Tổng Hợp và Thử Nghiệm Khả Năng Kháng Khuẩn của Vật Liệu Nanocomposite Bạc/Graphene Oxit

Graphene oxit (GO) có khả năng phân tán tốt trong nước và độ hoạt động hóa học cao do sự hiện diện của các nhóm chức chứa oxy trên bề mặt, diện tích bé mặt riéng lớn. Bé mặt chứa các nhóm chức có oxy nên GO được su dụng như một chất khử xanh, là một axit ở dạng ran. Với cấu trúc các vòng lục giác giàu điện tử như cấu trúc vòng thơm benzen và diện tích bé mặt riêng lớn, GO có thé sử dụng làm chất mang xúc tác sử dụng trong các phản ứng tong hợp hữu cơ, xúc tác quang,. GO được kết hợp với các oxit kim loại như titan oxit (TiO2), oxit sắt từ (Fe3O4), kẽm oxit (ZnO). dé tạo vật liệu nanocomposite với nhiều ứng dụng trong xử lý nhiễm môi trường nhằm loại bỏ các chất màu hữu cơ, ion kim loại nặng, các dung môi hữu cơ, và vi khuẩn gây bệnh. GO cũng được sử dụng làm tiền chất cho quá trình tong hợp graphene băng phương pháp khử các nhóm chức chứa oxy trong cau trúc GO.

Với tính tương thích sinh học cao nên GO được ứng dung trong ngành công nghệ sinh học, kỹ thuật sinh học, dẫn truyền thuốc, hình ảnh tế bao, và cảm biến sinh học. GO cũng được sử dụng làm cảm biến cho nhiều phân tử hữu cơ khác nhau. GO dùng chế tạo cảm biến phát hiện ADN, nhận biết thủy ngân trong nước. Các cạnh sắc bén cùng với các nhóm chức chứa oxy có thể tương tác tốt với thành tế bào vi khuẩn, GO ứng dụng làm vật liệu kháng khuẩn. Vật liệu nanocomposite Ag/GO kết hợp ưu điểm của cả hai thành phần, mang lại hiệu quả kháng khuẩn cao hơn và mở ra tiềm năng ứng dụng rộng rãi.

Sự lạm dụng kháng sinh đã dẫn đến sự xuất hiện và lan rộng của các chủng vi khuẩn kháng thuốc, gây khó khăn trong việc điều trị các bệnh nhiễm trùng. Việc tìm kiếm các vật liệu kháng khuẩn mới, có cơ chế hoạt động khác biệt so với kháng sinh truyền thống, là vô cùng quan trọng để đối phó với thách thức này. Ag/GO nanocomposite với khả năng tiêu diệt vi khuẩn bằng nhiều cơ chế khác nhau, có thể giúp giảm thiểu nguy cơ kháng thuốc.

So với các vật liệu kháng khuẩn khác như nano bạc đơn thuần hay graphene oxit đơn thuần, Ag/GO nanocomposite thể hiện nhiều ưu điểm vượt trội. Sự kết hợp giữa nano bạc và graphene oxit tạo ra hiệu ứng hiệp đồng, tăng cường khả năng kháng khuẩn. Đồng thời, graphene oxit đóng vai trò là chất mang, giúp phân tán nano bạc tốt hơn và tăng cường tiếp xúc giữa nano bạc và vi khuẩn.

Phương pháp khử hóa học in-situ là một trong những phương pháp phổ biến nhất để tổng hợp Ag/GO nanocomposite. Phương pháp này sử dụng các chất khử hóa học để khử đồng thời graphene oxit thành graphene oxit dạng khử (rGO) và ion bạc thành nano bạc trực tiếp trên bề mặt GO. Các yếu tố như chất khử, nồng độ chất khử, nhiệt độ, và thời gian phản ứng có ảnh hưởng lớn đến kích thước và độ phân tán của nano bạc.

Ngoài phương pháp khử hóa học in-situ, còn có các phương pháp tổng hợp khác như khử quang hóa (sử dụng ánh sáng để khử) và khử nhiệt (sử dụng nhiệt độ cao để khử). Mỗi phương pháp có những ưu điểm và nhược điểm riêng, phù hợp với các ứng dụng khác nhau. Việc so sánh và đánh giá các phương pháp tổng hợp khác nhau là cần thiết để lựa chọn phương pháp tối ưu cho từng mục đích cụ thể.

Phương pháp đo mật độ quang là một phương pháp đơn giản và nhanh chóng để đánh giá khả năng kháng khuẩn. Phương pháp này dựa trên việc đo độ đục của môi trường nuôi cấy vi khuẩn sau khi tiếp xúc với vật liệu nanocomposite. Mật độ quang càng thấp, chứng tỏ khả năng kháng khuẩn của vật liệu càng cao. Tuy nhiên, phương pháp này không thể phân biệt giữa ức chế và tiêu diệt vi khuẩn.

Phương pháp đếm khuẩn lạc cho phép xác định số lượng vi khuẩn sống sót sau khi tiếp xúc với vật liệu nanocomposite. Phương pháp này cung cấp thông tin chính xác hơn về khả năng kháng khuẩn so với phương pháp đo mật độ quang. Tuy nhiên, phương pháp này tốn thời gian và công sức hơn.

Ag/GO nanocomposite thể hiện tiềm năng lớn trong lĩnh vực y sinh, bao gồm việc phát triển các vật liệu băng vết thương kháng khuẩn giúp ngăn ngừa nhiễm trùng và thúc đẩy quá trình lành vết thương. Bên cạnh đó, vật liệu này có thể được sử dụng để tạo ra các lớp phủ kháng khuẩn cho các thiết bị y tế, giảm nguy cơ lây nhiễm bệnh viện.

Trong ngành công nghiệp thực phẩm, Ag/GO nanocomposite có thể được sử dụng để bảo quản thực phẩm bằng cách ngăn chặn sự phát triển của vi khuẩn gây hư hỏng. Điều này giúp kéo dài thời gian bảo quản thực phẩm và giảm lãng phí. Tuy nhiên, cần nghiên cứu kỹ lưỡng về độc tính và an toàn sinh học của vật liệu trước khi ứng dụng rộng rãi trong thực phẩm.

Các nghiên cứu đã chứng minh Ag/GO nanocomposite có khả năng kháng khuẩn hiệu quả đối với nhiều chủng vi khuẩn khác nhau. Tuy nhiên, cần có thêm nhiều nghiên cứu để tối ưu hóa các đặc tính của vật liệu và đảm bảo an toàn khi sử dụng.

Các hướng nghiên cứu trong tương lai cần tập trung vào việc giảm độc tính của vật liệu, phát triển các phương pháp tổng hợp thân thiện với môi trường, và mở rộng phạm vi ứng dụng của Ag/GO nanocomposite. Việc giải quyết các thách thức này sẽ giúp vật liệu này trở thành một giải pháp kháng khuẩn hiệu quả và an toàn trong nhiều lĩnh vực.