Luận văn thạc sĩ Công nghệ hóa học: Tổng hợp xanh nano bạc trên vi tảo Pseudokirchneriella

Các ứng dụng của vật liệunano ngày càng trở nên quan trọng để giải quyết các van dé liên quan đến khoa họcvật liệu, bao gồm chuyển đôi năng lượng mặt trời, lượng tử anh sáng [1], xúc tác

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

NGUYEN THANH LOI

Chuyên ngành: Cong nghệ hóa học

Mã số: 605275

LUẬN VĂN THẠC SĨ

TP HO CHÍ MINH, tháng 01 năm 2014

Cán bộ hướng dẫn khoa học: PGS.TS Nguyễn Ngọc Hanh

Cán bộ cham nhận xét 1: PGS:TS Nguyễn Quốc Hiến

Cán bộ cham nhận xét 2: PGS.TS Nguyễn Thúy Hương

Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại Trường Dai học Bách Khoa, DHQG Tp HCM ngày09 tháng 01 năm 2014.

Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm:

GS.TSKH Lưu Câm LộcPGS.TS Nguyễn Quốc Hiến

PGS.TS Nguyễn Thúy Hương

PGS.TS Nguyễn Ngọc HạnhTS Lê Minh Viễn

mn BW t2) ReXác nhận cua Chu tịch Hội đồng đánh giá Luận Văn và Trưởng Khoa quản lý chuyênngành sau khi luận văn đã được sửa chữa (nếu có)

CHỦ TỊCH HỘI ĐÔNG TRƯỞNG KHOA KTHH

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ

Họ và tên học viên: NGUYÊN THANH LỢI MSHV: 12050149Ngày, tháng, năm sinh: 27/06/1989 Nơi sinh: Tiền GiangChuyên ngành: Công nghệ hóa học Mã số: 60.52.03.01

I, TEN DE TAI: Tong hop xanh nano bac trén vi tao Pseudokirchneriellall NHIEM VU VA NOI DUNG

- Nudi vi tao Pseudokirchneriella, xây dung đường cong sinh trưởng va thu sinh

khối vi tảo.- Khao sát các yếu tô ảnh hưởng đến quá trình tổng hợp nano bạc từ dịch trích vi

tảo.

- Khao sát các yếu tổ ảnh hưởng đến quá trình tong hợp nano bạc từ sinh khối vi

tảo.- Phan tích đặc trưng hóa lý cua nano bạc thu được.

- Khao sát sơ bộ khả năng kháng khuẩn của dung dịch nano bạc đối với vi khuẩn

E.coli và S.aureus.

Ill NGÀY GIAO NHIEM VU: 06/2013IV NGAY HOÀN THÀNH NHIEM VU: 05/2014v CAN BO HUONG DAN: PGS.TS Nguyễn Ngọc Hanh

Tp.HCM, ngay 01 thang 01 nam 2014

CAN BO HUONG DAN CHU NHIEM BO MON DAO TAO

TRUONG KHOA

Luận văn thạc sĩ la thành qua cua một quá trình lam việc lâu dài Dé có đượcthành quả đó, tôi đã nhận được sự giúp đỡ của rất nhiều người — những người mà tôimuốn gởi đến lời tri ân sâu sắc.

Trước tiên, tôi xin gởi lời cảm ơn đến quý Thay Cô Khoa Kỹ Thuật Hóa Học —Trường Dai học Bách Khoa thành phố Hồ Chí Minh nói chung và quý Thay Cô bộmôn Kỹ Thuật Hóa Lý nói riêng — những người đã truyền đạt cho tôi những kiến thức

quý báu.

Con xin gởi lời cảm ơn sâu sắc đến Cô Nguyễn Ngọc Hạnh — người Thay —người Mẹ đã tận tình và hết lòng hướng dẫn, dạy bảo Con trong suốt thời gian Con

làm luận văn.

Cam ơn Thầy Nguyễn Quang Long, Thay Nguyễn Ngọc Điền đã tạo điều kiện

thuận lợi cho em hoàn thành nghiên cứu này.

Tôi xin cảm ơn những người bạn đã luôn quan tâm và hồ trợ cho tôi trong suôt

quá trình thực hiện đề tài

Con cảm ơn Cha Mẹ - người đã sinh thành và tạo điều kiện cho Con có được

ngày hôm nay.

Cuối cùng, em kính chúc Thầy Cô luôn déi dào sức khỏe, thành công trong

công tác nghiên cứu và giảng dạy của mình.

Xin chân thành cảm ơn!

Dịch trích và sinh khối vi tảo lần lượt tiếp xúc với dung dịch AgNO3 Sự hìnhthành nano bạc được quan sát bởi quang pho UV-Vis, Amax tương ứng tai 410nm va419nm Anh TEM xác định nano bac có dạng hình cau, kích thước tương ứng 3-8nm,5-9nm Các yếu tô ảnh hưởng như nồng độ AgNOa, thể tích dịch trích vi tảo, lượngtảo khô và pH thì được khảo sát Khả năng kháng khuẩn của nano bạc đối với vikhuẩn Escherichia coli và Staphylococcus aureus thì được điều tra.

ABSTRACT

The microalgal extract and biomass were incubated with AgNO3 Theformation of silver nanoparticles was characterized and investigated by Ultraviolet-Visible spectroscopy (UV-Vis), Amsx at 410 nm, 419nm, respectively Thetransmission electron microscopy (TEM) images confirmed the spherical shape andthe size of the nanoparticles of about 3-8nm and 5-9nm, respectively The influence ofAgNO; concentration, volume of algal extract, quantity of biomass and pH on thenanoparticles was also studied The antimicrobial activity of silver nanoparticles wasinvestigated against Escherichia coli and Staphylococcus aureus.

LOI CAM DOANTôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của tôi va tập thể hướng dankhoa học Các kết quả được nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được aingoai chúng tôi công bồ trong bat kỳ công trình nào khác.

NGUYÊN THANH LỢI

| a MUC LUC

LOI CAM 090 iv¡900001 VLOI CAM 099007 vi

Danh Mục Bảng - nọ nọ và 1X

LOI (965.10007 |CHƯƠNG 1: TONG QUAN G1121 111 19111519111 5111010111 11g12 T111 ri 41.1 TONG QUAN VE TẢ ch 11 1 HT H111 T HH ng ngu 51.1.1 Khái niệm chung VỀ tảo - 5c 6252 S* E2 EEE 2E E211 EEEErrrrrreo 5

1.1.3 VI tảo PsewdokirChneriell( cà 7

1.1.4 Các yếu tổ ảnh hưởng đến quá trình sinh trưởng của tảo - 81.1.5 Các phương pháp thu sinh khối ¿2-5 2 2 +s+s+£+£+£££££EzEzEezzrszxd 101.1.6 Làm khô mẫu bang bình hút 4m có nỗi bơm hút chân không 121.1.7 _ Trích ly các chất trong vi tẢO - ¿6 Set 2xx 221112111 xe rveee 131.2 TONG QUAN VE VAT LIEU NÑANO - ¿G6 + 12x SE EeEseseeees 14

1.2.1 Hạt nano kim ÏOạI - - << S2 << 2331111131 111035 111155 111155 e5 14

1.2.2 Sự ôn định của hat nano chồng SỰ K€O Ụ -cĂ Ăn s2 15

2.2 KHẢO SÁT CÁC YEU TO ANH HUONG DEN QUÁ TRÌNH HÌNHTHÀNH NANO BAC TỪ DỊCH TRÍCH VI TẢO - ¿5s s se s£sEsesesesecee 28

2.2.1 Tổng hợp nano bạc ¿6 5222 SE E9 2323212112111 21 1.111 282.2.2 Khảo sát các yếu tổ ảnh hưởng đến kích thước hạt nano bạc 28

2.3 KHẢO SÁT CÁC YEU TO ANH HUONG DEN QUA TRINH HINHTHÀNH NANO BAC TỪ SINH KHÔI VI TẢO 5-6 6S Sex EsEseseseseree 29

2.3.1 Tổng hợp nano bạc ¿+52 SE E239 123211121121 21 211.111 292.3.2 Khao sát các yếu tố ảnh hưởng đến kích thước hạt nano bac 2924 KHẢO SÁT SƠ BỘ KHẢ NĂNG KHANG KHUAN CUA NANO BAC

LEN VI KHUAN E.COLI VÀ S.AUREUS \occccscscscssssessssstsssssssesscscsssssssssssssessssssscsees 30

CHUONG 3: KET QUA VA BAN LUẬN ¿-G- + E122 EsEESESESEEsEserksesereed 323.1 DUONG CONG SINH TRUONG CUA VI TẢO 5cc<cscscscs¿ 333.2 KHẢO SÁT CÁC YEU TO ANH HUONG DEN QUÁ TRINH TONG HỢPNANO BAC TU DICH TRÍCH VI TAO ccccccssecececessssssecececsesevecscececeevevscsceceeevens 33

3.2.1 Sw hình thành nano bạc và quang phố UV-Vis ¿-5-5ccs+cscsc 333.2.2 Ảnh hưởng nông độ bạc nitrat ban đầu (LAgNQ]) «- 383.2.3 Ảnh hưởng của thể tích dịch trích vi tảo - + 55s+s+css+s+xecscsee 423.2.4 Ảnh hưởng của pHH ¿5-52 SE++SESE+ESEEEEEEEEEEEEEEEEEEEErkrrkrkrrrrkrree 453.3 KHẢO SÁT CÁC YEU TO ANH HUONG DEN QUÁ TRÌNH TONG HỢPNANO BAC TU SINH KHÔI VI TAO cceccscscecscececssssvecscscsccesevscscecsesevacsceeseveeaes 48

3.3.1 Sự hình thành nano bạc và quang phố UV-Vis ¿-5-5cc+s+cscec 463.3.2 Ảnh hưởng của nồng độ bạc nitrat ban đầu (LAgNO]) 523.3.3 Ảnh hưởng của lượng sinh khối vi tảo khô - 2 + s5s+sz5s55+2 563.3.4 Ảnh hưởng của pHH -¿- + + SE+ESESE+ESEEEEEEEEEEEEEEEEEEEErkrrkrkrrrrkrree 5934 KHẢO SÁT ĐỘ BEN CUA DUNG DỊCH NANO BAC TONG HỢP TỪDỊCH TRÍCH VI TAO VA TỪ SINH KHOI VI TẢO) -2-2 2 se ss£sesesxe: 61

3.4.1 Dung dich nano bạc tong hợp từ dich trích Vi fẢO -««s<<<<<<s 613.4.2 Dung dịch nano bạc tong hop từ sinh khối vi tảo khô - 623.5 KHẢO SÁT SƠ BỘ KHẢ NĂNG KHÁNG KHUAN CUA NANO BAC DOIVỚI VI KHUAN CO LÌ 5-5-5 2E E333 EEEEE11151515131515115131111 111111 krk 633.6 KHẢO SÁT SƠ BỘ KHẢ NĂNG KHÁNG KHUAN CUA NANO BAC DOIVỚI VI KHUAN $.AREUUS 5 + SE 11111151212111111111 111111111 cknrkg 64KẾT LUẬN G11 519191 1E 919191 111 111010111 111010111 ng ng reg 67KIÊN NGH] uc.cccecccccececcccscscececesssvecscececeesevecscecscssvavacacecsevavavacecessevavacacecesscvaceceasavavaceceees 68TÀI LIEU THAM KHẢO -G G <6 SE EE 19191 3E 93919191 931151 813 1111158 cred 69

Bảng 1.1: Thành phan hóa học của một số loài tảo (% chất khô) - s5 5s: 6Bảng 1.2: Thông tin về vi tảo PsewdokirchnerielÏd - s5 5sSe+e+xererrkrkrkreresesree 7Bang 1.3: Số nguyên tử và năng lượng bề mặt của hạt nano hình câầu 15Bảng 2.1: Bang tong hợp thí nghiệm tong hợp nano bạc từ vi tảo Pseudokirchneriella

Bang 2.2: Bang thí nghiệm kha năng kháng khuẩn của dung dich nano bạc 31Bang 3.1: Gia tri OD¿1onm và 3⁄9 ức chế của dung dịch nano bạc lên sự phát triển của vi3101105227000 64Bang 3.2: Gia tri ODsqonm và % ức chế của dung dịch nano bạc lên sự phát triển của vi

Hình 1.1: Vi tảo PseudokirchnerielÏa << - «c6 0111119999930 11 ng reg 7

Hình 1.2: Binh hút âm có nối bơm hút chân không - 5 - 2 2 2+s+s+s+cze: 13

Hình 1.3: Phân bố các điện thé trong khu vực hai lớp xung quanh hạt tích điện 16

Hình 1.4: Dao động của đám mây electron khi bi chiếu sáng - 2 - 5c: 18Hình 1.5: lon bạc vô hiệu hóa enzym chuyển hóa oxy của vi khuân - 20

Hình 1.6: Vi khuẩn E,.cOli - 5+ ++x+eEkte ke kg xi 23Hình 1.7: Vi khuẩn Staphylococcus aureuS ¿+ + s+s+sz+e+x+E£ezxerererrerersred 24Hinh 2.1: Tao KhO 1 28

Hình 3.1: Đường cong sinh trưởng của vi tao theo độ hấp thu quang 33

Hình 3.2: phố FT-IR của dịch trích vi tảo Pseudokirchneriella trước (a) va sau (b) khin1) s0 18.777 “11 34

Hình 3.3: Phương trình khử và ôn định nano bac băng mIT <<< <<<s<<<<2 36Hình 3.4: Phố UV-Vis của dịch trích vi tảo (b) sau phản ứng với AgNOa 37

Hình 3.5: XRD mẫu nano bạc tong hop boi dich trich vi tao Pseudokirchneriella 38

Hình 3.6: Anh TEM của các hạt nano bạc khi nồng độ AgNO; thay đôi 39

Hình 3.7: Sự phân bố kích thước hạt nano bạc khi nồng độ AgNO; thay đi 40

Hình 3.8: Đồ thị thể hiện kích thước trung bình của các hạt nano bạc khi nồng độAgNOx thay đổi 5:2 12121 19112111211 211111 1111121111111 11 1111111101111 ggrrk 41Hình 3.9: Ảnh TEM của các hạt nano bạc ở các thể tích dịch trích vi tảo khác nhau 42Hình 3.10: Sự phân bố kích thước hat nano bạc tại các thé tích dịch trích khác nhau 43Hình 3.11: Đồ thị thể hiện kích thước trung bình của các hạt nano bạc ở các thể tíchdịch trích vi tảo khác nhau - << c 0000331113301 1111111111111 1111111 và 44Hình 3.12: Anh TEM của các hat nano bạc ở các giá trị pH khác nhau 45

Hình 3.13: Sự phân bố kích thước hạt khi pH thay Oi eee 46Hình 3.14: Đồ thị thể hiện kích thước trung bình của các hạt nano bạc ở pH khác nhau47Hình 3.15: pho FT-IR trước (b) va sau (c) khi tiếp xúc với Ag” của sinh khối vi tảoPs€HdOKITChHL©FL€HÏ( << 5G 5 5 09.99000000 và 49Hình 3.16: Pho UV-Vis của dung dich vi tao sau phản ứng (b) với AgNO3 50

Hình 3.17: XRD của phan nước ở trên (supernatant) sau khi ly tâm mẫu phản ứng 51Hình 3.18: XRD phan tảo có chứa bạc sau khi ly tâm mẫu phản ứng 52Hình 3.19: Anh TEM của các hạt nano bạc khi nồng độ AgNO; thay đổi 53Hình 3.20: Sự phân bố kích thước hat nano bạc khi nồng độ AgNO; thay đối 54Hình 3.21: Đồ thị thể hiện kích thước trung bình của các hạt nano bạc khi nồng độAQNO3 in 0 “ ‹‹1+1 55Hình 3.22: Ảnh TEM của các hạt nano bạc khi lượng tảo khô thay đỔi 56Hình 3.23: Sự phân bố kích thước hạt nano bạc khi lượng tảo khô thay đôi 57Hình 3.24: Đồ thị thể hiện kích thước trung bình của các hạt nano bạc khi lượng tảokhô thay đỔi - c5 11225 1211151515 111111511 111101151111 01 111511011101 0111 7010101111 y0 58Hình 3.25: Ảnh TEM của các hạt nano bạc ở pH khác nhau 5555555 59Hình 3.26: Sự phân bố kích thước hạt nano bạc khi pH thay đổi - 60Hình 3.27: Đồ thị thé hiện kích thước trung bình của các hạt nano bạc khi pH thay doi

Auroc Chon lam dai N9)12)0fAAnnnả.ỒỒỒỒỒỒỒỀỒẮ ốổ 64

Hình 3.32: Đường cong sinh trưởng của vi khuẩn S.aureus (mật độ quang theo thờiHình 3.33: Giai đoạn tăng trưởng (pha logarit) của vi khuẩn S.aureus (6 điểm liên tiếp

Auroc Chon lam dai N9)12)0fAAnnnả.ỒỒỒỒỒỒỒỀỒẮ ốổ 66

bởi những đặc tính kì lạ, đặc biệt về quang, điện, từ, sinh học đã và đang thâm nhậpvào toàn bộ lĩnh vực trong đời sống và kinh tế của thế giới Các ứng dụng của vật liệunano ngày càng trở nên quan trọng để giải quyết các van dé liên quan đến khoa họcvật liệu, bao gồm chuyển đôi năng lượng mặt trời, lượng tử anh sáng [1], xúc tác [2],vi điện tử [3], khả năng kháng khuẩn [4] và xử ly môi trường [5].

Trong lĩnh vực công nghệ nano, công nghệ nano bạc đóng vai trò khá quan

trọng Bạc ở kích thước nano là một kháng khuẩn có khả năng phòng ngừa nhiều bệnhtruyền nhiễm trong đó có cả bệnh AIDS (virus HIV) [6] Nano bạc có khả năng vôhiệu hóa hầu như tất cả các enzyme cần thiết cho sự trao đối Oxy cua VI khuẩn, virútvà nam Nano bạc có khả năng giết chết hơn 650 loại vi khuẩn khác nhau chỉ trongvòng một phút [7] Tất cả các vi khuẩn không bị lờn với bạc và vì thế các hạt nano bạckhông bị mất tác dụng Ngoài ra, các hạt nano bạc cũng sẽ giúp tạo ra các oxy hoạttính từ trong không khí hoặc từ trong nước và từ đó phá hủy các màng tế bào của vikhuẩn

Do đó nhu cau về nano bạc trên thị trường sẽ không ngừng tăng lên Có rấtnhiều phương pháp tong hợp nano bac như: bức xa [8], chiéu xa [9], laser [10], phanhủy nhiệt cua các hợp chất bạc [11], điện hóa [12], chiéu xa vi sóng [13] nhitngphương pháp này thường sử dụng nhiều hóa chất độc hại, gây nhiều tác động xấu đến

môi truong

Việc sử dụng các nguyên liệu thân thiện với môi trường như là các chiết xuất từthực vật [14], vi khuẩn [15], nam [16] va enzyme [17] dé tong hop các hat nano baccung cấp nhiều lợi ích như thân thiện với môi trường sinh thái và kha năng tươngthích cho dược phẩm và các ứng dụng y sinh học vì chúng không sử dụng hóa chấtđộc hại trong quá trình tổng hợp

Phương pháp tông hợp theo hướng nay tạo ra các hạt nano bạc đạt tiêu chuẩnvề kích thước và phân bố tốt hơn so với các phương pháp khác đồng thời mở ra triểnvọng sản xuất với quy mô lớn Các hạt nano cũng có thé được 6n định ngay trong quytrình sản xuất bởi các polymer sinh học Nhăm tiếp cận với phương pháp mới này,

Dé tài hướng dén các mục tiêu sau:

1 Tổng hop nano bạc trên vi tảo Pseudokirchneriella.2 Khao sát khả năng kháng khuẩn của dung dịch nano bạc

1.1.1 Khái niệm chung về tảo

Tảo là những thực vật bậc thấp, cơ thể chưa có sự phân hoá thành rễ, thân, lá

(những dấu hiệu của thực vật bậc cao) nên cơ thể chúng được gọi chung là tản Cơ thểchúng có chứa sắc tố quang hop, chúng có khả năng quang tự dưỡng, sử dung nănglượng ánh sáng mặt trời, để tong hop nén cac chất hữu co từ các hợp chất vô cơ đơn

giản [18].

Tảo lục gôm các tế bào sống đơn độc, các tế bao sống thành tập đoàn, đa dạng.Cau trúc tế bào vi tảo lục có tốc độ tiến hoá khác nhau Chúng phân bố rộng khắp từnước ngọt nghèo dinh dưỡng đến nước lo, nước biển Hình dạng cấu trúc chung củatế bào vi tảo lục rất đa dang, có thé có dạng đơn độc hay tập đoàn: có dạng sợi, dạng

hạt, dạng ống, dạng mảng Phần lớn tảo lục có dạng hình cầu, hình bầu dục, hình

vuông, hình chữ nhật, hay hình lưỡi liềm [18]

Khi nghiên cứu về các loài tảo, các nhà khoa học cho thấy tảo lục có vai tròquan trọng trong tự nhiên và đời sống nhân loại [19] Tốc độ phát triển của chúng rấtmạnh, chúng chứa hàm lượng protein rất cao, không chứa độc tố va là nguồn thựcphẩm giàu chất dinh dưỡng cho người và động vật, chúng có khả năng xử lý ô nhiễm

- Cần day du cac vi luong [19]

1.1.2 Gia tri dinh dưỡng cua vi tao

dưới các điều kiện nuôi khác nhau [20].

Phân tích 40 loài tảo thuộc 7 lớp (Bacillariophyceae, Chlorophyceae,Prymnesiophyceae, Cryptophyceae, Eustigmatophyceae, Rhodophyceae, Prasino-

phyceae) cho thấy tảo don bào chứa hàm lượng protein dao động từ 6 — 52%;

carbohydrate từ 5 — 23% và lipid từ 7 — 23% Các lớp tảo khác nhau không có sự khác

biệt về hàm lượng protein, lipid

Vi tảo là nguồn cung cấp vitamin tương đối phong phú: vitamin C, thiamin —

BI, riboflavin — B2, pyridoxine — B6, cyanocobalamin — B12, biotin, pyridoxine [20].

Bang 1.1: Thanh phan hóa học của một số loài tao (% chất khô)

Anabaena cylindrical 43-56 25-30 4-7Aphanizomenon flos-aquae 62 23 3Chlamydomonas rheinhardii 48 17 21

Chlorella pyrenoidosa 57 26 2Chlorella vulgaris 51-58 12-17 14-22

Dunaliella salina 57 32 6

Euglena gracilis 39-61 14-18 14-20

Porphyridium cruentum 28-39 40-57 9-14Scenedesmus obliquus 50-56 10-17 12-14

Spirogyra sp 6-20 33-64 II-2IArthrospira maxima 60-71 13-16 6-7

Spirulina platensis 46-63 8-14 4-9Synechococcus sp 63 15 II

Bảng 1.2: Thông tin về vi tảo Pseudokirchneriella

Giống Pseudokirchneriella

Nganh ChlorophytaLớp Chlorophyceae

Xuất xứ Sông Nitelva, Na uy

Môi trường sống Nước ngọt

Người phân lập Skulberg, O.M

Chu kì sống 3M (14D)

Nhiệt độ thích hợp sinh trưởng 20 (25)Mật độ quang thích hợp sinh trưởng 4-10 (70-80)

(uE/nÏ sec)Khả năng sinh tồn khi bị đóng băng Có

1.1.41 Anh hưởng của ánh sángTảo là loài vi sinh vật tự dưỡng quang năng nên ánh sáng là yếu tố quan trọng

trong quá trình tự dưỡng của tảo.

Cường độ ánh sáng thích hop cho sự phát triển của vi tảo Pseudokirchneriella

là 8000 lux [20].

1.1.4.2 Ảnh hưởng của nhiệt độVi tảo Pseudokirchneriella phát triển tốt trong khoảng nhiệt độ từ 25 — 35°C.Tuy nhiên, nhiệt độ phát triển của vi tảo còn phụ thuộc nhiều vào cường độ chiếu sángvà thành phần môi trường

Khoảng nhiệt độ tối ưu cho vi tao Pseudokirchneriella phát triển là 30°C [20]

1.1.43 Ảnh hưởng của pH môi trườngpH môi trường tối ưu cho vi tảo Pseudokirchneriella phát triển là 7 [20]

1.1.44 Anh hưởng của sự phân phối khí trong môi trường

Khuay trộn môi trường trong nuôi cây tảo là điêu kiện bat buộc Mục dich cua

điều kiện tự nhiên thích hợp với quang hợp của tảo

Sự phân phối khí tối ưu cho vi tảo Pseudokirchneriella phát triển là 10 lỗ sụtkhí đường kính Imm được phân bố đều ở đáy bể [20]

1.1.4.5 Nguôn dinh dưỡng của vi tảo Pseudokirchneriella

Vi tảo Pseudokirchneriella sử dụng CO; như nguồn cacbon chính trong quátrình trao đồi chất.

Vi tảo Pseudokirchneriella hấp thụ CO chủ yếu ở dạng không phân ly Phanứng tổng hợp có thê viết dưới dạng [21]:

HCO3 + 2H›O <> (CH2O) +H;O + On + OH:

HCO; + OH <> CO3” + HạO

2

CO2“ + CO, + HạO <

2HCO3-% Dinh dưỡng nito:

Các hợp chat nito mà vi tảo Pseudokirchneriella có thé sử dung bao gồm NO3 ,

NO» , NH¿”, axit amin, glutamin nguồn nito không anh hưởng nhiều đến sinh lý

của vi tao Pseudokirchneriella.

% Dinh dưỡnø photpho:

Photpho là một yếu tố chính cần cho sự tăng trưởng của vi tao Vi tảo

Pseudokirchneriella sử dụng photpho ở dạng vô cơ như HạPOx và HPO,” Su hap

thụ photpho của vi tao được kích thích bởi ánh sáng Tốc độ thu nhận photpho còn

chịu ảnh hưởng của pH, nông độ P,K”,Na”, MeTM [22].

% Dinh dưỡng oxi và hydro:Oxi can cho sự biên dưỡng va câu trúc của vi tao Oxi là thành phan cua hauhết các hợp chat hữu cơ trong tê bào và là chat nhận điện tử sau cùng trong quá trình

oxy hoá sinh hoc.Vi tảo nhận O; từ khí quyền hoặc từ O; tan trong nước

Ngoài ra, vi tảo còn sử dụng Hạ dé khử các chat FAD, FHN, NAD”, NADP",

pyruvate, Oz [23].

% Dinh dưỡng khoáng:

Vi lượng Fe, K, Na, Ca, Mg đều cần thiết trong quá trình sinh trưởng của vitảo Hàm lượng khoáng trong môi trường sống của tảo có một khoảng nhất định, nếuthiếu thì tảo phát triển kém còn nếu quá thừa lại gây ra ức chế

1.1.5 Các phương pháp thu sinh khốiTrong công nghệ sản xuất sinh khối vi sinh có 2 dang:

Sinh khối gồm những tế bào sống: loại sinh khối này đòi hỏi phải đảm bảo tếbào ở dạng sống và có hoạt tính sinh học cao Do đó việc thu nhận chúng bắt buộcphải đảm bảo các đặc tính sinh học không bị thay đối

Sinh khối gồm những tế bào chết: loại sinh khối này bao gồm các tế bào chếtkhông cần sự hoạt động của chúng do đó việc thu nhận chúng trở nên dé dang hơn

[21].

Ta có thé áp dụng các phương pháp cơ bản sau dé tách sinh khối ra khỏi môitrường nuôi cay:

1.1.5.1 Phương pháp langLà phương pháp cơ học phân riêng hỗn hợp không đồng nhất

Trong công nghiệp người ta thường dùng những biện pháp sau trong phương

pháp lăng các tế bào vi sinh vật để thu nhận sinh khối

- Đề thu nhận các dịch dé uống (bia, rượu vang, nước quả lên men), người tathường hạ nhiệt độ xuống 2 — 4°C Ở nhiệt độ này các tế bào vi sinh vật dễ kết lăngxuống đáy thiết bị lên men

- Nếu chỉ thu nhận sản phẩm trao đổi chất bậc hai, người ta có thé dùng biệnpháp kết tủa nhờ một phản ứng hóa học tương ứng Sau đó người ta thu nhận các sảnphẩm kết tủa này mà không sợ bị lẫn sinh khối vi sinh vật

Trong việc nuôi trông vi tảo hiện nay phương pháp lắng cũng được áp dụng bởi

những ưu điêm như:

- Thiét bi don gian, dé van hanh.

- Chi phí thấp, không tốn nhiều năng lượng

- Thich hợp áp dụng trong nuôi trồng với quy mô lớn

Nhưng bên cạnh đó còn ton tại nhiều điểm hạn chế như:- Chiém nhiêu diện tích

- Thời gian lắng tùy thuộc vào kích thước tế bảo vi tảo nên có những loài tảokhông có hiệu quả kinh tế khi áp dụng phương pháp lăng

- Thời gian lăng tương đối lâu, do thời gian lắng lâu nên có thể tế bảo vi tảo bị

thay đôi thành phân, biến chất hay chết đi [21]

Một số phương pháp đã được đưa ra để tránh tình trạng này:e Thay vì hút bằng bơm chân không ta dùng một bơm nén tạo áp suất xuống

màng lọc.

e Vẫn sử dụng bom chân không nhưng không dé áp suất quá thấp và phải cócánh khuấy phần dung dịch trên lọc cũng như phải duy trì mức dung dịch trêngiấy lọc không được phép cho dung dịch cạn

%%Uu điểm:e Có thé thu sinh khối ở nồng độ loãng.e Thời gian thu sinh khối nhanh

s%* Nhược điểm:

e Không áp dụng cho những loài có kích thước tế bào quá nhỏ.e Hiện tượng bích mang lọc dẫn đến lượng thu hồi mỗi lần không cao lam.e Khó áp dụng quy mô công nghiệp đối với loài tảo có kích thước quá bé [24]

115.3 — Phương pháp ly tam

Dựa trên trọng lượng riêng của vật chất, người ta dùng lực ly tâm tạo ra hiện

tượng tách pha lỏng và pha rắn trong dung dịch nuôi cay Có 2 kiểu ly tâm thường

được sử dụng:

e Phương pháp ly tâm lắng

e Phuong pháp ly tâm lọc.

“* Uu điểm :e Hiệu suất thu sinh khối cao gần như 100%

e Thích hợp cả với những loài vi tảo có kích thước nhỏ.

e Thời gian thu hỏi nhanh.s%* Nhược điểm :

e Tốn năng lượng.e Năng suất nhỏ, chỉ phù hợp quy mô phòng thí nghiệm [21]

1.1.6 Làm khô mẫu bằng bình hút 4m có nối bơm hút chân khôngMục đích là làm khô mẫu nhưng có thé tránh phân hủy mẫu dưới tác dụng của

nhiệt.

s%* Cách tiên hành

Cho mau vi tảo sau ly tâm vào đĩa Petri

e Đặt đĩa Petri vào bình hút 4m, dưới đáy bình có chứa silicagel.e Pay nắp bình, nắp cần được thoa đều bằng vaselin để giữ kin Nắp bình

được nối với máy bơm hút bằng đường ống có van khóa.e Mở van khóa của đường ống và mở bom hút hết không khí trong bình ra

đến khi đạt được chân không.e_ Cho máy bơm hút khoảng 30 — 60 phút tùy công suất máy

e Khóa van bình hút 4m, tat bơm hut Dé yên qua đêm.e Tiếp tục hút mỗi ngày đến khi mẫu chất khô đến khối lượng không đổi.e Muốn việc làm khô đạt hiệu quả, cần phải theo dõi để hoạt hóa lại

silicagel khi cần thiết [25]

1.1.7 Trích ly các chất trong vi tảo

lI.7]I Trich ly

Trích ly là quá trình tach một hoặc một số chat tan trong chat lỏng hay trongchất rắn bằng một chất lỏng khác - gọi là dung môi Nếu quá trình tách chất hòa tantrong chất lỏng bằng một chất lỏng khác thì gọi là trích ly lỏng — lỏng Nếu quá trìnhtách chất hòa tan trong chất rắn bằng một chất lỏng thì gọi là trích ly rắn — lỏng [26]

l.I.7.2 — Mục dich cua qua trình trích ly

e Tach các cấu tử can tách.e Thu được dung dịch có nồng độ đậm đặc.e Phân tách hỗn hợp đồng nhất thành các cau tử thành phân [26]

11.73 — Lựa chọn dung môi trích ly

Chọn dung môi phải có tính trung tính, không độc, không quá dễ cháy, hòa tan

được hợp chất cần khảo sat; sau khi trích ly xong, dung môi đó có thé được loại bỏ dédàng Cần tránh các dung môi độc như benzen hoặc dễ cháy do có nhiệt độ sôi thấp

như diethyl ether

Nguyên tắc chung là "các chất giống nhau sẽ hòa tan nhau": dung môi khôngphân cực hòa tan tốt các hợp chất không phân cực, dung môi có tính phân cực trungbình sẽ hòa tan tốt các hợp chất có tính phân cực trung bình và dung môi phân cựcmạnh sẽ hòa tan tốt các hợp chất phân cực [26]

Trên cơ sở nguyên tắc trên, khi trích ly các chất trong vi tảo như protein, axitamin tốt nhất là sử dụng dung môi là nước

1.2 TONG QUAN VE VAT LIEU NANO

1.2.1 Hat nano kim loai%+ Khái niêm

Vật liệu nano có những tính chất rất đặc biệt khác han với tính chất của cácnguyên t6 cùng loại ở kích thước khối, trong đó nỗi bật lên là các đặc tính liên quanđến hiệu ứng bề mặt và hiệu ứng kích thước [27]

4 Hiệu tng bẻ mặt

Khi vật liệu có kích thước nhỏ thi tỉ số giữa số nguyên tử trên bề mặt va tongsố nguyên tử của vật liệu gia tăng Chính vì vậy mà các hiệu ứng liên quan đến bé mặtsẽ làm cho tính chất của vật liệu nano trở nên khác biệt so với vật liệu khối Hiệu ứngbề mặt luôn có tác dụng với tất cả các giá trị của kích thước, hạt càng bé thì hiệu ứngcàng lớn và ngược lại Ở đây không có giới hạn nào cả, ngay cả vật liệu khối truyềnthống cũng có hiệu ứng bé mặt, chỉ có điều hiệu ứng này nhỏ thường bị bỏ qua Vivậy, việc ứng dụng hiệu ứng bề mặt của vật liệu nano tương đối dễ đàng [27]

Bang 1.3: Số nguyên tử và năng lượng bề mặt của hạt nano hình cầuĐường kính | Số nguyên tử | Tỉ số nguyên tử | Năng lượng bê | Năng lượng bê

hạt trên bê mặt (%) | mặt (erg/mol) mat/N ang

nano (nm) lượng tông(%)

10 30000 20 48.10! 765 4000 40 86.10"! 1432 250 80 2.04.10'' 1431 30 90 9.23.10 S22

%+ Hiệu tng kích thước

Mỗi một tính chất của một loại vật liệu đều được quy định bởi một độ dài đặctrưng hay còn gọi là kích thước tới hạn Độ dai đặc trưng của rất nhiều các tinh chấtcủa vật liệu đều rơi vào kích thước nm Ở vật liệu khối kích thước vật liệu lớn hơn rấtnhiều lần độ dài đặc trưng, điều này dẫn đến các tính chất vật lý đã biết Nhưng khivật liệu ở kích thước có thể so sánh được với độ dài đặc trưng đó thì tính chất có liênquan đến độ dài đặc trưng bị thay đổi đột ngột, khác han so với tính chất đã biết trướcđó O đây không có sự chuyền tiếp một cách liên tục về tính chất khi đi từ vật liệukhối đến vật liệu nano Chính vì vậy, khi nói đến vật liệu nano chúng ta phải nhắc đếntính chất đi kèm của vật liệu đó Cùng một vật liệu, cùng một kích thước, khi xem xéttinh chất này thì thay khác lạ so với vật liệu khối nhưng cũng có thé xem xét tính chat

khác thì lại không có gì khác biệt cả [27].

1.2.2 Sự 6n định của hat nano chong sự keo tu

Hạt mịn, đặc biệt là các hạt có kích thước nano, vì chúng có diện tích bề mặtlớn nên chúng thường tích tụ để tạo thành cụm hoặc các hạt lớn hơn để giảm thiểutong diện tích bề mặt hoặc năng lượng phân giới của hệ thống [25]

Khi các hạt bị kết dính chặt chẽ lại với nhau, những khối cứng được gọi là khối

kết tụ Kết tụ của các hạt mịn có thể xảy ra ở giai đoạn tong hop, trong suốt quá trìnhsây và sự tinh lọc tiếp theo của các hat [28] Vì vậy, thật là quan trọng dé 6n định cáchạt chồng tích tụ tại mỗi giai đoạn của quá trình sản xuất hạt và bột

Kết tụ của các hat mịn xảy ra do lực hút Van der Waals hoặc động lực có xuhướng làm giảm tổng năng lượng bề mặt của hệ thống [29] Năng lượng đây giữa cáchạt thì được đòi hỏi để ngăn cản việc kết tụ của các hạt này Hai phương pháp thườngđược sử dụng là tĩnh điện và ôn định không gian [32-34]:

4 Phương pháp én định tĩnh điệnPhương pháp này thực hiện sự phân tán bằng lực đấy tĩnh điện Hầu hết cácchất có được điện tích bề mặt khi chúng được đưa vào tiếp xúc với môi trường phân

3 CLớp khuếch tán Ễ _ —ế : ca

Se ea

Hình 1.3: Phân bố các điện thế xung quanh hạt tích điện [30]Bè mặt tích điện ảnh hưởng đến sự phân bố không gian của các ion hay phân tửtrong dung dịch xung quanh, hút các ion tích điện trái dẫu và đây các ion tích điệncùng dấu từ bề mặt, hình thành lớp điện tích kép bao quanh hạt keo Lớp điện tích képgôm 2 ban:

Bản trong gdm các ion cùng một dau điện tích năm trên bề mặt hạt keo, tao chohạt có một điện tích nào đó nên được gọi là ion tạo thế Bản ngoài gồm các ion điệntích ngược dấu vừa đủ dé trung hòa điện tích hạt keo được gọi là ion đối Các ion đốinày chịu tác dụng của lực hút tĩnh điện, lực hấp phụ vào bề mặt hạt va lực khuếch tándo chuyển động nhiệt gây ra nên được phân bố thành hai lớp Lớp trong gồm một sốion năm sát bề mặt hạt keo gọi là lớp Stern hay còn gọi là lớp Helmholtz, lớp hấp phụ.Lớp ngoài gồm các ion đối còn lại, gọi là lớp khuếch tán Ở lớp này (lớp khuếch tán)nông độ các ion đối giảm từ trong ra ngoài và khi lớp kép kết thúc thì nồng độ đó

băng nông độ các ion đối trong dung dịch Tùy thuộc vào nồng độ các ion trong dungdịch mà lớp kép có thể dày hay mỏng Khi lớp kép có chiều dày lớn thì hạt keo bềnvững Khi lớp kép mỏng thì hạt keo tiến sát lại gần nhau ở khoảng cách mà lực hút tácdụng mạnh khiến cho các hạt liên kết lại với nhau thành những hạt lớn hơn (gọi là sự

keo tu) [31].

4 Ôn định không gianPhương pháp thứ hai của sự 6n định liên quan đến ảnh hưởng không gian Cácchất cao phân tử hay các chất hoạt động bề mặt hấp phụ vào bề mặt của các hạt keo sẽtạo vỏ solvat hóa bền vững và sắp xếp có định hướng Các chuỗi lyophilic (ưa dung

mô!) cua chúng sẽ hướng vao trong dung môi va tương tác với nhau Sự tương tac

dung môi với chuỗi lyophilic là một hiệu ứng, làm tăng năng lượng tự do của hệ thốngvà tạo ra một hàng rào năng lượng ngăn các hạt tiếp cận gần nhau Khi các hạt tiếpxúc gần nhau thì sự di chuyển của các chuỗi lyophilic hướng vào dung môi sẽ bị hạnchế và tạo ra hiệu ứng entropy Ôn định không gian có thể xảy ra trong trường hợpkhông có hang rao và rất hiệu quả cả trong môi trường nước và môi trường khan.Phương pháp nay ít nhạy cảm đối với tạp chất hoặc chút ít phụ gia hơn là ôn định điện[30] Phương pháp 6n định về không gian đặc biệt hiệu quả đối với hệ có nồng độ pha

phân tán lớn [31].1.2.3 Hạt nano bạc

123.1 Giới thiệu vé nano bạcHạt nano bạc có kích thước từ Inm đến 100nm Ngoài hai hiệu ứng: hiệu ứngkích thước và hiệu ứng bề mặt, hạt nano kim loại đặc biệt là nhóm kim loại quý như

vàng, bạc, đồng, platin còn có một hiệu ứng rất đặc biệt: hiệu ứng plasmon bề mặt

4 Hiệu ứng plasmon bê mặt

Plasma là trạng thái thứ tư của vật chất, là trạng thái mà vật chất là các hạtmang điện chuyển động hỗn loạn Trong kim loại cũng có một loại plasma đó làplasma khí điện tử được sinh ra do các electron trong kim loại tách ra khỏi mối liên

kết với nguyên tử thành các electron dẫn chuyển động tự do, còn các nguyên tử mat

electron trở thành các ion dương [32].

Khi có ánh sáng, tức là có điện từ trường tương tác với bề mặt kim loại, dao

động của vectơ điện trường và vectơ từ trường của ánh sáng làm cho điện tử tự do của

kim loại dao động các điện tử ở chỗ này bị nén lại, mật độ điện tử tăng lên; điện tử ởchỗ kia bị dãn ra, mật độ điện tử giảm xuống Vậy là, ánh sáng tạo ra sóng mật độ

điện tử lan truyền trong plasma điện tử ở kim loại

Thông thường các dao động bị dập tắt nhanh chóng bởi các sai hỏng mạng haybởi chính các nút mạng tinh thé trong kim loại khi quãng đường tự do trung bình của

điện tử nhỏ hơn kích thước Nhưng khi kích thước của kim loại nhỏ hơn quãng đường

tự do trung bình thì hiện tượng dập tắt không còn nữa mà điện tử sẽ dao động cộnghưởng với ánh sáng kích thích Do vậy, tính chất quang của hạt nano có được do sựdao động tập thể của các điện tử dẫn đến từ quá trình tương tác với bức xạ sóng điện

kim loại [35].

1.2.3.2 Ứng dụng của hạt nano bạc

Cac hat nano bac duoc tong hop từ những kỹ thuật khác nhau rất được sự chú ýcủa nhiều nhà khoa học do chúng có những ứng dụng tiềm năng trong nhiều lĩnh vựcnhư xúc tác [2], cảm biến sinh học, quang hoc và hóa học [34], vi điện tử [3], khángkhuẩn [4l Ngoài ra hạt nano bạc có tính tương hợp sinh hoc cao và độc tinh thấp

[34].

Xúc tac nano là một lĩnh vực gân đây phat triên một cach nhanh chóng, liênquan đến việc su dụng các hạt nano như là chat xúc tác Các thuộc tinh xúc tác của các

hạt nano sẽ thay đối theo kích thước của chúng và phương pháp tong hợp chúng [34]

Các kim loại và các ion như Au, Ag va Pt có thé xúc tác phân hủy HO» để tạooxy Bạc cũng là chất xúc tác phố biến nhất cho quá trình oxy hóa của ethylene thành

ethylene oxide và methanol thành formaldehyde [34].

1.2.3.3 Đặc tính kháng khuẩn của bạcBạc là một nguyên t6 có tính kháng khuẩn tự nhiên, có khả năng tiêu diệt phdrộng các loài vi sinh vật gây bệnh, nhưng đồng thời là một chất kháng khuẩn thânthiện môi trường, bởi vì không gây tác dụng độc hại đối với cơ thể con người và độngvật néu được sử dụng với liều lượng phù hợp cho việc khử trùng [35]

Hiện nay tôn tại một sô quan điêm giải thích cơ chê diệt khuân của bạc Cácquan điêm đó chủ yêu dựa trên sự tương tác tinh điện giữa ion bạc mang điện tíchdương và bê mặt tê bào vi khuân mang điện tích 4m và trên sự vô hiệu hóa nhóm thioltrong enzym vận chuyên oxy.

Các nhà khoa học thuộc hãng Inovation Han Quốc cho rằng bạc tác dụng trựctiếp lên mang bảo vệ của tế bào vi khuẩn Mang này là một cau trúc gồm cácglycoprotein được liên kết với nhau băng cau nối axit amin dé tạo độ cứng cho màng.Cac ion bạc vừa mới được giải phóng ra từ bề mặt các hat nano bạc tương tác với cácnhóm peptidoglican (thành phần cấu tạo nên thành tế bào của vi khuẩn) và ức chế khảnăng vận chuyển oxy của chúng vào bên trong tế bào, dẫn đến làm tê liệt vi khuẩn

[35].

Cơ chế tác động của các ion bạc lên vi khuẩn được các nhà khoa học TrungQuốc lam việc trong hãng Anson mô tả như sau: khi ion Ag” tương tác với lớp màngcủa tế bào vi khuẩn gây bệnh nó sẽ phản ứng với nhóm sunphohydril —SH của phân tửenzym vận chuyến oxy và vô hiệu hóa enzyme này dẫn đến ức chế quá trình hô hapcủa tế bào vi khuẩn [35].

Men heat hoi + 2Ag” — = thu đông + 2H"

-SH -SA¿”Hình 1.5: lon bạc vô hiệu hóa enzym chuyên hóa oxy của vi khuẩn [35]Trong khi cơ chế tác dụng của các ion bạc lên vi sinh vat vẫn chưa hoàn toànsáng to, nhưng hau hết các nhà nghiên cứu đều có một quan điểm thống nhất răng:

- Ching phá hủy chức năng hô hap.- Pha hủy chức năng của thành tế bào.- _ Liên kết với DNA của tế bào vi sinh vật và ức chế chức năng sao chép

của chúng [36].

+ Các yếu tố ảnh hưởng tới khả năng diệt khuẩn của keo nano bacKích thước, hình dạng, nồng độ và sự phân bố của hạt nano bạc là các yếu tốảnh hưởng trực tiếp đến tính kháng khuẩn của keo nano bạc Kích thước hạt nano bạclà yếu tố quan trọng quyết định khả năng diệt khuẩn của chúng Hat nano bạc có kíchthước cảng nhỏ thì khả năng diệt khuẩn của chúng càng mạnh vì khi ở kích thướccàng nhỏ thì tỉ số giữa diện tích bề mặt và thể tích càng lớn và hạt cũng có thể dễ dàngtương tác với vi khuẩn hơn [37]

Keo nano bạc có nông độ càng cao va sự phân bô đêu thì kha năng diệt khuan

cảng tốt [37]

1.2.3.4 Các phương pháp chế tạo hạt nano kim loại — nano bạc

Nano kim loại được chế tao bằng nhiều phương pháp khác nhau, tuy nhiên

người ta chia thành hai phương pháp cơ bản là phương pháp từ dưới lên và phương

pháp tứ trên xuống [27]

+ Phuong pháp từ trên xuống

Phương pháp từ trên xuống (top-down) là phương pháp tạo vật liệu nano từ vậtliệu khối ban đầu Phương pháp từ trên xuống thường được sử dụng là phương pháp

ăn mòn laser (ablation laser) [27].

% Phuong pháp từ dưới lênPhương pháp từ dưới lên (bottom-up): là phương pháp tạo hạt nano từ các ion

hoặc các nguyên tử kết hợp lại với nhau Gồm các phương pháp:

- Phuong pháp khử hóa học:Là phương pháp dùng các tác nhân hóa học như axit citric, vitamin C, sodium

borohydride (NaBHa¿), ethanol (côn), ethylene glycol dé khtr ion kim loai thanh kim

loai [27].- Phuong pháp khử vật ly:

Phương khử vật lý dùng các tác nhân vật lý như điện tử, sóng điện từ nanglượng cao như tia gamma, tia tử ngoại, tia laser khử ion kim loại thành kim loai[27].

- Phuong pháp khử hóa lý:Đây là phương pháp trung gian giữa hóa học và vật lý Nguyên lý là dùng

phương pháp điện phân kết hợp với siêu âm dé tao hạt nano[27]

- Phuong pháp khử sinh học:

Dùng vi khuẩn là tác nhân khử ion kim loại Người ta cay vi khuẩn MKY3 vàotrong dung dịch có chứa ion bạc dé thu được hạt nano bạc Phương pháp này đơn giản,than thiện với môi trường và có thé tạo hạt với số lượng lớn [27|

Dùng nam là tác nhân khử ion kim loại Các loại nam thường sử dụng 1a:

Verticillium, Aspergillus, Fusarium oxysporum [ L6] [38].

Sử dung các tac nhân khử sinh học như polyme, protein, axitamin từ dich

trich thuc vat tong hop nano kim loai nhu vang, bac [39] [40] [41]

Phuong phap khu sinh hoc su dung vi khuẩn, nam, các chiết xuất từ thực vatlàm tác nhân khử trong quá trình tổng hợp nano kim loại Phương pháp này thân thiệnmôi trường, an toàn, kinh tế mà còn thu được các hạt nano kim loại với kích thước

nhỏ.

Đối với các hạt nano kim loại thì phương pháp thường được áp dụng là phươngpháp từ dưới lên Nguyên tắc là khử các ion kim loại để tạo thành các nguyên tử trunghòa, sau đó các nguyên tử này kết hợp lại với nhau để tạo ra các hạt nano

1.2.3.5 Các phương pháp khảo sát hạt nano kim loại- nano bac

Xác định đặc trưng của nano bạc bang các phương pháp như: phố hấp thụ tửngoại khả kiến (UV-Vis), kính hién vi điển tử truyền qua (TEM), FT-IR va XRD

1.2.3.6 Tinh hình nghién CỨU trong HWỚC — ngodi nước

4 Tinh hình nghiên cứu trên thé giới

Trên thế giới đã có nhiều công trình nghiên cứu tổng hợp và ứng dụng nanobạc như: tổng hợp keo bạc trong pha nước/dầu (Wanzhong Zhang, Xueliang Qiao,Jianguo Chen) ; chế tạo khẩu trang phau thuật chứa nano bạc với hiệu suất khángkhuẩn cao (Sougata Sarkar, Atish Dipankar Jana, Samir Kumar Samanta, GolamMostafa); co ché khang khuẩn của nano bạc (Y Li, P Leung, L Yao, Q w Song, E.Newton); tong hop va khảo sát các tinh chất lý hoá của hat nano bạc trong cao su thiênnhiên (N H.H Abu Bakar, J Ismail, M Abu Bakar); sản xuất nano bac ứng dụngtrong dược phẩm (X Chen, H J Schluesener) ; chế tạo mang lọc nước kháng khuẩnbang mút xốp Polyurethane chứa nano bạc (Prashant Jain, T Pradeep); hiệu quả tínhkháng khuẩn của dung dịch keo nano bạc lên vải sợi (H J Lee, S Y Yeo, S H

Jeong); phân hủy nhiệt tạo ra hạt nano bạc (S Navaladian, B Viswanathan, R P.Viswanath, T K Varadarajan).

+% Tình hình nghiên cứu trong nước

Cùng với sự phát triển mạnh mẽ của lĩnh vực nano trên thế giới, trong nướccũng có khá nhiều đề tài nghiên cứu về lĩnh vực này tiêu biểu như: Nhóm nghiên cứunano tại Phòng thí nghiệm công nghệ nano — Đại học Quốc gia TP Hồ Chí Minh đãchế tạo nano bạc từ tiền chất AgNO3 bằng phương pháp khử vật ly; khử polyol có sựhỗ trợ của nhiệt vi song; ứng dụng dung dịch keo nano bạc ngâm tâm trên vật liệupolyurethan dé xử lý nguồn nước uống nhiễm khuẩn; chế tạo nano bạc trên nền cao suthiên nhiên bang phương pháp khử hóa học; Tổng hợp xanh hạt nano bạc và dung dịchkeo nano bạc (N.T.P Phong, Ngô Hoàng Minh, Ngô Võ Kế Thành và Đặng MậuChiến); Chế tạo hạt keo nano bạc trong PVP bởi tia gama (Bui Duy Du, Đặng VănPhú, Nguyễn Ngọc Duy, Nguyễn Thị Kim Lan, Võ Thị Kim Lang, Ngô Võ Kế Thành,Nguyễn Thị Phương Phong và Nguyễn Quốc Hiến); chế tạo màng lọc nước khángkhuẩn băng mút xốp Polyurethane chứa nano bạc (Nguyễn Thị Phương Phong, Võ Kế

Thành, Phan Huê Phương).

1.3 VI KHUAN ESCHERICHIA COLI (E.COLI)

Escherichia coli trực khuan Gram (-), có lông quanh thân nên di động được,không sinh nha bảo, hiếu khí và ky khí tuỳ tiện, phát triển dễ dàng trên các môi trườngnuôi cấy thông thường, nhiệt độ thích hop 37°C [42]

Hình 1.6: Vi khuẩn E.coli [42]

1.4 VIKHUAN STAPHYLOCOCUS AUREUS (S.AUREUS)

Staphylococcus aureus thuộc giỗng Staphylococcus, hình cầu, không di động,Gram dương, đường kính 0,5 - 1,5 um, tế bao xếp thành hình chùm nho, hiếu khí hay

CHƯƠNG 2: THỰC NGHIEM

Trong phần này, chúng tôi tiễn hành thực hiện những công việc như sau:

1 Nuôi vi tao Pseudokirchneriella, xây dựng đường cong sinh trưởng của vi

tảo và thu sinh khối vi tảo trong giai đoạn phát triển mạnh nhất

2 Khảo sát sự hình thành nano bạc thông qua phân tích UV-Vis và FT-IR.

3 Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình tong hop nano bac tu dichtrích vi tảo (nồng độ AgNOs3, thé tích dich trích từ vi tao, pH môi trường

- _ Nước cất mua tir Merck

» Dung cu -thiết bi:- Bé nuôi thể tích 10 lít, bình 1 lít, có ống suc khí

- May gia nhiệt.

- May khuấy, cá từ Dia Petri

2.1 TIEN HANH QUY TRÌNH THU SINH KHOI TAO — DỊCH TRÍCH TAO

Tảo giống Pseudokirchneriella được mua từ CCAP (Culture Collection of

Algae and Protozoa) ở Cumbria, Anh quốc Vi tảo được nuôi trong các thiết bị dạng

tam phang thể tích 10 lít (a x b x h = 400 x 100 x 300 mm) trong môi trường Lefebvre— Czarda, theo tiêu chuẩn AFNOR T 90-304 ở nhiệt độ 30°C, chiếu sáng bang đènhuỳnh quang, cường độ 8000 lux được đo bằng máy 086-DAVS, với 16 giờ chiếusáng và 8 giờ tối/ngày [20], chế độ sục khí: lưu lượng 4 lit/phut với 10 lỗ phân phốikhí đều dưới đáy bể [20], sinh khối tảo được thu hoạch trong giai đoạn sinh trưởngmạnh nhất, thời gian thu sinh khối tảo là sau 11 ngày nuôi [20] Sinh khối vi tảo đượcthu hoạch băng phương pháp ly tâm với tốc độ 5000 vòng/phút trong 15 phút để thusinh khối và được bảo quản ở 4°C [20]

2.1.1 Tảo khô

Tảo thu hoạch được ly tâm với tốc độ 5000 vòng/phút trong 15 phút tại 4C.Phần nước trên bé mặt duoc bỏ đi và sinh khối được rửa bằng nước đã khử ion, khử

trùng để loại các chat ban hấp phụ Quá trình rửa được lặp lại 5 lần

Sau đó, chúng tôi tiễn hành làm khô tảo như sau [20]:

- Tao rửa xong ở dang paste được cho vào đĩa Petri.

- _ Đặt đĩa chứa tảo vào bình hút âm và tiễn hành hút chân không khoảng

2.1.2 Dịch trích vi tảo

Lay 6,0g tảo khô cho vào 120mL nước cất hai lần, khuấy, 100°C trongErlenmeyer Sau khi đun sôi, làm nguội hỗn hợp và ly tâm tốc độ 5000 vòng/phúttrong 5 phút Thu lẫy phan dịch trích và lưu trữ ở 4°C dé sử dụng cho các thí nghiệmtiếp theo

2.2 KHẢO SAT CÁC YEU TO ANH HUONG DEN QUA TRÌNH HÌNH THÀNH

NANO BAC TU DICH TRICH VI TAO2.2.1 Tổng hop nano bac

20mL AgNO3 được thêm nhỏ giọt vào 10mL dịch trích từ vi tảo trong

Erlenmeyer, khuấy nhẹ, 30°C, pH = 7 trong 48 giờ

Bản chất và cấu trúc tỉnh thể kim loại bạc được xác định băng nhiều xa tia X(XRD) Hình dạng và kích thước hạt được quan sát và chụp ảnh trên kính hiển vi điệntử truyền qua (TEM) Kích thước trung bình của các hat nano bạc được tinh dựa vàokết quả TEM (tính trên 50 hạt)

2.2.2 Khảo sát các yếu tố ảnh hướng đến kích thước hat nano bạc2.2.2.1 Nông độ dung dịch bạc nitrat ban dau ([AgNO3])

Tiến hành khảo sát tại các giá trị: 0,67mM; 6,67 mM; 33,33 mM; 66,67mM.22.22 Thếtich dịch trích vi tảo Pseudokirchneriella

Tiến hành khảo sát tại các giá tri: 1OmL; 12mL; 15mL; 20mL.

2.2.23 pH

Tién hanh khao sat tại các giá tri: 6; 7; 8; 9 Sử dung HCI 0,1M va NaOH 0,1Mdé điều chỉnh giá tri pH

2.3 KHAO SAT CAC YEU TO ANH HUONG DEN QUA TRINH HINH THANH

NANO BAC TU SINH KHOI VI TAO2.3.1 Tong hop nano bac

Hòa tan 0,5g tảo khô đã nghiền trong Erleenmeyer bằng nước cat, tiếp theo chonhỏ giọt 20mL AgNO3, 30°C, pH = 7 trong 48 giờ, khuấy nhẹ

Hỗn hợp sau phản ứng được ly tâm 5000 vòng/phút, 5 phút Thu phansupernatant (phần nước) màu vàng và bảo quản ở nhiệt độ phòng cho các phân tíchtiếp theo Phần tủa chứa sinh khối vi tảo được thu và sử dụng cho các nghiên cứu tiếp

theo.

2.3.2 Khao sát các yếu tố ảnh hưởng đến kích thước hat nano bạc

2.3.2.1 Nông độ dung dịch bạc nitrat ban dau ([AgNO3])

Khao sát tại các giá tri: 0,67mM; 3,35mM; 6,67mM; 33,33mM và 66,67mM.

2.3.2.2 Khối lượng vi tảo khô PseudokirchneriellaTiến hành khảo sát tại các giá tri: 0,59; 0,6g; 075g; 1,08

2.3.2.3 pH

Tiến hành khảo sát pH tại các giá tri: 6; 7; 8; 9 Sử dụng HCI 0.1M và NaOH0.1M để điều chỉnh giá trị pH