Nghiên cứu chế tạo thử nghiệm khả năng kháng khuẩn của vải polyester được biến tính bề mặt bằng nanocellulose và nano bạc trên cơ sở graphene oxit

Tình hình b nh nhi m khu n kháng kháng sinh

Kháng sinh đ c s d ng r ng rưi trong h n 70 n m cho c ng i và đ ng v t đ đi u tr các b nh truy n nhi m k t khi phát hi n ra penicillin vào n m 1λ2λ

Sự gia tăng kháng kháng sinh đang trở thành một mối đe dọa lớn đối với sức khỏe cộng đồng toàn cầu Nếu xu hướng này tiếp tục, đến năm 2050, có thể có tới 10 triệu người tử vong hàng năm do các bệnh nhiễm khuẩn kháng thuốc Theo số liệu từ Trung tâm Kiểm soát và Phòng ngừa Dịch bệnh Hoa Kỳ, hàng năm có hơn 2,8 triệu ca nhiễm trùng do vi khuẩn kháng kháng sinh, dẫn đến ít nhất 35.000 ca tử vong Trong số đó, có khoảng 1,7 triệu ca nhiễm trùng máu và 1,2 triệu ca nhiễm khuẩn vết thương Hơn 30 triệu người phải đối mặt với các bệnh mãn tính liên quan đến việc sử dụng kháng sinh, với 650.000 người cần điều trị kháng sinh để chăm sóc sức khỏe.

Tổ chức Y tế Thế giới (WHO) đã công bố danh sách các bệnh gây tử vong hàng đầu ở người, trong đó các căn bệnh nhiễm khuẩn là nguyên nhân gây tử vong nhiều nhất, theo số liệu thống kê thể hiện trong hình 1.1.

Hình 1.1: Th ng kê v t l t vong c a các b nh nhi m khu n trên th gi i [2]

Trong hình 1.1, 24% tỷ lệ tử vong do các bệnh nhiễm khuẩn liên quan đến 48% là do các bệnh nhiễm trùng đường hô hấp Ngoài ra, 28% tử vong còn lại do các bệnh về tiêu chảy, nguyên nhân chủ yếu là do kháng sinh không hiệu quả và người bệnh không được điều trị kịp thời.

Ungăth ăph i,ăph ă qu n COPD

Bệnh truyền nhiễm lây qua đường hô hấp đang gia tăng, với nhiều căn bệnh phổ biến như bạch hầu, ho gà, lao, và các bệnh nghiêm trọng như cúm H1N1, hội chứng hô hấp Trung Đông (MERS-CoV), và hội chứng hô hấp cấp tính nghiêm trọng (SARS-CoV) Đặc biệt, dịch bệnh COVID-19, do virus SARS-CoV-2 gây ra, đã bùng phát từ Trung Quốc và lan rộng ra 260 quốc gia và vùng lãnh thổ, gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến cuộc sống của con người Tính đến tháng 01/2022, tổng số ca mắc COVID-19 đã lên tới 2,3 triệu người, với số ca tử vong đạt 38.063.

Mặc dù tỷ lệ tiêm chủng vaccine COVID-19 tại Việt Nam đạt 74,8% theo dữ liệu của Johns Hopkins (JHU CSSE) vào năm 2022, virus SARS-CoV-2 vẫn liên tục biến đổi, tạo ra các biến thể mới với khả năng lây lan cao hơn Điều này dẫn đến sự lo ngại về hiệu quả của các loại vaccine hiện có, gây ra những thách thức lớn cho sức khỏe cộng đồng trên toàn thế giới.

Nhiều nhà nghiên cứu trong và ngoài nước đang tích cực tìm kiếm các vật liệu kháng khuẩn mới có hiệu quả cao để thay thế kháng sinh, nhằm tiêu diệt vi khuẩn và ngăn ngừa sự lây lan của đại dịch COVID-19.

V t li u kháng khu n

Nano b c

Nano bạc (AgNPs) là các hạt nano có kích thước nhỏ hơn 100 nm, chứa từ 20 đến 15.000 nguyên tử bạc, với các đặc tính hóa học và vật lý phụ thuộc vào hình dáng, kích thước và phân bố kích thước AgNPs có khả năng phân tán tốt trong nước, hiệu ứng quang học nổi bật và độ dẫn nhiệt cao Tuy nhiên, chúng có độ bền hóa học kém và kích thước nhỏ, dẫn đến xu hướng kết hợp lại, làm giảm nồng độ bạc trong quá trình tự tổng hợp Để khắc phục nhược điểm này, cần có một vật liệu hỗ trợ giúp ổn định kích thước của AgNPs nhằm duy trì hiệu quả kháng khuẩn.

Có hai phương pháp cơ bản để tổng hợp vật liệu nano kim loại là phương pháp tách trên xuống (top-down) và phương pháp xây dựng từ dưới lên (bottom-up) Hai phương pháp này khác nhau chủ yếu do kích thước khối vật liệu ban đầu được sử dụng để tổng hợp AgNPs Phương pháp tách trên xuống dựa vào sự phân mảnh liên tiếp của vật liệu kích thước lớn để tạo ra vật liệu có cấu trúc nano, trong khi phương pháp xây dựng từ dưới lên dựa trên sự lắp ráp các nguyên tử và phân tử để tạo thành các hạt nano.

Hình 1.3μ Ph ng pháp top–down và bottom–up trong t ng h p AgNPs

Phương pháp tổng hợp vật liệu nano theo xu hướng từ trên xuống (top-down) cho phép tạo ra các hạt nano vật liệu khí lẫn ban đầu thông qua các tác động vật lý như bay hơi, mài mòn laser, và các quá trình quang học Sau đó, các hạt nano được tạo thành bằng cách bổ sung các chất bảo vệ, giúp giảm lực bám dính mạnh mẽ trong quá trình hình thành hạt Với phương pháp bay hơi - ngưng tụ, kim loại bạc (Ag) được đun nóng ở nhiệt độ cao (hơn 2000 °C) và bay hơi, sau đó ngưng tụ thành AgNPs khi gặp môi trường lạnh (thường là dòng khí lạnh hoặc dung môi) Phương pháp này kết hợp với kỹ thuật chùm tia laser tạo ra kích thước đồng nhất cho các hạt nano, với kích thước khoảng 10–20 nm.

AgNPs có khả năng phát quang mà không cần bất kỳ chất hoạt động bề mặt hay chất ổn định nào Trong quy trình này, bạc được sử dụng làm điện cực âm, trong khi điện cực dương và điện phân được thực hiện trong môi trường nước tinh khiết Khi phóng điện, lớp bề mặt của bạc bay hơi và ngưng tụ trong nước, dẫn đến việc thu được AgNPs có kích thước đồng đều từ 20 đến 30 nm.

Phương pháp tổng hợp AgNPs bằng kỹ thuật tĩnh điện mang lại hiệu quả cao với khả năng kiểm soát kích thước và hình dạng sản phẩm Tuy nhiên, chi phí đầu tư cho phương pháp này khá cao Do đó, việc áp dụng các phương pháp thay thế trong quá trình tổng hợp AgNPs trở thành một giải pháp khả thi để giảm chi phí sản xuất.

Phương pháp hóa học để tổng hợp bạc nano (AgNPs) bao gồm việc khử ion Ag+ thành kim loại bạc, sau đó các nguyên tử Ag kết hợp với nhau để tạo thành các hạt bạc có kích thước nano Thông thường, tác nhân khử được sử dụng để tổng hợp AgNPs là các muối như AgNO3, Ag2SO4 hoặc AgClO4 Các tác nhân khử hóa học có thể bao gồm muối citrate, axit citric, vitamin C, formaldehyde, NaBH4, và hydrazine.

Quá trình tổng hợp AgNPs bằng phương pháp hóa học thường sử dụng ba thành phần chính: (1) tiềm năng của Ag, (2) tác nhân khử và (3) chất ổn định Quá trình khử diễn ra qua hai giai đoạn là tạo hạt, tăng trưởng và phát triển tinh thể Tác nhân khử hóa học Ag+ đóng vai trò quan trọng trong quá trình này.

AgNPs được hình thành từ sự kết hợp của các nguyên tử bạc (Ag) và để duy trì ổn định, cần sử dụng các chất hoạt động bề mặt Các chất hoạt động bề mặt thường được sử dụng bao gồm ion citrate, polyvinyl-pyrrolidone và poly(vinyl alcohol) Những chất này có vai trò bảo vệ, giúp ổn định AgNPs và ngăn cản sự kết tụ của các hạt Ag, từ đó duy trì kích thước nano của AgNPs.

Việc tổng hợp các hạt nano bằng phương pháp hóa học mang lại sản phẩm có chi phí thấp và năng suất cao Tuy nhiên, phương pháp này gặp hạn chế do việc sử dụng hóa chất và dung môi độc hại, cần lưu ý đến các thành phần phát thải trong quá trình sản xuất.

Hình 1.4: T ng h p các h t nano b c b ng ph ng pháp hóa h c

Phương pháp sinh học sử dụng các vi sinh vật như nấm và vi khuẩn để tổng hợp AgNPs là một quá trình hiệu quả Quá trình tổng hợp diễn ra khi các loại thực vật được ngâm trong dung dịch muối Ag Các hợp chất sinh học như alkaloid, terpenoid, enzyme và protein có khả năng khử ion Ag+ trong môi trường oxy hóa Bên cạnh đó, các tế bào nấm hấp thụ ion Ag+ qua màng tế bào, giúp chuyển đổi chúng thành AgNPs Kích thước, hình dạng và phân bố của AgNPs phụ thuộc vào các hợp chất sinh học có trong dung dịch và các điều kiện môi trường như pH.

Ánh sáng chiếu xung quanh và khía cạnh không gian có ảnh hưởng lớn đến quá trình hình thành các hình dạng khác nhau của AgNPs Quá trình tổng hợp AgNPs từ dịch chiết thực vật và vi khuẩn có thể được thể hiện qua hình 1.5.

Hình 1.5μ Ph ng pháp sinh h c đ t ng h p AgNPs 1.2.1.3 ng d ng

Các đ c tính y h c c a Ag đư đ c khám phá t 2.000 n m tr c K t th k 19,

Ag và các h p ch t c a Ag đư đ c ng d ng vào kháng khu n [15] Các s n ph m t

AgNPs (hạt nano bạc) được sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực nhờ vào tính kháng khuẩn, kháng viêm, kháng virus và kháng nấm Chúng không chỉ có khả năng tiêu diệt vi khuẩn mà còn được ứng dụng trong các thiết bị cảm biến, xúc tác và các thiết bị điện tử nhờ vào tính quang học của chúng Bên cạnh đó, AgNPs có thể kết hợp với các vật liệu khác để tạo ra các hợp chất composite, chẳng hạn như kết hợp với TiO2, nhằm cải thiện hiệu suất trong quy trình sản xuất và nâng cao hiệu quả sử dụng ánh sáng.

AgNPs đã được nghiên cứu để tăng cường hiệu suất của pin ion lithium Tuy nhiên, do có nồng độ bạc cao, AgNPs có thể làm giảm hoạt tính kháng khuẩn Do đó, graphene oxit được sử dụng như một chất hỗ trợ để phân tán đồng đều AgNPs.

Graphene oxit

Cacbon là nguyên tố cơ bản trong cấu trúc của hàng triệu hợp chất hóa học Các electron lớp ngoài cùng của nguyên tử cacbon tạo ra nhiều kiểu lai hóa khác nhau, dẫn đến sự hình thành nhiều dạng cấu trúc tinh thể đa dạng Sự đa dạng này đã tạo ra sự phong phú về các dạng thù hình của cacbon, trong đó graphite và diamond đang là những vật liệu nổi bật, được ứng dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp trên toàn cầu.

Graphite (Gi) là một dạng thù hình của carbon, trong đó mỗi nguyên tử carbon liên kết với ba nguyên tử carbon khác, tạo thành mạng phẳng với các ô hình lục giác Các nguyên tử carbon trong graphite liên kết với nhau bằng lực Van der Waals, hình thành cấu trúc tinh thể ba chiều Khi bị oxy hóa, graphite chuyển thành graphite oxit (GiO), trong đó nhóm chức chứa oxy xen kẽ giữa các lớp trong cấu trúc ban đầu của graphite, làm tăng khoảng cách giữa các lớp.

Graphene oxit (GO) là hợp chất cấu thành từ carbon, oxy và hydro, có thể được tổng hợp quy mô lớn từ nguồn nguyên liệu tự nhiên thông qua phương pháp oxy hóa hóa học và quá trình tách lớp.

Hình 1.6: Quá trình tách l p GiO thành GO b ng sóng siêu âm [21]

Graphene oxit có c u trúc nano hai chi u d ng t m, b dày b ng m t nguyên t cacbon, gi a các l p có kho ng cách nh t đnh, m i l p g m khung x ng cacbon

Màu lục lam xuất hiện trong hình 1.6 gần với các nhóm chức chứa oxy (màu đỏ), tạo nên cấu trúc hai chiều thể hiện khối lượng phân tán tốt trong nước, diện tích bề mặt lớn và đặc tính tế bào thấp GO hoạt động như một nền tảng cho việc hình thành các vật liệu khác thông qua việc tương tác phân lớp hóa học tạo thành dòng vật liệu hình cầu và hình ng.

Những thay đổi đáng kể trong sự phát triển của ngành công nghiệp vật liệu thế giới đã khiến các nhà khoa học không ngừng nghiên cứu và nâng cao hiệu quả tổng hợp GO thông qua các phương pháp cụ thể.

B ng 1.1μ Các ph ng pháp t ng h p GO

Ph ngăpháp N m Tác nhân oxy hóa Dung môi Tài li u tham kh o

Các phương pháp tổng hợp GO đã được hoàn thiện qua nhiều nghiên cứu của các nhà khoa học, với những đặc điểm riêng biệt và ưu điểm nổi bật Phương pháp này đã được cải tiến và thay thế bằng phương pháp Hummers, hiện đang được sử dụng phổ biến nhờ vào những ưu điểm như không tạo ra khí độc, sản xuất vật liệu carbon có khả năng oxy hóa tốt, và hạn chế phá vỡ cấu trúc vật liệu Quy trình tổng hợp GO được mô tả trong hình 1.7.

Hình 1.7: Quy trình t ng h p GO 1.2.2.3 ng d ng

Graphene oxide (GO) là một vật liệu đa tính năng, được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực và mang lại nhiều lợi ích to lớn cho đời sống con người GO phân tán dễ dàng trong nước và được sử dụng phổ biến để tổng hợp các vật liệu carbon, cũng như là thành phần catot trong pin lithium ion và xúc tác quang hóa Tính năng an toàn của GO còn giúp tăng khả năng kháng khuẩn trên các bề mặt, mở ra nhiều ứng dụng trong lĩnh vực điện tử.

Graphene oxide (GO) có nhiều nhóm chức như hydroxyl, epoxy, cacboxyl và cacbonyl, giúp nó tích điện âm và dễ dàng phân tán trong nước, tạo thành hệ phân tán keo bền vững Nhờ vào những đặc tính này, GO có khả năng hấp phụ hiệu quả các chất ô nhiễm như xanh metylen, các hydrocacbon đa vòng và các ion kim loại nặng thông qua quá trình tương tác với các nhóm chức chứa oxy hoặc trao đổi ion.

Trong những năm gần đây, GO đã kết hợp với các polyme khác nhằm tạo ra những vật liệu mới, mang lại nhiều tiềm năng ứng dụng hơn, thay vì chỉ sử dụng các ống nano carbon truyền thống, vốn được coi là vật liệu hiệu quả nhưng có giá thành tương đối cao.

GO và các nhóm chức chứa oxy dễ dàng tạo liên kết hydro với các polyme, điển hình là poly(vinyl alcohol), hình thành nên vật liệu nanocomposite Vật liệu này mang lại các tính năng như khả năng chống thấm khí, chịu nhiệt cao, tăng độ bền, chống cháy và tính dẫn điện, dẫn nhiệt, làm cho nó trở thành lựa chọn ưu việt cho nhiều ứng dụng.

Ngoài ra, liên t c nhi u công trình công b cho th y, GO còn đ c ng d ng vào s n xu t siêu t đi n, đ u dò sinh h c [34, 35] V i tính t ng thích sinh h c cao,

Graphene oxide (GO) được sử dụng rộng rãi trong ngành công nghệ sinh học, đặc biệt trong việc truyền tải thuốc và cảm biến sinh học Nghiên cứu cho thấy GO là chất gây độc tế bào mạnh mẽ hơn so với rGO, Gi, và GiO, do đó GO trở thành một thành phần không thể thiếu trong chế tạo vật liệu kháng khuẩn GO kết hợp với AgNPs tạo ra vật liệu nanocomposite có khả năng kháng khuẩn cao và ổn định.

V t li u nanocomposite b c trên c s graphene oxit

Vật liệu nanocomposite là sự kết hợp của hai hoặc nhiều vật liệu khác nhau nhằm tạo ra một vật liệu mới với tính năng vượt trội hơn so với vật liệu ban đầu Vật liệu này được cấu tạo từ các tiểu phần có kích thước nano Nanocomposite Ag/GO được tạo ra từ quá trình phân tán các hạt nano bạc (AgNPs) trên nền graphene oxide (GO), trong đó AgNPs và GO kết hợp với nhau để cải thiện các đặc tính của vật liệu ban đầu AgNPs thường có khả năng kháng khuẩn cao, trong khi GO với cấu trúc nano hai chiều được sử dụng để định hình và phân tán AgNPs trong quá trình tổng hợp Quá trình hình thành vật liệu nanocomposite Ag/GO bao gồm ba bước chính: (1) Hợp phức/khử, (2) Tạo màng mỏng, và (3) Tăng trưởng.

Quá trình tổng hợp các ion kim loại mang điện tích dương di chuyển đến nhóm chức mang điện tích âm của GO, dẫn đến sự phát triển của AgNPs Sự hình thành của AgNPs trên bề mặt GO có thể được điều chỉnh dễ dàng thông qua việc theo dõi mật độ các nhóm chức chứa oxy trên bề mặt GO Các nhóm chức này tạo điều kiện cho sự hấp phụ ion kim loại với sự hỗ trợ của chất khử và cuối cùng là sự gắn kết các màng tinh thể trên bề mặt GO Do đó, AgNPs kết hợp với GO giúp giảm sự kết tụ, các hạt nano chèn vào giữa các tấm GO tránh sự xếp chồng làm giảm hoạt tính kháng khuẩn của vật liệu Phương pháp tổng hợp nanocomposite Ag/GO có hai phương pháp được sử dụng phổ biến là đồng kết tủa (in-situ) và phủ trên huyền phù (ex-situ) Hai phương pháp này được trình bày bằng bảng 1.2.

B ng 1.2μ Ph ng pháp t ng h p v t li u Ag/GO

Ph ngăphápăin–situ Ph ngăphápăex–situ

- S d ng ti n ch t t ng ng tác d ng v i tác nhân kh , ph n ng m t b c đ t o v t li u

- Các h t nano kim lo i và t m GO đ c t ng h p riêng bi t

- Sau đó AgNPs đ c phân tán tr c ti p vào ch t n n GO đ t o ra v t li u

- u tiên, các ion Ag + khu ch tán lên b m t các t m GO

- Các ion Ag + b kh b i các tác nhân kh đ hình thành huy n phù Ag/GO

- AgNPs đ c t ng h p tr c v i tác nhân kh nh tia b c x , VC, đ ng saccharide, polyphenol, v.v

GO đ c t ng h p song song b ng ph ng pháp Hummer c i ti n

- Sau đó ph i tr n AgNPs vào ch t n n GO u đi m

- Các h t nano phân tán đ ng đ u lên ch t n n GO

- D dàng đi u chnh kích th c các h t nano khi thay đ i đi u ki n ph n ng

- Ki m soát t l Ag, GO d dàng h n, phù h p v i quy mô công nghi p

- Ph n ng x y ra không hoàn toàn, các nguyên li u còn l i sau quá trình ph n ng gây nh h ng đ n s n ph m cu i cùng

- V t li u khó gi n đ nh trong th i gian dài

- D dàng gây ra s k t t nh h ng đ n đ c tính c a v t li u

Phương pháp in-situ với việc sử dụng AgNPs phân tán trên chất nền GO đã chứng minh hiệu quả kháng khuẩn cao hơn so với phương pháp ex-situ Điều này cho thấy phương pháp in-situ không chỉ tạo ra sản phẩm ổn định trong thời gian dài mà còn tối ưu hóa việc sử dụng vật liệu Ag/GO.

Quá trình hình thành Ag/GO diễn ra qua hai giai đoạn chính Đầu tiên, các ion Ag+ được khuếch tán lên bề mặt của tấm GO Sau đó, các ion Ag+ này được khử bởi glucose, dẫn đến sự hình thành huyền phù Ag/GO.

Hình 1.8μ C ch t ng h p Ag/GO theo ph ng pháp in–situ 1.2.3.3 C ch kháng khu n Ag/GO

Quy trình kháng khu n c a v t li u nanocomposite Ag/GO đ c th hi n hình 1.9

Hình 1.9μ C ch kháng khu n c a Ag/GO

Quá trình di t khu n c a v t li u nanocomposite Ag/GO đ c th hi n qua hình 1.9, quá trình này chia làm b n giai đo n:

(1)Ion hóa các h t AgNPs đ gi i phóng Ag + ;

(2)Ion Ag + bám lên các lipid tích đi n âm do l c hút t nh đi n trên màng t bào;

(3) GO đâm xuyên màng, làm t n th ng màng, Ag + thâm nh p vào t bào;

(4) S n sinh các g c t do (Reactive oxygen species–ROS), c ch và gây t n th ng đ n t bào vi khu n

Vật liệu nanocomposite Ag/GO được ứng dụng rộng rãi trong lĩnh vực vật liệu kháng khuẩn nhờ vào sự kết hợp giữa AgNPs và GO, tạo ra hoạt tính kháng khuẩn mạnh mẽ Cấu trúc GO cho phép các tác nhân GO xếp chồng, trong khi AgNPs có xu hướng kết tụ lại Sự kết hợp này không chỉ nâng cao hiệu suất kháng khuẩn mà còn mang lại các đặc tính quang học, như phát hiện các phân tử sinh học, chất xúc tác xử lý màu, và sản sinh dòng quang điện với hiệu suất cao Trong nghiên cứu này, Ag/GO được phủ lên bề mặt polyester, thể hiện khả năng kháng khuẩn ấn tượng trong lĩnh vực y tế.

V i polyester ph v t li u Ag/GO

Gi i thi u v i PE

Ngày nay, với nhu cầu cuộc sống ngày càng hiện đại và phát triển, ngành dệt may trở thành một lĩnh vực không thể thiếu trong đời sống Từ các ngành thời trang, mỹ thuật, nông nghiệp đến công nghiệp, đều cần đến sản phẩm của ngành may mặc, trong đó, các loại vải đóng vai trò cốt yếu, đặc biệt là trong lĩnh vực y tế.

Polyester (PE), hay còn gọi là polyethylene terephthalate, là một trong những loại sợi tổng hợp phát triển nhanh nhất trong ngành công nghiệp dệt may nhờ vào những đặc tính nổi bật của nó như chi phí sản xuất thấp, độ bền cao, ít bị mài mòn do hóa chất và khả năng khô nhanh Tuy nhiên, 100% PE có đặc tính giặt và hút ẩm kém hơn so với các loại sợi tự nhiên như cotton.

PE có kh n ng gi m ch 0,42 % trong đi u ki n môi tr ng v i đ m t ng đ i là

65 % và 20 o C trong 24 gi trong khi v i coton có kh n ng gi m lên đ n 8,5 % [37]

Khả năng chống thấm và giá thành thấp của PE đã khiến loại vật liệu này trở thành một trong những loại vật liệu ít được ưa chuộng trong nhiều sản phẩm như đồ thể thao, đèn LED, đồ bảo hộ hay khu trang y tế Do đó, cần có các biện pháp tối ưu hóa hiệu quả để cải thiện khả năng chống thấm và bám dính của Ag/GO lên bề mặt PE.

Ph ng pháp ti n x lý b m t v i PE

Polyethylene (PE) có cấu trúc đặc trưng với các nhóm chức như –OH, –NH2, –COOH gắn trên chuỗi polymer dài Khi sử dụng PE để sản xuất quần áo thể thao hoặc khẩu trang, hiện tượng ẩm ướt có thể xảy ra, khiến PE có xu hướng giữ ẩm, không thoáng khí và không cho phép hơi ẩm thoát ra ngoài, tạo môi trường thuận lợi cho vi sinh vật phát triển gây bệnh Thêm vào đó, tính chất kỵ nước của PE cao hơn so với các loại sợi tự nhiên, dẫn đến việc các sợi dính lại với nhau, ảnh hưởng đến hiệu quả sử dụng.

Có nhiều phương pháp khác nhau để xử lý PE, trong đó có các phương pháp như xử lý hóa chất, tia UV, nhiệt kết hợp với kiềm, và cation hóa bề mặt bằng nanocellulose Những phương pháp này giúp nâng cao hiệu quả xử lý và cải thiện tính chất của vật liệu.

1.3.2.1 X lý hóa ch t và tia UV

Gia tăng năng lượng là nguyên nhân chính dẫn đến tăng khối lượng và cải thiện tính chất bám dính của bề mặt Tính chất bám dính phụ thuộc nhiều vào vật liệu sử dụng và điều kiện xử lý Việc tăng năng lượng bề mặt có thể đạt được thông qua việc ghép các nhóm chức phân cực lên lớp trên cùng của bề mặt polymer bằng các kỹ thuật xử lý bề mặt khác nhau Trong đó, phương pháp hóa lý và tiếp xúc với bức xạ tia cực tím có ozone hoặc không có ozone thường được sử dụng Cả hai phương pháp này đều có khả năng làm hỏng cấu trúc liên kết hóa học của polymer do bề mặt tiếp xúc với photon, gốc tự do và ion Do đó, cần cân nhắc kỹ khi sử dụng hóa chất và tia UV, nhằm tối ưu hóa quá trình xử lý bề mặt với polyethylene (PE).

Quá trình mài mòn bề mặt polyme của PE trong dung dịch có tính axit hoặc kiềm giúp cải thiện tính chất polyme Phương pháp này tối ưu hóa khả năng thâm nhập sâu của dung môi vào các lớp trên bề mặt polyme, cho phép xử lý hoàn toàn bề mặt polyme với chi phí xử lý rất thấp Ngoài ra, phương pháp này còn cung cấp khả năng tạo kết cấu nano trên bề mặt và có nhiều ưu điểm nổi bật.

Xử lý nhiệt kèm hợp kim là phương pháp hiệu quả nhất trong việc hình thành các nhóm chức hydroxyl và cacboxylat trên bề mặt polymer, giúp cải thiện đáng kể các tính chất của vật liệu Chi phí thấp và điều kiện xử lý đơn giản là những ưu điểm nổi bật của phương pháp này.

Tuy nhiên, ph ng pháp này làm s t gi m đáng k kh i l ng c a v i lên đ n

Phương pháp xử lý bề mặt bằng cách sử dụng 10–60% v/v mực đậm mài mòn cao có thể thay đổi tính chất bề mặt thông qua việc hình thành các nhóm chức chứa oxy như carbonyl, hydroxyl và axit cacboxylic Hiệu quả của quá trình này phụ thuộc vào nồng độ axit, chất oxy hóa, thời gian xử lý, nhiệt độ và bản chất polymer Ngoài ra, quá trình này cũng có khả năng thay đổi hình thái và tăng diện tích bề mặt Do đó, việc cation hóa bề mặt bằng nanocellulose được sử dụng để xử lý bề mặt PE, thay thế hai phương pháp trên mà không làm ảnh hưởng đến cấu trúc siêu vi.

Sinh khối từ các nguồn phế phẩm nông nghiệp như thân, lá, bã mía, rơm rạ, và vỏ trái cây sau quá trình thu hoạch chưa được xử lý hiệu quả, dẫn đến lãng phí và ô nhiễm môi trường Hằng năm, lượng rác thải này thu gom đạt khoảng 1,4–1,6 triệu tấn, tương đương 55.000–60.000 tấn mùn cưa từ việc khai thác và chế biến Đặc biệt, các nhà máy mía hiện nay thải ra khoảng 10–15% tổng sản lượng bã mía Bã mía chủ yếu chứa lignocellulose, bao gồm ba thành phần chính là cellulose, hemicellulose và lignin Cellulose là hợp chất cao phân tử có cấu trúc giống như đường bột và có khả năng phân giải thành glucose.

C u trúc ch y u c a cellulose th hi n b i các đ n v D–anhydroglucopyranose liên k t v i nhau b i liên k t –(1–4)–glycosidic [41]

Nanocellulose (NCs) từ bã mía đang thu hút sự chú ý của nhiều nhà nghiên cứu nhờ vào những đặc tính nổi bật của nó Hình 1.10 minh họa cấu trúc của NCs từ bã mía, với cấu trúc nano dạng que ngắn, đường kính từ 2–20 nm và chiều dài từ 100–500 nm Với sự kết tinh cao, NCs sở hữu những tính chất đặc biệt, bao gồm mô-đun Young đàn hồi và độ bền kéo cao.

Các NCs có thể đạt độ cứng lên đến 145 và 7,5 GPa, với khả năng bám dính và tỷ lệ diện tích bề mặt riêng cao lên đến vài trăm m²/g Chúng được xác định trong cấu trúc NCs có nhiều nhóm chức chứa oxy, hoạt động cung cấp các vị trí hấp phụ khi gần gũi với bề mặt siêu vi PE.

CTAB (cetyltrimethyl ammonium bromide) là chất hoạt động bề mặt amoni bậc 4, có khả năng tương tác với các nhóm chức của nanocapsules (NCs) trên bề mặt Hình 1.11 trình bày sự kết hợp giữa CTAB và NCs, trong đó CTAB đóng vai trò như một cầu nối, giúp liên kết các NCs và tạo ra các tương tác mạnh mẽ với các nhóm chức chứa oxy trên bề mặt Sự tương tác này không chỉ tăng cường tính ổn định của hệ thống mà còn cải thiện hiệu suất của các ứng dụng trong lĩnh vực hóa học và vật liệu.

Hình 1.10: C u trúc c a NCs t bã mía

Phương pháp tạo ra vật liệu PE sử dụng nanocellulose kết hợp cetyltrimethylamonium bromide (NCs@CTAB hay NCC) là một giải pháp hiệu quả, đơn giản và thân thiện với môi trường, giúp bảo đảm bám dính mà không bị bong tróc hay mài mòn, mang lại khả năng thấm tốt Do đó, nanocellulose được tổng hợp từ bã mía kết hợp với CTAB và phủ lên bề mặt PE (NCC–PE) nhằm nâng cao khả năng bám dính của Ag/GO lên bề mặt, từ đó tăng cường khả năng kháng khuẩn của vật liệu.

Hình 1.11: Ti n x lý b m t v i PE b ng NCC

Ph ng pháp ch t o Ag/GO/v i NCC – PE

Phương pháp phủ biện dược lên vật liệu trên cơ sở graphene được thực hiện thông qua phương pháp nhúng (dip-coating) Đây là phương pháp đơn giản, dễ thực hiện, chi phí thấp, cho phép các vật liệu mục tiêu được hòa tan trong dung dịch và được phủ trực tiếp lên bề mặt chất nền Sau đó, lớp vật liệu được hình thành sẽ bay hơi, thu được lớp vật liệu phủ trên chất nền.

Quy trình thực hiện phun nhúng vật liệu lên với dày lớp phủ là yếu tố quan trọng quyết định hiệu quả của phương pháp phun nhúng Các thông số như thời gian nhúng của lớp phủ, tốc độ rút, nồng độ dung dịch phun, thành phần và nhiệt độ đều có ảnh hưởng lớn đến độ dày lớp phủ.

(1) t l p v i vào dung d ch ph là Ag/GO đư đ c chu n b ;

(2) Nhúng chìm t m v i theo ph ng th ng đ ng và đ i đ n khi b m t dung d ch chuy n sang tr ng thái ngh ;

(3) Rút t m v i theo ph ng th ng đ ng v i t c đ thích h p;

(4) dày l p ph có th đ c ki m soát theo t c đ rút t m v i và m t đ c a các h t trong dung d ch Ag/GO

Có hai quy trình ph bi n đ ph nhúng huy n phù Ag/GO lên n n v i là:

- Nhúng tr c ti p huy n phù Ag/GO lên n n v i;

- Nhúng l n l t GO lên n n v i sau đó ti p t c nhúng thêm AgNPs

Trong nghiên c u này, PE đ c ti n x lý v i NCC và ph nhúng tr c ti p v i huy n phù Ag/GO (Ag/GO/v i NCC–PE) đ ch t o v i kháng khu n.

C ch kháng khu n c a Ag/GO/v i NCC – PE

C ch kháng khu n c a Ag/GO/v i NCC–PE đ c trình bày nh hình 1.13, g m ba giai đo n chính:

Giaiăđo n I: T m GO v i di n tích b m t riêng l n giúp b t gi vi khu n, các c nh s c nh n c a GO t o nhi u v t c t và l h ng trên màng gây t n th ng ban đ u cho vi khu n;

Giai đoạn II: Các nhóm chức chứa oxy trên bề mặt Ag/GO tương tác với màng tế bào, giúp định vị vi khuẩn trên tấm GO và thúc đẩy sự khuếch tán của ion Ag+ để phóng thích AgNPs Đồng thời, tấm GO bao trùm vi khuẩn, ngăn cách vi khuẩn khỏi nguồn dinh dưỡng trong môi trường sống, từ đó cản trở sự phát triển và sinh trưởng của chúng.

Giaiăđo n III cho thấy AgNPs có khả năng xâm nhập vào tế bào vi khuẩn, phóng thích ion Ag+ và gây ra sự thay đổi tính thấm của màng, dẫn đến sự giải phóng protein và lipopolysaccharide, từ đó phá hủy màng vi khuẩn Ion Ag+ tiếp tục khuếch tán vào trong tế bào chất, gây rối loạn chuỗi hô hấp của vi khuẩn bằng cách ức chế các enzyme tham gia vào quá trình này Hơn nữa, Ag+ tấn công vào DNA của tế bào vi khuẩn, phá hủy các mạch nucleotit bằng cách di chuyển, làm đứt gãy các liên kết hydro giữa các nhóm purin và pyrimidin, từ đó tiêu diệt vi khuẩn.

Hình 1.13μ C ch kháng khu n c a Ag/GO/v i NCC–PE

Bi n tính b m t v i

Ph ng pháp bi n tính

K n c là yếu tố quan trọng của vi khuẩn, quyết định khả năng bám dính của chúng lên bề mặt Môi trường sống ảnh hưởng lớn đến sự phát triển của vi sinh vật gây nhiễm khuẩn, từ đó tác động đến việc điều trị và chăm sóc sức khỏe cộng đồng Có nhiều phương pháp để cải thiện bề mặt kháng khuẩn như sử dụng tia UV, phóng điện corona, xử lý plasma, và các kỹ thuật in phun, ép đùn Những phương pháp này nhằm tăng độ nhám bề mặt ở kích thước nano, giảm thiểu lượng bám dính, và duy trì tính kháng khuẩn trong thời gian dài Tuy nhiên, các thiết bị này thường chỉ áp dụng trên những bề mặt nhất định và có thể ảnh hưởng đến độ bền của vật liệu Ngoài ra, các phương pháp như phun, nhúng và sử dụng hợp chất kháng khuẩn như polydimethylsiloxane và tetraethyl orthosilicate cũng đang được nghiên cứu thay thế do tính chất độc hại, ô nhiễm môi trường và ảnh hưởng xấu đến sức khỏe con người.

Graphene oxit d ng kh (rGO) có cấu trúc mạng carbon tương tự như graphene oxit (GO), nhưng thiếu các nhóm chức như epoxy (C–O–C), hydroxyl (–OH), cacboxyl (–COOH), và cacbonyl (C=O) Với cấu trúc hai chiều, rGO sở hữu tính dẫn điện cao, diện tích bề mặt lớn, độ bền hóa học và khả năng tương thích sinh học tốt, khiến nó trở thành vật liệu lý tưởng trong lĩnh vực vật liệu y sinh Việc chuyển đổi GO thành rGO có thể thực hiện bằng nhiều phương pháp, trong đó phương pháp khử hóa học với vitamin C (VC) cho thấy hiệu quả thân thiện với môi trường, đồng thời không làm thay đổi cấu trúc của vật liệu Do cấu trúc tương đồng, hiệu quả kháng khuẩn của vật liệu vẫn được duy trì trong quá trình khử Trong nghiên cứu này, phương pháp khử hóa học được áp dụng để tạo ra vật liệu Ag/GO với NCC–PE, từ đó tạo ra rGO/Ag với tính chất chống thấm tốt hơn.

Hình 1.14μ Ph ng pháp bi n tính b m t v i

C ch kháng khu n c a Ag/rGO/v i NCC – PE

Nghiên cứu cho thấy rằng vi khuẩn có khả năng kháng khuẩn với Ag/GO kết hợp với NCC–PE và Ag/rGO kết hợp với NCC–PE, như minh họa trong hình 1.15 Vật liệu Ag/rGO được phủ và gắn lên bề mặt của PE, tạo ra liên kết chặt chẽ giữa vi khuẩn và tấm rGO chứa AgNPs Tấm rGO tương tác vật lý với các vi khuẩn, cho phép hấp thụ tùy thuộc vào kích thước và mức độ oxy hóa Cấu trúc của rGO và thành phần hóa học của nó đóng vai trò trung gian trong quá trình xâm nhập qua lớp lipid kép Đồng thời, AgNPs giải phóng các ion Ag+, tương tác với nhóm thiol (–SH) của enzyme và protein trên bề mặt tế bào, gây hủy hoại cấu trúc màng tế bào và thành tế bào, dẫn đến sự chết của vi khuẩn Bên trong tế bào, AgNPs và ion Ag+ tham gia vào việc hình thành các loại oxy phản ứng (ROS) do sự mất cân bằng oxy, đồng thời Ag+ liên kết với DNA và plasmid của vi khuẩn, ức chế quá trình sao chép và tiêu diệt vi khuẩn.

Hình 1.15μ C ch kháng khu n Ag/rGO/v i NCC–PE

Vi khu n

Vi khuẩn là những vi sinh vật đơn bào có kích thước hiển vi, chúng phát triển nhanh chóng và sinh trưởng mạnh mẽ Mặc dù nhỏ bé, nhưng vi sinh vật có khả năng hấp thu và chuyển hóa chất dinh dưỡng, đồng thời có khả năng thích nghi trong môi trường khắc nghiệt và phát sinh biến đổi Vi khuẩn được chia thành hai nhóm chính: vi khuẩn gram âm và gram dương, với cấu trúc tế bào và tính chất màng tế bào khác nhau.

C u t o và tính ch t khác nhau c a hai lo i vi khu n c ng nh h ng đ n hi u qu kháng khu n c a v i Các lo i vi khu n ti n hành th nghi m đ c trình bày nh b ng 1.3

B ng 1.3: Các lo i vi khu n đ c kh o sát

STT Vi khu n căđi m sinh h c Tác h i

Escherichia coli (E coli) là vi khuẩn Gram âm, có khả năng di động nhờ vào lông bao quanh, sống chủ yếu trong đường tiêu hóa của người và động vật E coli có thể phát triển trong nhiều điều kiện khác nhau.

Gây ra các b nh v đ ng tiêu hóa, gây nhi m trùng khi xâm nh p vào các đ ng vô trùng

Là nh ng c u khu n có đ ng kính t 0,5–1,5 m, phát tri n đ c nhi t đ 10–45 o C, kho ng pH có th phát tri n m nh là 7,0– 7,5

Gây ra ng đ c c p tính sau khi n ph i th c n nhi m đ c t t c u t 2–8 gi

Tình hình nghiên c uătrongăvƠăngoƠiăn c

T rong n c

Việt Nam đang chứng kiến sự gia tăng đáng kể trong nghiên cứu vật liệu kháng khuẩn, cùng với sự phát triển đa dạng và chuyên sâu của các phương pháp tổng hợp hạt nano bạc (AgNPs) Các nghiên cứu này được trình bày chi tiết trong bảng 1.4.

B ng 1.4: M t s nghiên c u trong n c v v i kháng khu n

STT N iădungă nghiênăc u Ph ngăphápăch ăt o K tăqu ănghiênăc u

Nghiên c u ho t tính kháng khu n c a v i coton ngâm trong dung d ch keo AgNPs

AgNPs t ng h p b ng vi sóng v i ch t h at đ ng b m t là PVP và etylen glycol;

V i đ c nhúng trong keo AgNPs n ng đ

Các m u đ c gi t b ng n c trong 15 phút v i 5,

V i ph AgNPs n ng đ 100 mg/L cho th y kh n ng kháng khu n cao nh t (h n λλ,λ %);

Kh n ng kháng khu n c a v i ph nano b c gi m d n khi s l n gi t t ng lên, khi gi t 10 l n thì hi u su t kháng khu n gi m m nh còn 55,66 % đ i v i E coli và 41,67 % đ i v i S aureus

C i ti n quá trình ph b c lên v i coton và v i peco thành v i

AgNPs đ c t ng h p b ng chi u x gamma dung d ch AgNO3 trong dung d ch chitosan;

AgNPs có đ ng kính trung bình 11,6 nm;

Ho t tính kháng khu n c a AgNPs/v i và AgNPs/v i peco

26 kháng khu n AgPNs/v i đ c t ng h p b ng ph ng pháp ngâm t m. sau 60 l n gi t có kh n ng kháng đ c S aureus và Klebsiella pneumoniae (K pneumonia) trên 99,4 %;

V i ph AgNPs không gây h i cho da (k = 0) b ng cách th đ ph n ng da đ i v i đ ng v t (th ).

S d ng chitosan làm ch t k t dính

AgNPs trên v i và đánh giá ho t đ ng kháng khu n

AgNPs/chitosan b ng chi u x tia gamma

Hàm l ng ion Ag + gi i phóng t AgNPs đ c c đ nh b i 0,5 và 1 % chitosan sau 20 chu k r a là 30 % Hi u qu kháng khu n c a v i ph AgNPs v i hàm l ng kho ng h n 158 mg/kg v i đ i v i S aureus g n nh đ t đ n 100 %.

Ch t o v i kháng khu n v i nano b c b ng chi u x c a v i coton trong dung d ch AgNO 3

Ph ng pháp in–situ k t h p chi u x ánh sáng

L ng AgNPs t i đa đ c ph trên v i là 16λ6 mg/kg khi m u v i đ c ngâm trong dung d ch

AgNO3 1,5 mM trong dung d ch chitosan 1 %; ng kính trung bình c a AgNO3 là 7,8 ± 1,3 nm;

Hi u qu kháng khu n c a AgNO3/v i là λλ,λλ % đ i v i

V i AgNPs không gây h i cho da (k = 0) đ i v i v i AgNPs gi t 1, 5, 10, 20, 30 và 40 l n.

Mặc dù AgNPs có khả năng kháng khuẩn tốt, nhưng một số nghiên cứu cho thấy hiệu quả của chúng giảm sút sau nhiều lần sử dụng Điều này đặt ra thách thức trong việc tối ưu hóa quy trình tổng hợp và sử dụng các tác nhân kháng khuẩn một cách hiệu quả Các nghiên cứu tiếp theo cần tập trung vào việc cải thiện độ bền và khả năng tái sử dụng của AgNPs để nâng cao hiệu quả ứng dụng trong thực tế.

N goài n c

Các nghiên cứu toàn cầu đã chỉ ra rằng Ag/GO và Ag/rGO được ứng dụng rộng rãi trên bề mặt vải cotton, như trình bày trong bảng 1.5 Tuy nhiên, nghiên cứu liên quan đến PE với vật liệu Ag/GO và Ag/rGO vẫn còn hạn chế và chưa được khai thác sâu.

B ng 1.5: Tình hình nghiên c u v t li u kháng khu n trên th gi i

STT N iădungă nghiênăc u Ph ngăphápăch ăt o K tăqu ănghiênăc u

Ph nhúng v t li u rGO lên v i coton [46]

S d ng ph ng pháp nhúng và s y, GO đ c ph lên v i và ti p t c đ c kh nhi t đ cao trong môi tr ng nit ;

Tr c khi th c hi n quá trình ph , v i đ c ngâm trong dung d ch NaOH 1M trong 1 gi , sau đó r a s ch nhi u l n b ng n c c t.

V i ph v t li u rGO có kh n ng d n đi n t t đ ng th i có kh n ng ng n ch n tia UV;

Sau 8 l n gi t, đ d n đi n c a v i t m rGO thay đ i không đáng k cho th y đ b n liên k t gi a v i và rGO t t.

Ch t o v t li u b c/graphene oxit d ng kh trên n n v i coton [47]

T ng h p v t li u Ag/rGO b ng ph ng pháp kh hóa h c;

Ag/rGO đ c phân tán trong PVP 2 % kh i l ng so v i Ag/rGO;

Sau đó Ag/rGO đ c ph tr c ti p lên v i coton b ng ph ng pháp ph -nhúng (dip-coating)

V i t m Ag/rGO có kh n ng kháng khu n v i đ ng kính vùng c ch

Quy trình t ng h p qua nhi u giai đo nμ

V t li u v i t m Ag/rGO có kh n ng ch ng th m

Các ion b c đ c thêm vào b h p ph lên b m t v i – GO;

Các tấm GO và Ag+ được khử bằng sóng công suất 700 W trong 10 phút để tạo thành Ag/rGO trên nền cotton Quá trình này có khả năng dẫn điện tốt và ngăn cản sóng điện từ Tuy nhiên, sự liên kết giữa Ag/rGO và nền còn hạn chế.

Bi n tính b m t s i v i coton b ng v t li u GO [49]

V i coton v i kích th c 3 4 cm 2 đ c cho vào huy n phù

GO v i n ng đ 0,25 g/L, đ c khu y liên t c trong 24 gi v i t c đ khu y 300 vòng/phút

Cu i cùng, s n ph m đ c s y chân không 35 o C

Sau khi ph GO, đ b n nhi t c a v i t ng lên;

V i ph GO có kh n ng kháng khu n đ i v i c hai lo i vi khu n Gram âm và Gram d ng, trong đó, kh n ng kháng khu n Gram d ng cao h n.

Tính c p thi t, m c tiêu, n iă dung,ă ph ngă phápă nghiênă c u, tính m i và đóngăgópăc a lu năv n

Tính c p thi t

Ngày nay, v n đ vi khu n kháng kháng sinh ngày càng tr nên nghiêm tr ng

Sử dụng kháng sinh là phương pháp phổ biến để điều trị các bệnh do vi khuẩn gây ra Tuy nhiên, việc lạm dụng kháng sinh có thể tiêu diệt cả vi khuẩn có lợi, dẫn đến suy giảm sức đề kháng và gia tăng nguy cơ kháng thuốc.

Trong bối cảnh dịch bệnh ngày càng gia tăng, nhiều bệnh truyền nhiễm có khả năng lây lan rộng rãi đang đe dọa sức khỏe cộng đồng, đặc biệt là bệnh viêm phổi cấp do virus Corona, gây ra bởi virus SARS-CoV-2 Do đó, xu hướng chế tạo và phát triển vật liệu kháng khuẩn đang được đặc biệt quan tâm nghiên cứu.

Nhi u k t qu nghiên c u cho th y các v t li u nano kim lo i, oxit kim lo i, Gr và

GO có kh n ng kháng khu n t t ng th i, s k t h p gi a các v t li u này có th t o ra v t li u nanocomposite v i kh n ng kháng khu n đ c t ng c ng so v i các

Vật liệu kháng khuẩn, được phát triển trên nền tảng vải PE, đang ngày càng trở nên phổ biến trong việc sản xuất các sản phẩm như khẩu trang, đồ bảo hộ và quần áo thể thao Những sản phẩm này không chỉ giúp bảo vệ sức khỏe mà còn góp phần quan trọng vào công cuộc phòng chống dịch bệnh, đặc biệt trong bối cảnh dịch bệnh ngày càng diễn biến phức tạp.

M c tiêu nghiên c u

Ch t o thành công Ag/rGO/v i NCC–PE đ c bi n tính t Ag/GO/v i NCC–PE v i tác nhân liên k t NCC cho kh n ng kháng khu n cao

- T ng h p thành công và đ a ra đ c tr ng c a v t li u Ag/GO;

- T ng h p thành công và đ a ra đ c tr ng c a v t li u NCC;

- Ch t o thành công v i NCC–PE đ c ti n x lý v i NCC và tìm ra đi u ki n ph nhúng Ag/GO/v i NCC–PE phù h p cho s n ph m có kh n ng kháng khu n cao;

- Tìm ra đi u ki n bi n tính Ag/GO/v i NCC–PE thành Ag/rGO/v i NCC–PE tr nên k n c mà không nh h ng đ n hi u qu kháng khu n và đ b n c a v i;

- K t lu n v đ b n và nh h ng c a đ b n đ n kh n ng kháng khu n c a Ag/GO/v i NCC–PE, Ag/rGO/v i NCC–PE.

N i dung nghiên c u

N i dung 1: T ng h p và phân tích đ c tr ng c a v t li u Ag/GO;

N i dung 2: T ng h p và phân tích đ c tr ng c a v t li u NCC;

Nội dung 3: Phân tích PE với NCC và NCC–PE, khảo sát ảnh hưởng của điều kiện phanh Ag/GO đến khả năng kháng khuẩn và phân tích đặc trưng của Ag/GO kết hợp với NCC–PE.

N i dung 4: Kh o sát nh h ng đi u ki n bi n tính Ag/GO/v i NCC–PE đ n kh n ng kháng khu n và phân tích đ c tr ng c a Ag/rGO/v i NCC–PE;

N i dung 5: ánh giá đ b n và kh n ng kháng khu n c a Ag/GO/v i NCC–PE, Ag/rGO/v i NCC–PE sau th nghi m đ b n.

Ph ng pháp nghiên c u

1.7.4.1 Ph ng pháp t ng h p v t li u

- T ng h p GO b ng ph ng pháp Hummers c i ti n Gi đ c oxy hóa và tách l p thành GO;

- T ng h p Ag/GO b ng ph ng pháp in–situ Ti n ch t s d ng là AgNO3 và glucose s d ng v i vai trò là ch t kh ;

- T ng h p NCs t bã mía b ng ph ng pháp th y phân axit s d ng axit H2SO4 và h tr c a sóng siêu âm;

- T ng h p NCC b ng ph ng pháp cation hóa s d ng NCs và CTAB;

- Ch t o v i NCC–PE b ng ph ng pháp ph nhúng PE vào huy n phù NCC;

Phương pháp phun nhúng với NCC–PE vào huyền phù Ag/GO đã được áp dụng để xác định và khảo sát ảnh hưởng của nồng độ và lượng phun nhúng.

Biện pháp khử Ag/GO/với NCC–PE thành Ag/rGO/với NCC–PE được thực hiện bằng phương pháp hóa học sử dụng chất khử VC Nghiên cứu này tập trung vào các yếu tố ảnh hưởng như nhiệt độ, tỉ lệ Ag/GO:VC và thời gian theo phương pháp luân phiên tĩnh biến Phương pháp khử này giúp tối ưu hóa đặc tính của vật liệu.

Các phương pháp phân tích hiện đại như phổ Raman, phổ hồng ngoại biến đổi Fourier (FTIR), nhiễu xạ tia X (XRD), kính hiển vi điện tử truyền qua (TEM) và kính hiển vi điện tử quét (SEM) đóng vai trò quan trọng trong việc nghiên cứu và hiểu biết về cấu trúc và tính chất của vật liệu Những kỹ thuật này cung cấp thông tin chi tiết về thành phần hóa học, cấu trúc tinh thể và hình dạng bề mặt của mẫu vật, giúp nâng cao hiệu quả trong các ứng dụng khoa học và công nghệ.

SEM), ph tán s c n ng l ng tia X (energy–dispersive X–ray spectroscopy–EDS) và ph ng pháp đo góc th m t

Tán xạ Raman là một phương pháp quan trọng trong việc nghiên cứu sự tương tác giữa ánh sáng và các phân tử, cho phép xác định thông tin về mức năng lượng dao động của nguyên tử, phân tử hay màng tinh thể Qua quá trình này, sự dịch chuyển vị trí của các hạt nhân nguyên tử trong phân tử được ghi nhận, giúp phân biệt các nguyên tố và phân tích cấu trúc của mẫu Quá trình chiếu sáng thường sử dụng một chùm laser trong vùng cực tím (UV), khả kiến (Vis) hoặc hồng ngoại gần (NIR) Ánh sáng tán xạ được thu thập qua một thấu kính và phân tích bằng bộ lọc quang phổ để thu được phổ Raman của mẫu.

Hình 1.16: Nguyên lý ho t đ ng máy đo ph Raman ng d ng: Xác đ nh các đ nh đ c tr ng D, G và đ khuy t t t c a GO và Ag/GO

 Ph h ng ngo i bi năđ i Fourier

Chùm tia hồng ngoại được phát sinh qua bề mặt chùm tia định hướng và di chuyển nhằm tạo ra các tín hiệu khác nhau trong quá trình truyền quang học Khi chùm tia này kết hợp với mẫu, các tín hiệu này cung cấp thông tin về các thành phần hóa học có trong mẫu, dựa trên những dao động được tạo ra bởi các liên kết hóa học Thiết bị dò tín hiệu ghi lại những thông tin này, và máy tính thực hiện biến đổi Fourier để chuyển đổi tín hiệu theo thời gian thành các thành phần hấp thu theo tần số sóng Mỗi hợp chất hóa học sẽ hấp thu bức xạ ở những tần số sóng đặc trưng, do đó cấu trúc cơ bản của vật liệu có thể được xác định dựa vào vị trí các đỉnh hấp thu này Nguyên lý hoạt động của thiết bị FTIR được minh họa rõ ràng, cho phép xác định sự hiện diện của các nhóm chức hóa học trong cấu trúc vật liệu như bã mía, cellulose, GO, Ag/GO, NCs, NCC, Ag/GO với NCC–PE và Ag/rGO với NCC–PE.

M u Kính hi n vi G ng l ng chi t

Hình 1.17: Nguyên lý ho t đ ng c a thi t b đo ph FTIR

Nhiễu X tia X là hiện tượng phát sinh từ các chùm tia X khi chúng tương tác với bề mặt tinh thể của chất rắn, do cấu trúc tinh thể hoàn chỉnh của vật liệu Kỹ thuật XRD được sử dụng để phân tích cấu trúc chất rắn và vật liệu, cung cấp thông tin quan trọng về các đặc điểm cấu trúc của chúng.

Phương pháp XRD (X-ray Diffraction) dựa vào sự tương tác của chùm tia X với vật liệu rắn, tạo ra hiện tượng tán xạ Khi tia X tương tác với các nguyên tử trong vật liệu có cấu trúc tinh thể, chúng sẽ phát ra nhiều tia X khác nhau Hình 1.18 minh họa nguyên lý hoạt động của thiết bị XRD.

Hình 1.18μ S đ chùm tia t i và chùm tia nhi u x trên tinh th

Cách xác đ nh kích th c c a h t nh th hi n ph ng trình (1.3)μ

K là yếu tố hình dạng không có thuyết nguyên, thường lấy K = 0,9; λ là bước sóng của tia X (nm); r là bán kính (rad); θ là góc phản xạ (rad) và D là kích thước trung bình của tinh thể theo phương vuông góc với vật thể nhiễu xạ (nm) Nghiên cứu này nhằm xác định các nhiễu xạ đặc trưng của bã mía, cellulose, NCs, NCC, GO và Ag/GO.

Kính hi năviăđi n t truy n qua

Kính hiển vi điện tử truyền qua là một thiết bị nghiên cứu cấu trúc vật chất, sử dụng chùm điện tử có năng lượng cao chiếu xuyên qua mẫu vật và sử dụng các thấu kính điện từ để phóng đại lên đến hàng triệu lần Hình ảnh được tạo ra trên màn hình huỳnh quang, trên màng quang học, hoặc ghi nhận bằng các máy chụp kỹ thuật số Ứng dụng của kính hiển vi điện tử bao gồm xác định sự phân bố kích thước của GO và Ag/GO.

Kính hi n vi đi n t quét là m t lo i kính hi n vi đi n t có th t o ra nh v i đ phân gi i cao c a b m t m u v t b ng cách s d ng m t chùm đi n t (chùm các electron)

Quá trình tối ưu hóa bề mặt mũ được thực hiện thông qua việc ghi nhận và phân tích các bước sóng phát ra từ tương tác của chùm điện tử với bề mặt mũ vật Các tín hiệu điện tử tương tác với bề mặt mũ, cấu trúc thành phần và cấu trúc tinh thể được nghiên cứu kỹ lưỡng Hình 1.19 minh họa cấu tạo thiết bị SEM.

Hình 1.19: C u t o thi t b SEM ng d ng: Xác đnh hình thái, c u trúc b m t c a v t li u GO, Ag/GO, NCs, Ag/GO/v i NCC–PE và Ag/rGO/v i NCC–PE

 Ph tán s căn ngăl ng tia X

Phân tích thành phần hóa học của vật thể dựa vào việc ghi lại phôt tia X phát ra từ vật thể do tác động với các bức xạ Kỹ thuật EDS chủ yếu được thực hiện trong các kính hiển vi điện tử, nơi cấu trúc vật thể được ghi lại thông qua việc sử dụng chùm điện tử có năng lượng cao Khi chùm điện tử chiếu vào vật thể, nó sẽ xuyên sâu vào nguyên tử và tương tác với các lớp điện tử bên trong của nguyên tử Tia X phát ra từ vật thể tương ứng với nguyên tố của mẫu chất có mặt trong chất rắn Tia X phát ra từ vật thể sẽ có năng lượng biến thiên trong dải năng lượng, được thu nhận và ghi nhận bởi các máy dò dịch chuyển như Si, Ge, Li, v.v., được làm lạnh bằng nit lỏng, tạo thành một chip nhạy cảm với tia X.

Tia X là bức xạ điện từ có bước sóng đặc trưng liên quan đến nguyên tố (Z) của nguyên tử theo định luật Moseley Sự phát ra tia X cung cấp thông tin về các nguyên tố hóa học có mặt trong mẫu vật.

Hình 1.20μ S đ nguyên lý của hệ ghi nhận tín hiệu EDX được sử dụng để xác định thành phần hóa học của các nguyên tố trong GO, Ag/GO, Ag/GO với NCC–PE và Ag/rGO với NCC–PE.

Có nhiều kỹ thuật thường được sử dụng để đo góc tiếp xúc, bao gồm phương pháp thiết bị không dây, phương pháp thiết bị dây truyền và phương pháp thiết bị không dây đúng.

Góc tiếp xúc của giọt nước là góc giữa bề mặt và đường tiếp tuyến bắt đầu từ điểm ba pha, thể hiện khả năng thấm hút của bề mặt Góc tiếp xúc thường bao gồm hai loại: góc tiếp xúc tĩnh và góc tiếp xúc động Góc tiếp xúc của giọt nước được đo bằng máy đo góc tiếp xúc sử dụng hệ thống quang học để chụp biến dạng của chất lỏng trên nền rắn Các hệ thống này thường sử dụng một hệ thống quang học kính hiển vi có đèn nền, hoặc sử dụng camera có độ phân giải cao để chụp và phân tích góc tiếp xúc.

Hình 1.21: S đ phân tích góc th m t ng d ng: Dùng đ xác đ nh góc th m t c a Ag/GO/v i NCC–PE và Ag/rGO/v i NCC–PE

1.7.4.3 Ph ng pháp th nghi m kh n ng kháng khu n c a v t li u

 Ph ngăphápăđoăđ ng kính vòng kháng khu n

Tính m i

Nhiều nghiên cứu trên thế giới đã chỉ ra rằng việc sử dụng vật liệu như cotton và polypropylene trong thiết bị bảo vệ cá nhân, chẳng hạn như khẩu trang và áo choàng, có thể giúp ngăn chặn sự lây lan của các căn bệnh lây qua đường hô hấp Những nghiên cứu này nhấn mạnh tầm quan trọng của việc lựa chọn đúng loại vật liệu để đảm bảo hiệu quả bảo vệ sức khỏe cộng đồng.

Ag/GO/v i NCC–PE và Ag/rGO/v i NCC–PE có khả năng kháng khuẩn hiệu quả Phương pháp xử lý bề mặt với PE sử dụng NCC giúp tăng cường độ bám dính của Ag/GO trên bề mặt PE, mở ra hướng nghiên cứu mới Bên cạnh đó, PE có tính chất bám dính, tạo góc thẩm mỹ giúp giảm thiểu khả năng bám dính của vi khuẩn lên bề mặt, thể hiện tính kháng khuẩn hiệu quả Việc đánh giá độ bền nhiệt, hóa học và cơ học của Ag/GO/v i NCC–PE và Ag/rGO/v i NCC–PE góp phần quan trọng trong việc đánh giá tiềm năng sử dụng sản phẩm trên thị trường.

óng góp

Sự phát triển nhanh chóng của khoa học kỹ thuật trên toàn cầu đã dẫn đến ô nhiễm môi trường, tạo điều kiện cho các vi sinh vật gây bệnh phát triển mạnh mẽ và nguy hiểm Hiện tượng kháng kháng sinh của vi khuẩn và dịch bệnh lây lan nghiêm trọng đang trở thành những vấn đề cấp thiết mà chúng ta cần phải đối mặt.

Nghiên cứu hiện nay cho thấy Ag/GO và Ag/rGO kết hợp với NCC–PE có khả năng kháng khuẩn vượt trội và ổn định trong nhiều điều kiện sử dụng khác nhau Những sản phẩm này không chỉ có giá thành rẻ mà còn hiệu quả trong việc ngăn ngừa và tái sử dụng, góp phần cải thiện chất lượng các sản phẩm chăm sóc và bảo vệ sức khỏe cộng đồng.

Hóa ch t, d ng c , thi t b vƠăđ aăđi m th c hi n

Hoá ch t

Các hóa ch t s d ng đ c trình bày nh b ng 2.1

B ng 2.1: Các hóa ch t đ c s d ng

STT Hóa ch t Ký hi u hóa h c

Tr ng thái c tính Ngu n g c

2 Axit sunfuric H2SO4 L ng 98 % Trung Qu c

3 Axit photphoric H3PO4 L ng 85 % Trung Qu c

4 Kali permanganat KMnO4 R n 99 % Vi t Nam

5 Dung d ch amoniac NH4OH L ng d = 8,8 g/mL Trung Qu c

6 Etanol C2H5OH L ng > 99,7 % Vi t Nam

7 Hydro peroxit H2O2 L ng 85 % Trung Qu c

11 Axit acetic CH3COOH L ng 98 % Trung Qu c

13 Natri hydroxit NaOH R n 99 % Trung Qu c

D ng c và thi t b

Cần chuẩn bị các thiết bị và dụng cụ như: cá thể bột, đũa khuấy, nhiệt kế vial 20 mL, becher chống lòi 500 và 250 mL, ống ngập 500 và 50 mL, pipet 1 mL, máy khuấy từ gia nhiệt MSH–20D của hãng Daihan - Hàn Quốc, máy siêu âm Sonic 410 (40 KHz–1200W) của hãng Hwashin - Hàn Quốc, máy ly tâm siêu tốc ROTANTA 460 (2000 rpm) của hãng Hettich, và cân phân tích để thực hiện các thí nghiệm hiệu quả.

44 b n s CPA225D c a hãng Sartorius– c; t s y Memmert– c; thi t b FTIR c a hưng Bruker, c Các thi t b s d ng trong đ tài đ c trình bày hình 2.1

Hình 2.1: Các thi t b s d ng trong lu n v n (a) B siêu âm 1200W, (b) Máy ly tâm 2000 vòng/phút, (c) máy khu y t gia nhi t Daihan MSH–20D, (d) Cân phân tích CPA225P,

a đi m th c hi n

Các thí nghi m đ c th c hi n t i Phòng thí nghi m Tr ng đi m i h c Qu c gia H Chí Minh Công ngh Hóa h c và D u khí

(Key CEPP Lab), Tr ng i h c Bách Khoa– i h c Qu c gia

Thí nghi m

T ng h p và phân tích đ c tr ng c a Ag/GO

Quá trình GO đ c t ng h p t Gi theo phương pháp Hummers bao gồm hai giai đoạn chính: oxy hóa Gi và tách l p GiO Hình 2.2 minh họa quy trình thực hiện này.

Hình 2.2: Quy trình t ng h p GO

Thuy t minh quy trình: 3 g Gi đ c thêm vào h n h p axit đ m đ c g m 360 mL

H2SO4 và 40 mL H3PO4 10 o C Ti p theo, thêm t t 18 g KMnO4 và khu y nhi t đ th p h n 20 o C Sau đó, h n h p đ c khu y liên t c nhi t đ 50 o C trong

12 gi H n h p đ c đ a v nhi t đ phòng, thêm 500 mL n c c t và 15 mL H2O2

30 % H n h p t màu vàng nâu chuy n sang màu vàng sáng H n h p đ c đem ly tâm (2000 rpm) và r a nhi u l n v i n c t i khi đ t pH 6 Ch t r n thu đ c là GiO và đ c s y khô 50 o C GiO đ c phân tán vào n c (5 g/L), siêu âm trong

12 gi đ tách l p S n ph m sau khi siêu âm đ c mang ly tâm, r i đem s y khô

50 o C S n ph m sau khi s y thu đ c là b t GO

Quy trình t ng h p Ag/GO đ c th hi n nh hình 2.3 [52]

Hình 2.3: Quy trình t ng h p Ag/GO

Quy trình phân tán graphene oxide (GO) trong nước bằng sóng siêu âm trong 30 phút đã tạo ra huyền phù đồng nhất Sau đó, dung dịch AgNO3 với nồng độ 5 mg/mL được thêm vào huyền phù với tỉ lệ GO:AgNO3 là 1:1, và pH của hỗn hợp được điều chỉnh lên 11 bằng dung dịch NH3 và khuấy đều Tiếp theo, một lượng chất khử D-glucose được thêm vào với tỉ lệ AgNO3:glucose là 1:1, và hỗn hợp được khuấy gia nhiệt ở 60 độ C trong 60 phút Sau khi phản ứng hoàn tất, dung dịch thu được được làm nguội đến nhiệt độ phòng, ly tâm và rửa bằng nước cất và axeton nhiều lần Cuối cùng, sản phẩm được sấy khô ở 50 độ C trong 24 giờ để thu được bột Ag/GO.

Vật liệu GO và Ag/GO sau khi tổng hợp được mang đi phân tích bằng các phương pháp FTIR, XRD, Raman, SEM, EDX và TEM.

FTIR là một phương pháp phân tích vật liệu được sử dụng tại Phòng thí nghiệm Key CEPP thuộc Trường Đại học Bách Khoa, Đại học Quốc gia Thành phố Hồ Chí Minh Mẫu vật liệu được chuẩn bị bằng cách nghiền nát và nén với KBr trước khi tiến hành đo Máy phân tích có độ phân giải 0,2 cm–1, độ chính xác đo đạc là 0,1% T, và dải phổ từ 4000 đến 400 cm–1.

XRD: M u đ c đo t i Trung tâm Công ngh Vi t c, i h c Công nghi p

Th c ph m Thành ph H Chí Minh v i máy XRD D8 Advance c a hãng Bruker– c Ngu n b c x Cu–K v i b c sóng = 1,5406 nm; góc quét 2 = 5–80 o

Raman: M u d ng b t đ c đo b ng máy LabRam HR Evolution, hãng s n xu t HORIBA, xu t x Nh t B n, vi n công ngh Nano i h c Qu c gia Thành ph

H Chí Minh B c sóng kích thích c a máy là 632 nm, môi tr ng đo là môi tr ng h n h p khí tr He và Ne.

SEMậEDS: M u đ c đo t i Trung tâm Công ngh Vi t c, i h c

Công nghi p th c ph m TP.HCM, s d ng máy JMS–IT 200, Jeol, Nh t B n i u ki n đoμ i n áp gia t c 10 kV, đ phóng đ i x 10000, đ phân gi i 512 384, th i gian d ng 0,20 ms

TEM: M u đ c ch p t i Phòng Hi n vi đi n t ứVi n Khoa h c v t li u, qu n C u Gi y, Hà N i trên thi t b TEM phân gi i cao (JEM 2100, HSX: Jeol,

Nh t B n) Các thông s v n hành c a máy: Th phát: 200 kV; s i đ t: LaB6; đ phân gi i gi a hai đi mμ 0,23 nm; đ phân gi i gi a hai đ ng: 0,14 nm.

T ng h p và phân tích đ c tr ng c a v t li u NCC

Quy trình t ng h p NCC g m 4 giai đo n: Thu nh n celllulose t bã mía, thu nh n NCs t cellulose và t ng h p NCC

 Thu nh n cellulose t bã mía

Quy trình thu nh n cellulose đ c trình bày hình 2.4 [53]

Quy trình thu nhận cellulose từ bã mía bắt đầu bằng việc thu hoạch bã mía, sau đó tiến hành xử lý với nước và các loại hóa chất phù hợp Tiếp theo, bã mía được sấy khô ở nhiệt độ 60 độ C trong 24 giờ để loại bỏ độ ẩm.

Để xử lý bã mía, đầu tiên, cân 80 g bã mía và cho vào bình chứa 500 mL NaOH 1 M Hỗn hợp được khuấy đều và gia nhiệt đến 60 độ C trong 2 giờ Sau đó, điều chỉnh pH đến 7 và sấy khô Kết thúc quá trình loại bỏ lignin, mẫu sau khi xử lý với NaOH sẽ tiếp tục được xử lý với hỗn hợp NaClO2/CH3COOH/H2O và khuấy gia nhiệt ở 60 độ C trong 6 giờ để loại bỏ hemicellulose Cellulose thu được sau khi điều chỉnh pH về trung hòa và sấy đến khối lượng không đổi.

 Thu nh n NCs b ngăph ngăphápăth y phân axit

Quy trình thu nh n NCs đ c trình bày hình 2.5 [54]

Hình 2.5: Quy trình thu nh n NCs

Quy trình xử lý cellulose bằng axit sulfuric (H2SO4) được thực hiện với tỷ lệ cellulose:H2SO4 là 1:20 (g/mL) và nồng độ H2SO4 là 55% Sau khi trộn đều, hỗn hợp được siêu âm trong 30 phút và khuấy liên tục Kết thúc quá trình thủy phân, dung dịch thu được được thêm vào gấp 10 lần nước cất Sản phẩm sau đó được ly tâm, điều chỉnh pH về 7 và thu được nanocellulose (NCs) dạng bột.

Quy trình t ng h p đ c th hi n nh hình 2.6 [55]

Quy trình tổng hợp NCC bắt đầu bằng việc phân tán 600 mg NCs (5 mg/mL) trong nước và siêu âm trong 30 phút Tiếp theo, nhũ hóa NCs vào 600 mg CTAB có bổ sung NaOH nồng độ 1 M và tiến hành khuấy hỗn hợp trên bếp khuấy ở nhiệt độ 60 độ C.

180 phút Sau đó, h n h p đ c ti p t c khu y qua đêm nhi t đ phòng Huy n phù thu đ c ti n hành l c chân không đ đ t pH 7 S n ph m cu i cùng đ c phân tán vào n c cho các thí nghi m ti p theo

 Phơnătíchăđ cătr ng c tr ng c a bã mía, cellulose, NCs và NCC đ c phân tích b ng các ph ng phápμ

Gi n đ XRD, ph FTIR và nh SEM

XRD: M u đ c đo t i Trung tâm Công ngh Vi t c, i h c Công nghi p

Th c ph m Thành ph H Chí Minh v i máy XRD D8 Advance c a hãng Bruker– c Ngu n b c x Cu–K v i b c sóng = 1,5406 nm; góc quét 2 = 5–80 o

FTIR: M u v t li u đ c chu n b và đo t i Phòng thí nghi m PTN Tr ng đi m HQG–HCM Công ngh Hóa h c và D u khí (Key CEPP Lab), Tr ng i h c

Bách Khoa - Đại học Quốc gia Thành phố Hồ Chí Minh đã tiến hành đo mẫu vật liệu bằng phương pháp KBr, với dải phân giải đạt 0,2 cm –1 và độ chính xác 0,1% T, trong khoảng sóng từ 4000 đến 400 cm –1 Đối với SEM, mẫu được đo tại Trung tâm Công nghệ Vật liệu, Đại học Công nghiệp thực phẩm TP.HCM, sử dụng máy JMS–IT 200 của Jeol, Nhật Bản Điều kiện đo bao gồm điện áp 10 kV, độ phóng đại 10000, độ phân giải 512 x 384 và thời gian đo là 0,20 ms.

Ti n x lý PE v i NCC t o v i NCC – PE, kh o sát nh h ng đi u ki n

ph nhúng Ag/GO đ n kh n ng kháng khu n và phân tích đ c tr ng c a Ag/GO/v i NCC – PE

 Ti n x lý PE v i NCC t o v i NCCậPE

Quy trình ti n x lý v i đ c th hi n nh hình 2.7 [56]

Hình 2.7: Quy trình ti n x lý v i PE b ng NCC

Thuy t minh quy trình: Chu n b m u v i PE đ c c t t ng m nh v i kích th c

10 10 cm 2 Sau đó, các m u đ c nhúng vào dung d ch NCC 60 o C trong vòng

1 gi Cu i cùng, các m u đ c r a l i b ng n c c t và s y khô đ thu đ c v i NCC–PE

 Ph nhúng NCCậPE v i huy n phù Ag/GO

Quy trình ph nhúng Ag/GO/v i NCC–PE đ c th c hi n nh hình 2.8 [57]

Hình 2.8: Quy trình ph nhúng Ag/GO trên v i NCC–PE

Quy trình thực hiện bao gồm việc nhúng nhanh bẫy vào huyền phù Ag/GO để xác định nồng độ Sau đó, bẫy được lấy ra và sấy ở 60 độ C cho đến khi khô hoàn toàn Tiếp theo, bẫy tiếp tục được nhúng vào huyền phù Ag/GO và quá trình này được lặp lại nhiều lần cho đến khi bẫy khô mà không có sự thay đổi nào.

Y u t nh h ng đ n quá trình ph Ag/GO lên b m t v i đ c kh o sát nh μ

N ng đ Ag/GO và s l n nhúng Quá trình ph nhúng đ c c đnh nhi t đ phòng

N ng đ c a huy n phù đ c thay đ i l n l t là 520, 640, 760, 880 và 1000 mg/L i v i t ng n ng đ , kh o sát s l n nhúng t 1–10 đ m u v i thu đ c có kh n ng kháng khu n cao đ ng th i đ bám dính t t

Vìnhúng huyền phù Ag/GO sau khi tổng hợp được thực hiện tại Phòng thí nghiệm Hóa sinh, phòng 601, nhà A18, số 18 Hoàng Quốc Việt, Cầu Giấy, Hà Nội Phương pháp đo đạc kính vòng kháng khuẩn được sử dụng để đánh giá khả năng kháng khuẩn của mẫu thử nghiệm Quy trình thử nghiệm kháng khuẩn được thực hiện theo hướng dẫn tại mục 2.9.

Hình 2.9: Quy trình th nghi m kh n ng kháng khu n c a Ag/GO/v i NCC–PE Thuy t minh quy trình: Vi khu n đ c c y tr i trên môi tr ng th ch Mueller

Hinton Agar (MHA) là một môi trường nuôi cấy vi khuẩn, được kích thước 1 cm² đặt trên bề mặt đĩa thạch ở nhiệt độ 37°C Sau 24 giờ, đĩa thạch được lấy ra và đo đường kính vùng vi khuẩn không phát triển xung quanh tâm vi khuẩn, từ đó xác định đường kính vòng kháng khuẩn.

M u Ag/GO/v i NCC–PE có kh n ng kháng khu n t t nh t s đ c phân tích hình thái b ng nh SEM

SEM (Scanning Electron Microscope) tại Trung tâm Công nghệ Viễn thông, Trường Đại học Công nghiệp Thực phẩm TP.HCM, sử dụng máy JMS–IT 200 của Jeol, Nhật Bản Thiết bị này hoạt động với điện áp 10 kV, độ phóng đại lên đến 10,000 lần, độ phân giải 512 x 384 pixel, và thời gian quét chỉ 0,20 ms.

Kh o sát đi u ki n bi n tính Ag/GO/v i NCC –PE đ n kh n ng kháng kh u n và phâ n tích đ c tr ng c a Ag/rGO/v i NCC – PE

và phân tích đ c tr ng c a Ag/rGO/v i NCC – PE

 Bi n tính Ag/GO/v i NCCậPE

Ag/GO/v i NCC–PE đ c bi n tính b m t thành Ag/rGO/v i NCC–PE b ng ph ng pháp kh hóa h c nh trình bày hình 2.10 [57]

Quy trình bi n tính Ag/rGO/v i NCC–PE bắt đầu bằng việc cho m u Ag/GO/v i NCC–PE vào 50 mL dung d ch ch a ch t kh VC Sau đó, tiến hành ph n ng đi u ki n nhi t đ và th i gian c đ nh Cuối cùng, s n ph m thu đ c là Ag/rGO/v i NCC–PE sau khi s y khô.

Các y u t nh h ng đ n đi u ki n kh g m: Nhi t đ , t l Ag/GO:VC và th i gian ph n ng

Quy trình thí nghiệm được trình bày trong hình 2.10, trong đó tỷ lệ Ag/GO:VC là 1:1 và thời gian được cố định là 120 phút Nhiệt độ phản ứng được điều chỉnh với các mức 100, 120, 140, 160 và 180 độ C.

Sau khi kh o sát nhi t đ ph n ng, các m u đ c mang đi th nghi m kh n ng kháng khu n theo quy trình hình 2.9 đ tìm đ c nhi t đ phù h p

Quy trình thí nghiệm được trình bày trong hình 2.10, trong đó điều kiện nhiệt độ được duy trì ổn định và thời gian phản ứng là 120 phút Thí nghiệm sử dụng tỷ lệ Ag/GO:VC với các giá trị 1:1, 1:2, 1:3, 1:4 và 1:5 để đánh giá hiệu quả của quá trình.

Sau khi kh o sát đi u ki n t l Ag/GO:VC, các m u đ c th nghi m kh n ng kháng khu n theo quy trình hình 2.9 đ tìm đ c t l Ag/GO:VC phù h p

Quy trình thí nghiệm được trình bày trong hình 2.10, trong đó xác định điều kiện nhiệt độ phù hợp để tìm được mốc 2.2.3.1 và tỷ lệ Ag/GO:VC phù hợp để tìm được mốc 2.2.3.2 Thời gian phản ứng được thay đổi với các giá trị 40, 60, 80 và 100.

Sau khi kh o sát th i gian ph n ng, các m u đ c th nghi m kh n ng kháng khu n theo quy trình hình 2.9 đ tìm đ c th i gian ph n ng phù h p

M u Ag/rGO/v i NCC–PE có khả năng kháng khuẩn hiệu quả, được phân tích chi tiết thông qua các phương pháp như Ph EDS, nh SEM, ph FTIR và góc thẩm thấu.

SEM–EDS: M u đ c đo t i Trung tâm Công ngh Vi t c, i h c

Công nghi p th c ph m TP.HCM, s d ng máy JMS–IT 200, Jeol, Nh t B n i u ki n đoμ i n áp gia t c 10 kV, đ phóng đ i x 10000, đ phân gi i 512 384, th i gian d ng 0,20 ms

FTIR: M u v t li u đ c chu n b và đo t i Phòng thí nghi m PTN Tr ng đi m HQG–HCM Công ngh Hóa h c và D u khí (Key CEPP Lab), Tr ng i h c

Bách Khoa - Đại học Quốc gia TP Hồ Chí Minh sử dụng mẫu vật liệu được trộn với bột KBr và nén thành dạng viên trước khi đo Các thông số của máy phân giải đạt 0,2 cm–1, độ chính xác dao động là 0,1% T, với dải phổ từ 4000 đến 400 cm–1.

Góc th mă t: M u đ c ki m tra góc th m t t i Phòng thí nghi m Tr ng đi m qu c gia V t li u Polymer và Composite, Tr ng i h c Bách Khoa– i h c

Qu c gia TP H Chí Minh M u đ c đo góc th m t b ng máy OCA–20 s n xu t b i hãng DATAPHYSICS– c phóng đ i 0,7–4,5 l n

2.2.5 ánh giá đ b n và th nghi m kh n ng kháng khu n c a Ag/GO/v i NCC –

PE và Ag/rGO/v i NCC – PE sau th nghi m đ b n

M u Ag/rGO/v i NCC–PE th nghi m đ gi i phóng ion b c b ng cách ngâm vào

50 mL dung dch đ m phosphate–buffered saline (PBS) t i pH 7 trong vòng 24, 48, 72,

96 và 120 gi C sau 24 gi , hút 5 mL d ch l ng cho ng đ ng m u Các m u s đ c đo đ gi i phóng ion b c b ng thi t b 7700 ICP–MS, Agilent Technologies t i Phòng phân tích tr ng i h c Khoa h c T nhiên

Các mẫu PE, Ag/GO/và NCC–PE, Ag/rGO/và NCC–PE đã được nghiên cứu độ bền nhiệt thông qua phân tích TGA tại Trường Đại học Sài Gòn, sử dụng máy SETARAM TGA DSC 1600 LabSys EVO Điều kiện đo được thiết lập để xác định tính chất nhiệt của các mẫu này.

10 o C/phút v i kho ng nhi t đ t 0–800 o C trong môi tr ng không khí

Các th nghi m đ b n hóa h c và c h c c a Ag/GO/v i NCC–PE và Ag/rGO/v i NCC–PE đ c ti n hành t i Chi nhánh CTCP–Vi n nghiên c u d t may t i TP HCM

(VTRSI), Trung tâm Thí nghi m d t may (TTC) 345/128A Tr n H ng o, ph ng C u Kho, qu n 1, TP.HCM

2.2.5.2 Kh n ng kháng khu n c a Ag/GO/v i NCC–PE và Ag/rGO/v i NCC–PE Ag/GO/v i NCC–PE và Ag/rGO/v i NCC–PE sau khi th nghi m đ b n gi t

Nghiên cứu được thực hiện tại Phòng thí nghiệm Hóa sinh, phòng 601, nhà A18, số 18 Hoàng Quốc Việt, với nhiệt độ 40°C, môi trường mặn axit và kim loại nhằm đánh giá khả năng kháng khuẩn đối với vi khuẩn E coli.

N i dung tóm t t c a lu n v n nh th hi n hình 2.11

Hình 2.11μ S đ tóm t t n i dung nghiên c u c a lu n v n

ă cătr ngăc a v t li u Ag/GO

Ph FTIR

Phổ FTIR của GO và Ag/GO cho thấy các dao động kéo dài đặc trưng liên quan đến các nhóm chức chứa oxy như hydroxyl, cacbonyl và cacboxyl Cụ thể, đỉnh hydroxyl –OH tại 3427 cm–1 là dao động kéo dài của nhóm axit cacboxylic có mặt trong phân tử Các đỉnh khác trong phổ cũng thể hiện các đặc tính của các nhóm chức này.

2913 và 2848 cm –1 đ c tr ng cho kéo dài –CH2 đ i x ng và không đ i x ng

Dao động của liên kết C=O xuất hiện ở 1730 và 1072 cm–1, trong khi O=C=O và C–O–C được xác định ở 2354 và 1372 cm–1 trong cấu trúc của GO Đỉnh 1637 cm–1 thể hiện dao động của liên kết đôi cacbon không bão hòa C=C của miền GO không b oxy hóa, được xác định là của vòng thơm Phổ FTIR của Ag/GO tương tự như GO nhưng có sự thay đổi do liên kết giữa các hạt AgNPs và GO.

Hình 3.1: Ph FTIR c a GO và Ag/GO

Gi n đ XRD

Hình 3.2 th hi n gi n đ XRD c a GO và Ag/GO T gi n đ XRD c a GO và

Ag/GO có một đỉnh đặc trưng tại 2θ = 10,1 °, cho thấy sự tương tác giữa Ag và GO Mẫu XRD của Ag/GO cho thấy các đỉnh nhiễu xạ tại 2θ = 78,4°, 65,2°, 44,5° và 38,7°, tương ứng với các mặt phẳng tinh thể (311).

(220), (200) và (111) c a AgNPs, xác nh n đư đính thành công AgNPs lên t m GO [61]

Kết quả nghiên cứu cho thấy AgNPs có cấu trúc lập phương tâm mặt, phù hợp với dữ liệu XRD (JCPDS số 04–0783) Thêm vào đó, việc đính AgNPs trên tấm GO đã tạo ra khoảng cách xen kẽ giữa các tấm GO, điều này có ý nghĩa quan trọng trong việc tách lớp của GO.

Hình 3.2: Gi n đ XRD c a GO và Ag/GO

Ph Raman

Ph Raman c a Ag/GO và GO đ c th hi n hình 3.3 cho th y s t n t i c a hai đnh c c đ i D và G t i 1341,62 và 1590,52 cm –1 [63] Ph Raman c a Ag/GO và

GO có các đ nh t ng t nhau nh ng t l c ng đ ID/IG cho th y s khác bi t

Vi c đánh giá các khuy t t t c u trúc trên b m t GO đ c xác đnh thông qua t s

ID/IG Ag/GO th hi n giá tr ID/IG=1,126 cao h n so v i GO là 0,997, cho th y khi

Nghiên cứu cho thấy rằng các hạt nano bạc (AgNPs) được gắn lên bề mặt graphene oxide (GO) tạo ra sự gia tăng đáng kể trong khả năng dẫn điện của vật liệu carbon sp² Hình 3.3 (b) minh họa sự chuyển giao các đỉnh D và G của Ag/GO, cho thấy sự liên kết chặt chẽ giữa AgNPs và GO Sự khác biệt trong cấu trúc của Ag/GO cũng được làm nổi bật, góp phần vào việc tối ưu hóa các ứng dụng trong lĩnh vực công nghệ nano.

GO có th liên quan đ n vi c làm gia t ng kh n ng lai hóa trong c u trúc v t li u [64]

Hình 3.3: Ph Raman c a GO và Ag/GO

nh SEM

Hình 3.4 (a, b) minh họa hình thái bề mặt của GO và Ag/GO, cho thấy rằng bề mặt của GO có cấu trúc tương đối mịn màng, trong khi Ag/GO có nhiều nếp gấp hơn, tạo ra bề mặt nhám hơn Sự khác biệt này được giải thích bởi sự phân bố của các AgNPs trên tấm GO Kết quả từ SEM cho thấy một lớp bề mặt mịn màng, lớp này tạo thành cấu trúc giống như lớp sóng khi chúng được xếp chồng lên nhau, thể hiện rõ hình thái của tấm GO.

Kết quả phân tích cho thấy sự phân bố đồng nhất của AgNPs trong cấu trúc GO Phân tích EDS (hình 3.4(c)) cho thấy tỷ lệ phần trăm khối lượng của các nguyên tố carbon (C) và oxy (O) lần lượt là 23,06% và 23,40%, trong khi tỷ lệ phần trăm của bạc (Ag) đạt 54,54% Hàm lượng các nguyên tố được tính toán từ kết quả EDS không khác biệt so với tỉ lệ khối lượng ban đầu (AgNO3:GO là 1:1) Các đỉnh ở 2 đến 4 keV xác nhận sự hiện diện của Ag, cùng với hai đỉnh ở 1 và 2,1 keV có thể tương ứng với natri (Na) và vàng (Au) trong thiết bị phân tích.

Hình 3.4: nh SEM c a (a) GO, (b) Ag/GO và (c) EDS c a Ag/GO

nh TEM

Kết quả từ hình 3.5 cho thấy các hạt nano bạc (AgNPs) có hình dạng cầu và phân bố đồng đều trên các tấm graphene oxide (GO) với kích thước trung bình khoảng 16,66 nm Việc bổ sung GO vào hệ thống là rất quan trọng, vì nó đóng vai trò chủ đạo trong việc điều chỉnh quá trình hình thành AgNPs, từ đó ảnh hưởng đến các đặc tính kỹ thuật của các hạt này.

ă cătr ngăc a v t li u NCC

Gi n đ XRD

Gi n đ XRD c a bã mía, cellulose, NCs và NCC đ c th hi n trong hình 3.6

Cấu trúc I cellulose được xác định với nhiều dạng tinh thể khác nhau, trong đó dạng tinh thể II có tỉ lệ 22,5% oxy Ngoài ra, các mẫu NCs cho thấy sự hiện diện của các dạng tinh thể kép, cho thấy tính đa dạng trong cấu trúc của cellulose.

Nghiên cứu cho thấy rằng cấu trúc tinh thể của NCs được duy trì ổn định với các đỉnh nhiễu xạ ở 15° và 16,5°, cùng với sự hiện diện của mặt phẳng tinh thể (004) tại 35° Điều này cho thấy rằng sự giảm thiểu của các đỉnh này là do sự thay đổi trong vùng vô định hình của cấu trúc NCs Mặc dù có sự dịch chuyển peak và giảm cường độ, NCC vẫn giữ được cấu trúc tinh thể ban đầu mà không xảy ra phản ứng hóa học giữa NCs và CTAB.

Hình 3.6: Gi n đ XRD c a bã mía, cellulose, NCs và NCC

Ph FTIR

Phổ FTIR của bã mía, cellulose, NCs và NCC cho thấy sự khác biệt rõ rệt giữa các đặc trưng của NCs và NCC so với cellulose Đặc biệt, phổ FTIR của bã mía thể hiện tín hiệu đặc trưng cho sự kéo dài nhóm chức, cho thấy sự biến đổi trong cấu trúc của nó.

Các nhóm chức C–O, C=C và C=O trong nhóm aryl, vòng thơm và nhóm acetyl uronic ester được phát hiện với các dải sóng 1250, 1510 và 1740 cm –1 Những đặc điểm này chỉ được tìm thấy trong bã mía mà không thấy các mẫu khác như hemicellulose và lignin, cho thấy chúng đã được xử lý hiệu quả thông qua các phương pháp hóa học và xử lý axit Hơn nữa, dải hấp thụ tại 1480 cm –1 tương ứng với nhóm trimetyl của amoni bậc bốn, chứng minh cho quá trình trao đổi ion thành công của muối amoni bậc bốn với Na + Cuối cùng, mẫu NCC liên kết với CH2– có tính chất động và không động trong chuỗi alkyl được xác định qua các dải sóng nhất định.

Trong khoảng 2850–2900 cm–1, nhóm amoni bậc bốn và nhóm –OH của NCC đóng vai trò quan trọng trong việc liên kết và tạo thành vòng chuỗi polymer của PE, từ đó làm tăng tính ổn định của PE.

Hình 3.7: Ph FTIR c a bã mía, cellulose, NCs và NCC

nh SEM và FE – SEM

Hình 3.8 trình bày hình ảnh SEM và FESEM của cellulose, NCs và NCC Hình 3.8 (a, d) cho thấy cấu trúc dạng bó sợi thô của cellulose với bề mặt thô ráp, các vi sợi đan chéo và liên kết với nhau tạo nên cấu trúc lưới của cellulose Sau quá trình thủy phân axit, vùng vô định hình trong cấu trúc cellulose bị loại bỏ, tạo ra cấu trúc tinh thể của NCs như được trình bày trong hình 3.8 (b, e) Hình ảnh FESEM cho thấy NCs có cấu trúc dạng sợi liên kết với nhau, tạo nên cấu trúc mạng lưới với đường kính trung bình khoảng 50 nm và chiều dài từ 100–200 nm Trong khi đó, việc bổ sung CTAB tạo một lớp phức tạp xung quanh cấu trúc NCs, cho thấy có sự kết tụ của NCC nhưng vẫn giữ được tính chất đồng nhất phù hợp với kết quả XRD như được trình bày trong hình 3.8 (c, f).

Hình 3.8μ (a, d) nh SEM c a cellulose; FEにSEM c a (b, e) NCs và (c, f) NCC

Ag/GO/v i NCC ậ PE

c tr ng c a Ag/GO/v i NCC – PE

Hình 3.10 trình bày các hình ảnh SEM của màng PE ban đầu, NCC-PE và Ag/GO với NCC-PE Hình 3.10 (a, d) cho thấy màng PE ban đầu có bề mặt nhẵn, mịn và có ít tập chất do công đoạn gia công chưa hoàn thiện Ngược lại, PE sau khi xử lý với NCC và phun phủ với Ag/GO cho thấy các màng tráng và các hợp chất đính lên trên bề mặt, làm cho bề mặt trở nên gồ ghề, điều này được thể hiện qua hình 3.10 (b, e) và (c, f) Hình ảnh SEM chứng minh quá trình xử lý với bột NCC đã làm tăng khả năng bám dính của Ag/GO, với việc quan sát thấy nhiều hạt kích thước nano phân bố đồng đều trên bề mặt của sản phẩm Hình thái của PE có sự thay đổi cho thấy quá trình xử lý bề mặt đã thành công, có thể là sự kết hợp của quá trình thay phân kim và quá trình cation hóa của NCC Theo các nghiên cứu, PE tích điện âm trong môi trường kiềm và không phân cực CTAB trong công thức cấu tạo có chuỗi ankyl dài gồm 16 carbon và đầu amoni hoạt động kết hợp với NCs dễ dàng tương tác với PE thông qua tương tác ion và tính điện Do đó, CTAB có hai trung tâm nucleophin, ngăn không cho nhóm amin dễ dàng tác động và gây ra hiện tượng kết tụ các liên kết este Như vậy, với các nhóm alkyl ngắn, CTAB có tương tác mạnh với các phân tử trên bề mặt của PE Sau đó, với sự có mặt của NaOH, ion hydroxyl tấn công vào vị trí carbon của nhóm cacbonyl thiếu điện tử theo chuỗi.

PE và vùng vô định hình có cấu trúc nucleophin đã được nghiên cứu Kết quả cho thấy chuỗi PE được phân cắt thành các nhóm ethylene glycol chứa oxy và cacboxylate, làm cải thiện tính chất vật lý của PE Hơn nữa, trên bề mặt xuất hiện hiện tượng kết tụ của các hạt nano, tuy nhiên có sự lo ngại về sự giãn nở, trong khi các hạt hình thành có khả năng thâm nhập sâu và bám chắc vào bề mặt Các NCs với cấu trúc gồm nhiều nhóm hydroxyl kết nối chặt chẽ vào sâu trong bề mặt giúp giảm tính kỵ nước của PE, từ đó tăng khả năng bám dính của vật liệu vào bề mặt PE.

Hình 3.10: nh SEM c a (a, d) v i PE ban đ u; (b, e) v i NCC–PE và

Ag/rGO/v i NCC ậ PE

nh h ng c a đi u ki n bi n tính đ n kh n ng kháng khu n

Nhiệt độ, thời gian và tỷ lệ Ag/GO:VC có ảnh hưởng đáng kể đến khả năng kháng khuẩn của Ag/rGO so với NCC–PE, như trình bày trong hình 3.11 Khi nhiệt độ tăng, thời gian phản ứng và tỷ lệ Ag/GO:VC cũng tăng, dẫn đến sự gia tăng khả năng kháng khuẩn trong quá trình chuyển đổi GO thành rGO Tuy nhiên, khi nhiệt độ đạt 160 độ C trong 100 phút và tỷ lệ Ag/GO:VC lên đến 1μ2, khả năng kháng khuẩn đối với hai chủng vi khuẩn S aureus và E coli giảm mạnh, thể hiện qua hiện tượng co lại và bong tróc lớp vật liệu Hiện tượng này có thể giải thích bởi nhiệt độ quá cao, thời gian phản ứng kéo dài và việc sử dụng một lượng lớn chất kháng, khiến AgNPs trên bề mặt bị khuyết, làm giảm khả năng tiếp xúc của AgNPs với tế bào vi khuẩn, kết quả là làm giảm khả năng kháng khuẩn của mẫu vật.

Quá trình biến tính vật liệu GO thành rGO hiệu quả nhất là ở tỉ lệ Ag/GO:VC là 1:2, với nhiệt độ 160 độ C trong 100 phút Điều này đã được xác định để thực hiện các thí nghiệm tiếp theo.

Hình 3.11: nh h ng c a (a) nhi t đ (100–180 o C), (b) th i gian (60–140 phút) và (c) t l Ag/GO:VC (1:1–1μ5) đ n ph n tr m kh i l ng m t đi và kh n ng kháng khu n c a Ag/rGO/v i NCC–PE

M u v i sau khi ti n x lý v i NCC, ph nhúng 3 l n v i Ag/GO n ng đ

Nghiên cứu cho thấy, ở điều kiện 1000 mg/L và biện tính bám tĩnh với VC tại 160 oC, tỉ lệ Ag/GO:VC là 1:2 và thời gian 100 phút, có khả năng kháng khuẩn tốt đối với E coli và S aureus Mẫu PE ban đầu không có khả năng kháng khuẩn, trong khi NCC–PE cho thấy khả năng kháng khuẩn đáng kể với cả vi khuẩn Gram âm và Gram dương nhờ vào sự tương tác của nhóm amoni bậc bốn Ag/GO và Ag/rGO với NCC–PE đều cho khả năng kháng khuẩn tương đương, với đường kính vòng kháng khuẩn lần lượt là 18, 19 mm đối với E coli và 16, 15 mm đối với S aureus, cho thấy hiệu quả kháng khuẩn tốt mà không bị giảm sút sau quá trình biện tính bám tĩnh Quá trình xử lý sử dụng NCC không chỉ tăng cường độ bám dính của Ag/GO mà còn nâng cao khả năng kháng khuẩn, hỗ trợ cho các giai đoạn xử lý bề mặt tiếp theo.

Hình 3.12μ ng kính vòng kháng khu n c a các m u v i th nghi m đ i v i vi khu n (a) E coli và (b) S aureus

c tr ng c a Ag/rGO/v i NCC – PE

Thành phần nguyên tử của Ag/rGO/với NCC–PE đã được xác định chính xác thông qua phân tích bằng tia X Kết quả cho thấy, sau quá trình khử, phần trăm carbon tăng từ 83,80% lên 87,11%, trong khi phần trăm oxy giảm từ 11,79% xuống còn 7,54% Sự thay đổi này có thể được giải thích do sự khử các nhóm chức chứa oxy trong cấu trúc của GO và khả năng tương tác của VC và NCC bám vào bề mặt Bên cạnh đó, phần trăm khối lượng của Ag và Ca thay đổi không đáng kể, cho thấy quá trình khử không ảnh hưởng nhiều đến hàm lượng AgNPs bám trên bề mặt Đánh giá sự phân bố của các nguyên tố trong mẫu Ag/rGO/với NCC–PE, phân tích bằng tia X cho thấy AgNPs phân bố đồng đều trên bề mặt PE sau quá trình khử, cùng với sự hiện diện của các nguyên tố N, Na, Ca, Br sau quá trình ph NCC Các nguyên tố này đã bị biến mất sau quá trình khử do nhiệt độ cao, N và Br đã bị bay hơi khỏi các liên kết và thoát ra khỏi cấu trúc PE, chứng tỏ rằng quá trình khử không tạo ra các tạp chất không mong muốn.

Hình 3.13: nh tán x n ng l ng tia X c a Ag/rGO/v i NCC–PE

B ng 3.1: Thành ph n nguyên t c a Ag/GO/v i NCC–PE và Ag/rGO/v i NCC–PE Nguyên t (% kh i l ng) Ag/GO/v i NCC–PE Ag/rGO/v i NCC–PE

3.4.2.2 nh SEM xác đnh nh h ng c a quá trình kh đ n hình thái b m t c a Ag/rGO/v i NCC–

Mẫu Ag/GO với NCC–PE cho thấy sự bám dính mạnh mẽ nhờ vào các liên kết giữa nhóm chức chứa oxy của GO và nhóm amoni của NCC Hình 3.14 và 3.10 (c, f) minh họa rõ ràng cấu trúc này Tuy nhiên, sau quá trình khử GO thành rGO, hình 7 (d–f) cho thấy sự giảm thiểu các nhóm chức chứa oxy trên bề mặt, làm ảnh hưởng đến khả năng bám dính của AgNPs với rGO Khi so sánh hai mẫu Ag/GO với NCC–PE và Ag/rGO với NCC–PE, sự khác biệt trong tính chất bám dính được thể hiện rõ.

70 cho th y c hai m u không có s khác bi t đáng k v hình thái và c u trúc s i v i, v n quan sát th y s phân b đ ng đ u c a AgNPs trên các t m GO và rGO

Hình 3.14 trình bày các mẫu Ag/GO với NCC–PE và Ag/rGO với NCC–PE Để đánh giá tính chất quang học của các mẫu PE, NCC–PE, Ag/GO với NCC–PE và Ag/rGO với NCC–PE, góc thẩm thấu được thực hiện và kết quả được thể hiện trong hình 3.15 Đối với mẫu PE ban đầu, kết quả góc thẩm thấu cho thấy tính chất quang học với góc thẩm thấu đo được.

Bài viết đề cập đến tính chất của bề mặt PE với sự hiện diện của các nhóm este và cacboxyl trong chuỗi chính, dẫn đến tính chất không phân cực và bề mặt mang điện tích âm Sau khi xử lý với NCC, góc tiếp xúc của bề mặt PE đạt 0 độ, cho thấy tính ưa nước thấp Khi tiếp tục xử lý và phủ NCC-PE với huyền phù Ag/GO, góc tiếp xúc đo được tăng lên 88 độ, cho thấy tính ưa nước cải thiện nhanh chóng chỉ trong 20 giây Kết quả này được giải thích nhờ vào tính ưa nước của AgNPs và GO, cũng như sự hình thành liên kết hydro với các nhóm chức chứa oxy Sau quá trình khử GO thành rGO, các nhóm chức chứa oxy trên bề mặt bị giảm, khiến góc tiếp xúc đo được đạt 117 độ Quá trình khử hóa học bằng VC giúp tăng tính ưa nước của bề mặt PE, đồng thời làm giảm khả năng bám dính của vi khuẩn, từ đó nâng cao khả năng kháng khuẩn của PE.

Hình 3.15: Góc th m t c a PE, NCC–PE, Ag/GO/v i NCC–PE và

Ag/rGO/v i NCC–PE 3.4.2.4 Ph FTIR

Các nhóm chức và liên kết điển hình của các mẫu vật liệu PE, NCC–PE, Ag/GO/NCC–PE và Ag/rGO/NCC–PE đã được phân tích bằng phương pháp FTIR, như trình bày trong hình 3.16 Các đỉnh dao động được thể hiện trong băng mẫu sóng tại 2950 cm⁻¹.

Các dải dao động tại 2920, 2840, 1740, 1480, 1160 và 970 cm–1 cho thấy sự kéo dài hoặc uốn cong không đối xứng và đối xứng của nhóm –CH3 và –CH2 trong chuỗi polymer và vật liệu nano Hình dạng các dải dao động trong mẫu PE, NCC–PE, Ag/GO/với NCC–PE và Ag/rGO/với NCC–PE không có sự thay đổi đáng kể trong quá trình tiền xử lý với NCC, cũng như không bị ảnh hưởng bởi việc huyền phù Ag/GO và biến tính bằng phương pháp hóa học với VC, mà không làm thay đổi cấu trúc hóa học của PE Hơn nữa, quan sát phổ FTIR của Ag/GO với NCC–PE và Ag/rGO với NCC–PE không cho thấy sự dao động và các dải đặc trưng của nhóm chức và liên kết liên hình.

GO và rGO là các dạng graphene oxide và reduced graphene oxide, được tạo ra từ quá trình xử lý hóa học Sự khác biệt giữa chúng chủ yếu nằm ở cấu trúc và các nhóm chức năng trong polymer epoxy (PE) sau khi được xử lý Các đặc tính của GO và rGO ảnh hưởng đến hiệu suất của composite polymer epoxy (NCC-PE), từ đó quyết định ứng dụng của chúng trong nhiều lĩnh vực công nghiệp.

ă b n và kh n ngă khángă khu n c a Ag/GO/v i NCC ậ PE, Ag/rGO/v i

b n

Các sản phẩm khử trùng bằng gốc kháng khuẩn kết hợp với vật liệu nano kim loại hoặc oxit kim loại khi đưa vào thực tế cần được xem xét kỹ lưỡng về khả năng tách ion kim loại Hình 3.17 minh họa biểu đồ nồng độ ion Ag+ theo thời gian ngâm Ag/rGO/với NCC–PE trong môi trường muối đệm photphat với pH 7 Có thể nhận thấy rằng, khi thời gian ngâm tăng từ 24 giờ đến 168 giờ, nồng độ ion Ag+ có sự thay đổi đáng kể.

Sau 73 giờ, nồng độ ion Ag+ giải phóng tăng mạnh, duy trì mức ổn định và đảm bảo quá trình giải phóng ion Ag+ có hiệu quả tiêu diệt vi khuẩn Giai đoạn đầu, sau khi giải phóng, nồng độ ion Ag+ liên kết với bề mặt PE, cho thấy ion Ag tiếp tục quá trình oxy hóa trong môi trường ẩm Nồng độ ion Ag+ giải phóng đạt mức cao trong khoảng thời gian từ 6 đến 168 giờ Mặc dù nồng độ ion Ag+ giảm sau 72 giờ so với 24 và 36 giờ, nhưng vẫn thấp hơn mức tiêu chuẩn gây độc tế bào theo báo cáo của WHO là 0,1 mg/L, chứng tỏ nồng độ ion Ag+ từ Ag/rGO với NCC-PE vẫn an toàn cho con người Hơn nữa, các kết quả nghiên cứu trong hình 3.14 cho thấy khả năng giảm tiếp xúc với vật liệu và dung dịch ẩm liên quan đến nồng độ ion.

Ag+ được phóng thích trong dung dịch với nồng độ thấp Quá trình kết hợp AgNPs với rGO tạo ra một chất nền ổn định, giúp xác định lượng ion Ag+ phóng ra trong môi trường Nồng độ ion này có thể dẫn đến sự tích tụ của Ag trong thực vật.

Hình 3.17: gi i phóng ion Ag + c a Ag/rGO/v i NCC–PE

3.5.1.2 b n nhi t đánh giá đ b n nhi t c a các m u v i c ng nh kh n ng ng d ng vào trong th c t , ph TGA đ c s d ng đ ki m tra s nh h ng nh th hi n hình 3.18

Có th nh n th y, ba m u v i PE, Ag/GO/v i NCC–PE và Ag/rGO/v i NCC–PE đ u

Phân hủy nhiệt của các mẫu PE, Ag/GO/với NCC–PE và Ag/rGO/với NCC–PE diễn ra ở các nhiệt độ 220–300 °C và 400–460 °C, với các nhiệt độ phân hủy lần lượt là 222 °C, 242 °C và 286 °C Hiện tượng này có thể được giải thích do PE có nguồn gốc chính từ axit terephthalic monoethylene glycol, với nhiệt độ phân hủy đặc trưng trong khoảng 225 đến 300 °C.

Nhiệt độ đạt 447°C và sau đó tiếp tục giảm xuống 600°C cho thấy khối lượng còn lại khoảng 24,86%, có thể do trong công đoạn đùn, sự gia tăng chất phụ gia được thêm vào đất nung cùng với các tính chất của PE Tuy nhiên, sau khi phủ Ag/GO lên bề mặt với PE, mẫu vật phân hủy mạnh đến 457°C và sau đó giữ ổn định không đổi ở 650°C.

Ag/rGO/v i NCC–PE cho độ bền nhiệt cao khi phân hủy đến 392 độ C và sau đó ổn định không đổi đến 650 độ C Tính năng kết quả trên có thể được sử dụng, sau quá trình phủ nhúng và biến tính bề mặt, để cải thiện tính chất nhiệt của vật liệu PE và mở rộng ứng dụng của nó trong sản xuất và sử dụng ngoài trời.

Hình 3.18 minh họa phân tích TGA của PE, Ag/GO/với NCC–PE và Ag/rGO/với NCC–PE Trong phần 3.5.1.3, bề mặt hóa học và khả năng kháng ngưng tụ của các mẫu trong cuộc sống hàng ngày được đánh giá Hai mẫu Ag/GO/với NCC–PE và Ag/rGO/với NCC–PE đã được thử nghiệm trong các môi trường khác nhau, với tác động vật lý và hóa học được trình bày trong bảng 3.2 Bảng 3.2 cho thấy, theo thang đo từ 1 đến 5, độ bền màu của Ag/GO/với NCC–PE và Ag/rGO/với NCC–PE.

NCC–PE đạt độ bền cao, với điểm số 3-4 trên thang đo 5 khi giữ ở điều kiện 40 độ C, so với các mẫu vật liệu chống nhăn như bông, len, nylon Hai mẫu thử nghiệm trong môi trường kiềm và axit cho kết quả cao hơn, đạt 4-5 điểm so với các mẫu chống nhăn khác Trong quá trình giữ ở 40 độ C, ngoài tác động của nhiệt độ, hóa chất tách ra còn ảnh hưởng đến vật lý của các viên bi, dẫn đến sự bám dính của Ag/GO và Ag/rGO trên bề mặt PE, nhưng không gây bong tróc vật liệu đáng kể Thí nghiệm cho thấy tính chất bền kéo của Ag/GO với NCC–PE cao hơn, tuy nhiên không có sự khác biệt lớn so với Ag/rGO với NCC–PE Kết quả cũng cho thấy Ag/GO với NCC–PE có độ bền tốt hơn.

NCC-PE có sự khác biệt rõ rệt so với Ag/rGO nhờ vào tính chất độc đáo của cấu trúc GO và rGO Các nhóm chức oxy trên bề mặt GO không chỉ tăng cường độ ổn định mà còn tạo ra sự tương tác mạnh mẽ với môi trường xung quanh.

B ng 3.2: K t qu kh o sát đ b n hóa h c và c h c c a Ag/GO/v i NCC–PE và

STT Ch ătiêu Tiêu chu n i uăki n K tăqu ă (*)

5 g xà phòng tiêu chu n và 2 g sodium cacbonat trong 1 L n c

2013, Single tear method, Titan 4- universal strength tester

2013, Strip method, Titan 4- universal strength tester

2, 1 chu k , Titan 4- universal strength tester dưn v i d i t i tr ng 1.5 kgF

( * ) K t qu đánh giá theo m c đ t 1 đ n 5; 1 là kém nh t và 5 là t t nh t

Kh n n g kháng khu n

Kết quả kiểm tra tính kháng khuẩn của các mẫu được trình bày trong hình 3.19 cho thấy Ag/GO/với NCC–PE và Ag/rGO/với NCC–PE vẫn duy trì khả năng kháng khuẩn đối với vi khuẩn E coli trong các điều kiện khác nhau, bao gồm môi trường axit, kiềm và nhiệt độ 40 oC.

40 o C v i ch t t y r a Tuy nhiên, có th th y khi th nghi m đ b n gi t 40 o C v i ch t t y r a và tác đ ng c a các viên bi thép, kh n ng kháng khu n c a Ag/GO/v i

NCC–PE và Ag/rGO/v i NCC–PE đã được thử nghiệm trong môi trường axit kiềm, cho thấy sự khác biệt đáng kể Sự khác biệt này xuất phát từ tác động vật lý của các viên bi thép, nhiệt độ đạt 40 độ C và dung dịch chất tẩy rửa, dẫn đến hiện tượng bong tróc lớp vật liệu Ag/GO.

Ag/rGO làm gi m hi u qu kháng khu n

Kết quả nghiên cứu chứng minh rằng, trong điều kiện môi trường khác nhau, vật liệu PE vẫn thể hiện hoạt tính kháng khuẩn Điều này cho thấy khả năng kết tụ, có hai mẫu vật liệu với cấu trúc bền và độ bám dính tốt, phù hợp với các môi trường khác nhau Nhờ đó, PE được ứng dụng rộng rãi trong lĩnh vực y tế, khử trùng, thể thao, và các bề mặt cần kháng khuẩn.

Hình 3.19 minh họa sự kháng khuẩn của các mẫu vật liệu, bao gồm (a) Ag/GO/với NCC–PE và (c) Ag/rGO/với NCC–PE sau khi thử nghiệm trong môi trường mồ hôi kiềm; (b) Ag/GO/với NCC–PE và (d) Ag/rGO/với NCC–PE trong môi trường mồ hôi axit; và (e) Ag/rGO/với NCC–PE cùng (f) Ag/GO/với NCC–PE sau khi thử nghiệm ở nhiệt độ 40 độ C đối với vi khuẩn E coli.

Trong lu n v n này, v t li u Ag/GO đ c t ng h p b ng ph ng pháp in–situ

K t qu phân tích đ c tr ng cho th y đ ng kính trung bình c a AgNPs kho ng 16 nm đ c phân b đ ng đ u trên b m t t m GO

Nanocellulose được tổng hợp từ bã mía kết hợp với cetyltrimethylamonium bromide (NCs@CTAB hay NCC) đã được phân tán lên bề mặt polyester (PE) để tạo ra vật liệu NCC–PE Kết quả phân tích cho thấy nhóm amoni bậc bốn và nhóm –OH của NCC đóng vai trò quan trọng trong việc liên kết với chuỗi polymer của PE, từ đó làm tăng tính năng bám dính của Ag/GO trên bề mặt PE.

Sau khi tiến hành xử lý bề mặt PE với NCC và NCC–PE, Ag/GO được chế tạo bằng phương pháp phun phủ với huyền phù Ag/GO Kết quả khảo sát cho thấy ảnh hưởng của điều kiện phun phủ Ag/GO với NCC–PE cho thấy nồng độ Ag/GO là yếu tố quan trọng trong quá trình này.

Nồng độ 1000 mg/L vi s l n pH 3 cho thấy khả năng bám dính vật liệu cao và hiệu quả kháng khuẩn tốt đối với cả hai chủng vi khuẩn Gram âm (E coli) và Gram dương (S aureus) Hơn nữa, kết quả phân tích hình thái cho thấy sự phân bố đồng đều của Ag/GO trên bề mặt với PE, chứng minh quá trình xử lý và phân hủy thành công.

Nghiên cứu cho thấy điều kiện tối ưu để tổng hợp Ag/rGO với NCC–PE là sử dụng Ag/GO:VC theo tỷ lệ 1:2, ở nhiệt độ 160 độ C và thời gian phản ứng 100 phút Sản phẩm Ag/rGO với NCC–PE đạt được góc thấm lên đến 117 độ, có khả năng kháng khuẩn hiệu quả đối với hai chủng vi khuẩn E coli và S aureus, đồng thời được bảo quản trong điều kiện không bền vững.

Cu i cùng, k t qu phân tích đ b n đ c đánh giá thông qua đ gi i phóng ion Ag + c aAg/rGO/v i NCC–PE cho th y trong 168 gi l ng ion Ag + gi i phóng kho ng

Nồng độ tối đa cho phép của Ag/GO/với NCC–PE theo khuyến cáo của WHO là 42 ppb Kết quả cho thấy Ag/rGO/với NCC–PE có độ bền nhiệt tốt, hóa học ổn định và khả năng chống lại sự phá hủy của các dung môi hữu cơ trong điều kiện giữ ẩm.

Nhiệt độ 40 độ C và môi trường axit, kiềm có tác động đến tính chất vật lý như xé rách và kéo giãn Tuy nhiên, khả năng kháng khuẩn của Ag/GO với NCC–PE và Ag/rGO với NCC–PE vẫn được duy trì ổn định sau khi thay đổi các điều kiện khác nhau.

Với sự phát triển của Ag/rGO/NCC-PE kháng khuẩn, sản phẩm này đã được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực như y tế, bảo hộ và thể thao, nhằm đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của cộng đồng.

K t qu nghiên c u c a lu n v n đ c công b 03 t p chí nh trình bày b ng d i đây:

NguyenăThiăThuyăLinh, Tran Chau Diep, Tran Tuong Vy, Nguyen Minh

Dat, Dinh Ngoc Trinh, Doan Ba Thinh, Nguyen Duc Viet, Nguyen Duy Hai,

Le Minh Huong, Ninh Thi Tinh, Mai Thanh Phong, and Nguyen Huu Hieu,

“Cotton fabric coated with graphene-based silver nanoparticlesμ synthesis, modification, and antibacterial activity,” Cellulose, vol 2λ, pp 6405–6424, 2022.

In the 2022 study published in Materials Today Chemistry, Nguyen Minh Dat and colleagues explored the facile synthesis and antibacterial properties of a hybrid material composed of silver nanoparticles and modified graphene oxide The research highlights the assessment and potential applications of this innovative material, emphasizing its promising anti-viral capabilities.

NguyenăThiăThuyăLinh, Che Quang Cong, Nguyen Minh Dat, Tran Chau

In the article titled "Synthesis of hybrid silver–doped graphene oxide material as a superior antibacterial performance and cadmium ion sensor," published in the Vietnam Journal of Catalysis and Adsorption, the authors Diep, Ninh Thi Tinh, Doan Ba Thinh, Nguyen Thanh Hoai Nam, Chau Gia Khang, Le Thi Bich Lieu, Doan Thi Yen Oanh, Hoang Minh Nam, Mai Thanh Phong, and Nguyen Huu Hieu explore the development of a novel hybrid material This material, which combines silver-doping with graphene oxide, demonstrates exceptional antibacterial properties and serves as an effective sensor for cadmium ions The research findings, detailed in volume 10, issue 1S, pages 187–192, contribute significantly to advancements in material science and environmental monitoring.

[1] J O'Neill, "Tackling drug-resistant infections globally: Final report and recommendations," Government of the United Kingdom, 2016

[2] D Sathish, G S Bhagwat, V Ramya, D Prajakta, and J Ratnesh, "RNA Interference-Based Therapeutics: Molecular Platforms for Infectious Diseases," Journal of Biomedical Nanotechnology, vol 10, no 9, pp 1998-2037, 2014

[3] C Ergene and E F Palermo, "Antimicrobial Synthetic Polymers: An Update on Structure-Activity Relationships," Current pharmaceutical design, vol 24, no 8, pp 855-865, 2018

[4] S Eckhardt, P S Brunetto, J Gagnon, M Priebe, B Giese, and K M Fromm,

"Nanobio Silver: Its Interactions with Peptides and Bacteria, and Its Uses in Medicine," Chemical Reviews, vol 113, no 7, pp 4708-4754, 2013

[5] S A Ahmad, S S Das, A Khatoon, M T Ansari, M Afzal, M S Hasnain, and

A K Nayak, "Bactericidal activity of silver nanoparticles: A mechanistic review," Materials Science for Energy Technologies, vol 3, pp 756-769, 2020

[6] A Baranwal, A Srivastava, P Kumar, V K Bajpai, P K Maurya, and P Chandra1, "Prospects of Nanostructure Materials and Their Composites as Antimicrobial Agents," Frontiers in microbiology, vol 9, no 442, 2018

[7] V K Sharma, R A Yngard, and Y Lin, "Silver nanoparticles: Green synthesis and their antimicrobial activities," Advances in Colloid and Interface Science, vol

[8] R S Rawat, "Dense Plasma Focus - From Alternative Fusion Source to Versatile High Energy Density Plasma Source for Plasma Nanotechnology," Journal of Physics: Conference Series, vol 591, no 1, pp 012021, 2015

[9] X F Zhang, Z G Liu, W Shen, and S Gurunathan, "Silver Nanoparticles: Synthesis, Characterization, Properties, Applications, and Therapeutic Approaches," International journal of molecular sciences, vol 17, no 9, pp 1534,

[10] J J Hee, O H Cheol, H N Soo, J J Ho, and S K Soo, "Metal nanoparticle generation using a small ceramic heater with a local heating area," Journal of Aerosol Science, vol 37, no 12, pp 1662-1670, 2006

[11] C Liao, Y Li, and S C Tjong, "Bactericidal and Cytotoxic Properties of Silver Nanoparticles," International journal of molecular sciences, vol 20, no 2, pp

In their 2017 study published in the Journal of Nanoparticle Research, Soliwoda et al investigate the significant roles of tannic acid and sodium citrate in the synthesis of silver nanoparticles The research, detailed in volume 19, issue 8, spans pages 1 to 15, highlighting how these compounds influence the formation and stability of nanoparticles, which are crucial for various applications in nanotechnology.

[13] A K Mittala, Y Chisti, and U C Banerjee, "Synthesis of metallic nanoparticles using plant extracts," Biotechnology Advances, vol 31, no 2, pp 346-356, 2013

The study by Aadil et al (2019) explores the green synthesis of silver nanoparticles utilizing acacia lignin It highlights the nanoparticles' cytotoxicity, catalytic properties, ability to sense metal ions, and their antibacterial effectiveness The findings are published in the Journal of Environmental Chemical Engineering, emphasizing the environmentally friendly approach to nanoparticle production and their potential applications in various fields.

[15] A Hussein, K S Siddiq , "Phytosynthesis of nanoparticles: concept, Controversy and application," Nanoscale Research Letters, vol 9, no 1, pp 1-24, 2014

[16] A Shakeel, A Mudasir, L S Babu, and I Saiqa, "A review on plants extract mediated synthesis of silver nanoparticles for antimicrobial applications: A green expertise," Journal of Advanced Research, vol 7, no 1, pp 17-28, 2016

[17] S S Shankar, A Rai, A Ahmad, and M Sastry, "Controlling the optical properties of lemongrass extract synthesized gold nanotriangles and potential application in infrared absorbing optical coatings," Chemistry of Materials, vol 17, no 3, pp 566-572, 2005

[18] Y Ohko, T Tatsuma, T Fujii, K Naoi, C Niwa, Y Kubota, and A Fujishima,

"Multicolour photochromism of TiO2 films loaded with silver nanoparticles," Nature Materials, vol 2, no 1, pp 29-31, 2003

[19] C H Choi, E Allan-Cole, C H Chang, "Room temperature fabrication and patterning of highly conductivesilver features using in situ reactive inks by

126 microreactor-assisted printing," Journal of Materials Chemistry C, vol 3, no 28, pp 7262-7266, 2015

[20] C Kim, J W Jung, K R Yoon, D Y Youn, P Soojin, and K I Doo, "A High- Capacity and Long-Cycle-Life Lithium-Ion Battery Anode Architecture: Silver Nanoparticle-Decorated SnO2/NiO Nanotubes," ACS Nano, vol 10, no 12, pp 11317-11326, 2016

[21] K Krishnamoorthy, G S Kim, and K S Jae, "Graphene nanosheets: Ultrasound assisted synthesis and characterization," Ultrasonics Sonochemistry, vol 20, no

[22] H Liu and L Li, "Graphitic materials: Intrinsic hydrophilicity and its implications," Extreme Mechnics Letters, vol 14, pp 44-50, 2017

[23] A K Geim, K S Novoselov, "The rise of graphene," Nanoscience and Technology, pp 11-19, 2009

[24] B B Collins, "XIII On the atomic weight of graphite," Philosophical transactions of the Royal Society of London, vol 149, pp 249-259, 1859

[25] L Staudenmaier, "Verfahren zur Darstellung der Graphitsọure," Berichte der deutschen chemischen Gesellschaft, vol 31, no 2, pp 1481-1487, 1898

[26] H Ulrich and K Ernst, "Untersuchungen über graphitoxyd," Zeitschrift für anorganische und allgemeine Chemie, vol 234, no 4, pp 311-336, 1937

[27] W S Jr Hummers and E O Richard, "Preparation of Graphitic Oxide," Journal of the American chemical society , vol 80, no 6, pp 1339-1339, 1958

[28] N I Kovtyukhova, P J Ollivier, B R Martin, T E Mallouk, S A Chizhik, E

V Buzaneva, and A D Gorchinskiy, "Layer-by-Layer Assembly of Ultrathin Composite Films from Micron-Sized Graphite Oxide Sheets and Polycations," Chemistry of Materials, vol 11, no 3, pp 771-778, 1999

[29] D C Marcano, D V Kosynkin, J M Berlin, A Sinitskii, Z Sun, A Slesarev, L

B Alemany, L Wei, and J M Tour, "Improved Synthesis of Graphene Oxide," ACS Nano, vol 4, no 8, pp 4806-4814, 2010

[30] D Zhao, X Wu, H Guan, and E Han, "Study of graphene-based nanosheets via chemical reduction of exfoliated graphite oxide," Carbon, vol 45, no 7, pp 1558-

[31] S Tonda, S Kumar, Y Gawli, and M Bhardwaj, "g-C3N4 (2D)/CdS (1D)/rGO (2D) dual-interface nano-composite for excellent and stable visible light photocatalytic hydrogen generation," International Journal of Hydrogen Energy, vol 42, no 9, pp 5971-5984, 2017

[32] G Zhao, J Li, X Ren, C Chen, X Wang, "Few-Layered graphene oxide nanosheets as superior sorbents for heavy metal ion pollution management," Environ Sci Technol., vol 45, no 24, pp 10454-10462, 2011

[33] H Ahmad, M Fan, and D Hui, "Graphene oxide incorporated functional materials: A review," Composites Part B: Engineering, vol 145, pp 270-280,

[34] B G Choi, M Y Ho, W H Hi, J C Wook, and Y H Suk, "3D Macroporous Graphene Frameworks for Supercapacitors with High Energy and Power Densities," ACS Nano, vol 6, no 5, pp 4020-4028, 2012

[35] Y Wang, Y Shao, D W Matson, J Li, and Y Lin, "Nitrogen-Doped Graphene and Its Application in Electrochemical Biosensing," ACS Nano, vol 4, no 4, pp 1790-1798, 2010

[36] A Olborska, A J Naze, Ł Kaczmarek, T Warga, and D S C Halin,

"Antibacterial Effect of Graphene and Graphene Oxide as a Potential Material for Fiber Finishes," Autex Research Journal, vol 20, no 4, pp 506-516, 2020

[37] Ş Alakara, M Karakişla, and M Saỗak "Preparation of Poly (ethylene terephthalate) g Methacrylamide Copolymers Initiated by Azobisizobutyronitrileμ Characterization and Investigation of Some Properties," Journal of Macromolecular Science, vol 45, no 4, pp 276-280, 2008

[38] Y Liu, Y Tao, X Lv, Y Zhang, and M Di, "Study on the surface properties of wood/polyethylene composites treated under plasma," Applied Surface Science, vol 257, no 3, pp 1112-1118, 2010

[39] S K Nemani, R K Annavarapu, B Mohammadian, A Raiyan, J Heil, M A Haque, A Abdelaal, and H Sojoudi, "Surface modification of polymers: methods and applications," Advanced Materials Interfaces, vol 5, no 24, pp 1801247,

[40] J Dave, R Kumar, and H C Srivastava, "Studies on modification of polyester fabrics I: Alkaline hydrolysis," Journal of Applied Polymer Science, vol 33, no

[41] M A S A Samir, F Alloin, and A Dufresne, "Review of Recent Research into Cellulosic Whiskers, Their Properties and Their Application in Nanocomposite Field," Biomacromolecules, vol 6, no 2, pp 612-626, 2005

[42] D R Ceratti, B Louis, X Paquez, M Faustini, and D Grosso, "A new dip coating method to obtain large-surface coatings with a minimum of solution," Advanced Materials, vol 27, no 34, pp 4958-4962, 2015

[43] M Dey, F Doumenc, and B Guerrier, "Numerical simulation of dip-coating in the evaporative regime," European Physical Journal E, vol 39, no 2, pp 1-9,

[44] N A Amro, L P Kotra, K W Mesthrige, A Bulychev, S Mobashery, and G

Liu, "High-Resolution Atomic Force Microscopy Studies of the Escherichia coli Outer Membraneμ Structural Basis for Permeability," Langmuir, vol 16, no 6, pp 2789-2796, 2000

[45] F Perreault, A F D Faria, and M Elimelech, "Environmental applications of graphene-based nanomaterials," Chemical Society Reviews, vol 44, no 16, pp 5861-5896, 2015

[46] C Guangming, X Zhenglin, Y Mengyun, T Bin, and W Xungai,

"Functionalization of cotton fabrics through thermal reduction of graphene oxide," Applied Surface Science, vol 393, pp 441-448, 2017

[47] S Ghosh, S Ganguly, P Das, T K Das, M Bose, N K Singha, A K Das, and

N C Das, "Fabrication of Reduced Graphene Oxide/Silver Nanoparticles Decorated Conductive Cotton Fabric for High Performing Electromagnetic

Interference Shielding and Antibacterial Application," Fibers and Polymers, vol

[48] C Wang, R Guo, J Lan, S Jiang, Z Zhang, "Microwave-assisted synthesis of silver/reduced graphene oxide on cotton fabric," Cellulose, vol 24, no.9, pp 4045-

[49] K KRnamoorthy, U Navaneethaiyer, R Mohan, L Jehee, and K S Jae,

"Graphene oxide nanostructures modified multifunctional cotton fabrics," Applied Nanoscience, vol 2, no 2, pp 119-126, 2012

[50] D Kumar, B Singh, K Bauddh, and J Korstad, "Algae and Environmental Sustainability," in Algae Environ Sustain.,, Springer, 2015, p 2016

[51] D C Marcano, D V Kosynkin, J M Berlin, A Sinitskii, Z Sun, A Slesarev, and L B Alemany, "Improved Synthesis of Graphene Oxide," ACS Nano, vol 4, no 8, pp 4806-4814, 2010

[52] S Stankovich, D.A Dikin, R.D Piner, K.A Kohlhaas, A Kleinhammes, Y Jia,

Y Wu, S.T Nguyen, R.S Ruoff, "Synthesis of graphene-based nanosheets via chemical reduction of exfoliated graphite oxide," Carbon , vol 45, no 7, pp 1558-