tập trung vào việc phát triển quy trình sản xuất tiết kiệm và hiệu quả.

III. Phương pháp chế tạo vải kháng khuẩn non woven tẩm nano bạc

Phương pháp chế tạo vải kháng khuẩn non woven tẩm nano bạc bao gồm nhiều bước quan trọng. Từ việc tổng hợp nano bạc đến việc ngâm tẩm vải, mỗi bước đều cần được thực hiện cẩn thận để đảm bảo chất lượng sản phẩm cuối cùng. Nghiên cứu này sẽ trình bày chi tiết các phương pháp chế tạo và các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình này.

3.1. Tổng hợp nano bạc bằng phương pháp hóa học

Phương pháp tổng hợp nano bạc chủ yếu sử dụng các tác nhân hóa học để khử ion bạc thành bạc kim loại. Quá trình này cần được kiểm soát chặt chẽ để đảm bảo kích thước và hình dạng của hạt nano đạt yêu cầu. Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng kích thước hạt nano ảnh hưởng trực tiếp đến khả năng kháng khuẩn của sản phẩm.

3.2. Ngâm tẩm vải non woven với dung dịch nano bạc

Sau khi tổng hợp nano bạc, bước tiếp theo là ngâm tẩm vải non woven với dung dịch này. Quá trình ngâm tẩm cần được thực hiện trong điều kiện tối ưu để đảm bảo nano bạc bám dính tốt trên bề mặt vải. Các phương pháp phân tích như FE-SEM sẽ được sử dụng để đánh giá độ bám dính của nano bạc.

IV. Kết quả nghiên cứu và ứng dụng thực tiễn

Kết quả nghiên cứu cho thấy rằng vải kháng khuẩn non woven tẩm nano bạc có khả năng diệt khuẩn cao. Các thử nghiệm cho thấy rằng vải này có thể tiêu diệt nhiều loại vi khuẩn gây hại, từ đó chứng minh tính hiệu quả của sản phẩm. Ứng dụng thực tiễn của vải kháng khuẩn này không chỉ trong ngành dệt may mà còn trong các lĩnh vực khác như y tế và bảo hộ lao động.

4.1. Đánh giá khả năng diệt khuẩn của vải

Khả năng diệt khuẩn của vải kháng khuẩn được đánh giá thông qua các thử nghiệm trên các loại vi khuẩn khác nhau. Kết quả cho thấy rằng vải tẩm nano bạc có khả năng tiêu diệt vi khuẩn E. coli và Staphylococcus aureus hiệu quả, từ đó khẳng định tính ứng dụng của sản phẩm trong thực tiễn.

4.2. Ứng dụng trong ngành dệt may và y tế

Vải kháng khuẩn non woven tẩm nano bạc có thể được ứng dụng rộng rãi trong ngành dệt may, đặc biệt là trong sản xuất khẩu trang, quần áo bảo hộ và miếng lót cho mũ bảo hiểm. Ngoài ra, sản phẩm cũng có thể được sử dụng trong lĩnh vực y tế để sản xuất băng gạc và các thiết bị y tế khác.

V. Kết luận và triển vọng tương lai của nghiên cứu

Nghiên cứu về vải kháng khuẩn non woven tẩm nano bạc đã mở ra nhiều triển vọng mới trong lĩnh vực vật liệu và linh kiện nano. Kết quả nghiên cứu không chỉ chứng minh tính khả thi của sản phẩm mà còn chỉ ra hướng đi cho các nghiên cứu tiếp theo. Việc phát triển và ứng dụng sản phẩm này có thể góp phần nâng cao chất lượng cuộc sống và bảo vệ sức khỏe con người.

5.1. Tóm tắt kết quả nghiên cứu

Kết quả nghiên cứu cho thấy rằng vải kháng khuẩn non woven tẩm nano bạc có khả năng diệt khuẩn cao và có thể ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau. Sản phẩm này không chỉ mang lại lợi ích cho sức khỏe mà còn có tiềm năng thương mại lớn.

5.2. Hướng nghiên cứu trong tương lai

Trong tương lai, cần tiếp tục nghiên cứu để cải thiện quy trình sản xuất và mở rộng ứng dụng của vải kháng khuẩn. Việc tìm kiếm các phương pháp mới để tối ưu hóa hiệu quả kháng khuẩn và giảm chi phí sản xuất sẽ là những mục tiêu quan trọng trong nghiên cứu tiếp theo.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Trong bối cảnh công nghệ nano ngày càng phát triển mạnh mẽ, việc ứng dụng các hạt nano kim loại, đặc biệt là nano bạc (Ag), đã trở thành xu hướng nổi bật trong nhiều lĩnh vực như y tế, dệt may và xử lý môi trường. Tại Việt Nam, mặc dù đã có nhiều nghiên cứu về tổng hợp nano bạc bằng các phương pháp khác nhau, ứng dụng nano bạc trong ngành dệt may, đặc biệt là sản xuất vải kháng khuẩn nonwoven, vẫn còn rất hạn chế. Theo báo cáo của ngành, số lượng bệnh nhân mắc các bệnh về da đầu do vi khuẩn và nấm tăng lên đáng kể, đặc biệt là những người thường xuyên đội mũ bảo hiểm trong điều kiện thời tiết nóng ẩm. Điều này đặt ra nhu cầu cấp thiết về việc phát triển các sản phẩm vải kháng khuẩn nhằm cải thiện sức khỏe người dùng.

Mục tiêu nghiên cứu của luận văn là chế tạo thành công vải kháng khuẩn nonwoven tẩm nano bạc làm miếng lót cho mũ bảo hiểm, nhằm khắc phục các vấn đề về vi khuẩn và nấm trên da đầu do đội mũ bảo hiểm lâu ngày. Nghiên cứu tập trung vào việc tổng hợp dung dịch keo nano bạc bằng phương pháp polyol có hỗ trợ nhiệt vi sóng, khảo sát các điều kiện tổng hợp như thời gian, công suất lò vi sóng, nồng độ muối bạc, đồng thời đánh giá tính ổn định và kích thước hạt nano. Vải nonwoven được ngâm tẩm dung dịch nano bạc và kiểm tra khả năng bám dính cũng như hiệu quả kháng khuẩn trên vi khuẩn E. coli và Staphylococcus aureus.

Phạm vi nghiên cứu được thực hiện tại Phòng thí nghiệm Công nghệ Nano, Đại học Quốc gia Thành phố Hồ Chí Minh trong năm 2010, sử dụng vải nonwoven polypropylene trọng lượng 150 g/m². Kết quả nghiên cứu có ý nghĩa lớn trong việc phát triển sản phẩm vải kháng khuẩn ứng dụng trong ngành dệt may, góp phần nâng cao chất lượng cuộc sống và sức khỏe cộng đồng, đồng thời mở ra hướng đi mới cho ngành công nghiệp vật liệu nano tại Việt Nam.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Luận văn dựa trên các lý thuyết và mô hình nghiên cứu về hạt nano kim loại, đặc biệt là nano bạc, với các khái niệm chính bao gồm:

• Hạt nano kim loại: Các hạt có kích thước trong khoảng nanomet, có tính chất vật lý và hóa học khác biệt so với vật liệu khối do hiệu ứng bề mặt và hiệu ứng kích thước.
• Phương pháp tổng hợp hạt nano: Bao gồm phương pháp từ trên xuống (top-down) và từ dưới lên (bottom-up). Phương pháp polyol hỗ trợ nhiệt vi sóng thuộc nhóm bottom-up, giúp tạo hạt nano bạc kích thước nhỏ, đồng đều và ổn định.
• Chất ổn định hạt nano: Polymer như polyvinylpyrrolidone (PVP) được sử dụng để bao phủ bề mặt hạt nano, ngăn ngừa kết tụ và duy trì tính ổn định của dung dịch keo nano bạc.
• Vải nonwoven: Vải được sản xuất bằng cách liên kết các sợi không dệt, có ưu điểm nhẹ, thoáng khí và dễ xử lý, phù hợp làm miếng lót mũ bảo hiểm.
• Khả năng kháng khuẩn của nano bạc: Nano bạc có tính năng diệt khuẩn cao, không độc hại và không gây dị ứng, được ứng dụng rộng rãi trong y tế và dệt may.

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn dữ liệu chính bao gồm các mẫu dung dịch keo nano bạc tổng hợp trong phòng thí nghiệm và vải nonwoven được cung cấp bởi công ty Bảo Thạch (Bình Dương). Vi khuẩn thử nghiệm gồm Escherichia coli và Staphylococcus aureus được cung cấp bởi các viện nghiên cứu uy tín tại TP. Hồ Chí Minh.

Phương pháp tổng hợp keo nano bạc sử dụng phương pháp polyol với sự hỗ trợ nhiệt từ lò vi sóng công suất từ 160 đến 640 W, khảo sát các biến số như thời gian phản ứng (từ 3 đến 4 phút 30 giây), nồng độ muối bạc (0,01 - 0,04 g) và tỷ lệ AgNO3:PVP (1:5 đến 1:20). Dung dịch keo nano bạc được đánh giá bằng các kỹ thuật hóa lý như phổ UV-Vis để xác định bước sóng hấp thu đặc trưng, kính hiển vi điện tử truyền qua (TEM) để đo kích thước và phân bố hạt, kính hiển vi điện tử quét (FE-SEM) để khảo sát độ bám dính nano bạc trên vải, và phân tích ICP-AAS để xác định hàm lượng bạc trên vải.

Vải nonwoven được cắt kích thước 9,5 × 17 cm, giặt sạch và ngâm tẩm trong dung dịch keo nano bạc với các nồng độ 100, 200, 300 và 1000 ppm trong thời gian từ 30 đến 150 phút. Sau đó, mẫu được sấy khô và giặt lại để loại bỏ nano bạc không bám chắc.

Khả năng kháng khuẩn của vải được đánh giá bằng phương pháp đếm khuẩn lạc (CFU/ml) sau khi ngâm mẫu trong dịch vi khuẩn với mật độ từ 1,33×10^8 đến 5,3×10^8 CFU/ml trong 24 giờ. Hiệu suất kháng khuẩn được tính theo phần trăm giảm số khuẩn lạc so với mẫu đối chứng không chứa nano bạc.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

1. Ảnh hưởng của thời gian phản ứng đến kích thước hạt nano bạc: Khi giữ nguyên nồng độ muối bạc 0,04 g và công suất lò vi sóng 160 W, tăng thời gian gia nhiệt từ 3 phút đến 4 phút 20 giây làm bước sóng hấp thu UV-Vis dịch chuyển từ 406 nm đến 409 nm, tương ứng với kích thước hạt nano tăng từ khoảng 5-9 nm lên 9-15 nm. Kích thước hạt không đồng đều hơn khi thời gian phản ứng kéo dài, dẫn đến hiện tượng kết tụ hạt.

2. Ảnh hưởng của nồng độ muối bạc: Tăng nồng độ AgNO3 từ 0,01 g đến 0,04 g (giữ nguyên thời gian 3 phút 20 giây và công suất 160 W) làm bước sóng hấp thu dịch chuyển từ 406 nm đến 413 nm, kích thước hạt nano tăng từ 7-9 nm lên 14-15 nm. Điều này được giải thích do sự va chạm và kết tụ hạt nano bạc tăng khi nồng độ ion bạc cao hơn.

3. Ảnh hưởng của công suất lò vi sóng: Khi giữ nguyên nồng độ và thời gian, tăng công suất từ 160 W lên 640 W làm bước sóng hấp thu tăng từ 410 nm đến 426 nm, kích thước hạt nano tăng từ 7-9 nm lên 9-12 nm. Phương pháp gia nhiệt bằng lò vi sóng tạo ra hạt nano bạc có kích thước đồng đều và phân bố hẹp hơn so với phương pháp gia nhiệt thông thường ở 140°C trong 60 phút.

4. Khả năng bám dính và kháng khuẩn của vải nonwoven tẩm nano bạc: Mẫu vải nonwoven ngâm tẩm dung dịch nano bạc với nồng độ 1000 ppm trong 2 giờ cho thấy nano bạc bám dính tốt trên bề mặt sợi vải theo quan sát FE-SEM và ICP-AAS. Hiệu suất kháng khuẩn trên vi khuẩn E. coli đạt trên 99%, giảm đáng kể số lượng khuẩn lạc so với mẫu đối chứng.

Thảo luận kết quả

Kết quả cho thấy phương pháp polyol kết hợp gia nhiệt bằng lò vi sóng là hiệu quả trong việc tổng hợp dung dịch keo nano bạc với kích thước hạt nhỏ, đồng đều và ổn định theo thời gian. Việc điều chỉnh các thông số như thời gian, nồng độ muối bạc và công suất lò vi sóng ảnh hưởng trực tiếp đến kích thước và phân bố hạt nano, từ đó ảnh hưởng đến hiệu quả kháng khuẩn của sản phẩm cuối cùng.

So sánh với các nghiên cứu quốc tế, kích thước hạt nano bạc trong khoảng 5-15 nm được xem là tối ưu cho khả năng kháng khuẩn cao và ít gây độc hại. Việc sử dụng PVP làm chất ổn định giúp duy trì tính ổn định của dung dịch keo nano bạc trong thời gian dài, phù hợp cho ứng dụng trong ngành dệt may.

Khả năng bám dính nano bạc trên vải nonwoven polypropylene được đánh giá cao, đảm bảo hiệu quả kháng khuẩn bền vững sau khi giặt. Điều này vượt trội hơn so với các sản phẩm miếng lót mũ bảo hiểm hiện có trên thị trường chỉ có tính năng ngăn cản vật lý mà không có khả năng diệt khuẩn thực sự.

Dữ liệu có thể được trình bày qua biểu đồ phổ UV-Vis thể hiện sự dịch chuyển bước sóng hấp thu theo các điều kiện tổng hợp, bảng phân bố kích thước hạt nano từ ảnh TEM, và biểu đồ hiệu suất kháng khuẩn theo nồng độ nano bạc trên vải.

Đề xuất và khuyến nghị

1. Tối ưu hóa quy trình tổng hợp nano bạc: Khuyến nghị sử dụng công suất lò vi sóng khoảng 160-320 W, thời gian gia nhiệt từ 3 đến 4 phút, và tỷ lệ AgNO3:PVP là 1:10 để tạo ra dung dịch keo nano bạc có kích thước hạt nhỏ, đồng đều và ổn định. Thời gian thực hiện quy trình trong vòng 1 tháng để đảm bảo tính ổn định sản phẩm.

2. Phát triển sản phẩm vải kháng khuẩn nonwoven tẩm nano bạc: Áp dụng phương pháp ngâm tẩm với nồng độ nano bạc từ 300 đến 1000 ppm, thời gian ngâm từ 2 đến 3 giờ để đảm bảo nano bạc bám dính tốt trên vải, nâng cao hiệu quả kháng khuẩn. Chủ thể thực hiện là các doanh nghiệp dệt may và phòng thí nghiệm công nghệ nano.

3. Kiểm soát chất lượng và đánh giá hiệu quả kháng khuẩn: Thiết lập quy trình kiểm tra định kỳ bằng phương pháp đếm khuẩn lạc và phân tích ICP-AAS để đảm bảo hàm lượng nano bạc trên vải đạt chuẩn, duy trì hiệu quả kháng khuẩn trên 95% sau nhiều lần giặt. Thời gian kiểm tra định kỳ 6 tháng/lần.

4. Mở rộng ứng dụng và thương mại hóa sản phẩm: Khuyến khích các doanh nghiệp phối hợp với viện nghiên cứu để phát triển các sản phẩm miếng lót mũ bảo hiểm kháng khuẩn, khẩu trang, và các sản phẩm dệt may y tế. Thời gian triển khai dự kiến trong 1-2 năm, nhằm đáp ứng nhu cầu thị trường trong nước và xuất khẩu.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

1. Các nhà nghiên cứu và sinh viên ngành công nghệ nano và vật liệu: Luận văn cung cấp cơ sở lý thuyết và phương pháp thực nghiệm chi tiết về tổng hợp nano bạc và ứng dụng trong vải kháng khuẩn, hỗ trợ nghiên cứu phát triển sản phẩm mới.

2. Doanh nghiệp dệt may và sản xuất vật liệu y tế: Tham khảo để áp dụng công nghệ nano bạc vào sản xuất vải kháng khuẩn, nâng cao giá trị sản phẩm và đáp ứng nhu cầu thị trường về sản phẩm bảo vệ sức khỏe.

3. Cơ quan quản lý và phát triển công nghệ: Sử dụng làm tài liệu tham khảo trong việc xây dựng chính sách hỗ trợ phát triển công nghệ nano và sản phẩm vật liệu mới tại Việt Nam.

4. Người tiêu dùng và cộng đồng y tế: Hiểu rõ về lợi ích và hiệu quả của sản phẩm vải kháng khuẩn tẩm nano bạc, từ đó lựa chọn sản phẩm phù hợp nhằm bảo vệ sức khỏe cá nhân, đặc biệt trong điều kiện thời tiết nóng ẩm và sử dụng mũ bảo hiểm thường xuyên.

Câu hỏi thường gặp

1. Nano bạc là gì và tại sao nó có tính kháng khuẩn cao?
   Nano bạc là các hạt bạc có kích thước trong khoảng nanomet, có diện tích bề mặt lớn và khả năng tương tác mạnh với vi khuẩn, làm phá vỡ màng tế bào vi khuẩn, từ đó tiêu diệt chúng hiệu quả. Ví dụ, nano bạc có thể diệt trên 99% vi khuẩn E. coli trong 24 giờ.

2. Phương pháp tổng hợp nano bạc bằng lò vi sóng có ưu điểm gì?
   Gia nhiệt bằng lò vi sóng cung cấp nhiệt đồng đều, nhanh chóng, giúp tạo ra hạt nano bạc kích thước nhỏ, đồng đều và ổn định hơn so với phương pháp gia nhiệt thông thường. Thời gian tổng hợp chỉ khoảng 3-4 phút so với 60 phút của phương pháp truyền thống.

3. Vải nonwoven tẩm nano bạc có bền sau khi giặt không?
   Theo kết quả phân tích FE-SEM và ICP-AAS, nano bạc bám dính chắc trên sợi vải nonwoven, duy trì hiệu quả kháng khuẩn trên 95% sau nhiều lần giặt, phù hợp cho ứng dụng làm miếng lót mũ bảo hiểm.

4. Nano bạc có gây độc hại cho người sử dụng không?
   Nano bạc được chứng minh là không độc và không gây dị ứng da khi sử dụng trong các sản phẩm tiếp xúc trực tiếp với cơ thể, như vải kháng khuẩn và sản phẩm y tế. Tuy nhiên, cần tuân thủ nồng độ sử dụng an toàn.

5. Có thể áp dụng công nghệ này cho các sản phẩm khác ngoài miếng lót mũ bảo hiểm không?
   Có thể. Công nghệ tẩm nano bạc có thể mở rộng sang sản xuất khẩu trang, quần áo y tế, găng tay kháng khuẩn và các sản phẩm dệt may khác nhằm tăng cường khả năng kháng khuẩn và bảo vệ sức khỏe người dùng.

Kết luận

• Đã thành công trong việc tổng hợp dung dịch keo nano bạc bằng phương pháp polyol với sự hỗ trợ nhiệt vi sóng, tạo ra hạt nano bạc kích thước nhỏ (5-15 nm), đồng đều và ổn định.
• Vải nonwoven polypropylene được ngâm tẩm nano bạc với nồng độ 300-1000 ppm cho hiệu quả kháng khuẩn trên 99% đối với vi khuẩn E. coli và Staphylococcus aureus.
• Phương pháp gia nhiệt bằng lò vi sóng ưu việt hơn so với gia nhiệt thông thường về mặt kích thước hạt và tính đồng đều.
• Sản phẩm vải kháng khuẩn nonwoven tẩm nano bạc có tiềm năng ứng dụng rộng rãi trong ngành dệt may và y tế, đặc biệt làm miếng lót mũ bảo hiểm giúp bảo vệ sức khỏe người dùng.
• Đề xuất tiếp tục nghiên cứu mở rộng ứng dụng, tối ưu quy trình sản xuất và phát triển thương mại sản phẩm trong vòng 1-2 năm tới.

Các doanh nghiệp và viện nghiên cứu nên phối hợp triển khai sản xuất thử nghiệm quy mô lớn, đồng thời xây dựng tiêu chuẩn chất lượng và quy trình kiểm soát sản phẩm để đưa ra thị trường hiệu quả và an toàn.

Trích đoạn nội dung tài liệu

MỞ ĐẦU Ngày nay, công nghệ nano đã và đang cuốn hút không chỉ các nhà nghiên cứu khoa học mà còn kể các ngành công nghiệp vì tính ứng dụng cao của nó đối với cuộc sống của con người. Đặc biệt các hạt keo nano kim loại có tính ứng dụng cao trong các ngành kỹ thuật dân dụng như trong sản xuất kính xe, gốm sứ, mỹ phẩm, y tế…[1]. Trong số các hạt keo nano kim loại, hạt keo nano Ag đang và được sử dụng rộng rãi trong những ứng dụng trong lĩnh vực y tế, vì hạt nano kim loại này có tính kháng khuẩn rất cao, không độc và không gây ra dị ứng da đối với cơ thể con người. Hiện nay tại Việt Nam khá nhiều nhà khoa học tập trung tổng hợp các hạt keo nano Ag bằng nhiều các phương pháp khác nhau và đưa ra những ứng dụng cụ thể của nó đến đời sống của con người, có thể kể đến như sau: nhóm của TS.

Nguyễn Quốc Hiến thuộc trung tâm nghiên cứu và triển khai công nghệ bức xạ - Tp Hồ Chí Minh (VINAGAMMA) đã đưa ra sản phẩm chai xịt khử mùi hôi nách bằng công nghệ nano Ag. Tại trung tâm này các hạt nano Ag được tổng hợp bằng cách sử dụng nguồn phóng xạ gamma để tổng hợp ra dung dịch keo nano Ag, hoặc nhóm nghiên cứu của Trung tâm vật liệu - Đại học Khoa học tự nhiên - ĐHQG Hà Nội, đã chế tạo nano Ag bằng phương pháp hóa ướt cũng như sử dụng các phức của muối bạc trong quá trình tổng hợp nhằm ứng dụng diệt khuẩn E.Coli…Tuy nhiên, ứng dụng nano Ag vào trong ngành dệt may để sản xuất ra các vải diệt khuẩn chưa thấy xuất hiện tại Việt Nam. Từ khi có quy định toàn dân đội mũ bảo hiểm, số bệnh nhân bị chấn thương sọ não giảm hẳn, tuy nhiên một vấn đề bất cập xảy ra là số bệnh nhân đến Bệnh viện Da liễu TPHCM để khám những bệnh liên quan đến nấm tóc và da đầu gia tăng đáng kể. Nhiều người do đặc thù công việc phải thường xuyên phải ra ngoài đường suốt từ sáng đến chiều và khi tháo mũ bảo hiểm ra, gàu và tóc rụng khá nhiều.

Theo các bác sĩ chuyên khoa da liễu, gàu là những tế bào chết trên da đầu, gây ngứa và rụng tóc, có màu trắng khô hoặc nhờn phủ bề mặt da đầu và có khả năng lây lan. Gàu gây ra bởi vi khuẩn và nấm, khi đội mũ bảo hiểm nhiều giờ trong điều kiện nắng nóng, da đầu không được thông thoáng, tóc trở nên ẩm ướt vì đẫm nhiều mồ hôi, tạo điều kiện cho vi khuẩn và nấm phát triển. Tình trạng này nếu không được khắc phục sớm sẽ ảnh hưởng nhiều đến sức khỏe và thẩm mỹ ở cả phụ nữ và nam giới. Với lý do đó, nhóm nghiên cứu chúng tôi mạnh dạn chọn đề tài này để Luận văn tốt nghiệp Thạc Sĩ 1 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] HVCH:Nguyễn Văn Thuận nghiên cứu và sản xuất thử nghiệm nhằm phần nào khắc phục những hạn chế mà mũ bảo hiểm gây ra.

Trong luận văn này, dung dịch keo nano Ag được đưa lên nền vải nonwoven nhằm tạo ra các miếng lót diệt khuẩn cho mũ bảo hiểm. Keo nano bạc được tổng hợp bằng phương pháp polyol với sự hỗ trợ nhiệt vi sóng. Sau đó, chúng tôi sử dụng các phương pháp phân tích hoá lý như: UV – Vis, TEM vv… để đánh giá kích thước hạt nano Ag, cũng như xác định độ ổn định của hạt nano Ag theo thời gian. Từ đó, chọn ra dung dịch nano Ag ổn định nhất để cho thực hiện việc ngâm tẩm vải nonwoven.

Tấm vải nonwoven sau khi được ngâm tẩm sẽ được kiểm tra độ bám dính nano Ag trên nền vải bằng kính hiển vi điện tử quét FE - SEM, ICP - AAS đồng thời kiểm tra khả năng diệt khuẩn của nó trên E. Nội dung nghiên cứu của luận văn này bao gồm các mục như sau:  Sử dụng phương pháp polyol cho quá trình điều chế dung dịch keo nano Ag với sự hỗ trợ của nhiệt vi sóng và với các khảo sát theo thời gian, công suất lò, nồng độ muối AgNO3. Đồng thởi khảo sát độ ổn định các hạt keo nano bạc và so sánh phương pháp gia nhiệt bằng lò vi sóng với gia nhiệt thông thường. Bên cạnh đó, sử dụng các phương pháp phân tích hóa lý như UV - Vis, TEM để đánh giá chất lượng dung dịch keo nano Ag được điều chế.

 Sử dụng phương pháp ngâm tẩm cho quá trình chế tạo vải nonwoven chứa các hạt Ag. Sử dụng phương pháp phân tích như FE - SEM, ICP - ASS đánh giá độ bám dính của hạt Ag trên vải.  Sử dụng phương pháp đếm khuẩn lạc để đánh giá khả năng diệt khuẩn của tấm vải nonwoven chứa Ag trên hai đối tượng vi khuẩn E. Luận văn tốt nghiệp Thạc Sĩ 2 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] HVCH:Nguyễn Văn Thuận CHƢƠNG 1 TỔNG QUAN Luận văn tốt nghiệp Thạc Sĩ 3 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] HVCH:Nguyễn Văn Thuận Chƣơng 1: TỔNG QUAN Phần tổng quan giới thiệu một các tổng quát về khái niệm về hạt nano kim loại, cũng như phân loại các dạng hạt nano hiện nay.

Bên cạnh đó, trình bày một các khái quát về các phương pháp tổng hợp ra hạt keo nano Ag, các loại polymer nhằm ổn định độ bền của các hạt keo nano Ag, đồng thời giới thiệu sơ lược về loại vải nonwoven và những ứng dụng của nano Ag vào trong các lĩnh vực, đặc biệt là ứng dụng trong ngành vải sợi.1 Giới thiệu hạt nano 1.1 Khái niệm Theo như Viện Tiêu Chuẩn của Anh, định nghĩa về hạt nano và kích thước nano (nanoscales) [2] như sau: Hạt nano (nanoparticles) là các hạt với một hay nhiều kích thước ở dạng kích cỡ nano.1 trình bày mối quan hệ giữa kích thước nanomet với những vật thể thông thường. Mối quan hệ giữa kích thƣớc nanomet và các các vật thể thông thƣờng [3] 1.2 Phân loại hạt nano Có nhiều cách phân loại hạt nano. Trong phần này, chúng tôi phân loại các loại hạt nano được ứng dụng trong đời sống theo các nhóm như: nano vô cơ, nano polymer, nanotube, tinh thể nano, hạt nano rắn lipid. Tất cả các loại hạt nano được mô tả như trong hình vẽ 1.

Luận văn tốt nghiệp Thạc Sĩ 4 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] HVCH:Nguyễn Văn Thuận Hình 1. Các loại hạt nano [4] a. Hạt nano vô cơ [ 5, 6, 7] Các hạt vô cơ cấu trúc nano có kích thước, hình dạng và lỗ xốp khác nhau được tạo ra từ kim loại, oxit kim loại. Đặc điểm nổi bật nhất của các hạt nano vô cơ là khả năng dễ chế tạo và tính ứng dụng cao.

Hạt nano vô cơ có hai tính chất khác với vật liệu khối bao gồm: hiệu ứng bề mặt và hiệu ứng kích thước. Hiện nay, nhiều nghiên cứu về các hạt nano kim loại và nano oxit kim loại, điển hình có thể kể ra như sau: nano Ag với đặc tính kháng khuẩn và dẫn điện tốt, được ứng dụng nhiều trong việc bảo vệ môi trường và trong lĩnh vực vi mạch. Tương tự, các hạt nano TiO2 pha anatase với đặc tính xúc tác quang tốt, được ứng dụng để phủ lên gạch men, kính nhằm diệt khuẩn và chống mờ. Hạt nano polymer [4, 8] Các hạt nano polymer được hình thành từ quá trình cắt đứt và phân hủy mạch polymer dạng dài về dạng kích thước nano.

Ứng dụng chủ yếu của các polymer nano là làm chất nền cho quá trình dẫn truyền thuốc. Một vài loại nano polymer như: chitosan, gelatin, poly(lactic – co – glycolic acid),. Hai đặc điểm nổi bật nhất của cấu trúc nanotube bao gồm: thể tích bên trong lớn và bề mặt bên ngoài có thể dễ dàng tạo gắn kết. Hiện nay trong lĩnh vực thuốc và y tế, nhiều nhà khoa học đang nghiên cứu khả Luận văn tốt nghiệp Thạc Sĩ 5 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] HVCH:Nguyễn Văn Thuận năng ứng dụng nanotube trong quá trình dẫn truyền thuốc.

Tuy nhiên một nghiên cứu mới nhất cho rằng: nanotube có tính độc tố và có thể là nguyên nhân giết các tế bào bằng con đường oxy hóa. Chính điều này, các nghiên cứu hiện nay đang mở rộng ra và tập trung vào vấn đề độc tố trong nanotube. Tinh thể nano (nanocrystals)[4] Tinh thể nano là sự kết hợp các phân tử lại để hình thành tinh thể có kích thước nano. Các tinh thể nano được ứng dụng rộng rãi trong ngành vật liệu, kỹ thuật hóa học như các chấm lượng tử (quantum dot) trong hình ảnh sinh học.

Một thí dụ về khả năng ứng dụng mới nhất của tinh thể nano trong dẫn truyền thuốc là tổng hợp tinh thể nano từ hợp chất hydrophobic với lớp phủ là một màng mỏng hydrophilic. Những phản ứng sinh hóa của tinh thể nano loại này phụ thuộc mạnh mẽ vào lớp màng hydrophilic. Mục đích của lớp màng này giúp ngăn ngừa khả năng kết tụ của tinh thể và làm tăng khả năng dẫn truyền thuốc. Các kết quả nghiên cứu cho thấy khả năng dẫn truyền thuốc của tinh thể nano này theo đường uống và đường tiêm đều có kết quả rất tốt, đồng thời không xảy ra biến chứng.

Hạt nano rắn lipid (solid liqid nanoparticles)[10, 11] Các hạt lipid rắn là những lipid - nền tảng cấu thành từ những chất dẫn truyền thuốc dạng keo. Chúng được tạo ra ở những năm đầu 1900, nhằm thay thế các các hạt mỡ (liposomes) và nhũ tương (emulsion) trong ngành dược. Ưu điểm của các hạt nano lipid dạng rắn này là chúng có độ ổn định cao hơn so với liposome trong hệ thống sinh học, bởi vì độ cứng của lõi trong hạt nano rắn lipid này chứa đựng hydrophobic lipid - dạng rắn và rất ổn định ở nhiệt độ phòng. Bên cạnh đó, chúng dễ dàng phân hủy sinh học, ít độc hơn so với các hạt vô cơ và polymer và có thể kiểm soát các thông số động học dược.

Các nhà nghiên cứu đã tổng hợp ra ba loại hạt nano rắn hydrophobic như sau: đồng nhất (homogonous matrix), lõi là hydrophobic - thuốc vỏ bọc (drug enrich shell), lõi là thuốc - vỏ bọc là hydrophobic (drug enrich core). Để chế tạo ra các hạt nano lipid dạng rắn, hiện nay có hai công nghệ đang được ứng dụng khá rộng rãi là: kỹ thuật đồng nhất áp suất cao được phát minh bời Muller và Luck và kỹ thuất nhũ tương được phát minh bởi Gasco. Ứng dụng chính của hạt nano rắn dạng lipid được dùng để dẫn truyền thuốc, hoặc làm làm chất mang cho các thuốc đắp tại chỗ. Luận văn tốt nghiệp Thạc Sĩ 6 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] HVCH:Nguyễn Văn Thuận 1.2 Giới thiệu hạt nano Ag 1.