Luận văn thạc sĩ: Nghiên cứu khả năng kháng khuẩn và kháng nấm của bạc nano kích thước nanomet

Luận văn thạc sĩ nghiên cứu hus tổng hợp và nghiên cứu khả năng kháng khuẩn kháng nấm của ag kích thước nanomet, đánh giá hiện trạng, phân tích vấn đề, đề xuất biện pháp hoàn

• Tác giả: Nguyễn Đình Đạt
• Người hướng dẫn: PGS. Trịnh Ngọc Châu
• Trường học: Trường Đại học Khoa học Tự nhiên
• Chuyên ngành: Hóa Vô Cơ
• Đề tài: Tổng hợp và nghiên cứu khả năng kháng khuẩn, kháng nấm của Ag kích thước nanomet
• Loại tài liệu: Luận văn thạc sĩ khoa học
• Năm xuất bản: 2014
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• LỜI CÁM ƠN
• MỞ ĐẦU
• 1. CHƯƠNG 1: KHÁI QUÁT VỀ HẠT NANO
• 1.1. Công nghệ nano và các đặc điểm cơ bản
• 1.2. Hiệu ứng bề mặt và hiệu ứng kích thước
• 1.3. Hạt nano kim loại - bạc nano
• 1.3.1. Giới thiệu về bạc nano
• 1.3.2. Tính chất của hạt bạc nano
• 1.3.3. Các phương pháp chế tạo hạt bạc nano
• 2. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
• 2.1. Điều chế dung dịch keo bạc nano
• 2.2. Chọn chất bảo vệ
• 2.3. Khảo sát ảnh hưởng của phương pháp gia nhiệt
• 2.4. Khảo sát ảnh hưởng của công suất lò vi sóng
• 2.5. Khảo sát ảnh hưởng của thời gian gia nhiệt
• 2.6. Khảo sát ảnh hưởng của tỉ lệ chất bảo vệ và bạc nitrat (AgNO3:PVP)
• 2.7. Khảo sát độ bền của dung dịch keo bạc nano theo thời gian
• 2.8. Kết quả chụp SEM các mẫu vải
• 2.9. Kết quả xác định hàm lượng bạc nano bằng phương pháp AAS
• 2.10. Kết quả thử hoạt tính sinh học
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng quan về khả năng kháng khuẩn của bạc nano kích thước nanomet

Bạc nano, với kích thước nanomet, đã thu hút sự chú ý lớn trong nghiên cứu về khả năng kháng khuẩn và kháng nấm. Các hạt bạc nano có khả năng tiêu diệt nhiều loại vi khuẩn và nấm mốc, nhờ vào diện tích bề mặt lớn và khả năng giải phóng ion bạc. Nghiên cứu cho thấy bạc nano có thể tiêu diệt hơn 650 loại vi khuẩn chỉ trong vòng một phút. Điều này mở ra nhiều cơ hội ứng dụng trong y học và công nghiệp thực phẩm.

1.1. Khả năng kháng khuẩn của bạc nano và cơ chế hoạt động

Bạc nano có khả năng kháng khuẩn mạnh mẽ nhờ vào cơ chế giải phóng ion bạc. Ion bạc có khả năng liên kết với các protein và DNA của vi khuẩn, gây ra sự rối loạn trong quá trình sinh sản và phát triển của chúng. Nghiên cứu đã chỉ ra rằng bạc nano có thể tiêu diệt vi khuẩn như Escherichia coli và Staphylococcus aureus hiệu quả.

1.2. Tính chất kháng nấm của bạc nano

Bạc nano không chỉ có khả năng kháng khuẩn mà còn có tác dụng kháng nấm. Các nghiên cứu cho thấy bạc nano có thể ức chế sự phát triển của nhiều loại nấm mốc, bao gồm Aspergillus và Candida. Điều này làm cho bạc nano trở thành một lựa chọn tiềm năng trong việc bảo quản thực phẩm và sản xuất dược phẩm.

II. Vấn đề và thách thức trong nghiên cứu bạc nano

Mặc dù bạc nano có nhiều ưu điểm, nhưng vẫn tồn tại một số thách thức trong việc nghiên cứu và ứng dụng. Một trong những vấn đề chính là sự ổn định của hạt bạc nano trong môi trường khác nhau. Ngoài ra, việc xác định liều lượng an toàn cho con người và môi trường cũng là một thách thức lớn.

2.1. Vấn đề ổn định của hạt bạc nano

Hạt bạc nano có thể bị kết tụ hoặc lắng đọng trong môi trường, làm giảm hiệu quả kháng khuẩn. Việc sử dụng các chất ổn định như PVP hoặc chitosan có thể giúp cải thiện tính ổn định của hạt bạc nano trong các ứng dụng thực tiễn.

2.2. Tác động của bạc nano đến sức khỏe con người

Mặc dù bạc nano được coi là an toàn, nhưng vẫn cần nghiên cứu thêm về tác động lâu dài của nó đến sức khỏe con người. Các nghiên cứu hiện tại chưa đủ để xác định liều lượng tối ưu và an toàn cho việc sử dụng trong y học và thực phẩm.

III. Phương pháp nghiên cứu khả năng kháng khuẩn của bạc nano

Để nghiên cứu khả năng kháng khuẩn của bạc nano, nhiều phương pháp khác nhau đã được áp dụng. Các phương pháp này bao gồm thử nghiệm in vitro với các chủng vi khuẩn và nấm, cũng như phân tích cấu trúc và tính chất của hạt bạc nano.

3.1. Thử nghiệm in vitro với vi khuẩn

Thử nghiệm in vitro là phương pháp phổ biến để đánh giá khả năng kháng khuẩn của bạc nano. Các mẫu hạt bạc nano được đưa vào môi trường nuôi cấy vi khuẩn và theo dõi sự phát triển của vi khuẩn sau một khoảng thời gian nhất định.

3.2. Phân tích cấu trúc hạt bạc nano

Phân tích cấu trúc của hạt bạc nano được thực hiện bằng các phương pháp như kính hiển vi điện tử quét (SEM) và phổ hấp thụ nguyên tử (AAS). Những phương pháp này giúp xác định kích thước, hình dạng và nồng độ của hạt bạc nano trong dung dịch.

IV. Ứng dụng thực tiễn của bạc nano trong y học

Bạc nano đã được ứng dụng rộng rãi trong y học, đặc biệt trong việc điều trị nhiễm trùng và bảo vệ vết thương. Các sản phẩm chứa bạc nano như băng gạc và thuốc mỡ kháng khuẩn đã cho thấy hiệu quả cao trong việc ngăn ngừa nhiễm trùng.

4.1. Bạc nano trong điều trị nhiễm trùng

Sử dụng bạc nano trong điều trị nhiễm trùng đã được chứng minh là hiệu quả. Các nghiên cứu cho thấy bạc nano có thể giảm thiểu sự phát triển của vi khuẩn trong các vết thương, giúp tăng tốc độ lành vết thương.

4.2. Bạc nano trong sản xuất vật liệu y tế

Bạc nano được sử dụng trong sản xuất các vật liệu y tế như băng gạc, khẩu trang và thiết bị y tế. Những sản phẩm này không chỉ có khả năng kháng khuẩn mà còn an toàn cho người sử dụng.

V. Kết luận và tương lai của nghiên cứu bạc nano

Nghiên cứu về bạc nano kích thước nanomet đang mở ra nhiều cơ hội mới trong lĩnh vực kháng khuẩn và kháng nấm. Tuy nhiên, cần tiếp tục nghiên cứu để giải quyết các thách thức hiện tại và tối ưu hóa ứng dụng của bạc nano trong thực tiễn.

5.1. Tương lai của nghiên cứu bạc nano

Tương lai của nghiên cứu bạc nano hứa hẹn sẽ mang lại nhiều đột phá trong y học và công nghiệp. Các nghiên cứu tiếp theo cần tập trung vào việc cải thiện tính ổn định và an toàn của bạc nano trong các ứng dụng thực tiễn.

5.2. Định hướng nghiên cứu tiếp theo

Định hướng nghiên cứu tiếp theo có thể bao gồm việc phát triển các phương pháp mới để tổng hợp bạc nano, cũng như nghiên cứu sâu hơn về cơ chế kháng khuẩn và kháng nấm của bạc nano.

Trích đoạn nội dung tài liệu

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN --------------------- NGUYỄN ĐÌNH ĐẠT TỔNG HỢP VÀ NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG KHÁNG KHUẨN, KHÁNG NẤM CỦA Ag KÍCH THƯỚC NANOMET LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Hà Nội – Năm 2014 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN --------------------- NGUYỄN ĐÌNH ĐẠT TỔNG HỢP VÀ NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG KHÁNG KHUẨN, KHÁNG NẤM CỦA Ag KÍCH THƯỚC NANOMET Chuyên ngành: HÓA VÔ CƠ Mã số: 60440113 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS. TRỊNH NGỌC CHÂU Hà Nội – Năm 2014 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] LỜI CÁM ƠN Trước hết tôi xin bày tỏ sự biết ơn sâu sắc đối với PGS-TS. Trịnh Ngọc Châu, Bộ môn Hóa vô cơ, Khoa Hóa học, Trường Đại học Khoa học Tự Nhiên – Đại học Quốc Gia Hà Nội và TS Nguyễn Thi Bích Hường – Giảng viên Học Viện Hậu Cần đã giúp đỡ và tạo điều kiện tốt nhất để tôi hoàn thành luận văn này. Tôi xin chân thành cảm ơn tới quý thầy cô trong khoa Hóa, cũng như ban lãnh đạo trường Đại học KHTN - ĐHQGHN đã tạo mọi điều kiện giúp đỡ cho tôi. Tôi cũng xin chân thành cảm ơn quý thầy cô quản lý phòng thí nghiệm bộ môn Hóa vô cơ, khoa Hóa học trường Đại học KHTN - ĐHQGHN đã giúp đỡ tôi rất nhiều trong quá trình làm luận văn. LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] MỤC LỤC MỞ ĐẦU . Khái quát về hạt nano . Hạt nano kim loại - bạc nano . Giới thiệu về bạc nano . Tính chất của hạt bạc nano . Các phương pháp chế tạo hạt bạc nano . Phương pháp bay hơi vật lý . Phương pháp ăn mòn laze. Phương pháp hóa siêu âm . Phương pháp khử hóa học . Các phương pháp vật lý nghiên cứu cấu trúc hạt bạc nano. Phổ hấp thụ tử ngoại khả kiến (UV-Vis) . Ảnh FE-SEM . Phổ hấp thụ nguyên tử . Đặc tính kháng khuẩn của bạc . Cơ chế kháng khuẩn của bạc nano . Các yếu tố ảnh hưởng tới khả năng diệt khuẩn của keo bạc nano . Ứng dụng của hạt bạc nano . Khái quát về vi khuẩn . Khái quát về nấm mốc . Chế tạo dung dịch keo bạc nano . Vải dùng trong nghiên cứu . Vi khuẩn và hóa chất cho thử nghiệm vải kháng khuẩn. 26 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail. Các máy móc thiết bị, dụng cụ . Phương pháp điều chế . Kỹ thuật thực nghiệm . Phổ tử ngoại – khả kiến (UV-VIS) . Chụp ảnh bằng kính hiển vi điện tử truyền qua TEM . Phổ hấp thụ nguyên tử AAS. Chụp ảnh bằng kính hiển vi điện tử quét FE – SEM . Thử hoạt tính sinh học của vải tẩm keo bạc nano . KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN . Điều chế dung dịch keo bạc nano . Chọn chất bảo vệ . Khảo sát ảnh hưởng của phương pháp gia nhiệt . Khảo sát ảnh hưởng của công suất lò vi sóng . Khảo sát ảnh hưởng của thời gian gia nhiệt . Khảo sát ảnh hưởng của tỉ lệ chất bảo vệ và bạc nitrat ( AgNO3:PVP ) . Khảo sát độ bền của dung dịch keo bạc nano theo thời gian . Kết quả chụp SEM các mẫu vải . Kết quả xác định hàm lượng bạc nano bằng phương pháp AAS . Kết quả thử hoạt tính sinh học . 55 TÀI LIỆU THAM KHẢO . 59 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình 1.1: Plasmon bề mặt của kim loại .2: Dao động của đám mây electron khi bị chiếu sáng .3: Công thức cấu tạo PVP .4: Cơ chế ổn định hạt bạc nano của PVP .5: Sơ đồ nguyên lý phương pháp đo UV-VIS.6: Sơ đồ nguyên tắc của một máy đo quang phổ hấp thụ nguyên tử.7: Tác động của ion bạc lên vi khuẩn .8: Ion bạc vô hiệu hóa enzym chuyển hóa oxy của vi khuẩn .9: Ion bạc liên kết với các base của DNA .10: Bình sữa bạc nano và tất bạc nano .11: Các sản phẩm gia dụng có khả năng kháng khuẩn .12: Các loại khẩu trang bạc nano .1: Vải may lễ phục, quân phục .2: Hình ảnh máy khuấy từ và lò vi sóng điều chế dung dịch keo nano Ag .3: Máy quang phổ UV-VIS .4: Kính hiển vi điện tử truyền qua.5: Mẫu vải thí nghiệm và vải ngâm trong dung dịch dịch keo bạc nano .6: Máy quang phổ hấp thụ nguyên tử theo phương pháp không ngọn lửa.7: Kính hiển vi điện tử quét .8: Dung dịch keo bạc nano pha chế được và các mẫu vải đã cắt nhỏ .1: Dung dịch keo bạc nano điều chế được với chất bảo về PVP và SDS.2: Trình bày sự hình thành các hạt kim loại Ago qua từng giai đoạn.3: Dung dịch keo bạc nano điều chế trên bếp khuấy từ .4: Dung dịch keo bạc nano điều chế trong lò vi sóng .5: Các dung dịch keo bạc nano điều chế được .6: Các dung dịch keo bạc nano điều chế trong những thời gian gia nhiệt .7:Phổ UV-vis của các mẫu keo bạc nano khảo sát theo thời gian .9: Các dung dịch keo bạc nano điều chế theo tỉ lệ AgNO3:PVP khác nhau43 Hình 3.10: Phổ UV-vis các dung dịch khảo sát theo tỉ lệ AgNO3:PVP .11: Kết quả chụp TEM mẫu 1c và giản đồ phân bố kích thước hạt.12: Kết quả chụp TEM mẫu 3c và giản đồ phân bố kích thước hạt.13: Hình ảnh dung dịch keo bạc nano theo thời gian .14: Sơ đồ quy trình điều chế keo bạc nano .15: Ảnh mẫu vải 1 chưa tẩm dung dịch keo bạc nano .16: Ảnh mẫu vải 1 đã tẩm dung dịch keo bạc nano .17: Ảnh mẫu vải 2 chưa tẩm keo bạc nano .18: Ảnh mẫu vải 2 tẩm dung dịch keo bạc nano .19: Kết quả thử hoạt tính sinh học của mẫu vải 1 .20: Kết quả thử hoạt tính sinh học mẫu vải 2 . 52 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU BẢNG KÝ HIỆU CÁC CHỮ VIẾT TẮT.1: Số nguyên tử và năng lượng bề mặt của hạt nano hình cầu .2: Số nguyên tử và kích thước của hạt bạc nano .1: Các hóa chất sử dụng .2: Các thí nghiệm đã làm với chất bảo về PVP ở công suất lò 100W .3: Các thí nghiệm đã làm với chất bảo về PVP ở công suất lò 230W .1: Các thí nghiệm khảo sát ảnh hưởng của công suất của lò vi sóng .2: Các thí nghiệm khảo sát ảnh hưởng của thời gian gia nghiệt .3: Các thí nghiệm khảo sát ảnh hưởng của tỉ lệ AgNO3:PVP .4: Hàm lượng bám dính của bạc nano trên hai mẫu vải .5: Kết quả thử hoạt tính sinh học mẫu vải 1 tẩm dung dịch keo bạc nano .6: Kết quả thử hoạt tính sinh học mẫu vải 2 . 53 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] BẢNG KÝ HIỆU CÁC CHỮ VIẾT TẮT TEM Transmission electron microscopy Kính hiển vi điện tử truyền qua FE-SEM Scanning transmission electron Kính hiển vi điện tử quét microscopy PVP Polyvinyl pyrolidone SDS Sodium dodecyl sunfate UV-VIS Ultraviolet–visible spectroscopy Phổ tử ngoại và phổ khả kiến VSV Vi sinh vật KHTN Khoa học tự nhiên ĐHQGHN Đại học Quốc Gia Hà Nội LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] MỞ ĐẦU Ngày nay trên thế giới cũng như trong nước, khoa học và công nghệ nano đang phát triển rất mạnh mẽ và được ứng dụng rộng rãi trong các ngành khoa học khác nhau như điện tử, vật lý, hóa học, sinh học, y học, môi trường.trong đó nổi bật là các ứng dụng của nó trong các việc xử lý nhiễm khuẩn, không gây độc hại cho con người và không gây kích ứng da…trong đó công nghệ bạc nano được các nhà nghiên cứu đặc biệt quan tâm. Bạc nano có rất nhiều tính chất khác hẳn với bạc khối như tính chất quang, từ, điện…nhưng đặc trưng nhất của bạc nano là tính kháng khuẩn. Bạc nano có khả năng giết chết hơn 650 loại vi khuẩn khác nhau chỉ trong vòng một phút. Tất cả các vi khuẩn không bị lờn với kháng sinh bạc và vì thế, các hạt bạc nano không bị mất tác dụng. Ngoài ra, các hạt bạc nano cũng sẽ giúp tạo ra các oxygen hoạt tính từ trong không khí hoặc từ trong nước và từ đó phá hủy các màng tế bào của vi khuẩn. Các hạt bạc nano đã được đưa vào mọi chất dẻo và ứng dụng khá rộng rãi trong đời sống. Bạc nano được đưa vào các polymer như polyetylen (PE), polypropylen (PP), các loại giấy, vải… có khả năng giết chết nhiều loại vi khuẩn như Escherichia coli, Proteus mirabilis, Bacillus pumilus, Bacillus cereus, Aspergillussp… Trên thế giới đã có nhiều công trình nghiên cứu tổng hợp và ứng dụng bạc nano như: tổng hợp keo bạc trong pha nước/dầu (Wanzhong Zhang, Xueliang Qiao, Jianguo Chen) ; chế tạo khẩu trang phẩu thuật chứa bạc nano với hiệu suất kháng khuẩn cao (Sougata Sarkar, Atish Dipankar Jana, Samir Kumar Samanta, Golam Mostafa); cơ chế kháng khuẩn của bạc nano (Y. Newton); tổng hợp và khảo sát các tính chất lý hoá của hạt bạc nano trong cao su thiên nhiên (N. Abu Bakar); sản xuất bạc nano ứng dụng trong dược phẩm (X. Schluesener); chế tạo màng lọc nước kháng khuẩn bằng mút xốp Polyurethane chứa bạc nano (Prashant Jain, T. Pradeep); hiệu quả tính kháng của dung dịch keo bạc nano lên vải sợi (H. Jeong); phân hủy nhiệt tạo ra hạt bạc nano (S. 1 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] Cùng với sự phát triển mạnh mẽ của lĩnh vực nano trên thế giới, trong nước cũng có khá nhiều đề tài nghiên cứu về lĩnh vực này tiêu biểu như: ứng dụng dung dịch keo bạc nano ngâm tẩm trên vật liệu polyurethan để xử lý nguồn nước uống nhiễm khuẩn; chế tạo bạc nano trên nền cao su thiên nhiên bằng phương pháp khử hóa học; chế tạo hạt keo bạc nano trong PVP bởi tia gama (Bùi Duy Du, Đặng Văn Phú, Nguyễn Ngọc Duy, Nguyễn Thị Kim Lan, Võ Thị Kim Lang, Ngô Võ Kế Thành, Nguyễn Thị Phương Phong và Nguyễn Quốc Hiền); chế tạo màng lọc nước kháng khuẩn bằng mút xốp Polyurethane chứa bạc nano (Nguyễn Thị Phương Phong, Võ Kế Thành, Phan Huê Phương). Dung dịch keo bạc nano được điều chế với tiền chất là bạc nitrat, chất bảo vệ là polyvinyl pyroidone (PVP), chất khử là ethyleneglycol có sự hỗ trợ của nhiệt vi sóng. Đây là một phương pháp khá tiện lợi, đơn giản, thời gian phản ứng nhanh.