Luận Văn Tổng hợp nano bạc và nghiên cứu khả năng ứng dụng sinh học

Mục Lục

Trang
MỞ ĐẦU. 1
Chương 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU. 2
1.1. Khái quát về công nghệ nano 2
1.1.1. Lịch sử hình thành của công nghệ nano. 2
1.1.2. Cơ sở khoa học. 2
1.1.3. Các nghiên cứu về hạt nano trong và ngoài nước. 3
1.2. Khái quát về keo nano bạc. 4
1.2.1. Sơ lược về tính chất và đặc tính của bạc. 4
1.2.2. Các phương pháp chế tạo vật liệu nano bạc. 5
1.2.3. Cơ chế ổn định hạt bạc của PVP và PEG 8
1.2.4. Ứng dụng của keo nano bạc. 10
1.3. Khái quát về vi khuẩn 12
1.3.1. Khái niệm chung về vi khuẩn. 12
1.3.2. Vi khuẩn E.coli 12
1.3.3. Vi khuẩn Staphylococcus. 13
1.3.4. Tính diệt khuẩn của keo nano bạc. 14
1.4. Khái quát về nấm mốc. 16
1.5. Khái quát về tảo 17
1.5.1. Khái niệm chung về tảo lục. 17
1.5.2. Vi tảo Chlorella. 17
Chương 2. VẬT LIỆU, PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU VÀ THỰC NGHIỆM 19
2.1. Vật liệu, trang thiết bị sử dụng 19
2.1.1. Các dụng cụ, thiết bị nghiên cứu. 19
2.1.2. Các hoá chất sử dụng. 20
2.1.3. Các đối tượng nghiên cứu. 20
2.2. Phương pháp nghiên cứu và thực nghiệm . 20
2.2.1. Chế tạo keo nano bạc. 20
2.2.2. Phân tích bằng máy quang phổ hấp thụ UV-vis. 22
2.2.3. Phân tích hạt bằng FE-SEM . 22
2.2.4. Khảo sát hiệu quả kháng khuẩn của nano bạc. 22
2.2.5. Thử nghiệm sự tương tác giữa keo nano bạc với nấm mốc. 23
2.2.6. Nuôi cấy vi tảo. 23
2.2.7. Sự tương tác giữa keo nano bạc với tảo vi tảo. 26
Chương 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN. 27
3.1. Chế tạo keo nano bạc. 27
3.2. Phân tích hạt bằng tia UV-vis. 29
3.3. Phân tích hạt bằng FE-SEM 30
3.4. Khả năng kháng khuẩn của các dung dịch keo nano bạc. 31
3.5. Sự tương tác giữa keo nano bạc với nấm mốc. 32
3.6. Lựa chọn môi trường nuôi cấy vi tảo 32
3.7. Sự tương tác giữa keo nano bạc với vi tảo 35
3.7.1. Đường cong chuẩn hóa giữa mật độ quang với mật độ tảo. 35
3.7.2. Khả năng tương tác của keo nano bạc với vi tảo trong dung dịch. 36
3.7.3. Khả năng tương tác của keo nano bạc với vi tảo khi tẩm lên màng xốp. 39
KẾT LUẬN. 41
HƯỚNG NGHIÊN CỨU TIẾP THEO 42
PHỤ LỤC. 43
TÀI LIỆU THAM KHẢO 47



Danh mục chữ viết tắt

[TABLE="align: center"]
[TR]
[TD]Da
[/TD]
[TD]Đơn vị khối lượng Danton
[/TD]
[TD]
[/TD]
[/TR]
[TR]
[TD]E.coli
[/TD]
[TD]Vi khuẩn E.coli
[/TD]
[TD]Escherichia Coli
[/TD]
[/TR]
[TR]
[TD]FE-SEM
[/TD]
[TD]Kính hiển vi trường điện tử quét
[/TD]
[TD]Field emission scanning electron microscopy
[/TD]
[/TR]
[TR]
[TD]PVP
[/TD]
[TD]
[/TD]
[TD]Polyvinyl pyrrolidon
[/TD]
[/TR]
[TR]
[TD]PEG
[/TD]
[TD]
[/TD]
[TD]polyethylene Glycol
[/TD]
[/TR]
[TR]
[TD]UV - vis
[/TD]
[TD]Quang phổ hấp thụ trắc quang UV - vis
[/TD]
[TD]Ultraviolet-visible spectroscopy
[/TD]
[/TR]
[/TABLE]















MỞ ĐẦU
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 .[5,10].
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 [15,9]. 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
Trong những năm gần đây, việc gia tăng vi khuẩn siêu kháng thuốc kháng sinh, các loại nấm gây bệnh thiếu thuốc đặc trị thì việc nghiên cứu chế tạo sản phẩm chứa nano bạc để tiêu diệt chúng là hướng đi mới và cấp thiết [17].
Đó là lý do mà tôi quyết định chọn đề tài “Nghiên cứu và chế tạo nano bạc ứng dụng trong sinh học”. Các nội dung của đề tại như sau:


Chế tạo hạt nano bạc bằng phương pháp hóa khử, sử dụng NaBH[SUB]4 [/SUB]làm tác nhân khử, hạt được bọc bởi PVP và PEG.
Nghiên cứu, khảo sát tính chất của keo bạc nano chế tạo bằng phân tích quang phổ hấp thụ UV-vis, và chụp ảnh bằng FE-SEM.
Ứng dụng để nghiên cứu khả năng diệt khuẩn và khả năng tương tác với nấm mốc, vi tảo của keo bạc nano.



Chương 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU

1.1. Khái quát về công nghệ nano1.1.1. Lịch sử hình thành của công nghệ nanoThuật ngữ công nghệ nano (nanotechnology) xuất hiện từ những năm 70 của thế kỷ XX, chỉ việc thiết kế, phân tích, chế tạo và ứng dụng các cấu trúc, thiết bị và hệ thống bằng việc điều khiển hình dáng, kích thước trên quy mô nanômét. Chúng có độ chính xác rất cao 0,1 - 100nm, tức là chính xác đến từng lớp nguyên tử, phân tử.
Tiền tố nano xuất hiện trong tài liệu khoa học lần đầu tiên vào năm 1908, khi Lohman sử dụng nó để chỉ các sinh vật rất nhỏ với đường kính 200nm. Năm 1974, Tanigushi lần đầu tiên sử dụng thuật ngữ công nghệ nano hàm ý sự liên kết các vật liệu cho kỹ thuật chính xác trong tương lai. Hiện tại trong khoa học, tiền tố nano biểu thị con số 10[SUP]-9[/SUP] tức kích thước 1 phần tỷ mét. Cho tới nay, vẫn chưa có được một định nghĩa thống nhất về công nghệ nano. Theo cơ quan Hàng Không Vũ trụ Hoa Kỳ (NASA), công nghệ nano là công nghệ chế tạo ra các cấu trúc, vật liệu, thiết bị và hệ thống chức năng với kích thước đo bằng (khoảng từ 1 đến 100nm) và khai thác ứng dụng các đặc tính độc đáo của những sản phẩm này. Công nghệ nano cũng có thể hiểu là ngành công nghệ dựa trên các hiểu biết về các quy luật, hiện tượng, tính chất của cấu trúc vật lý có kích thước đặc trưng ở thang nano [4].
Có thể nói, trong thời điểm hiện tại, tiềm năng phát triển của một công nghệ hay kỹ thuật mới rõ nhất qua nguồn ngân sách nghiên cứu hàng năm và doanh thu đem lại từ các sản phẩm thương mại của nó. Được toàn thế giới nghiên cứu và đầu tư phát triển, ngân sách đầu tư cho công nghệ nano của các tổ chức thuộc chính phủ đã tăng khoảng 7 lần từ 430 triệu năm 1997 lên 3 tỉ USD năm 2003 [12,23].

1.1.2. Cơ sở khoa họcCông 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 [25].
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 [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 bạn 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 [24].

1.1.3. Các nghiên cứu về hạt nano trong và ngoài nước