(Luận văn thạc sĩ) nghiên cứu chế tạo các hạt nano au và ag nhằm ứng dụng phát hiện một số thành phần dược liệu dựa trên phổ tán xà raman tăng cường bề mặt

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC QUY NHƠN ĐINH HOÀI LINH NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO CÁC HẠT NANO Au VÀ Ag NHẰM ỨNG DỤNG PHÁT HIỆN MỘT SỐ THÀNH PHẦN DƯỢC LIỆU h DỰA TRÊN PHỔ TÁN XẠ RAMAN TĂNG CƯỜNG BỀ MẶT Chuyên ngành: VẬT LÝ CHẤT RẮN Mã số: 8440104 Người hướng dẫn: TS LÊ THỊ NGỌC LOAN LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan số liệu kết nghiên cứu đề tài trung thực, kết nghiên cứu thực Trường Đại học Quy Nhơn hướng dẫn TS Lê Thị Ngọc Loan, tài liệu tham khảo trích dẫn đầy đủ Học viên Đinh Hoài Linh h LỜI CẢM ƠN Trong trình học tập hồn thành luận văn, tơi nhận ủng hộ, giúp đỡ quý báu từ thầy cô giáo, đồng nghiệp, bạn bè người thân Lời đầu tiên, xin bày tỏ kính trọng biết ơn sâu sắc tới TS Lê Thị Ngọc Loan - người hướng dẫn trực tiếp, tận tình giúp đỡ, động viên tạo điều kiện thuận lợi cho suốt thời gian thực đề tài luận văn Tôi xin cảm ơn quan tâm, giúp đỡ, ân cần bảo nhiệt tình giảng dạy thầy Bộ môn Vật lý – Khoa học vật liệu, Khoa Khoa học tự nhiên, Trường Đại học Quy Nhơn Những kiến thức mà thầy hết lịng truyền đạt tảng tri thức vững cho trình h học tập sau trường Trong q trình thực luận văn, tơi nhận nhiều quan tâm tạo điều kiện tốt từ thầy cô giáo Khoa học tự nhiên Trung tâm thí nghiệm thực hành A6 – Trường Đại Học Quy Nhơn Tôi xin bày tỏ lời cảm ơn chân thành đến quý Thầy, Cô Cuối tơi xin cảm ơn đến gia đình, người thân, bạn bè anh chị lớp Vật Lý Chất Rắn – K21 động viên, tạo điều kiện tốt nhất, giúp đỡ tơi suốt q trình học tập nghiên cứu khoa học Quy Nhơn, ngày…tháng… năm 2020 Học viên Đinh Hoài Linh MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN LỜI CẢM ƠN DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT DANH MỤC CÁC BẢNG DANH MỤC CÁC HÌNH MỞ ĐẦU 1 Lý chọn đề tài Tởng quan tình hình nghiên cứu đề tài Mục đích nhiệm vụ nghiên cứu Đối tượng phạm vi nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu h CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 TỔNG QUAN HẠT NANO VÀNG VA NANO BẠC 1.1.1 Tính chất ứng dụng hạt nano Au nano Ag 1.1.2 Các phương pháp chế tạo hạt nano Au nano Ag 14 1.2 CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐẶC TRƯNG VẬT LIỆU 15 1.2.1 Phương pháp hiển vi điện tử quét (SEM) 15 1.2.2 Phương pháp chụp ảnh TEM ( transmission electron microscop) 17 1.2.3 Phương pháp nghiên cứu phổ hấp thụ 19 1.2.4 Phương pháp hồng ngoại (IR) 22 1.3 MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH DƯỢC LIỆU 23 1.3.1 Dược liệu piperine Curcumin 23 1.3.2 Phổ tán xạ Raman tăng cường bề mặt (SERS) ứng dụng phân tích thuốc, dược liệu chiết suất từ thực vật 31 1.4 SẮC KÝ BẢN MỎNG (THIN LAYER CHROMATOGRAPHY – TLC) 37 CHƯƠNG 2: THỰC NGHIỆM 39 2.1 CHẾ TẠO CÁC HẠT NANO VÀNG VÀ NANO BẠC BẰNG PHƯƠNG PHÁP KHỬ ION TỪ MUỐI VÀNG VÀ BẠC 39 2.1.1.Hóa chất, dụng cụ thiết bị chế tạo mẫu 39 2.1.2 Chế tạo hạt nano vàng (Au) nano bạc (Ag) 40 2.1.3 Tiến hành nghiên cứu phổ hấp thụ nano Au nano Ag 41 2.2 PHƯƠNG PHÁP KẾT HỢP PHỔ SERS VÀ TLC ĐỂ PHÁT HIỆN DƯỢC LIỆU NHANH PIPERINE VÀ CURCUMIN 43 CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 46 3.1 KẾT QUẢ CHẾ TẠO HẠT NANO VÀNG VÀ NANO BẠC 46 3.1.1 Dung dịch nano bạc 46 3.1.2 Dung dịch nano vàng 47 3.1.3 Ảnh TEM hạt nano Au hạt nano Ag 48 3.2 ẢNH SEM CỦA BẢN MỎNG TLC VÀ BẢN MỎNG CÓ GẮN CÁC h HẠT NANO BẠC 49 3.3 KẾT QUẢ HẤP THỤ UV-VIS CỦA HẠT NANO Ag VÀ NANO Au .50 3.4 KẾT QUẢ ĐO HỒNG NGOẠI CỦA PIPERINE VÀ CURCUMIN 52 3.4.1 Kết đo phổ IR piperine 52 3.4.2 Kết phổ IR curcumin 54 3.5 KẾT QUẢ KHẢO SÁT PIPERINE BẰNG PHƯƠNG PHÁP TLC KẾT HỢP VỚI SERS 56 3.6 KẾT QUẢ KHẢO SÁT CURCUMIN BẰNG PHƯƠNG PHÁP TLC KẾT HỢP VỚI SERS 64 Chương 4: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 69 4.1 KẾT LUẬN 69 4.2 KIẾN NGHỊ 69 DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO 71 QUYẾT ĐỊNH GIAO ĐỀ TÀI LUẬN VĂN THẠC SĨ (bản sao) DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT SEM Kính hiển vi điện tử quét TEM Kính hiển vi điện tử truyền qua UV Bức xạ vùng tử ngoại UV-Vis Phổ hấp thụ quang học SPR Hiện tượng cộng hưởng plasmon bề mặt SERS Surface Enhanced Raman Spectroscopy – Tán xạ Raman tăng cường bề mặt Bạc nitrat EG Ethylene glycol h AgNO3 HAuCl4.3H2O Gold chloride trihydrate Na3C6H5O7 Tri sodium citrate dehydrate IR Phổ hồng ngoại CD cyclodextrin TLC Sắc ký mỏng (thin layer chromatography) DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1.1 Số nguyên tử lượng bề mặt nano hình cầu [10] 10 Bảng 1.2 Độ dài đặc trưng số tính chất vật liệu nano Ag 11 Bảng 3.1 Số sóng hấp thụ theo tính tốn quan sát thực nghiệm nhóm chức tương ứng phân tử piperine [39], [40] 53 Bảng 3.2 Các kiểu dao động phân tử curcumin nghệ [41] 54 Bảng 3.3 Các đỉnh dao động Raman thu từ hình 3.11 58 h DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1 Sơ đồ nguyên lý tương tác điện tử vật liệu 16 Hình 1.2 Sơ đồ nguyên lý kính hiển vi điện tử quét 17 Hình 1.3 Kính hiển vi điện tử truyền qua 18 Hình 1.4 Cơng thức cấu tạo piperine 24 Hình 1.5 Cấu trúc hóa học cyclodextrin 24 Hình 1.6 Phổ FT-Raman piperine nguyên chất (A), ớt xanh nguyên vẹn (B), hạt tiêu đen (C) hạt tiêu đen oleoresin (D) 25 Hình 1.7 Ba thành phần chủ yếu curcuminoid .26 Hình 1.8 Cơng thức hóa học chung curcuminoid .26 Hình 1.9 Cơng thức hóa học Demetoxycurcumin 27 Hình 1.10 Cơng thức hóa học Bisdemetoxycurcumin .27 h Hình 1.11 Quá trình hình thành di khối u tác động curcumin 29 Hình 1.12 Hiện tượng cộng hưởng plasmon bề mặt [22] .31 Hình 1.13 Mẫu sắc ký mỏng .37 Hình 2.1 Quy trình chế tạo hạt nano Au 41 Hình 2.2 Máy đo phở hấp thụ UV – Vis Jenway 6800 42 Hình 3.1 Dung dịch hạt nano Ag tởng hợp phương pháp khử hóa học 46 Hình 3.2 Dung dịch nano Au chế tạo Phương pháp khử hóa học từ tiền chất HAuCl4 47 Hình 3.3 Ảnh TEM hạt nano Au 48 Hình 3.4 Ảnh TEM hạt nano Ag 48 Hình 3.5 Ảnh SEM mỏng sau chạy sắc ký với curcumin 49 Hình 3.6 Phở hâp thụ UV-vis hạt nano Ag (màu xanh, phía dưới) nano Au (màu đỏ, phía trên) 51 Hình 3.7 Phổ hấp thụ hồng ngoại phân tử piperine 52 Hình 3.9 Phở IR phân tử curcumin 54 Hình 3.10 Cấu trúc phân tử curcumin .55 Hình 3.11 Mẫu sắc ký mỏng .56 Hình 3.12 Phở Raman phân tử piperine nguyên chất .57 Hình 3.13 Phở SERS Piperine sắc kí trước sau đính hạt nano Ag 59 Hình 3.14 Phở Raman piperine sắc kí đính hạt nano Ag 60 Hình 3.15 Phở SERS piperine vị trí khác vệt piperine mỏng TLC 61 Hình 3.16 Mơ hình hạt nano Ag phủ lên phân tử piperine TLC 62 h Hình 3.17 So sánh phổ piperine nguyên chất piperine đính hạt nano Ag 63 Hình 3.18 Vết curcumin mỏng TLC theo tỷ lệ dung mơi khác 64 Hình 3.19 Phở IR curcumin (hình trên) phở Raman (hình dưới) 65 Hình 3.20 Phở Raman phân tử curcumin TLC (hình trên) Ag/curcumin/TLC 66 Hình 3.21 Phở Raman (hình trên) Ag gắn TiO2/Curcumin/TLC ảnh SEM tương ứng (hình dưới) .66 Hình 3.22 Phở SERS (màu đen, phía dưới) phở Raman curcumin (màu đỏ, phía trên) curcumin 67 MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài Vàng nano bạc nano vật liệu kích thước nano thu hút quan tâm nhiều nhà nghiên cứu khoa học mà ngành công nghiệp tính ứng dụng sống người Các hạt nano vàng có đặc tính điện từ đặc biệt hình dạng kích thước chúng, chúng nhận quan tâm đặc biệt lĩnh vực nghiên cứu, đặc biệt lĩnh vực gắn thẻ sinh học, cảm biến hóa học sinh học, quang điện tử, liệu pháp nhiệt quang, ghi ảnh sinh học, ghi nhãn ADN, theo dõi phân phối thuốc, làm chất xúc tác điều trị ung thư, Một ứng dụng hạt Au dựa tượng cộng hưởng plasmon bề mặt cảm biến màu sắc dựa hạt nano vàng phát ion kim loại khác cách làm việc nguyên tắc thay đổi màu h sắc kết hợp hạt nano vàng Những loại cảm biến sử dụng rộng rãi để phát đồng, chì, thủy ngân arsenic nước [1][2] Bạc biết đến chất sát trùng tự nhiên có tính kháng khuẩn cao ít độc nhất, không ảnh hưởng đến sức khỏe người Các nghiên cứu nano bạc cho thấy nano bạc có khả kháng khuẩn vượt trội so với bạc khối; có khả giết chết 650 loại vi khuẩn, có vi rút HIV Ngồi ra, hạt nano bạc giúp tạo oxygen hoạt tính từ khơng khí từ nước từ phá hủy màng tế bào vi khuẩn Vì vậy, ngày hạt nano bạc sử dụng sản xuất vật liệu tiêu dùng có khả kháng khuẩn [3][4] Một tính chất đặc biệt hạt nano Au nano Ag tính plasmonic, từ thời cở xưa tính chất hạt nano Au Ag ứng dụng làm trang trí cửa kính nhà thờ xưa Nhờ tượng cộng hưởng plasmon bề mặt (LSPR) kim loại quý, hạt nano Au