NGHIÊN CỨU TẠO NANO BẠC BẰNG DUNG DỊCH AgNO3 TỪ DỊCH CHIẾT NƯỚC LÁ HÚNG QUẾ VÀ KHẢ NĂNG KHÁNG KHUẨN

NGHIÊN CỨU TẠO NANO BẠC TỪ DỊCH CHIẾT

vectorstock.com/28062440

Ths Nguyễn Thanh Tú eBook Collection

NGHIÊN CỨU TẠO NANO BẠC BẰNG DUNG DỊCH AgNO3 TỪ DỊCH CHIẾT NƯỚC LÁ HÚNG QUẾ VÀ KHẢ NĂNG KHÁNG KHUẨN CỦA NÓ WORD VERSION | 2021 EDITION ORDER NOW / CHUYỂN GIAO QUA EMAIL TAILIEUCHUANTHAMKHAO@GMAIL.COM

Tài liệu chuẩn tham khảo Phát triển kênh bởi Ths Nguyễn Thanh Tú Đơn vị tài trợ / phát hành / chia sẻ học thuật : Nguyen Thanh Tu Group Hỗ trợ trực tuyến Fb www.facebook.com/DayKemQuyNhon Mobi/Zalo 0905779594

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG

LÊ THỊ CẨM CHÂU

NGHIÊN CỨU TẠO NANO BẠC BẰNG DUNG DỊCH AgNO3 TỪ DỊCH CHIẾT NƯỚC LÁ HÚNG QUẾ VÀ KHẢ NĂNG KHÁNG KHUẨN CỦA NÓ

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

Đà Nẵng – Năm 2015

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG

LÊ THỊ CẨM CHÂU

NGHIÊN CỨU TẠO NANO BẠC BẰNG DUNG DỊCH AgNO3 TỪ DỊCH CHIẾT NƯỚC LÁ HÚNG QUẾ VÀ KHẢ NĂNG KHÁNG KHUẨN CỦA NÓ Chuyên ngành: Hóa hữu cơ Mã số: 60 44 01 14

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS. LÊ TỰ HẢI

Đà Nẵng – Năm 2015

LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi.

Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác.

Tác giả

Lê Thị Cẩm Châu.

MỤC LỤC MỞ ĐẦU .......................................................................................................... 1 1. Lý do chọn đề tài................................................................................... 1 2. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu......................................................... 3 3. Mục đích nghiên cứu............................................................................. 3 4. Phương pháp nghiên cứu ...................................................................... 3 5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài .............................................. 4 6. Bố cục luận văn..................................................................................... 4 CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN........................................................................... 5 1.1. GIỚI THIỆU VỀ CÔNG NGHỆ NANO................................................... 5 1.1.1. Khái niệm và lịch sử hình thành của công nghệ nano ................... 5 1.1.2. Cơ sở khoa học của công nghệ nano............................................... 6 1.1.3. Vật liệu nano ................................................................................... 9 1.1.4. Ứng dụng của vật liệu nano ............................................................ 9 1.1.5. Tình hình nghiên cứu vật liệu nano trong nước và nước ngoài.... 11 1.1.6. Các phương pháp tổng hợp vật liệu nano ..................................... 12 1.2. HẠT NANO BẠC.................................................................................... 14 1.2.1. Giới thiệu về kim loại bạc............................................................. 14 1.2.2. Đặc tính kháng khuẩn của bạc ...................................................... 15 1.2.3. Cơ chế kháng khuẩn của bạc......................................................... 16 1.2.4. Giới thiệu về nano bạc .................................................................. 18 1.2.5. Tính chất của hạt nano bạc............................................................ 19 1.2.6. Phương pháp chế tạo nano bạc ..................................................... 22 1.2.7. Ứng dụng của hạt nano bạc........................................................... 27 1.3. TỔNG QUAN VỀ CÂY HÚNG QUẾ .................................................... 35 1.3.1. Đặc điểm chung của cây húng quế ............................................... 35

1.3.2. Phân bố và sinh thái học ............................................................... 37 1.3.3. Thành phần hóa học ...................................................................... 38 1.3.4. Công dụng ..................................................................................... 38 1.4. SƠ LƯỢC VỀ VI KHUẨN BACILLUS SUBTILIS ............................. 40 1.4.1. Phân loại khoa học ........................................................................ 40 1.4.2. Đặc điểm ....................................................................................... 40 1.4.3. Tính chất nuôi cấy......................................................................... 41 CHƯƠNG 2. NGUYÊN LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .... 42 2.1. NGUYÊN LIỆU, DỤNG CỤ VÀ HÓA CHẤT ...................................... 42 2.1.1. Nguyên liệu ................................................................................... 42 2.1.2. Dụng cụ và hóa chất...................................................................... 42 2.2. XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ HÓA LÝ................................................ 43 2.2.1. Xác định độ ẩm ............................................................................ 43 2.2.2. Xác định hàm lượng tro................................................................ 44 2.3. KHẢO SÁT CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN QUÁ TRÌNH CHIẾT LÁ HÚNG QUẾ.............................................................................................. 44 2.3.1. Khảo sát thời gian chiết ................................................................ 44 2.3.2. Khảo sát tỉ lệ rắn/lỏng ................................................................... 45 2.4. ĐỊNH TÍNH CÁC NHÓM CHẤT HÓA HỌC TRONG DỊCH CHIẾT LÁ HÚNG QUẾ.............................................................................................. 45 2.4.1. Định tính nhóm chất tanin............................................................ 45 2.4.2. Định tính nhóm chất flavonoid ..................................................... 46 2.4.3. Định tính nhóm chất saponin ....................................................... 46 2.4.4. Định tính nhóm chất alkaloid........................................................ 46 2.5. KHẢO SÁT CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN QUÁ TRÌNH TẠO NANO BẠC .................................................................................................... 47 2.5.1. Khảo sát nồng độ dung dịch bạc nitrat ......................................... 47

2.5.2. Khảo sát thể tích dịch chiết lá húng quế ....................................... 47 2.5.3. Khảo sát nhiệt độ tạo nano bạc ..................................................... 47 2.5.4. Khảo sát pH môi trường tạo nano bạc .......................................... 47 2.6. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU HẠT NANO BẠC ............................ 48 2.6.1. Phương pháp phổ tử ngoại và phổ khả kiến (UV-VIS) ................ 48 2.6.2. Kính hiển vi điện tử truyền qua .................................................... 49 2.6.3. Phổ tán sắc năng lượng tia X (EDX) ............................................ 51 2.6.4. Phổ nhiễu xạ tia X (XRD)............................................................. 53 2.7. NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG KHÁNG KHUẨN CỦA NANO BẠC .... 55 2.7.1. Giới thiệu về vật liệu gốm xốp...................................................... 55 2.7.2. Môi trường nuôi cấy vi khuẩn Bacillus Subtillis .......................... 57 CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ............................................... 59 3.1. KẾT QUẢ XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ HÓA LÍ............................... 59 3.1.1. Xác định độ ẩm ............................................................................. 59 3.1.2. Xác định hàm lượng tro ................................................................ 59 3.2. KẾT QUẢ KHẢO SÁT CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN QUÁ TRÌNH CHIẾT LÁ HÚNG QUẾ.................................................................... 60 3.2.1. Ảnh hưởng của thời gian chiết...................................................... 60 3.2.2. Ảnh hưởng của tỉ lệ rắn/lỏng ........................................................ 62 3.3. KẾT QUẢ ĐỊNH TÍNH THÀNH PHẦN NHÓM CHẤT HÓA HỌC TRONG DỊCH CHIẾT LÁ HÚNG QUẾ ....................................................... 64 3.3.1. Định tính nhóm chất tanin............................................................. 65 3.3.2. Định tính nhóm flavonoid............................................................. 65 3.3.3. Định tính nhóm chất saponin ........................................................ 66 3.4. KẾT QUẢ KHẢO SÁT CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN QUÁ TRÌNH TẠO NANO BẠC.............................................................................. 66 3.4.1. Khảo sát nồng độ dung dịch bạc nitrat ......................................... 66

3.4.2. Khảo sát tỉ lệ thể tích dịch chiết lá húng quế ................................ 68 3.4.3. Khảo sát nhiệt độ tạo nano............................................................ 70 3.4.4. Khảo sát pH môi trường tạo nano bạc .......................................... 72 3.5. KẾT QUẢ KHẢO SÁT ĐẶC TÍNH CỦA HẠT NANO BẠC .............. 75 3.5.1. Kết quả chụp TEM........................................................................ 75 3.5.2. Kết quả đo X – Ray (XRD)........................................................... 76 3.5.3. Kết quả đo EDX............................................................................ 77 3.6. CƠ CHẾ TẠO NANO BẠC TỪ DUNG DỊCH BẠC NITRAT BẰNG DỊCH CHIẾT NƯỚC LÁ HÚNG QUẾ ......................................................... 78 3.7. KẾT QUẢ ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG KHÁNG KHUẨN CỦA NANO BẠC................................................................................................................. 78 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ...................................................................... 80 TÀI LIỆU THAM KHẢO QUYẾT ĐỊNH GIAO ĐỀ TÀI (Bản sao)

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT B.Subtilis

Bacillus Subtilis

EDX

Phổ tán sắc năng lượng tia X

UV – VIS

Quang phổ hấp thụ phân tử

XRD

Phổ nhiễu xạ tia X

TEM

Kính hiển vi điện tử truyền qua

DANH MỤC CÁC BẢNG Số hiệu bảng

Tên bảng

Trang

1.1.

So sánh kích thước của một số vật

5

1.2.

Số nguyên tử và năng lượng bề mặt của hạt nano

7

hình cầu 1.3.

Độ dài tới hạn của một số tính chất của vật liệu

8

2.1.

Thành phần môi trường LB

57

3.1.

Kết quả xác định độ ẩm trong lá húng quế

59

3.2.

Kết quả xác định hàm lượng tro trong lá húng quế

59

DANH MỤC CÁC HÌNH Số hiệu hình 1.1.

Tên hình Các hạt nano vàng tấn công bao bọc protein của

Trang 10

virus để ngăn cản sự phát triển của virus 1.2.

Minh họa khả năng diệt khuẩn của bạc

16

1.3.

Tác động của ion bạc lên vi khuẩn

16

1.4.

Ion bạc vô hiệu hóa enzym chuyển hóa oxy của vi

17

khuẩn 1.5.

Ion bạc liên kết với các base của DNA

18

1.6.

Nano bạc tấn công vào tế bào vi khuẩn

18

1.7.

Khẩu trang nano bạc do viện môi trường sản xuất

29

1.8.

Các dược phẩm sử dụng nano bạc

29

1.9.

Ảnh SEM của các hạt nano bạc kết hợp với film

30

polyolefin 1.10.

Bình sữa làm bằng nhựa có pha thêm nano bạc

32

1.11.

Tất làm bằng sợi nilon có pha nano bạc

32

1.12.

Thiết bị gia dụng sử dụng công nghệ Nano Silver

33

để diệt khuẩn.

1.13.

Các đồ dùng gia dụng chứa nano bạc

33

1.14.

Hình minh họa hạt nano bạc tấn công và phá vỡ tế

35

bào vi khuẩn 1.15.

Cây húng quế

36

1.16.

Hạt và hoa cây húng quế

37

1.17.

Vi khuẩn Bacillus subtilis nhìn dưới kính hiển vi

40

điện tử

2.1.

Ảnh UV-VIS của các hạt nano bạc.

48

2.2.

Máy UV-VIS LAMBDA 25 của hãng PerkinElmer

49

2.3.

Sơ đồ nguyên lý hoạt động của kính hiển vi điện

50

tử truyền qua TEM. 2.4.

Kính hiển vi điện tử truyền qua

51

2.5.

Ảnh mô hình tán xạ tia X

52

2.6.

Máy phân tích thành phần kim loại EDX-100A

53

2.7.

Ảnh mô hình nhiễu xạ tia X

54

2.8.

Máy nhiễu xạ tia XPanalytical – Hà Lan sản xuất

55

năm 2005 2.9.

Gốm xốp được dùng làm thiết bị lọc nước

56

2.10.

Quy trình thực nghiệm

58

3.1.

Ảnh hưởng của thời gian chiết đến quá trình tạo

61

nano bạc 3.2.

Sự thay đổi màu sắc của dung dịch keo nano bạc

62

theo thời gian chiết 3.3.

Ảnh hưởng của tỉ lệ rắn lỏng đến quá trình tạo

63

nano bạc 3.4.

Sự thay đổi màu sắc của dung dịch keo nano bạc

64

theo tỉ lệ rắn lỏng 3.5.

Dịch chiết lá húng quế trong điều kiện tối ưu

64

3.6.

Ảnh hưởng của nồng độ AgNO3 đến quá trình tạo

67

nao bạc 3.7.

Sự thay đổi màu sắc của dung dịch keo nano bạc theo nồng độ AgNO3

68

3.8.

Ảnh hưởng của thể tích dịch chiết lá húng quế đến

69

quá trình tạo nano bạc 3.9.

Sự biến đổi màu sắc của dung dịch keo nano bạc

70

thay đổi theo thể tích dịch chiết lá húng quế 3.10.

Ảnh hưởng của nhiệt độ đến quá trình tạo nano

71

bạc 3.11.

Sự biến đổi màu sắc của dung dịch keo nano bạc

72

thay đổi theo nhiệt độ 3.12.

Ảnh hưởng của pH đến quá trình tạo nano bạc

73

3.13.

Sự thay đổi màu sắc của dung dịch keo nano thay

74

đổi theo pH 3.14.

Ảnh TEM của hạt nano bạc (thang đo 20 nm)

75

3.15.

Giản đồ nhiễu xạ tia X của mẫu nano bạc

76

3.16.

Kết quả đo EDX của mẫu nano bạc

77

3.17.

Ảnh chụp 3 đĩa thạch của 3 dung dịch thu được

79

sau khi lọc

1 MỞ ĐẦU 1. Lý do chọn đề tài Khoa học, công nghệ nano là một lĩnh vực khoa học và công nghệ mới, phát triển rất nhanh chóng. Vật liệu được chế tạo bằng công nghệ này thể hiện nhiều tính chất mới lạ do hiệu ứng kích thước. Khoa học và công nghệ nano trên cơ sở kết hợp đa ngành đã tạo nên cuộc cách mạng về khoa học kỹ thuật.

Hiện nay, nhiều quốc gia trên thế giới xem công nghệ nano là mục tiêu mũi nhọn để đầu tư phát triển. Ước tính tổng đầu tư cho lĩnh vực công nghệ nano trên toàn thế giới xấp xỉ 3 tỷ đôla và đã có hàng trăm sản phẩm của công nghệ nano được thương mại, ứng dụng trong nhiều lĩnh vực như điện tử, hóa học, y sinh, môi trường…

Trong công nghệ nano thì hạt nano là một vật liệu quan trọng. Một trong những hạt nano được sử dụng sớm và rộng rãi nhất là hạt nano bạc. Ở kích thước nano, bạc thể hiện những tính chất vật lý, hóa học, sinh học khác biệt và vô cùng quý giá, đặc biệt là tính kháng khuẩn. Nghiên cứu đã chỉ ra rằng khi ở kích thước nano, hoạt tính sát khuẩn của bạc tăng lên khoảng 50.000 lần so với bạc ion [13], [22]. Nhờ khả năng kháng khuẩn tuyệt vời mà nano bạc đã được ứng dụng trong rất nhiều sản phẩm như: tẩm trên băng cứu thương, phủ lên các loại sợi vải, sử dụng để khử trùng nước, các đồ dùng cho trẻ em....

Ngày nay công nghệ nano đã cho phép các nhà khoa học tạo ra các sản phẩm chứa các hạt bạc có kích thước nanomet. So với các hệ khử trùng có chứa bạc thông thường, các hạt nano bạc với năng lượng bề mặt rất lớn có khả năng giải phóng từ từ các ion bạc vào trong dung dịch, nhờ vậy hệ khử trùng chứa nano bạc có tính năng kháng khuẩn mạnh hơn rất nhiều lần và kéo dài hơn so với bạc ở dạng keo, dạng ion hay dạng rắn.

Nano bạc có thể được nghiên cứu chế tạo bằng nhiều phương pháp như

2 vật lý (chiếu các bức xạ để phá hủy hạt nano bạc lớn thành những hạt bạc có kích thước nano), hóa học (dùng các hóa chất có khả năng khử muối bạc để tạo nano bạc), sinh học (dùng vi sinh vật để khử các muối bạc tạo nano), nhưng những phương pháp trên đòi hỏi kỹ thuật cao hoặc sử dụng hóa chất độc hại. Phương pháp hóa học xanh được xem là rẻ tiền và ít rủi ro nhất.Việc nghiên cứu chế tạo hạt nano bằng phương pháp sử dụng dịch chiết thực vật làm tác nhân khử và ổn định kích thước hạt đã được nghiên cứu bởi rất nhiều công trình trên thế giới, cùng với nhiều loại vật liệu nano đã được chế tạo. Đây là một phương pháp khá hiệu quả, an toàn, thân thiện với môi trường, chi phí thực hiện thấp, đặc biệt tạo ra được các hạt nano sạch, không lẫn các hóa chất độc hại nên hạt nano có thể phát huy được tối đa các đặc tính của nó, đặc biệt là đặc tính kháng khuẩn.

Cây rau húng là một loại thảo dược dùng được trong cả ẩm thực phổ biến trong các món ăn kiểu Ý và châu Á. Cây rau húng cũng là một thành viên của gia đình bạc hà. Rau húng có nguồn gốc từ các vùng nhiệt đới và có mấy giống khác nhau là húng chanh, húng quế... húng quế (Ocimum basilicum) thường "khỏe" hơn và có thể được trồng như cây lâu năm ở vùng khí hậu ấm hơn. Ngoài hương vị hấp dẫn, húng quế còn có tính chất tăng cường sức khỏe đáng kể, nó còn có một số công dụng là chống ung thư, tốt cho gan, kháng khuẩn…. Ở nước ta những năm gần đây hàng loạt các bệnh dịch nguy hiểm như dịch tiêu chảy cấp, dịch tay chân miệng, dịch cúm gia cầm, dịch sốt phát ban, dịch sốt xuất huyết…bùng phát và rất khó kiểm soát, đặc biệt là tình trạng ô nhiễm môi trường nước. Dung dịch nano bạc với hoạt lực diệt khuẩn mạnh, không độc hại sẽ góp phần tích cực trong công tác phòng chống và khống chế dịch bệnh, kháng khuẩn trong nước ô nhiễm. Sản phẩm này rất phổ biến ở các nước phát triển trên thế giới như Mỹ, Canada, Nhật Bản, Hàn Quốc…tuy

3 nhiên giá thành tương đối cao, chưa phù hợp với điều kiện Việt Nam. Chính vì vậy tôi quyết định chọn đề tài: “ Nghiên cứu tạo nano bạc bằng dung dịch AgNO3 từ dịch chiết nước lá húng quế và khả năng kháng khuẩn của nó” làm đề tài luận văn tốt nghiệp của mình.

2. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu Lá húng quế được thu mua tại chợ Hòa Khánh - Đà Nẵng.

3. Mục đích nghiên cứu - Xây dựng quy trình tạo nano bạc bằng dung dịch AgNO3 từ dịch chiết nước lá húng quế.

- Thử tác dụng kháng khuẩn của hạt nano bạc tạo được để ứng dụng làm chất kháng khuẩn.

4. Phương pháp nghiên cứu Nghiên cứu lý thuyết - Thu thập các thông tin tài liệu liên quan đến đề tài.

- Tìm hiểu các phương pháp thực nghiệm sử dụng trong quá trình nghiên cứu.

- Xử lý các thông tin về lý thuyết để đưa ra các vấn đề thực hiện trong quá trình nghiên cứu.

Nghiên cứu thực nghiệm - Phương pháp chiết tách: phương pháp chưng ninh sử dụng dung môi là nước.

- Phương pháp xác định các thông số hóa lý: xác định độ ẩm, hàm lượng tro.

- Phương pháp phân tích công cụ: phương pháp quang phổ hấp thụ phân tử (UV-VIS).

- Phương pháp đo TEM, EDX, XRD. - Phương pháp khảo sát khả năng kháng khuẩn của hạt nano bạc trên các loại vi khuẩn.

4 - Tiến hành nghiên cứu thực nghiệm tại phòng thí nghiệm trường Đại học Sư phạm – Đại học Đà Nẵng.

5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài - Nghiên cứu này giúp cho chúng ta hiểu rõ hơn về phương pháp điều chế hạt nano bạc bằng phương pháp hóa học xanh, lành tính, ít độc hại, ít tốn kém.

- Tận dụng nguồn nguyên liệu sẵn có ở nước ta là lá húng quế để tổng hợp hạt nano bạc.

- Trên cơ sở nghiên cứu này có thể ứng dụng nano bạc làm chất kháng khuẩn và sử dụng nano bạc trong nhiều lĩnh vực khác.

6. Bố cục luận văn Ngoài phần mở đầu, kết luận và kiến nghị, nội dung luận văn gồm 3 chương như sau: Chương 1: Tổng quan Chương 2: Nguyên liệu và phương pháp nghiên cứu Chương 3: Kết quả và thảo luận

5 CHƯƠNG 1

TỔNG QUAN 1.1. GIỚI THIỆU VỀ CÔNG NGHỆ NANO 1.1.1. Khái niệm và lịch sử hình thành của công nghệ nano [35] Thuật ngữ “công nghệ nano” được biết đến từ những năm 70 của thế kỉ XX. Chữ nano, gốc Hy Lạp, được gắn vào trước các đơn vị đo để tạo ra đơn vị ước giảm đi 1 tỷ lần(10-9). Ví dụ : nanogam = 1 phần tỷ của gam ; nanomet = 1 phần tỷ mét. Công nghệ nano là công nghệ xử lý vật chất ở mức nanomet.

Bảng 1.1. So sánh kích thước của một số vật Độ dài sợi tóc Tế bào máu Vi khuẩn ecoli

Micromet µm = 103nm

nm

80 – 200

80.000 – 200.000

4–6

4.000 – 6.000

1

1.000

Λ ánh sáng thấy được Virus đậu mùa Đường kính AND 1 nguyên tử

400 – 750 0,2 – 0,3

200 – 300 2 0,1

Vào khoảng 400 năm trước công nguyên, Dermocrt đưa vào khái niệm “nguyên tử” để chỉ những thành phần nhỏ nhất của vật chất mà theo tiếng Hy Lạp cổ có nghĩa là “không chia nhỏ được”. Từ nano được sử dụng để diễn tả đơn vị đo đạc bằng 1 phần tỷ. Trong hệ thống đo đạc có nghĩa là 1/tỷ mét (1nm) hoặc 1/triệu nm với đơn vị này chúng ta đã đi vào lĩnh vực của nguyên tử hay phân tử. Đến năm 1905, trong luận văn tiến sĩ của Albert Einstein có đề tài: “Một phương pháp mới để xác định kích cỡ phân tử đường”, ông đã tính được

6 đường kính của phân tử đường vào khoảng 1nm. Tiền tố nano xuất hiện trong tài liệu khoa học lần đầu tiên vào năm 1908 khi Lohmann sử dụng nó để chỉ những sinh vật rất nhỏ với đường kính 200 nm.

Năm 1931, Max Knoll và Ernst Ruska phát minh ra kính hiển vi điện tử có thể tạo ảnh của những vật nhỏ hơn 1nm. Ý tưởng cơ bản về công nghệ nano được đưa ra bởi nhà vật lý học người Mỹ Richard Feynman vào năm 1959, ông cho rằng khoa học đã đi vào chiều sâu của cấu trúc vật chất đến từng phân tử, nguyên tử vào sâu hơn nữa.

Năm 1965, Gordon Moore, một trong những nhà sáng lập của công ty Intel (Mỹ) bằng trực giác của một nhà khoa học đã tiên đoán là cứ mỗi năm hai mật độ của các transitor được nhồi vào một con chip cho máy vi tính sẽ tăng gấp đôi nhờ vào kỹ thuật chế biến thu nhỏ và đặc tính của nguyên tố silicon, chip này đủ “thông minh” làm công việc đơn giản cộng trừ nhân chia thay cho cái bài toán Tàu. Đây là bước đầu thành công cho thấy sự tiến bộ của sự thu nhỏ từ cm đến mm; người ta đặt cái tên “Định luật Moore” cho sự tiên liệu này.

Vào năm 1968, Alfged Y.Cho và John Akthur của Bell Laboratories cùng với các đồng nghiệp của họ phát minh ra phương pháp epitaxy chùm phân tử và các kỹ thuật để cắt từng lớp nguyên tử ra khỏi bề mặt.

Năm 1974, Norio Taniguchi đề xướng ra thuật ngữ “công nghệ nano” để gọi các phương pháp chế tạo nhỏ hơn 1 nm và bắt đầu được giới khoa học thế giới sử dụng.

1.1.2. Cơ sở khoa học của công nghệ nano Một trong những đặc điểm quan trọng của vật liệu nano là kích thước vô cùng nhỏ do vậy số nguyên tử nằm trên bề mặt của vật liệu nano lớn hơn rất nhiều so với vật liệu có kích thước lớn hơn. Như vậy nếu ở vật liệu thường, chỉ có một số ít nguyên tử nằm trên bề mặt, còn phần lớn các nguyên tử còn

7 lại nằm sâu phía bên trong, bị các lớp ngoài che chắn thì trong cấu trúc của vật liệu nano, hầu hết các nguyên tử đều được phơi ra bề mặt hoặc bị che chắn không đáng kể. Do vậy diện tích bề mặt của vật liệu nano tăng lên rất nhiều so với vật liệu thông thường. Hay nói một cách khác, ở các vật liệu có kích thước nanomet, mỗi nguyên tử được tự do thể hiện toàn bộ tính chất của mình trong tương tác với môi trường xung quanh. Điều này đã làm xuất hiện nhiều đặc tính nổi trội, đặc biệt là các tính điện, quang, từ, xúc tác.

Công nghệ nano dựa trên ba cơ sở khoa học chính: Chuyển tiếp từ tính chất cổ điển đến tính chất lượng tử: khác với vật liệu khối, khi ở kích thước nano thì các tính chất lượng tử được thể hiện rất rõ ràng. Vì vậy khi nghiên cứu vật liệu nano chúng ta cần tính tới các thăng giáng ngẫu nhiên. Càng ở kích thước nhỏ thì các tính chất lượng tử càng thể hiện một cách rõ ràng hơn. Ví dụ một chấm lượng tử có thể được coi như một đại nguyên tử, nó có các mức năng lượng giống như một nguyên tử [26].

Hiệu ứng bề mặt: Cùng một khối lượng nhưng khi ở kích thước nano chúng có diện tích bề mặt lớn hơn rất nhiều so với khi chúng ở dạng khối. Điều này, có ý nghĩa rất quan trọng trong các ứng dụng của vật liệu nano có liên quan tới khả năng tiếp xúc bề mặt của vật liệu, như trong các ứng dụng vật liệu nano làm chất diệt khuẩn. Đây là một tính chất quan trọng làm nên sự khác biệt của vật liệu có kích thước nanomet so với vật liệu ở dạng khối [2].

Bảng 1.2. Số nguyên tử và năng lượng bề mặt của hạt nano hình cầu Đường kính hạt nano (nm) 10

Số Tỉ số nguyên nguyên tử trên bề mặt tử (%) 30.000 20

Năng lượng bề mặt (erg/mol) 4,08 x 1011

Năng lượng bề mặt/năng lượng tổng (%) 7,6

5

4.000

40

8,16 x 1011

14,3

2

250

80

2,04 x 1012

35,5

1

30

90

9,23 x 1012

82,2

8 Kích thước tới hạn: Kích thước tới hạn là kích thước mà ở đó vật giữ nguyên các tính chất về vật lý, hóa học khi ở dạng khối. Nếu kích thước vật liệu mà nhỏ hơn kích thước này thì tính chất của nó hoàn toàn bị thay đổi.

Nếu ta giảm kích thước của vật liệu đến kích cỡ nhỏ hơn bước sóng của vùng ánh sáng thấy được (400 - 700 nm), theo Mie hiện tượng "cộng hưởng plasmon bề mặt " xảy ra và ánh sáng quan sát được sẽ thay đổi phụ thuộc vào bước sóng ánh sáng xảy ra hiện tượng cộng hưởng. Hay như tính dẫn điện của vật liệu khi tới kích thước tới hạn thì không tuân theo định luật Ohm nữa. Mà lúc này điện trở của chúng sẽ tuân theo các quy tắc lượng tử. Mỗi vật liệu đều có những kích thước tới hạn khác nhau và bản thân trong một vật liệu cũng có nhiều kích thước tới hạn ứng với các tính chất khác nhau của chúng. Bởi vậy khi nghiên cứu vật liệu nano chúng ta cần xác định rõ tính chất sẽ nghiên cứu là gì. Chính nhờ những tính chất lý thú của vật liệu ở kích thước tới hạn nên công nghệ nano có ý nghĩa quan trọng và thu hút được sự chú ý đặc biệt của các nhà nghiên cứu.

Bảng 1.3. Độ dài tới hạn của một số tính chất của vật liệu Lĩnh vực Tính chất điện Tính chất từ Tính chất quang Tính siêu dẫn

Tính chất

Độ dài tới hạn (nm)

Bước sóng điện tử

10-100

Quãng đường tự do trung bình không đàn hồi

1-100

Hiệu ứng đường ngầm

1-10

Độ dày vách đômen

10-100

Quãng đường tán xạ spin

1-100

Hố lượng tử

1-100

Độ dài suy giảm

10-100

Độ sâu bề mặt kim loại

10-100

Độ dài liên kết cặp Cooper

0,1-100

Độ thẩm thấu Meisner

1-100

9 Tương tác bất định xứ Tính chất cơ

Xúc tác Siêu phân tử Miễn dịch

1-1000

Biên hạt

1-10

Bán kính khởi động đứt vỡ

1-100

Sai hỏng mầm

0,1-10

Độ nhăn bề mặt

1-10

Hình học topo bề mặt

1-10

Độ dài Kuhn

1-100

Cấu trúc nhị cấp

1-10

Cấu trúc tam cấp

10-1000

Nhận biết phân tử

1-10

1.1.3. Vật liệu nano Vật liệu nano là vật liệu trong đó ít nhất một chiều có kích thước nanomet. Về trạng thái của vật liệu, người ta phân chia thành ba trạng thái, rắn, lỏng và khí. Vật liệu nano được tập trung nghiên cứu hiện nay, chủ yếu là vật liệu rắn, sau đó mới đến chất lỏng và khí. Về hình dáng vật liệu, người ta phân ra thành các loại sau: Vật liệu nano không chiều (cả ba chiều đều có kích thước nano, không còn chiều tự do nào cho điện tử), ví dụ: đám nano, hạt nano.

Vật liệu nano một chiều là vật liệu trong đó hai chiều có kích thước nano, điện tử được tự do trên một chiều (hai chiều cầm tù), ví dụ: dây nano, ống nano.

Vật liệu nano hai chiều là vật liệu trong đó một chiều có kích thước nano, hai chiều tự do, ví dụ: màng mỏng.

Ngoài ra còn có vật liệu có cấu trúc nano hay nanocomposite trong đó chỉ có một phần của vật liệu có kích thước nm, hoặc cấu trúc của nó có nano không chiều, một chiều, hai chiều đan xen lẫn nhau.

1.1.4. Ứng dụng của vật liệu nano Công nghệ nano được xem là cuộc cách mạng công nghiệp, thúc đẩy sự

10 phát triển trong mọi lĩnh vực đặc biệt là y sinh học, năng lượng, môi trường, công nghệ thông tin, quân sự… và tác động đến toàn xã hội.

Trong y sinh học: các hạt nano được xem như là các robot nano thâm nhập vào cơ thể giúp con người có thể can thiệp ở qui mô phân tử hay tế bào.

Hiện nay, con người đã chế tạo ra hạt nano có đặc tính sinh học có thể dùng để hỗ trợ chẩn đoán bệnh, dẫn truyền thuốc, tiêu diệt các tế bào ung thư…

Năng lượng: nâng cao chất lượng của pin năng lượng mặt trời, tăng tính hiệu quả và dự trữ của pin và siêu tụ điện, tạo ra chất siêu dẫn làm dây dẫn điện để vận chuyển điện đường dài, … Điện tử - cơ khí: chế tạo các linh kiện điện tử nano có tốc độ xử lý cực nhanh, chế tạo các thế hệ máy tính nano, sử dụng vật liệu nano để làm các thiết bị ghi thông tin cực nhỏ, màn hình máy tính, điện thoại, tạo ra các vật liệu nano siêu nhẹ - siêu bền sản xuất các thiết bị xe hơi, máy bay, tàu vũ trụ…

Môi trường: chế tạo ra màng lọc nano lọc được các phân tử gây ô nhiễm; các chất hấp phụ, xúc tác nano dùng để xử lý chất thải nhanh chóng và hoàn toàn…

Hình 1.1. Các hạt nano vàng tấn công bao bọc protein của virus để ngăn cản sự phát triển của virus

11 1.1.5. Tình hình nghiên cứu vật liệu nano trong nước và nước ngoài a. Trong nước Tại Việt Nam trong những năm gần đây công nghệ nano bắt đầu được đầu tư và thu hút sự chú ý của các nhà khoa học. Tuy nhiên cho đến nay số lượng công trình nghiên cứu về kim loại nano được công bố trên tạp chí khoa học trong nước còn rất hạn chế. Đề tài nghiên cứu về vàng và platin nano để xúc tác chuyển hóa CO thành CO2 được tác giả Nguyễn Thiết Dũng Viện khoa học Vật liệu ứng dụng – Viện khoa học và công nghệ Việt Nam thực hiện (2009 – 2010). Về bạc, nhóm tác giả Nguyễn Đức Nghĩa, Hoàng Mai Hà công bố trên Tạp chí hóa học (2001) đã chế tạo được hạt nano bạc bằng phương pháp khử các ion bạc sử dụng tác nhân oleate trong polyme ổn định, thu được các hạt bạc có kích thước từ 4 – 7nm.

Các nhà khoa học Việt Nam cũng bắt đầu triển khai ứng dụng công nghệ nano trong chế tạo thuốc hướng đích và kế hoạch nghiên cứu ứng dụng của các hạt nano trong y - sinh học để chẩn đoán và chữa bệnh. Bài báo “chế tạo và ứng dụng hạt nano từ tính trong y sinh học” của nhóm tác giả Nguyễn Hữu Đức, Nguyễn Hoài Hà, Trần Mậu Danh Bộ môn Vật liệu và Linh kiện từ tính nano, khoa Vật lý kỹ thuật và Công nghệ nano, trường Đại học Công nghệ, Đại học Quốc Gia Hà Nội và Trung tâm Khoa học Vật liệu, trường Đại học Khoa học tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội báo cáo tại hội nghị Vật lý toàn quốc lần thứ VI (2005). Tuy nhiên, công nghệ nano vẫn là một điều gì đó mới lạ ở Việt Nam. Nói chung, công nghệ nano tại Việt Nam hiện chỉ mới đang đặt những viên gạch móng đầu tiên. b. Ngoài nước Phương pháp chế tạo hạt kim loại nano nói chung và chế tạo nano bạc nói riêng đã được rất nhiều nhà khoa học trên thế giới nghiên cứu. Phương pháp thường được sử dụng chủ yếu là: điện hóa, khử hóa học, khử nhiệt,

12 sinh học, khử do bức xạ ion hóa. Nguyên tắc chung của các phương pháp này là khử ion kim loại trong dung dịch thành nguyên tử kim loại, sau đó các nguyên tử liên kết với nhau thành tập hợp rồi phát triển kích thước thành các hạt nano và sử dụng polyme để ổn định hạt. Hướng nghiên cứu ứng dụng chính của nano bạc tập trung vào khả năng kháng lại các loại vi khuẩn, virut, các ứng dụng trong các thiết bị y tế và trong các thiết bị diệt khuẩn, lọc nước.v.v Theo nhận định của nhiều chuyên gia, công nghệ nano sẽ tạo nên một cuộc cách mạng đột phá trong nhiều ngành khoa học và đời sống, tạo tiền đề cho một “thế giới nhỏ hơn và thông minh hơn” [12].

1.1.6. Các phương pháp tổng hợp vật liệu nano Có hai phương pháp cơ bản để tổng hợp vật liệu nano là phương pháp đi từ dưới lên và phương pháp đi từ trên xuống. a. Phương pháp đi từ trên xuống Phương pháp đi từ trên xuống là phương pháp dùng kỹ thuật nghiền hoặc biến dạng để biến các vật liệu đến kích thước nano.

- Phương pháp nghiền Vật liệu ở dạng bột được trộn lẫn với những viên bi được làm từ các vật liệu rất cứng và đặt trong cối. Máy nghiền có thể là nghiền lắc, nghiền rung, nghiền quay. Các viên bi cứng va chạm vào nhau và phá vỡ bột đến kích thước nano. Kết quả thu được là vật liệu nano không chiều.

- Phương pháp biến dạng Phương pháp biến dạng có thể là đùn thuỷ lực, tuốt, cán ép. Nhiệt độ có thể được điều chỉnh tuỳ thuộc vào từng trường hợp cụ thể. Nếu nhiệt độ lớn hơn nhiệt độ phòng thì gọi là biến dạng nóng, còn nhiệt độ nhỏ hơn nhiệt độ phòng thì gọi là biến dạng nguội. Kết quả thu được là các hạt nano một chiều hoặc hai chiều.

13 Nhìn chung phương pháp đi từ trên xuống là phương pháp đơn giản, rẻ tiền nhưng hiệu quả, có thể chế tạo được một lượng lớn vật liệu. Tuy nhiên tính đồng nhất của vật liệu không cao và do vậy phương pháp đi từ trên xuống ít được dùng để điều chế vật liệu nano so với phương pháp đi từ dưới lên. b. Phương pháp đi từ dưới lên Ngược với phương pháp đi từ trên xuống, phương pháp đi từ dưới lên hình thành vật liệu nano từ các nguyên tử hoặc ion. Ưu điểm của phương pháp này là tổng hợp được vật liệu nano với kích thước nhỏ, đồng đều. Phần lớn các vật liệu nano hiện nay được điều chế từ phương pháp này. Nó có thể là phương pháp vật lý, hoá học hoặc kết hợp cả hai phương pháp.

- Phương pháp vật lý Đây là phương pháp tạo vật liệu nano từ nguyên tử hoặc chuyển pha. + Phương pháp chuyển pha Vật liệu được đun nóng rồi làm nguội với tốc độ nhanh để thu được trạng thái vô định hình. Sau đó tiến hành xử lý nhiệt để xảy ra quá trình chuyển pha từ vô định hình sang tinh thể (phương pháp làm nguội nhanh). + Phương pháp bốc bay nhiệt Vật liệu được đốt “phương pháp đốt” hoặc dùng tia bức xạ hoặc phóng điện hồ quang làm cho bay hơi. Sau khi ngưng tụ hơi ta sẽ thu được các hạt bột mịn có kích thước nano.

- Phương pháp hoá học Phương pháp hoá học là phương pháp chế tạo vật liệu nano từ các ion hoặc nguyên tử. Đây là phương pháp phổ biến nhất để tổng hợp vật liệu nano. Ưu điểm của phương pháp này là có thể tổng hợp được tất cả các dạng của vật liệu nano như dây nano, ống nano, hạt nano, thậm chí là cả các cấu trúc nano phức tạp mô phỏng sinh học. Hơn nữa, phương pháp này còn cho

14 phép can thiệp để tạo ra các vật liệu nano với kích thước nhỏ như mong muốn với độ đồng đều cao.

- Phương pháp khử hoá học Ở phương pháp khử hoá học, muối của kim loại tương ứng được khử với sự có mặt của các tác nhân làm bền để khống chế sự lớn lên của các hạt và ngăn cản sự keo tụ của chúng. Ưu điểm của phương pháp này là quy trình thực hiện đơn giản, không đòi hỏi các thiết bị đắt tiền, có thể điều khiển kích thước hạt như mong muốn và cho phép tổng hợp vật liệu với khối lượng lớn. Phương pháp này chủ yếu để tạo ra các hạt nano kim loại.

- Phương pháp sử dụng các hạt nano có sẵn trong tự nhiên Các chất có sẵn trong tự nhiên như zoelit, các hạt sắt, các phân tử sinh học,… có rất nhiều các lỗ nhỏ với kích thước nanomét. Các chất này vì thế có thể làm khuôn phản ứng tổng hợp vật liệu nano, …

1.2. HẠT NANO BẠC 1.2.1. Giới thiệu về kim loại bạc Từ thời Alexander Đại Đế (năm 356-323 trước công nguyên), con người đã biết sử dụng các dụng cụ bằng bạc để đựng thức ăn và đồ uống góp phần làm giảm nguy cơ gây độc. Qua thời gian những đặc tính quý giá của bạc đã được con người khai thác và sử dụng tạo ra nhiều sản phẩm hữu ích.

Bạc được kí hiệu là Ag, nằm ở ô thứ 47 trong bảng hệ thống tuần hoàn các nguyên tố hoá học, thuộc phân nhóm phụ nhóm IB. bạc có khối lượng phân tử là 107.868 (đơn vị C).

Bạc kim loại kết tinh ở dạng lập phương tâm diện, có bán kính nguyên tử là 1.44A0.

Bạc là kim loại chuyển tiếp, màu trắng, sáng, dễ dàng dát mỏng, có tính dẫn điện và dẫn nhiệt cao nhất và điện trở thấp nhất trong các kim loại.

15 Bảng 1.4. Một số hằng số vật lý của bạc Màu

Nhiệt độ

Nhiệt

Nhiệt độ

Tỷ

Độ

Độ

Độ

nóng

độ sôi

thăng hoa

khối

cứng

dẫn

dẫn

chảy

(oC)

(KJ/mol)

thang

điện

nhiệt

(oC) Trắng

960

moxo 2167

283,6

10,50

2,7

Hg =1 Hg =1 59

49

Cấu hình electron [Kr]4d105s1 , có số oxi hóa là +1 và +2, phổ biến nhất là trạng thái oxi hóa +1.

Trong tự nhiên, bạc tồn tại hai dạng đồng vị bền là Ag-107(52%) và Ag109(48%). Bạc không tan trong nước, môi trường kiềm nhưng có khả năng tan trong một số axit mạnh như axit nitric, sufuric đặc nóng .v.v.

1.2.2. Đặc tính kháng khuẩn của bạc Là một kim loại quý, ngoài giá trị thương mại và thẩm mỹ, bạc còn được biết đến bởi tính kháng khuẩn tự nhiên của nó. Từ xa xưa bạc đã được dùng để khử trùng nước uống và ngăn chặn sự phát tán dịch bệnh. Bạc có khả năng tiêu diệt phổ rộng các loại vi khuẩn, đồng thời là một chất thân thiện với môi trường, không có mùi khó chịu, không gây hiệu ứng độc hại khi tiếp xúc trực tiếp với cơ thể con người và động vật.

Người ta cũng đã sử dụng đặc tính này của bạc để phòng bệnh. Người cổ đại sử dụng các bình bằng bạc để lưu trữ nước, rượu dấm. Trong thế kỷ 20, người ta thường đặt một đồng bạc trong chai sữa để kéo dài độ tươi của sữa.

Bạc và các hợp chất của bạc được sử dụng rộng rãi từ đầu thế kỷ XIX đến giữa thế kỷ XX để điều trị các vết bỏng và khử trùng [30].

Sau khi thuốc kháng sinh được phát minh và đưa vào ứng dụng với hiệu quả cao người ta không còn quan tâm đến tác dụng kháng khuẩn của bạc nữa.

Tuy nhiên, từ những năm gần đây, do hiện tượng các chủng vi sinh ngày càng trở nên kháng thuốc, người ta lại quan tâm trở lại đối với việc ứng dụng khả

16 năng diệt khuẩn và các ứng dụng khác của bạc, đặc biệt là dưới dạng hạt có kích thước nano.

Hình 1.2. Minh họa khả năng diệt khuẩn của bạc 1.2.3. Cơ chế kháng khuẩn của bạc Các đặc tính kháng khuẩn của bạc bắt nguồn từ tính chất hóa học của các ion Ag+. Ion này có khả năng liên kết mạnh với peptidoglican, thành phần cấu tạo nên thành tế bào của vi khuẩn và ức chế khả năng vận chuyển oxy vào bên trong tế bào dẫn đến làm tê liệt vi khuẩn. Nếu các ion bạc được lấy ra khỏi tế bào ngay sau đó, khả năng hoặt động của vi khuẩn lại có thể được phục hồi. Do động vật không có thành tế bào,vì vậy chúng ta không bị tổn thương khi tiếp xúc với các ion này.

Hình 1.3. Tác động của ion bạc lên vi khuẩn

17 Các hạt nano bạc có kích thước từ 1-10nm thì thể hiện tác động mạnh đối với vi khuẩn. Do kích thước nhỏ thì khả năng tác động và thâm nhập của hạt nano bạc qua lớp màng vi khuẩn là rất tốt. Vì thế tác dụng diệt khuẩn ở bên trong cơ thể vi khuẩn rất hiệu quả. Đồng thời ở kích thước nano thì diện tích bề mặt của hạt nano lớn hơn rất nhiều so với khối hạt của nó. Cho nên khả năng tương tác với vi khuẩn thông qua tiếp xúc bề mặt tăng lên. Nếu kích thước của hạt nano càng nhỏ thì càng tốt. Bởi vì kích thước càng nhỏ thì đặc tính diệt khuẩn rất lớn.

Có một cơ chế tác động của các ion bạc lên vi khuẩn đáng chú ý được mô tả như sau: Sau khi Ag+ tác động lên lớp màng bảo vệ của tế bào vi khuẩn gây bệnh nó sẽ đi vào bên trong tế bào và phản ứng với nhóm sunfuahydrin – SH của phân tử enzym chuyển hóa oxy và vô hiệu hóa men này dẫn đến ức chế quá trình hô hấp của tế bào vi khuẩn [6].

Hình 1.4. Ion bạc vô hiệu hóa enzym chuyển hóa oxy của vi khuẩn Các ion bạc còn có khả năng liên kết với các base của DNA và trung hòa điện tích của gốc phosphate do đó ngăn chặn quá trình sao chép DNA [28].

Ngoài ra, các ion bạc còn có khả năng ức chế quá trình phát triển của vi khuẩn bằng cách sản sinh ra ôxy nguyên tử siêu hoạt tính trên bề mặt của hạt nano bạc: 2Ag+ + O-2 --> 2Ag0 + O0

18

Hình 1.5. Ion bạc liên kết với các base của DNA

Hình 1.6. Nano bạc tấn công vào tế bào vi khuẩn 1.2.4. Giới thiệu về nano bạc Nano bạc là chất được xem như là “dung dịch bạc”được khai thác và phát triển bằng công nghệ tiên tiến hàng đầu mang nguyên lý kháng khuẩn, tiệt trùng siêu mạnh.

Dưới tác dụng của các Ion bạc, tế bào của hơn 650 loại vi khuẩn bị phá hủy và tiêu diệt, ngoài ra nano bạc còn có tính năng ngăn mùi hôi.

Nano bạc có đặc tính kháng khuẩn và ngăn ngừa vi khuẩn phát sinh tới 99,99%, ích lợi hơn gấp nhiều lần so với các sản phẩm kháng khuẩn khác.

Khi cho tiếp xúc với nano bạc trong vòng 5 phút thì hầu hết những vi khuẩn sống đều bị tiêu diệt.

19 Bạc nano là vật liệu có diện tích bề mặt riêng rất lớn, có những đặc tính độc đáo sau [9]: - Tính khử khuẩn, chống nấm, khử mùi, có khả năng phát xạ tia hồng ngoại đi xa.

- Không có hại cho sức khỏe con người với liều lượng tương đối cao, không có phụ gia hóa chất.

- Có khả năng phân tán ổn định trong các loại dung môi khác nhau (trong các dung môi phân cực như nước và trong các dung môi không phân cực như benzene, toluene).

- Độ bền hóa học cao, không bị biến đổi dưới tác dụng của ánh sáng và các tác nhân oxy hóa khử thông thường.

- Chi phí cho quá trình sản xuất thấp.

- Ổn định ở nhiệt độ cao.

1.2.5. Tính chất của hạt nano bạc Hạt nano kim loại có hai tính chất khác biệt so với vật liệu khối đó là hiệu ứng bề mặt và hiệu ứng kích thước. Tuy nhiên, do đặc điểm các hạt nano có tính kim loại, tức là có mật độ điện tử tự do lớn thì các tính chất thể hiện có những đặc trưng riêng khác với các hạt không có mật độ điện tử tự do cao. a. Tính chất quang học Tính chất quang học của hạt nano bạc trộn trong thủy tinh làm cho các sản phẩm từ thủy tinh có các màu sắc khác nhau đã được người La Mã sử dụng từ hàng ngàn năm trước. Các hiện tượng đó bắt nguồn từ hiện tượng cộng hưởng Plasmon bề mặt (surface plasmon resonance) do điện tử tự do trong hạt nano hấp thụ ánh sáng chiếu vào. Kim loại có nhiều điện tử tự do, các điện tử tự do này sẽ dao động dưới tác dụng của điện từ trường bên ngoài như ánh sáng. Thông thường các dao động bị dập tắt nhanh chóng bởi các sai hỏng mạng hay bởi chính các nút mạng tinh thể trong kim loại khi quãng

20 đường tự do trung bình của điện tử nhỏ hơn kích thước. Nhưng khi kích thước của kim loại nhỏ hơn quãng đường tự do trung bình thì hiện tượng dập tắt không còn nữa mà điện tử sẽ dao động cộng hưởng với ánh sáng kích thích.

Do vậy, tính chất quang của hạt nano được có được do sự dao động tập thể của các điện tử dẫn đến từ quá trình tương tác với bức xạ sóng điện từ. Khi dao động như vậy, các điện tử sẽ phân bố lại trong hạt nano làm cho hạt nano bị phân cực điện tạo thành một lưỡng cực điện. Do vậy xuất hiện một tần số cộng hưởng phụ thuộc vào nhiều yếu tố nhưng các yếu tố về hình dáng, độ lớn của hạt nano và môi trường xung quanh là các yếu tố ảnh hưởng nhiều nhất. Ngoài ra, mật độ hạt nano cũng ảnh hưởng đến tính chất quang. Nếu mật độ loãng thì có thể coi như gần đúng hạt tự do, nếu nồng độ cao thì phải tính đến ảnh hưởng của quá trình tương tác giữa các hạt. b. Tính chất điện Tính dẫn điện của kim loại rất tốt, hay điện trở của kim loại nhỏ nhờ vào mật độ điện tử tự do cao trong đó. Đối với vật liệu khối, các lí luận về độ dẫn dựa trên cấu trúc vùng năng lượng của chất rắn. Điện trở của kim loại đến từ sự tán xạ của điện tử lên các sai hỏng trong mạng tinh thể và tán xạ với dao động nhiệt của nút mạng (phonon). Tập thể các điện tử chuyển động trong kim loại (dòng điện I) dưới tác dụng của điện trường (U) có liên hệ với nhau thông qua định luật Ohm: U = IR, trong đó R là điện trở của kim loại. Định luật Ohm cho thấy đường I-U là một đường tuyến tính. Khi kích thước của vật liệu giảm dần, hiệu ứng lượng tử do giam hãm làm rời rạc hóa cấu trúc vùng năng lượng. Hệ quả của quá trình lượng tử hóa này đối với hạt nano là I-U không còn tuyến tính nữa mà xuất hiện một hiệu ứng gọi là hiệu ứng chắn Coulomb (Coulomb blockade) làm cho đường I-U bị nhảy bậc với giá trị mỗi bậc sai khác nhau một lượng e/2C cho U và e/RC cho I, với e là điện tích của điện tử, C và R là điện dung và điện trở khoảng nối hạt nano với điện cực.

21 c. Tính chất từ Các kim loại quý như vàng, bạc,... có tính nghịch từ ở trạng thái khối do sự bù trừ cặp điện tử. Khi vật liệu thu nhỏ kích thước thì sự bù trừ trên sẽ không toàn diện nữa và vật liệu có từ tính tương đối mạnh. Các kim loại có tính sắt từ ở trang thái khối như các kim loại chuyển tiếp sắt, cô ban, ni ken thì khi kích thước nhỏ sẽ phá vỡ trật tự sắt từ làm cho chúng chuyển sang trạng thái siêu thuận từ. Vật liệu ở trạng thái siêu thuận từ có từ tính mạnh khi có từ trường và không có từ tính khi từ trường bị ngắt đi, tức là từ dư và lực kháng từ hoàn toàn bằng không. d. Tính chất nhiệt Nhiệt độ nóng chảy Tm của vật liệu phụ thuộc vào mức độ liên kết giữa các nguyên tử trong mạng tinh thể. Trong tinh thể, mỗi một nguyên tử có một số các nguyên tử lân cận có liên kết mạnh gọi là số phối vị. Các nguyên tử trên bề mặt vật liệu sẽ có số phối vị nhỏ hơn số phối vị của các nguyên tử ở bên trong nên chúng có thể dễ dàng tái sắp xếp để có thể ở trạng thái khác hơn. Như vậy, nếu kích thước của hạt nano giảm, nhiệt độ nóng chảy sẽ giảm.

Ví dụ, hạt vàng 2 nm có Tm = 500°C, kích thước 6 nm có Tm = 950°C [20]. e. Tính chất xúc tác Do hạt nano có số lượng nguyên tử hoạt động trên bề mặt lớn hơn so với kim loại khối nên hạt nano sử dụng trong xú tác sẽ tốt hơn so với các chất rắn thông thường.

Hạt nano có cấu trúc rất chặt chẽ về kích thước nguyên tử mà lượng lớn khác thường của các nguyên tử có trên bề mặt. Có thể đánh gía sự tập trung này bởi công thức: Ps = 4N(-1/3)×100 Trong đó: Ps: tỉ số của số nguyên tử trên bề mặt N: Tổng số nguyên tử trong hạt vật liệu Một hạt nano với 13 nguyên tử ở cấu hình lớp vỏ ngoài thì có tới 12

22 nguyên tử trên bề mặt và chỉ một ở phía trong. Hạt nano bạc 3 nm có chứa khoảng 1000 nguyên tử thì có 40% tổng số nguyên tử trên bề mặt. Hạt có đường kính 150 nm chứa khoảng 107 nguyên tử thì có khoảng 1% nguyên tử trên bề mặt.

Từ hiệu ứng bề mặt này, có sự thay đổi khả năng phản ứng của hạt nano từ hiệu ứng giam cầm điện tử. Từ sự thay đổi này trong cấu trúc điện tử có thể làm tăng hoạt tính xúc tác một cách đặc biệt trong hạt nano mà khác rất nhiều so với hiệu ứng ở vật liệu khối.

Phổ quang học chỉ ra rằng cấu trúc điện tử của kim loại nhỏ hơn khoảng 5 nm so với vật liệu khối. Một lượng nhỏ các nguyên tử kéo theo kết quả của sự thành lập các dải electron với phạm vi của các electron hóa trị lớn hơn, và trong vùng nhỏ hơn của dải hóa trị. Sự biến đổi năng lượng và cấu trúc điện tử được phát ra bởi độ cong bề mặt của hạt nano kim loại làm tăng độ co bóp của hàng rào so với vật liệu khối. Hằng số hàng rào nhỏ hơn là nguyên nhân làm thay đổi trung tâm của dải d tới những năng lượng cao hơn, làm tăng khả năng phản ứng của bề mặt chất bị hút bám.

1.2.6. Phương pháp chế tạo nano bạc Người ta có thể sử dụng các quy trình khác nhau cũng như các điều kiện khác nhau: chất đầu, phương pháp, điều kiện lọc, rửa, sấy, nung,… để điều chế Ag nano kích cỡ khác nhau phục vụ cho những mục đích khác nhau. Đối với hạt nano bạc, người ta thường điều chế bằng phương pháp từ dưới lên. Nguyên tắc là khử ion Ag+ thành Ag. Các ion này sau đó liên kết với nhau tạo thành hạt nano và các hạt nano này sẽ được bọc bởi các chất ổn định như PVP, PVE, chitosan.v.v. Các phương pháp từ trên xuống ít được sử dụng vì nano bạc chế tạo bằng phương pháp này thường có kích thước hạt lớn và không đồng đều. Hiện nay các vật liệu kim loại nano bạc dưới dạng bột hay dung dịch keo được chế tạo chủ yếu bằng các phương pháp sau:

23 a. Phương pháp ăn mòn laze Đây là phương pháp từ trên xuống. Vật liệu ban đầu là một tấm bạc được đặt trong một dung dịch có chứa chất hoạt hóa bề mặt. Một chùm laser dạng xung có buớc sóng 532 nm, độ rộng xung là 10 ns, tần số 10Hz, năng lượng mỗi xung là 90mJ, đường kính vùng kim loại bị tác dụng từ 1nm - 3nm. Dưới tác dụng của chùm laser xung, các hạt nano có kích thước khoảng 10 nm được hình thành và được bao phủ bởi chất hoạt hóa bề mặt CnH2n+1SO4Na (với n = 8, 10, 12, 14) nồng độ từ 0,001 đến 0,1 M [18]. b. Phương pháp bay hơi vật lý Bay hơi vật lý là phương pháp từ trên xuống, đó là một công cụ góp phần cho sự phát triển của công nghệ nano. Bay hơi vật lý bao gồm kỹ thuật ngưng tụ khí trơ, đồng ngưng tụ và ngưng tụ dòng hơi phun trên bia bắn.

- Kỹ thuật ngưng tụ khí trơ: cho hóa hơi sợi dây bạc tinh khiết ở nhiệt độ cao trong điều kiện chân không, sau đó dòng hơi bạc nguyên tử quá bão hòa được ngưng tụ và phát triển thành hạt bạc khi tiếp xúc với khí heli và được làm lạnh bởi nitơ lỏng.

- Kỹ thuật đồng ngưng tụ: tương tự như ngưng tụ khí trơ nhưng quá trình hình thành và phát triển hạt xảy ra trên lớp bằng dung môi thích hợp.

Kỹ thuật ngưng tụ khí trơ và đồng ngưng tụ được thực hiện ở nhiệt độ cao (>2.0000C), sản phẩm tạo ra có độ tinh khiết cao, kích thước hạt nano bạc trung bình 75nm(phương pháp ngưng tụ khí trơ), 12nm (phương pháp đồng ngưng tụ) [23]. c. Các phương pháp hóa học Có nhiều phương pháp khác nhau để tổng hợp vật liệu nano bạc, trong đó phương pháp hóa học là một phương pháp có nhiều ưu điểm. Ưu điểm nổi trội nhất phải kể đến là mức độ đồng nhất hóa học rất tốt do đó có thể trộn lẫn các chất khác nhau ở cấp độ phân tử. Không những thiết bị đơn giản, mà với

24 phương pháp hóa học người ta có thể kiểm soát được các điều kiện phản ứng, các điều kiện ảnh hưởng đến kích thước hạt và hơn nữa còn điều khiển được kích thước hạt như mong muốn.

Dưới đây là một số phương pháp thường được sử dụng để điều chế vật liệu nano, đặt biệt là Ag nano.

- Phương pháp phân hủy nhiệt Phương pháp này người ta thường sử dụng một muối của bạc và axit hữu cơ ( thường là các axit béo mạch dài vì những axit này có tác dụng bảo vệ).

Muối đó đem nung ở nhiệt độ <3000C trong vòng 2 giờ thu được tinh thể Ag nano kích cỡ nhỏ và có đường phân bố kích thước hẹp.

- Phương pháp sử dụng màng các chất đa điện li Các chất cao phân tử chứa các nhóm có khả năng ion hoá được gọi là các chất đa điện li. Trong dung dịch chất đa điện li có các ion lớn và ion tương ứng. Đặc điểm chính của các chất đa điện li đó là cấu hình của mạch cao phân tử tích điện, có sự phân bố các đối ion ở trong mạch và xung quanh mạch cao phân tử. Do đặc điểm của mạch cao phân tử các chất điện li nên chúng có thể tạo thành các “hố” kích thước nano mang điện tích âm và sẽ giữ các ion Ag+ trong đó. Sử dụng phương pháp này có thể tổng hợp được các hạt nano với kích thước khoảng 2 - 4nm và độ đồng đều cao [4].

- Phương pháp polyol [14], [16], [21] Có thể dùng Etylenglycol và các diol làm chất khử, ở nhiệt độ cao với sự có mặt của chất làm bền để tạo ra các hạt Ag nano. Nhưng qua nghiên cứu người ta thấy rằng khả năng của poly etylenglycol (PEG) nhạy hơn, nó lại có mạch cacbon dài nên PEG vừa là chất khử, vừa là chất bảo vệ trong quá trình phản ứng.

Trong công trình [14] đã tiến hành như sau: Đun PEG đến 800C, cho dung dịch AgNO3 vào, giữ nhiệt độ ở 800C và khuấy đều trong một giờ. Khi

25 màu đỏ của dung dịch chuyển từ hồng sang màu xanh đen, chứng tỏ các hạt bạc nano đã được tạo thành. Các hạt này bền trong nhiều tháng, chứng tỏ PEG là một chất bảo vệ tốt.

- Phương trình phản ứng: RCH2CH2OH + 2Ag+ = RCH2CHO + 2Ag + 2 H+ Đây là một phương pháp mới và đơn giản để điều chế các hạt Ag nano.

Khi sử dụng PEG không cần phải thêm dung môi, chất hoạt động bề mặt hay chất khử nữa. Hình dạng và kích thước của Ag nano phụ thuộc vào nhiệt độ và nồng độ của chất phản ứng. Các kết quả nghiên cứu cũng chỉ ra rằng: Khi độ dài của mạch polyme tăng lên thì khả năng khử của PEG cũng tăng. Các hạt Ag nano thu được bằng phương pháp này có kích thước khá nhỏ và đồng đều, khoảng 8-10nm.

- Phương pháp khử hóa học [2], [7], [8], [25] Vật liệu Ag nano chủ yếu được điều chế bằng phản ứng khử ion Ag+ trong dung dịch bởi các tác nhân khử êm dịu với sự có mặt của các chất làm bền. * Tác nhân khử Tác nhân khử là yếu tố có tính chất quyết định kích thước, hình dáng hạt tạo thành. Nếu chất khử quá mạnh, quá trình khử diễn ra quá nhanh, số lượng Ag sinh ra quá nhiều sẽ kết tụ lại với nhau tạo ra các hạt có kích thước lớn hơn. Ngược lại, nếu chất khử quá yếu, quá trình tổng hợp sẽ đạt hiệu suất thấp, thời gian phản ứng quá dài làm làm phát sinh nhiều sản phẩm phụ không mong muốn.

Các tác nhân khử rất đa dạng, thường là: fomandehit, hydzazin, muối tactrat, xitrat, NaBH4, các polyol… * Tác nhân bảo vệ Các chất bảo vệ này có vai trò chủ chốt trong việc điều chỉnh kích thước hạt bạc, bằng cách khống chế sự lớn lên của các hạt Ag và ngăn cản sự keo tụ

26 của chúng. Các chất bảo vệ thường là các polyme và các chất hoạt động bề mặt như polyvinylancol, polyetylenglycol, xenluloaxetat, silica…

Cơ chế làm bền có thể được giải thích như sau: Phân tử các chất làm bền thường có các nhóm phân cực có ái lực mạnh với ion Ag+ và các phân tử Ag kim loại. Đó là nhóm –OH ở PVA, xenluloaxetat, silica,… nhóm chứa nguyên tử O, N trong PVP, nhóm -COO trong các axit béo, nhóm -SH trong các thiol Rn(SH) (OH). Trong quá trình phản ứng, do các ion Ag+ đã được gắn lên trên các polyme nên không thể lớn lên một cách tự do. Hơn nữa các hạt Ag nano khi vừa hình thành đã được ngăn cách với nhau bởi lớp vỏ polyme lớn và không thể kết tụ được với nhau. Điều này đã khống chế cả quá trình lớn lên và tập hợp của các hạt, do đó dễ tạo kích thước hạt nhỏ và đồng đều.

Ngoài ra các hạt Ag nano còn được làm bền theo cơ chế làm bền của các hạt keo. Khi ion Ag+ chưa bị khử hoàn toàn, chúng được hấp phụ trên bề mặt hạt và tạo thành các mixen gồm nhân bạc, một lớp chất bảo vệ và lớp điện kép của Ag+ và NO-3. Nhờ lớp điện kép này mà các hạt Ag nano mang điện tích trái dấu và đẩy nhau, tránh hiện tượng keo tụ.

Bên cạnh đó các yếu tố khác như: pH, nồng độ chất tham gia phản ứng, nhiệt độ của phản ứng, tốc độ, thời gian phản ứng… cũng ảnh hưởng tới chất lượng sản phẩm tạo thành. Ví dụ khi pH quá lớn sẽ xảy ra quá trình tạo thành Ag2O nên khó khống chế phản ứng, đặc biệt khi pH cao, ion OH- làm mỏng lớp điện kép bao ngoài hạt nano làm các hạt nano dễ tập hợp. Khi nồng độ thấp, tốc độ cung cấp chất phản ứng nhỏ, các hạt nano thường tạo thành nhỏ và đồng đều hơn.

Phương pháp này thường được sử dụng nhiều trong phòng thí nghiệm vì quy trình sản xuất ra Ag nano khá đơn giản, không đòi hỏi thiết bị quá hiện đại, dễ khống chế các điệu kiện phản ứng để thu được kích thước hạt theo

27 mong muốn đồng thời có thể tổng hợp với lượng lớn. Vì vậy phương pháp khử hóa học với những ưu điểm nổi bật sẽ là sự lựa chọn tối ưu để tổng hợp các loại vật liệu này. d. Phương pháp hóa siêu âm Trong quá trình co lại. Do đó, sự phát triển của lỗ hổng trong quá trình giãn nở sẽ lớn hơn trong quá trình co lại. Sau nhiều chu kì siêu âm, lỗ hổng sẽ phát triển. Lỗ hổng có thể phát triển đến một kích thước tới hạn mà tại kích thước đó lỗ hổng có thể hấp thụ hiệu quả năng lượng của sóng siêu âm. Kích thước này gọi là kích thước cộng hưởng, nó phụ thuộc vào tần số của sóng âm.

Ví dụ, với tần số 20 kHz, kích thước này khoảng 170 mm. Lúc này, lỗ hổng có thể phát triển rất nhanh trong một chu kì duy nhất của sóng siêu âm. Một khi lỗ hổng đã phát triển quá mức, ngay cả trong trường hợp cường độ siêu âm thấp hay cao, nó sẽ không thể hấp thụ năng lượng siêu âm một cách có hiệu quả được nữa. Và khi không có năng lượng tiếp ứng, lỗ hổng không thể tồn tại lâu được. Chất lỏng ở xung quanh sẽ đổ vào và lỗ hổng bị suy sụp. Sự suy sụp của lỗ hổng tạo ra một môi trường đặc biệt cho các phản ứng hoá học - các điểm nóng (hot spot). Hóa siêu âm được ứng dụng để chế tạo rất nhiều loại vật liệu nano như vật liệu nano xốp, nano dạng lỏng, hạt nano, ống nano. e. Phương pháp khử sinh học Dùng vi khuẩn là tác nhân khử ion kim loại. Người ta cấy vi khuẩn MKY3 vào trong dung dịch có chứa ion bạc để thu được hạt nano bạc.

Phương pháp này đơn giản, thân thiện với môi trường và có thể tạo hạt với số lượng lớn [5].

1.2.7. Ứng dụng của hạt nano bạc Với sự phát triển của công nghệ nano, bạc nano là một đối tượng nhận được nhiều chú ý của các nhà khoa học cũng như các doanh nghiệp. Vì bạc không những mang lại những đặc tính đáng quý của vật liệu nano mà còn có

28 những tính chất riêng khác biệt ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau. Gần đây người ta đã phát hiện ra rất nhiều ứng dụng khả dĩ của hạt nano bạc để tiêu diệt tế bào ung thư. a. Ứng dụng của nano bạc trong y học và sức khỏe con người Trong lĩnh vực y học, bạc nano sử dụng rất phổ biến, không chỉ làm các dung dịch có tính sát trùng cao trên cơ thể, người ta còn tìm ra phương pháp khử bạc nano lên các dụng cụ y tế để vô trùng tuyệt đối, nhất là các thiết bị hoạt động bên trong cơ thể khi mổ nội soi, tim, phổi, làm khớp xương nhân tạo, những bộ phận giả,… Gần đây người ta phát hiện việc dùng nano bạc như một chất kháng sinh thiên nhiên có nhiều ưu điểm so với chất kháng sinh tổng hợp. Thứ nhất, các kháng sinh tổng hợp thường có hiệu ứng phụ là diệt cả những enzyme và vi sinh vật có ích trong cơ thể nên khi dùng chúng thường làm cho cơ thể thiếu vitamin và có thể gây tiêu chảy. Bạc tránh được hiện tượng này vì bạc diệt vi trùng có hại nhưng không đụng đến các tế bào và vi khuẩn có ích. Bạc còn diệt được nhiều virus mà kháng sinh tổng hợp không làm được. Thứ hai, sau một thời gian sử dụng kháng sinh tổng hợp, nhiều vi sinh vật gây bệnh sống sót, và qua vài đời, ở chúng xuất hiện tính đề kháng với các loại kháng sinh. Nhưng bạc diệt hoàn toàn mầm bệnh theo một cơ chế khác hẳn, can thiệp vào hoạt động sống của vi khuẩn gây hại để làm chết chúng nên chúng không thể tự thích nghi để chống lại bạc.

Một vài ứng dụng của bạc trong y học như: + Khẩu trang nano bạc: Được thiết kế với 3-4 lớp gồm 2 lớp vải, một lớp vật liệu tẩm nano bạc và than hoạt tính ở giữa, loại khẩu trang này có khả năng diệt khuẩn, diệt virus, lọc không khí rất tốt. Lớp vải tẩm nano bạc có chức năng diệt vi khuẩn, virus, nấm bị giữ lại trên khẩu trang đồng thời có tác dụng khử mùi.

29

Hình 1.7. Khẩu trang nano bạc do viện môi trường sản xuất + Sản xuất thuốc chữa bệnh

Hình 1.8. Các dược phẩm sử dụng nano bạc + Màng hô hấp: Đó là một tấm màng mỏng có thể cho khí và hơi nước qua nhưng không thể cho chất lỏng đi qua, có vô số những lỗ khí nhỏ tồn tại trong tấm film. Các hạt nano bạc gần đây đã được kết hợp với film polyolefin với đặc tính kháng khuẩn rất tốt.

30

Hình 1.9. Ảnh SEM của các hạt nano bạc kết hợp với film polyolefin b. Ứng dụng nano bạc trong sản suất hàng tiêu dùng Một số tính chất đặc trưng của nano bạc được ứng dụng trong sản xuất hàng tiêu dùng: Vì nano bạc ở trạng thái keo (colloid), không phải dạng ion như thường gặp, mà tồn tại ở dạng bạc nguyên tố nên không bị thất thoát trong khi chùi rửa. Trong khi ứng dụng sản phẩm chỉ cần một phần bạc rất nhỏ để kháng khuẩn. Khả năng kháng khuẩn có tác dụng suốt quá trình tồn tại của sản phẩm. Ứng dụng của Nano bạc vào sản phẩm ở nồng độ rất thấp. Ngay khi chúng ta ăn các sản phẩm có chứa Nano bạc, thì hàm lượng nano bạc cũng không thể cao hơn định mức WHO đã đưa ra. Hàm lượng nano bạc tiết ra ngoài dùng diệt khuẩn so ra thấp hơn định mức của WHO ở vào cấp lũy thừa nên rất an toàn khi sử dụng.

Sản phẩm có chứa Nano bạc được đưa vào sản phẩm qua qui trình nóng chảy của nhựa, điều khiển sự thất thoát qua sự chà sát (vật lý) không thể xảy ra. Mọi tác động chà sát bào mòn gây thất thoát ở cấp độ lớn hơn cấp nano.

Nano bạc ở dạng colloid có tính chất làm ảnh hưởng đến màu sắc của sản phẩm. Thí dụ sản phẩm trắng trong sẽ trở nên hơi có màu beige, trắng tự nhiên, hoặc màu như rượu champagne. Đối với các màu vàng, cam, xanh lợt,… thì không bị ảnh hưởng. Có thể xảy ra hiện tượng màu cơ bản bị biến

31 đổi, tuy nhiên không nhất thiết phải xảy ra hiện tượng này. Bù lại sản phẩm sẽ không bị vàng ố, tức là không có sự thay đổi màu qua ánh sáng hoặc qua các qui trình giặt giũ,...

Lệ thuộc vào diện tích lớn của các sản phẩm sợi, như micro fiber,... chúng ta cần cho mỗi sản phẩm những thông số khác nhau, tuy nhiên hàm lượng nano bạc sẽ vẫn thấp hơn 0,05 – 0,5 phần ngàn. Đối với các thùng chứa, chai, bình, thông số lại hoàn toàn khác hẳn. Nồng độ nano bạc từ 0,2 0,5 phần ngàn là chuẩn, tuy nhiên vẫn còn lệ thuộc các yếu tố sản xuất khác.

Việc sản xuất các mặt hàng tiêu dùng bằng kim loại bạc nguyên chất hoặc phủ chúng bằng bạc là rất đắt. Tuy nhiên, các nghiên cứu đã phát hiện ra rằng, pha các nguyên liệu khác với hạt nano bạc là một phương pháp thích hợp để khai thác tính chất của bạc. Các hạt nano siêu nhỏ thể hiện các tính chất khác biệt hoặc nổi bật hơn so với nguyên liệu dạng macro. Các hạt nano siêu nhỏ làm cho các hạt có diện tích bề mặt lớn cân đối với khối lượng của chúng. Trường hợp bạc ở dạng hạt nano, cho phép chúng tương tác dễ dàng với các hạt khác và tăng hiệu quả kháng khuẩn. Hiệu quả này lớn tới mức 1 gam hạt nano bạc có thể tạo tính chất kháng khuẩn tới hàng trăm mét vuông chất nền. Hiện nay, các sản phẩm làm bằng những hạt nano bạc đã được các cơ quan FDA, EPA của Mỹ, SIAA của Nhật Bản,... chính thức phê chuẩn.

Hiện nay, các nhà sản xuất đã sản xuất các hàng tiêu dùng sử dụng tính chất kháng khuẩn của các hạt nano bạc như tủ lạnh, điều hòa và máy giặt.

Ngoài ra các loại đồ chơi, quần áo, hộp đựng thực phẩm, chất tẩy quần áo cũng đã sử dụng nano bạc. Một số ứng dụng tiềm năng khác của các hạt nano bạc cũng đang được xem xét áp dụng trong mô cấy sinh học, băng vết thương,...

Ngoài ra, hiện nay nano bạc còn ứng dụng sản xuất sợi nhân tạo dùng dệt vải, khăn quần áo có chức năng kháng khuẩn, chống hôi. Trong lĩnh vực hóa

32 học polimer để sản xuất PET, PP, PA, các hạt nhựa sẽ được trộn chung vào các hạt nhựa không chứa nano bạc khác trong quá trình sản xuất, kéo sợi.

Nano bạc không chỉ tẩm, phủ lên bề mặt mà được đưa vào trong sản phẩm qua qui trình nóng chảy dùng sản xuất tấm ra trải giường, khăn lau chén, bát, thảm trải nền nhà, túi bọc tấm đệm giường, quần áo (tạp dề, vớ (tất), tshirts,…) cũng như các sản phẩm vệ sinh khác như quần áo cho bệnh viện, quần áo bảo vệ, khẩu trang. Ngoài ra, nano bạc còn dùng trong các qui trình sản xuất khác như sản xuất nhựa nhiệt dẻo, qui trình phun ép các bộ phận, các bình chứa, chai,... hoặc ống nhựa dẫn chất lỏng, nước.

Một số hàng tiêu dùng có chứa nano bạc

Hình 1.10. Bình sữa làm bằng nhựa có pha thêm nano bạc

Hình 1.11. Tất làm bằng sợi nilon có pha nano bạc

33

Hình 1.12. Thiết bị gia dụng sử dụng công nghệ Nano Silver để diệt khuẩn.

Hình 1.13. Các đồ dùng gia dụng chứa nano bạc c. Ứng dụng của hạt nano bạc trong xúc tác Nano bạc với diện tích bề mặt lớn và năng lượng bề mặt cao rất hữu ích cho việc làm xúc tác. Khi được làm xúc tác thì các hạt nano được phủ lên các chất mang như silica phẳng,… chúng có tác dụng giữ cho các hạt nano bạc bám trên các chất mang. Đồng thời, có thể làm tăng độ bền, tăng tính chất xúc tác, bảo vệ chất xúc tác khỏi quá nhiệt cũng như kết khối cục bộ giúp kéo dài thời gian hoạt động của chất xúc tác. Ngoài ra, hoạt tính xúc tác có thể điều khiển bằng kích thước của các hạt nano bạc dùng làm xúc tác.

Xúc tác nano bạc được ứng dụng trong việc oxi hóa các hợp chất hữu cơ, chuyển hóa ethylen thành ethylen oxit [15], [24] dùng cho các phản ứng khử các hợp chất nitro, làm chất phụ gia cải tiến khả năng xử lý NO và khí CO của

34 xúc tác FCC. Ngoài ra, xúc tác nano bạc còn dùng làm xúc tác trong phản ứng khử thuốc nhuộm bằng NaBH4. d. Ứng dụng của bạc nano trong lĩnh vực may mặc [6], [10] Các nhà nghiên cứu đại học Clemson(Mỹ) vừa chế tạo một loại chất phủ mới, giúp con người có những bộ quần áo sạch mà không cần giặt bằng cách sử dụng các hạt nano bạc có độ dày bằng 1/1000 sợi tóc người. Hạt nano tạo ra các bướu tí hon trên mặt vải và lớp phủ polymer làm bướu vĩnh viễn bám vào vải. Khi vải tiếp xúc với nước, chẳng hạn dưới trời mưa, chất bẩn sẽ tự cuốn trôi dễ dàng. Brown nói “Người mặc vẫn cần một ít nước để loại bỏ chất bẩn. Tuy nhiên quá trình giặt sẽ nhanh hơn và không phải giặt thường xuyên như quần áo hiện nay”.

Có thể gắn lớp phủ vào mọi loại vải, từ polyester, bông cho tới lụa. Chất phủ mới cũng có tiềm năng được phủ lên quần áo trẻ em, quần áo bệnh viện, đồ thể thao, quân phục và áo mưa …

Với sự phát triển cao của khoa học công nghệ, đặc biệt là công nghệ nano, trong thời gian tới người ta còn khám phá ra nhiều đặc tính ưu việt hơn nữa của bạc nano để tạo ra các loại vật dụng tiện ích, nâng cao chất lượng cuộc sống và tiến bộ xã hội. e. Ứng dụng của bạc nano- Hoạt tính diệt khuẩn Vật liệu bạc nano vừa kết hợp được những tính chất ưu việt của vật liệu nano, vừa kết hợp được những tính chất quý báu của Ag kim loại nên có rất nhiều ứng dụng quan trọng và thú vị, một ứng dụng quan trọng của bạc nano đó là hoạt tính diệt khuẩn của nó. Đã có nhiều công trình khoa học nghiên cứu giải thích hoạt tính diệt khuẩn của bạc. Tuy nhiên cơ chế chính xác của bạc và ion Ag+ tấn công vào vi sinh vật như thế nào thì không thực sự rõ ràng. Hiện nay, các nhà khoa học

35 đưa ra 3 giả thiết về cơ chế diệt khuẩn này: - Các nhóm thiol (-SH) trong thành tế bào của các vi sinh vật, virus đóng vai trò quan trọng trong quá trình trao đổi chất và năng lượng của chúng. Ion Ag+ có khả năng liên kết tạo các chất không tan với các nhóm thiol này và do vậy vô hiệu hoá khả năng hoạt động của chúng.

- Ag+ ngăn cản quá trình hô hấp của các vi sinh vật, virus do Ag+ có khả năng ức chế các enzim tham gia vào quá trình hô hấp như xitocrom, oxidaza, các muối của sucxinat dehydrogenaza…

- Ag+ tấn công vào các AND của tế bào vi khuẩn, phá huỷ các mạch nucleotit bằng cách chuyển chỗ, làm đảo lộn các liên kết Hidro giữa các nhóm purin và các nhóm pyrimidin liền kề nhau.

- Tuy là chất độc đối với các loài vi khuẩn, virus nhưng Ag lại không độc hại với các tế bào sống của cơ thể con người và động thưc vật. Chính vì vậy mà Ag là một vật liệu kháng khuẩn lý tưởng [17], [25].

Hình 1.14. Hình minh họa hạt nano bạc tấn công và phá vỡ tế bào vi khuẩn 1.3. TỔNG QUAN VỀ CÂY HÚNG QUẾ 1.3.1. Đặc điểm chung của cây húng quế Tên khoa học: Ocimum basilicum L.

36 Giới: Plantac Bộ: Lamiales Họ: Bạc hà (Lamiaceae).

Chi: Ocimum Loài: O. basilicum Tên khác: Húng giổi, rau é, é tía, húng chó...

Tên vị thuốc: Húng quế [27].

Hình 1.15. Cây húng quế Húng quế là cây mọc hàng năm, thân thảo, hình vuông, cao khoảng 40 50 cm, có khi cao hơn tùy chất đất và khoảng cách trồng, toàn cây có mùi thơm. Thân có mấu, thân non màu xanh có phớt tía hoặc màu tía. Lá đơn mọc đối chéo hình chữ thập. Phiến lá hình trứng nhọn ở đầu và đáy phiến hình nêm men dần xuống cuống, kích thước là 3-8 × 2-5 cm, màu xanh lục, mặt trên đậm hơn mặt dưới, bìa có răng cưa cạn ở 2/3 phía trên, nhiều đốm tuyến. Gân lá hình lông chim nổi rõ ở mặt dưới, có 6-8 cặp gân phụ hơi cong lên ở mép lá.

Cuống lá màu xanh nhạt hình trụ hơi phẳng ở mặt trên dài 2-5 cm. Cụm hoa ở ngọn cành kiểu chùm xim bó hoặc chùm xim biến dạng hình tháp. Kiểu chùm xim bó: 2 xim có 6 hoa mọc đối tạo thành vòng giả, khoảng cách giữa hai vòng giả 0,5 - 2 cm, các vòng giả tạo thành chùm dài 10-30 cm. Kiểu chùm xim biến

37 dạng hình tháp do phía dưới trục hoa phân nhánh phức tạp. Lá bắc chung cho xim 3 hoa, màu xanh tía hoặc tím sẫm, dạng lá nhỏ, kích thước thay đổi nhỏ dần khi càng về phía ngọn của phát hoa, khoảng 0,5 - 1,8 x 0,3 - 1 cm, có lông, cuống ngắn, tồn tại. Hoa nhỏ màu trắng hay hơi tím, không đều lưỡng tính, mọc thành chùm đơn hay phân nhánh với những hoa mọc thành vòng có từ 5 đến 6 hoa. Cuống hoa màu xanh hoặc màu tía, hình trụ nhỏ, dài 0,2 - 0,5 cm, có lông, thường dựng đứng áp vào trục hoa. Quả bế tư, rời nhau, mỗi quả chứa 1 hạt đen, hình trứng ngược, dài khoảng 1,2 mm, khi ngâm vào nước có chất nhầy màu trắng bao quanh. Rễ mọc nông, ăn lan trên mặt đất [29].

Hình 1.16. Hạt và hoa cây húng quế 1.3.2. Phân bố và sinh thái học Người ta cho rằng cây này vốn nguồn gốc ở Ấn Độ và Trung Quốc, nhưng hiện nay được trồng ở nhiều nước nhiệt đới và ôn đới thuộc châu Á, châu Âu (như Pháp, Đức, các nước thuộc Liên Xô cũ, Ý, Tây Ban Nha,…).

Tại những nước này thường trồng với mục đích như hái lá và toàn cây cất tinh dầu dùng làm thuốc hay trong công nghiệp chất thơm. Ở nước ta, tại miền Bắc trước đây chỉ thấy trồng lấy lá và ngọn làm gia vị. Từ năm 1975, tại một số tỉnh đã trồng trên quy mô lớn để cất tinh dầu húng quế dùng trong công nghiệp chất thơm ở trong và ngoài nước. Ở miền Nam ngoài mục đích để làm gia vị như ở miền Bắc, người ta còn thu hoạch quả (là hạt để ăn cho mát và giải nhiệt gọi là hột é) [31].

38 Húng quế có thể trồng được ở các vùng khí hậu của nước ta, trong đó tập trung tại các tỉnh đồng bằng bắc bộ như Hưng Yên, Hải Dương đã trồng với quy mô lớn để phục vụ nhu cầu trong nước và xuất khẩu. Nhiệt độ thích hợp đề trồng húng quế từ 25 - 30oC, lượng mưa 1.500 - 1.800 mm. Húng quế là cây ưa ẩm, ưa sáng, thích hợp với đất thoát nước, có nhiều mùn, sinh trưởng quanh năm, tốt nhất là vào mùa hè, về mùa đông cây ra hoa, kết hạt và lụi. Đất thích hợp để trồng húng quế là đất phù sa, giàu dinh dưỡng, các đất khác vẫn trồng được nhưng năng suất, chất lượng kém hơn [33]. Mùa ra hoa tháng 7-9, quả chín tháng 10-12.

1.3.3. Thành phần hóa học Húng quế chứa nhiều đạm, có khoảng 6% lượng protein, chứa flavonoid với 2 chất orientin và vicenin, nhiều axit amin quan trọng như: Tryptophan, methionine, leucine. Trong tinh dầu có linalol (60%), cineol, estragol metylchavicol (25-70%) và nhiều chất khác.

1.3.4. Công dụng Cây rau húng là một loại thảo dược dùng được trong cả ẩm thực phổ biến trong các món ăn kiểu Ý và châu Á. Cây rau húng cũng là một thành viên của gia đình bạc hà. Rau húng có nguồn gốc từ các vùng nhiệt đới và có mấy giống khác nhau là húng chanh, húng quế... húng quế thường "khỏe" hơn và có thể được trồng như cây lâu năm ở vùng khí hậu ấm hơn. Ngoài hương vị hấp dẫn, húng quế còn có tính chất tăng cường sức khỏe đáng kể.

Có thể kể đến một số công dụng của rau húng quế nói chung như sau: Chống ung thư Theo một nghiên cứu được công bố trong năm 2010 trên Tạp chí Sản khoa và Phụ Khoa của Đài Loan thì húng quế có thể giúp giảm cholesterol, chống ung thư và tăng cường hệ thống miễn dịch. Một thành phần hóa học

39 của húng quế, được gọi là axit caffeic, đã được thử nghiệm trong nghiên cứu này, tại Trường Đại học Y Chung Shan, Đài Trung, Đài Loan, và được kết luận là có hiệu quả chống lại ung thư cổ tử cung.

- Tốt cho gan Một số hợp chất trong húng quế ngọt có thể có thể có tác dụng bảo vệ gan, theo một nghiên cứu tiến hành tại Đại học Mansoura, Ai Cập. Trong một nghiên cứu khác, các nhà khoa học lấy 6 hợp chất trong rau húng quế được trích xuất và thử nghiệm khả năng bảo vệ chống lại căng thẳng oxy hóa gan.

Kết quả là, tất cả các hợp chất này đều có tác dụng bảo vệ gan.

- Ổn định lượng đường trong máu Các nhà nghiên cứu đã báo cáo của một nghiên cứu được tiến hành tại Trường Đại học Nông nghiệp và Công nghệ, Kanpur, Ấn Độ rằng các chất được chiết xuất từ lá húng quế ngọt sẽ làm giảm lượng đường trong máu.

Trong nghiên cứu, được công bố trong năm 1996 trên một tạp chí Y dược, người ta thấy, những người tham gia tiêu thụ lá húng quế sẽ giảm 17% tình trạng giảm đường huyết lúc đói và giảm 7% lượng đường trong máu ngay lập tức sau bữa ăn. Tương tự, nồng độ đường trong nước tiểu cũng được cải thiện đáng kể. Các tác giả kết luận rằng húng quế có thể có một vị trí quan trọng trong điều trị bệnh tiểu đường từ nhẹ đến vừa.

- Kháng khuẩn Đặc tính chống vi khuẩn của rau húng nói chung là hữu ích trong việc ngăn ngừa các bệnh truyền qua thực phẩm - theo một nghiên cứu tiến hành tại Trung tâm Năng lượng nguyên tử, Ramna, Dhaka, Bangladesh. Trong một nghiên cứu về sinh dược phẩm, được công bố trong năm 2010 thì hơn 50 hợp chất được phân lập từ lá và thân cây húng quế ngọt ngào và thử nghiệm trên nhiều loại vi khuẩn gây bệnh bao gồm Staphylococcus aureus, Escherichia coli, S. dysenteriae và Salmonella typhi. Sau quá trình quan sát, các nhà

40 nghiên cứu kết luận rằng húng quế có thể chống lại các vi khuẩn gây bệnh nói trên, do đó, nó có thể được sử dụng như một tác nhân chống vi khuẩn trong các ngành công nghiệp thực phẩm và dược phẩm.

Ngoài các công dụng trên, các loại rau húng nói chung còn có tác dụng chống ôxy hóa, bảo vệ tế bào cơ tim, chống lại các thiệt hại do ôxy hóa. Tinh dầu trong rau húng đã được thử nghiệm có thể hòa tan trong nước và có lợi cho các hoạt động sinh học bên trong cơ thể [32].

1.4. SƠ LƯỢC VỀ VI KHUẨN BACILLUS SUBTILIS [1] 1.4.1. Phân loại khoa học Bộ : Eubacteriales Họ : Bacillaceae Giống: Bacillus Loài: Bacillus

Hình 1.17. Vi khuẩn Bacillus subtilis nhìn dưới kính hiển vi điện tử 1.4.2. Đặc điểm Bacillus subtilis là trực khuẩn nhỏ, hai đầu tròn, G+, kích thước 0,5 – 0,8 µm × 1,5 - 3 µm, đứng đơn lẻ hoặc hình thành chuỗi ngắn. Vi khuẩn có khả năng di động, có 8 – 12 lông, sinh bào tử hình dục nhỏ hơn tế bào vi khuẩn và nằm giữa tế bào, kích thước từ 0,8 – 1,8 µm. Bào tử phát triển bằng cách nảy mầm do sự nứt bào tử, không kháng axit, có khả năng chịu nhiệt, chịu ẩm, tia tử ngoại, tia phóng xạ.

Vi khuẩn B. Sbtilis thuộc nhóm vi sinh vật bắt buộc, chúng được phân

41 bố hầu hết trong tự nhiên. Phần lớn chúng cư trú trong đất, thông thường đất trồng trọt chứa khoảng 10 – 100 triệu CFU/g. Đất nghèo dinh dưỡng ở vùng sa mạc, vùng đất hoang thì vi khuẩn Bacillus rất hiếm. Nước và bùn cửa sông cũng như ở nước biển cũng có mặt bào tử và tế bào B. Subtilis.

1.4.3. Tính chất nuôi cấy Đặc điểm phát triển: hiếu khí, nhiệt độ tối ưu là 370C. Nhu cầu O2: B. Subtilis là vi khuẩn hiếu khí nhưng lại có khả năng phát triển yếu trong môi trường thiếu oxy. Độ pH: B. Subtilis thích hợp nhất với pH = 7,0 – 7,4.

Môi trường thạch đĩa TSA: khuẩn lạc dạng tròn, rìa răng cưa không đều, có tẩm sẵn màu, màu vàng xám, đường kính 3 – 5 mm. Sau 1- 4 ngày bề mặt nhăn nheo, màu hơi nâu.

Thạch khoai tây: phát triển đều, màu vàng lấm tấm hạt.

42 CHƯƠNG 2

NGUYÊN LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1. NGUYÊN LIỆU, DỤNG CỤ VÀ HÓA CHẤT 2.1.1. Nguyên liệu - Lá húng quế, được mua tại chợ Hòa Khánh, thành phố Đà Nẵng.

- Chọn lá húng quế tươi, xanh, không bị sâu mọt, không bị dập, úng.

Làm sạch lá, để khô rồi cắt nhỏ.

2.1.2. Dụng cụ và hóa chất a. Dụng cụ và thiết bị - Dụng cụ: bình tam giác có nút nhám 100 ml, cốc thủy tinh 250 ml, pipet 2 ml, 5ml, 10 ml, 50 m, , phễu chiết, nhiệt kế, chén sứ 5 cái, bình định mức 50 ml, 100 ml, giấy lọc.

- Các thiết bị: bếp điện, cân phân tích, tủ sấy, lò nung, bình hút ẩm, máy cô chân không, máy khuấy từ, máy đo pH, máy đo phổ UV-VIS, máy đo EDX, XRD, TEM. - Buồng cấy vô trùng, nồi hấp tiệt trùng, tủ ấm, que tra, đĩa peptry, giấy bạc, que cấy. b. Hóa chất - Bạc nitrat (AgNO3) - Natrihiđroxit (NaOH) - Axit axetic (CH3COOH) - Axit clohiđric (HCl) - Sắt (III) clorua (FeCl3) - Axit sunfuric (H2SO4) - Chì axetat (Pb(COO)2.3H2O) - Amoniac (NH3)

43 - Pepton - Cồn 960 - Thạc agar - Cao nấm men - Natri clorua (NaCl) Các hóa chất trên đều có xuất xứ từ Trung Quốc và mức độ tinh khiết đạt tiêu chuẩn.

2.2. XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ HÓA LÝ 2.2.1. Xác định độ ẩm Nguyên tắc: Sấy nguyên liệu ở 800C đến khối lượng không đổi.

Cách tiến hành: Chuẩn bị sẵn 5 chén sứ sạch, đánh dấu và sấy trong tủ sấy ở nhiệt độ 800C. Sau khi sấy xong, đặt chén vào bình hút ẩm, để nguội ở nhiệt độ phòng, cân các chén sứ ta được khối lượng m1 (g).

Cho vào mỗi chén sứ khoảng 2 gam mẫu lá húng quế tươi. Sau đó tiến hành sấy trong tủ sấy ở nhiệt độ 800C, cứ sau 2 giờ lấy ra cân, cứ như vậy đến khi khối lượng m2 của mẫu và chén không đổi thì cho vào bình hút ẩm để làm nguội.

Tính kết quả: Nguyên liệu ẩm có thể xem như hỗn hợp cơ học gồm chất khô tuyệt đối và nước tự do: m = m0 + w. Độ ẩm tương đối ω của nguyên liệu ẩm: là tỷ số giữa khối lượng nước trên khối lượng chung m (g) của nguyên liệu ẩm, tính bằng phần trăm: ω=

.100 =

.100 =

.100

Trong đó: m: khối lượng của mẫu nguyên liệu (g) m0: khối lượng của chất khô tuyệt đối (g) w: khối lượng nước chứa trong nguyên liệu và chén sứ sau khi sấy (g)

44 m1: khối lượng chén sứ (g) m2:khối lượng nguyên liệu và chén sứ sau khi sấy (g) Độ ẩm chung là độ ẩm trung bình của 5 mẫu.

2.2.2. Xác định hàm lượng tro Nguyên tắc: Phương pháp này dựa trên nguyên tắc đốt chất hữu cơ ở nhiệt độ cao trong lò nung. Phương pháp này đơn giản, nhanh được áp dụng trong phòng thí nghiệm.

Cách tiến hành: - Từ 5 mẫu lá húng quế đã được xác định độ ẩm trên, đem than hóa sơ bộ, sau đó cho vào lò nung tro hóa ở nhiệt độ 500- 550oC trong khoảng 3h đến khi tro có màu trắng.

- Lấy ra, để nguội trong bình hút ẩm và cân (m3) để xác định hàm lượng tro.

Hàm lượng tro: T(%) =

.100%

Trong đó: m1: khối lượng chén sứ (g) m3: khối lượng nguyên liệu và chén sứ sau khi tro hóa (g) m: khối lượng của mẫu nguyên liệu T% là hàm lượng tro.

Hàm lượng tro của lá húng quế là hàm lượng tro trung bình của 5 mẫu.

2.3. KHẢO SÁT CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN QUÁ TRÌNH CHIẾT LÁ HÚNG QUẾ 2.3.1. Khảo sát thời gian chiết Để khảo sát thời gian chiết tối ưu nhằm thu được dịch chiết lá húng quế tối ưu cho quá trình điều chế nano bạc thì ta sẽ cố định các thông số như sau: - Tỉ lệ rắn/ lỏng: 15g lá húng quế / 200 ml nước cất.

- Nồng độ dung dịch AgNO3: 0,5 mM.

45 - Tỉ lệ thể tích dung dịch AgNO3 / thể tích dịch chiết: 30ml / 2ml.

- Nhiệt độ phản ứng: nhiệt độ phòng.

- Môi trường pH: pH = 6,20 của chính hỗn hợp dung dịch phản ứng.

- Thời gian tạo nano: 30 phút.

- Đối với thông số thời gian chiết, các giá trị biến thiên: t = 5 phút, 10 phút, 15 phút, 20 phút, 25 phút.

2.3.2. Khảo sát tỉ lệ rắn/lỏng - Điều kiện khảo sát như mục 2.3.1.

- Thời gian chiết: t (thời gian tối ưu đã chọn theo mục 2.3.1).

- Đối với thông số tỉ lệ rắn lỏng, cố định thể tích nước, còn giá trị khối lượng mẫu lá húng quế biến thiên: m = 5 gam, 10 gam, 15 gam, 20 gam, 25 gam.

2.4. ĐỊNH TÍNH CÁC NHÓM CHẤT HÓA HỌC TRONG DỊCH CHIẾT LÁ HÚNG QUẾ Sau khi đã chọn được thời gian chiết và tỉ lệ rắn/lỏng tối ưu, tiến hành chiết mẫu lá húng quế với các thông số cố định để thu được dịch chiết lá húng quế tối ưu. Sau đó tiến hành định tính các nhóm chất có trong lá húng quế.

2.4.1. Định tính nhóm chất tanin Tanin là những hợp chất tự nhiên thuộc nhóm polyphenol phổ biến trong thực vật. Chúng có vị chát, có tính thuộc da. Có nghĩa là có khả năng liên kết với protein của da tạo thành cấu trúc bền vững với quá tŕnh thối rữa. Tanin có thể chia thành hai loại chính: tanin thủy phân được và tanin ngưng tụ Cách tiến hành: Chuẩn bị 3 ống nghiệm sạch - Ống nghiệm 1: lấy 2 ml dịch chiết, thêm 2 giọt dung dịch FeCl3.

- Ống nghiệm 2: lấy 2 ml dịch chiết, thêm 2 giọt dung dịch chì axetat (Pb(CH3COO)2)10%.

- Ống nghiệm 3: lấy 10 ml dịch chiết, thêm 2 ml fomon và 1 ml HCl đậm đặc. Nếu thấy xuất hiện kết tủa thì lọc bỏ kết tủa, thêm vào dịch lọc natri axetat dư, rồi thêm 2 giọt dung dịch FeCl3.

46 2.4.2. Định tính nhóm chất flavonoid Flavonoid là nhóm hợp chất phenol có cấu tạo khung theo kiểu C6-C3-C6 hay noi cách khác là khung cơ bản gồm 2 vòng benzen A và B nối với nhau qua một mạch 3 cacbon. Các dẫn chất flavon có màu vàng rất nhạt có khi không màu. Các dẫn chất anthocyanidin thì màu thay đổi tùy theo pH của môi trường.

Cách tiến hành: Chuẩn bị một ống nghiệm sạch và một lọ chứa dung dịch amoniac đặc.

- Ống nghiệm 1: lấy 2 ml dịch chiết, thêm một ít bột Mg kim loại, nhỏ từng giọt dung dịch HCl đặc, để yên 1-2 phút.

- Nhỏ một giọt dịch chiết lên giấy lọc, hơ khô rồi để lên miệng lọ amoniac đặc đã được mở nút. Quan sát màu vết dịch chiết.

2.4.3. Định tính nhóm chất saponin Saponin còn gọi là saponosid là một nhóm glycosid lớn, gặp rộng rãi trong thực vật. saponin có một số tính chất đặc biệt. Dựa theo cấu trúc hóa học có thể chia ra: saponin trierpenoid và saponin steroid.

Cách tiến hành: Chuẩn bị hai ống nghiệm sạch.

- Ống nghiệm 1: lấy 3 ml dịch chiết, lắc mạnh trong 2 phút. Để yên và quan sát hiện tượng tạo bọt.

- Ống nghiệm 2: lấy 2 ml dịch chiết, nhỏ thêm 3 giọt H2SO4 đậm đặc.

2.4.4. Định tính nhóm chất alkaloid Alkaloid là những hợp chất hữu cơ, có chứa nitơ, đa số có nhân dị vòng, thường có phản ứng kiềm, thường gặp trong thực vật và đôi khi có trong động vật, thường có dược lực tính mạnh.

Cách tiến hành: Chuẩn bị một ống nghiệm sạch. Lấy 2 ml dịch chiết, thêm vào thuốc thử Bouchardat, quan sát ống nghiệm.

47 2.5. KHẢO SÁT CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN QUÁ TRÌNH TẠO NANO BẠC Sau khi đã thu được dịch chiết lá húng quế tối ưu, chúng tôi tiến hành khảo sát lần lượt các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình tạo nano bạc.

2.5.1. Khảo sát nồng độ dung dịch bạc nitrat Để khảo sát sự ảnh hưởng của nồng độ dung dịch bạc nitrat đến khả năng tạo nano bạc và xác định nồng độ bạc nitrat tối ưu, chúng tôi tiến hành cố định các thông số như sau: - Thời gian tạo nano bạc: 30 phút - Nhiệt độ tạo nano bạc : nhiệt độ phòng - Thể tích dịch chiết : 2ml - Thể tích dung dịch AgNO3: 30ml - Môi trường pH = 6,20 - Nồng độ dung dịch AgNO3 biến thiên: 0,5 mM; 1mM; 2mM; 3mM; 4mM; 5mM. 2.5.2. Khảo sát thể tích dịch chiết lá húng quế - Điều kiện khảo sát như mục 2.5.1.

- Nồng độ dung dịch bạc nitrat được chọn ở mục 2.5.1.

- Thể tích dịch chiết biến thiên: 1ml; 2ml; 3ml; 4ml; 5ml.

2.5.3. Khảo sát nhiệt độ tạo nano bạc - Điều kiện khảo sát như mục 2.5.2.

- Thể tích dịch chiết lá húng quế được chọn ở mục 2.5.2.

- Nhiệt độ tạo nano bạc biến thiên: 200C; 300C; 400C; 500C; 600C; 700C. 2.5.4. Khảo sát pH môi trường tạo nano bạc - Điều kiện khảo sát như mục 2.5.3.

- Nhiệt độ tạo nano bạc được chọn ở mục 2.5.3.

- pH môi trường tạo nano bạc biến thiên: 4; 5; 6; 7; 8; 9.

48 2.6. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU HẠT NANO BẠC Để tạo được nano bạc tối ưu và xác định kích thước, hình dạng, số lượng nano bạc tạo thành, chúng tôi nghiên cứu dung dịch nano bạc bằng các phương pháp phổ UV-VIS, TEM, EDX, và XRD. 2.6.1. Phương pháp phổ tử ngoại và phổ khả kiến (UV-VIS) UV-VIS (Ultraviolet–visible spectroscopy) là phương pháp phân tích sử dụng phổ hấp thụ hoặc phản xạ trong phạm vi vùng cực tím cho tới vùng ánh sáng nhìn thấy được.

Do các thuộc tính quang học của dung dịch chứa hạt nano phụ thuộc vào hình dạng, kích thước và nồng độ của hạt, nên ta có thể sử dụng UV-VIS để xác định các thuộc tính trên.

Do hạt nao bạc có kích thước nhỏ hơn 20 nm chỉ có một bề mặt plasmon duy nhất nên trong phổ UV-VIS của chúng chỉ xuất hiện 1 đỉnh duy nhất.

Người ta xử dụng tính chất này để xác định hình dạng của hạt nano bạc [34].

Hình 2.1. Ảnh UV-VIS của các hạt nano bạc.

49

Hình 2.2. Máy UV-VIS LAMBDA 25 của hãng PerkinElmer 2.6.2. Kính hiển vi điện tử truyền qua (Transmisson Electron Microscope – TEM) [2] Phương pháp hiển vi điện tử truyền qua (TEM) là phương pháp cho phép sử dụng chùm tia electron năng lượng cao để quan sát các vật thể rất nhỏ. Độ phóng đại của TEM là 400.000 lần đối với nhiều vật liệu và thậm chí lên đến 15 triệu lần đối với các nguyên tử. Với ưu thế về độ phóng đại rất lớn, TEM là công cụ đặc biệt quan trọng trong việc nghiên cứu các vật liệu nano.

50

Nguồn cấp

Màn hình hiển thị Ảnh

Thấu kính hội tụ

Mẫu

Phóng ảnh to

Hình 2.3. Sơ đồ nguyên lý hoạt động của kính hiển vi điện tử truyền qua TEM. Nguyên lý làm việc của máy TEM được mô tả như sau: Chùm electron được tạo ra từ nguồn sau khi đi qua các thấu kính hội tụ sẽ tập trung lại tạo thành một dòng electron hẹp. Dòng electron này tương tác với mẫu và một phần xuyên qua mẫu. Phần truyền qua đó được hội tụ bằng một thấu kính và tạo ảnh. Ảnh sau đó sẽ được truyền đến bộ phận phóng đại. Cuối cùng tín hiệu tương tác với màn huỳnh quang và sinh ra ánh sáng cho phép người dùng quan sát được ảnh. Phần tối của ảnh đại diện cho vùng mẫu đã cản trở, chỉ cho một số ít electron xuyên qua (vùng mẫu dày hoặc có mật độ cao). Phần sáng của ảnh đại diện cho những vùng mẫu không cản trở, cho nhiều electron truyền qua (vùng này mỏng hoặc có mật độ thấp). Ảnh TEM thu được sẽ là hình ảnh mặt cắt ngang của vật thể. Ảnh TEM có thể cung cấp thông tin về hình dạng, cấu trúc kích thước của vật liệu nano.

51

Hình 2.4. Kính hiển vi điện tử truyền qua 2.6.3. Phổ tán sắc năng lượng tia X (EDX) [3] Phổ tán xạ năng lượng tia X, hay Phổ tán sắc năng lượng là kỹ thuật phân tích thành phần hóa học của vật rắn dựa vào việc ghi lại phổ tia X phát ra từ vật rắn do tương tác với các bức xạ (mà chủ yếu là chùm điện tử có năng lượng cao trong các kính hiển vi điện tử). Trong các tài liệu khoa học, kỹ thuật này thường được viết tắt là EDX hay EDS xuất phát từ tên gọi tiếng Anh Energy-dispersive X-ray spectroscopy.

Nguyên tắc hoạt động Kỹ thuật EDX chủ yếu được thực hiện trong các kính hiển vi điện tử, ở đó ảnh vi cấu trúc vật rắn được ghi lại thông qua việc sử dụng chùm điện tử có năng lượng cao tương tác với vật rắn. Khi chùm điện tử có năng lượng lớn được chiếu vào vật rắn, nó sẽ đâm xuyên sâu vào nguyên tử vật rắn và tương tác với các lớp điện tử bên trong của nguyên tử.

52

Bán kính nguyên tử

Electron bật ra

Sự kích thích ngoại

Năng lượng phát xạ

Hình 2.5. Ảnh mô hình tán xạ tia X Tương tác này dẫn đến việc tạo ra các tia X có bước sóng đặc trưng tỉ lệ với nguyên tử số (Z) của nguyên tử theo định luật Mosley:

Có nghĩa là: tần số tia X phát ra là đặc trưng với nguyên tử của mỗi chất có mặt trong chất rắn. Việc ghi nhận phổ tia X phát ra từ vật rắn sẽ cho thông tin về các nguyên tố hóa học có mặt trong mẫu đồng thời cho các thông tin về tỉ phần các nguyên tố này (xem chi tiết về cơ chế tạo tia X).

Có nhiều thiết bị phân tích EDX nhưng chủ yếu EDX được phát triển trong các kính hiển vi điện tử, ở đó các phép phân tích được thực hiện nhờ các chùm điện tử có năng lượng cao và được thu hẹp nhờ hệ các thấu kính điện từ. Phổ tia X phát ra sẽ có tần số (năng lượng photon tia X) trải trong một vùng rộng và được phân tích nhờ phổ kế tán sắc năng lượng do đó ghi nhận thông tin về các nguyên tố cũng như thành phần. Kỹ thuật EDX được phát triển từ những năm 1960s và thiết bị thương phẩm xuất hiện vào đầu những năm 1970s với việc sử dụng detector dịch chuyển Si, Li hoặc Ge.

53

Hình 2.6. Máy phân tích thành phần kim loại EDX-100A 2.6.4. Phổ nhiễu xạ tia X (XRD) [11], [13] Nhiễu xạ là đặc tính chung của các sóng bị thay đổi khi tương tác với vật chất và là sự giao thoa tăng cường của nhiều hơn một sóng tán xạ.

Mỗi photon có năng lượng E tỷ lệ với tần số của nó: E

=

h *u

hoặc l

=

hc E

Trong đó: h - hằng số Plank, h = 4,136. 10-15 e5.s hay 6,626.10-34 J.s. c – tốc độ ánh sáng c = 2,998. 108 m/s.

Nhiễu xạ tia X là hiện tượng các chùm tia X nhiễu xạ trên các mặt tinh thể của chất rắn do tính tuần hoàn của cấu trúc tinh thể tạo nên các cực đại và cực tiểu nhiễu xạ. Kỹ thuật nhiễu xạ tia X (thường viết gọn là nhiễu xạ tia X) được sử dụng để phân tích cấu trúc chất rắn, vật liệu... Xét về bản chất vật lý, nhiễu xạ tia X cũng gần giống với nhiễu xạ điện tử, sự khác nhau trong tính chất phổ nhiễu xạ là do sự khác nhau về tương tác giữa tia X với nguyên tử và sự tương tác giữa điện tử và nguyên tử.

54 Nguyên lý của nhiễu xạ tia X Xét một chùm tia X có bước sóng chiếu tới một tinh thể chất rắn dưới góc tới. Do tinh thể có tính chất tuần hoàn, các mặt tinh thể sẽ cách nhau những khoảng đều đặn, đóng vai trò giống như các cách tử nhiễu xạ và tạo ra hiện tượng nhiễu xạ của các tia X.

Hình 2.7. Ảnh mô hình nhiễu xạ tia X Nếu ta quan sát các chùm tia tán xạ theo phương phản xạ (bằng góc tới) thì hiệu quang trình giữa các tia tán xạ trên các mặt là:

Như vậy, để có cực đại nhiễu xạ thì góc tới phải thỏa mãn điều kiện:

Ở đây,

là số nguyên nhận các giá trị 1, 2,...

Định luật Vulf-Bragg mô tả hiện tượng nhiễu xạ tia X trên các mặt tinh thể.

Cường độ nhiễu xạ: Cường độ chùm tia nhiễu xạ được cho bởi công thức:

Với Ψg là hàm sóng của chùm nhiễu xạ, còn Fg là thừa số cấu trúc (hay còn gọi là xác suất phản xạ tia X), được cho bởi:

55

Ở đây, “g” là vectơ tán xạ của chùm nhiễu xạ, “ri” là vị trí của nguyên tử thứ “i” trong ô đơn vị, còn “fi” là khả năng tán xạ của nguyên tử. Tổng được lấy trên toàn ô đơn vị.

Phổ nhiễu xạ tia X là sự phụ thuộc của cường độ nhiễu xạ vào góc nhiễu xạ (thường dùng là 2 lần góc nhiễu xạ).

Hình 2.8. Máy nhiễu xạ tia XPanalytical – Hà Lan sản xuất năm 2005 2.7. NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG KHÁNG KHUẨN CỦA NANO BẠC Để thử khả năng kháng khuẩn của dung dịch chứa nano bạc tạo được.

Chúng tôi tiến hành thử nghiệm kháng khuẩn trên vật liệu gốm xốp có tẩm nano bạc với vi khuẩn Bacillus Subtillis .

2.7.1. Giới thiệu về vật liệu gốm xốp a. Vật liệu gốm xốp Hệ thống gốm lọc nước thông thường bao gồm một màng gốm xốp,bình chứa bằng nhựa hoặc gốm, và một vòi nhựa. Nước được đổ vào phần trên hoặc đổ trực tiếp vào màng lọc, nơi mà lực hấp dẫn kéo nó thông qua các lỗ

56 trong gốm lọc và đi và phần dưới của bình chứa. Nước sau khi được lọc sẽ được chứa ở một bình bên dưới và được lấy ra sử dụng.

Hình 2.9. Gốm xốp được dùng làm thiết bị lọc nước b. Nguyên lý lọc nước của gốm xốp Nguyên lý của lõi lọc là: người ta tạo ra các lõi lọc có khe lọc rộng từ 100 nanomet, có thể ngăn được vi khuẩn không đi xuyên qua lõi lọc. Khi vi khuẩn đi vào lõi lọc, nó bị mắc kẹt tại các khe lọc. Với vật liệu lọc nước được trộn với Nano bạc (Ag+), khi nằm tại các khe lọc, bạc Nano silver có đủ thời gian để giết chết vi khuẩn, và hạn chế vi khuẩn phát triển trong lõi lọc, tránh được nguy cơ vi khuẩn phát triển và phá vỡ tấm lọc. Ý nghĩa của từ "nano" đối với lõi lọc này không phải là kích thước lọc đạt cỡ nano, mà là ứng dụng nano bạc (Ag+) trong việc diệt vi khuẩn.

Các phân tử nano bạc thường được kết hợp trong các lõi than hoạt tính, hoặc các lõi lọc có kết hợp với các vật liệu hấp phụ khác. Xét về khả năng diệt vi khuẩn thật sự của kim loại bạc thì bạc không có khả năng diệt khuẩn tức thời khi nước đi qua. Bạc chỉ có khả năng tiêu diệt vi khuẩn nếu thời gian tiếp xúc của vi khuẩn với nano bạc là lớn hơn 6 phút. Nano bạc thực sự hữu ích trong các ứng dụng phủ lên các bề mặt, để diệt khuẩn trên các bề mặt vật dụng.

57 2.7.2. Môi trường nuôi cấy vi khuẩn Bacillus Subtillis a. Thành phần môi trường LB Bảng 2.1. Thành phần môi trường LB STT

Hóa chất

Hàm lượng

1 2 3 4

Pepton Cao nấm men NaCl Thạch agar

10 gam 5 gam 5 gam 20 Gam

b. Cách pha chế môi trường Hòa các thành phần trên vào nước cất, định mức đến 1 lít. Đem nấu trong nồi hấp ở 121oC trong vòng 20 phút. Sau khi hấp, để nguội, đổ khoảng 30ml môi trường vào mỗi đĩa peptri và cho môi trường đông lại trong buồng tiệt trùng. c. Nuôi cấy vi khuẩn Cách tiến hành: Dùng 3 cục gốm xốp mới, cho từng cục gốm vào 3 ca đựng, đục lỗ để cố định. Đổ ngập gốm lần lượt các dung dịch nano bạc, bạc nitrat và dịch chiết lá húng quế. Sau khi 3 dung dịch được lọc qua hoàn toàn ta đem cục gốm xốp đó sấy khô ở nhiệt độ khoảng 800C cho đến khô rồi cho cả 3 cục gốm cố định lại vào ca đựng như ban đầu. Đổ dung dịch chứa vi khuẩn Bacillus Subtillis vào 3 ca cho ngập gốm đợi cho quá trình lọc diễn ra, thu lấy dung dịch pha loãng 7 lần.

Sau đó tiến hành cấy vi khuẩn bằng cách cho vài giọt dung dịch đã pha loãng ở trên lên môi trường thạch trên 3 đĩa peptri. Dùng que chữ L chan đều trên bề mặt để phân tán dung dịch đều trên bề mặt thạch. Trong quá trình cấy vi khuẩn phải được thực hiện trong tủ vô trùng, thường xuyên rửa tay và dụng cụ bằng cồn tuyệt đối để tránh đĩa thạch bị nhiễm vi khuẩn từ bên ngoài.

Sau khi cấy vi khuẩn lên đĩa thạch và thực hiện theo qui trình đã nêu, đợi trong 2 ngày rồi quan sát.

58 2.8. SƠ ĐỒ QUY TRÌNH THỰC NGHIỆM TẠO NANO BẠC Toàn bộ quy trình thực nghiệm nghiên cứu tạo nano bạc bằng dung dịch bạc nitrat từ dịch chiết nước lá húng quế được thể hiện ở hình 2.10 Lá húng quế tươi Xử lý Xác định chỉ số hóa lý

Độ ẩm

Mẫu nguyên liệu

Chiết

Khảo sát tỉ lệ R/L

Hàm lượng tro Dịch chiết tối ưu + dd AgNO3

Tạo hạt nano Bạc

Nghiên cứu hạt nano Bạc Đo XRD

Đo TEM

Khảo sát thời gian chiết

Định tính các nhóm chức

Khảo sát nồng độ dung dịch AgNO3 Khảo sát tỉ lệ thể tích dịch chiết Khảo sát nhiệt độ tạo nano Khảo sát pH môi trường tạo nano

Đo EXD Thử khả năng kháng khuẩn

Hình 2.10. Quy trình thực nghiệm

59 CHƯƠNG 3

KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1. KẾT QUẢ XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ HÓA LÍ 3.1.1. Xác định độ ẩm Độ ẩm của nguyên liệu được xác định và trình bày trong bảng 3.1.

Bảng 3.1. Kết quả xác định độ ẩm trong lá húng quế STT

m(g)

m1(g)

m2(g)

w (%)

1

2,001

30,767

31,106

83,058

2

2,003

29,540

29,891

82,476

3

2,001

29,569

29,923

82,309

4

2,002

19,577

19,934

82,168

5

2,001

26,694

27,045

82,459

wtb (%)

82,494

Nhận xét: Độ ẩm trung bình trong mẫu lá húng quế tươi là 82,494 %.

Với độ ẩm này, chúng tôi không bảo quản nguyên liệu trong thời gian dài mà thu hái và xử lý mẫu trong từng buổi thí nghiệm.

3.1.2. Xác định hàm lượng tro Hàm lượng tro của nguyên liệu được xác định và trình bày trong bảng 3.2.

Bảng 3.2. Kết quả xác định hàm lượng tro trong lá húng quế STT

m(g)

m1(g)

m3(g)

T (%)

1

2,001

30,767

30,799

1,599

2

2,003

29,540

29,581

2,047

3

2,001

29,569

29,604

1,749

4

2,002

19,577

19,616

1,948

5

2,001

26,694

26,727

1,649

Ttb (%)

1,798

Nhận xét: Hàm lượng tro trung bình của mẫu lá húng quế là rất thấp, chiếm 1,798 % khối lượng của lá.

60 3.2. KẾT QUẢ KHẢO SÁT CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN QUÁ TRÌNH CHIẾT LÁ HÚNG QUẾ Hai yếu tố ảnh hưởng đến quá trình chiết lá húng quế là thời gian chiết và tỉ lệ rắn lỏng. Nhằm thu được dịch chiết lá húng quế tối ưu cho quá trình điều chế nano bạc thì ta sẽ cố định các thông số như sau: - Nồng độ dung dịch AgNO3: 0,5 mM. - Tỉ lệ thể tích dung dịch AgNO3 / thể tích dịch chiết: 30ml / 2ml.

- Nhiệt độ phản ứng: nhiệt độ phòng.

- Môi trường pH: pH = 6,20 của chính hỗn hợp dung dịch phản ứng.

- Thời gian tạo nano: 30 phút.

3.2.1. Ảnh hưởng của thời gian chiết Ảnh hưởng của thời gian chiết đến quá trình tạo nano bạc được khảo sát qua các thông số cố định và các điều kiện sau: - Tỉ lệ rắn/ lỏng: 15g lá húng quế / 200 ml nước cất.

- Đối với thông số thời gian chiết, các giá trị biến thiên: t = 5 phút, 10 phút, 15 phút, 20 phút, 25 phút.

Cách tiến hành: Cân 15g lá húng quế tươi đã rửa sạch bằng nước cất hai lần và làm khô, sau đó chưng ninh với 200 ml nước cất trong t phút (với t = 5, 10, 15, 20, 25 phút), lọc lấy dịch chiết và làm nguội dịch chiết đến nhiệt độ phòng. Lấy 2ml dịch chiết nhỏ từ từ vào bình tam giác có chứa sẵn 30 ml dung dịch AgNO3 0,5 mM, khuấy hỗn hợp bằng máy khuấy từ và để hỗn hợp phản ứng ở nhiệt độ phòng. Sau 30 phút, màu vàng nâu đặc trưng của nano bạc xuất hiện, pha loãng dung dịch 10 lần và đem đo UV – vis. Chọn thời gian tối ưu ứng với giá trị mật độ quang cao nhất.

Kết quả khảo sát sự phụ thuộc của khả năng tạo dịch chiết lá húng quế tối ưu vào thời gian chiết được biểu diễn ở hình 3.1.

61 0.0750 0.070

A g -1 5 p

0.065 0.060

A g -2 0 p

0.055

A g -2 5 p

0.050 0.045 A

0.040 0.035 0.030

A g -1 0 p

0.025 0.020

A g -5 p

0.015 0.010 0.0050 400.0

420

440

460

480

500 nm

520

540

560

580

600.0

Hình 3.1. Ảnh hưởng của thời gian chiết đến quá trình tạo nano bạc Nhận xét: Từ hình 3.1 cho thấy khi tăng thời gian chiết thì mật độ quang tăng lên và đạt kết quả cao nhất sau 15 phút (A = 0,070841 ) với bước sóng hấp thụ thay đổi từ 420 – 440 nm là phù hợp với bước sóng hấp thụ của nano bạc.

Nếu tiếp tục tăng thời gian chiết thì mật độ quang giảm. Có thể giải thích ở thời gian chiết là 15 phút đã tạo ra lượng chất khử thích hợp để khử lượng ion bạc lớn nhất thành bạc nano. Khi tăng thời gian chiết có thể đã tách ra các chất không có lợi cho quá trình tạo nano bạc hay dẫn đến hiện tượng keo tụ làm giảm mật độ quang. Vì vậy chúng tôi chọn thời gian chiết thích hợp là 15 phút.

62

Hình 3.2. Sự thay đổi màu sắc của dung dịch keo nano bạc theo thời gian chiết 3.2.2. Ảnh hưởng của tỉ lệ rắn/lỏng Ảnh hưởng của tỉ lệ rắn lỏng đến quá trình tạo nano bạc được khảo sát qua các thông số cố định và các điều kiện sau: - Thời gian chiết: 15 phút (đã chọn ở mục 3.2.2).

- Tỉ lệ rắn lỏng: chúng tôi cố định thể tích nước V= 200 ml, còn khối lượng mẫu lá húng quế biến thiên : m = 5 gam, 10 gam, 15 gam, 20 gam, 25 gam.

Cách tiến hành: Cân m g lá húng quế tươi đã rửa sạch bằng nước cất hai lần và làm khô (với m = 5, 10, 15, 20, 25 g) sau đó chưng ninh với 200 ml nước cất trong thời gian 15 phút, lọc lấy dịch chiết và làm nguội dịch chiết đến nhiệt độ phòng. Lấy 2 ml dịch chiết nhỏ từ từ vào bình tam giác có chứa sẵn 30 ml dung dịch AgNO3 0,5 mM, khuấy hỗn hợp bằng máy khuấy từ và để hỗn hợp phản ứng ở nhiệt độ phòng. Sau 30 phút, màu vàng nâu đặc trưng của nano

63 bạc xuất hiện, pha loãng dung dịch 10 lần và đem đo UV – vis. Chọn tỉ lệ rắn lỏng tối ưu với giá trị mật độ quang cao nhất.

Kết quả khảo sát sự phụ thuộc của khả năng tạo dịch chiết lá húng quế tối ưu vào tỉ lệ rắn lỏng được biểu diễn ở hình 3.3 0.0800 0.075 0.070

15g

0.065 0.060 0.055

20g

0.050 0.045 A

0.040 0.035 0.030

10g

0.025 0.020 0.015

25g

0.010

5g

0.005 0.0000 400.0

420

440

460

480

500 nm

520

540

560

580

600.0

Hình 3.3. Ảnh hưởng của tỉ lệ rắn lỏng đến quá trình tạo nano bạc Nhận xét: Từ hình 3.3 cho thấy khi tỉ lệ rắn/lỏng là khoảng 15g / 200ml thì mật độ quang đo được là cao nhất (A = 0,070841) với bước sóng hấp thụ thay đổi từ 420 – 460 nm là phù hợp với bước sóng hấp thụ của nano bạc, nghĩa là lượng nano bạc tạo thành là tốt nhất và nếu tiếp tục tăng khối lượng mẫu lá húng quế thì giá trị mật độ quang giảm. Có thể giải thích như sau: khi khối lượng mẫu lá húng quế vượt quá 15 gam thì các chất chiết ra nhiều đã làm các hạt nano bạc tạo ra nhanh, dễ keo tụ lại, hạt tạo thành có kích thước lớn gây giảm mật độ quang. Vì vậy, tỉ lệ rắn lỏng thích hợp là khoảng 15g / 200ml.

64

Hình 3.4. Sự thay đổi màu sắc của dung dịch keo nano bạc theo tỉ lệ rắn lỏng 3.3. KẾT QUẢ ĐỊNH TÍNH THÀNH PHẦN NHÓM CHẤT HÓA HỌC TRONG DỊCH CHIẾT LÁ HÚNG QUẾ Tiến hành: Cân 15 gam lá húng quế, chưng ninh với 200 ml nước cất 2 lần trong thời gian 15 phút. Lọc lấy dịch chiết tối ưu (hình 3.5), tiến hành định danh nhóm chất hóa học trong dịch chiết.

Hình 3.5. Dịch chiết lá húng quế trong điều kiện tối ưu

65 3.3.1. Định tính nhóm chất tanin Tiến hành: Chuẩn bị 3 ống nghiệm sạch - Ống nghiệm 1: lấy 2 ml dịch chiết, thêm 2 giọt dung dịch FeCl3.

- Ống nghiệm 2: lấy 2 ml dịch chiết, thêm 2 giọt dung dịch chì axetat (Pb(CH3COO)2)10%.

- Ống nghiệm 3: lấy 10 ml dịch chiết, thêm 2 ml fomon và 1 ml HCl đậm đặc. Nếu thấy xuất hiện kết tủa thì lọc bỏ kết tủa, thêm vào dịch lọc natri axetat dư, rồi thêm 2 giọt dung dịch FeCl3.

Kết quả: - Ống nghiệm 1: Xuất hiện kết tủa xanh đen. Như vậy dịch chiết có thể chứa nhóm chất tanin hoặc flavonoid hoặc cả hai, vì nhóm chât flavonoid cũng có phản ứng với dung dịch muối sắt.

- Ống nghiệm 2: Xuất hiện kết tủa bông - Ống nghiệm 3: Không thấy xuất hiện kết tủa Như vậy, qua 3 thí nghiệm có thể kết luận dịch chiết lá húng quế chứa nhóm tanin thủy phân.

3.3.2. Định tính nhóm flavonoid Tiến hành: Chuẩn bị một ống nghiệm sạch và một lọ chứa dung dịch amoniac đặc.

- Ống nghiệm 1: lấy 2 ml dịch chiết, thêm một ít bột Mg kim loại, nhỏ từng giọt dung dịch HCl đặc, để yên 1-2 phút.

- Nhỏ một giọt dịch chiết lên giấy lọc, hơ khô rồi để lên miệng lọ amoniac đặc đã được mở nút.

Kết quả: - Ống nghiệm: dung dịch chuyển từ màu vàng sang đỏ.

- Vết dịch chiết có màu vàng đậm.

Như vây, qua 2 thí nghiệm có thể kết luận trong dịch chiết lá húng quế

66 có nhóm chất flavonoid.

3.3.3. Định tính nhóm chất saponin Tiến hành: Chuẩn bị 2 ống nghiệm sạch.

- Ống nghiệm 1: lấy 3 ml dịch chiết, lắc mạnh trong 2 phút. Để yên và quan sát hiện tượng tạo bọt.

- Ống nghiệm 2: lấy 2 ml dịch chiết, nhỏ thêm 3 giọt H2SO4 đậm đặc.

Kết quả: - Ống nghiệm 1: Dịch chiết tạo bột, cột thấp, trong vòng 3 phút.

- Ống nghiệm 2: Không thấy dung dịch đổi màu.

Như vậy: Trong lá húng quế không có chất saponin.

3.3.4. Định tính nhóm chất alkaloid Tiến hành: Chuẩn bị một ống nghiệm sạch. Lấy 2 ml dịch chiết, thêm vào thuốc thử Bouchardat, quan sát ống nghiệm.

Kết quả: Sau khi thêm thuốc thử Bouchardat, không thấy hiện tượng kết tủa xảy ra.

Như vậy, trong lá húng quế không có chất alkaloid.

3.4. KẾT QUẢ KHẢO SÁT CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN QUÁ TRÌNH TẠO NANO BẠC Sau khi thu được dịch chiết lá húng quế tối ưu, chúng tôi tiến hành khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình tạo nano bạc.

3.4.1. Khảo sát nồng độ dung dịch bạc nitrat Để khảo sát sự ảnh hưởng của nồng độ dung dịch bạc nitrat đến khả năng tạo nano bạc và xác định nồng độ bạc nitrat tối ưu, chúng tôi tiến hành cố định các thông số như sau: - Thời gian tạo nano bạc: 30 phút - Nhiệt độ tạo nano bạc : nhiệt độ phòng - Thể tích dịch chiết : 2ml

67 - Thể tích dung dịch AgNO3: 30ml - Môi trường pH = 6,20 - Nồng độ dung dịch AgNO3 biến thiên: 0,5 mM; 1mM; 2mM; 3mM; 4mM; 5mM. Sau 30 phút, màu vàng nâu đặc trưng của nano bạc xuất hiện, pha loãng dung dịch 10 lần và đem đo UV – Vis. Chọn thời gian tối ưu ứng với giá trị mật độ quang cao nhất và dung dịch nano bạc tạo thành không bị keo tụ.

Kết quả khảo sát sự phụ thuộc của quá trình tạo nano bạc vào nồng độ dung dịch bạc nitrat được biểu diễn ở hình 3.6.

0.120 0.11

2mM

0.10 0.09 3mM 0.08 0.07

1mM

4mM

0 .5 m M

A 0.06

5mM

0.05 0.04 0.03 0.02 0.016 400.0

420

440

460

480

500 nm

520

540

560

580

600.0

Hình 3.6. Ảnh hưởng của nồng độ AgNO3 đến quá trình tạo nano bạc Nhận xét: Từ hình 3.6 cho thấy khi nồng độ dung dịch AgNO3 tăng dần từ 0,5 mM đến 2 mM thì giá trị mật độ quang cũng tăng dần, nghĩa là lượng nano bạc tổng hợp được cũng tăng, và đạt giá trị lớn nhất với nồng độ 2mM (A = 0,11111). Ở nồng độ từ 3 – 5 mM, giá trị mật độ quang giảm dần có thể giải thích: ở những nồng độ này, hạt nano bạc tạo ra có kích thước lớn, dễ bị keo

68 tụ. Trong quá trình bảo quản dung dịch hạt nano bạc, chúng tôi thấy xuất hiện sự keo tụ bạc ở các mẫu 3, 4, 5, 6, nghĩa là hạt nano bạc được tạo thành khi nồng độ dung dịch AgNO3 là 2mM, 3mM, 4mM, 5mM không bền. Như vậy, chúng tôi chọn giá trị nồng độ dung dịch AgNO3 tối ưu là 1mM, đảm bảo giá trị mật độ quang khá cao (A = 0,077299) và dung dịch hạt nano bạc tổng hợp được bền, không bị keo tụ.

Hình 3.7. Sự thay đổi màu sắc của dung dịch keo nano bạc theo nồng độ AgNO3 3.4.2. Khảo sát tỉ lệ thể tích dịch chiết lá húng quế Chúng tôi tiến hành thí nghiệm với các thông số cố định sau: - Thời gian chiết: 15 phút - Khối lượng lá húng quế / nước: 15g / 200ml - Thời gian tạo nano bạc: 30 phút - Nồng độ dung dịch AgNO3: 1 mM

69 - Thể tích dung dịch AgNO3: 30ml - pH môi trường : 6,20 - Thể tích dịch chiết lá húng quế biến thiên: 1ml, 2 ml, 3 ml, 4 ml, 5 ml.

Sau 30 phút phản ứng, đem pha loãng dung dịch keo thu được 10 lần và đo UV-vis. Chọn thời gian tối ưu ứng với giá trị mật độ quang cao nhất và dung dịch nano bạc tạo thành không bị keo tụ.

Kết quả khảo sát sự phụ thuộc của quá trình tạo nano bạc vào tỉ lệ thể tích dịch chiết được biểu diễn ở hình 3.8.

0.110 3ml

0.10

4ml

0.09 0.08

2ml

0.07 5ml 0.06 A

1ml

0.05 0.04 0.03 0.02 0.01 0.000 400.0

420

440

460

480

500 nm

520

540

560

580

600.0

Hình 3.8. Ảnh hưởng của thể tích dịch chiết lá húng quế đến quá trình tạo nano bạc Nhận xét: Từ hình 3.8 cho thấy khi thể tích dịch chiết lá húng quế tăng dần từ 1 ml đến 3 ml thì giá trị mật độ quang cũng tăng dần, nghĩa là lượng nano bạc tổng hợp được cũng tăng, và đạt giá trị lớn nhất với thể tích dịch chiết là 3 ml (A = 0,1086). Ở thể tích dịch chiết từ 4 – 5 ml, giá trị mật độ quang giảm dần có thể giải thích: ở những nồng độ này, hạt nano bạc tạo ra có kích thước lớn, dễ bị

70 keo tụ. Trong quá trình bảo quản dung dịch hạt nano bạc, chúng tôi thấy xuất hiện sự keo tụ bạc ở các mẫu 3, 4, 5 nghĩa là hạt nano bạc được tạo thành khi thể tích dịch chiết là 3 ml, 4 ml, 5 ml không bền. Như vậy, chúng tôi chọn giá trị thể tích dịch chiết tối ưu là 2 ml, đảm bảo giá trị mật độ quang khá cao (A = 0,077299) và dung dịch hạt nano bạc tổng hợp được bền, không bị keo tụ.

Hình 3.9. Sự biến đổi màu sắc của dung dịch keo nano bạc thay đổi theo thể tích dịch chiết lá húng quế 3.4.3. Khảo sát nhiệt độ tạo nano Chúng tôi tiến hành thí nghiệm với các thông số cố định sau: - Thời gian chiết: 15 phút - Khối lượng lá húng quế/nước: 15g / 200ml - Thời gian tạo nano bạc: 30 phút - Nồng độ dung dịch AgNO3: 1 mM - Tỉ lệ thể tích dịch chiết / dung dịch AgNO3: 2 ml / 30ml

71 - pH môi trường : 6,20 - Nhiệt độ, T = 20oC, 30oC, 40oC, 50oC, 60oC, 70oC. Sau 30 phút phản ứng, đem pha loãng dung dịch keo thu được 10 lần và đo UV-vis. Chọn thời gian tối ưu ứng với giá trị mật độ quang cao nhất và dung dịch nano bạc tạo thành không bị keo tụ.

Kết quả khảo sát sự phụ thuộc của quá trình tạo nano bạc vào nhiệt độ được biểu diễn ở hình 3.10.

0.140 50

0.13

60 0.12

40

0.11 70

0.10

30

0.09 0.08 A

0.07 0.06

20

0.05 0.04 0.03 0.02 0.01 0.000 400.0

420

440

460

480

500 nm

520

540

560

580

600.0

Hình 3.10. Ảnh hưởng của nhiệt độ đến quá trình tạo nano bạc Nhận xét: Từ hình 3.10 ta thấy khi tăng nhiệt độ từ 20 – 50°C, cường độ hấp phụ cực đại tăng lên, đỉnh peak của bước sóng khá lớn. Nhưng khi tiếp tục tăng nhiệt độ đến 60 – 70°C thì cường độ hấp phụ giảm. Trong quá trình bảo quản dung dịch hạt nano bạc, chúng tôi thấy xuất hiện sự keo tụ bạc ở các mẫu 4, 5, 6, nghĩa là hạt nano bạc được tạo thành khi nhiệt độ 50°C, 60°C, 70°C

72 không bền. Vì vậy chúng tôi đã quyết định chọn nhiệt độ tối ưu để điều chế nano bạc là 40°C.

Hình 3.11. Sự biến đổi màu sắc của dung dịch keo nano bạc thay đổi theo nhiệt độ 3.4.4. Khảo sát pH môi trường tạo nano bạc Chúng tôi tiến hành thí nghiệm với các thông số cố định sau: - Thời gian chiết: 15 phút - Khối lượng lá húng quế / nước: 15g / 200ml - Thời gian tạo nano bạc: 30 phút - Nồng độ dung dịch AgNO3: 1 mM - Tỉ lệ thể tích dịch chiết / dung dịch AgNO3: 2 ml / 30ml - pH môi trường, pH = 4, 5, 6, 7, 8, 9 - Nhiệt độ,T = 40°C.

73 Sau 30 phút phản ứng, đem pha loãng dung dịch keo thu được 10 lần và đo UV-vis. Chọn thời gian tối ưu ứng với giá trị mật độ quang cao nhất và dung dịch nano bạc tạo thành không bị keo tụ.

Kết quả khảo sát sự phụ thuộc của quá trình tạo nano bạc vào nồng độ dung dịch bạc nitrat được biểu diễn ở hình 3.12.

0.170 ph=7

0.16

ph=8

0.14

ph=9

0.12

ph=6

0.10

A

0.08 ph=5

0.06

ph=4 0.04

0.02 0.005 400.0

420

440

460

480

500 nm

520

540

560

580

600.0

Hình 3.12. Ảnh hưởng của pH đến quá trình tạo nano bạc Nhận xét: Từ hình 3.12 cho thấy khi pH tăng dần từ 4 đến 7 thì giá trị mật độ quang đo được tăng dần và đạt giá trị cao nhất khi pH = 7, nghĩa là lượng nano bạc tổng hợp được tốt nhất. Nếu tiếp tục tăng giá trị pH thì giá trị mật độ quang giảm dần, có thể giải thích: ở môi trường có pH lớn hơn 7, lượng bạc tạo thành quá nhanh, dẫn đến hiện tượng bị keo tụ, hạt nano bạc tổng hợp có kích thước lớn, làm giảm mật độ quang. Như vậy, chúng tôi chọn giá trị pH môi trường là 7, đảm bảo giá trị mật độ quang cao (A= 0,16063) và dung dịch hạt nano bạc tổng hợp được bền, không bị keo tụ.

74

Hình 3.13. Sự thay đổi màu sắc của dung dịch keo nano thay đổi theo pH

75 3.5. KẾT QUẢ KHẢO SÁT ĐẶC TÍNH CỦA HẠT NANO BẠC 3.5.1. Kết quả chụp TEM Dùng kính hiển vi điện tử truyền qua (TEM) để xác định chính xác kích thước, hình dáng và sự phân bố của hạt nano bạc tạo thành.

Hình 3.14. Ảnh TEM của hạt nano bạc (thang đo 20 nm) Kết quả chụp ảnh TEM ở hình 3.14 cho thấy các hạt nano bạc có kích thước trung bình vào khoảng 6.5 nm đến 12.9 nm. Hạt nano có dạng hình cầu, đây là dạng có hiệu quả nhất trong các ứng dụng của nano bạc, đặc biệt là các ứng dụng kháng khuẩn do bề mặt cầu có nhiều phương tiếp xúc với vi khuẩn nhất.

76 So sánh với kết quả đo TEM trong luận văn thạc sĩ của Huỳnh Thị Mỹ Linh năm 2013 và Võ Thanh Hùng năm 2014 thì thấy trong dung dịch nano bạc tạo thành từ lá húng quế bạc nano tạo thành có kích thước nhỏ hơn bạc nano trong dung dịch nano bạc tạo thành từ lá bàng và bột nghệ.

3.5.2. Kết quả đo X – Ray (XRD) Phương pháp nhiễu xạ X: X – Ray để phân tích cấu trúc tinh thể của hạt nano bạc.

Hình 3.15. Giản đồ nhiễu xạ tia X của mẫu nano bạc Từ kết quả XRD trên hình 3.15 cho thấy 5 đỉnh có cường độ cao nhất hoàn toàn trùng hợp với phổ chuẩn của kim loại Ag tại vị trí giá trị các góc 2θ = 38,13°; 44,49°; 64,56°; 77,6°và 81,6° tương ứng với các mạng {111}, {200}, {220},{311} và {222} trong cấu trúc Fcc của kim loại Ag. Với những đỉnh như trên ta có thể khẳng định được sự tồn tại của Ag kim loại trong mẫu

77 hay nói cách khác Ag+ đã được khử và chuyển thành Ag kim loại.

3.5.3. Kết quả đo EDX Phương pháp đo phổ tán năng lượng tia X: EDX để xác định thành phần của các nguyên tố có trong mẫu từ đó xác định độ tinh khiết của nano bạc

2700 2400 2100

C o u n ts

1800 1500 1200 900 600

001

Ag Ag Ag Ag Ag Ag Ag Ag Ag Ag C Cl Ag Cl AgLesc Cl Ag O Al

300 0 0.00 1.00 2.00 3.00 4.00 5.00 6.00 7.00 8.00 9.00 10.00 keV Hình 3.16. Kết quả đo EDX của mẫu nano bạc Thành phần hóa học của mẫu nano bạc sau khi tổng hợp được xác định bằng phép đo phổ tán sắc năng lượng EDX được trình bày như ở hình 3.16.

Phổ EDX cho thấy thành phần chủ yếu của mẫu là Ag. Ngoài ra còn có một lượng C và O đó là thành phần của màng bọc thực vật quanh nano tạo ra được.

So sánh với kết quả đo EDX trong luận văn thạc sĩ của Huỳnh Thị Mỹ Linh năm 2013 và Võ Thanh Hùng năm 2014 thì thấy trong dung dịch nano

78 bạc tạo thành từ lá húng quế có chứa nhiều bạc hơn dung dịch nano bạc tạo thành từ lá bàng và bột nghệ.

3.6. CƠ CHẾ TẠO NANO BẠC TỪ DUNG DỊCH BẠC NITRAT BẰNG DỊCH CHIẾT NƯỚC LÁ HÚNG QUẾ Trong dịch chiết lá húng quế có chứa các nhóm chất tanin và flavonoid.

Các nhóm chất này có chứa nhóm -OH ở vòng thơm và nhóm cacbonyl [19], các nhóm –OH của polyphenol (như orientin, vicenin…) sẽ đóng vai trò là tác nhân khử ion Ag+ thành Ag theo cơ chế tổng quát sau: O OH O OH

R

+ 2e + 2 H

(1)

R

Ag

+

e

Ag

(2)

Do đó, khi pH thấp, nồng độ H+ lớn cân bằng (1) chuyển dịch về phía nghịch, dẫn đến quá trình khử Ag+ thành Ag giảm. Khi tăng pH cân bằng (1) dịch chuyển về chiều thuận, tạo ra các electron tự do, làm thuận lợi cho quá trình tạo thành hạt nano bạc (2). Cơ chế phản ứng này hoàn toàn phù hợp với quá trình khảo sát pH ảnh hưởng đến quá trình tạo nano bạc.

3.7. KẾT QUẢ ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG KHÁNG KHUẨN CỦA NANO BẠC Dùng 3 cục gốm xốp mới, cho từng cục gốm vào 3 ca đựng, đục lỗ để cố định. Đổ ngập gốm lần lượt các dung dịch nano bạc, bạc nitrat và dịch chiết lá húng quế. Sau khi 3 dung dịch được lọc qua hoàn toàn ta đem cục gốm xốp đó sấy khô ở nhiệt độ khoảng 800C cho đến khô rồi cho cả 3 cục gốm cố định lại vào ca đựng như ban đầu. Đổ dung dịch chứa vi khuẩn Bacillus Subtillis vào 3 ca cho ngập gốm

79 đợi cho quá trình lọc diễn ra, thu lấy dung dịch pha loãng 7 lần.

Sau đó tiến hành cấy vi khuẩn bằng cách cho vài giọt dung dịch đã pha loãng ở trên lên môi trường thạch trên 3 đĩa peptri. Dùng que chữ L chan đều trên bề mặt để phân tán dung dịch đều trên bề mặt thạch. Trong quá trình cấy vi khuẩn phải được thực hiện trong tủ vô trùng, thường xuyên rửa tay và dụng cụ bằng cồn tuyệt đối để tránh đĩa thạch bị nhiễm vi khuẩn từ bên ngoài.

Sau khi cấy vi khuẩn lên đĩa thạch và thực hiện theo qui trình đã nêu, đợi trong 2 ngày, ta thu được kết quả như hình 3.17.

Có dịch chiết

Có nano bạc

Có dd bạc nitrat

Hình 3.17. Ảnh chụp 3 đĩa thạch của 3 dung dịch thu được sau khi lọc Từ kết quả trên, ta nhận thấy gốm xốp có tẩm nano bạc và bạc nitrat có khả năng kháng khuẩn tốt hơn so với gốm xốp có tẩm dịch chiết lá húng quế.

Tuy nhiên khả năng kháng khuẩn của nano bạc rất tốt, hơn rất nhiều lần so với gốm xốp tẩm bạc nitrat.

Do vậy, ta có thể dùng nano bạc tẩm lên vật liệu gốm xốp để lọc nước, điều này làm giảm đáng kể lượng vi khuẩn, tăng chất lượng nước được lọc ra.

80 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ KẾT LUẬN Trong khuôn khổ luận văn này, qua quá trình nghiên cứu thực nghiệm chúng tôi rút ra các kết luận sau: 1. Xác định được một số chỉ tiêu hóa lí của lá húng quế - Độ ẩm lá húng quế: 82,494%. Không thể bảo quản lá húng quế tươi trong thời gian dài mà phải sử dụng ngay sau khi thu hái.

- Hàm lượng tro lá húng quế: 1,898%.

2 .Các điều kiên tối ưu để thu được dịch chiết lá húng quế - Thời gian chưng ninh: 15 phút.

- Tỉ lệ khối lượng lá húng quế / thể tích nước: 15 gam / 200 ml.

3. Định tính thành phần nhóm chất hóa học của dịch chiết lá húng quế - Dịch chiết lá húng quế chứa các nhóm chất tanin thủy phân và flavonoid.

4. Các yếu tố tối ưu để tổng hợp hạt nano bạc - Nồng độ dung dịch AgNO3: 1mM. - Tỉ lệ thể tích dịch chiết so với thể tích dung dịch AgNO3 1 mM: 2ml/30 ml.

- Nhiệt độ tạo nano bạc: 40°C. - pH môi trường tạo nano bạc: 7.

5. Kết quả khảo sát đặc tính của hạt nano bạc Từ kết quả đo TEM, EDX, XRD, chúng tôi khẳng định được hạt nano bạc tổng hợp từ dung dịch bạc nitrat bằng tác nhân khử dịch chiết nước lá húng quế có dạng hình cầu với kích thước từ 6,5 nm đến 11 nm, và hạt nano bạc tổng hợp được là tinh khiết.

6. Kết quả kháng khuẩn của nano bạc Khả năng kháng khuẩn B. Subtillis của nano bạc rất tốt, các dung dịch vi khuẩn sau khi đi qua gốm xốp có tẩm nano bạc rồi cấy lên đĩa peptri mọc rất

81 ít vi khuẩn, ít hơn so với gốm xốp có tẩm dung dịch bạc nitrat. Điều này cho thấy khả năng kháng khuẩn của nano bạc tốt hơn nhiều so với khả năng kháng khuẩn của dung dịch bạc nitrat.

KIẾN NGHỊ - Cây húng quế là một loại thực vật có hầu hết ở các địa bàn trên nước ta, chúng dễ trồng và phát triển tốt, có nhiều ứng dụng đối với y học dân gian. Có thể tiếp tục mở rộng nghiên cứu một cách toàn diện: nghiên cứu tổng hợp hạt nano bạc từ dung dịch bạc nitrat bằng tác nhân khử trong dịch chiết các bộ phận khác của cây húng quế như thân, quả hoặc rễ, nhằm phát triển một hướng đi mới, có thể tổng hợp một vật liệu nano vốn đa ứng dụng trong đời sống bằng phương pháp hóa học lành tính, không gây độc hại đối với con người và môi trường.

- Nano bạc có khả năng kháng khuẩn rất tốt nên có thể nghiên cứu khả năng kháng khuẩn của chúng với nhiều loại vi khuẩn khác nhau trên các vật liệu khác nhau.

TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt [1]. Lê Huy Chính ( chủ biên), Vi sinh y học, Nxb y học, 2003.

[2]. Vũ Đình Cự, Nguyễn Xuân Chánh, Công nghệ nano điều khiển đến từng nguyên tử, phân tử, Nhà xuất bản khoa học kĩ thuật, 2004.

[3]. Nguyễn Hữu Đỉnh, Trần Thị Đà (1999), Ứng dụng một số phương pháp phổ nghiên cứu cấu trúc phân tử, Nhà xuất bản Giáo dục.

[4]. Vũ Đăng Độ, Hóa học nano và định hướng nghiên cứu ở khoa hóa trường ĐHKHTN, Hà Nội, 2003.

[5]. Nguyễn Hoàng Hải, Trung tâm Khoa học Vật liệu, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội. Các hạt nano kim loại. Tạp chí http://vatlyvietnam.org, 2007. Trang 9.

[6]. Nguyễn Thị Như Miên (2006), Tổng hợp bạc kim loại kích cỡ nano bằng phương pháp khử hóa học với chất khử Natri Bohidrua- NaBH4, khóa luận tốt nghiệp, Đại học KHTN- ĐH Quốc Gia Hà Nội.

[7]. Nguyễn Đức Nghĩa ( 2007), Hóa học nano, NXB khoa học tự nhiên và công nghệ, Hà Nội.

[8]. Phạm Phương Thảo (2008), Tổng hợp và khảo sát khả năng diệt trùng của vật liệu Ag nano trên chất mang silicagel, khóa luận tốt nghiệp, Đại Học KHTN – ĐH Quốc Gia Hà Nội.

[9]. Nguyễn Ngọc Tú. Nghiên cứu gel nước thông minh nhạy pH lai nano bạc.

Khóa luận tốt nghiệp đại học chính quy 2009. Trang 8-9.

[10]. Trần Thị Thúy (2006), Tổng hợp Bạc kim loại kích cỡ nano bằng phương pháp khử hóa với chất khử Fomandehit, Khóa luận tốt nghiệp, Đại học KHTN- ĐH Quốc Gia Hà Nội.

[11]. Nguyễn Đình Triều, Nguyễn Đình Thành (2001), Các phương pháp phân tích Vật lý và Hóa lý, NXB Khoa Học và KỹThuật Hà Nội.

[12]. Uldrich.J và Newberry.D, Công nghệ nano-Đầu tư & đầu tư mạo hiểm, Sách dịch, NXB Trẻ, 2006.

Tiếng Anh [13]. Badr.Y, mahmoud.M.A. Enhancement of the optical propertied of poly vinyl alcohol by doping with silver nanoparticles, J. Appl. Polym.

Sci, 99, 2006, pp.3068-3614.

[14]. Yiwei Tan, Xinhua Dai, Yong jang Li and Daoben Zhu, Preparation of Gold, Platium and Silver nano particles by the reduction of their salts with a weak reductal Potassium bitartrate , Journal of Materials Chemistry, 2003, 13, 1069 – 1075.

[15]. Nikolaj L.Kildeby, Ole z.andersen, Ramus E.roge, Tomlarsen, Rene Petrsen, Jacob F.Riis, Silver Nanopraticle, (2005) 4,14, 15,16.

[16]. S.ayyappan, R. Srinivasa Gopalan, G.N.Subbanna, C.N.R.Rao, Nanoparticles of Ag, Au, Pt and Cu produced by alcohol of salfs, Journal ò Materials Research, Vol 12, No.2, Feb 1997.

[17]. Jose Ruben Mornes, Jose Luis Elechiguerra, Alejandra Camacho, Katherin Holt, Juan B kouri, Jose Tapia Ramirez and Miguel Jose Yacaman, the bactericidal effect of silver nanoparticles, Nano technology 16 (2005) 2346 – 2353.

[18]. Taneja. B, Ayyub. B, Chandra. R, Size dependence of the optical spectrum in nanocrytalline silver, Physical Review B, Vol. 65, 2002, pp.245412.1-6.

[19]. P. V. Kamat, Photophysical, Photochemical and Photocatalytic Aspects of

Metal Nanoparticles, Journal of Physical Chemistry, B, 106,

7729-7744, 2002.

[20]. K. J. Klabunde, Nanoscale Materials in Chemistry, Wiley (2001), p. 23.

[21]. Chien – Liang Lee, Chi – Chaowan, Yung – Yun wang, Syntheis of Metal NanoParticles Via Self – Regulated reduction by an Alcohol surfactal , Advance Functional Materials, 11, No.5, October.

[22]. Singh. M,et al “Nanotechnology in medicine and antibacterial efect of silver nanoparticles”, Digest journal of Nanomaterials and Biostructures, carbohydrate Polymers,2008.

[23]. Badr.Y, mahmoud.M.A. Enhancement of the optical propertied of poly vinyl alcohol by doping with silver nanoparticles, J. Appl. Polym.

Sci, 99, 2006, pp.3068-3614.

[24]. Jiang K. Moon, Z. Zhang, S. Pothukuchi, C.P. Wong, Variable Frequency Microwave Synthesis of Silver Nanopraticles, Journal of Nanopraticle Research, Vol.8, (2006) 117 – 124 [25]. Pingli, Juan Li, Changzhu Wu, Qing sheng Wu and Jian Li, Synergistic antibacterial effects of β – Lactam antibiotic combined with solver nanoparticles, Nano technology 16(2005) 1912 -1917.

WEB SIDE [26]. http://vi.wikipedia.org/wiki/ công_nghệ _nano [27]. http://vi.wikipedia.org/wiki/H%C3%BAng_qu%E1%BA%BF. [28]. http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/3807907 [29]. http://luanvan.net.vn/luan-van/tieu-luan-cay-rau-hung-23241/.

[30]. http://en.wikipedia.org/wiki/Silver [31]. http://suckhoedoisong.vn/y-hoc-co-truyen/cong-dung-chua-benh-cuahung-que-20141224111445319.htm.

[32]. http://www.rasa.vn/cam-nang-gia-dinh/4394/Cong-dung-cua-cay-hungque.html.

[33]. http://rcmp.org.vn/chi-tiet-bai-viet/232/cay-hung-que.html.

[34]. http://www.azonano.com/article.aspx?ArticleID=2318.

[35]. http://www.ued.edu.vn/khoahoa/file.php/1/_themem/Hoa_hoc_he_ phan_ tan_ keo_ Th_Luc_.pdf