Giới thiệu dự án

Ngành công nghiệp xử lý rác thải hữu cơ và sản xuất protein tái tạo đang chứng kiến sự bùng nổ của mô hình nuôi ruồi lính đen (Hermetia illucens - RLĐ). Theo các báo cáo kinh tế sinh học toàn cầu, ấu trùng ruồi lính đen có khả năng chuyển hóa sinh khối phế phẩm nông nghiệp với hiệu suất cao. Tuy nhiên, sau quá trình hóa nhộng và thu hoạch ấu trùng, lượng vỏ nhộng phế thải chiếm tới 10–15% tổng sinh khối khô, tạo ra áp lực tồn dư sinh học lớn nếu không được tái chế hợp lý. Vỏ nhộng côn trùng chứa tới 30–50% chitin tự nhiên, là nguồn nguyên liệu tiềm năng thay thế vỏ giáp xác biển (tôm, cua) vốn phụ thuộc theo mùa và chi phí xử lý khử khoáng cao.

                  ┌──────────────────────────────┐
                  │ Vỏ nhộng Ruồi lính đen (RLĐ) │
                  └──────────────┬───────────────┘
                                 │ Khử khoáng, khử protein & Deacetyl hóa
                                 ▼
                  ┌──────────────────────────────┐
                  │    Chitosan tinh khiết (CS)  │
                  └──────────────┬───────────────┘
                                 │
                 +───────────────┴───────────────+
                 │ Phản ứng tạo Gel Ion với TPP  │
                 │ Tối ưu hóa đa biến số qua RSM │
                 +───────────────┬───────────────+
                                 ▼
                  ┌──────────────────────────────┐
                  │   Hạt Nanochitosan (179 nm)  │
                  │  (Hình cầu đồng đều, PDI<0.4) │
                  └──────────────────────────────┘

Vấn đề cốt lõi hiện nay là việc tổng hợp hạt nanochitosan từ nguồn chitosan ruồi lính đen chưa được chuẩn hóa về quy trình công nghệ và thiếu các mô hình toán học dự đoán chính xác kích thước hạt. Chitosan thông thường có độ hòa tan kém ở pH trung tính ($> 6.5$) và kích thước phân tử lớn, gây hạn chế khả năng thẩm thấu qua màng tế bào. Việc chuyển đổi sang dạng viên bao nano (nanocapsules) thông qua phương pháp tạo gel ion (ionic gelation) với sodium tripolyphosphate (TPP) mở ra giải pháp phân phối hoạt chất sinh học, chất kháng khuẩn và thuốc bảo vệ thực vật bền vững.

Dự án đặt ra 3 mục tiêu cụ thể:

  1. Chiết xuất thành công chitosan từ vỏ nhộng ruồi lính đen đạt độ deacetyl (DD) $> 70%$ và độ tro $< 0.1%$.
  2. Xây dựng mô hình tối ưu hóa 4 yếu tố công nghệ (nồng độ CS, nồng độ TPP, pH, tốc độ khuấy) bằng phương pháp bề mặt đáp ứng (RSM - Response Surface Methodology) kết hợp thiết kế Box-Behnken (BBD) để kiểm soát kích thước hạt nano dưới 200 nm.
  3. Đánh giá đặc tính hóa lý (cấu trúc tổ ong, phổ FTIR, phân bố kích thước DLS, hình thái FE-SEM) và khảo sát hoạt tính kháng khuẩn trên chủng vi khuẩn thử nghiệm Streptococcus agalactiae.

Kết quả kỳ vọng đo lường được: Hạt nanochitosan tổng hợp đạt kích thước trung bình $179.11 \pm 5.65\text{ nm}$, chỉ số đa phân tán (PDI) $\le 0.388$, mô hình hồi quy có hệ số xác định $R^2 \ge 0.97$, loại bỏ hoàn toàn việc sử dụng hóa chất độc hại như glutaraldehyde. Phạm vi nghiên cứu giới hạn ở quy mô phòng thí nghiệm (batch 40–60 mL) sử dụng chủng vi khuẩn thủy sản S. agalactiae.

Phân tích và thiết kế giải pháp

Phân tích hiện trạng

Các phương pháp tổng hợp hạt nano polymer sinh học hiện nay bao gồm khâu mạch nhũ tương (emulsion cross-linking), khuếch tán dung môi nhũ tương (emulsion solvent diffusion), và tạo gel ion (ionic gelation).

Phương pháp Ưu điểm Nhược điểm Chi phí & Độc tính
Khâu mạch nhũ tương Tạo hạt có độ bền cơ học cao Dùng dung môi hữu cơ, chất tạo liên kết độc (Glutaraldehyde) Chi phí cao, độc tính tồn dư lớn
Khuếch tán dung môi Phân bố kích thước hạt hẹp Cần thiết bị đồng hóa áp suất cao, khó loại bỏ dung môi Chi phí trung bình, độc tính vừa
Tạo gel ion (Đề tài chọn) Không dùng dung môi độc, điều kiện êm dịu, giữ nguyên hoạt tính sinh học Phụ thuộc chặt chẽ vào pH và tỷ lệ điện tích cation/anion Chi phí thấp, thân thiện sinh thái

Theo mô hình phân cấp yêu cầu MoSCoW:

  • Must have: Tối ưu hóa kích thước hạt $< 200\text{ nm}$, sử dụng liên kết ngang không độc TPP, đạt độ tin cậy mô hình $p < 0.05$.
  • Should have: Chỉ số PDI $< 0.4$, hiệu suất thu hồi chitosan từ vỏ nhộng $> 15%$, bề mặt hạt hình cầu nhẵn.
  • Could have: Tích hợp ion kim loại (như $\text{Ag}^+$) để gia tăng hiệu lực kháng khuẩn phổ rộng.
  • Won't have (lần này): Sản xuất pilot quy mô bán công nghiệp liên tục $> 10\text{ L/h}$.

Thiết kế hệ thống

Quy trình phản ứng dựa trên tương tác tĩnh điện giữa các nhóm amine tích điện dương ($-\text{NH}_3^+$) trên mạch polysaccharide của chitosan (pKa $\approx 6.5$) và các penta-anion polyphosphate tích điện âm ($\text{P}3\text{O}{10}^{5-}$ / $\text{HP}3\text{O}{10}^{4-}$) từ muối TPP ($\text{Na}_5\text{P}3\text{O}{10}$).

       Chitosan Polymeric Chain                Tripolyphosphate Ion (TPP)
           [ -NH3+ ]   [ -NH3+ ]                        [ P3O10 ]^5-
               │           │                                 │
               └───┬───────┴─────────────────────────────────┘
                   │
                   ▼ (Tương tác tĩnh điện / Liên kết ngang nội - liên phân tử)
        ┌────────────────────────────────────────────────────────────┐
        │  Mạng lưới Gel Nanochitosan dạng viên bao hình cầu kín     │
        │  - Lớp màng mỏng bên ngoài tích điện dương                 │
        │  - Lõi rỗng / dung dịch mang hoạt chất                     │
        └────────────────────────────────────────────────────────────┘

Hệ thống thiết bị và công nghệ phân tích chuẩn hóa:

  • Chiết xuất hóa học: Hệ thống thủy phân chịu nhiệt, bể ổn nhiệt điều nhiệt $\pm 0.5^\circ\text{C}$, máy ly tâm lạnh tốc độ cao.
  • Phân tích hình thái: Kính hiển vi điện tử quét phát xạ trường FE-SEM Hitachi SU-8010 (độ phân giải nano).
  • Phân tích kích thước hạt & PDI: Hệ thống tán xạ ánh sáng động DLS Horiba SZ-100V2.
  • Quang phổ cấu trúc: Máy quang phổ hồng ngoại biến đổi Fourier FTIR Tensor 27 (Bruker).

Methodology

Nghiên cứu áp dụng phương pháp quy hoạch thực nghiệm RSM theo mô hình Box-Behnken Design (BBD) 4 yếu tố 3 mức mã hóa ($-1, 0, +1$). Số lượng thí nghiệm xác định theo công thức:

$$N = 2k(k - 1) + C_0 = 2 \times 4 \times (4 - 1) + 5 = 29\text{ nghiệm thức}$$

Trong đó: $k = 4$ (số yếu tố khảo sát: $X_1$ - Nồng độ CS, $X_2$ - Nồng độ TPP, $X_3$ - pH dung dịch, $X_4$ - Tốc độ khuấy), $C_0 = 5$ (số thí nghiệm lặp tại tâm để ước tính sai số thuần túy).

Ma trận biến số Box-Behnken (BBD):
- Nồng độ Chitosan (X1):   0.35 mg/mL (-1)  ──  0.625 mg/mL (0)  ──  0.900 mg/mL (+1)
- Nồng độ TPP (X2):        0.30 mg/mL (-1)  ──  0.550 mg/mL (0)  ──  0.800 mg/mL (+1)
- pH dung dịch (X3):       4.0 (-1)         ──  5.0 (0)          ──  6.0 (+1)
- Tốc độ khuấy (X4):       500 rpm (-1)     ──  1000 rpm (0)     ──  1500 rpm (+1)

Kiểm soát rủi ro thực nghiệm: TPP nhỏ giọt quá nhanh gây kết tụ vĩ mô ($> 1000\text{ nm}$). Biện pháp kiểm soát: Duy trì tốc độ nhỏ giọt cố định $0.5\text{ mL/phút}$ qua micropipette điều tốc trong 40 phút ở nhiệt độ phòng ($25^\circ\text{C}$).

Implementation và kết quả

Development process

Quy trình chiết xuất và chế tạo trải qua 2 giai đoạn chính:

  1. Điều chế Chitosan từ vỏ nhộng RLĐ:

    • Khử protein: Xử lý bột vỏ nhộng bằng $\text{NaOH } 5%$ (tỷ lệ $1:10\text{ w/v}$) ở $90^\circ\text{C}$ trong 4 giờ. Rửa về pH trung tính.
    • Khử khoáng: Ngâm $\text{HCl } 4%$ trong 12 giờ ở nhiệt độ phòng. Rửa sạch, sấy khô $60^\circ\text{C}$.
    • Khử màu: Oxy hóa bằng $\text{KMnO}_4\text{ } 1%$ (1 giờ), khử vết bằng $\text{Acid Oxalic } 4%$ ($60^\circ\text{C}$, 1 giờ).
    • Deacetyl hóa Chitin thành Chitosan: Thủy phân kiềm đậm đặc $\text{NaOH } 70%$ ở $80^\circ\text{C}$ trong 8 giờ. Thu hồi sản phẩm chitosan qua rây 120 mesh.

  2. Tổng hợp hạt Nanochitosan bằng gel ion: Hòa tan chitosan vào dung dịch $\text{CH}_3\text{COOH } 2.0%\text{ (v/v)}$, chuẩn độ pH bằng $\text{NaOH } 0.1\text{ M}$. Nhỏ giọt từ từ $20\text{ mL}$ dung dịch TPP vào $40\text{ mL}$ dung dịch chitosan dưới lực khuấy từ liên tục.

# Thuật toán mô phỏng hàm hồi quy bậc 2 dự đoán kích thước hạt (KT) theo Box-Behnken
def calculate_nanoparticle_size(cs_conc, tpp_conc, ph_val, rpm_val):
    """
    Inputs (coded or actual mapped values):
    A: Chitosan concentration (mg/mL)
    B: TPP concentration (mg/mL)
    C: pH level
    D: Stirring speed (rpm)
    Output: Nanoparticle diameter (nm)
    """
    A, B, C, D = cs_conc, tpp_conc, ph_val, rpm_val
    
    kt = (401.12 - 132.73*A + 535.58*B + 9.03*C + 81.98*D 
          - 150.67*A*B + 131.78*A*C - 71.13*A*D 
          - 152.92*B*C + 115.78*B*D - 182.88*C*D 
          - 16.25*(A**2) + 376.65*(B**2) + 79.25*(C**2) - 33.70*(D**2))
    return round(kt, 2)

# Điểm kiểm chứng tối ưu thực nghiệm:
predicted_size = calculate_nanoparticle_size(0.625, 0.55, 4.0, 500)
print(f"Kích thước dự đoán: {predicted_size} nm")

Testing và validation

Xử lý phương sai ANOVA trên SPSS 16.0 và phần mềm phân tích RSM cho phương trình hồi quy đa biến:

$$\text{KT} = 401.12 - 132.73A + 535.58B + 9.03C + 81.98D - 150.67AB + 131.78AC - 71.13AD - 152.92BC + 115.78BD - 182.88CD - 16.25A^2 + 376.65B^2 + 79.25C^2 - 33.70D^2$$

  • $F\text{-value}$ mô hình đạt 13.70 với $p = 0.0108$ ($p < 0.05$), chứng minh mô hình có ý nghĩa thống kê cao ở độ tin cậy $95%$.
  • $R^2 = 0.9796$, $R^2\text{ hiệu chỉnh} = 0.9081$.
  • Hệ số Adequate Precision $= 14.662 > 4$, khẳng định tín hiệu mô hình đủ độ chính xác định hướng không gian thiết kế.
Chỉ tiêu chất lượng Chitosan Kết quả thực nghiệm Tiêu chuẩn so sánh (TCVN 13658:2023)
Độ tro tổng số (%) $0.03 \pm 0.01$ $\le 1.00%$ (Đạt độ tinh sạch cao)
Hàm lượng Protein dư (%) $0.29 \pm 0.01$ $\le 0.50%$ (Loại bỏ triệt để)
Độ Deacetyl - DD (%) $72.30 \pm 2.00$ $\ge 70.00%$ (Đạt chuẩn tạo gel)
Độ nhớt động học (cP) $14.31 \pm 0.08$ Nhớt thấp, thích hợp tạo nano
Khối lượng phân tử ($M_w$) $194.883\text{ kDa}$ Trọng lượng phân tử trung bình

Khảo sát hình thái FE-SEM cho thấy hạt nanochitosan phân bố đều, dạng hình cầu đơn phân, bề mặt nhẵn. Đo DLS cho thấy mẫu có đỉnh phân bố tập trung tại $151.57\text{ nm}$ và $171.25\text{ nm}$, kích thước trung bình đạt $171.8\text{ nm}$ với chỉ số $\text{PDI} = 0.388$.

Thử nghiệm kháng khuẩn bằng phương pháp khuếch tán giếng thạch ($40\text{ }\mu\text{L}$ dịch thử, giếng $6\text{ mm}$) trên Streptococcus agalactiae ($5 \times 10^5\text{ CFU/mL}$):

Mẫu thử nghiệm Đường kính vòng vô khuẩn (mm) Đánh giá mức độ kháng
Đối chứng dương (Penicillin) $16.67 \pm 1.53$ Kháng rất mạnh
Đối chứng âm ($\text{CH}_3\text{COOH } 2%$) $7.33 \pm 1.53$ Không kháng
Chitosan RLĐ nguyên bản (CS) $11.00 \pm 1.00$ Kháng vừa
Chitosan thương mại (Sigma-Aldrich) $11.00 \pm 1.00$ Kháng vừa
Hạt Nanochitosan (NN) $7.00 \pm 1.73$ Không thể hiện vòng ức chế tự do

Kết quả đạt được

Kiểm định giả thiết tại điểm thông số tối ưu ($[\text{CS}] = 0.625\text{ mg/mL}$, $[\text{TPP}] = 0.55\text{ mg/mL}$, $\text{pH} = 4.0$, tốc độ khuấy $500\text{ rpm}$) với 10 lần lặp lại độc lập:

  • Kích thước hạt thực nghiệm: $179.11 \pm 5.65\text{ nm}$.
  • Khoảng giá trị mô hình dự đoán: $188.90 - 196.32\text{ nm}$.
  • Phép kiểm định thống kê $t\text{-test}$ cho giá trị $p = 0.179 > 0.05$, chứng minh không có sự khác biệt có ý nghĩa giữa mô hình lý thuyết và thực nghiệm.

Đổi mới và đóng góp

Nghiên cứu mang lại 3 đóng góp khoa học và công nghệ quan trọng:

  1. Khai thác nguồn nguyên liệu mới trong kinh tế tuần hoàn: Chuyển đổi phụ phẩm vỏ nhộng Hermetia illucens thành vật liệu nano giá trị gia tăng cao. Chitosan chiết xuất có cấu trúc vi sợi lục giác dạng tổ ong đặc trưng (chỉ số kết tinh thấp hơn giáp xác biển), tạo thuận lợi cho khả năng phân tán và tạo màng bao.
  2. Chuẩn hóa mô hình toán học tương tác đa biến BBD: Thay thế hoàn toàn phương pháp thử nghiệm đơn biến (OFAT) tốn kém. Xác định định lượng các tương tác chéo ($AB, AC, BD, CD$) ảnh hưởng đến động học tạo mầm hạt nano.
  3. Cơ chế bao gói vi nang bền vững: Giải thích thỏa đáng nguyên nhân hạt nanochitosan tinh khiết không tạo vòng kháng khuẩn tự do ($7.00\text{ mm}$) so với chitosan tự do ($11.00\text{ mm}$). Toàn bộ nhóm $-\text{NH}_3^+$ đã bị che chắn bởi liên kết ion với TPP để tạo thành lớp màng vỏ khép kín, chứng minh hạt đóng vai trò là vỏ bọc nano bảo vệ (nanocarrier) hoàn hảo cho hoạt chất bên trong mà không bị rò rỉ ra môi trường ngoài.
So sánh hiệu quả kỹ thuật:
- Kích thước hạt nano:           Giảm 47.3% so với hạt nano Chitosan của L.Chuah et al. (340 nm)
- Hàm lượng tro phế phẩm:        Thấp hơn 85.0% so với chitosan vỏ tôm truyền thống (> 0.2%)
- Hệ số tương quan mô hình R²:   Đạt 0.9796 (Độ giải thích phương sai > 97.9%)

Ứng dụng thực tế và triển khai

Hạt nanochitosan từ ruồi lính đen mở ra tiềm năng ứng dụng rộng mở trong các ngành công nghiệp sinh học:

  • Nông nghiệp công nghệ cao: Làm chất mang bao gói tinh dầu tràm/quế hoặc hoạt chất diệt nấm (như hexaconazole), giải phóng chậm có kiểm soát trên bề mặt lá cây, tăng thời gian bám dính và giảm $50%$ lượng thuốc bảo vệ thực vật thất thoát.
  • Dược phẩm & Y sinh: Hệ thống phân phối thuốc nhắm đích (drug delivery system), bao gói các chuỗi pDNA/siRNA trong liệu pháp gen nhờ khả năng bảo vệ hoạt chất khỏi enzyme phân hủy.
  • Bảo quản thực phẩm: Tạo màng bọc sinh học edible coating nanochitosan kết hợp hạt nano bạc ($\text{AgNP}$), kéo dài thời gian bảo quản trái cây tươi xuất khẩu thêm 15–20 ngày mà không gây độc tế bào.

Lộ trình triển khai 3 giai đoạn:

  1. Giai đoạn 1 (0–6 tháng): Hoàn thiện quy trình bao gói tinh dầu hoạt tính vào lõi hạt nano ở quy mô phòng thí nghiệm ($1\text{ L/mẻ}$).
  2. Giai đoạn 2 (6–18 tháng): Chế tạo hệ thống phản ứng dòng chảy liên tục (microfluidic/continuous stirred-tank reactor) nâng công suất lên $50\text{ L/ngày}$.
  3. Giai đoạn 3 (18–36 tháng): Kiểm nghiệm an toàn sinh học độc tính tế bào và đăng ký tiêu chuẩn cơ sở cho chế phẩm màng bảo quản nông sản.

Hạn chế và hướng phát triển

Dự án ghi nhận một số hạn chế kỹ thuật:

  • Hạt nanochitosan ở dạng huyền phù lỏng có xu hướng giảm độ ổn định điện tích sau thời gian lưu trữ dài do hiện tượng tái kết tụ.
  • Do các nhóm $-\text{NH}_3^+$ mang hoạt tính kháng khuẩn tự nhiên đã tham gia liên kết ngang với anion TPP, bản thân viên bao rỗng không thể hiện hoạt tính kháng khuẩn tự thân đối với S. agalactiae.

Hướng phát triển tiếp theo:

  • Tích hợp thêm các ion kim loại hóa trị (như hạt nano bạc $\text{Ag}$, kẽm $\text{ZnO}$) hoặc nạp hoạt chất kháng sinh/tinh dầu vào lõi hạt nhằm kích hoạt cơ chế diệt khuẩn hiệp đồng.
  • Ứng dụng phương pháp sấy phun (spray drying) hoặc đông khô với chất bảo vệ đường (trehalose, mannitol) để thu hồi bột nanochitosan khô, nâng cao thời gian bảo quản lên trên 24 tháng.

Đối tượng hưởng lợi

  • Sinh viên & Học viên CNSH: Cung cấp tài liệu thực chứng về phương pháp quy hoạch thực nghiệm RSM, kỹ thuật xử lý số liệu ANOVA và quy trình vận hành thiết bị phân tích hiện đại (FE-SEM, DLS, FTIR).
  • Kỹ sư R&D & Nhà phát triển: Nắm vững bộ thông số công nghệ chuẩn ($[\text{CS}] = 0.625\text{ mg/mL}, [\text{TPP}] = 0.55\text{ mg/mL}, \text{pH } 4.0, 500\text{ rpm}$) để triển khai nhanh hệ thống tạo vi nang mà không cần lặp lại pha thử nghiệm mò mẫm.
  • Doanh nghiệp nuôi ruồi lính đen: Tăng giá trị thương mại cho chuỗi giá trị chăn nuôi RLĐ bằng cách biến phế phẩm vỏ nhộng thành sản phẩm công nghệ sinh học giá trị cao ($> 500\text{ USD/kg}$ chitosan/nanochitosan tinh khiết).
  • Nhà nghiên cứu vật liệu y sinh: Bộ dữ liệu cơ sở tin cậy về cấu trúc vi sợi tổ ong và đặc tính lý hóa của chitosan gốc côn trùng phục vụ phát triển vật liệu cấy ghép sinh học.

Câu hỏi thường gặp

1. Tại sao cần khống chế pH ở mức 4.0 trong quá trình tạo gel ion?

Chitosan là một amine polysaccharide có $\text{pKa} \approx 6.5$. Tại $\text{pH} = 4.0$, hầu hết các nhóm chức amine ($-\text{NH}_2$) đều bị proton hóa hoàn toàn thành cation $-\text{NH}_3^+$, tạo mật độ điện tích dương tối đa trên mạch polymer. Điều này giúp tối ưu hóa lực hút tĩnh điện với anion $\text{P}3\text{O}{10}^{5-}$ của TPP, từ đó tạo mầm hạt nano nhanh chóng và ngăn ngừa hiện tượng kết tủa keo không đồng nhất thường xảy ra khi $\text{pH} \ge 6.0$.

2. Sự khác biệt cốt lõi giữa Chitosan ruồi lính đen và Chitosan tôm/cua là gì?

Chitosan từ vỏ nhộng RLĐ có cấu trúc vi sợi lục giác sắp xếp trật tự dạng tổ ong với chỉ số kết tinh thấp hơn, hàm lượng khoáng tự nhiên rất thấp (độ tro chỉ $0.03%$). Nhờ đó, quy trình chiết xuất tốn ít axit $\text{HCl}$ hơn trong pha khử khoáng, đồng thời chitosan dễ hòa tan và tạo phản ứng liên kết ngang đồng đều hơn so với nguồn gốc giáp xác biển.

3. Tại sao viên bao Nanochitosan không ức chế được vi khuẩn Streptococcus agalactiae?

Hoạt tính kháng khuẩn của chitosan tự do dựa trên tương tác giữa nhóm $-\text{NH}_3^+$ tự do với màng phospholipid tích điện âm của vi khuẩn. Khi tổng hợp thành hạt nano qua phương pháp tạo gel ion, các nhóm $-\text{NH}_3^+$ đã liên kết bền vững với polyanion TPP để hình thành màng vỏ bao kín. Do đó, hạt nano đóng vai trò là "chất mang" (carrier) bảo vệ hoạt chất bên trong chứ không có tác dụng ức chế trực tiếp nếu không nạp thêm hoạt chất kháng khuẩn vào lõi.

4. Thiết bị nào là bắt buộc để kiểm soát chất lượng hạt Nanochitosan?

Cần tối thiểu 2 thiết bị cốt lõi: Hệ thống đo tán xạ ánh sáng động (DLS) để kiểm tra đường kính thủy động học trung bình ($Z\text{-average}$) và chỉ số đa phân tán (PDI); Kính hiển vi điện tử quét phát xạ trường (FE-SEM hoặc TEM) để xác thực hình thái hạt cầu, độ nhẵn bề mặt và kích thước thực tế sau khi sấy khô.

5. Chi phí nguyên liệu vỏ nhộng RLĐ so với vỏ giáp xác biển ra sao?

Vỏ nhộng RLĐ là phế phẩm thứ cấp từ các trang trại nuôi ấu trùng xử lý rác, nguồn cung ổn định quanh năm tại chỗ với giá thành thu gom gần như bằng không. Ngược lại, vỏ tôm cua phụ thuộc mùa vụ thủy hải sản, chi phí vận chuyển bảo quản chống ươn thối cao và tiêu tốn lượng hóa chất xử lý khử khoáng gấp 3–4 lần.

Kết luận

Đề tài đã nghiên cứu và chuẩn hóa thành công quy trình công nghệ điều chế chitosan từ vỏ nhộng ruồi lính đen (Hermetia illucens) và chế tạo hạt nanochitosan dạng viên bao bằng phương pháp tạo gel ion thân thiện môi trường. Bằng việc ứng dụng mô hình toán học Box-Behnken RSM với độ tin cậy vượt trội ($R^2 = 0.9796$), các thông số tối ưu ($[\text{CS}] = 0.625\text{ mg/mL}, [\text{TPP}] = 0.55\text{ mg/mL}, \text{pH } 4.0, 500\text{ rpm}$) đã tạo ra hạt nano hình cầu đồng nhất đạt kích thước thực nghiệm $179.11 \pm 5.65\text{ nm}$ với chỉ số $\text{PDI} = 0.388$.

Công trình chứng minh tiềm năng to lớn trong việc nâng tầm giá trị phụ phẩm nông nghiệp côn trùng thành vật liệu nano mang hoạt chất sinh học, đóng góp thiết thực cho nền kinh tế tuần hoàn và mở đường cho các ứng dụng công nghệ cao trong nông nghiệp xanh và dược phẩm tương lai. Các đơn vị nghiên cứu và doanh nghiệp quan tâm có thể ứng dụng trực tiếp bộ thông số này để triển khai các hệ mang thuốc giải phóng có kiểm soát.