Đặt vấn đề Bạc đã được biết đến là một chất kháng khuẩn, kháng nấm và các loài vi sinh vật có hại. Từ xa xưa, con người đã biết sử dụng bạc làm các dụng cụ chứa đồ ăn, nước uống để tránh gây độc và trị bệnh. 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. Qua thời gian những đặc tính quý giá của bạc đã được con người khai thác và sử dụng để tạo ra nhiều sản phẩm hữu ích.
Ngày nay những thuộc tính quý của kim loại này được thể hiện tối đa khi chúng được chế tạo bằng công nghệ nano, tạo ra các hạt nano bạc. Điều này làm tăng đáng kể ứng dụng của bạc đối với đời sống con người [7]. Những năm gần đây việc nghiên cứu hạt nano rất được quan tâm bởi những tính chất đặc biệt và lý thú của nó. Trong số các loại hạt nano được nghiên cứu, ứng dụng thì hạt nano bạc đã gây được sự chú ý đặc biệt bởi tính chất kháng khuẩn vượt trội.
Ở kích thước nano, bạc thể hiện những tính chất vật lý, hóa học, sinh học khác biệt và vô cùng quý giá, đặc biệt là tính kháng vi sinh vật. Nano bạc không gây phản ứng phụ, không gây độc cho người và vật nuôi khi nhiễm lượng nano bạc bằng nồng độ diệt khuẩn ( khoảng nồng độ < 100ppm) [30]. Đã có nhiều nghiên cứu xác nhận bạc dưới bất kỳ dạng nào, dù là dạng keo, dạng ion hoặc dạng hạt nano kim loại, đều thể hiện khả năng kháng khuẩn [23]. Kích thước, hình dạng hạt, nồng độ và sự phân bố là các yếu tố ảnh hưởng trực tiếp đến tính kháng khuẩn của keo nano bạc.
Ngoài các nghiên cứu đã chỉ ra khả năng kháng vi khuẩn của nano bạc, nano bạc cũng được coi là một loại thuốc diệt nấm tác dụng nhanh chóng, hiệu quả chống lại một loạt các loại nấm thông thường bao gồm các chi như Aspergillus, Candida, Saccharomyces và Pichia. Các cơ chế chính xác về tác n 2 động của các hạt nano bạc đối với các loại nấm men vẫn không rõ ràng, nhưng có thể coi cơ chế tác động của chúng đối với nấm men tương tự như tác dụng của chất kháng sinh đã được nghiên cứu [15]. Saccharomyces cerevisiae và Pichia là hai loại nấm men thường gặp trong thực phẩm. Ngoài những lợi ích đã biết, hai chủng nấm men trên còn là một trong các tác nhân gây hư hỏng thực phẩm, cần loại bỏ trong một số quy trình chế biến.
Nấm men Saccharomyces có thể làm hỏng nước ép trái cây, lên men chua các loại thực phẩm có nguồn gốc từ đường, sữa. Rượu vang thành phẩm có Pichia phát triển tạo màng trên bề mặt và làm vang bị đục, các thành phần trong vang sẽ bị biến đổi [10]. Mặt khác, hai chủng nấm men được sử dụng trong nghiên cứu là các chủng phân lập từ thực vật bản địa, chưa từng được nghiên cứu và đánh giá về sự tác động của nano bạc. Chính vì vậy, để bổ sung cơ sở dữ liệu về hạt nano bạc, phục vụ sản xuất chế phẩm kháng vi sinh vật từ nano bạc, nhóm nghiên cứu tiến hành đề tài “Nghiên cứu khả năng kháng nấm men Saccharomyces cerevisiae và Pichia của nano bạc”.
Mục đích nghiên cứu Xác định được khả năng kháng nấm men S. cerevisiae và Pichia của nano bạc. Yêu cầu nghiên cứu - Lựa chọn được phương pháp thích hợp để xác định khả năng kháng nấm men S. cerevisiae và Pichia của nano bạc.
- Xác định được nồng độ ức chế tối thiểu của nano bạc đối với nấm men S. cerevisiae và Pichia. - Đánh giá được khả năng kháng nấm men S. cerevisiae và Pichia của nano bạc theo thời gian.
Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài 1. Ý nghĩa khoa học - Đánh giá khả năng kháng nấm men S. cerevisiae và Pichia của nano bạc. - Đưa ra nồng độ tối thiểu của dung dịch nano bạc để ức chế S.
cerevisiae và Pichia. Ý nghĩa thực tiễn - Ứng dụng sử dụng nano bạc trong việc chế tạo vật liệu kháng khuẩn, bảo quản thực phẩm. n 4 PHẦN 2 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 2. Tổng quan về nano bạc 2.
Giới thiệu về công nghệ nano 2. 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 nanomét (nm, 1 nm = 10-9 m) [13]. 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 bề mặt tiếp xúc. Trong công nghệ nano thì hạt nano là một vật liệu quan trọng.
Những năm gần đây việc nghiên cứu hạt nano rất được quan tâm bởi những tính chất đặc biệt và lý thú của nó. Vật liệu nano và phân loại Vật liệu nano là vật liệu trong đó ít nhất một chiều có kích thước cỡ nanomét. Đây là đối tượng nghiên cứu của khoa học nano và công nghệ nano, nó liên kết hai lĩnh vực trên với nhau. Tính chất của vật liệu nano bắt nguồn từ kích thước của chúng, vào cỡ nanômét, đạt tới kích thước tới hạn của nhiều tính chất hóa lý của vật liệu thông thường.
Kích thước của vật liệu nano trải một khoảng từ vài nm đến vài trăm nm phụ thuộc vào bản chất vật liệu và tính chất cần nghiên cứu. 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. n 5 - 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 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. Cơ sở khoa học của công nghệ nano Công nghệ nano dựa trên ba cơ sở khoa học chính [23]: - 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. - 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 n 6 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 bản 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.
Giới thiệu về bạc kim loại - Tính chất vật lý: + Bạc là kim loại chuyển tiếp, màu trắng, sáng, dễ dàng dát mỏng, có tính dẫn điện và dẫn nhiệt cao nhất và điện trở thấp nhất trong các kim loại. + Nhiệt độ nóng chảy là 961,93ºC [29]. - Tính chất hóa học: + Bạc có kí hiệu là Ag, số nguyên tử 47 thuộc phân nhóm IB trong bảng tuần hoàn các nguyên tố hóa học, bạc có khối lượng phân tử là 107,868 (đơn vị C). + Cấu hình electron của bạc: 1s22s22p63s23p63d104s24p64d105s1, có số oxi hóa là +1 và +2, phổ biến nhất là trạng thái oxi hóa +1.
+ Bạc không tan trong nước, môi trường kiềm nhưng có khả năng tan trong một số axit mạnh như axit nitric, sunfuric đặc nóng,. Ngày nay những thuộc tính quý của kim loại này được thể hiện tối đa khi chúng được chế tạo bằng công nghệ nano. Giới thiệu về hạt nano bạc 2. Giới thiệu chung Trong số các loại hạt nano được nghiên cứu, ứng dụng thì hạt nano bạc đã gây được sự chú ý đặc biệt bởi tính chất kháng khuẩn vượt trội.
Ở kích thước nano, bạc thể hiện những tính chất vật lý, hóa học, sinh học khác biệt và vô cùng quý giá, đặc biệt là tính kháng khuẩn. Ở dạng phân tán với kích thước nanomet thì khả năng diệt khuẩn của bạc được tăng lên gấp bội nhờ diện tích bề mặt riêng (m2/g) tăng nhanh. Nghiên cứu đã chỉ ra rằng khi ở kích thước nano (từ 1 – 100 nm), hoạt tính sát khuẩn của bạc tăng lên khoảng 50000 lần so với bạc dạng khối, như vậy 1g bạc nano có thể sát khuẩn cho hàng trăm m2 chất nền [8]. Quá trình hình thành hạt nano bạc được giải thích như sau [7]: - Đầu tiên, bức xạ UV kích thích các ion [Ag(NH3)2]+ hoạt động.