Sản Xuất Cellulose Vi Khuẩn Bằng Komagataeibacter Xylinus Từ Phế Liệu Nông Nghiệp Nhúng Hạt Nano Bạc

Nghiên cứu sản xuất cellulose vi khuẩn từ Komagataeibacter xylinus bằng phế thải nông nghiệp và hạt nano bạc tổng hợp xanh từ chiết xuất Eclipta prostrata.

• Tác giả: Le Thi My Hoa
• Người hướng dẫn: Dr. Bien Thi Lan Thanh
• Trường học: Nong Lam University
• Chuyên ngành: Biotechnology
• Đề tài: Sản Xuất Cellulose Vi Khuẩn Từ Phế Liệu Nông Nghiệp Được Nhúng Bằng Hạt Nano Bạc Tổng Hợp Từ Chiết Xuất Eclipta Prostrata
• Loại tài liệu: Undergraduate Thesis
• Năm xuất bản: 2017 - 2021
• Địa điểm: Thu Duc City

Mục lục chi tiết

• ACKNOWLEDGEMENT
• AFFIRMATION AND COMMITMENT
• ABSTRACT
• 1. CHAPTER 1: INTRODUCTION OF Komagataeibacter xylinus
• 1.1. History and taxonomy
• 2. CHAPTER 2: BACTERIAL CELLULOSE OVERVIEW
• 2.1. Cellulose - producing bacteria
• 2.2. Structure and properties
• 2.3. Biosynthesis mechanism
• 2.4. Synthesis of AgNPs by plant extract
• 2.5. In situ and ex situ method for production of BC - AgNPs composite
• 2.6. Response surface methodology (RSM)
• 2.7. Central composite design (CCD)
• 2.8. Recent researches in Viet Nam and the world
• 3. CHAPTER 3: MATERIALS AND METHODS
• 3.1. Materials and reagents
• 3.2. Evaluating the effect of agricultural wastes on bacterial cellulose (BC) production
• 3.3. Evaluating the effect of bacterial culture conditions on the BC production
• 3.4. Biological activities of silver nanoparticles (AgNPs) green synthesized using plant extract
• 3.5. Determination of minimum inhibitory concentration (MIC)
• 3.6. Evaluating the antibacterial activity of AgNPs impregnated bacterial cellulose
• 4. CHAPTER 4: RESULTS AND DISCUSSIONS
• 4.1. The effect of agricultural wastes on bacterial cellulose (BC) production
• 4.2. The effect of bacterial culture conditions on the bacterial cellulose production
• 4.3. Biological activities of silver nanoparticles (AgNPs) synthesized by Eclipta prostrata extract
• 4.4. Minimum inhibitory concentration (MIC) of AgNPs
• 4.5. The antibacterial activity of AgNPs impregnated BC membrane
• REFERENCES
• APPENDIX
• LIST OF ABBREVIATIONS
• LIST OF TABLES
• LIST OF FIGURES

Tóm tắt

I. Tổng Quan Về Sản Xuất Cellulose Vi Khuẩn Từ Phế Liệu Nông Nghiệp

Sản xuất cellulose vi khuẩn từ phế liệu nông nghiệp đang trở thành một xu hướng quan trọng trong nghiên cứu và ứng dụng công nghệ sinh học. Cellulose vi khuẩn là một loại vật liệu tự nhiên có nhiều ứng dụng trong y tế, đặc biệt là trong sản xuất băng gạc và các sản phẩm sinh học khác. Việc sử dụng phế liệu nông nghiệp không chỉ giúp giảm thiểu ô nhiễm môi trường mà còn tạo ra nguồn nguyên liệu giá rẻ cho quá trình sản xuất. Nghiên cứu này tập trung vào việc sử dụng hạt nano bạc tổng hợp từ chiết xuất Eclipta prostrata để cải thiện tính chất của cellulose vi khuẩn.

1.1. Cellulose Vi Khuẩn Là Gì Và Tại Sao Quan Trọng

Cellulose vi khuẩn (BC) là một loại polymer tự nhiên được sản xuất bởi vi khuẩn. BC có tính chất vượt trội như độ bền cao, khả năng giữ nước tốt và tính tương thích sinh học. Những đặc điểm này khiến BC trở thành vật liệu lý tưởng cho các ứng dụng y tế như băng gạc và màng sinh học.

1.2. Tại Sao Nên Sử Dụng Phế Liệu Nông Nghiệp

Việc sử dụng phế liệu nông nghiệp như nguồn carbon cho sản xuất BC không chỉ tiết kiệm chi phí mà còn góp phần bảo vệ môi trường. Việt Nam hàng năm thải ra hàng triệu tấn phế phẩm nông nghiệp, việc tái sử dụng chúng sẽ giảm thiểu ô nhiễm và tạo ra giá trị kinh tế.

II. Thách Thức Trong Sản Xuất Cellulose Vi Khuẩn

Mặc dù sản xuất cellulose vi khuẩn từ phế liệu nông nghiệp có nhiều lợi ích, nhưng vẫn tồn tại một số thách thức lớn. Đầu tiên, quy trình sản xuất BC thường yêu cầu môi trường nuôi cấy đắt tiền và điều kiện nuôi cấy phức tạp. Thứ hai, BC tự nhiên không có tính kháng khuẩn, điều này làm giảm khả năng ứng dụng trong y tế. Do đó, việc tìm kiếm giải pháp để cải thiện tính chất của BC là rất cần thiết.

2.1. Chi Phí Cao Trong Quy Trình Sản Xuất

Quy trình sản xuất BC thường yêu cầu các môi trường nuôi cấy đắt tiền, chiếm khoảng 30% tổng chi phí sản xuất. Việc tìm kiếm các nguồn nguyên liệu rẻ hơn là một thách thức lớn cho ngành công nghiệp này.

2.2. Thiếu Tính Kháng Khuẩn Của Cellulose

BC tự nhiên không có khả năng kháng khuẩn, điều này làm cho nó không đủ an toàn cho các ứng dụng y tế. Do đó, việc bổ sung các tác nhân kháng khuẩn như hạt nano bạc là cần thiết để cải thiện tính chất của BC.

III. Phương Pháp Sản Xuất Cellulose Vi Khuẩn Từ Phế Liệu Nông Nghiệp

Nghiên cứu này sử dụng Komagataeibacter xylinus để sản xuất cellulose vi khuẩn từ phế liệu nông nghiệp. Phương pháp này bao gồm việc tối ưu hóa các điều kiện nuôi cấy như pH, nhiệt độ và nồng độ đường. Sau đó, BC được nhúng vào dung dịch hạt nano bạc tổng hợp từ chiết xuất Eclipta prostrata để tạo ra composite BC-AgNPs với tính kháng khuẩn cao.

3.1. Quy Trình Nuôi Cấy Komagataeibacter Xylinus

Quy trình nuôi cấy Komagataeibacter xylinus được thực hiện trong môi trường tối ưu với pH 5.5 và nhiệt độ 34°C. Điều này giúp tăng cường sản lượng BC và cải thiện chất lượng sản phẩm.

3.2. Tổng Hợp Hạt Nano Bạc Từ Eclipta Prostrata

Hạt nano bạc được tổng hợp từ chiết xuất Eclipta prostrata thông qua phương pháp xanh, giúp tạo ra các hạt nano có tính kháng khuẩn cao mà không gây hại cho môi trường.

IV. Ứng Dụng Thực Tiễn Của Cellulose Vi Khuẩn Nhúng Hạt Nano Bạc

Composite BC-AgNPs có nhiều ứng dụng tiềm năng trong lĩnh vực y tế, đặc biệt là trong sản xuất băng gạc và màng sinh học. Các nghiên cứu cho thấy composite này có khả năng kháng khuẩn tốt, giúp ngăn ngừa nhiễm trùng trong quá trình chữa lành vết thương. Việc sử dụng cellulose vi khuẩn nhúng hạt nano bạc không chỉ cải thiện tính năng mà còn mở ra nhiều cơ hội mới trong nghiên cứu và phát triển sản phẩm y tế.

4.1. Khả Năng Kháng Khuẩn Của Composite BC AgNPs

Composite BC-AgNPs cho thấy khả năng kháng khuẩn mạnh mẽ đối với nhiều loại vi khuẩn gây bệnh. Nghiên cứu đã chỉ ra rằng composite này có thể ức chế sự phát triển của cả vi khuẩn Gram dương và Gram âm.

4.2. Ứng Dụng Trong Sản Xuất Băng Gạc

Với tính chất kháng khuẩn và khả năng giữ ẩm tốt, composite BC-AgNPs có thể được sử dụng để sản xuất băng gạc, giúp tăng cường hiệu quả chữa lành vết thương và giảm nguy cơ nhiễm trùng.

V. Kết Luận Về Tương Lai Của Cellulose Vi Khuẩn

Sản xuất cellulose vi khuẩn từ phế liệu nông nghiệp nhúng hạt nano bạc là một hướng đi tiềm năng cho ngành công nghiệp sinh học. Nghiên cứu này không chỉ giúp giảm thiểu ô nhiễm môi trường mà còn tạo ra các sản phẩm y tế an toàn và hiệu quả. Tương lai của nghiên cứu này hứa hẹn sẽ mở ra nhiều cơ hội mới trong việc phát triển các sản phẩm sinh học và ứng dụng trong y tế.

5.1. Tiềm Năng Nghiên Cứu Và Phát Triển

Nghiên cứu về cellulose vi khuẩn và hạt nano bạc sẽ tiếp tục được mở rộng, với nhiều ứng dụng mới trong y tế và công nghiệp. Việc phát triển các phương pháp sản xuất hiệu quả hơn sẽ là một trong những ưu tiên hàng đầu.

5.2. Hướng Đi Mới Trong Công Nghệ Sinh Học

Sự kết hợp giữa cellulose vi khuẩn và hạt nano bạc có thể dẫn đến những đột phá mới trong công nghệ sinh học, mở ra cơ hội cho việc phát triển các sản phẩm sinh học an toàn và hiệu quả hơn.

Nội dung chính

Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Cellulose vi khuẩn (Bacterial Cellulose - BC) là một polymer sinh học tự nhiên được tổng hợp bởi vi sinh vật, sở hữu cấu trúc mạng sợi ba chiều liên kết chặt chẽ với các đặc tính vật lý và cơ học vượt trội như độ xốp cao, khả năng giữ nước lớn, độ bền kéo cơ học cao và độ tương thích sinh học tối ưu. Những đặc tính này giúp BC trở thành vật liệu tiềm năng trong các ứng dụng y sinh, đặc biệt là sản xuất màng phủ vết thương (băng gạc trị thương) và da nhân tạo do khả năng duy trì môi trường ẩm thuận lợi cho quá trình hồi phục mô.

Tuy nhiên, việc thương mại hóa và ứng dụng rộng rãi màng BC gặp phải hai rào cản kỹ thuật chính:

1. Chi phí sản xuất cao: Môi trường nuôi cấy truyền thống (như môi trường Hestrin - Schramm - HS) sử dụng nguồn carbon tinh khiết đắt đỏ, chiếm tới khoảng 30% tổng chi phí sản xuất.
2. Thiếu hoạt tính kháng khuẩn tự thân: Màng BC nguyên bản hoàn toàn không có khả năng ức chế vi sinh vật gây bệnh, dễ dẫn đến nguy cơ nhiễm trùng vết thương nếu không được bổ sung các tác nhân kháng khuẩn phù hợp trong bối cảnh tỷ lệ vi khuẩn kháng kháng sinh ngày càng gia tăng.

Tại Việt Nam, nguồn phụ phẩm nông nghiệp thải ra hàng năm rất lớn (khoảng 160 triệu tấn phế phụ phẩm theo số liệu ghi nhận trong nghiên cứu). Việc tận dụng nguồn phế liệu giàu carbohydrate này làm nguồn carbon thay thế glucose vừa giúp hạ giá thành sản xuất BC, vừa giải quyết bài toán ô nhiễm môi trường. Song song đó, công nghệ tổng hợp xanh hạt nano bạc (AgNPs) từ dịch chiết thực vật — cụ thể là cây cỏ mực (Eclipta prostrata) — mang lại giải pháp an toàn, thân thiện với môi trường để chức năng hóa màng BC thành vật liệu nano composite có hoạt tính kháng khuẩn cao.

Khóa luận tốt nghiệp của tác giả Lê Thị Mỹ Hoa được thực hiện nhằm giải quyết các vấn đề trên với 4 mục tiêu nghiên cứu cụ thể:

1. Đánh giá ảnh hưởng của các nguồn phế phẩm nông nghiệp (xơ mít, vỏ dưa hấu, vỏ thanh long) đến hiệu suất sinh tổng hợp cellulose vi khuẩn của chủng Komagataeibacter xylinus.
2. Tối ưu hóa các điều kiện nuôi cấy (độ Brix, pH, nhiệt độ) để nâng cao khối lượng màng BC thu nhận bằng phương pháp bề mặt đáp ứng (Response Surface Methodology - RSM).
3. Đánh giá các hoạt tính sinh học (kháng khuẩn, xác định nồng độ ức chế tối thiểu MIC, khả năng chống oxy hóa khử gốc tự do DPPH) của hạt nano bạc tổng hợp xanh từ dịch chiết Eclipta prostrata.
4. Đánh giá hoạt tính kháng khuẩn của màng composite BC - AgNPs chế tạo bằng phương pháp ngâm tẩm ngoài (ex situ) đối với các chủng vi khuẩn gây bệnh.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:

• Đối tượng: Chủng vi khuẩn sinh cellulose Komagataeibacter xylinus (cung cấp bởi Trung tâm Công nghệ Sinh học TP.HCM); bốn chủng vi khuẩn kiểm định gây bệnh gồm Escherichia coli ATCC 25922, Pseudomonas aeruginosa ATCC 9027 (Gram âm), Staphylococcus aureus ATCC 25923 và Bacillus cereus (Gram dương); các nguồn phế phụ phẩm nông nghiệp (xơ mít, vỏ dưa hấu, vỏ thanh long) và dịch chiết cây cỏ mực (Eclipta prostrata).
• Phạm vi không gian và thời gian: Nghiên cứu được tiến hành từ tháng 03/2022 đến tháng 12/2022 tại Phòng Thí nghiệm Vi sinh (Phòng Bio 311), Khoa Công nghệ Sinh học, Trường Đại học Nông Lâm TP. Hồ Chí Minh; các phép phân tích hiển vi điện tử quét (SEM) được thực hiện tại Phòng Thí nghiệm Nghiên cứu thuộc Khu Công nghệ cao TP.HCM.

---

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Cơ sở lý thuyết

• Đặc điểm vi khuẩn Komagataeibacter xylinus: Thuộc nhóm vi khuẩn acetic (AAB), trực khuẩn Gram âm, hiếu khí bắt buộc, catalase dương tính, không di động, có khả năng chuyển hóa carbohydrate thành màng cellulose ngoại bào dạng màng da nổi trên bề mặt môi trường lỏng tĩnh.
• Cơ chế sinh tổng hợp BC: Quá trình gồm 4 bước enzym chính: (1) Phosphoryl hóa glucose thành glucose-6-phosphate (Glc-6-P) bởi glucokinase; (2) Chuyển hóa Glc-6-P thành Glc-1-P bởi phosphoglucomutase; (3) Tổng hợp UDP-glucose (tiền chất trực tiếp) bởi UDPG-pyrophosphorylase; (4) Trùng ngưng UDP-glucose thành chuỗi $\beta$-1,4 glucan nhờ phức hợp cellulose synthase (mã hóa bởi operon bcsABCD).
• Nano bạc tổng hợp xanh và cơ chế kháng khuẩn: AgNPs có kích thước 1–100 nm. Quá trình tổng hợp xanh sử dụng dịch chiết thực vật chứa các hợp chất thứ cấp (flavonoid, alkaloid, protein...) đóng vai trò là chất khử ion $Ag^+$ thành $Ag^0$ và chất bao phủ ổn định hạt. Cơ chế kháng khuẩn của AgNPs dựa trên việc bám dính màng tế bào, giải phóng ion bạc gây ức chế hô hấp tế bào thông qua nhóm thiol, phá vỡ cấu trúc màng và can thiệp vào quá trình sao chép DNA.
• Phương pháp phối chế composite BC - AgNPs: Khóa luận tập trung vào phương pháp ex situ (chế tạo màng BC tinh sạch và dung dịch AgNPs riêng biệt, sau đó ngâm tẩm màng BC vào dung dịch hạt nano), giúp kiểm soát chính xác nồng độ hạt nano, tận dụng khả năng hấp phụ mao dẫn của mạng lưới BC và tránh dư lượng hóa chất khử độc hại.

Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm

• Chuẩn bị dịch chiết cơ chất: Từng loại phế phẩm (50 g) được xay nhuyễn với 100 mL nước, lọc qua vải mùng thu dịch chiết bổ sung vào môi trường HS không đường (glucose-free HS medium), điều chỉnh pH ban đầu về 4.0 bằng NaOH 0.1N, cấy 10% (v/v) dịch huyền phù K. xylinus, lên men tĩnh ở 30°C trong 7 ngày.
• Thu nhận và tinh sạch màng BC: Màng BC được rửa nước, xử lý nhiệt trong dung dịch NaOH 0.1N ở 100°C bằng bể cách thủy để loại bỏ hoàn toàn tế bào vi khuẩn bám dính, rửa lại đến pH trung tính và sấy ở 55°C đến khối lượng không đổi.
• Tối ưu hóa điều kiện nuôi cấy bằng RSM: Áp dụng mô hình quy hoạch tâm xoay trực giao (Central Composite Design - CCD) với 3 biến độc lập: Độ Brix ($X_1$: 2, 4, 8, 12, 14), pH ($X_2$: 4.0, 4.5, 5.5, 6.5, 7.0) và Nhiệt độ ($X_3$: 28, 30, 34, 38, 40°C). Ma trận gồm 20 thí nghiệm được phân tích trên phần mềm Design Expert phiên bản 13 để tìm cực trị hàm mục tiêu (khối lượng khô của màng BC).
• Đánh giá hoạt tính kháng khuẩn của AgNPs: Phương pháp khuếch tán giếng thạch (agar well diffusion) trên môi trường Mueller Hinton Agar (MHA), đo đường kính vòng kháng khuẩn (Zone of Inhibition - ZOI) bằng thước kẹp Vernier sau 18 giờ ủ ở 35°C.
• Xác định nồng độ ức chế tối thiểu (MIC): Phương pháp vi pha loãng trên phiến 96 giếng (broth microdilution) theo chuẩn CLSI (M07-A9), nồng độ vi khuẩn thử nghiệm $10^5\text{ CFU/mL}$, sử dụng chất chỉ thị chuyển màu trao đổi chất p-INT ($p$-iodonitrotetrazolium violet 0.5 mg/mL).
• Thử nghiệm quét gốc tự do DPPH: Đo độ giảm hấp thụ quang của gốc tự do DPPH tại bước sóng 517 nm để xác định hoạt tính chống oxy hóa và giá trị $IC_{50}$ so với chất đối chứng chuẩn là acid ascorbic.
• Chế tạo và kiểm tra hoạt tính màng composite BC - AgNPs: Ngâm màng BC tối ưu đã tiệt trùng UV vào các dung dịch AgNPs nồng độ 15, 30, 60, 120 ppm trong 3 giờ, làm khô ở nhiệt độ phòng, cắt đĩa đường kính 6 mm và thử nghiệm kháng khuẩn bằng phương pháp khuếch tán đĩa.
• Xử lý số liệu: Thí nghiệm lặp lại 3 lần ($n=3$), phân tích phương sai một chiều (One-way ANOVA) trên phần mềm Minitab phiên bản 16.0 với mức ý nghĩa $p < 0.05$.

---

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1: Tổng quan tài liệu (Literature Review)

Chương này hệ thống hóa các cơ sở lý luận và các công trình nghiên cứu liên quan trên thế giới và tại Việt Nam:

• Lịch sử phân loại vi khuẩn Komagataeibacter xylinus từ tên gọi ban đầu Bacterium aceti (Brown, 1886) qua Acetobacter xylinum, Gluconacetobacter xylinus đến việc tái định danh dựa trên trình tự gen 16S rRNA.
• Phân tích cấu trúc phân tử của cellulose vi khuẩn: Polysaccharide mạch thẳng tạo bởi các gốc glucose liên kết $\beta$-1,4 glycosidic, mạng lưới vi sợi có độ kết tinh cao (lên đến 90% dạng cellulose $I_\alpha$), không chứa lignin, hemicellulose hay pectin, tạo điều kiện tinh sạch đơn giản bằng kiềm.
• Tổng kết các yếu tố ảnh hưởng trực tiếp đến quá trình sinh tổng hợp BC: nguồn carbon (glucose, fructose, sucrose...), pH tối thích (4.0–7.0), nhiệt độ nuôi cấy (25–30°C) và mức độ cung cấp oxy hòa tan.
• Tổng quan ứng dụng của BC trong công nghiệp thực phẩm (Nata de coco, chất ổn định nhũ tương, màng bao thực phẩm kháng khuẩn), mỹ phẩm (mặt nạ sinh học thay thế hạt vi nhựa) và y dược (vật liệu cấy ghép mô, da nhân tạo, hệ phân phối thuốc).
• Cơ chế khử tạo hạt nano bạc bằng thực vật, tổng kết các nghiên cứu sử dụng phụ phẩm nông nghiệp (chuối, chà là, rỉ mật...) và kỹ thuật tối ưu hóa RSM/CCD trong công nghệ lên men.

Chương 2: Vật liệu và phương pháp nghiên cứu (Materials and Methods)

Trình bày chi tiết toàn bộ hóa chất, chủng vi sinh vật, thiết bị và các bước thực nghiệm chuẩn hóa:

• Quy trình phục hồi chủng K. xylinus từ dịch bảo quản glycerol 20% ở -20°C sang môi trường HS lỏng tĩnh ở 30°C, pH 4.0.
• Quy trình trích ly dịch chiết phế phẩm xơ mít, vỏ dưa hấu, vỏ thanh long và quy trình lên men thu nhận màng BC.
• Thiết lập bảng mã hóa và giá trị thực tế cho 20 nghiệm thức trong mô hình tối ưu hóa CCD trực giao.
• Quy trình tổng hợp xanh nano bạc: Phản ứng giữa 20 mL dịch chiết Eclipta prostrata và 7.5 mL dung dịch $AgNO_3$ 1 mM ở 60°C trong 60 phút dưới tác động khuấy từ, nhận biết qua sự đổi màu sang xám đen.
• Các quy trình chuẩn về thử nghiệm vi sinh (well diffusion, microdilution xác định MIC bằng p-INT), thử nghiệm hóa học (DPPH assay) và kỹ thuật tạo màng composite ex situ.

Chương 3: Kết quả và thảo luận (Results and Discussions)

Chương này tập trung phân tích các dữ liệu thực nghiệm thu được:

1. Ảnh hưởng của nguồn phế phẩm nông nghiệp lên sinh khối màng BC

• Môi trường bổ sung dịch chiết xơ mít (Jackfruit rag - JR) cho khối lượng BC khô cao nhất, vượt trội rõ rệt so với vỏ dưa hấu (Watermelon rind - WR), vỏ thanh long (Dragon fruit peel - DFP) và môi trường đối chứng HS.
• Màng BC tạo ra từ xơ mít có độ dày lớn nhất, trong khi màng từ vỏ dưa hấu và thanh long có độ trong mờ cao hơn. Nguyên nhân do xơ mít chứa hàm lượng đường khử (1.50%) và đường tổng cao. Ngược lại, vỏ thanh long chứa hàm lượng sắc tố betacyanin cao (150.19 mg/100g) gây ức chế sự sinh trưởng của vi khuẩn, dẫn đến hiệu suất thấp nhất.

2. Tối ưu hóa điều kiện nuôi cấy bằng RSM/CCD

• Thiết lập phương trình hồi quy bậc hai mô tả mối quan hệ giữa khối lượng khô màng BC ($DW$) với các biến độc lập (Brix: $A$, pH: $B$, Nhiệt độ: $C$): $$DW = -69.047997 + 0.380721 \times A + 5.922904 \times B + 3.491206 \times C + 0.007547 \times (A \times B) + 0.001662 \times (A \times C) - 0.021020 \times (B \times C) - 0.030514 \times A^2 - 0.469145 \times B^2 - 0.047997 \times C^2$$
• Kết quả phân tích phương sai (ANOVA) khẳng định mô hình có độ tin cậy rất cao: Hệ số $F = 124.56$ ($p < 0.0001$), hệ số tương quan $R^2 = 0.9912$, $R^2$ hiệu chỉnh đạt $0.9832$, giá trị sai số bất tương thích (Lack of Fit) không có ý nghĩa thống kê ($p > 0.05$), độ chính xác tương đối (Adequate Precision) đạt 25.1612.
• Điểm tối ưu được xác định tại: Độ Brix = 8.0, pH = 5.5 và Nhiệt độ = 34°C với độ mong muốn (desirability) đạt 0.952. Thí nghiệm kiểm chứng thực tế tại điều kiện tối ưu đạt khối lượng BC khô là 2.25 g/100mL (sai số không đáng kể so với giá trị lý thuyết dự đoán là 2.24 g/100mL).
• Ảnh SEM màng BC tối ưu cho thấy cấu trúc mạng lưới sợi 3D đan xen đồng nhất, toàn bộ tế bào vi khuẩn đã được loại bỏ sạch sau bước xử lý kiềm.

3. Hoạt tính sinh học của hạt nano bạc (AgNPs)

• Kháng khuẩn: Dịch chiết Eclipta prostrata đơn thuần không thể hiện hoạt tính kháng khuẩn. Sau khi tạo phức hạt nano bạc, nhũ tương AgNPs thể hiện tính ức chế rõ rệt trên cả 4 chủng vi khuẩn, đường kính vòng kháng khuẩn lớn nhất trên S. aureus ATCC 25923, tiếp đến B. cereus, P. aeruginosa ATCC 9027 và E. coli ATCC 25922.
• Giá trị MIC: Xác định qua phản ứng đổi màu với p-INT cho thấy AgNPs có giá trị MIC đối với vi khuẩn Gram âm (P. aeruginosa và E. coli) là 0.47 ppm; đối với vi khuẩn Gram dương (B. cereus) là 0.94 ppm. Điều này chứng minh AgNPs có khả năng ức chế trực tiếp vi khuẩn Gram âm mạnh hơn vi khuẩn Gram dương khi tiếp xúc trong môi trường lỏng.
• Khả năng chống oxy hóa: Giá trị $IC_{50}$ của AgNPs đạt 94.08 ppm (hoạt tính quét gốc tự do đạt 61.88% tại 120 ppm), thấp hơn dịch chiết thô ($IC_{50} = 12526.01\text{ ppm}$) nhưng yếu hơn acid ascorbic ($IC_{50} = 19.98\text{ ppm}$) khoảng 5 lần.

4. Hoạt tính kháng khuẩn của màng composite BC - AgNPs

• Màng composite sau ngâm tẩm ex situ có màu vàng đặc trưng của nano bạc. Ảnh SEM cho thấy các hạt AgNPs dạng hình cầu kích thước trung bình khoảng 50 nm phân bố dày đặc và bám dính chắc chắn trên bề mặt các dải sợi BC.
• Màng BC đối chứng (không tẩm AgNPs) hoàn toàn không có vòng kháng khuẩn. Màng composite BC - AgNPs thể hiện hoạt tính ức chế rõ rệt với cả 4 chủng vi sinh vật thử nghiệm, hiệu quả kháng khuẩn tỷ lệ thuận với nồng độ AgNPs ngâm tẩm (15 ppm đến 120 ppm), trong đó nồng độ 120 ppm cho đường kính vòng kháng khuẩn lớn nhất.

---

Kết quả và đóng góp

Bảng tổng hợp các kết quả thực nghiệm chính

Chỉ tiêu khảo sát	Điều kiện / Thông số thực nghiệm	Kết quả định lượng	Ghi chú / So sánh
Tuyển chọn cơ chất	Lên men 7 ngày ở 30°C, pH 4.0	Xơ mít > Vỏ dưa hấu > Vỏ thanh long > HS	Xơ mít có đường khử 1.50%, cho sinh khối BC cao nhất
Điều kiện tối ưu (RSM)	Brix 8.0; pH 5.5; Nhiệt độ 34°C	$DW = 2.25\text{ g/100mL}$	Giá trị dự đoán mô hình: 2.24 g/100mL ($R^2 = 0.9912$)
MIC của AgNPs	Vi pha loãng phiến 96 giếng + p-INT	P. aeruginosa: 0.47 ppm E. coli: 0.47 ppm B. cereus: 0.94 ppm	AgNPs ức chế vi khuẩn Gram âm ở nồng độ thấp hơn Gram dương
Chống oxy hóa ($IC_{50}$)	Thử nghiệm gốc tự do DPPH	AgNPs: 94.08 ppm Dịch chiết cỏ mực: 12526.01 ppm Acid ascorbic: 19.98 ppm	Khả năng chống oxy hóa của AgNPs kém acid ascorbic chuẩn 5 lần
Kháng khuẩn của BC-AgNPs (120 ppm)	Khuếch tán đĩa thạch (đĩa 6 mm)	S. aureus: Vòng kháng khuẩn lớn nhất E. coli: Vòng kháng khuẩn nhỏ nhất	Màng BC nguyên bản: 0 mm (không có tính kháng khuẩn)

Đóng góp khoa học và thực tiễn của đề tài

• Kỹ thuật sinh học: Chứng minh tính khả thi của việc sử dụng phế phẩm nông nghiệp (xơ mít) thay thế hoàn toàn nguồn đường tinh khiết trong môi trường HS, góp phần giảm chi phí môi trường nuôi cấy (vốn chiếm ~30% giá thành).
• Tối ưu hóa công nghệ: Xây dựng thành công mô hình toán học bậc hai có độ tương thích cao ($R^2 > 99%$) để kiểm soát và nâng cao năng suất sinh tổng hợp màng BC của chủng K. xylinus.
• Vật liệu y sinh xanh: Ứng dụng quy trình tổng hợp xanh hạt nano bạc từ cây cỏ mực (Eclipta prostrata), kết hợp thành công với màng BC bằng kỹ thuật ex situ để chế tạo vật liệu nano composite có hoạt tính kháng khuẩn phổ rộng, mở ra tiềm năng lớn trong sản xuất băng gạc y tế điều trị vết thương nhiễm khuẩn.

---

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Hạn chế của nghiên cứu

• Nghiên cứu chỉ mới tiến hành ở quy mô phòng thí nghiệm (thể tích lên men tĩnh 100 mL/bình tam giác), chưa khảo sát động học lên men ở quy mô pilot hoặc bioreactor.
• Khóa luận mới khảo sát hoạt tính kháng khuẩn thông qua phương pháp khuếch tán đĩa và giếng thạch, chưa thực hiện đo lường động học giải phóng ion bạc ($Ag^+$) từ màng composite vào môi trường mô phỏng dịch cơ thể theo thời gian.

Hướng nghiên cứu tiếp theo (theo đề xuất của tác giả)

1. Tiến hành xác định nồng độ ức chế tối thiểu (MIC) trực tiếp của màng composite BC - AgNPs đối với các chủng vi khuẩn chỉ thị gây bệnh.
2. Phân tích sâu hơn các đặc trưng cơ lý và cấu trúc hóa lý của màng composite BC - AgNPs (độ bền kéo, độ giãn dài khi đứt, phổ FTIR, phân tích nhiệt TGA).
3. Đánh giá hoạt tính kháng khuẩn, khả năng phục hồi vết thương và thử nghiệm độc tính tế bào (cytotoxicity) của màng composite BC - AgNPs trên mô hình động vật thực nghiệm (in vivo rat model).

---

Giá trị tham khảo

• Đối tượng thụ hưởng: Tài liệu là nguồn tham khảo hữu ích cho sinh viên, học viên cao học và nghiên cứu viên thuộc các chuyên ngành Công nghệ Sinh học, Khoa học Vật liệu, Công nghệ Thực phẩm, Kỹ thuật Hóa học và Y sinh.
• Các nội dung có giá trị tham khảo nổi bật:
  • Quy trình xử lý và tận dụng phế phụ phẩm hữu cơ giàu carbohydrate phục vụ nuôi cấy vi sinh vật.
  • Phương pháp luận và cách thức triển khai quy hoạch thực nghiệm RSM/CCD trên phần mềm Design Expert để tối ưu hóa môi trường sinh học.
  • Quy trình tổng hợp xanh hạt nano kim loại từ dịch chiết thảo mộc và phương pháp xác định MIC chuẩn mực sử dụng thuốc thử muối tetrazolium (p-INT).
  • Kỹ thuật cố định hạt nano lên mạng lưới polymer sinh học dạng màng bằng phương pháp ngâm tẩm ngoài (ex situ).

---

Câu hỏi thường gặp

1. Tại sao xơ mít lại cho hiệu suất sinh tổng hợp cellulose vi khuẩn cao hơn vỏ dưa hấu và vỏ thanh long?

Dịch chiết xơ mít chứa hàm lượng đường khử (1.50%) và đường tổng số cao, cung cấp nguồn cơ chất và tiền chất trực tiếp dồi dào cho chu trình tổng hợp UDP-glucose của K. xylinus. Trong khi đó, vỏ dưa hấu có hàm lượng đường khử thấp hơn (khoảng 1.1%), còn vỏ thanh long chứa hàm lượng lớn sắc tố betacyanin (150.19 mg/100g) có tác dụng ức chế sự phân chia và phát triển của tế bào vi khuẩn.

2. Các thông số nuôi cấy tối ưu bằng mô hình RSM/CCD được xác định là bao nhiêu và khối lượng màng BC thu được thế nào?

Mô hình bề mặt đáp ứng xác lập điều kiện tối ưu gồm: Độ Brix = 8.0, pH = 5.5 và Nhiệt độ = 34°C. Thực nghiệm kiểm chứng tại các điều kiện này cho khối lượng khô màng BC đạt 2.25 g/100mL môi trường, tương đương với giá trị dự đoán lý thuyết của mô hình (2.24 g/100mL) với hệ số tương thích $R^2 = 0.9912$.

3. Hạt nano bạc tổng hợp xanh từ dịch chiết cỏ mực có giá trị MIC đối với các chủng vi khuẩn thử nghiệm là bao nhiêu?

Giá trị MIC của AgNPs được xác định bằng phương pháp vi pha loãng có chỉ thị p-INT đạt 0.47 ppm đối với hai chủng vi khuẩn Gram âm (Pseudomonas aeruginosa ATCC 9027 và Escherichia coli ATCC 25922) và 0.94 ppm đối với chủng vi khuẩn Gram dương (Bacillus cereus).

4. Vì sao tác giả lựa chọn phương pháp ex situ để chế tạo màng composite BC - AgNPs?

Phương pháp ex situ cho phép tổng hợp và kiểm soát chất lượng hạt nano bạc một cách độc lập trước khi đưa vào màng BC. Phương pháp này vận hành hoàn toàn dựa trên sự hấp phụ vật lý và mao dẫn của mạng lưới vi sợi cellulose mà không cần bổ sung thêm hóa chất khử độc hại (như hydrazine hay $NaBH_4$) trong cấu trúc màng, đảm bảo tính an toàn sinh học cao cho các ứng dụng tiếp xúc vết thương.

5. Khả năng kháng khuẩn của màng composite BC - AgNPs biến thiên như thế nào theo nồng độ hạt nano bạc ngâm tẩm?

Màng composite thể hiện hoạt tính ức chế vi khuẩn tỷ lệ thuận với nồng độ AgNPs ban đầu từ 15 ppm đến 120 ppm. Nồng độ 120 ppm tạo ra đường kính vòng kháng khuẩn lớn nhất trên cả 4 chủng vi khuẩn (S. aureus, B. cereus, P. aeruginosa, E. coli), trong khi màng BC nguyên bản (đối chứng) không có khả năng tạo vòng kháng khuẩn.

---

Kết luận

Khóa luận tốt nghiệp của tác giả Lê Thị Mỹ Hoa đã chứng minh tính khả thi cao trong việc chuyển hóa phế phụ phẩm xơ mít thành màng cellulose vi khuẩn sinh học có giá trị cao bằng chủng Komagataeibacter xylinus. Thông qua phương pháp bề mặt đáp ứng (RSM/CCD), nghiên cứu đã xác lập bộ thông số công nghệ tối ưu (Brix 8, pH 5.5, 34°C) giúp đạt sản lượng màng BC khô 2.25 g/100mL. Đồng thời, việc kết hợp thành công màng BC với hạt nano bạc tổng hợp xanh từ dịch chiết Eclipta prostrata qua phương pháp ex situ đã tạo ra vật liệu composite BC - AgNPs có hoạt tính kháng khuẩn và chống oxy hóa vượt trội, đặt nền tảng kỹ thuật vững chắc cho việc phát triển các dòng sản phẩm băng gạc trị thương y sinh thân thiện với môi trường.

Trích đoạn nội dung tài liệu

MINISTRY OF EDUCATION AND TRAINING NONG LAM UNIVERSITY HO CHI MINH CITY FACULTY OF BIOLOGICAL SCIENCES PRODUCTION OF BACTERIAL CELLULOSE BY Komagataeibacter xylinus USING AGRICULTURAL WASTES IMPREGNATED WITH SILVER NANOPARTICLES GREEN SYNTHESIZED FROM Eclipta prostrata EXTRACT Major: BIOTECHNOLOGY Student: LE THI MY HOA ID: 17126197 Academic year: 2017 — 2021 Thu Duc city, 03/2023 MINISTRY OF EDUCATION AND TRAINING NONG LAM UNIVERSITY HO CHI MINH CITY FACULTY OF BIOLOGICAL SCIENCES UNDERGRADUATE THESIS PRODUCTION OF BACTERIAL CELLULOSE BY Komagataeibacter xylinus USING AGRICULTURAL WASTES IMPREGNATED WITH SILVER NANOPARTICLES GREEN SYNTHESIZED FROM Eclipta prostrata EXTRACT Supervisors Student Dr. BIEN THI LAN THANH LE THI MY HOA Dr. NGUYEN THI THANH THUY Thu Duc City, 03/2023 ACKNOWLEDGEMENT First and foremost, I would like to express my sincere gratitude to my research supervisors, Dr. Bien Thi Lan Thanh and Dr.

Nguyen Thi Thanh Thuy for giving me invaluable advice, strong support and patience during my undergraduate thesis time. Besides, I would also like to thank B. Nguyen Quoc Thang for sharing his statistics knowledge and giving me helpful advice. Without their assistance and dedicated involvement during the process, my undergraduate thesis could have never been accomplished.

I would also like to acknowledge all lecturers at the Faculty of Biological Sciences, Nong Lam University Ho Chi Minh City, have enthusiastically communicated to me knowledge during the four years of teaching and training. Moreover, I would like to thank all the members of the Laboratory of Microbiology - Room Bio 311, who always supported and encouraged me whenI had trouble. Last but not least, my deepest gratitude would go to my family, especially my parents, who not only extended their assistance to me to finish my undergraduate thesis but also gave relentlessly emotional support. AFFIRMATION AND COMMITMENT My name is Le Thi My Hoa, student ID: 17126197, class: DH17SHC (Phone: [phone], Email: [e-mail]), of Biotechnology, Nong Lam University Ho Chi Minh city.

This is my undergraduate thesis which was conducted by myself. All the data and information are completely honest and objective. I take full responsibility in front of the committee for these commitments. Thu Duc City, February 6", 2023 Student’s signature Le Thi My Hoa ABSTRACT Bacterial cellulose (BC) has attracted more attentions as a biomedical material due to its unique properties.

However, the BC production is a relatively expensive process and BC itself has no antibacterial activity. This study aimed to produce BC by Komagataeibacter xylinus using agricultural wastes, and then impregnated with green synthesized silver nanoparticles (AgNPs) for further application in wound dressing production. Among three agricultural wastes including jackfruit rag, watermelon rind and dragon fruit peel, jackfruit rag is the most suitable substrate chosen for optimizing culture conditions. Response surface methodology with orthogonal central composite design was used to optimize Brix, pH and temperature.

The optimal conditions were found at 34°C, Brix 8 and pH 5.5 resulted in the highest dry weight of BC of 2. Biological activities of AgNPs, including antibacterial activity, minimum inhibitory concentration (MIC) and antioxidant activity were determined. The AgNPs showed antibacterial activity against both tested Gram - positive and Gram - negative pathogenic bacteria. MIC value of AgNPs against S.

aeruginosa ATCC 9027 and E. coli ATCC 25922 was 0. Their antioxidant capacity was five times less than ascorbic acid. To possess antibacterial activity, BC was soaked into AgNPs solution via ex s7 method to produce BC - AgNPs composite.

The highest antibacterial activities of the composite were observed at an initial AgNPs concentration of 120 ppm. Key words: agricultural waste, bacterial cellulose, AgNPs, RSM, antibacterial activities CONTENTS Page JNGKNOWLEDGBNHENL6siecsáes516116522664006010101633801G0E39E3013EIGSS3SAlEJ3SB4ã8S3SZ3084B43E34g380:30g0ig3-5 1 AFFIRMATION AND COMMITMENT ssssssssssssssnsseserscancsevaen case ccnevesssontsaasnssaseesevesneess il RS ERC tt ee Ee it SO eS SSD rh SH SRSA 1H TABLE OF 60) 61010010157Ẻ7. 1V LIST OF ABBREVIATIONS. S22 2H HH HH HH tre vu LIST OF TABLES ncccunnaenunemw acre ne te BEE EES Vili LIST OF BIGURES neeannnndrinbtoeosssitoSREDDHSSGIESSIGEGSREEGISEDEEHSGSSE-SESSEGNHGIGEEESEDGB8G8530083 0H03 1X CHAPTER.

Contents c2ixzt8t101101218001029/8055/00880L537XENSaHBELENSia2,053S8A4830)/4g03880gIA3. Introduction of Komagataeibacter XWÏÏHS.LHSHOEV Bild TAR ODOM Y son bá G13 nhà hột 48156 5610 cóc snes S85:GE330588gi38100183036035)-4ã60336861:0835. 3 2 Add C HĐYRGIELISHSicossysssositiSxsSN0SILSGHLEBGBEESIIGIJESBIGHEESLSESIBESEBSGSISHEIGRRGEAENGSE2J834835.300388 3 2:2, Bacterial cellulose:o Vervile Wiss sccsessx-2045656623038644380936458885 6 1588838s4586401181385084583888,60358364) 4 2. Cellulose producing baCf€T1a.-- i62 S132 2 E2 xxx HH re 4 2.

Structure and DTODTẨICS.-- --- + - 222212223211 321 1511531211121 1211111211 11 1 11 g1 Hy rệt 4 2-03: D1OSWNTITGSIS MECHANISM saannebesitiesit0i01E5S30i3t1030034383383I14GESASA. Main factors affecting BC producfIOH. CatWOniSOUNCOS sxcsssecbictzztk6bictoSti6t2880980829đ61 68380 hög:d)38g9feig43Đ00La60183860001088660i688088zssgg 3Ó 6 "cm. i, DD AA, ORG BE EVEle sescrsssnnsnsnnarxceanncwsnsasescexeat evens ipasssiusaanonenaaeenaaanay const snausteasansoeseashuesnes 7 2 DecDin ND PU CANONS co.

csen ce ensmrpoucvamiuennuatenaiunaatpen tease G313 C4 393331dà:813132300-810138. cossscsnsess sssusesssamenensvs GHIEE it SSH0E55534013433530,255843. Biomedical and pharmaceutical industry. Selo LITOUGHUÏ saennoatsetsrdioteiiDHEA0114A510435513489558588XRSSSSSKGELHESERGSSTSESSSXSISSSGSSG43SH.

Properties and Characteristics .-- 5 - + + 2+ 2x 2xx ngư 10 2:3:3: Mechanism of antimicrobial HOT sxsssssssssssizsssesstz5153139815580035559361001850405585983 10 2. Synthesis of AgNPs by plant €XÍTAC(.- - -- c2 2x S12 1S HH HH re 11 2/4. In situ and ex situ method for production of BC - AgNPs composife. Properties and applications x cavessccs vases sonepscavena aces esuenaneuerenene en EEE 12 2.

Response surface methodology (RSM) wescvessassecssuvereqeeseeneseeemecverreawenieeenveees 13 DSicers ALLE OC ULC Ol cecsincronastnanrmenssoaeanasivne cre ion ero i Steams ONT 13 2. Central composite design (CCD)). Recent researches in Viet Nam and the world .1, Recent researches in the world wuscancsss rarer nee 14 2.022 RESSATCHES Afi VIGENNHEssseeeeseeeiosietiidotbtrioDBISSDGLSTSBEE01SGGD.RUIESBEGDISIESE2DSHGEE 14 CHAPTER 3. MATERIALS AND METHODS .cccccececeeseeeeseeseececeeeeeeeeeeeeaeenees 16 Sele LUGS Aid PIACE OL SHIA Y sssccrenanucnseeaerin aren mTOR RRA ERR 16 3.

Materials atid THEUHGđRS. <6 S222 2 002 1 n2 Hà 4 g2 CÓ HH GÌ g3 HH 00823010888. cg0e 16 Bide lhe: NV TBÍCT- NI s:22125:550 050602 88161L/D8ÓGEHSSBES.GIGEESSSSSEENHSAG/SISNGI38/ĐEENNSGESSEENGESSGS8H088-10588 16 3. Evaluating the effect of agricultural wastes on bacterial cellulose (BC) DP OCUIC (OT ec cxcosszensseeneneornasennessx sameeren sansa aces nurse ameuesuina ime aaneseUReeE RRR ER TERRIER 16 3.

Evaluating the effect ofbacterial culture conditions on the BC production RVC s5 sg80065 opine eamesmeiere cra eer oe ret ra crn ra 17 3. Biological activities of silver nanoparticles (AgNPs) green synthesized using J52101271277251127121>sie PS San.1 ADUDAC(EEIA] ACV IY oc sncnncorecscw emcee thùhGilitatogshSSiENGt0g133:000030919018.8S30HNiĐQSEGTSEEĐSIN088 19 3. Determination of minimum inhibitory concentration (MIC).- 19 Seeded Sil DP PEL ASS AY secsesas61458005S232096:388:0559048093E0'0EGS8S0BE.SSEBGGISH/GU20800131ĐSEGĐS5GGI23. Evaluating the antibacterial activity of AgNPs impregnated bacterial cellulose 1210116) 621 (ae eee ee ee nee ee ee eee 20 32/5, SUAUSIC al AIA VSO ies cccr cece serene tye eerie oot ar cee neat aseres cos aun guieent generational 2) CHAPTER 4.

RESULTS AND DISCUSSIONS. The effect of agricultural wastes on bacterial cellulose (BC) production. The effect of bacterial culture conditions on the bacterial cellulose production ple) ee 23 4. Biological activities of silver nanoparticles (AgNPs) synthesized by Eclipta PV OSTPOTACRITACE.

«sncienanesennantann tannstesnnstueshansttiinsh anbsbnnn nnnsbinansannbinaahasnivannasiiineancseeandinesonnensrss 28 4. Minimum inhibitory concentration (MIC) of AgNPs. DPPH ASSAY seccsscceswsmseceve evassueevessensavansnavcveseavnsunncunvewaupanneveneaexansasevaeneouwsveseswanwess 31 4. The antibacterial activity of AgNPs impregnated BC membrane.

CONCLUSIONS AND SUGGESTIONS. SUB PeSTONS ceuncn uw eueesmee ee RE EE EEE Ee REEO REFERENCES eeereireebissiieniEEEEEG04031194156090123536159108565359146410011E41014316039014088 39 APPENDIX vi LIST OF ABBREVIATIONS AAB :Acetic acid bacteria AgNPs :Silver nanoparticles ANOVA :Analysis of Variance ATCC :American Type Culture Collection BBD :Box - Behnken design BC ‘Bacterial cellulose BC - AgNPs :Silver nanoparticles impregnated bacterial cellulose BNC :bacterial nanocellulose CCD :Central composite design CLSI :Clinical and Laboratory Standards Institute DNA :Deoxyribonucleic acid DPPH :2,2-dipheny]-1-picryl-hydrazyl-hydrate DRF :Dragon fruit peel FDA :Food and Drug Administration HS :Hestrm - Schramm -Jackfuit rag MHA :Mueller Hinton agar MHB :Mueller Hinton broth MIC :Minimum inhibitory concentration p-INT :p - 1odonitrotetrazolium violet solution ppm :Part per million RSM :Response surface methodology SEM :Scanning Electron Microscope UV-Vis :Ultraviolet - Visible WR :Watermelon rind ZOI :Zone of inhibition vii LIST OF TABLES Page Table 3. The coded and actual values of experimental variables used in the central composite (CCD - Orthogonality) design .(6ST071/17i8DE cesarean aati es a csc eC 17 Table 4. The actual results of reponse value (dry weight) from central composite design matrix based €X€TIIT€TIS.

The IC50 value of AgNPs, Eclipta prostrata extract and ascorbic acid. Mean ZOI of BC - AgNPs against the four pathogenic bacterial strains .36 viii LIST OF FIGURES Page Figure 2. Chemical structure of microbial cellullose (Lustri et al. The dry weight of BC from the three waste SOUTC€S.

Dry membranes of bacterial cellulose at constant weight. Correlation of the dry weight between the actual and predicted value. The ANOVA for quadratic model.-- -----+++s+<+s++se<sxsseszeeses 26 FEieure 4:5: Fit statistics of the model s:ccscscmsupesssemu mann aa eR 26 Figure 4. The optimal condition with desirability of 0.952 for the BC production.

SEM micrograph of bacterial cellulose produced at the optimal condition. Antibacterial activity assay against E. aureus ATCC 25923 and B. Microdilution method for MIC determination of AgNPs before and after 8EDIVIHTGTP-TLE Ự EbooistesesssiatfroiGidoiolliEsaSlggiE-GGHGEESIEHEEUSS/EUEBSEB28:483894082853080u81 2300810953380 31 Figure 4.

The DPPH scavenging activity of AgNPs (A), Eclipta prostrata extract (5986. The produced BC-AgNPs composIfe. The SEM image of the BC-AgNPs composIfe. Antibacterial activities of BC-AgNPs at different concentration of AgNPs against S.

aeruginosa ATCC 9027 (C) and E.ecececcesceseesseceeceeesceseeseesceseescsceeceeceecseceeseesesaeseesaseeeeseeseeees DD Figure 4. ZOI of BC-AgNPs at different concentration of AgNPs against S. aeruginosa ATCC 9027 and E. Problem statement Bacterial cellulose (BC) is a type of natural cellulose synthesized by microorganism.

It possesses some distinguished physical properties such as high porosity, excellent water holding capacity and good biocompatibility, making it widely used as a building block for biomedical applications such as wound dressings and artificial skins, artificial blood vessels and biomembranes. BC is possibly a good candidate for wound dressing as well, because it provides moist environment in wound healing. However, BC itself does not have any antibacterial activity to prevent wound infection, hence, it needs to supplemented with antibacterial agents such as antibiotic, AgNPs, etc. The level of resistance, especially against antibiotics is still increasing.

Thus, new approaches to overcome bacterial resistance are being tried. AgNPs have typical physical and chemical properties as high thermal and electrical conductivity, surface - enhanced Raman scattering, etc. These properties take AgNPs to the top of the priority list. Green synthesis of AgNPs by plant extract is a safe, clean and rapid technique (Elhawary et al., 2022; Krishnan et al.

Moreover, BC production is a relatively expensive process, due to the use of expensive culture media. The culture medium represents approximately 30% of the total cost. Therefore, one important aspect of the fermentation process is finding out a new cost - effective culture medium that can give high yield. According to Minister of Agriculture and Rural Development, Viet Nam wastes 160 tons of agricultural by - products a year.

Utilizing agricultural wastes as carbon source for the BC production is potential and eco - friendly approach. However, data about this approach is still limit in Viet Nam. Therefore, this study was conducted to produce the BC from agricultural wastes and then impregnated with AgNPs synthesized by plant extract to produce BC - AgNPs composite as an antibacterial material for further application in wound dressing production. Objectives This study aimed to produce the BC from agricultural wastes and then impregnated with AgNPs to produce nano composite for further application in wound dressing production.

Evaluating the effect of agricultural wastes on the BC production. Evaluating the effect of bacterial culture condition on the BC production. Biological activities of AgNPs synthesized by Eclipta prostrata extract. Evaluating the antibacterial activities of AgNPs impregnated BC membrane.

Introduction of Komagataeibacter xylinus 2. History and taxonomy Formerly, bacterial cellulose (BC) was described by Brown in 1886, when he found a jelly - like translucent mass on the surface of vinegar fermentation broth produced by the strain called as Bacterium aceti (Brown, 1886). It has since been known as some other names, mainly Acetobacter xylinum and Glucoacaetobacter xylinus (G. xylinus) (Dourado et al.

xylinus was reclassified as Komagataeibacter xylinus (K. xylinus) according to its 16S rRNA gene sequences. Komagataeibacter was named in honnor of Dr. Kazuo Kamagata (The University of Tokyo, Japan), who contributed to the bacterial systematics, especially of acetic acid bacteria (Yamada et al.

The word “xylinus” derived from xylon Greek nom., etymologically means woody. xylinus belonged to acetic - acid producing genera and the family of Acetobacteraceae.