Tổng quan nghiên cứu

Nhiễm khuẩn bệnh viện (NTBV) là một thách thức lớn đối với hệ thống y tế toàn cầu, với tỷ lệ nhiễm khuẩn trong bệnh viện dao động từ 5,3% đến 10%, thậm chí lên tới 30% tại các khoa cấp cứu và điều trị tích cực. Tại Việt Nam, tỷ lệ NTBV khoảng 6%, làm tăng gấp đôi chi phí và thời gian điều trị cho bệnh nhân. Các loại vi khuẩn gây NTBV phổ biến bao gồm tụ cầu vàng (Staphylococcus aureus), trực khuẩn mủ xanh (Pseudomonas aeruginosa), Escherichia coli, Acinetobacter baumannii và Klebsiella pneumoniae, trong đó nhiều chủng đã kháng đa thuốc, gây khó khăn trong điều trị.

Nano bạc (AgNPs) với kích thước từ 1 đến 100 nm, có đặc tính kháng khuẩn vượt trội, có khả năng tiêu diệt hơn 650 loại vi khuẩn chỉ trong vòng một phút và không bị kháng như kháng sinh truyền thống. Phương pháp tổng hợp nano bạc sinh học sử dụng dịch chiết thực vật là một giải pháp thân thiện môi trường, hiệu quả và kinh tế. Luận văn tập trung nghiên cứu tổng hợp nano bạc bằng phương pháp sinh học định hướng, sử dụng dịch chiết lá bạch đàn làm tác nhân khử, nhằm ứng dụng trong kiểm soát vi khuẩn gây NTBV tại Việt Nam.

Mục tiêu nghiên cứu gồm: phân tích thành phần hóa học dịch chiết lá bạch đàn, tổng hợp và phân tích hạt nano bạc, đánh giá hoạt tính kháng khuẩn của nano bạc tổng hợp đối với các chủng vi khuẩn chuẩn và đa kháng thuốc phân lập từ bệnh viện. Nghiên cứu được thực hiện tại Thái Nguyên và Quảng Ninh trong giai đoạn 2018-2019, góp phần phát triển giải pháp kiểm soát NTBV hiệu quả, giảm thiểu chi phí và nguy cơ kháng thuốc.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

  • Công nghệ nano: Nghiên cứu về vật liệu có kích thước nano (1-100 nm), với tính chất vật lý, hóa học đặc biệt do hiệu ứng bề mặt và hiệu ứng lượng tử. Nano bạc có diện tích bề mặt lớn, khả năng giải phóng ion Ag+ cao, tạo ra hoạt tính kháng khuẩn mạnh mẽ.

  • Cơ chế kháng khuẩn của nano bạc: Ion Ag+ liên kết với thành tế bào vi khuẩn, ức chế enzyme chuyển hóa oxy, làm tê liệt vi khuẩn mà không gây hại cho tế bào người do khác biệt cấu trúc tế bào.

  • Phương pháp tổng hợp nano bạc sinh học: Sử dụng dịch chiết thực vật chứa các hợp chất có tính khử như glycoside, flavonoid, tannin, terpenoid để khử ion Ag+ thành Ag0, tạo hạt nano bạc đồng nhất, kích thước nhỏ và phân tán tốt.

  • Khái niệm nhiễm khuẩn bệnh viện: Nhiễm khuẩn mắc phải trong bệnh viện, do vi khuẩn, virus, vi nấm hoặc ký sinh trùng gây ra, với các con đường lây truyền qua tiếp xúc trực tiếp, gián tiếp, không khí, đường phân-miệng.

Phương pháp nghiên cứu

  • Nguồn dữ liệu: Mẫu lá bạch đàn tươi thu thập tại phường Tân Thịnh, Tp. Thái Nguyên; các chủng vi khuẩn chuẩn và đa kháng thuốc phân lập từ Bệnh viện Đa khoa tỉnh Quảng Ninh.

  • Phương pháp tổng hợp nano bạc: Dịch chiết lá bạch đàn được chiết xuất bằng phương pháp đun cách thủy, sau đó nhỏ từ từ vào dung dịch AgNO3 1mM, khuấy từ 10-15 phút ở nhiệt độ phòng để tổng hợp nano bạc.

  • Phân tích nano bạc: Sử dụng phổ UV-Vis để xác định đỉnh hấp thụ plasmon bề mặt (440 nm), kính hiển vi điện tử truyền qua (TEM) để quan sát kích thước và hình dạng hạt nano (13,1-20,9 nm, hình cầu).

  • Đánh giá hoạt tính kháng khuẩn: Phương pháp khuếch tán trên thạch, đo đường kính vòng ức chế vi khuẩn chuẩn và đa kháng thuốc sau 24 giờ ủ ở 37°C.

  • Xử lý số liệu: Thống kê bằng phần mềm Microsoft Excel, tính giá trị trung bình và sai số chuẩn.

  • Timeline nghiên cứu: Thu thập mẫu và tổng hợp nano bạc trong 6 tháng đầu năm 2019; phân tích và thử nghiệm hoạt tính kháng khuẩn trong 6 tháng cuối năm 2019.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

  1. Tính khử của dịch chiết thực vật: Dịch chiết lá bạch đàn có tính khử mạnh nhất trong số 16 loại lá khảo sát, với các hợp chất chính gồm glycoside (+++), terpenoid (++), tannin (++), flavonoid (+), alkaloid (++).

  2. Tổng hợp nano bạc: Dung dịch nano bạc tổng hợp có màu nâu đậm, phổ UV-Vis cho đỉnh hấp thụ tại 440 nm, chứng tỏ sự hình thành hạt nano bạc đồng nhất, kích thước từ 13,1 đến 20,9 nm, phân tán đều, không kết đám.

  3. Hoạt tính kháng khuẩn với vi khuẩn chuẩn: Nano bạc ức chế mạnh Pseudomonas aeruginosa ATCC 9027 (vòng vô khuẩn 20 mm), Staphylococcus aureus ATCC 6538 (16 mm), Bacillus subtilis ATCC 6633 (14 mm), yếu nhất với Escherichia coli ATCC 8739 (6 mm).

  4. Hoạt tính kháng khuẩn với vi khuẩn đa kháng thuốc: Nano bạc ức chế hiệu quả Staphylococcus aureus đa kháng thuốc (17 mm), Klebsiella pneumoniae (10 mm), Acinetobacter baumannii (7 mm), yếu nhất với Escherichia coli đa kháng thuốc (3 mm).

Thảo luận kết quả

  • Dịch chiết lá bạch đàn chứa nhiều hợp chất có tính khử cao, giúp khử ion Ag+ hiệu quả, tạo hạt nano bạc kích thước nhỏ, đồng đều, phù hợp với các nghiên cứu tổng hợp nano bạc sinh học khác trên thế giới.

  • Hoạt tính kháng khuẩn rộng của nano bạc tổng hợp cho thấy tiềm năng ứng dụng trong kiểm soát NTBV, đặc biệt với các chủng đa kháng thuốc đang gia tăng tại Việt Nam.

  • So sánh với các nghiên cứu trước, kích thước hạt nano bạc và hiệu quả kháng khuẩn tương đương hoặc vượt trội, khẳng định tính ưu việt của phương pháp sinh học sử dụng dịch chiết lá bạch đàn.

  • Dữ liệu có thể được trình bày qua biểu đồ đường kính vòng vô khuẩn so sánh giữa các chủng vi khuẩn chuẩn và đa kháng thuốc, minh họa hiệu quả kháng khuẩn của nano bạc.

Đề xuất và khuyến nghị

  1. Ứng dụng nano bạc trong kiểm soát NTBV: Triển khai sử dụng nano bạc tổng hợp từ dịch chiết lá bạch đàn trong các quy trình vệ sinh, khử khuẩn tại bệnh viện nhằm giảm tỷ lệ nhiễm khuẩn xuống dưới 5% trong vòng 2 năm tới.

  2. Phát triển sản phẩm nano bạc: Hỗ trợ nghiên cứu, phát triển và thương mại hóa các sản phẩm nano bạc như dung dịch sát khuẩn, vật liệu phủ kháng khuẩn cho thiết bị y tế, với mục tiêu giảm chi phí điều trị do NTBV ít nhất 20% trong 3 năm.

  3. Đào tạo và nâng cao nhận thức: Tổ chức các khóa đào tạo cho nhân viên y tế về ứng dụng công nghệ nano trong kiểm soát nhiễm khuẩn, nâng cao hiệu quả phòng chống NTBV trong vòng 1 năm.

  4. Mở rộng nghiên cứu: Khuyến khích nghiên cứu sâu hơn về cơ chế tác động của nano bạc với các chủng vi khuẩn đa kháng thuốc khác, đồng thời đánh giá an toàn và tác động môi trường của nano bạc trong 5 năm tới.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

  1. Nhà nghiên cứu và sinh viên ngành Công nghệ sinh học, Y học: Nắm bắt kiến thức về công nghệ nano sinh học, phương pháp tổng hợp nano bạc và ứng dụng trong y tế.

  2. Bệnh viện và cơ sở y tế: Áp dụng giải pháp nano bạc trong kiểm soát nhiễm khuẩn bệnh viện, giảm thiểu tỷ lệ NTBV và chi phí điều trị.

  3. Doanh nghiệp sản xuất vật liệu y tế và hóa chất khử khuẩn: Phát triển sản phẩm mới dựa trên nano bạc sinh học, nâng cao hiệu quả và thân thiện môi trường.

  4. Cơ quan quản lý y tế và chính sách: Xây dựng chính sách hỗ trợ ứng dụng công nghệ nano trong phòng chống NTBV, thúc đẩy nghiên cứu và ứng dụng công nghệ xanh.

Câu hỏi thường gặp

  1. Nano bạc là gì và tại sao nó có khả năng kháng khuẩn cao?
    Nano bạc là các hạt bạc có kích thước nano (1-100 nm) với diện tích bề mặt lớn, giải phóng ion Ag+ có khả năng ức chế enzyme chuyển hóa oxy của vi khuẩn, làm tê liệt và tiêu diệt vi khuẩn mà không gây hại cho tế bào người.

  2. Phương pháp sinh học tổng hợp nano bạc có ưu điểm gì?
    Phương pháp này sử dụng dịch chiết thực vật giàu hợp chất khử, thân thiện môi trường, chi phí thấp, tạo hạt nano đồng đều, kích thước nhỏ và ổn định, phù hợp sản xuất quy mô lớn.

  3. Nano bạc có thể kiểm soát được vi khuẩn đa kháng thuốc không?
    Nghiên cứu cho thấy nano bạc tổng hợp bằng dịch chiết lá bạch đàn có khả năng ức chế hiệu quả các chủng vi khuẩn đa kháng thuốc như Staphylococcus aureus, Klebsiella pneumoniae và Acinetobacter baumannii, mở ra hướng kiểm soát NTBV hiệu quả.

  4. Có rủi ro nào khi sử dụng nano bạc trong y tế không?
    Nano bạc với liều lượng thích hợp không gây độc hại cho con người và môi trường, tuy nhiên cần nghiên cứu thêm về tác động lâu dài và liều lượng an toàn để đảm bảo sử dụng hiệu quả và an toàn.

  5. Làm thế nào để ứng dụng nano bạc trong bệnh viện?
    Nano bạc có thể được ứng dụng trong dung dịch sát khuẩn, phủ bề mặt thiết bị y tế, vật liệu kháng khuẩn cho quần áo bảo hộ, khẩu trang, giúp giảm thiểu nguy cơ lây nhiễm và kiểm soát NTBV hiệu quả.

Kết luận

  • Đã tổng hợp thành công nano bạc bằng phương pháp sinh học sử dụng dịch chiết lá bạch đàn với kích thước hạt nano từ 13,1 đến 20,9 nm, đồng đều và ổn định.
  • Nano bạc tổng hợp có phổ hoạt tính kháng khuẩn rộng, ức chế hiệu quả các chủng vi khuẩn chuẩn và đa kháng thuốc gây NTBV.
  • Phương pháp sinh học tổng hợp nano bạc thân thiện môi trường, chi phí thấp, phù hợp ứng dụng quy mô lớn trong y tế.
  • Nghiên cứu mở ra hướng ứng dụng nano bạc trong kiểm soát NTBV tại Việt Nam, góp phần giảm tỷ lệ nhiễm khuẩn, chi phí điều trị và nguy cơ kháng thuốc.
  • Đề xuất triển khai ứng dụng nano bạc trong bệnh viện, phát triển sản phẩm và đào tạo nhân viên y tế để nâng cao hiệu quả phòng chống NTBV trong thời gian tới.

Hành động tiếp theo là thúc đẩy nghiên cứu ứng dụng nano bạc trong thực tiễn, phối hợp với các bệnh viện và doanh nghiệp để phát triển sản phẩm, đồng thời xây dựng chính sách hỗ trợ ứng dụng công nghệ nano trong y tế.