Nghiên Cứu Khả Năng Khử Khuẩn Của Vật Liệu Nano Bạc Mang Trên Than Hoạt Tính

Từ xa xưa, con người đã biết sử dụng bạc để bảo vệ sức khỏe. Người cổ đại thường dùng bình bạc để chứa nước. Năm 1700, bạc nitrat được sử dụng để chữa bệnh. Các nhà thờ thường dùng ly, cốc làm bằng bạc. Bạc và muối bạc đã được sử dụng rộng rãi từ đầu thế kỷ XIX đến giữa thế kỷ XX để điều trị vết bỏng và khử trùng. NASA vẫn sử dụng bạc cho hệ thống lọc nước trong tàu con thoi. Các nghiên cứu khẳng định ion bạc có khả năng tiêu diệt hơn 650 chủng vi sinh gây bệnh, ức chế quá trình chuyển hóa hô hấp và vận chuyển chất qua màng tế bào của chúng. Nguyên tố bạc không có hại với cơ thể con người với liều lượng tương đối cao.

Việc nghiên cứu vật liệu nano ngày nay rất được quan tâm nhờ các ưu điểm nổi bật. Khi thay đổi cấu hình ở thang nano của vật liệu, ta có thể điều khiển các tính chất của vật liệu theo ý muốn mà không phải thay đổi thành phần hóa học. Vật liệu nano có diện tích mặt ngoài rất cao, lý tưởng để dùng làm xúc tác, hấp phụ, nhả thuốc chữa bệnh từ từ, lưu trữ năng lượng và trong liệu pháp thẩm mỹ. Các hệ sinh học về cơ bản có tổ chức vật chất ở thang nano, nên các bộ phận nhân tạo dùng trong tế bào có tổ chức cấu trúc nano bắt chước tự nhiên sẽ dễ tương hợp sinh học. Các kết quả nghiên cứu mới nhất về tính khử trùng của bạc đã khẳng định bạc ở kích thước nano có hiệu quả sát khuẩn cao hơn bạc ở kích thước micro nhiều lần.

Hiện nay có khoảng một phần sáu dân số thế giới (chiếm khoảng 1 tỉ người) không được cung cấp nước sạch, hậu quả là hàng năm có khoảng 1,5 triệu trẻ em chết vì thiếu nước sạch. Đặc biệt, căn bệnh tiêu chảy đã làm cho 1,5 đến 1,9 triệu trẻ em chết mỗi năm mà 88% trong số này là do sử dụng nguồn nước thiếu vệ sinh, nước không được khử trùng. Ở Việt Nam các bệnh liên quan tới nước và vệ sinh môi trường vẫn là vấn đề lớn về sức khỏe. Nước là môi trường sinh sống và lan truyền của nhiều loại vi sinh vật, trong đó có nhiều loại gây hại cho sức khỏe của con người hay là vật truyền nhiễm bệnh tật.

Do sự bùng nổ các bệnh nhiễm trùng gây ra bởi các vi khuẩn gây bệnh khác nhau và sự phát triển của các vi sinh vật kháng thuốc, các công ty dược phẩm và các nhà khoa học đang nghiên cứu tìm ra các tác nhân chống khuẩn mới. Bạc kim loại ở dạng nano đã quay trở lại với tư cách là một tác nhân chống khuẩn tiềm năng do diện tích bề mặt lớn (nhờ kích thước nhỏ cỡ nano mét) và các tính chất vật lý và hóa học duy nhất của nó.

Phương pháp khử hóa học kết hợp siêu âm là một trong những phương pháp được sử dụng để điều chế dung dịch chứa nano bạc. Quá trình này bao gồm việc sử dụng sóng siêu âm để tăng cường quá trình khử ion bạc thành nano bạc. Sóng siêu âm giúp phân tán các hạt nano bạc và ngăn chặn sự kết tụ, tạo ra dung dịch nano bạc ổn định hơn. Quy trình điều chế bao gồm chuẩn bị dung dịch và thực hiện quá trình khử dưới tác dụng của sóng siêu âm.

Phương pháp khử hóa bức xạ là một phương pháp khác được sử dụng để điều chế dung dịch chứa nano bạc. Trong phương pháp này, bức xạ được sử dụng để khử ion bạc thành nano bạc. Phương pháp này có thể tạo ra các hạt nano bạc có kích thước và hình dạng khác nhau tùy thuộc vào loại bức xạ và điều kiện phản ứng. Quy trình điều chế bao gồm chuẩn bị dung dịch và chiếu xạ để tạo ra nano bạc.

Để chế tạo vật liệu nano bạc sử dụng chất mang than hoạt tính, nano bạc được gắn lên bề mặt than hoạt tính. Quá trình này có thể được thực hiện bằng nhiều phương pháp khác nhau, bao gồm phương pháp hấp phụ, phương pháp tẩm và phương pháp kết tủa. Than hoạt tính có diện tích bề mặt lớn và khả năng hấp phụ tốt, giúp phân tán nano bạc và tăng cường khả năng khử khuẩn của vật liệu composite.

Phương pháp đếm khuẩn lạc là một phương pháp định lượng vi sinh vật phổ biến. Trong phương pháp này, mẫu được pha loãng và cấy lên đĩa petri chứa môi trường dinh dưỡng. Sau thời gian ủ, các vi sinh vật sẽ phát triển thành các khuẩn lạc có thể nhìn thấy bằng mắt thường. Số lượng khuẩn lạc trên đĩa petri tương ứng với số lượng vi sinh vật trong mẫu ban đầu. Phương pháp này được sử dụng để đánh giá khả năng khử khuẩn của vật liệu nano bạc mang trên than hoạt tính.

Kết quả thử nghiệm cho thấy vật liệu nano bạc mang trên than hoạt tính có khả năng diệt khuẩn E.coli và Coliforms hiệu quả. Khả năng diệt khuẩn phụ thuộc vào nồng độ nano bạc trên than hoạt tính. Các mẫu vật liệu có nồng độ nano bạc cao hơn có khả năng diệt khuẩn tốt hơn. Kết quả này cho thấy vật liệu nano bạc mang trên than hoạt tính có tiềm năng ứng dụng trong xử lý nước và khử trùng.

Nano bạc được sử dụng trong băng gạc và vật liệu y tế để ngăn ngừa nhiễm trùng. Băng gạc chứa nano bạc có khả năng diệt khuẩn và giảm viêm, giúp vết thương mau lành. Nano bạc cũng được sử dụng trong các vật liệu y tế khác như ống thông và catheter để giảm nguy cơ nhiễm trùng liên quan đến thiết bị y tế.

Nano bạc được sử dụng trong màng lọc nước để khử trùng và loại bỏ vi sinh vật gây bệnh. Màng lọc nước chứa nano bạc có khả năng loại bỏ vi khuẩn, virus và nấm, cung cấp nguồn nước sạch và an toàn cho người sử dụng. Ứng dụng này đặc biệt quan trọng ở những khu vực thiếu nước sạch và hệ thống xử lý nước tiên tiến.

Nghiên cứu đã chứng minh tiềm năng ứng dụng của vật liệu nano bạc mang trên than hoạt tính trong nhiều lĩnh vực. Khả năng khử khuẩn hiệu quả của vật liệu này mở ra cơ hội trong xử lý nước, khử trùng và y tế. Việc tiếp tục nghiên cứu và phát triển vật liệu nano bạc sẽ mang lại những giải pháp tiên tiến cho các vấn đề sức khỏe và môi trường.

Để đảm bảo ứng dụng bền vững của nano bạc, cần có các nghiên cứu sâu rộng hơn về độc tính nano bạc và ảnh hưởng đến môi trường. Các nghiên cứu cần tập trung vào đánh giá an toàn nano bạc đối với con người và hệ sinh thái, cũng như tối ưu hóa quy trình sản xuất để giảm thiểu tác động tiêu cực. Đồng thời, cần tiếp tục nghiên cứu để nâng cao hiệu quả khử khuẩn và mở rộng ứng dụng của nano bạc trong các lĩnh vực khác.