Các hạt nano đã góp phần mở ra những triển vọng khác nhau để thiết kế vật liệu mới và đánh giá đặc tính của chúng bằng cách điều chỉnh kích thước, hình dạng và sự phân bố của các phân tử
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC QUY NHƠN PHẠM THỊ KIỀU TRANG NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO VÀ ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG KHÁNG KHUẨN CỦA VẬT LIỆU NANO BẠC TỔNG HỢP TỪ NẤM SỢI Aspergillus spp KẾT HỢP VI SÓNG ĐỀ ÁN THẠC SĨ SINH HỌC THỰC NGHIỆM Bình Định - Năm 2023 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC QUY NHƠN PHẠM THỊ KIỀU TRANG NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO VÀ ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG KHÁNG KHUẨN CỦA VẬT LIỆU NANO BẠC TỔNG HỢP TỪ NẤM SỢI Aspergillus spp KẾT HỢP VI SÓNG Ngành: SINH HỌC THỰC NGHIỆM Mã số: 8420114 Người hướng dẫn: PGS.TSKH Nguyễn Thị Mộng Điệp LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của tôi, dưới sự hướng dẫn khoa học của PGS.TSKH Nguyễn Thị Mộng Điệp Các nội dung nghiên cứu, kết quả trong đề tài này là trung thực và chưa từng được ai công bố dưới bất kỳ hình thức nào Đề án cũng sử dụng thông tin, số liệu từ các bài báo và nguồn tài liệu của các tác giả khác đều có trích dẫn và chú thích nguồn gốc đầy đủ Nếu có bất kỳ sự gian lận nào tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm về nội dung đề án Học viên Phạm Thị Kiều Trang LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành đề án này tác giả đã nhận được sự hướng dẫn tận tình của PGS.TSKH Nguyễn Thị Mộng Điệp Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc về sự giúp đỡ quý báu đó Xin chân thành cảm ơn quý thầy cô trong khoa Khoa học tự nhiên, phòng đào tạo sau Đại Học, Ban giám hiệu trường Đại Học Quy Nhơn Xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ, động viên cổ vũ của gia đình, người thân, bạn bè đã cho tôi thêm nghị lực trong suốt thời gian thực hiện đề án này Xin chân thành cảm ơn! Học viên Phạm Thị Kiều Trang MỤC LỤC MỞ ĐẦU 1 1 Lý do chọn đề tài 1 2 Mục tiêu nghiên cứu 3 3 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài 3 4 Cấu trúc đề án 3 5 Những đóng góp mới của đề tài 4 CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU 5 1.1 Giới thiệu về nano bạc 5 1.2 Các phương pháp điều chế nano bạc 7 1.3 Cơ chế kháng khuẩn của nano bạc 14 1.4 Một số ứng dụng hạt nano bạc trong thực tiễn 17 1.5 Tình hình nghiên cứu chế tạo nano bạc bằng phương pháp sinh học từ vi sinh vật trên thế giới và Việt Nam 23 CHƯƠNG 2 ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP 26 2.1 Đối tượng nghiên cứu 26 2.2 Địa điểm và thời gian nghiên cứu 26 2.3 Nội dung nghiên cứu 26 2.4 Phương pháp nghiên cứu 26 2.4.1 Nhân sinh khối các chủng Aspergillus spp ứng dụng tổng hợp nano bạc (AgNPs) 26 2.4.2 Tổng hợp AgNP qua trung gian Aspergillus spp kết hợp vi sóng 27 2.4.3 Phương pháp xác định đặc tính AgNPs 27 2.4.4 Phương pháp khuếch tán giếng thạch xác định khả năng kháng khuẩn của AgNPs 28 2.4.5 Phương pháp xử lý các số liệu 28 CHƯƠNG 3 KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN 30 3.1 Nghiên cứu quy trình tổng hợp nano bạc từ nấm sợi Aspergillus spp kết hợp vi sóng 30 3.1.1 Sinh tổng hợp AgNP của Aspergillus spp kết hợp vi sóng 30 3.1.2 Đặc tính của AgNPs 31 3.2 Hiệu suất kháng khuẩn của AgNPs 38 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 42 1 Kết luận 42 2 Kiến nghị……………………………………………………………….43 DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO QUYẾT ĐỊNH GIAO ĐỀ TÀI ĐỀ ÁN THẠC SĨ (BẢN SAO) DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT TỪ VIẾT TẮT TỪ ĐẦY ĐỦ TỪ TIẾNG VIỆT AgNP Silver nanoparticles Hạt nano bạc CLSI Clinical and Laboratory Viện Tiêu chuẩn Lâm Standards Institute sàng và Xét ngiệm DLS Dynamic Light Scattering Tán xạ ánh sáng động FT-IR Fourier transform infrared Quang phổ hồng ngoại MHA spectroscopy biến đổi ROS Mueller–Hinton agar Phương pháp khuếch tán giếng thạch Reactive Oxygen Species Gốc tự do oxy hóa SEM Scanning Electron Kính hiển vi điện tử quét Microscope TEM transmission electron Kính hiển vi điện tử microscopy truyền qua XRD X-Ray Diffraction Phép đo nhiễu xạ tia X XPS X-ray photoelectron Quang phổ quang điện tử spectroscopy tia X ZOI Zone of Inhibition Vùng ức chế vi khuẩn DANH MỤC CÁC HÌNH STT Hình Trang 1 Hình 3.1 Nồng độ AgNO3 khác nhau cho màu sắc khác nhau của bạc nano tổng hợp trong môi trường nuôi cấy nấm 31 Aspergillus spp kết hợp với vi sóng 1,5 phút 2 Hình 3.2 Quang phổ UV-Vis của AgNPs được sinh tổng hợp ở các nồng độ AgNO3 khác nhau cho thấy đỉnh cộng hưởng 33 plasmon bề mặt (SPR) 3 Hình 3.3 Biểu đồ FTIR của AgNPs được chế tạo bằng dịch 35 lọc nuôi cấy nấm Aspergillus spp 4 Hình 3.4 Phổ XRD hiển thị nhóm chức năng liên quan trong 37 AgNPs 5 Hình 3.5 Ảnh SEM thể hiện hình dạng và kích thước của AgNPs 37-38 (A) 5 mM AgNO3; (B) 10 mM AgNO3; (C) 15 mM AgNO3 6 Hình 3.6 Xét nghiệm hoạt tính kháng khuẩn chống lại 39 Escherichia coli bằng phương pháp khuếch tán trên thạch 1 MỞ ĐẦU 1 Lý do chọn đề tài Hạt nano (NP) là các hạt có kích thước nhỏ với đường kính dưới 100nm Một trong những đặc điểm quan trọng nhất của hạt nano là chúng có diện tích bề mặt lớn so với kích thước rất nhỏ của chúng, điều này làm tăng khả năng tương tác của chúng với các phân tử khác Các hạt nano đã góp phần mở ra những triển vọng khác nhau để thiết kế vật liệu mới và đánh giá đặc tính của chúng bằng cách điều chỉnh kích thước, hình dạng và sự phân bố của các phân tử của chúng.1 Đây là một lợi thế quan trọng để ứng dụng các hạt nano trong nhiều lĩnh vực khác nhau như sản xuất các thiết bị điện tử, cảm biến sinh hóa, chất xúc tác trong các phản ứng, xét nghiệm sinh học, chất kháng khuẩn, chống màng sinh học, điện phân nước, xử lí nước thải, chụp ảnh khối u, vận chuyển thuốc và quy trình điều trị dược phẩm…1 Các nghiên cứu gần đây đã chỉ ra tính hợp lý của ứng dụng điều trị của vật liệu nano kim loại Trong số này, các hạt nano bạc (AgNPs) đã nổi lên như một tác nhân kháng khuẩn tiềm năng để chống lại các bệnh nhiễm khuẩn.2 Trên thực tế, việc sản xuất và ổn định các hạt nano được thực hiện thông qua các phương pháp vật lí, hóa học và sinh học Các phương pháp vật lý được sử dụng để sản xuất các hạt nano bao gồm một số phương pháp như nghiền và nhiệt hạch, mài, phay và bay hơi nhiệt.1 Một nhược điểm của các phương pháp vật lý là chúng đòi hỏi một lượng năng lượng lớn, khiến cho các loại quy trình này rất tốn kém nhưng lại cho năng suất vật liệu nano thấp Trong những năm qua, quá trình tổng hợp hạt nano bằng phương pháp hóa học ngày càng phổ biến do không đòi hỏi năng lượng cao trong quá trình khử đồng thời tạo ra các hạt đồng nhất có kích thước và hình dạng chính xác cao Phương pháp hóa học bao gồm tổng hợp điện hóa, khử hóa học và kỹ thuật khử 2 hóa học quang học Tuy nhiên, các phương pháp hóa học này có tác hại nghiêm trọng đến môi trường do sử dụng các hóa chất nguy hiểm như hydrazine và kali betarutrate, gây ung thư, độc tính di truyền và tế bào.3 Các chất độc hại này xuất phát từ các dung môi hữu cơ hoặc chất khử và chất ổn định được sử dụng để ngăn chặn sự kết tụ không mong muốn của chất keo Ngoài ra, một số hạt nano cũng được phát hiện là độc hại do các yếu tố như thành phần, kích thước, hình dạng và hóa học bề mặt Vì thế, không thể sử dụng các phương pháp hóa học để tạo ra các hạt nano sinh học với các ứng dụng lâm sàng và y sinh do độc tính và tính không ổn định của các phân tử này bên cạnh khả năng tương thích sinh học của chúng.4,5 Quá trình sinh tổng hợp các hạt nano bằng phương pháp vi sinh vật cung cấp nhiều thông số kỹ thuật thân thiện với môi trường Đặc biệt các hạt nano được tổng hợp bằng phương pháp vi sinh vật có các đặc điểm thuận lợi vì nó xảy ra ở nhiệt độ môi trường, ngoài ra phương pháp này ít mất thời gian và kinh phí so với phương pháp hóa học hoặc vật lý Hạt nano kim loại được tạo ra dễ dàng, ít độc tính hơn và có kích thước và hình dạng mong muốn, có nhiều ứng dụng tùy theo kích thước và hình dạng của chúng Vì vậy, người ta cho rằng tổng hợp các hạt nano thông qua một quá trình sinh học sử dụng vi sinh vật như một phương pháp thay thế cho các phương pháp hóa học và vật lý.6-8 Sự xuất hiện các chủng vi khuẩn kháng kháng sinh mới đã trở nên nguy hiểm hơn đối với con người Cuộc khủng hoảng kháng thuốc kháng sinh được cho là do việc sử dụng quá mức và sử dụng sai các loại thuốc này, cũng như việc ngành dược phẩm thiếu phát triển thuốc mới do giảm động lực kinh tế và các yêu cầu pháp lý đầy thách thức Hạt nano là một tác nhân mới được cải tiến với diện tích bề mặt rộng hơn so với kích thước nhỏ của chúng và có các đặc tính vật lý và hóa học khiến chúng có thể xâm nhập vào thành tế bào, có khả năng cao đối phó với các loài vi khuẩn gây bệnh Do vậy, các hạt nano kim loại