I. Tổng quan về hạt nano bạc và ứng dụng diệt khuẩn
Hạt nano bạc (AgNPs) là một trong những vật liệu nano được nghiên cứu rộng rãi nhờ tính chất quang học và khả năng kháng khuẩn vượt trội. Với kích thước từ 1-100 nm, hạt nano bạc có diện tích bề mặt lớn, cho phép tương tác hiệu quả với vi khuẩn. Công nghệ nano đã mở ra nhiều ứng dụng trong y sinh, nông nghiệp và công nghiệp. Nghiên cứu hạt nano tập trung vào việc chế tạo và tối ưu hóa tính chất của chúng, đặc biệt là khả năng diệt khuẩn hiệu quả đối với Escherichia coli (E. coli), một loại vi khuẩn Gram âm phổ biến.
1.1. Tính chất kháng khuẩn của hạt nano bạc
Tính chất kháng khuẩn của hạt nano bạc được giải thích qua cơ chế giải phóng ion bạc (Ag+), gây tổn thương màng tế bào và ức chế quá trình trao đổi chất của vi khuẩn. Bạc nano cũng tương tác với DNA và enzyme, ngăn chặn sự nhân lên của vi khuẩn. Các yếu tố như kích thước, hình dạng và nồng độ của hạt nano bạc ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu quả kháng khuẩn Escherichia coli. Nghiên cứu chỉ ra rằng, hạt nano bạc dạng cầu và đĩa dẹt có khả năng diệt khuẩn cao hơn nhờ diện tích bề mặt lớn và tính chất quang học đặc biệt.
1.2. Ứng dụng của hạt nano bạc trong diệt khuẩn
Ứng dụng diệt khuẩn của hạt nano bạc đã được chứng minh trong nhiều lĩnh vực, từ y tế đến nông nghiệp. Trong y tế, bạc nano được sử dụng trong băng gạc, dụng cụ y tế và nước khử trùng. Trong nông nghiệp, chúng giúp kiểm soát vi khuẩn gây bệnh trên cây trồng. Nghiên cứu cũng chỉ ra rằng, hạt nano bạc có thể tiêu diệt Escherichia coli trong nước uống và thực phẩm, mở ra tiềm năng lớn trong việc bảo vệ sức khỏe con người.
II. Chế tạo hạt nano bạc và phương pháp nghiên cứu
Chế tạo hạt nano bạc là quá trình quan trọng để đảm bảo tính chất và hiệu quả ứng dụng. Các phương pháp chế tạo phổ biến bao gồm phương pháp khử hóa học sử dụng citrate và phương pháp quang hóa sử dụng đèn LED. Công nghệ nano hiện đại cho phép kiểm soát kích thước, hình dạng và độ ổn định của hạt nano bạc. Nghiên cứu này tập trung vào việc chế tạo hạt nano bạc dạng cầu và đĩa dẹt, đồng thời khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng mẫu.
2.1. Phương pháp khử hóa học sử dụng citrate
Phương pháp khử hóa học sử dụng citrate là một trong những cách phổ biến để chế tạo hạt nano bạc. Quá trình này bao gồm việc khử ion bạc (Ag+) thành bạc nano bằng sodium citrate. Nghiên cứu chỉ ra rằng, tỷ lệ citrate/AgNO3 ảnh hưởng đáng kể đến kích thước và hình dạng của hạt nano bạc. Kết quả từ phổ hấp thụ UV-Vis và kính hiển vi điện tử truyền qua (TEM) cho thấy, hạt nano bạc dạng cầu có kích thước đồng đều và độ ổn định cao.
2.2. Phương pháp quang hóa sử dụng đèn LED
Phương pháp quang hóa sử dụng đèn LED được áp dụng để chế tạo hạt nano bạc dạng đĩa dẹt. Quá trình này dựa trên hiện tượng cộng hưởng Plasmon bề mặt, cho phép kiểm soát hình dạng và kích thước của hạt nano bạc. Nghiên cứu chỉ ra rằng, thời gian chiếu sáng và nồng độ citrate ảnh hưởng đến tính chất quang học và độ ổn định của hạt nano bạc. Kết quả từ phổ hấp thụ UV-Vis và TEM cho thấy, hạt nano bạc dạng đĩa dẹt có khả năng hấp thụ ánh sáng mạnh và hiệu quả kháng khuẩn cao.
III. Kết quả và ứng dụng thực tiễn
Nghiên cứu đã chế tạo thành công hạt nano bạc dạng cầu và đĩa dẹt với kích thước và hình dạng đồng đều. Kết quả từ các phương pháp đo đạc như UV-Vis, TEM và XRD cho thấy, hạt nano bạc có tính chất quang học và cấu trúc tinh thể ổn định. Thử nghiệm kháng khuẩn Escherichia coli cho thấy, hạt nano bạc có khả năng tiêu diệt vi khuẩn hiệu quả, mở ra tiềm năng ứng dụng lớn trong y tế và nông nghiệp.
3.1. Hiệu quả diệt khuẩn Escherichia coli
Thử nghiệm kháng khuẩn Escherichia coli cho thấy, hạt nano bạc dạng đĩa dẹt có hiệu quả diệt khuẩn cao hơn so với dạng cầu. Kết quả từ phương pháp đục lỗ trên đĩa Petri cho thấy, vùng kháng khuẩn của hạt nano bạc đạt từ 9-13 mm, tùy thuộc vào nồng độ và hình dạng của hạt nano bạc. Nghiên cứu này khẳng định tiềm năng ứng dụng của hạt nano bạc trong việc kiểm soát vi khuẩn gây bệnh.
3.2. Ứng dụng thực tiễn trong y tế và nông nghiệp
Ứng dụng diệt khuẩn của hạt nano bạc đã được chứng minh trong nhiều lĩnh vực. Trong y tế, bạc nano được sử dụng trong băng gạc, dụng cụ y tế và nước khử trùng. Trong nông nghiệp, chúng giúp kiểm soát vi khuẩn gây bệnh trên cây trồng. Nghiên cứu cũng chỉ ra rằng, hạt nano bạc có thể tiêu diệt Escherichia coli trong nước uống và thực phẩm, mở ra tiềm năng lớn trong việc bảo vệ sức khỏe con người.
