Nghiên cứu chế tạo vật liệu bạc nano đa chiều hướng đến ứng dụng trong cảm biến raman tăng cường tán xạ bề mặt

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HCM TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN MAI NGỌC TUẤN ANH NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO VẬT LIỆU BẠC NANO ĐA CHIỀU HƢỚNG ĐẾN ỨNG DỤNG TRONG CẢM BIẾN RAMAN TĂNG CƢỜNG TÁN XẠ BỀ MẶT LUẬN ÁN TIẾN SĨ HĨA HỌC TP Hồ Chí Minh – Năm 2021 ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HCM TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN MAI NGỌC TUẤN ANH NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO VẬT LIỆU BẠC NANO ĐA CHIỀU HƢỚNG ĐẾN ỨNG DỤNG TRONG CẢM BIẾN RAMAN TĂNG CƢỜNG TÁN XẠ BỀ MẶT Ngành: Hóa lý thuyết hóa lý Mã số ngành: 62440119 Phản biện 1: GS.TS Phan Thanh Sơn Nam Phản biện 2: PGS.TS Lâm Quang Vinh Phản biện 3: TS Phạm Cao Thanh Tùng Phản biện độc lập 1: TS Trần Thụy Tuyết Mai Phản biện độc lập 2: TS Đỗ Thị Anh Thƣ NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC PGS.TS Nguyễn Thị Phƣơng Phong PGS.TS Nguyễn Đại Hải TP Hồ Chí Minh – Năm 2021 LỜI CAM ĐOAN Tôi cam đoan luận án tiến sĩ ngành Hóa lý thuyết hóa lý, với tên đề tài Nghiên cứu chế tạo vật liệu bạc nano đa chiều hướng đến ứng dụng cảm biến raman tăng cường tán xạ bề mặt cơng trình khoa học Tôi thực dƣới hƣớng dẫn PGS.TS Nguyễn Thị Phƣơng Phong PGS.TS Nguyễn Đại Hải Những kết nghiên cứu luận án hoàn tồn trung thực, xác khơng trùng lắp với cơng trình cơng bố ngồi nƣớc Nghiên cứu sinh Mai Ngọc Tuấn Anh i LỜI CÁM ƠN Lời đầu tiên, em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến PGS.TS Nguyễn Thị Phƣơng Phong, ngƣời Thầy kiên nhẫn, tận tình hƣớng dẫn em suốt thời gian học tập thực nội dung nghiên cứu luận án Cô giúp đỡ, động viên truyền cho em lửa say mê khoa học với nguồn lƣợng tích cực Em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến PGS.TS Nguyễn Đại Hải, ngƣời Thầy nghiêm khắc nhƣng quan tâm tận tình truyền đạt cho em kiến thức nhƣ phong cách làm việc nghiêm túc, khoa học Tôi xin gửi lời cám ơn chân thành đến Ban Giám đốc Trung tâm Nghiên cứu triển khai Khu Công nghệ cao tạo điều kiện cho tơi suốt q trình học tập, hỗ trợ kinh phí thời gian để tơi hồn thành luận án Tôi xin cám ơn đồng nghiệp Phịng thí nghiệm Nano - Trung tâm Nghiên cứu triển khai Khu Công nghệ cao ngƣời bạn Viện Khoa học Vật liệu Ứng dụng san sẻ hỗ trợ thực nội dung nghiên cứu Cuối cùng, với tất tình cảm xin cám ơn Ba mẹ động viên, tin tưởng ủng hộ vô điều kiện Cám ơn Gia đình nhỏ u thương ln hậu phương vững động lực lớn lao để học tập thực luận án ii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN i LỜI CÁM ƠN ii DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT vi DANH MỤC BẢNG viii DANH MỤC HÌNH ẢNH, ĐỒ THỊ ix MỞ ĐẦU CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Vật liệu nano bạc đa chiều – Tính chất plasmon bề mặt 1.1.1 Vật liệu nano bạc đa chiều 1.1.2 Tính chất plasmon bề mặt vật liệu bạc nano đa chiều 1.2 Các phƣơng pháp chế tạo vật liệu bạc nano đa chiều 1.2.1 Phƣơng pháp khử giai đoạn 1.2.2 Phƣơng pháp tạo mầm trung gian 13 1.2.3 Chế tạo vật liệu bạc nano đa chiều phƣơng pháp quang hóa 17 1.3 Ứng dụng vật liệu bạc nano đa chiều 25 1.3.1 Ứng dụng tính chất diệt khuẩn 25 1.3.2 Cảm biến dựa tính chất plasmon bề mặt 26 1.4 Hiệu ứng Raman tăng cƣờng tán xạ bề mặt 30 1.4.1 Phƣơng pháp SERS trực tiếp 31 1.4.2 Phƣơng pháp SERS gián tiếp 34 1.5 Định hƣớng nghiên cứu luận án 38 CHƢƠNG 2: THỰC NGHIỆM 41 iii 2.1 Hóa chất 41 2.2 Dụng cụ 41 2.3 Chế tạo nano bạc dạng phiến phƣơng pháp giai đoạn với H2O2 42 2.3.1 Khảo sát ảnh hƣởng TSC 43 2.3.2 Khảo sát ảnh hƣởng H2O2 43 2.3.3 Khảo sát ảnh hƣởng PVP 43 2.4 Chế tạo nano bạc dạng phiến phƣơng pháp tạo mầm trung gian với acid Lascorbic 43 2.4.1 Chế tạo mầm 44 2.4.2 Phát triển mầm tạo nano bạc dạng phiến 45 2.5 Chế tạo vật liệu bạc nano đa chiều phƣơng pháp quang hóa 46 2.5.1 Chế tạo mầm 46 2.5.2 Phát triển mầm thành AgNPTs AgNDs cách chiếu LEDs 47 2.6 Nghiên cứu tính chất SERS 47 2.7 Chế tạo đế SERS ứng dụng vật liệu AgNPTs 48 2.8 Gắn kết AgNPTs với kháng thể anti – clenbuterol 49 2.9 Các phƣơng pháp phân tích 50 CHƢƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ BIỆN LUẬN 51 3.1 Chế tạo AgNPTs phƣơng pháp khử giai đoạn với H2O2 51 3.1.1 Ảnh hƣởng TSC đến trình tạo thành AgNPTs 51 3.1.2 Ảnh hƣởng H2O2 đến trình tạo thành AgNPTs 56 3.1.3 Ảnh hƣởng PVP đến trình tạo thành AgNPTs 63 3.2 Chế tạo AgNPTs phƣơng pháp tạo mầm trung gian với AA 70 3.2.1 Chế tạo mầm 70 iv 3.2.2 Chế tạo AgNPTs phƣơng pháp tạo mầm trung gian 72 3.3 Chế tạo vật liệu nano bạc phƣơng pháp quang hóa 90 3.3.1 Chế tạo mầm 90 3.3.2 Chế tạo vật liệu bạc nano đa chiều với mầm F1 91 3.3.3 Chế tạo vật liệu bạc nano đa chiều với mầm G1 105 3.4 Khảo sát tính chất SERS vật liệu bạc nano đa chiều 113 3.5 Chế tạo đế SERS ứng dụng vật liệu AgNPTs 120 3.6 Gắn kết AgNPTs với kháng thể anti-clenbuterol 124 CHƢƠNG 4: KẾT LUẬN 131 KIẾN NGHỊ VỀ NHỮNG NGHIÊN CỨU TIẾP THEO 132 DANH MỤC CƠNG TRÌNH CƠNG BỐ CỦA TÁC GIẢ 133 TÀI LIỆU THAM KHẢO 134 PHỤ LỤC 155 v DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT Chữ viết tắt Tiếng Anh Tiếng Việt 3-APTS (3-Aminopropyl)trimethoxysilane 3-MPA 3-Mercaptopropionic acid 3-MPTS (3-Mercaptopropyl)trimethoxysilane 4-MBA 4-Mercaptobenzoic acid a.u Arbitrary unit AA Acid L-ascorbic AgNCs Silver nanocubes Nano bạc dạng khối vuông AgNDs Silver nanodecahedrons Nano bạc khối mƣời mặt AgNFLs Silver nanoflowers Nano bạc dạng hoa AgNPs Silver nanoparticles Hạt nano bạc AgNPTs Silver nanoplates Phiến nano bạc AgNRs Silver nanorods Thanh nano bạc AgNSs Silver nanostars Nano bạc dạng AgNWs Silver nanowires Sợi nano bạc BSA Bovine serum albumin BSPP Bis(p-sulfonatophenyl) Đơn vị tùy ý phenylphosphine dihydrate dipotassium CAP Chloramphenicol DMF Dimethylformamide EDC 1-Ethyl-3-(3-dimethylaminopropyl)carbodiimide Energy Dispersive X-Ray Phổ phân tán lƣợng tia Spectroscopy X EF Enhancement factor Hệ số tăng cƣờng FE-SEM Field emission scanning electron Kính hiển vi điện tử quét microscope phát xạ trƣờng EDS vi FTIR Fourier transform infrared Quang phổ hồng ngoại biến spectroscopy đổi Fourier FWHM Full width at half maximum hCE1 Human carboxylesterase IPD In-plane dipole Lƣỡng cực IPQ In-plane quadrupole Tứ cực L-A L-arginine LEDs Light emitting diodes Diod phát quang LOD Limits of detection Giới hạn phát NHS N-hydroxy succinimide NMP N-Methyl-2-Pyrrolidone OPQ Out-of-plane quadrupole PATP p-aminothiophenol PBS Phosphate buffered saline PSA Prostate specific antigen PVA Polyvinyl alcohol PVP Polyvinylpyrrolidone R6G Rhodamine 6G Rac Ractopamine SERS Surface Enhanced Raman Scattering Tứ cực Đệm phosphate Tán xạ Raman tăng cƣờng bề mặt SPR Surface plasmon resonance Cộng hƣởng plasmon bề mặt TEM Transmission electron microscopy Kính hiển vi điện tử truyền qua TSC Trisodium citrate UV-Vis Ultraviolet–visible Tử ngoại – khả kiến XRD X-ray diffraction Nhiễu xạ tia X vii DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1: Tổng hợp phƣơng pháp chế tạo bạc nano đa chiều 24 Bảng 1.2: Các nghiên cứu SERS gián tiếp với chất nhạy Raman 4-MBA 38 Bảng 2.1: Công thức chế tạo mầm M1, M2 M3 .44 Bảng 2.2: Công thức chế tạo nano bạc dạng phiến với mầm M1/M2/M3 hàm lƣợng AA khác 45 Bảng 2.3: Công thức chế tạo mầm F1 G1 46 Bảng 3.1: Tóm tắt ảnh hƣởng TSC, H2O2 PVP đến kiểm soát hình dạng kích thƣớc AgNPTs .68 Bảng 3.2: Các loại vật liệu nano bạc khảo sát tính chất SERS 113 Bảng 3.3: Hệ số tăng cƣờng (EF) loại vật liệu nano bạc 117 viii PHỤ LỤC PHỤ LỤC Bảng tổng hợp tên thông tin mẫu luận án S1.1 Phƣơng pháp khử hóa học giai đoạn với H2O2 Tên mẫu [TSC]:[ AgNO3] [H2O2]:[AgNO3] [PVP]:[AgNO3] A.1 A.2 A.3 A.4 A.5 A.6 B.1 B.2 B.3 B.4 B.5 B.6 C.1 C.2 C.3 C.4 C.5 C.6 D.1 D.2 D.3 D.4 D.5 D.6 E.1 E.2 E.3 E.4 E.5 E.6 3,8 7,5 15,0 22,5 30,0 37,5 0,19 - 15,0 0,03 0,06 0,13 0,19 0,26 - 15,0 0,19 0,37 0,75 1,12 1,50 1,87 3,8 0,03 0,06 0,13 0,19 0,26 - 0,19 0,37 0,75 1,12 1,50 1,87 3,8 155 S1.2 Phƣơng pháp mầm trung gian với acid L-ascorbic + Mầm Mầm Kích thƣớc TSC H2O2 PVP M1 5,6 nm x x - M2 10,8 nm x - - M3 4,8 nm x - x + Phát triển thành AgNPTs Tên mẫu Mầm [AA]:[AgNO3] Mx-1 0,12 Mx-2 0,25 Mx-3 Mx-4 Mx 0,50 1,00 [TSC]:[AgNO3] Ghi 3,8 Với x 1,2,3 Mx-5 1,50 tƣơng ứng với Mx-6 2,00 mầm M1, M2 Mx-TSC-1 7,5 Mx-TSC-2 12,0 Mx-TSC-3 Mx 1,00 15,0 Mx-TSC-4 18,5 Mx-TSC-5 22,5 156 M3 S1.3 Phƣơng pháp quang hóa với LEDs + Mầm Mầm Kích thƣớc R=[TSC]:[ AgNO3] Nồng độ AgNO3 F1 10 nm 10-3 M G1 nm 25 10-4 M + Phát triển thành bạc nano đa chiều Tên mẫu Mầm F1-G20-yh F1-G10-yh F1-B20-yh 20W Xanh dƣơng 10W 20W Xanh G1-G10-yh G1-B10-yh 10W F1 G1-G20-yh Ghi 20W Xanh F1-B10-yh G1-B20-yh Công suất LEDs 10W G1 Với y (giờ) thời gian chiếu LEDs 20W Xanh dƣơng 10W S1.4 Gắn AgNPTs với kháng thể anti-clenbuterol Ghi Mẫu F1-3MPA F1-G20-48h (AgNPTs) gắn với 3-MPA F1-4MBA F1-G20-48h (AgNPTs) gắn với 4-MBA F1-3MPA-Ab F1-G20-48h (AgNPTs) gắn với kháng thể thông qua cầu nối 3-MPA hệ EDC/NHS F1-4MBA-Ab F1-G20-48h (AgNPTs) gắn với kháng thể thông qua cầu nối 4-MBA hệ EDC/NHS 157 PHỤ LỤC Chế tạo vật liệu nano bạc dạng phiến giai đoạn với acid L-ascorbic S2.1 Thực nghiệm Vật liệu nano bạc dạng phiến đƣợc chế tạo phƣơng pháp khử hóa học trực nhƣ Etacheri cộng [29] Cho 18 mL nƣớc cất vào cốc loại 25 mL khuấy từ 500 vòng/phút, dùng micpro pipet hút mL dung dịch TSC 0,05M 0,1mL dung dịch NaBH4 0,05M cho vào hệ Tiếp tục dùng micpro pipet hút lƣợng dung dịch AA 0,5M với thể tích lần lƣợt 0; 0,10; 0,15; 0,20 0,25 mL vào hệ, tƣơng ứng với mẫu đƣợc ký hiệu từ H1 đến H5 Nhỏ giọt mL dung dịch AgNO3 0,05M vào hệ khuấy để 10 phút, dung dịch chuyển từ suốt sang vàng, cam, đỏ, xanh dƣơng hay xanh tùy thể tích dung dịch AA hệ S2.2 Kết Hình S2.1: Phổ UV-Vis mẫu nano bạc giai đoạn với AA Phổ UV-Vis mẫu nano bạc đƣợc chế tạo phƣơng pháp khử trực tiếp với hàm lƣợng AA khác đƣợc trình bày hình S2.1 Nhận thấy mẫu H1 với dung dịch có màu vàng xuất đỉnh hấp thụ bƣớc sóng 400 nm với cƣờng độ 1,99 chứng tỏ mẫu có hạt nano bạc hình cầu [29,137] Phổ UV-Vis từ 158 mẫu H2 đến mẫu H5 với dung dịch có màu lần lƣợt cam, đỏ, xanh dƣơng, xanh tƣơng ứng với hàm lƣợng AA tăng dần cho thấy có hai đỉnh hấp thụ với vị trí bƣớc sóng hấp thụ cƣờng độ Phổ UV-Vis từ mẫu H2 đến mẫu H5 cho thấy tất mẫu có đỉnh hấp thụ vị trí gần với bƣớc sóng mẫu H1, cụ thể mẫu H2 (402 nm), mẫu (400 nm), mẫu (403 nm) tăng nhẹ mẫu (412 nm), chứng tỏ tất mẫu tồn hạt nano bạc hình cầu Mặt khác cƣờng độ hấp thụ bƣớc sóng tằng dần từ mẫu H2 (2,46) đến mẫu H3 (2,53); nhiên đến mẫu H4 giảm 2,29 mẫu H5 1,39 Bên cạnh đó, phổ UV-Vis từ mẫu H2 đến mẫu H5 cho thấy mẫu cịn có đỉnh hấp thụ khác vị trí bƣớc sóng cao hơn, cụ thể giá trị tăng dần từ mẫu H2 (498 nm), mẫu H3 (499 nm), mẫu H4 (552 nm) đến mẫu H5 (639 nm) Thêm nữa, từ mẫu H2 đến mẫu H5 cho thấy có đỉnh hấp thụ nhỏ 350 nm Điều đƣợc giải thích với có mặt AA, mẫu có hình thành nano bạc dạng phiến với kích thƣớc lớn dần dẫn đến mẫu có đỉnh hấp thụ thứ với vị trí hấp thụ tăng dần nhƣ trình bày đỉnh nhỏ 350 nm đặc trƣng cho chiều dày phiến mỏng, điều phù hợp với nghiên cứu giới [29,96,137] Mặt khác, cƣờng độ đỉnh hấp thụ thứ nhìn chung tăng dần từ mẫu H2 (0,70) đến mẫu H5 (1,60) Khác biệt, giá trị cƣợng độ hấp thụ mẫu H3 cao (1,62) nhiên bƣớc sóng hấp thụ (499 nm) dƣờng nhƣ không thay đổi so với mẫu H2 (498 nm) Có thể tin nano bạc dạng phiến mẫu H2 mẫu H3 tƣơng đồng kích thƣớc, nhƣng số lƣợng mẫu H3 nhiều Mẫu H4 mẫu H5 có bƣớc sóng hấp thụ vị trí lớn hớn mẫu tồn vật liệu nano bạc dạng phiến lớn số lƣợng kích thƣớc Điều dẫn đến màu sắc dung dịch thay đổi rõ nét, mẫu H4 có màu xanh dƣơng mẫu H5 có màu xanh Do đó, có sở để nhận định AA đóng vai trị quan trọng việc hình thành nano bạc dạng phiến, hàm lƣợng AA thêm vào tỉ lệ với số lƣợng kích thƣớc nano bạc dạng phiến mẫu Mặt khác, nghiên cứu này, dung dịch AgNO3 đƣợc 159 cho vào nhỏ giọt để khử, chế hình thành hạt nano bạc hình cầu trƣớc, từ phát triển thành nano bạc dạng phiến Tuy nhiên phát triển diễn khơng hồn tồn tất mẫu cịn hạt nano bạc hình cầu Hình S2.2: Ảnh TEM mẫu H1 H5 Ảnh TEM mẫu H1 hình 2.2 cho thấy vật liệu nano bạc có hình dạng cầu với kích thƣớc nhỏ 20 nm, hạt tƣơng đối đồng hình dạng kích thƣớc Ảnh TEM mẫu H5 cho thấy vật liệu nano bạc đa phần có hình dạng phiến trịn phiến tam giác với kích thƣớc khoảng 50 – 70nm Tuy nhiên, mẫu H5 tồn hạt nano bạc hình cầu với kích thƣớc khoảng 30 nm dẫn đến độ phân bố kích thƣớc lớn Kết hồn tồn trùng khớp với phổ UV-Vis trình bày Một lần khẳng định AA có vai trị quan trọng việc hình thành nano bạc dạng phiến, hàm lƣợng AA cao tạo nhiều nano bạc dạng phiến với kích thƣớc lớn Phƣơng pháp giai đoạn với AA, thực chất tạo mầm phát triển mầm đồng thời nên mẫu tồn AgNPs AgNPTs S2.3 Kết luận Chế tạo thành công vật liệu nano bạc dạng phiến phƣơng pháp khử trực tiếp giai đoạn acid L-Ascorbic đóng vai trị quan trọng việc hình thành nano bạc dạng phiến Số lƣợng kích thƣớc nano bạc dạng phiến tỉ lệ với hàm lƣợng acid L-ascorbic, độ phân bố kích thƣớc lớn dung dịch tồn hạt nano bạc hình cầu 160 PHỤ LỤC Vai trị L-arginine hình thành nano bạc dạng phiến đƣợc chế tạo phƣơng pháp quang hóa với LEDs xanh Nghiên cứu đƣợc thực tƣơng tự với mầm F1, chiếu LEDs xanh công suất 20W, nhiên điểm khác biệt mầm F2 khơng có chất quang hóa L-arginine (L-A) Theo nhiều nghiên cứu, L-A chất giúp tia laser kích thƣớc phủ bề mặt mầm giúp tăng độ chuyển hóa thành dạng nano bạc bất đẳng hƣớng, đặc biệt phù hợp để chế tạo AgNDs [13,14,66] S3.1 Thực nghiệm + Chế tạo mầm Mầm đƣợc chế tạo tƣơng tự nhƣ F1, nhiên mầm F2 không sử dụng Larginine mM, công thức đƣợc thể ỏ bảng S4.1 Bảng S3.1: Công thức chế tạo mầm Mẫu TSC PVP L-arginine AgNO3 NaBH4 (0.05M) (0.05M) (0.005M) (0.005M) (0.1M) F1 mL 30 µL 50 µL mL 160 µL F2 mL 30 µL µL mL 160 µL + Chiếu LEDs tạo AgNPTs Qui trình đƣợc thực tƣơng tự với chiếu LEDs mầm F1 G1 mục 2.5.2 S3.2 Kết Từ phổ UV-Vis hình S3.1, thấy bƣớc chuyển dung dịch mầm F2 sau chiếu đèn LEDs xanh 20W tƣơng tự nhƣ mẫu F1, hấp thụ bƣớc sóng tƣơng tự Tuy nhiên độ hấp thụ mẫu thấp hẳn so với mẫu F1 Qua đó, kết luận mẫu F1 (mẫu có thêm LA) thu đƣợc kết 161 tốt hơn, trình tạo nano dạng phiến tam giác từ dung dịch mầm cầu ban đầu có độ chuyển hóa tốt hơn, hiệu suất cao thời gian ngắn Hình S3.1: Phổ UV-Vis mẫu AgNPTs chế tạo từ mầm F2 thời gian chiếu LEDs xanh khác Hình S3.2: Ảnh TEM tỉ lệ hình dạng mẫu nano bạc chế tạo từ mầm F2 162 Ảnh TEM hình S3.2 cho thấy mẫu F2-G20-6h tồn hạt nano dạng cầu kích thƣơc nhỏ 20 nm, chiếm khoảng 80%, dạng phiến tam giác chiếm ít, khoảng 7%, cịn lại hình dạng khác Mẫu F2-G20-48h với 67% nano bạc dạng phiến tam giác, 19% dạng cầu 14% dạng khác nhƣ dạng phiến trịn, dạng mƣời mặt… Ở mẫu kích thƣớc hạt chủ yếu dao động khoảng 70-90 nm So sánh với mẫu F1-G20-48h, mẫu F2-G20-48h có nano dạng hình cầu tồn dung dịch nhiều, chuyển hóa AgNPs từ mầm sang AgNPTs khơng cao nhƣ mầm F1 diễn chậm Chứng tỏ LA đóng vai trị quan trọng hỗ trợ chuyển hóa mầm thành nano bạc bất đẳng hƣớng, kể AgNPTs, điều chƣa đƣợc báo cáo Điểm đƣợc cơng bố tạp chí IJNT năm 2018 S3.3 Kết luận Khi khơng có L-arginine, chuyển hóa từ mầm sang AgNPTs với LEDs xanh xảy ra, chất AgNPTs tạo thành tƣơng tự nhƣ có L-arginine, AgNPTs có kích thƣớc tƣơng đồng sau 48 chiếu LEDs Khi có L-arginine, tỉ lệ chuyển hóa AgNPs sang AgNPTs Cụ thể 82% mầm F1 67% mầm F2 163 PHỤ LỤC Tính chất SERS AgNPTs thử nghiệm với thuốc diệt nấm Dithane – 45 (Mancozeb) S4.1 Thực nghiệm Trong nghiên cứu này, tính chất SERS mẫu AgNPTs đƣợc khảo sát với phƣơng pháp tƣơng tự nhƣ 4-MBA, nhiên chất thử đƣợc sử dụng thuốc diệt nấm Dithane-45 (hàm lƣợng Mancozeb 80%) hãng Dow AgroSciences – Mỹ S4.2 Kết Hình S4.1: Phổ SERS Dithane-45 10-6M với mẫu AgNPTs (a) M1-4, (b) A.3, (c) C.2, (d) E.3 (e) dung dịch Dithane M-45 10-5M wafer Kết hình S4.1 cho thấy phổ Raman Dithane M-45 10-5M không ghi nhận đỉnh nào, phổ Dithane M-45 10-6M đƣợc tăng cƣờng AgNPTs cho thấy đỉnh 1276 cm-1, 1296 cm-1, 1510 cm-1 1629 cm-1 tƣơng ứng với dạo động phân tử Mancozeb Điều lần chúng tở AgNPTs có khả tăng cƣờng SERS tốt Nhìn chung, phổ SERS cho thấy đỉnh dao động nhiên hình dạng đỉnh khơng rõ nét, ngun nhân phân tử Mancozeb có đầu S- lên liên kết với nano bạc tốt 164 4-MBA, làm nên kết tụ dẫn đến đỉnh không rõ nét Sự kết tụ thể rõ qua tiếp xúc AgNPTs (mẫu A3) với dung dịch Dithane-45 với nồng độ khác sau 24 tiếp xúc hình S4.2 Điều tƣơng tự với khảo sát 4-MBA nồng độ thấp 10-7 M Mặt khác, hàm lƣợng mancozeb Dithane-45 80% nên nồng độ Mancozeb khảo sát 8x10-7 M Hình S4.2: Hỗn hợp Dithane-45 nồng độ từ 10-5 M đến 10-9 M với AgNPTs (mẫu A3) sau 24 tiếp xúc So sánh riêng loại vật liệu AgNPTs, ta thấy tính SERS giảm theo thứ tự M1-4 > A.3 > C.2 > E.3, tƣơng tự nhƣ thực với 4-MBA lần khẳng định AgNPTs đƣợc bao bọc PVP TSC, tính chất SERS thấp so với bảo vệ TSC Hàm lƣợng TSC thấp, bề mặt AgNPTs bị kéo căng, có nhiều điểm nóng điện tích nên có tính SERS cao S5.3 Kết luận AgNPTs thể tính chất SERS khuếch đại tín hiệu Mancozeb nồng độ 8x10-7 M thuốc diệt nấm Dithane-45 Khi AgNPTs đƣợc bao bọc PVP TSC, tính chất SERS thấp so với bảo vệ TSC 165 PHỤ LỤC Xác định nồng độ kháng thể phƣơng pháp đo mật độ quang với Albumin môi trƣờng Bradford S5.1 Thực nghiệm: Đầu tiên, dựng đƣờng chuẩn Albumin với công thức nhƣ sau: Bảng S5.1: Công thức dựng đƣờng chuẩn Đối chứng Ccuối (µg/mL) 0,1 0,15 0,2 0,25 0,3 VAlbumin (µL) 10 12 20 25 30 100 90 85 80 75 70 Cuvet (10 (µg/mL)) H2O (µL) Bradford (µL) 900 Tất Cuvet sau pha nồng độ, để yên 15 phút Tiến hành đo mật độ quang dung dịch bƣớc sóng 595 nm Định lƣợng kháng thể mẫu cách cho 10 µL mẫu với 90 µL H2O 900 µL thuốc thử Bradford vào cuvet, sau 15 phút để yên tiến hành đo OD bƣớc sóng 595 nm Do AgNPTs có khả hấp thụ bƣớc sóng 595 nm, để xác định nồng độ kháng thể, cần thực đo với mẫu (a) AgNPTs, (b) AgNPTs3MPA-Ab (c) AgNPTs-4MBA-Ab Nồng độ kháng thể lí thuyết có mẫu (theo cách thực hiện) hiệu suất gắn kết đạt 100% : Đặt : Thể tích sử dụng để gắn kết với nano bạc V1 = 20µL Thể tích tổng mẫu V2 = VAg + V3-MPA + VEDC + VNHS = 1mL 166 Nồng độ kháng thể sử dụng C1 = 1mg/mL Nồng độ kháng thể thực tế sau gắn kết với nano bạc điều kiện hiệu suất gắn hết đạt 100% : C2 Lại có : C1.V1 = C2.V2 => C2 = 0,019 mg/mL = 19 µg/mL Vậy nồng độ kháng thể có mẫu theo lí thuyết 19µg/mL S1.2 Kết Bảng S1.2: Kết đo OD đƣờng chuẩn bƣớc sóng 595 nm Mẫu Nồng độ 0,1 0,15 0,2 0,25 0,3 OD595 0.001 0.009 0.014 0.018 0.026 Dựa vào kết độ hấp thụ (OD) ta dựng đƣợc đƣờng protein chuẩn nhƣ sau: Hình S5.1: Đường chuẩn protein bước sóng 595 nm 167 Kết OD mẫu AgNPTs AgNPTs gắn kháng thể nhƣ sau: Mẫu (a) (b) (c) OD595 0,002 0,006 0,003 Dựa vào phƣơng trình đƣờng tuyến tính nồng độ protein với mật độ quang OD595 ta tính đƣợc hàm lƣợng kháng thể có mẫu phân tích: y = 0.118x – 0.01  x = y  0.01 0.118 Trong đó: x: nồng độ protein (µg/mL) y: Giá trị OD595 (A) Dựa vào cơng thức (*) ta tính đƣợc nồng độ kháng thể thực tế có 10µL mẫu là: xIa = ( AI (a)  AF1  48h)  0.01 (0.006  0.002)  0.01   0.1186( g / mL) 0.118 0.118 Từ ta tính đƣợc nồng độ kháng thể có 1mL mẫu ban đầu 11,86 µg/mL, đƣợc gắn với 3-MPA  Hiệu suất gắn kết: H  x(a ) 11.86 100  100  62,44% xAb 19 Với cách tính tƣơng tự, nồng độ gắn kết kháng thể với 4-MBA 9,32 µg/mL, hiệu suất gắn kết 49,06% S5.3 Kết luận AgNPTs gắn kết với kháng thể với cầu nối 3-MPA hiệu so với 4-MBA, nguyên nhân hiệu ứng lập thể, 4-MBA với vịng thơm có kích thƣớc lớn so với nhóm –CH2-CH2- đoạn mạch nhóm chức –HS –COOH nên khả tiếp xúc gắn kết nano bạc với kháng thể hiệu 168 PHỤ LỤC Giản đồ EDS mẫu AgNPTs đƣợc chế tạo phƣơng pháp khử hóa học Hình S6.1: Giản đồ EDS mẫu B.5, E.6 M1-4 169 ... vật liệu bạc nano đa chiều, nhƣ tính chất SERS loại vật liệu nên chọn đề tài ? ?Nghiên cứu chế tạo vật liệu bạc nano đa chiều hƣớng đến ứng dụng cảm biến raman tăng cƣờng tán xạ bề mặt? ?? luận án... án chế tạo thành công vật liệu bạc nano đa chiều ứng dụng cảm biến raman tăng cƣờng tán xạ bề mặt Để đạt đƣợc mục tiêu trên, nội dung luận án gồm phần sau:  Nghiên cứu chế tạo vật liệu bạc nano. .. 1.1 Vật liệu nano bạc đa chiều – Tính chất plasmon bề mặt 1.1.1 Vật liệu nano bạc đa chiều 1.1.2 Tính chất plasmon bề mặt vật liệu bạc nano đa chiều 1.2 Các phƣơng pháp chế tạo