Nghiên cứu đánh giá khả năng tiêu diệt vi khuẩn của nano đồng gắn trên màng PET trên hai chủng vi khuẩn Escherichia coli và Salmonella enterica. Từ những thí nghiệm kiểm chứng, màng lọc gắn nano đồng có phân bố kích thước nằm trong khoảng từ 1-300nm, chiếm tỷ lệ nhiều nhất (71%) là các hạt nano nằm trong khoảng kích thước từ 50-150nm.
Giải thưởng Sinh viên nghiên cứu khoa học Euréka lần 20 năm 2018 Kỷ yếu khoa học ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG TIÊU DIỆT ESCHERICHIA COLI VÀ SALMONELLA ENTERICA CỦA MÀNG LỌC POLYESTER CÓ GẮN NANO ĐỒNG Nguyễn Thu Quyên* Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP Hồ Chí Minh *Tác giả liên lạc: thuquyennguyen96@gmail.com TÓM TẮT Nghiên cứu sử dụng phương pháp hóa học, thân thiện với mơi trường để gắn nano đồng lên màng lọc polyester (PET) cách sử dụng acid ascorbic làm chất khử, đồng thời chất bao (capping agent) Tiến hành thay đổi điều kiện ngâm màng PET dung dịch phức đồng [Cu(OH)4] 2- nhằm khảo sát khả gắn hạt nano đồng sợi PET Nghiên cứu đánh giá khả tiêu diệt vi khuẩn nano đồng gắn màng PET hai chủng vi khuẩn Escherichia coli Salmonella enterica Từ thí nghiệm kiểm chứng, màng lọc gắn nano đồng có phân bố kích thước nằm khoảng từ 1-300nm, chiếm tỷ lệ nhiều (71%) hạt nano nằm khoảng kích thước từ 50-150nm Bên cạnh đó, màng PET có gắn nano đồng khảo sát cho thấy khả tiêu diệt E.coli tốt S enterica Cụ thể, cho dung dịch Phosphate Buffered Saline (PBS) (pH = 7,4) lây nhiễm vi khuẩn qua màng lọc PET có gắn nano đồng, kết E coli bị tiêu diệt hoàn toàn mật độ vi sinh vật đạt log5 (CFU/ml) giảm từ log6 (CFU/ml) xuống log0,45 (CFU/ml) đạt hiệu suất tiêu diệt 99,9997% Từ khóa: Nano đồng, CuNPs, polyester APPLIED EVALUATING THE ABILITY TO DESTROY ESCHERICHIA COLI AND SALMONELLA ENTERICA OF POLYESTER FILTER INCORPORATED COPPER NANOPARTICLES Nguyen Thu Quyen* Ho Chi Minh City University of Technology and Education *Corresponding Author: thuquyennguyen96@gmail.com ABSTRACT This study used the chemical method which is friendly with enviroment to incorporate copper nanoparticles on polyester fabric by ascorbic acid Ascorbic acid is not only used as a reducing agent, but also is used as a capping agent This study evaludated the ability to destroy Escherichia coli and Salmonella enterica of polyester filter incorparated copper nanoparrticles From the tests, the polyester filter has the size of copper nanoparticles which range from to 300nm The size of copper nanoparticles which are from 50 to 150nm accounted 71% per total of copper nanoparticles Besides, PET filter incorparated copper nanoparrticles can destroy E coli better than S enterica The desity of E coli decreased from log6 (CFU/ml) to log0,45 (CFU/ml) The bactericidal performance is 99,9997% Keywords: Copper nanoparticles, CuNPs, polyester 233 Giải thưởng Sinh viên nghiên cứu khoa học Euréka lần 20 năm 2018 TỔNG QUAN Trong công nghệ nano, nghiên cứu hạt nano kim loại hạt nano Au, Ag, Pt, Cu, khía cạnh quan trọng tiêu biểu Các hạt nano kim loại thể tính chất vật lý, hóa học, sinh học khác biệt vơ q giá, số tính kháng khuẩn Hạt nano sử dụng sớm có nhiều ứng dụng việc kháng khuẩn hạt nano kim loại quý vàng, bạc Tuy nhiên, với chi phí tổng hợp tốn kém, giá thành cao việc sử dụng nano vàng, bạc quy mơ lớn khó thực Trong đồng kim loại dồi dào, phổ biến, rẻ tiền dễ tìm thấy tự nhiên Các nghiên cứu nêu cho thấy hạt nano đồng chế tạo mang tính ưu việt khơng hạt nano vàng, bạc, đặc biệt tính kháng khuẩn Cùng với việc gia tăng không ngừng loại vi khuẩn gây bệnh đe dọa sống người sinh vật khác việc nghiên cứu chế tạo sản phẩm kháng khuẩn hướng cấp thiết Có nhiều phương pháp khác để tổng hợp hạt nano đồng, chọn phương pháp tổng hợp nano đồng tác nhân khử acid ascorbic loại acid không độc hại sử dụng thực phẩm Hiện nay, có nghiên cứu tạo hạt nano giấy lọc nghiên cứu Theresa A Dankovich & James A Smith (2014) nghiên cứu tạo giấy lọc có gắn nano đồng kháng E coli nhằm mục đích lọc nước Trong nghiên cứu khác Theresa A Dankovich (2014), nhóm tác giả nghiên cứu tạo giấy có gắn nano bạc sử dụng xạ vi sóng để kháng E coli Enterococci faecalis nhằm mục đích lọc nước Chúng chọn màng lọc PET để Kỷ yếu khoa học nghiên cứu tính ưu việt (ví dụ, khả chịu mài mịn cao (Palova Santos, Sérgio Henrique Pezzin, 2003), khả chống chịu tốt nhiều môi trường (Li-na, 2013) phổ biến màng lọc ứng dụng lọc thực phẩm quy mô công nghiệp VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Vật liệu Màng lọc PET, Escherichia coli VTCC-B-482 Salmonella enterica VTCC-B-480 Phương pháp nghiên cứu Chuẩn bị màng lọc polyester có gắn nano đồng Phương pháp tổng hợp nano đồng dựa theo phương pháp Theresa A Dankovich & James A Smith (2014) với số thay đổi Đánh giá khả tiêu diệt Escherichia coli Salmonella enterica màng lọc polyester gắn nano đồng Phương pháp dựa nghiên cứu N Mat Zain cộng (2014) với số thay đổi Các phương pháp khảo sát khác Đo hàm lượng Cu2+ có màng phương pháp máy quang phổ phát xạ ICP-OES (Inductively couple plasma – optical emission spectrometry) Xác định có mặt nano đồng, hình thái kính hiển vi điện tử quét (SEM) kết hợp đo Energy Dispersive X-ray (EDX) phân bố kích thước hạt nano đồng sử dụng phần mềm ImageJ (Version 1,49u) Phân tích thống kê số liệu Sự khác biệt mặt ý nghĩa thống kê điều kiện thí nghiệm xử lý ANOVA phần mềm SPSS (Version 20.0, SPSS, Chicago, IL, USA) Excel 2013 234 Giải thưởng Sinh viên nghiên cứu khoa học Euréka lần 20 năm 2018 Kỷ yếu khoa học KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN A B C Hình Mẫu màng lọc polyester qua giai đoạn trình tổng hợp nano đồng (A) màng polyester ban đầu, (B) màng polyester sau ngâm dịch [Cu(OH)4] 2-, (C) màng lọc polyester gắn nano đồng Ảnh hưởng thời gian ngâm dung dịch [Cu(OH)4]2- đến hàm lượng đồng tạo thành gắn màng lọc polyester Khi tăng thời gian ngâm màng lọc PET dung dịch [Cu(OH)4]2-, xét khoảng thời gian từ 40 phút đến 120 phút, hàm lượng nano đồng gắn màng lọc PET có xu hướng tăng Kết hàm lượng đồng tăng giải thích thời gian ngâm màng PET lâu, màng PET bị dung dịch kiềm bẻ gãy liên kết nhiều gốc COO- tạo nhiều làm Cu2+ liên kết tĩnh điện với màng PET tăng, từ tạo nhiều hạt nano đồng Trong nghiên cứu (Bharat H Patel & Debapriya Chattopadhyay, 2015), thí nghiệm cố định nano đồng lên màng PET, hàm lượng đồng tạo 2×10-4 mg/cm2 thấp nhiều so với nghiên cứu (960×104 mg/cm2) sử dụng acid ascorbic Hình thái, kích thước phân bố nano đồng màng polyester Phổ EDX cho thấy xuất peak đồng tương tự nghiên cứu (Bharat H Patel & Debapriya Chattopadhyay, 2015) Phổ EDX cho thấy diện đồng cịn có carbon oxy thành phần cấu trúc màng PET vốn chứa hai nguyên tố Phổ với vị trí đo khơng mang tính đại diện cho tồn màng PET có gắn nano đồng Kiểm tra khả tiêu diệt vi khuẩn màng lọc polyester có gắn nano đồng Escherichia coli Salmonella enterica Khả tiêu diệt hai chủng vi khuẩn E coli S enterica cao cịn giải thích kích thước hạt nano đồng nhỏ dễ xâm nhập vào tế bào, diện tích bề mặt lớn tăng khả tiếp xúc với tế bào cao so với các đồng dạng khối (Laura Tamayo, et al., 2016; Umer, et al., 2012) Mặc khác, việc gắn nano đồng màng lọc PET không chất hỗ trợ tạo nano đồng thời góp phần làm tăng hoạt tính kháng khuẩn (Laura Tamayo, et al., 2016) Khả kháng khuẩn nano đồng S enterica yếu E coli điều giải thích lớp màng sinh học (biofilm) gây S enterica E coli có khả tạo màng sinh học (Claire PrigentCombaret, et al., 2001) Theo nghiên cứu Diana Rodrigues cộng (2011) chứng minh rằng, mật độ vi khuẩn đạt ≥ 105 log (CFU/ml) 235 Giải thưởng Sinh viên nghiên cứu khoa học Euréka lần 20 năm 2018 có hình thành màng sinh học Do đó, khác biệt khả diệt khuẩn nano đồng E coli S enterica nghiên cứu phù hợp với nghiên cứu trước KẾT LUẬN Thông qua nghiên cứu này, đưa số kết luận: Chúng tổng hợp thành công nano đồng cố định nano đồng lên màng lọc PET phương pháp hóa học sử dụng acid ascorbic làm chất khử, đồng thời chất bao Kỷ yếu khoa học Khi tăng thời gian ngâm màng lọc PET dụng dịch [Cu(OH)4]2-, hàm lượng nano đồng tạo thành màng tăng lên Hàm lượng nano đồng tổng hợp cao đạt 0,096mg/cm2 Các hạt nano đồng tạo thành có phân bố kích thước rộng đường kính hạt nano đồng tạo thành từ 50-150nm chiếm cao (71%) Khả tiêu diệt E coli cao, giảm 5,5 log (CFU/ml) (hiệu suất tiêu diệt 99,9997%) S enterica giảm 2,3 log (CFU/ml) (hiệu suất tiêu diệt 99,5%) mẫu màng PET có hàm lượng nano đồng cao TÀI LIỆU THAM KHẢO AMIRHOSEIN BERENDJCHI, RAMIN KHAJAVI & MOHAMMAD ESMAEIL YAZDANSHENAS, 2011 Fabrication of superhydrophobic and antibacterial surface on cotton fabric by doped silica-based sols with nanoparticles of copper Berendjchi et al; licensee Springer, pp 1-8 BHARAT H PATEL & DEBAPRIYA CHATTOPADHYAY, 2015 Nano metal particles: Synthesis, characterization and application to textiles ResearchGate, pp 184-215 CAMPISI, S., SCHIAVONI, M., CHAN-THAW, C E & VILLA, A., 2016 Untangling the Role of the Capping Agent in Untangling the Role of the Capping Agent in MDPI, pp 1-21 CLAIRE PRIGENT-COMBARET, ET AL., 2001 Complex Regulatory Network Controls Initial Adhesion and Biofilm Formation in Escherichia coli via Regulation of the csgD Gene American Society for Microbiology, p 7213–7223 HUMBERTO PALZA, ET AL., 2010 Toward Tailor-Made Biocide Materials Based on Poly(propylene)/Copper Nanoparticles WILEY-VCH Verlag GmbH & Co KGaA, p 563–567 236 ... trúc màng PET vốn chứa hai nguyên tố Phổ với vị trí đo khơng mang tính đại diện cho tồn màng PET có gắn nano đồng Kiểm tra khả tiêu diệt vi khuẩn màng lọc polyester có gắn nano đồng Escherichia coli. .. thay đổi Đánh giá khả tiêu diệt Escherichia coli Salmonella enterica màng lọc polyester gắn nano đồng Phương pháp dựa nghiên cứu N Mat Zain cộng (2014) với số thay đổi Các phương pháp khảo sát... QUẢ VÀ THẢO LUẬN A B C Hình Mẫu màng lọc polyester qua giai đoạn trình tổng hợp nano đồng (A) màng polyester ban đầu, (B) màng polyester sau ngâm dịch [Cu(OH)4] 2-, (C) màng lọc polyester gắn nano