BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ - Nguyễn Duy Thắng TỔNG HỢP NANO CU2O-CU/ALGINATE VÀ KHẢO SÁT KHẢ NĂNG KHÁNG NẤM NEOSCYTALIDIUM DIMIDIATUM GÂY BỆNH ĐỐM NÂU TRÊN CÂY THANH LONG LUẬN VĂN THẠC SĨ: HÓA HỌC Thành phố Hồ Chí Minh- 2021 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ - Nguyễn Duy Thắng TỔNG HỢP NANO CU2O-CU/ALGINATE VÀ KHẢO SÁT KHẢ NĂNG KHÁNG NẤM NEOSCYTALIDIUM DIMIDIATUM GÂY BỆNH ĐỐM NÂU TRÊN CÂY THANH LONG Chuyên ngành: Hóa vô Mã số: 8440113 LUẬN VĂN THẠC SĨ: HÓA HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC Hướng dẫn : TS Bùi Duy Du Thành phố Hồ Chí Minh- 2021 Lời cam đoan Tôi xin cam đoan là công trình nghiên cứu của dưới sự hướng dẫn khoa học của TS Bùi Duy Du Các nội dung nghiên cứu, kết quả đề tài là trung thực, chưa được công bố ở các đề tài cùng cấp và các công trình khoa học tương tự Tp Hồ Chí Minh, tháng 02 năm 2021 Học viên cao học Nguyễn Duy Thắng i Lời cảm ơn Để hoàn thành luân văn này, xin gửi lời cảm ơn chân thành đến: TS Bùi Duy Du, thầy đã hướng dẫn tận tình, tạo điều kiện cho về sở vật chất, thiết bị và địa điểm để thực hiện và hoàn thành luận văn NCS Lê Nghiêm Anh Tuấn, thầy đã giúp đỡ và hướng dẫn quá trình làm thí nghiệm và hoàn thiện nội dung luận văn Trung tâm sinh học và vật liệu mới – Viện Khoa học Vật Liệu ứng dụng, phòng thí nghiệm trọng điểm về Công nghệ Tế bào Thực vật – Viện Sinh học nhiệt đới, đã cung cấp sở hạ tầng, trang thiết bị giúp thực hiện các thí nghiệm Học viện Khoa học và Công nghệ – Viên Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam đã hỗ trợ tạo mọi điều kiện giúp hoàn thành tốt chương trình đào tạo Thạc sĩ và hoàn thành luận văn này Các bạn học viên lớp cao học Hóa vô và Hóa phân tích khóa 2017A và 2017B đã động viên giúp đỡ suốt hóa trình học tập cũng thực hiện luận văn ii DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT STT Ký hiệu/ từ viết tắt Thuật ngữ đầy đủ PDA Potato dextrose agar TEM Transmission electron microscopy Môi trường ni cấy vi sinh vật, nấm meo Kính hiển vi điện tử truyền qua XRD X-Ray diffraction Nhiễu xạ tia X FT-IR UV-Vis Fourier transform infrared spectroscopy Ultraviolet-visible spectroscopy Quang phổ hồng ngoại biến đổi fourier Phổ hấp thụ tử ngoại khả kiến EDX Energy-dispersive X-ray Phổ tán xạ lượng tia X EDTA CTAB PAAM Polymer Allylamine Chất ổn định 10 AAM Allylamine Chất ổn định 11 DMF Dimethyl formamide Dung môi hữu 12 FA Formamide Dung môi hữu Ethylenediaminetetraacetic acid Cetyltrimethylammonium bromid Ý nghĩa Chất ổn định Chất ổn định iii DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1 Các công nghệ khác sử dụng cho việc điều chế hạt nano Cu2O 14 Bảng 3.1 Ảnh hưởng của nồng độ alginate đến kích thước hạt nano Cu2O-Cu 41 Bảng 3.2 Độc tính cấp LD50 qua đường miệng chuột của chế phẩm nano Cu2O Cu/alginate 47 Bảng 3.3 Tỷ lệ nhạy cảm của chuột với chế phẩm nano Cu2O-Cu/alginate 48 Bảng 3.4 Sự thay đổi khối lượng thể và phản ứng nhạy cảm da 48 Bảng 3.5 Hiệu lực ức chế nấm Neoscytalidium dimidiatum của chế phẩm nano Cu2O-Cu/alginate 51 Bảng 3.6 Tỉ lệ bệnh và chỉ số bệnh đốm nâu long thí nghiệm điều kiện nhà lưới 53 Bảng 3.7 Hiệu lực phòng trừ bệnh đốm nâu cành long ở thí nghiệm điều kiện nhà kính 54 iv DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ Hình 1.1 Đặc trưng cấu trúc của alginate Hình 1.2 Mơ hình tạo gel của alginate với ion hóa trị Hình 1.3 Triệu chứng bệnh đớm nâu dây, quả long nấm Neoscytalidium dimidiatum gây Hình 1.4 Hình ảnh chụp hạt nano đờng tương tác lên tế bào vi khuẩn, phá vỡ cấu trúc màng của tế bào vi khuẩn tiêu diệt chúng .9 Hình 1.5 Cơ chế phịng trừ vi sinh vật của CuO Cu2O (Surapaneni Meghana et al, 2013) 10 Hình 1.6 Đợc tính của chất hợp chất kim loại nano so với ḿi kim loại của (Nguồn: Olesja Bondarenko cs, 2013) 17 Hình 2.1 Quy trình điều chế vật liệu Cu2O-Cu/alginate 21 Hình 2.2 Thiết bị kính hiển vi điện tử truyền qua JEM 1400; JEOL - Nhật Bản 22 Hình 2.3 Sơ đờ nhiễu xạ của tia X tinh thể 23 Hình 2.4 Góc đỉnh phản xạ của tía X phụ thuộc kích thước hạt 24 Hình 2.5 Nhiễu xạ tia X (D8-ADVANCE, Brucker – Đức) 24 Hình 2.6 Thiết bị hồng ngoại FT–IR 8400S (Shimadzu - Nhật Bản) 25 Hình 2.7 Thiết bị UV- Vis Model V630, Jasco - Nhật Bản 27 Hình 2.8 Kính hiển vi điện tử quét phân giải cao với hệ tán xạ lượng tia X (JSM-7610 - JEOL JED 2300 - Nhật Bản .27 Hình 2.9 Sự đổi màu dung dịch xanh của phức [Cu(NH3)4]2+ thành nâu đỏ quá trình khử Cu2+ thành Cu 30 Hình 3.1 Phổ UV-vis của alginate (a) phức [Cu(NH3)4]2+ dung dịch alginate (b) 37 Hình 3.2 Ảnh TEM phân bớ kích thước hạt của nano Cu2O-Cu phụ thuộc vào nồng độ Cu2+ 38 Hình 3.3 Ảnh TEM và phân bố kích thước hạt của nano Cu2O-Cu phụ thuộc vào nồng độ chất khử .40 Hình 3.4 Ảnh TEM phân bố kích thước hạt của nano Cu2O-Cu phụ thuộc vào nồng độ chất ổn định alginate 41 Hình 3.5 Phổ FT-IR của alginate nano Cu2O-Cu/alginate .43 v Hình 3.6 Giản đờ XRD của Alginate nano Cu2O-Cu/Alginate 40 44 Hình 3.7 Phổ EDX của chế phẩm nano Cu2O-Cu/alginate 44 Hình 3.8 Phổ UV-vis của phức alginate-Cu2+, nano Cu2O-Cu/Alginate .45 Hình 3.9 Sơ đờ mơ mô phản ứng tạo cấu trúc nano nhân-vỏ Cu@Cu2O 46 Hình 3.10 Sự thay đổi kích thước hạt nano Cu2O-Cu và phổ UV-vis của vật liệu theo thời gian 47 Hình 3.11 Sự phát triển của nấm Neoscytalidium dimidiatum sau ngày 51 Hình 3.12 Đờ thị tương quan giữa nờng độ Cu của nano Cu2O-Cu/alginate đến hiệu lực ức chế nấm Neoscytalidium dimidiatum 52 Hình 3.13 Triệu chứng bệnh đớm nâu dây long thí nghiệm xử lý Cu2O-Cu/alginate 55 vi MỤC LỤC Lời cam đoan i Lời cảm ơn .ii DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT iii DANH MỤC CÁC BẢNG iv DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ v MỤC LỤC vii MỞ ĐAU .1 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN .3 1.1 Vật liệu nano đồng, nano oxit đồng hiệu ứng kháng vi sinh vật gây bệnh thực vật 1.2 Rong nâu ứng dụng của axit alginic rong nâu làm chất điều hòa sinh trưởng thực vật ổn định dung dịch keo nano 1.3 Bệnh đốm nâu long 1.4 Cơ chế kháng vi sinh vật của nano Cu Cu2O .7 1.5 Tình hình nghiên cứu tổng hợp vật liệu nano Cu2O-Cu .11 1.6 Đợc tính của nano đờng và oxit đồng 14 CHƯƠNG 2: NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 18 2.1 Mục tiêu nghiên cứu .18 2.2 Nội dung nghiên cứu 18 2.3 Vật liệu và phương pháp nghiên cứu 19 2.3.1 Vật liệu 19 2.3.2 Phương pháp nghiên cứu 19 2.3.2.1 Phương pháp tổng hợp nano Cu2O-Cu/alginate .19 2.3.2.2 Phương pháp chụp ảnh hiển vi điện tử truyền qua (TEM) .20 2.3.2.3 Phương pháp đo phổ nhiễu xạ tia X (XRD) 22 2.3.2.4 Phương pháp đo phổ hồng ngoại (FT-IR) 24 2.3.2.5 Phương pháp đo phổ tử ngoại – khả kiến (UV-vis) 24 2.3.2.6 Phương pháp đo phổ tán xạ lượng tia X (EDX) 26 Phương pháp xác định hàm lượng Cu nông sản phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử .26 2.3.2.7 2.3.3 Phương pháp thống kê xử lý số liệu .28 2.4 Thực nghiệm 28 2.4.1 Nghiên cứu tổng hợp nano Cu2O-Cu/alginate 28 vi 2.4.1.1 Thí nghiệm ảnh hưởng của nờng đợ ion Cu2+ ban đầu đến kích thước hạt nano Cu2OCu/alginate 28 Thí nghiệm ảnh hưởng nồng độ chất khử hydrazine đến kích thước hạt nano Cu2OCu/alginate 29 2.4.1.2 Thí nghiệm ảnh hưởng nồng độ chất ổn định alginate đến kích thước hạt nano Cu2OCu/alginate 30 2.4.1.3 2.4.1.4 Đánh giá đợc tính cấp LD50 của nano Cu2O-Cu/alginate .30 2.4.2 Khảo sát in vitro hiệu lực kháng nấm Neoscytalidium dimidiatum gây bệnh đốm nâu long theo nồng độ của nano Cu2O-Cu/alginate 31 Khảo nghiệm hiệu lực phịng trừ bệnh đớm nâu long của chế phẩm nano Cu2O-Cu/alginate phương pháp khuếch tán đĩa thạch 31 2.4.2.1 Khảo nghiệm hiệu lực phịng trừ bệnh đớm nâu long của chế phẩm nano Cu2O-Cu/alginate nhà kính 32 2.4.2.2 CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 36 3.1 Tổng hợp nano Cu2O-Cu/ALGINATE 36 3.1.1 Ảnh hưởng nồng độ ion Cu2+ đến kích thước hạt nano Cu2O-Cu/alginate 36 3.1.2 Ảnh hưởng nồng độ chất khử hydrazine đến kích thước hạt nano Cu2O-Cu/alginate 38 3.1.3 Ảnh hưởng nồng độ alginate đến kích thước hạt nano Cu2O-Cu/alginate 39 3.2 Nghiên cứu tính chất đặc trưng của nano Cu2O-Cu/ALGINATE 41 3.2.1 Phổ FT-IR của nano Cu2O-Cu/alginate .41 3.2.2 Phổ XRD của nano Cu2O-Cu/alginate .42 3.2.3 Phổ tán xạ lượng tia X (EDX) của chế phẩm nano Cu2O-Cu/alginate .43 3.2.4 Phổ UV-vis của vật liệu nano Cu2O-Cu/alginate 44 3.2.5 Nghiên cứu sự thay đổi kích thước hạt của dung dịch keo nano Cu2O-Cu/Alginate 45 3.2.6 Đợc tính của nano Cu2O-Cu/alginate 46 3.2.6.1 Độc tính qua đường miệng .46 3.2.6.2 Độc tính qua đường tiếp xúc da 47 Hoạt tính kháng nấm neoscytalidium dimidiatum gây bệnh đốm nâu long của nano Cu2O-Cu/ALGINATE 49 3.3 Thí nghiệm khuếch tán đĩa thạch xác định hiệu lực kháng nấm phụ thuộc nồng độ Cu vật liệu nano Cu2O-Cu/alginate 49 3.3.1 3.3.2 Thí nghiệm điều kiện nhà lưới 52 CHƯƠNG KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 55 4.1 Kết luận 55 4.2 Kiến nghị 55 vi