Luận án tiến sĩ về nghiên cứu glucomannan trong tổng hợp vật liệu và ứng dụng

• Đề tài: Nghiên Cứu Glucomannan: Tổng Hợp Vật Liệu Và Ứng Dụng
• Loại tài liệu: luận án

• MỞ ĐẦU
• 1. TỔNG QUAN VỀ GLUCOMANNAN
• 1.1. Cấu tạo và tính chất của glucomannan
• 1.2. Các vật liệu trên cơ sở konjac glucomannan và ứng dụng
• 1.3. Sơ lược về hydrogel
• 1.4. Vật liệu hydrogel konjac glucomannan/graphene oxide
• 1.5. Sơ lược về graphene oxide
• 1.6. Sơ lược về hydrogel konjac glucomannan/graphene oxide
• 1.7. Vật liệu hydrogel konjac glucomannan–poly(acrylic acid)
• 1.8. Sơ lược về hydrogel có khả năng biến đổi theo điều kiện môi trường
• 1.9. Sơ lược về hydrogel glucomannan–poly(acrylic acid)
• 2. PHƯƠNG PHÁP SỬ DỤNG POLYMER SINH HỌC LÀM CHẤT NỀN ĐỊNH HƯỚNG CẤU TRÚC
• 2.1. Sơ lược về phương pháp sử dụng chất nền định hướng cấu trúc
• 2.2. Phương pháp sử dụng polymer sinh học làm chất nền định hướng cấu trúc “mềm”
• 2.3. Tình hình sử dụng polymer sinh học làm chất nền định hướng cấu trúc để tổng hợp một số vật liệu nano oxide
• 3. PHẢN ỨNG FRIEDEL-CRAFTS: BENZYL HÓA BENZENE
• 4. CẢM BIẾN KHÍ
• 4.1. Một số đặc trưng của cảm biến khí
• 4.2. Các yếu tố ảnh hưởng đến độ hồi đáp
• 5. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 5.1. Phương pháp tổng hợp hydrogel konjac glucomannan/graphene oxide (KGM/GO) và nghiên cứu quá trình hấp phụ xanh methylene (MB)
• 5.2. Phương pháp tổng hợp hydrogel konjac glucomannan/graphene oxide (KGM/GO)
• 5.3. Phương pháp xác định điểm đẳng điện của vật liệu hydrogel KGM/GO
• 5.4. Ảnh hưởng của pH đến dung lượng hấp phụ MB của vật liệu hydrogel KGM/GO
• 5.5. Nghiên cứu động học hấp phụ MB lên vật liệu hydrogel KGM/GO
• 5.6. Nghiên cứu đẳng nhiệt hấp phụ
• 5.7. Nghiên cứu nhiệt động học
• 5.8. Nghiên cứu tái sử dụng vật liệu KGM/GO trong hấp phụ màu MB
• 5.9. Phương pháp tổng hợp hydrogel konjac glucomannan-poly (acrylic acid) và khả năng hấp thu - giải hấp 5-aminosalicylic
• 5.10. Phương pháp tổng hợp hydrogel konjac glucomannan-poly (acrylic acid)
• 5.11. Phương pháp xác định tỷ lệ trương nở của hydrogel KGM-PAA
• 5.12. Phương pháp xác định độ rỗng của hydrogel KGM-PAA
• 5.13. Phương pháp nghiên cứu tính chất nhạy pH của hydrogel KGM-PAA
• 5.14. Phương pháp nghiên cứu độ phân hủy sinh học
• 5.15. Phương pháp nghiên cứu ảnh hưởng của tỷ lệ trương nở đến khả năng hấp thu - giải hấp 5-ASA của hydrogel KGM-PAA
• 5.16. Phương pháp nghiên cứu ảnh hưởng của pH đến khả năng giải hấp 5-ASA của hydrogel KGM-PAA
• 5.17. Phương pháp tổng hợp các tấm nano oxide kim loại
• 5.18. Phương pháp nghiên cứu tính chất nhạy khí của vật liệu nano NiO
• 5.19. Phương pháp nghiên cứu hoạt tính xúc tác của vật liệu α-Fe2O3 cho phản ứng
• 5.20. benzyl hóa vào nhân thơm
• 5.21. Phương pháp tiến hành phản ứng benzyl hóa vào nhân thơm
• 5.22. Phương pháp phân tích sắc ký khí ghép nối khối phổ (GC-MS)
• 6. CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐẶC TRƯNG VẬT LIỆU
• 6.1. Phương pháp hiển vi điện tử quét (SEM)
• 6.2. Phương pháp hiển vi điện tử truyền qua (TEM) và hiển vi điện tử truyền qua phân giải cao (HR-TEM)
• 6.3. Phương pháp nhiễu xạ tia X (X-Ray Diffraction, XRD)
• 6.4. Phương pháp quang phổ tán xạ năng lượng tia X (EDX)
• 6.5. Phương pháp quang phổ hồng ngoại (FT-IR)
• 6.6. Phương pháp quang phổ Raman
• 6.7. Phương pháp đẳng nhiệt hấp phụ – khử hấp phụ vật lý nitơ
• 6.8. Phương pháp phân tích nhiệt trọng lượng
• 7. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
• 7.1. NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG GLUCOMANNAN (KGM) ĐỂ TỔNG HỢP VẬT LIỆU HYDROGEL KONJAC GLUCOMANNAN/GRAPHENE OXIDE (KGM/GO) VÀ ỨNG DỤNG HẤP PHỤ XANH METHYLENE (MB)
• 7.2. Tổng hợp và đặc trưng graphene oxide (GO)
• 7.3. Phổ hồng ngoại (FT-IR)
• 7.4. Giản đồ nhiễu xạ tia X
• 7.5. Tổng hợp và đặc trưng hydrogel KGM/GO
• 7.6. Khảo sát ảnh hưởng của các điều kiện tổng hợp KGM/GO đến khả năng hấp phụ MB
• 7.7. Đặc trưng vật liệu hydrogel KGM/GO-15
• 7.8. Nghiên cứu quá trình hấp phụ MB của hydrogel KGM/GO
• 7.9. Ảnh hưởng của pH đến khả năng hấp phụ MB
• 7.10. Động học quá trình hấp phụ MB
• 7.11. Đẳng nhiệt hấp phụ MB lên hydrogel KGM/GO-15
• 7.12. Nhiệt động học của quá trình hấp phụ MB lên hydrogel KGM/GO
• 7.13. Tái sử dụng KGM/GO trong hấp phụ MB
• 8. NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG GLUCOMANNAN ĐỂ TỔNG HỢP VẬT LIỆU HYDROGEL GLUCOMANNAN – POLY(ACRYLIC ACID) VÀ ỨNG DỤNG HẤP THU – GIẢI HẤP 5 - ASA
• 8.1. Tổng hợp hydrogel glucomannan-poly(acrylic acid)
• 8.2. Hình thái của sản phẩm hydrogel
• 8.3. Khảo sát các điều kiện tổng hợp ảnh hưởng đến tỷ lệ trương nở của vật liệu
• 8.4. Đặc trưng và tính chất của vật liệu hydrogel KGM-PAA
• 8.5. Đặc trưng về các thông số hóa lý
• 8.6. Đặc trưng về thành phần và hình thái vật liệu của mẫu M5
• 9. NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG GLUCOMANNAN LÀM CHẤT NỀN ĐỊNH HƯỚNG CẤU TRÚC ĐỂ TỔNG HỢP MỘT SỐ VẬT LIỆU NANO OXIDE KIM LOẠI DẠNG TẤM VÀ ỨNG DỤNG
• 9.1. Tổng hợp nano Co3O4 dạng tấm
• 9.2. Ảnh hưởng của nồng độ Co(NO3)2 ban đầu
• 9.3. Ảnh hưởng của thể tích dung dịch Co(NO3)2
• 9.4. Ảnh hưởng của nhiệt độ nung
• 9.5. Ảnh hưởng của tốc độ gia nhiệt
• 9.6. Tổng hợp nano NiO dạng tấm và nano Fe2O3 dạng tấm
• 9.7. Tổng hợp nano NiO dạng tấm
• 9.8. Tổng hợp nano α-Fe2O3 dạng tấm
• 9.9. Đặc trưng của các vật liệu nano Co3O4, NiO, Fe2O3 dạng tấm đã tổng hợp ở điều kiện lựa chọn
• 9.10. Vai trò định hướng cấu trúc của konjac glucomannan
• 9.11. Nghiên cứu định hướng ứng dụng của các nano oxide dạng tấm thu được
• 9.12. Ứng dụng nano NiO dạng tấm trong cảm biến khí
• 9.13. Ứng dụng nano α-Fe2O3 dạng tấm làm xúc tác cho phản ứng benzyl hóa vào nhân thơm
• TÍNH MỚI CỦA LUẬN ÁN
• CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN
• TÀI LIỆU THAM KHẢO
• PHỤ LỤC

I. Tổng quan về glucomannan

Glucomannan là một polysaccharide tự nhiên được chiết xuất từ thân rễ của loài Amorphophallus konjac. Cấu trúc của glucomannan bao gồm các monomer D-glucose và D-mannose liên kết với nhau bằng liên kết β-glycoside, tạo thành một chuỗi mạch thẳng. Với khả năng hấp phụ tốt các ion kim loại và tương tác với các phân tử hữu cơ, glucomannan đã trở thành một vật liệu tiềm năng trong nhiều ứng dụng, đặc biệt là trong lĩnh vực y sinh. Các nghiên cứu gần đây đã chỉ ra rằng glucomannan có thể được sử dụng như một chất hỗ trợ trong việc giảm béo và kiểm soát tiểu đường. Đặc biệt, glucomannan có khả năng tạo thành các hydrogel, một loại vật liệu có cấu trúc ba chiều, có khả năng hấp thụ nước lớn và có thể được sử dụng trong nhiều ứng dụng khác nhau như phân phối thuốc và hấp phụ chất ô nhiễm.

1.1. Cấu tạo và tính chất của glucomannan

Cấu trúc của glucomannan cho phép nó dễ dàng tương tác với các phân tử khác thông qua các liên kết hydro và tạo phức với ion kim loại. Tính chất này làm cho glucomannan trở thành một vật liệu lý tưởng để phát triển các hydrogel có khả năng hấp phụ tốt. Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng glucomannan có thể hấp phụ các ion kim loại chuyển tiếp, tạo điều kiện cho việc phát triển các vật liệu mới trong lĩnh vực môi trường và y sinh. Đặc biệt, glucomannan có khả năng tạo ra các hydrogel thông minh, có thể thay đổi tính chất theo điều kiện môi trường, mở ra nhiều cơ hội ứng dụng trong lĩnh vực dược phẩm.

II. Ứng dụng glucomannan trong y học

Glucomannan đã được nghiên cứu và ứng dụng rộng rãi trong lĩnh vực y học, đặc biệt là trong việc phát triển các sản phẩm chức năng hỗ trợ giảm cân và kiểm soát tiểu đường. Với khả năng hấp phụ nước và tạo gel, glucomannan có thể giúp tạo cảm giác no lâu hơn, từ đó hỗ trợ trong việc kiểm soát cân nặng. Ngoài ra, glucomannan còn có khả năng làm giảm mức cholesterol trong máu, góp phần vào việc phòng ngừa các bệnh tim mạch. Các nghiên cứu cũng chỉ ra rằng glucomannan có thể giúp cải thiện tình trạng đường huyết ở bệnh nhân tiểu đường, nhờ vào khả năng làm chậm quá trình hấp thu glucose trong ruột.

2.1. Glucomannan và giảm cân

Nghiên cứu cho thấy glucomannan có thể giúp giảm cân hiệu quả nhờ vào khả năng tạo gel trong dạ dày, từ đó làm giảm cảm giác thèm ăn. Việc sử dụng glucomannan như một chất bổ sung trong chế độ ăn uống đã được chứng minh là có hiệu quả trong việc giảm cân ở nhiều đối tượng khác nhau. Các thử nghiệm lâm sàng đã chỉ ra rằng những người sử dụng glucomannan có thể giảm cân nhiều hơn so với nhóm đối chứng không sử dụng. Điều này mở ra cơ hội cho việc phát triển các sản phẩm chức năng từ glucomannan nhằm hỗ trợ giảm cân an toàn và hiệu quả.

III. Tổng hợp vật liệu hydrogel từ glucomannan

Việc tổng hợp các vật liệu hydrogel từ glucomannan đã thu hút sự quan tâm lớn trong nghiên cứu vật liệu mới. Hydrogel glucomannan có khả năng hấp phụ nước cao và có thể được điều chỉnh tính chất theo điều kiện môi trường. Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng việc kết hợp glucomannan với các polymer khác như poly(acrylic acid) có thể tạo ra các hydrogel thông minh, có khả năng giải phóng thuốc theo yêu cầu. Điều này mở ra nhiều cơ hội ứng dụng trong lĩnh vực dược phẩm, đặc biệt là trong việc phát triển các hệ thống phân phối thuốc nhắm mục tiêu.

3.1. Hydrogel glucomannan poly acrylic acid

Hydrogel glucomannan-poly(acrylic acid) là một trong những loại hydrogel thông minh được nghiên cứu nhiều nhất. Với khả năng nhạy cảm với pH, loại hydrogel này có thể được sử dụng để phát triển các hệ thống phân phối thuốc thông minh, giúp giải phóng thuốc một cách có kiểm soát. Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng hydrogel này có thể hấp thu và giải phóng các hoạt chất dược phẩm một cách hiệu quả, từ đó nâng cao hiệu quả điều trị. Việc phát triển các hydrogel từ glucomannan không chỉ mang lại lợi ích trong lĩnh vực y học mà còn mở ra nhiều cơ hội cho các ứng dụng khác trong công nghiệp và môi trường.