Nghiên cứu tính chất hydrogel từ alginate và polyacrylic acid kết hợp nano đồng

LỜI CẢM ƠN

LỜI CAM ĐOAN

LỜI MỞ ĐẦU

1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN

1.1. Tổng quan về hydrogel

1.2. Định nghĩa hydrogel

1.3. Phân loại hydrogel

1.4. Tính chất của hydrogel

1.5. Hydrogel nanocomposit đồng

1.6. Tổng quan về nano đồng

1.7. Phương pháp đưa nano đồng vào hydrogel

1.8. Ứng dụng của hydrogel

1.8.1. Trong lĩnh vực y sinh và dược phẩm

1.8.2. Trong lĩnh vực môi trường

1.8.3. Trong lĩnh vực điện, điện tử sinh học

1.9. Tổng quan về nguyên liệu

1.10. Các phương pháp nghiên cứu

1.10.1. Phổ hồng ngoại biến đổi Fourier (Fourier Transform Infrared Spectroscopy – FTIR)

1.10.2. Kính hiển vi điện tử quét (Scanning Electron Microscope – SEM)

1.10.3. Quang phổ nhiễu xạ tia X (X Ray Diffraction – XRD)

1.10.4. Quang phổ hấp thụ phân tử (Ultra Violet Visible – UV-Vis)

1.10.5. Khả năng trương nở (Swelling Ratio – SR)

2. CHƯƠNG 2: THỰC NGHIỆM VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.1. Nguyên liệu, hóa chất, dụng cụ

2.2. Quy trình thực nghiệm và nội dung nghiên cứu

2.3. Quy trình tổng hợp hydrogel SA-PAA

2.4. Quy trình điều chế hydrogel SA-PAA@Cu2+ và SA-PAA@Cu

2.5. Thực hiện các phương pháp đo tính chất

2.5.1. Phổ hồng ngoại biến đổi (FTIR)

2.5.2. Kính hiển vi điện tử quét (SEM)

2.5.3. Phổ nhiễu xạ tia X (XRD)

2.5.4. Quang phổ UV-Vis

2.5.5. Thời gian gel

2.5.6. Độ trương nở trong nước (Swelling ratio)

2.5.7. Tính chất dẫn điện

2.5.8. Tính kháng khuẩn

3. CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN

3.1. Kết quả tổng hợp hydrogel SA-PAA

3.1.1. Tổng hợp hydrogel SA-PAA

3.1.2. Kết quả phổ FTIR

3.1.3. Kết quả khảo sát thời gian gel hóa

3.1.4. Kết quả khảo sát độ trương của hydrogel SA-PAA

3.1.5. Khảo sát ảnh hưởng của hàm lượng chất khơi mào APS

3.1.6. Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ chất khâu mạng CaCl2

3.1.7. Khảo sát ảnh hưởng của thời gian ngâm trong CaCl2

3.2. Kết quả đo cơ tính của hydrogel SA-PAA

3.2.1. Ảnh hưởng của hàm lượng APS

3.2.2. Ảnh hưởng của nồng độ chất khâu mạng CaCl2

3.2.3. Ảnh hưởng của thời gian ngâm trong CaCl2

3.3. Kết quả tổng hợp hydrogel SA-PAA@Cu2+ và SA-PAA@Cu

3.3.1. Kết quả đo XRD

3.3.2. Kết quả đo UV-Vis

3.3.3. Kết quả chụp SEM

3.3.4. So sánh tính chất của các hydrogel SA-PAA, SA-PAA@Cu2+ và SA-PAA@Cu

3.3.4.1. So sánh khả năng trương nở

3.3.4.2. So sánh cơ tính

3.3.4.3. So sánh khả năng dẫn điện

3.3.5. Khả năng kháng khuẩn

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Tổng quan về hydrogel

Hydrogel là một loại polymer có cấu trúc ba chiều, có khả năng hấp thụ nước tốt nhưng không tan trong nước. Hydrogel có thể được tổng hợp từ các monomer tự nhiên như alginate hoặc từ các hợp chất tổng hợp như polyacrylamide. Tính chất của hydrogel rất đa dạng, bao gồm khả năng trương nở, độ bền cơ học và tính tương thích sinh học. Hydrogel được phân loại thành hai nhóm chính: hydrogel liên kết hóa học và hydrogel liên kết vật lý. Hydrogel liên kết hóa học có tính ổn định cao hơn nhờ vào các liên kết cộng hóa trị, trong khi hydrogel liên kết vật lý có tính chất không đồng nhất và ổn định cấu trúc kém. Việc hiểu rõ về cấu trúc và tính chất của hydrogel là rất quan trọng để phát triển các ứng dụng trong y sinh và công nghệ.

1.1 Định nghĩa hydrogel

Hydrogel được định nghĩa là một polymer có khả năng hấp thụ nước và tạo thành một mạng lưới ba chiều. Cấu trúc này cho phép hydrogel giữ nước trong các lỗ trống mà không bị hòa tan. Hydrogel có thể được tổng hợp từ các nguồn tự nhiên như alginate, mang lại tính tương thích sinh học cao, hoặc từ các hợp chất tổng hợp như polyacrylic acid, giúp cải thiện độ dẻo dai và khả năng hấp thụ nước.

1.2 Phân loại hydrogel

Hydrogel có thể được phân loại theo nhiều tiêu chí khác nhau, nhưng chủ yếu được chia thành hai loại: hydrogel liên kết hóa học và hydrogel liên kết vật lý. Hydrogel liên kết hóa học có tính ổn định cao hơn nhờ vào các liên kết cộng hóa trị, trong khi hydrogel liên kết vật lý thường có tính chất không đồng nhất và dễ bị phân hủy hơn. Việc phân loại này giúp xác định ứng dụng phù hợp cho từng loại hydrogel.

II. Tính chất của hydrogel

Tính chất của hydrogel rất đa dạng và phụ thuộc vào cấu trúc cũng như thành phần hóa học của chúng. Một trong những tính chất quan trọng nhất là khả năng trương nở, cho phép hydrogel hấp thụ nước và mở rộng kích thước. Độ bền cơ học cũng là một yếu tố quan trọng, ảnh hưởng đến khả năng sử dụng của hydrogel trong các ứng dụng thực tiễn. Tính tương thích sinh học của hydrogel là một yếu tố quyết định trong các ứng dụng y sinh, đảm bảo rằng vật liệu không gây độc hại cho cơ thể. Các yếu tố như mật độ liên kết ngang và thành phần hóa học có thể được điều chỉnh để tối ưu hóa các tính chất này.

2.1 Tính trương nở

Khi hydrogel tiếp xúc với nước, các phân tử nước sẽ thấm vào cấu trúc và làm tăng kích thước của hydrogel. Tính trương nở phụ thuộc vào lực liên kết ngang và áp suất thẩm thấu. Để đạt được tính trương nở tối ưu, cần cân nhắc đến mật độ liên kết ngang và thành phần hóa học của hydrogel. Việc điều chỉnh các yếu tố này có thể giúp cải thiện khả năng hấp thụ nước và độ bền của hydrogel.

2.2 Tính bền cơ học

Độ bền cơ học của hydrogel là một yếu tố quan trọng trong việc xác định khả năng sử dụng của chúng trong các ứng dụng thực tiễn. Độ bền này có thể được cải thiện bằng cách tăng cường mật độ liên kết ngang hoặc bổ sung các tác nhân tạo lưới. Tính đàn hồi cũng rất quan trọng, giúp hydrogel duy trì tính linh hoạt và khả năng phục hồi sau khi bị kéo dài hoặc nén. Cần có sự cân bằng giữa độ cứng và độ mềm dẻo để đáp ứng yêu cầu của từng ứng dụng cụ thể.

III. Ứng dụng của hydrogel

Hydrogel có nhiều ứng dụng trong các lĩnh vực khác nhau, đặc biệt là trong y sinh và dược phẩm. Chúng có thể được sử dụng làm băng gạc y tế, cảm biến sinh học và hệ thống dẫn truyền thuốc. Tính tương thích sinh học của hydrogel từ alginate giúp chúng an toàn khi tiếp xúc với cơ thể người. Ngoài ra, hydrogel cũng có thể được ứng dụng trong lĩnh vực môi trường và điện tử sinh học, nhờ vào khả năng dẫn điện và tính kháng khuẩn khi kết hợp với các hạt nano đồng.

3.1 Ứng dụng trong y sinh

Trong lĩnh vực y sinh, hydrogel được sử dụng rộng rãi nhờ vào tính tương thích sinh học và khả năng hấp thụ nước tốt. Chúng có thể được sử dụng làm băng gạc y tế, giúp bảo vệ vết thương và tạo môi trường ẩm cho quá trình lành vết thương. Ngoài ra, hydrogel cũng có thể được sử dụng trong các thiết bị cảm biến sinh học, giúp theo dõi các chỉ số sức khỏe của bệnh nhân.

3.2 Ứng dụng trong môi trường

Hydrogel cũng có thể được ứng dụng trong lĩnh vực môi trường, đặc biệt trong việc xử lý nước thải và bảo vệ đất. Chúng có khả năng hấp thụ và giữ nước, giúp cải thiện độ ẩm của đất trong các khu vực khô hạn. Ngoài ra, hydrogel có thể được sử dụng để loại bỏ các chất ô nhiễm trong nước, nhờ vào khả năng hấp thụ các ion kim loại nặng và các hợp chất hữu cơ.

Đồ án tốt nghiệp: Nghiên cứu và khảo sát tính chất hydrogel từ alginate và polyacrylic acid kết hợp nano đồng