Luận Văn Thạc Sĩ: Nghiên Cứu Khả Năng Kháng Khuẩn Gram Dương Của Nano Bạc

Luận văn thạc sĩ nghiên cứu nghiên cứu khả năng kháng vi khuẩn gram dương của nano bạc, khảo sát thực trạng, phân tích nguyên nhân, đề xuất giải pháp cải thiện thực tiễn.

• Tác giả: Nguyễn Thị Tám
• Người hướng dẫn: Nguyễn Thị Đoàn
• Trường học: Đại học Nông Lâm - Đại học Thái Nguyên
• Chuyên ngành: Công nghệ thực phẩm
• Đề tài: Nghiên cứu khả năng kháng vi khuẩn gram dương của nano bạc
• Loại tài liệu: khóa luận tốt nghiệp đại học
• Năm xuất bản: 2014
• Địa điểm: Thái Nguyên

Mục lục chi tiết

• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI CẢM ƠN
• 1. PHẦN 1: MỞ ĐẦU
• 1.1. Đặt vấn đề
• 1.2. Mục tiêu nghiên cứu
• 1.3. Mục đích nghiên cứu
• 1.4. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
• 2. PHẦN 2: TỔNG QUAN TÀI LIỆU
• 2.1. Tổng quan về nano bạc
• 2.2. Giới thiệu về công nghệ nano
• 2.2.1. Khái niệm về công nghệ nano
• 2.2.2. Cơ sở khoa học của công nghệ nano
• 2.2.2.1. Chuyển tiếp từ tính chất cổ điển đến tính chất lượng tử
• 2.2.2.2. Hiệu ứng bề mặt
• 2.2.2.3. Kích thước tới hạn
• 2.2.3. Phân loại vật liệu nano
• 2.3. Giới thiệu về bạc kim loại
• 2.4. Các phương pháp chế tạo nano bạc
• 2.4.1. Phương pháp bay hơi vật lý
• 2.4.2. Phương pháp ăn mòn laze
• 2.4.3. Phương pháp khử hóa học
• 2.4.4. Phương pháp hóa siêu âm
• 3. PHẦN 3: VẬT LIỆU, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 3.1. Vật liệu nghiên cứu
• 3.2. Chủng vi sinh vật thí nghiệm
• 3.3. Hóa chất - môi trường nuôi cấy
• 3.4. Dụng cụ, thiết bị
• 3.5. Địa điểm và thời gian nghiên cứu
• 3.6. Nội dung nghiên cứu
• 3.7. Phương pháp nghiên cứu
• 3.7.1. Phương pháp xác định một số đặc điểm của vi khuẩn nghiên cứu
• 3.7.2. Phương pháp xác định khả năng kháng khuẩn gram dương của nano bạc
• 3.7.2.1. Xác định nồng độ ức chế tối thiểu (MIC) của nano bạc đối với vi sinh vật
• 3.7.2.2. Theo dõi khả năng kháng vi sinh vật của nano bạc theo thời gian
• 3.7.3. Phương pháp bảo quản giống vi sinh vật
• 3.7.4. Phương pháp tính toán và xử lý số liệu
• 4. PHẦN 4: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN
• 4.1. Xác định một số đặc điểm của vi khuẩn nghiên cứu
• 4.2. Lựa chọn phương pháp thích hợp để xác định khả năng kháng vi khuẩn B. cereus và vi khuẩn S.
• 4.3. Xác định nồng độ ức chế tối thiểu của nano bạc đối với vi khuẩn S. aureus và vi khuẩn B.
• 4.4. Khả năng kháng S. cereus của nano bạc theo thời gian
• 4.5. Khả năng kháng B. cereus của nano bạc theo thời gian
• 4.6. Khả năng kháng S. aureus của nano bạc
• 5. PHẦN 5: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Giới thiệu về nano bạc và công nghệ nano

Nano bạc là một vật liệu có kích thước nanomet, được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực nhờ tính chất kháng khuẩn mạnh mẽ. Công nghệ nano là ngành khoa học liên quan đến việc thiết kế, chế tạo và ứng dụng các cấu trúc ở kích thước nano. Khi ở kích thước này, vật liệu có những tính chất đặc biệt như diện tích bề mặt lớn, hiệu ứng lượng tử và khả năng tương tác cao. Nano bạc được chế tạo bằng các phương pháp như khử hóa học, bay hơi vật lý và hóa siêu âm. Các phương pháp này giúp tạo ra hạt nano bạc có kích thước đồng đều và ổn định, phù hợp cho các ứng dụng thực tiễn.

1.1. Tính chất của nano bạc

Nano bạc có nhiều tính chất đặc biệt như kháng khuẩn, chống nấm, khử mùi và phát xạ tia hồng ngoại. Với diện tích bề mặt lớn, nano bạc có khả năng tương tác mạnh với vi khuẩn, tiêu diệt chúng hiệu quả. Ngoài ra, nano bạc không gây hại cho sức khỏe con người ở liều lượng thích hợp và có độ bền hóa học cao. Những tính chất này làm cho nano bạc trở thành vật liệu lý tưởng trong các ứng dụng y tế, thực phẩm và môi trường.

1.2. Phương pháp chế tạo nano bạc

Có hai phương pháp chính để chế tạo nano bạc: phương pháp từ dưới lên (bottom-up) và phương pháp từ trên xuống (top-down). Phương pháp từ dưới lên bao gồm khử hóa học và hóa siêu âm, trong khi phương pháp từ trên xuống bao gồm bay hơi vật lý và ăn mòn laze. Phương pháp khử hóa học sử dụng các tác nhân như natri bohydrua và citrate để khử ion bạc thành hạt nano. Phương pháp hóa siêu âm sử dụng sóng siêu âm để tạo ra các hạt nano bạc có kích thước đồng đều và ổn định.

II. Khả năng kháng khuẩn gram dương của nano bạc

Nano bạc có khả năng kháng khuẩn mạnh mẽ đối với các vi khuẩn gram dương như Staphylococcus aureus và Bacillus cereus. Cơ chế kháng khuẩn của nano bạc bao gồm việc giải phóng ion bạc, phá hủy màng tế bào vi khuẩn và ức chế quá trình trao đổi chất. Các ion bạc tương tác với các enzyme và DNA của vi khuẩn, dẫn đến sự bất hoạt và tiêu diệt vi khuẩn. Nano bạc cũng có khả năng xâm nhập vào tế bào vi khuẩn, gây ra sự phân hủy nội bào.

2.1. Cơ chế kháng khuẩn của nano bạc

Cơ chế kháng khuẩn của nano bạc dựa trên việc giải phóng ion bạc, phá hủy màng tế bào và ức chế quá trình trao đổi chất của vi khuẩn. Các ion bạc tương tác với các enzyme và DNA của vi khuẩn, dẫn đến sự bất hoạt và tiêu diệt vi khuẩn. Nano bạc cũng có khả năng xâm nhập vào tế bào vi khuẩn, gây ra sự phân hủy nội bào. Điều này làm cho nano bạc trở thành một công cụ hiệu quả trong việc kiểm soát vi khuẩn gram dương.

2.2. Ứng dụng của nano bạc trong kháng khuẩn

Nano bạc được ứng dụng rộng rãi trong các lĩnh vực y tế, thực phẩm và môi trường nhờ khả năng kháng khuẩn mạnh mẽ. Trong y tế, nano bạc được sử dụng trong các sản phẩm như khẩu trang y tế, kem trị bỏng và thiết bị y tế. Trong thực phẩm, nano bạc được sử dụng để bảo quản và chế biến thực phẩm, giúp ngăn ngừa sự phát triển của vi khuẩn. Trong môi trường, nano bạc được sử dụng để xử lý nước thải và khử trùng bề mặt.

III. Nghiên cứu khoa học về nano bạc trong luận văn thạc sĩ

Luận văn thạc sĩ với đề tài 'Nghiên cứu khả năng kháng khuẩn gram dương của nano bạc' đã tập trung vào việc xác định khả năng kháng khuẩn của nano bạc đối với các vi khuẩn gram dương như Staphylococcus aureus và Bacillus cereus. Nghiên cứu đã sử dụng các phương pháp như xác định nồng độ ức chế tối thiểu (MIC) và theo dõi khả năng kháng khuẩn theo thời gian. Kết quả nghiên cứu cho thấy nano bạc có hiệu quả cao trong việc tiêu diệt các vi khuẩn gram dương, mở ra tiềm năng ứng dụng rộng rãi trong các lĩnh vực y tế và thực phẩm.

3.1. Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu sử dụng các phương pháp như xác định nồng độ ức chế tối thiểu (MIC) và theo dõi khả năng kháng khuẩn theo thời gian. Phương pháp MIC được sử dụng để xác định nồng độ nano bạc cần thiết để ức chế sự phát triển của vi khuẩn. Phương pháp theo dõi khả năng kháng khuẩn theo thời gian giúp đánh giá hiệu quả của nano bạc trong việc tiêu diệt vi khuẩn theo thời gian.

3.2. Kết quả và thảo luận

Kết quả nghiên cứu cho thấy nano bạc có hiệu quả cao trong việc tiêu diệt các vi khuẩn gram dương như Staphylococcus aureus và Bacillus cereus. Nồng độ ức chế tối thiểu (MIC) của nano bạc đối với các vi khuẩn này được xác định là thấp, chứng tỏ khả năng kháng khuẩn mạnh mẽ của nano bạc. Nghiên cứu cũng chỉ ra rằng nano bạc có thể được ứng dụng rộng rãi trong các lĩnh vực y tế và thực phẩm để kiểm soát vi khuẩn gram dương.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Nguy cơ mất vệ sinh an toàn thực phẩm hiện là vấn đề cấp thiết, ảnh hưởng trực tiếp đến sức khỏe cộng đồng. Theo ước tính của Tổ chức Y tế Thế giới (WHO), mỗi năm Việt Nam có khoảng 8 triệu người bị ngộ độc thực phẩm, trong đó có từ 100 đến 200 ca tử vong. Vi khuẩn Gram dương như Bacillus cereus và Staphylococcus aureus là những tác nhân chính gây ra các vụ ngộ độc thực phẩm do khả năng sinh độc tố và tồn tại trong nhiều loại thực phẩm phổ biến. Tuy nhiên, việc sử dụng thuốc kháng sinh truyền thống đang gặp phải thách thức lớn do hiện tượng kháng thuốc ngày càng gia tăng.

Trong bối cảnh đó, công nghệ nano bạc nổi lên như một giải pháp tiềm năng với khả năng kháng khuẩn mạnh mẽ, không gây độc hại cho người dùng ở nồng độ diệt khuẩn dưới 100 ppm và không gây ô nhiễm môi trường. Nano bạc có kích thước từ 1 đến 100 nm, hoạt tính sát khuẩn tăng lên khoảng 50.000 lần so với bạc dạng khối, giúp giảm đáng kể lượng bạc sử dụng trong các sản phẩm bảo quản thực phẩm. Nghiên cứu này nhằm mục tiêu xác định khả năng kháng khuẩn Gram dương của nano bạc, tập trung vào hai chủng vi khuẩn B. cereus và S. aureus, được thực hiện tại Phòng thí nghiệm Vi sinh, Trường Đại học Nông Lâm Thái Nguyên trong khoảng thời gian từ tháng 12/2013 đến tháng 6/2014. Kết quả nghiên cứu có ý nghĩa quan trọng trong việc ứng dụng nano bạc vào bảo quản và chế biến thực phẩm, góp phần nâng cao chất lượng vệ sinh an toàn thực phẩm.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu dựa trên các lý thuyết và mô hình sau:

• Công nghệ nano và hiệu ứng bề mặt: Vật liệu nano bạc có diện tích bề mặt lớn hơn nhiều so với dạng khối, làm tăng khả năng tương tác với vi khuẩn. Hiệu ứng kích thước và hiệu ứng bề mặt là cơ sở khoa học giải thích tính kháng khuẩn vượt trội của nano bạc.
• Cơ chế kháng khuẩn của nano bạc: Ion Ag+ tương tác với thành tế bào vi khuẩn Gram dương qua peptidoglycan, ức chế enzyme chuyển hóa oxy, làm tê liệt vi khuẩn. Hạt nano bạc nhỏ có thể xâm nhập vào tế bào, bất hoạt enzyme và DNA chứa nhóm sunfua hoặc phosphate, dẫn đến chết tế bào.
• Đặc điểm vi khuẩn Gram dương: B. cereus và S. aureus có cấu trúc thành tế bào dày với lớp peptidoglycan chiếm 80-90%, có khả năng sinh độc tố và tồn tại trong nhiều môi trường thực phẩm khác nhau.

Các khái niệm chính bao gồm: kích thước hạt nano, nồng độ ức chế tối thiểu (MIC), hiệu ứng bề mặt, và các phương pháp xác định hoạt tính kháng khuẩn.

Phương pháp nghiên cứu

• Nguồn dữ liệu: Nano bạc 100 ppm được cung cấp từ Viện Vật Lý, Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội. Vi khuẩn B. cereus và S. aureus được nuôi cấy tại Phòng thí nghiệm Vi sinh, Trường Đại học Nông Lâm Thái Nguyên.
• Phương pháp phân tích: Nghiên cứu sử dụng các phương pháp xác định khả năng kháng khuẩn gồm: nhỏ dịch kháng khuẩn lên bề mặt thạch, khuếch tán sử dụng đĩa giấy, đục lỗ thạch và đối kháng trong dịch nuôi cấy lỏng. Phương pháp đối kháng trong dịch nuôi cấy lỏng được lựa chọn để xác định nồng độ ức chế tối thiểu (MIC) và theo dõi khả năng kháng khuẩn theo thời gian.
• Cỡ mẫu và chọn mẫu: Vi khuẩn được hoạt hóa và chuẩn bị huyền dịch với mật độ 10^7 CFU/ml. Nano bạc được pha loãng theo các nồng độ từ 0,78125 ppm đến 50 ppm để khảo sát hiệu quả kháng khuẩn.
• Timeline nghiên cứu: Thực hiện từ tháng 12/2013 đến tháng 6/2014, bao gồm các bước chuẩn bị mẫu, thử nghiệm kháng khuẩn, thu thập và xử lý số liệu.
• Xử lý số liệu: Sử dụng phần mềm Excel để tính toán mật độ vi sinh vật còn sống sót, sai số toàn phương trung bình và phân tích kết quả.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

1. Đặc điểm vi khuẩn nghiên cứu:

   • B. cereus tạo khuẩn lạc lớn, xù xì, có vòm sáng trên môi trường MP với mật độ vi sinh vật sau 24h là khoảng 10^7 CFU/ml.
   • S. aureus tạo khuẩn lạc hình chùm nho, ướt, lồi, màu vàng trên môi trường MP với mật độ tương tự.

2. Lựa chọn phương pháp xác định khả năng kháng khuẩn:

   • Phương pháp nhỏ dịch kháng khuẩn lên bề mặt thạch và đối kháng trong dịch nuôi cấy lỏng cho kết quả rõ ràng về khả năng kháng khuẩn của nano bạc.
   • Phương pháp khuếch tán đĩa giấy và đục lỗ thạch khó quan sát vòng kháng khuẩn do kích thước hạt nano bạc nhỏ và hiện tượng kết tụ hạt.

3. Nồng độ ức chế tối thiểu (MIC):

   • MIC của nano bạc đối với S. aureus và B. cereus được xác định lần lượt là khoảng 6,25 ppm và 12,5 ppm.
   • Ở nồng độ này, nano bạc ức chế hoàn toàn sự phát triển của vi khuẩn so với mẫu đối chứng.

4. Khả năng kháng khuẩn theo thời gian:

   • Nano bạc ở nồng độ 1×MIC, 2×MIC và 4×MIC giảm mật độ vi khuẩn còn sống sót rõ rệt sau 24 giờ, với hiệu quả tăng theo nồng độ.
   • Ở 4×MIC, vi khuẩn gần như bị tiêu diệt hoàn toàn trong vòng 12 giờ.

Thảo luận kết quả

Kết quả nghiên cứu phù hợp với các báo cáo quốc tế về hiệu quả kháng khuẩn của nano bạc đối với vi khuẩn Gram dương. Sự khác biệt về MIC giữa S. aureus và B. cereus có thể do cấu trúc thành tế bào và khả năng sinh bào tử của B. cereus làm tăng sức đề kháng. Việc lựa chọn phương pháp đối kháng trong dịch nuôi cấy lỏng giúp định lượng chính xác mật độ vi khuẩn còn sống, thuận tiện cho việc đánh giá hiệu quả kháng khuẩn theo thời gian.

Dữ liệu có thể được trình bày qua biểu đồ thể hiện sự giảm mật độ vi khuẩn theo thời gian ở các nồng độ nano bạc khác nhau, hoặc bảng tổng hợp MIC và kích thước vòng kháng khuẩn của các phương pháp thử nghiệm. Kết quả này khẳng định tiềm năng ứng dụng nano bạc trong bảo quản thực phẩm và phòng chống vi khuẩn gây bệnh, đặc biệt trong bối cảnh kháng thuốc kháng sinh ngày càng phổ biến.

Đề xuất và khuyến nghị

1. Ứng dụng nano bạc trong bảo quản thực phẩm:
   Khuyến khích sử dụng nano bạc với nồng độ từ 6,25 đến 12,5 ppm để ức chế vi khuẩn Gram dương trong các sản phẩm thực phẩm dễ nhiễm khuẩn như sữa, thịt và các sản phẩm từ ngũ cốc. Thời gian áp dụng nên được kiểm soát trong vòng 24 giờ để đạt hiệu quả tối ưu.

2. Phát triển sản phẩm bao gói thực phẩm chứa nano bạc:
   Các doanh nghiệp chế biến thực phẩm nên nghiên cứu và phát triển bao bì có pha nano bạc nhằm ngăn ngừa sự phát triển của vi khuẩn, nâng cao thời gian bảo quản và an toàn thực phẩm.

3. Đào tạo và nâng cao nhận thức:
   Tổ chức các khóa đào tạo cho cán bộ quản lý và nhân viên trong ngành thực phẩm về công nghệ nano bạc và cách sử dụng an toàn, hiệu quả trong bảo quản và chế biến thực phẩm.

4. Nghiên cứu mở rộng và giám sát an toàn:
   Khuyến nghị các cơ quan chức năng phối hợp với các viện nghiên cứu tiếp tục theo dõi, đánh giá tác động lâu dài của nano bạc đối với sức khỏe người tiêu dùng và môi trường, đồng thời phát triển các tiêu chuẩn kỹ thuật về sử dụng nano bạc trong thực phẩm.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

1. Nhà nghiên cứu và sinh viên ngành Công nghệ Thực phẩm:
   Giúp hiểu rõ về tính chất và ứng dụng của nano bạc trong kháng khuẩn, từ đó phát triển các đề tài nghiên cứu liên quan.

2. Doanh nghiệp sản xuất và chế biến thực phẩm:
   Áp dụng kết quả nghiên cứu để cải tiến công nghệ bảo quản, nâng cao chất lượng sản phẩm và kéo dài thời gian sử dụng.

3. Cơ quan quản lý an toàn thực phẩm:
   Sử dụng thông tin để xây dựng chính sách, quy định về việc sử dụng vật liệu nano trong ngành thực phẩm, đảm bảo an toàn cho người tiêu dùng.

4. Ngành y tế và dược phẩm:
   Tham khảo cơ chế kháng khuẩn của nano bạc để phát triển các sản phẩm y tế, vật liệu kháng khuẩn và hỗ trợ điều trị các bệnh nhiễm khuẩn do vi khuẩn Gram dương.

Câu hỏi thường gặp

1. Nano bạc có an toàn khi sử dụng trong thực phẩm không?
   Nano bạc ở nồng độ dưới 100 ppm được chứng minh không gây độc hại cho người sử dụng và không gây ô nhiễm môi trường, phù hợp làm chất kháng khuẩn trong thực phẩm.

2. Tại sao nano bạc có khả năng kháng khuẩn mạnh hơn bạc dạng khối?
   Do kích thước nhỏ, nano bạc có diện tích bề mặt lớn hơn nhiều, tăng khả năng tiếp xúc và tương tác với vi khuẩn, đồng thời ion Ag+ dễ dàng xâm nhập và phá hủy tế bào vi khuẩn.

3. Phương pháp nào hiệu quả nhất để đánh giá khả năng kháng khuẩn của nano bạc?
   Phương pháp đối kháng trong dịch nuôi cấy lỏng được đánh giá là phù hợp nhất vì cho phép định lượng chính xác mật độ vi khuẩn còn sống và theo dõi hiệu quả theo thời gian.

4. Nano bạc có thể kháng lại vi khuẩn kháng thuốc không?
   Nano bạc tiêu diệt vi khuẩn bằng cơ chế làm biến đổi enzyme và DNA, không giống thuốc kháng sinh nên vi khuẩn khó phát triển khả năng kháng lại.

5. Ứng dụng thực tế của nano bạc trong ngành thực phẩm là gì?
   Nano bạc được sử dụng trong bao bì thực phẩm, vật liệu bảo quản, xử lý nước thải và các sản phẩm kháng khuẩn nhằm kéo dài thời gian bảo quản và đảm bảo an toàn thực phẩm.

Kết luận

• Nano bạc thể hiện khả năng kháng khuẩn hiệu quả đối với vi khuẩn Gram dương B. cereus và S. aureus với MIC lần lượt là 12,5 ppm và 6,25 ppm.
• Phương pháp đối kháng trong dịch nuôi cấy lỏng là phương pháp phù hợp để đánh giá khả năng kháng khuẩn và theo dõi hiệu quả theo thời gian.
• Nano bạc có tiềm năng ứng dụng rộng rãi trong bảo quản thực phẩm, góp phần giảm thiểu nguy cơ ngộ độc thực phẩm do vi khuẩn Gram dương.
• Cần tiếp tục nghiên cứu mở rộng về an toàn sử dụng và phát triển các sản phẩm ứng dụng nano bạc trong ngành thực phẩm.
• Khuyến nghị các bên liên quan phối hợp triển khai ứng dụng công nghệ nano bạc nhằm nâng cao chất lượng và an toàn thực phẩm trong thời gian tới.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Đặt vấn đề Hiện nay, nguy cơ mất vệ sinh an toàn thực phẩm đang là một trong những vấn đề cấp thiết nóng bỏng mang tính thời sự, thu hút được sự quan tâm rất lớn từ các nhà quản lý thực phẩm cũng như người dân. Theo thống kê của tổ chức Y tế Thế giới (Word Health Organization – WHO) mỗi năm Việt Nam có khoảng 8 triệu người bị ngộ độc thực phẩm hoặc lên quan đến thực phẩm với 100-200 ca tử vong [15]. Vi khuẩn, hóa chất, kim loại nặng, ký sinh trùng, vi nấm và virus là nguyên nhân chủ yếu của các vụ ngộ độc thực phẩm ,cũng như các bệnh liên quan đến thực phẩm. Nguyên nhân hàng đầu là do sự xuất hiện của các vi sinh vật gây nhiễm tạp trong mẫu thực phẩm , trong đó tụ S.cereus là một trong số những tác nhân nguy hiểm nhất [9].

Việc phòng và điều trị hai loại vi khuẩn này chủ yếu dựa vào thuốc đặc trị và thuốc kháng sinh, nhưng với tình trạng sử dụng thuốc tràn lan, không hợp lý đã gây ra hiện tượng kháng thuốc ở hai loại vi khuẩn này. Từ đó đã đòi hỏi tìm ra một hướng mới là sử dụng các vật liệu bao gói cách ly sự lây nhiễm vi khuẩn vào trong thực phẩm, và một vật liệu mới được ra đời với đặc tính sinh học, đáp ứng được nhu cầu không gây hại cho sức khỏe con người, có khả năng tiêu diệt nấm, vi khuẩn virus đó chính là nano bạc [11]. Từ lâu loài người đã biết đến tác dụng sát khuẩn mạnh của bạc, những chén bát, thìa nĩa, nồi niêu của người La Mã cổ, của các vua chúa phong kiến. đã chứng minh điều đó.

Trong chiến tranh thế giới thứ nhất, người ta thậm chí còn sử dụng các sản phẩm từ bạc để điều trị nhiễm trùng trước khi thuốc kháng sinh ra đời. Tuy nhiên, tác dụng này của bạc không được ứng dụng rộng rãi do giá thành cao. Những năm gần đây, công nghệ nano ra đời, con người đã chế tạo được bạc ở kích thước nano, và ứng dụng của bạc cũng được đưa lên một tầm cao mới [24]. Nghiên cứu đã chỉ ra rằng khi ở kích thước nano (từ 1 đến 100 nm), hoạt tính sát khuẩn của bạc tăng lên khoảng 50000 lần so với bạc dạng khối, như vậy 1 gam bạc nano có thể sát khuẩn cho hàng trăm mét vuông chất nền.

Điều này sẽ giúp cho khối lượng bạc sử dụng trong các sản phẩm sẽ giảm rất mạnh, n 2 nên tỷ trọng của bạc trong giá thành trở nên không đáng kể. Sở dĩ nano bạc được nghiên cứu ứng dụng vào việc kháng khuẩn vì bạc có tính kháng khuẩn mạnh và không gây tác dụng phụ, không gây độc cho người khi nhiễm lượng nano bạc bằng nồng độ diệt khuẩn (khoảng nồng độ nhỏ hơn 100 ppm), không gây ô nhiễm môi trường. Ứng dụng trong y học, nhất là khi hiện tượng vi khuẩn kháng kháng sinh ngày càng phổ biến như ngày nay. Một số các nghiên cứu đã cho thấy, tất cả vi khuẩn sử dụng enzyme như một lớp “phổi hóa học” để chuyển hóa oxy.

Các ion bạc phân hủy enzyme và ngăn chặn quá trình hút oxy. Tác động này làm chết tất cả các vi khuẩn, tiêu diệt chúng trong vòng vài phút. Ngoài ra, các hạt bạc có kích thước nhỏ chui vào trong tế bào, kết hợp với các enzyme hay DNA có chứa nhóm sunfua hoặc phosphate gây bất hoạt enzyme hay DNA dẫn đến gây chết tế bào [11]. Chính vì vậy công nghệ nano bạc được rất nhiều trong các lĩnh vực như: sức khỏe –y tế, năng lượng và môi trường, công nghệ hóa học, công nghệ thực.

Do nhận thức được tầm vai trò quan trọng của nano bạc trong lĩnh vực thực phẩm, nâng cao chất lượng vệ sinh an toàn thực phẩm tôi đã tiến hành nghiên cứu luận văn với đề tài: “Nghiên cứu khả năng kháng vi khuẩn gram dương của nano bạc”. Mục tiêu nghiên cứu Xác định được khả năng kháng khuẩn gram dương của nano bạc. Mục đích nghiên cứu - Xác định được một số đặc điểm của vi sinh vật nghiên cứu. - Lựa chọn được phương pháp thích hợp để xác định khả năng kháng vi khuẩn gram dương của nano bạc.

- Xác định được nồng độ ức chế tối thiểu của nano bạc đối với vi khuẩn gram dương. - Xác định được khả năng kháng vi khuẩn gram dương của nano bạc theo thời gian. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài 1. Ý nghĩa khoa học - Đưa ra cơ chế kháng S.

aureus của chế phẩm nano bạc. - Đưa ra nồng độ của nano bạc để ức chế S. - Đưa ra cơ chế kháng B. cereus của chế phẩm nano bạc.

- Đưa ra nồng độ của nano bạc để ức chế B. n 3 - Giúp sinh viên có cơ hội tiếp cận với các thao tác kỹ thuật trong thực tế. Qua đó kết hợp với các kiến thức lý thuyết đã được học sinh viên sẽ có những hiểu biết chuyên sâu và cái nhìn tổng quát hơn.Ý nghĩa thực tiễn - Sử dụng nano bạc trong việc kháng khuẩn, bảo quản và chế biến thực phẩm. n 4 PHẦN 2 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 2.

Tổng quan về nano bạc 2. Giới thiệu về công nghệ nano 2. Khái niệm về công nghệ nano - Công nghệ nano là ngành công nghệ liên quan đến việc thiết kế, phân tích, chế tạo và ứng dụng các cấu trúc, thiết bị và hệ thống bằng việc điều khiển hình dáng, kích thước trên quy mô nanômét (nm, 1 nm = 10-9 m) [2]. Ở kích thước nano, vật liệu sẽ có những tính năng đặc biệt mà vật liệu truyền thống không có được đó là do sự thu nhỏ kích thước và việc tăng diện tích mặt ngoài.

Ý tưởng cơ bản về công nghệ nano được đưa ra bởi nhà vật lý học người Mỹ Richard Feynman vào năm 1959, ông cho rằng khoa học đã đi vào chiều sâu của cấu trúc vật chất đến từng phân tử, nguyên tử vào sâu hơn nữa. Nhưng thuật ngữ “công nghệ nano” mới bắt đầu được sử dụng vào năm 1974 do Nario Taniguchi một nhà nghiên cứu tại trường đại học Tokyo sử dụng để đề cập khả năng chế tạo cấu trúc vi hình của mạch vi điện tử [8]. Cơ sở khoa học của công nghệ nano a. Chuyển tiếp từ tính chất cổ điển đến tính chất lượng tử Khác với vật liệu khối, khi ở kích thước nano thì các tính chất lượng tử được thể hiện rất rõ ràng.

Vì vậy khi nghiên cứu vật liệu nano chúng ta cần tính tới các thăng giáng ngẫu nhiên. Càng ở kích thước nhỏ thì các tính chất lượng tử càng thể hiện một cách rõ ràng hơn. Ví dụ một chấm lượng tử có thể được coi như một đại nguyên tử, nó có các mức năng lượng giống như một nguyên tử [2]. Hiệu ứng bề mặt Cùng một khối lượng nhưng khi ở kích thước nano chúng có diện tích bề mặt lớn hơn rất nhiều so với khi chúng ở dạng khối.

Điều này, có ý nghĩa rất quan trọng trong các ứng dụng của vật liệu nano có liên quan tới khả năng tiếp xúc bề mặt của vật liệu, như trong các ứng dụng vật liệu nano làm chất diệt khuẩn. Đây là một tính chất quan trọng làm nên sự khác biệt của vật liệu có kích thước nanomet so với vật liệu ở dạng khối [2]. Kích thước tới hạn Kích thước tới hạn là kích thước mà ở đó vật giữ nguyên các tính chất về vật lý, hóa học khi ở dạng khối. Nếu kích thước vật liệu mà nhỏ hơn kích thước này thì tính chất của nó hoàn toàn bị thay đổi.

Nếu ta giảm kích thước của vật liệu đến kích cỡ nhỏ hơn bước sóng của vùng ánh sáng thấy được (400 - 700 nm), theo Mie hiện tượng "cộng hưởng plasmon bề mặt" xảy ra và ánh sáng quan sát được sẽ thay đổi phụ thuộc vào bước sóng ánh sáng xảy ra hiện tượng cộng hưởng. Hay như tính dẫn điện của vật liệu khi tới kích thước tới hạn thì không tuân theo định luật Ohm nữa. Mà lúc này điện trở của chúng sẽ tuân theo các quy tắc lượng tử. Mỗi vật liệu đều có những kích thước tới hạn khác nhau và bạn thân trong một vật liệu cũng có nhiều kích thước tới hạn ứng với các tính chất khác nhau của chúng.

Bởi vậy khi nghiên cứu vật liệu nano chúng ta cần xác định rõ tính chất sẽ nghiên cứu là gì. Chính nhờ những tính chất lý thú của vật liệu ở kích thước tới hạn nên công nghệ nano có ý nghĩa quan trọng và thu hút được sự chú ý đặc biệt của các nhà nghiên cứu [6]. Phân loại vật liệu nano Có rất nhiều cách phân loại vật liệu nano. Sau đây là một cách phân loại dựa vào hình dáng vật liệu [6]: - Vật liệu không chiều là vật liệu mà ba chiều đều có kích thước nano, ví dụ: chấm lượng tử.

- Vật liệu một chiều là vật liệu trong đó hai chiều có kích thước nano, ví dụ: dây nano,ống nano,… - Vật liệu hai chiều là vật liệu trong đó một chiều có kích thước nano, ví dụ: màng mỏng,…(Chiều ở đây có nghĩa là chiều chuyển động không bị hạn chế bởi kích thước của phần tử tải điện). Ngoài ra còn có vật liệu có cấu trúc nano hay nanocomposite trong đó chỉ có một phần của vật liệu có kích thước nm, hoặc cấu trúc của nó có các phần không chiều, một chiều, hai chiều đan xen lẫn nhau. Giới thiệu về bạc kim loại Cấu hình electron của bạc: 1s22s22p63s23p63d104s24p64d105s1 Bán kính nguyên tử Ag: 0,288 nm. Bán kính ion bạc: 0,23 nm.1: Số nguyên tử bạc trong một đơn vị thể tích [13] Kích thước của hạt Số nguyên tử chứa nano Ag (nm) trong đó 1 31 5 3900 20 250000 Bạc nano là vật liệu có diện tích bề mặt riêng lớn, có những đặc tính độc đáo sau [13] : + Tính khử khuẩn, chống nấm, khử mùi, có khả năng phát xạ tia hồng ngoại đi xa, chống tĩnh.

+ Không có hại cho sức khỏe con người với liều lượng tương đối cao. + Có khả năng phân tán ổn định trong các loại dung môi khác nhau (trong các dung môi phân cực như nước và trong các dung môi không phân cực như benzene, toluene). + Độ bền hóa học cao, không bị biến đổi dưới tác dụng của ánh sáng và các tác nhân oxy hóa khử thông thường. + Chi phí cho quá trình sản xuất thấp.

+ Ổn định ở nhiệt độ cao. Các phương pháp chế tạo nano bạc Có 2 phương pháp để điều chế hạt nano kim loại bạc: Phương pháp từ dưới lên và phương pháp từ trên xuống. Phương pháp từ dưới lên “bottom- up” là phương pháp tạo hạt nano từ các nguyên tử hoặc ion kết hợp lại với nhau.