Trong hơn 30 năm qua, tổng hợp hóa học được coi là tiêu chuẩn để tổng hợp các hạt nano selen, bao gồm các phương pháp khử xúc tác, kết tủa và phân hủy [8].. Quá trình tìm kiếm các phương
Tính cấp thiết của đề tài
Hóa học các hợp chất thiên nhiên, một lĩnh vực quan trọng trong hóa hữu cơ, đang phát triển mạnh mẽ Selen và các hợp chất của nó đã được sử dụng từ lâu để phòng ngừa bệnh nhờ vào khả năng kháng lại nhiều loại vi khuẩn, virus, tảo và nấm Từ đầu thế kỷ XIX đến giữa thế kỷ XX, selen và các hợp chất của nó ngày càng được áp dụng rộng rãi trong điều trị ung thư và kháng nấm.
Selen là một nguyên tố vi lượng thiết yếu cho cơ thể con người, có đặc tính của cả phi kim và kim loại Các hạt nano selen nổi bật với tốc độ hấp thụ nhanh, hoạt tính sinh học cao và độc tính thấp, cho phép cơ thể hấp thụ trực tiếp và chuyển đổi thành selen hữu cơ Hơn nữa, nano selen thể hiện khả năng kháng khuẩn tiềm năng đối với cả vi khuẩn Gram dương và Gram âm Những tính năng kháng khuẩn, kháng nấm và chống ung thư của nano selen mở ra nhiều ứng dụng giá trị trong lĩnh vực y tế.
Nano selen được sản xuất qua nhiều phương pháp hóa lý khác nhau, với tổng hợp hóa học là tiêu chuẩn trong hơn 30 năm qua, bao gồm các phương pháp khử xúc tác, kết tủa và phân hủy Tuy nhiên, việc sử dụng hóa chất độc hại và ô nhiễm môi trường đã hạn chế sản xuất và ứng dụng nano selen trên quy mô lớn Do đó, việc tìm kiếm các phương pháp sạch hơn và ít độc hại hơn đã dẫn đến sự phát triển của tổng hợp nano sử dụng tác nhân khử sinh học, khai thác tiềm năng của thực vật trong công nghệ nano xanh.
Hợp chất terpenoids, indole và phenolic trong cây dừa cạn mang lại nhiều lợi ích cho sức khỏe, bao gồm điều trị bệnh ngoài da, huyết áp cao, thấp khớp, rối loạn kinh nguyệt và khó tiêu Nhờ vào những đặc tính dược lý này, dừa cạn được trồng phổ biến ở các vùng khí hậu ấm áp, đặc biệt là ven biển Việt Nam Nghiên cứu cho thấy alkaloid có trong hạt và lá dừa cạn có tác dụng kháng khuẩn, trong khi rễ cây là nguồn chính của ajmalicine, một loại thuốc chống tăng huyết áp giúp cải thiện chức năng não và điều trị bệnh tuần hoàn tắc nghẽn.
Với những lý do trên, em quyết định chọn đề tài nghiên cứu với nội dung:
“Nghiên cứu điều chế hạt nano selen bằng tác nhân khử dịch chiết nước lá cây dừa cạn và ứng dụng kháng khuẩn.”
Đối tượng và mục tiêu nghiên cứu
Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
- Lá cây dừa cạn được thu hái tại quận Hải Châu, thành phố Đà Nẵng
- Dịch chiết từ lá cây dừa cạn
Mục tiêu nghiên cứu
- Nghiên cứu xây dựng quy trình tổng hợp nano selen từ dung dịch H2SeO3 và dung dịch chiết nước lá cây dừa cạn làm tác nhân khử
- Thử tác dụng kháng khuẩn, kháng nấm của hạt nano selen tổng hợp được.
Phương pháp nghiên cứu
Phương pháp nghiên cứu lý thuyết
- Thu thập, nghiên cứu các nguồn tài liệu thông tin tham khảo liên quan đến đề tài
- Tìm hiểu các phương pháp thực nghiệm được sử dụng trong quá trình nghiên cứu
- Tổng quan các tài liệu về đặc điểm hình thái thực vật, thành phần hóa học, ứng dụng khả năng kháng khuẩn của lá cây dừa cạn.
Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm
- Phương pháp chiết tách: phương pháp chưng ninh sử dụng dung môi là nước
- Phương pháp phân tích công cụ: phương pháp quang phổ hấp thụ phân tử (UV- VIS)
- Phương pháp đo TEM, EDX, XRD
- Tiến hành nghiên cứu thực nghiệm tại phòng thí nghiệm trường Đại học Sư phạm – Đại học Đà Nẵng.
Nội dung nghiên cứu
Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình chiết tách dịch chiết từ nước lá cây dừa cạn
• Dung môi sử dụng: nước cất
• Phương pháp chiết: chưng ninh và khảo sát các yếu tố:
✓ Ảnh hưởng của tỉ lệ rắn/lỏng
✓ Ảnh hưởng của thời gian chiết
Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình tổng hợp nano selen
• Dung dịch sử dụng: dung dịch H2SeO3
• Phương pháp tổng hợp: chưng ninh và khảo sát các yếu tố:
✓ Ảnh hưởng thể tích dịch chiết
✓ Ảnh hưởng của nhiệt độ tổng hợp
✓ Ảnh hưởng của pH môi trường tạo nano selen
✓ Ảnh hưởng của thời gian tổng hợp nano selen
Ý nghĩa lý luận và ý nghĩa thực tiễn
- Nghiên cứu này giúp cho chúng ta hiểu rõ hơn về phương pháp điều chế hạt nano selen bằng phương pháp hóa học xanh, lành tính, ít độc hại
- Tận dụng nguồn nguyên liệu sẵn có là lá cây dừa cạn để tổng hợp hạt nano selen
Bố cục đề tài
Công trình nghiên cứu gồm 52 trang trong đó có bảng và hình ảnh Phần mở đầu
(3 trang), kết luận (1 trang), tài liệu tham khảo (1 trang) Nội dung đề tài chia làm 3 chương như sau:
Chương 2 – Nguyên liệu và phương pháp nghiên cứu
Chương 3 – Kết quả và thảo luận
TỔNG QUAN
GIỚI THIỆU VỀ CÔNG NGHỆ NANO
1.1.1 Nguồn gốc của công nghệ nano [8]
Richard Feynman, cha đẻ của công nghệ nano, đã có bài phát biểu nổi tiếng vào năm 1959 với tiêu đề “There is plenty room at the bottom” (Còn những khoảng trống ở cấp vi mô) Trong bài phát biểu này, ông trình bày quan điểm về khả năng nghiên cứu và thao tác ở cấp độ nguyên tử, nhấn mạnh tầm nhìn tương lai rằng chúng ta có thể chế tạo và sắp xếp cấu trúc các nguyên tử để tạo ra những vật liệu mới và cấu trúc siêu nhỏ.
Richard Feynman là người tiên phong trong lĩnh vực công nghệ nanorobot, với ý tưởng về việc sử dụng robot siêu nhỏ để thực hiện phẫu thuật và điều trị từ bên trong cơ thể người bệnh Dù đã đề xuất lý thuyết về công nghệ nano, Feynman gặp phải hai thách thức lớn: phát triển động cơ siêu nhỏ và nguồn năng lượng cho nanorobot Năm 1974, giáo sư Norio Taniguchi định nghĩa thuật ngữ “công nghệ nano” tại Đại học Khoa học Tokyo, nhấn mạnh việc chế tạo cấu trúc vi mô từ nguyên tử hoặc phân tử Tiếp theo, tiến sĩ K.Eric Drexler đã mở rộng khái niệm này trong các tác phẩm của mình, giúp công nghệ nano trở nên phổ biến và dẫn đến nhiều phát minh quan trọng trong cuộc sống.
1.1.2 Khái niệm về công nghệ nano [12]
Công nghệ nano, một thuật ngữ xuất hiện từ những năm 1970, đề cập đến việc xử lý vật chất ở quy mô nanomet, tương đương với 1 phần tỷ (10^-9) của các đơn vị đo lường như gam và mét Từ "nano," có nguồn gốc từ tiếng Hy Lạp, được sử dụng để chỉ mức độ nhỏ bé này, ví dụ như nanogam là 1 phần tỷ của gam và nanomet là 1 phần tỷ mét.
Bảng 1.1 So sánh kích thước của một số vật [12]
Micromet àm = 10 3 nm nm Độ dài sợi tóc 80 – 200 80.000 – 200.000
Vi khuẩn ecoli 1 1.000 λ ánh sáng thấy được 400 – 750
Virus đậu mùa 0,2 – 0,3 200 – 300 Đường kính AND 2
Công nghệ nano selen bao gồm các vấn đề chính sau đây:
• Cơ sở khoa học nano
• Phương pháp quan sát và can thiệp ở quy mô nanomet
• Chế tạo vật liệu nano
• Ứng dụng vật liệu nano
Vật liệu nano là những vật liệu có ít nhất một chiều kích thước nanomet, và chúng được phân chia thành ba trạng thái: rắn, lỏng và khí Hiện nay, nghiên cứu chủ yếu tập trung vào vật liệu nano rắn, tiếp theo là chất lỏng và khí Về hình dáng, vật liệu nano được phân loại thành nhiều loại khác nhau.
✓ Vật liệu nano không chiều (cả ba chiều đều có kích thước nano, không còn chiều tự do nào cho điện tử), ví dụ: đám nano, hạt nano
Vật liệu nano một chiều là loại vật liệu có kích thước nano ở hai chiều, trong khi điện tử có thể di chuyển tự do theo chiều còn lại Ví dụ điển hình của vật liệu này bao gồm dây nano và ống nano.
✓ Vật liệu nano hai chiều là vật liệu trong đó một chiều có kích thước nano, hai chiều tự do, ví dụ: màng mỏng
Ngoài ra, còn tồn tại vật liệu nano hay nanocomposite, trong đó một phần của vật liệu có kích thước nanomet (nm), hoặc cấu trúc của nó có dạng nano với các chiều không gian khác nhau, bao gồm một chiều, hai chiều và sự đan xen giữa chúng.
Tính chất độc đáo của vật liệu nano xuất phát từ kích thước siêu nhỏ của chúng, có thể so sánh với các kích thước tới hạn của nhiều tính chất hóa lý Kích thước này không chỉ đơn thuần là một yếu tố, mà còn cho phép vật liệu nano thể hiện các đặc điểm khác lạ, nằm giữa tính chất lượng tử của nguyên tử và tính chất khối của vật liệu Trong khi các tính chất của vật liệu khối thường không bị ảnh hưởng bởi kích thước, thì đối với vật liệu nano, kích thước nhỏ khiến các tính chất này trở nên đặc biệt và khác biệt.
1.1.4 Cơ sở khoa học của công nghệ nano [6]
Công nghệ nano dựa trên ba cơ sở khoa học chính Thứ nhất, sự chuyển tiếp từ tính chất cổ điển sang tính chất lượng tử, trong đó các vật liệu vĩ mô với số lượng nguyên tử lớn sẽ làm mờ đi các hiệu ứng lượng tử, nhưng ở cấu trúc nano với ít nguyên tử, các tính chất này trở nên rõ ràng hơn, chẳng hạn như chấm lượng tử hoạt động như một đại nguyên tử với các mức năng lượng tương tự Thứ hai, hiệu ứng bề mặt cũng đóng vai trò quan trọng trong công nghệ nano, ảnh hưởng đến tính chất và hành vi của vật liệu ở quy mô nhỏ.
Khi kích thước vật liệu giảm, tỉ số giữa các nguyên tử trên bề mặt và tổng số nguyên tử (tỉ số f) gia tăng Điều này dẫn đến sự khác biệt về tính chất giữa nguyên tử bề mặt và nguyên tử bên trong, làm nổi bật hiệu ứng của các nguyên tử bề mặt.
Hiệu ứng bề mặt tăng lên khi tỉ số f tăng, đặc biệt khi kích thước vật liệu giảm xuống đến nanomet, dẫn đến giá trị f tăng đáng kể Hiệu ứng bề mặt có tác động mạnh mẽ với tất cả các kích thước, với hạt nhỏ hơn thì hiệu ứng càng mạnh Do đó, việc ứng dụng hiệu ứng bề mặt của vật liệu nano trở nên dễ dàng hơn.
Bảng 1.2 Số nguyên tử và năng lượng bề mặt của hạt nano hình cầu [6] Đường kính hạt nano (nm)
Tỉ số nguyên tử trên bề mặt (%)
Năng lượng bề mặt (erg/mol)
Năng lượng bề mặt/năng lượng tổng (%)
Các tính chất vật lý và hóa học của vật liệu đều có giới hạn về kích thước, gọi là kích thước tới hạn Khi vật liệu nhỏ hơn kích thước này, các tính chất của nó sẽ thay đổi hoàn toàn Kích thước tới hạn là kích thước mà tại đó vật liệu giữ nguyên các tính chất khi ở dạng khối Vật liệu nano có những tính chất đặc biệt do kích thước của nó có thể so sánh với kích thước tới hạn Ví dụ, điện trở của kim loại tuân theo định luật Ohm ở kích thước vĩ mô, nhưng khi giảm kích thước xuống dưới quãng đường tự do trung bình của điện tử, định luật này không còn áp dụng và điện trở sẽ tuân theo các quy tắc lượng tử Mỗi vật liệu có kích thước tới hạn khác nhau, và trong một vật liệu cũng có nhiều kích thước tới hạn cho các tính chất khác nhau Do đó, khi nghiên cứu vật liệu nano, cần xác định rõ tính chất sẽ nghiên cứu.
Các tính chất như điện, từ, quang và hóa học đều có độ dài tới hạn trong khoảng nanomet (nm), dẫn đến việc ngành khoa học và công nghệ này được gọi là khoa học nano và công nghệ nano.
Bảng 1.3 Độ dài tới hạn của một số tính chất của vật liệu [6]
Lĩnh vực Tính chất Độ dài tới hạn (nm)
Bước sóng điện tử 10 – 100 Quãng đường tự do trung bình không đàn hồi 1 – 100 Hiệu ứng đường ngầm 1 – 10
Tính chất từ Độ dài vách đômen 10 – 100
Quãng đường tán xạ spin 1 – 100
Tính chất quang Hố lượng tử 1 – 100 Độ dài suy giảm 10 – 100
7 Độ sâu bề mặt kim loại 10 – 100
Tính siêu dẫn Độ dài liên kết cặp Cooper 0,1 – 100 Độ thẩm thấu Meisner 1 – 100
Tương tác bất định xứ 1 – 1000
Bán kính khởi động đứt vở 1 – 100
Sai hỏng mầm 0,1 – 10 Độ nhăn bề mặt 1 – 10
Xúc tác Hình học topo bề mặt 1 – 10
Siêu phân tử Độ dài Kuhn 1 - 100
1.1.5 Ứng dụng của vật liệu nano
Công nghệ nano được coi là một cuộc cách mạng công nghiệp, đóng vai trò quan trọng trong việc thúc đẩy sự phát triển của nhiều lĩnh vực như y sinh học, năng lượng, môi trường, công nghệ thông tin và quân sự, đồng thời có tác động sâu rộng đến toàn xã hội.
Trong y sinh học, các hạt nano hoạt động như những robot nano thâm nhập vào cơ thể, cho phép can thiệp ở mức độ phân tử và tế bào Hiện nay, con người đã phát triển các hạt nano với đặc tính sinh học, giúp hỗ trợ chẩn đoán bệnh, dẫn truyền thuốc và tiêu diệt tế bào ung thư.
Năng lượng: Cải thiện chất lượng pin năng lượng mặt trời và tăng cường hiệu quả cũng như khả năng dự trữ của pin và siêu tụ điện; phát triển vật liệu siêu dẫn cho dây dẫn điện nhằm vận chuyển điện năng hiệu quả qua khoảng cách dài Điện tử - cơ khí: Sản xuất linh kiện điện tử nano với tốc độ xử lý nhanh chóng, chế tạo máy tính nano thế hệ mới, ứng dụng vật liệu nano trong thiết bị ghi thông tin siêu nhỏ và màn hình máy tính, điện thoại; phát triển vật liệu nano siêu nhẹ và siêu bền để sản xuất thiết bị cho xe hơi, máy bay và tàu vũ trụ.
HẠT NANO SELEN
1.2.1 Giới thiệu về hạt nano selen
Selenium (Se) được phát hiện vào năm 1817 bởi nhà hóa học Thụy Điển J¨ ns Jakob Berzelius, người đã đặt tên nguyên tố này theo nữ thần mặt trăng Selene trong thần thoại Hy Lạp Trong hơn 100 năm, nghiên cứu về selen ít được chú ý do nhiều hợp chất của nó có thể gây độc và mùi tỏi đặc trưng Hiện nay, Selenium được công nhận là một nguyên tố vi lượng thiết yếu cho sự duy trì và phát triển của động, thực vật, đồng thời là một nguyên tố kim loại tự nhiên có mặt trong mọi loại môi trường.
Hạt nano selen (SeNP) được chú ý đặc biệt nhờ vào hoạt tính sinh học cao và độc tính thấp hơn so với các dạng vô cơ và hữu cơ Kích thước hạt ảnh hưởng đến đặc tính sinh học, với hạt nhỏ hơn thể hiện hoạt tính lớn hơn và khả năng hấp thụ vào tế bào cũng thay đổi theo kích thước Nano selen có ưu điểm sử dụng selen ở trạng thái oxy hóa bằng 0 (Se 0), mang lại độc tính thấp và hoạt tính sinh học tốt hơn so với các trạng thái oxy hóa khác như Se +4 và Se +6 Tuy nhiên, SeNP thường không ổn định và dễ dàng chuyển sang trạng thái không hoạt động Để cải thiện sự ổn định, việc đóng gói SeNPs vào các chất làm ổn định như chitosan (CS) là một phương pháp hiệu quả.
1.2.2 Các phương pháp điều chế hạt nano selen
Nghiên cứu về hạt nano đang ngày càng thu hút sự chú ý, nổi bật với sự khác biệt rõ rệt giữa các tính chất của hạt nano và vật liệu khối Khoa học và công nghệ nano đang mở ra những phương pháp tiên tiến để sản xuất vật liệu nano selen.
Hình 1.2 Các phương pháp tổng hợp khác nhau của hạt nano selen
11 a Phương pháp khử hóa học:
Phương pháp khử muối selen hiện nay là một trong những phương pháp phổ biến và đơn giản nhất để sản xuất hạt nano selen Phương pháp này tận dụng các hợp chất tự nhiên được thu thập từ thực vật hoặc vi sinh vật, mang lại hiệu quả cao trong quá trình sản xuất.
19 sinh vật, hoặc có thể sử dụng các thuốc thử hoặc hóa chất có khả năng giảm trạng thái oxy hóa
Kích thước hạt SeNP được kiểm soát bằng cách sử dụng chất hoạt động bề mặt và chất thúc đẩy tăng trưởng như PVC và axit folic, nhằm tạo ra dung dịch keo ổn định cho nhiều ứng dụng Quá trình khử hóa học sử dụng các hợp chất hóa học làm chất khử, bao gồm nguyên tố và muối selen Sử dụng SeO2 làm tiền chất, PVC làm chất ổn định và KBH4 làm chất khử trong dung dịch lạnh đã cho ra các hạt có kích thước dưới 10 nm, được xác định qua phân tích kính hiển vi điện tử truyền qua (TEM).
Phương pháp tổng hợp vi sóng đã trở thành một trong những kỹ thuật hiệu quả và phổ biến trong việc tổng hợp vật liệu, được biết đến như "lộ trình tổng hợp xanh." Phương pháp này nhanh chóng, tiết kiệm và sạch sẽ, vượt trội hơn so với các phương pháp truyền thống nhờ vào khả năng gia nhiệt trực tiếp từ sóng vi sóng tác động lên phân tử Thông qua việc điều chỉnh thời gian và công suất, kích thước và tính chất của hạt nano selenium (SeNP) có thể được kiểm soát Việc sử dụng các hợp chất hóa học như SDS, PEG 600 và CTAB, kết hợp với nguồn SeCl4 và chất khử như hydrazine hydrate, đã cho phép tạo ra SeNP với kích thước cụ thể.
Phương pháp thủy nhiệt là một kỹ thuật chưa phổ biến trong việc tổng hợp hạt nano selen (SeNP) tương thích sinh học Dù vậy, đã có nhiều báo cáo về việc tổng hợp các hạt SeNP có kích thước nhỏ (~10-20 nm) bằng nguyên liệu thân thiện với môi trường Phương pháp sinh học cũng đang được nghiên cứu để phát triển các hạt SeNP này.
* Sử dụng vi sinh vật: Phương pháp này sử dụng các tác nhân như vi khuẩn, xạ khuẩn, nấm có khả năng khử ion Se 4+ tạo nguyên tử selen
Quá trình khử selen từ dạng Se 4+ về Se 0 thường được thực hiện bởi các tác nhân sinh học như vi khuẩn Morganella RP4 và Morganella psychrotolerans, cùng với các loại nấm như Aspergillus, Penicillium citrinum, Penicillium waksmanii và Penicillium aurantiogriseum Quá trình này được ủ ở nhiệt độ 37°C trong khoảng thời gian từ 24 đến 48 giờ Kết quả thu được là hạt nano có kích thước từ 10 đến 80 nm với bước sóng hấp thụ λ abs trong khoảng 250 đến 560 nm.
* Sử dụng chiết xuất thực vật:
Việc sử dụng chiết xuất thực vật để sản xuất SeNP chất lượng cao tiết kiệm chi phí hơn so với việc nuôi cấy và phân lập vi khuẩn hoặc nấm, do yêu cầu kỹ thuật, kinh nghiệm và thiết bị đặc biệt Phương pháp này không cần thiết bị cụ thể, giảm thiểu lãng phí sản phẩm và không yêu cầu lượng lớn dung môi, làm cho nó trở thành một giải pháp hiệu quả, kinh tế và thân thiện với môi trường.
Chiết xuất thực vật có chứa terpen, flavonoid, tannin, coumarin, axit cinnamic, axit phenolic, vitamin, sterol, polysacarit, enzyme, protein, v.v.có thể đóng vai trò vừa
Selen nanoparticle (SeNP) là chất khử và ổn định, với nguồn gốc thực vật đang được đánh giá cao gần đây Tính đơn giản trong tổng hợp và khả năng ứng dụng sinh học của SeNP mang lại nhiều lợi ích Việc điều chế SeNP từ cây thuốc không chỉ nâng cao các đặc tính có lợi mà còn giúp chuyển đổi các oxyanion độc hại trong môi trường thành selen nguyên tố an toàn Những chất xúc tác sinh học này đóng vai trò quan trọng trong việc bảo vệ môi trường.
1.2.3 Ứng dụng hạt nano selen a Ứng dụng trong nông nghiệp
Việc bổ sung SeNPs vào sản phẩm dinh dưỡng động vật đã cho thấy hiệu quả tích cực, đặc biệt khi sử dụng cho thức ăn dạ dày đơn, động vật nhai lại và thủy sản Hạt nano khoáng chất không chỉ cải thiện tỷ lệ chuyển đổi thức ăn mà còn thúc đẩy sự tăng trưởng và phát triển của tế bào cơ, cải thiện môi trường vi sinh vật đường ruột, hỗ trợ điều trị bệnh ký sinh trùng như bệnh cầu trùng và giảm tỷ lệ tử vong ở gia cầm.
Theo truyền thống, selen được sử dụng trong nuôi trồng thủy hải sản dưới dạng vô cơ (selenit) hoặc hữu cơ (seleno-methionine) Tuy nhiên, việc áp dụng selen ở dạng hạt nano trong thức ăn chăn nuôi có thể mang lại tính khả dụng sinh học cao hơn so với selen vô cơ Mặc dù hiện tại vẫn thiếu các thử nghiệm bổ sung selen nanoparticle (SeNP) trên con người và các sản phẩm thương mại, nhưng lĩnh vực nghiên cứu này đang cho thấy nhiều tiềm năng hứa hẹn.
Hình 1.3 Nano selen nâng cao năng suất cá rô phi sông nile
Nghiên cứu cho thấy việc bón phân chứa SeNP giúp tăng hàm lượng selen trong trái cây, gạo và lá trà, từ đó nâng cao hiệu quả sản xuất Ngoài ra, SeNP cải thiện chu kỳ tăng trưởng, nâng cao chất lượng sản phẩm và kéo dài thời gian bảo quản Bên cạnh đó, SeNP còn có tác dụng tăng cường khả năng chống bệnh và nấm của cây trồng.
Hiện nay, điều trị ung thư yêu cầu áp dụng nhiều phương pháp khác nhau như hóa trị, xạ trị hoặc kết hợp cả hai nhằm giảm tỷ lệ tử vong toàn cầu Tuy nhiên, tác dụng phụ của các liệu pháp này thường gây lo ngại Nghiên cứu cho thấy việc bổ sung
Selen, khi kết hợp với các phương pháp điều trị ung thư thông thường, đã nâng cao hiệu quả của thuốc hóa trị, cải thiện tình trạng bệnh nhân Selen nano (SeNP) không chỉ tăng cường khả năng tương tác và tiêu diệt vi khuẩn mà còn làm giảm khả năng bám dính của chúng Nghiên cứu cho thấy SeNP có độc tính cấp tính thấp hơn bảy lần so với natri selenite và có khả năng chống oxy hóa vượt trội Một nghiên cứu của Wang và cộng sự đã chỉ ra rằng bề mặt polycarbonate được phủ SeNP có khả năng ức chế sự phát triển của vi khuẩn S aureus lên tới 91% sau 24 giờ và 73% sau 72 giờ so với bề mặt không được phủ, mà không cần dùng kháng sinh, sử dụng một yếu tố tự nhiên có lợi cho cơ thể.
TỔNG QUAN VỀ CÂY DỪA CẠN
1.3.1 Đặc điểm chung của cây dừa cạn [2]
Dừa cạn, còn được gọi là hải đằng, dương giác, bông dừa, bông dừa cạn, trường xuân hoa và hoa tứ quý, là một loài thực vật thuộc chi Catharanthus trong họ La bố ma Loài cây này nổi bật với vẻ đẹp của hoa và khả năng sinh trưởng mạnh mẽ, thường được trồng làm cây cảnh và trong các khu vườn.
Tên khoa học: Catharanthus roseus (L.) G Don
Họ (familia): Apocynaceae (Trúc Đào)
Các danh pháp đồng nghĩa: Vinca rosea L, Lochnera rosea Reich
Dừa cạn, một loại cây thường mọc hoang dại, được trồng phổ biến ở nhiều quốc gia nhiệt đới như Việt Nam, Ấn Độ, Indonesia, Philippines, châu Phi, châu Úc và Brazil Đặc biệt, dừa cạn được xem là đặc sản nổi bật của Madagascar, nơi có giá trị dược tính cao nhất thế giới.
Cây dừa cạn, phổ biến ở Việt Nam, đặc biệt tại các tỉnh ven biển, nhưng có thể được trồng ở nhiều nơi khác Trước đây, cây chỉ được trồng làm cảnh, nhưng gần đây đã được khai thác để thu hoạch cây, lá và rễ phục vụ cho việc chế biến thuốc.
Cây ưa sáng và ẩm, có khả năng chịu hạn nhưng phát triển kém trong điều kiện khô hạn Chiều cao của cây từ 0,4 đến 0,8m, với bộ rễ phát triển mạnh mẽ, thân gỗ ở gốc và mềm ở phần trên Cây thường mọc thành bụi dày, lá mọc đối, thuôn dài và đầu lá hơi nhọn Hoa của cây có màu trắng hoặc hồng, tỏa hương thơm, nở rộ riêng lẻ ở các kẽ lá phía trên, và mùa hoa kéo dài gần như quanh năm.
Dừa đại diện cho một kho chứa hơn 130 loại alkaloid quan trọng về mặt y học, nhiều loại trong số đó hiện đang được sử dụng trong điều trị [4]
Theo nghiên cứu của Rajashekara và cộng sự, dịch chiết lá dừa cạn với dung môi methanol có chứa chất chuyển hóa thứ cấp được thể hiện ở Bảng 1.5
Bảng 1.4 Phân tích định tính đối với chiết xuất lá methanol của Catharanthus roseus
STT Lớp chất Dịch chiết lá bằng methanol
10 Tinh dầu dễ bay hơi -
Dừa cạn chứa các terpenoid indole alkaloid (TIA) có tầm quan trọng y học nó sản xuất hơn 130 TIA, một số trong đó có hoạt tính dược lý mạnh
Bảng 1.5 Hàm lượng alkaloid toàn phần có trong bộ phận của cây dừa cạn [2]
Các alkaloid dimeric như anhydrovinblastine, vinblastine và vincristine đã được nghiên cứu và chứng minh có tác dụng chống ung thư nổi bật Những hợp chất này đã được sử dụng trong các thử nghiệm lâm sàng và hiện tại đang được áp dụng trong điều trị ung thư.
1.3.4 Tác dụng chữa bệnh từ dừa cạn [1]
Trị bỏng nhẹ có thể thực hiện bằng cách sử dụng lá dừa cạn giã nát để đắp lên vùng bị bỏng, nhưng chỉ áp dụng cho trường hợp không trầy da Phương pháp này giúp làm mát da, giảm đau và ngăn ngừa bội nhiễm hiệu quả.
* Lỵ trực trùng: Đây là tình trạng đi ngoài nhiều lần, bụng đau từng cơn, phân có chất nhầy, có máu mũi, sút cân nhanh
Bài thuốc hiệu quả bao gồm các thành phần: dừa cạn (sao vàng hạ thổ) 20g, cỏ sữa 20g, cỏ mực 20g, lá khổ sâm 20g, rau má 20g, chi tử 10g, đinh lăng 20g và hoàng liên 10g Để sử dụng, đổ 3 bát nước vào hỗn hợp trên, sắc lấy 1,5 bát và chia thành 3 lần uống trong ngày.
* Phụ nữ bị bế kinh:
Dấu hiệu: Đau bụng, mặt đỏ, bụng dưới căng đầy, tính tình cáu gắt
Bài thuốc bao gồm các thành phần: dừa cạn khô 16g, hồng hoa 10g, tô mộc 20g, nga truật 12g, trạch lan 16g, chỉ xác 8g, hương phụ 12g và huyết đằng 16g Sắc thuốc và uống mỗi ngày một thang, chia thành 3 lần trong ngày để đạt hiệu quả tốt nhất.
Dấu hiệu: Búi trĩ sưng đau, tiết dịch, chảy máu tươi
Bài thuốc 1: Giã nát hoa và lá dừa cạn, lá thầu dầu tía đắp tại chỗ băng lại
Bài thuốc 2 bao gồm các thành phần: dừa cạn (sao vàng) 20g, trần bì 10g, phòng sâm 16g, đương quy 12g, thăng ma 10g, cỏ mực 20g, hoàng kỳ 12g, bạch truật 16g, cam thảo 12g và sài hồ 10g Thuốc được sắc thành 1 thang và chia làm 3 lần uống trong ngày Liệu trình sử dụng thuốc kéo dài liên tục trong 10 ngày, sau đó nghỉ 3 ngày.
- 4 ngày, sau đó tiếp đợt 2
Dấu hiệu: Khát nhiều, uống nhiều, tiểu nhiều
Bài thuốc bao gồm các thành phần: Dừa cạn 16g, thạch hộc 12g, đan bì 10g, ngũ vị 10g, cát căn 20g, hoài sơn 16g, sơn thù 12g, khiếm thực 12g, khởi tử 12g và hoài sơn 16g Thuốc được sắc chia thành 3 lần uống trong ngày, với liều lượng 1 thang mỗi ngày.
Dấu hiệu: Xuất hiện mảng phát ban gây đau đi dọc theo dây thần kinh cảm giác trên bề mặt da Bệnh thường có nguy cơ hay tái phát
Bài thuốc 1 bao gồm các thành phần: dừa cạn (sao vàng hạ thổ) 16g, cam thảo đất 16g, chi tử 10g, thổ linh 16g, bạch linh 10g, kinh giới 12g, nam tục đoan 16g và hạ khô thảo 16g Thuốc được sắc uống mỗi ngày 1 thang, chia làm 3 lần.
Bài thuốc 2: Sử dụng thuốc đắp từ lá dừa cạn và lá cây hòe với tỷ lệ bằng nhau Sau khi giã nhỏ hai loại thảo dược này, tiến hành đắp lên các vùng tổn thương và băng lại để tăng hiệu quả điều trị.
Để hỗ trợ điều trị tăng huyết áp, bạn có thể sử dụng các thành phần như dừa cạn 160g, hoa hòe 150g, cam thảo đất 140g, lá đinh lăng 180g, cỏ xước 160g, đỗ trọng 120g và chi tử 100g Các vị thuốc này cần được sao giòn, tán vụn và trộn đều trước khi bảo quản trong hộp kín để tránh ẩm mốc Để sử dụng, hãy hãm nước sôi vào ấm chuyên dụng.
10 phút có thể dùng được Sử dụng thay trà trong ngày
SƠ LƯỢC VỀ CÁC LOẠI VI KHUẨN [9], [10], [11]
1.4.1 Vi khuẩn Staphylococcus aureus a Phân loại khoa học
Hình ảnh của vi khuẩn Staphylococcus aureus thể hiện ở hình 1.5
Hình 1.5 Hình ảnh Staphylococcus aureus b Đặc điểm
- Staphylococcus aureus (S aureus): tụ cầu vàng được xem là tụ cầu gây bệnh, là
1 trong 3 loài tụ cầu có vai trò trong y học Có khả năng đề kháng với những kháng sinh
Nhóm penicillin, bao gồm methicillin, penicillin, amoxicillin và oxacillin, được xem là "siêu vi khuẩn" do khả năng kháng thuốc mạnh mẽ Hiện nay, các loại kháng sinh này không còn hiệu quả trong việc tiêu diệt MRSA (Staphylococcus aureus kháng nhiều loại thuốc) tại bệnh viện và trung tâm y tế.
Staphylococcus, có nghĩa là chùm nho, là loại cầu khuẩn kị khí tùy ý, thuộc nhóm vi khuẩn Gram dương Chúng không di động, không sinh nha bào và có kích thước hình cầu từ 0.8 đến 1μm Trong các mẫu bệnh phẩm, vi khuẩn có thể xuất hiện đơn lẻ, theo từng đôi hoặc trong các đám nhỏ.
Staphylococcus aureus là một loại vi khuẩn phổ biến trong tự nhiên, thường xuất hiện trong nhiều loại thực phẩm như thịt, trứng và sữa, cũng như trên da, tóc và lông của cả người và động vật Tính chất nuôi cấy của vi khuẩn này rất đa dạng, cho phép chúng phát triển trong nhiều điều kiện khác nhau.
- Vi khuẩn phát triển dễ dàng ở môi trường thông thường, không thể sinh trưởng ở nhiệt độ thấp
- Đặc điểm phát triển: nhiệt độ sinh trưởng tối ưu của S aureus là 18 - 40° Mọc tốt nhất ở 25°C, hiếu khí hay kị khí tùy ý
- Ở canh thang, sau 5 – 6 giờ làm đục môi trường, sau 24 giờ làm đục rõ
- Ở môi trường đặc, khuẩn lạc tròn lồi, bóng láng, óng ánh có thể có màu vàng đậm, màu vàng cam hoặc màu trắng, tương đối lớn sau 24 giờ
- Ngoài ra, S aureus có thể sinh trưởng trên môi trường có hoạt độ thấp hơn các loài vi khuẩn khác hoặc môi trường có nồng độ muối cao
Khi phát hiện trong môi trường, vi khuẩn tạo sắc tố vàng sau 1-2 ngày nuôi cấy ở nhiệt độ phòng Chúng tổng hợp enterotoxin hiệu quả nhất ở nhiệt độ trên 15°C, đặc biệt là khi phát triển ở mức nhiệt 35-37°C.
1.4.2 Vi khuẩn Escherichia coli a Phân loại khoa học
Hình 1.6 Hình ảnh vi khuẩn E coli phóng đại gấp 10000x dưới kính hiển vi b Đặc điểm
- Echerichia coli (E coli) là trực khuẩn Gram âm, kích thước trung bình từ 2 – 3 micromet x 0,5 micromet
Trong môi trường không thích hợp, vi khuẩn có thể phát triển dài như sợi chỉ Chúng phân bố rộng rãi trong môi trường sống trên Trái Đất, có mặt trong thực phẩm và nguồn nước, và thường kí sinh trong ruột già của con người cũng như hầu hết các loài thú đẳng nhiệt.
E coli là loại vi khuẩn có khả năng sống trong cả môi trường hiếu khí và kị khí không bắt buộc Chúng phát triển dễ dàng trên các môi trường nuôi cấy thông thường và một số loài có thể phát triển trong môi trường tổng hợp đơn giản.
NGUYÊN LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
NGUYÊN LIỆU, DỤNG CỤ VÀ HÓA CHẤT
Lá cây dừa cạn được hái tại vườn ở quận Hải Châu, thành phố Đà Nẵng
Để lấy mẫu lá dừa cạn, chọn những lá lớn, tươi, xanh, không bị sâu và dập Rửa sạch bằng nước để loại bỏ bụi bẩn, sau đó rửa lại hai lần bằng nước cất và để ráo hoàn toàn Tiếp theo, cắt nhỏ lá và cân một lượng m gam, cho vào cốc thủy tinh, sau đó sử dụng bình tia để rửa lại bằng nước cất.
2 lần, để ráo và tiến hành thực hiện giai đoạn tạo dịch chiết
Hình 2.1 Nguyên liệu lá cây dừa cạn
2.1.2 Dụng cụ và hóa chất a Dụng cụ và thiết bị
Trong bộ dụng cụ thí nghiệm, bạn sẽ cần một bình cầu 500mL, bếp điện, và giá sắt để hỗ trợ quá trình thực hiện thí nghiệm Ngoài ra, cốc thủy tinh với các dung tích 50mL, 100mL và 250mL cùng với bình tam giác có nút nhám 100mL cũng rất hữu ích Để đo lường chính xác, hãy chuẩn bị pipet với các dung tích 1mL, 5mL, 10mL, 25mL và 50mL, cùng với bình định mức 50mL và 100mL.
- Nhiệt kế; chén sứ, ray, ống đong, bình tia, giấy lọc
- Cân phân tích, tủ sấy, bếp điện, bếp cách thủy
- Máy đo quang phổ tử ngoại - khả kiến UV-Vis
- Máy đo pH b Hóa chất
Tên hóa chất Công thức hóa học
Các hóa chất đều có nguồn gốc từ hãng Merck và có độ tinh khiết PA.
KHẢO SÁT CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN QUÁ TRÌNH CHIẾT LÁ CÂY DỪA CẠN
Ảnh hưởng của một số yếu tố đến quá trình chiết lá cây dừa cạn được khảo sát nhằm thu được dịch chiết nước lá cây dừa cạn
2.2.1 Khảo sát ảnh hưởng của tỉ lệ rắn/lỏng Ảnh hưởng của tỷ lệ khối lượng lá cây dừa cạn/thể tích nước cất được khảo sát trong điều kiện sau: Thời gian chiết: 60 phút, nhiệt độ chiết: đun sôi Đối với thông số tỉ lệ rắn/lỏng, cố định thể tích nước cất V = 100mL, còn giá trị khối lượng mẫu lá cây dừa cạn biến thiên: m = 5 gam, 10 gam, 15 gam, 20 gam, 25 gam
Chọn tỉ lệ rắn/lỏng tối ưu nhất
2.2.2 Khảo sát ảnh hưởng của thời gian chiết Ảnh hưởng của thời gian chiết được khảo sát trong điều kiện sau: nhiệt độ chiết đun sôi, tỷ lệ rắn/lỏng tối ưu ở 2.2.1 Thời gian chiết biến thiên: 50 phút, 60 phút, 70 phút, 80 phút, 90 phút
Chọn thời gian chiết tối ưu.
ĐỊNH TÍNH NHÓM CHẤT HÓA HỌC TRONG DỊCH CHIẾT LÁ CÂY DỪA CẠN
Sau khi xác định thời gian, nhiệt độ chiết và tỉ lệ rắn/lỏng tối ưu, tiến hành chiết mẫu lá cây dừa cạn với các thông số cố định Quá trình này giúp thu được dịch chiết tối ưu cho việc tổng hợp nano selen, từ đó xác định định tính các nhóm hợp chất có trong lá cây dừa cạn.
2.3.1 Định tính nhóm chất tanin
Tanin là hợp chất polyphenol tự nhiên phổ biến trong thực vật, nổi bật với vị chát và tính chất thuộc da Chúng có khả năng liên kết với protein trong da, tạo ra cấu trúc bền vững chống lại quá trình thối rữa Tanin được chia thành hai loại chính: tanin thuỷ phân và tanin ngưng tụ.
Cách tiến hành: chuẩn bị 1 ống nghiệm khô, sạch
- Ống nghiệm: Lấy 1 mL dịch chiết (vàng nhạt) + 5 giọt dung dịch FeCl3 10% (cam) Lắc đều, để yên một thời gian
2.3.2 Định tính nhóm chất flavonoid
Flavonoid là nhóm hợp chất phenol với cấu trúc khung C6-C3-C6, bao gồm hai vòng benzen A và B liên kết qua một mạch ba carbon Các dẫn chất flavonoid thường có màu vàng nhạt hoặc không màu, trong khi các dẫn chất anthocyanidin có màu sắc thay đổi tùy thuộc vào pH của môi trường.
Cách tiến hành: Chuẩn bị 2 ống nghiệm khô, sạch
- Ống nghiệm 1: Lấy 1 mL dịch chiết + H2O + 3 giọt NaOH 20%
- Ống nghiệm 2: Lấy 1 mL dịch chiết + H2O + 3 giọt NaOH 20% Lúc này trong ống nghiệm xuất hiện màu vàng đậm Tiếp tục thêm vào đó vài giọt dung dịch HCl
2.3.3 Định tính nhóm chất saponin
Saponin, hay còn gọi là saponosid, là một nhóm glycosid phong phú trong tự nhiên, thường thấy trong nhiều loại thực vật Chúng sở hữu một số tính chất đặc biệt và có thể được phân loại thành hai loại chính dựa trên cấu trúc hóa học: saponin triterpenoid và saponin steroid.
Cách tiến hành: Chuẩn bị 2 ống nghiệm khô, sạch
- Ống nghiệm 1: Lấy 20 mL nước cất lắc mạnh Để yên và quan sát hiện tượng tạo bọt Dùng để so sánh với ống nghiệm 1
- Ống nghiệm 2: Lấy 1 mL dịch chiết + 20 mL nước cất, dùng ngón tay chặn đầu ống nghiệm, lắc mạnh Để yên
2.3.4 Định tính nhóm chất alkaloid
Alkaloid là các hợp chất hữu cơ chứa nitơ, thường có cấu trúc vòng và phản ứng kiềm Chúng chủ yếu tồn tại trong thực vật và đôi khi có trong động vật, nổi bật với dược lực tính mạnh mẽ.
Cách tiến hành: Chuẩn bị 1 ống nghiệm khô, sạch
- Chuẩn bị thuốc thử Wagner: 1,27 g Iodine + 2 g KI vào 100 mL nước cất Khuấy đều thu được thuốc thử Wagner
- Ống nghiệm: Lấy 3 mL dịch chiết + 3 – 5 giọt thuốc thử Wagner
KHẢO SÁT CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN QUÁ TRÌNH TẠO NANO
Sau khi thu được dịch chiết lá cây dừa cạn tối ưu, chúng tôi tiến hành khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình tạo nano selen một cách tuần tự.
2.4.1 Khảo sát thể tích dịch chiết lá cây dừa cạn
Chúng tôi tiến hành khảo sát khi cố định các thông số như sau:
• Nồng độ dung dịch H2SeO3: 5mM
• Thời gian tạo nano selen: 60 phút
• Nhiệt độ tạo nano selen: 70°C
• Thể tích dung dịch H2SeO3 5mM: 20 mL
• Thể tích dịch chiết: 8mL, 10mL, 12mL, 14mL, 16mL
Chọn ra thể tích dịch chiết tối ưu
2.4.2 Khảo sát nhiệt độ tạo nano selen
• Điều kiện khảo sát như mục 2.4.1
• Thể tích dịch chiết chọn theo mục 2.4.1
• Nhiệt độ tạo nano selen: 60 o C, 70 o C, 80 o C, 90 o C, 100 o C
Chọn ra nhiệt độ tạo nano selen tối ưu
2.4.3 Khảo sát ảnh hưởng của pH
• Điều kiện khảo sát như mục 2.4.2
• Nhiệt độ tạo nano selen chọn ở mục 2.4.2
Chọn ra môi trường pH tối ưu
2.4.4 Khảo sát ảnh hưởng của thời gian tạo nano selen
• Điều kiện khảo sát như mục 2.4.3
• Nhiệt độ tạo nano selen chọn ở mục 2.4.3
• Thời gian tạo nano selen thay đổi: 60 phút, 70 phút, 80 phút, 90 phút, 105 phút,
Chọn ra thời gian tổng hợp nano selen tối ưu.
PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU HẠT NANO SELEN
Chúng tôi đã tiến hành điều chế nano selen dưới các điều kiện tối ưu đã khảo sát Sau đó, dung dịch nano selen vừa tạo thành được phân tích bằng các phương pháp UV-VIS, SEM, EDX và XRD để xác định các đặc tính của nó.
2.5.1 Phương pháp phổ tử ngoại và phổ khả kiến (UV-VIS)
Phổ tử ngoại và khả kiến (UV – VIS) là phương pháp phân tích phổ biến, sử dụng phổ hấp thụ hoặc phản xạ trong khoảng từ vùng cực tím đến vùng ánh sáng nhìn thấy.
Vùng sóng: tử ngoại (UV) 200 – 400 nm khả kiến (VIS) 400 – 800 nm
Hình 2.2 Quang phổ kế UV – VIS
Phổ hấp thụ của các hạt nano kim loại sẽ khác nhau tùy thuộc vào kích thước và hình dạng của chúng Đối với mẫu SeNPs, không có đỉnh hấp phụ đặc trưng như các nano kim loại khác, chẳng hạn như bạc (λmax~400-500 nm) và vàng (λmax~520-570 nm) Theo nghiên cứu của Lin, Wang, Shah và cộng sự, các SeNPs có đường kính nhỏ hơn 100 nm không xuất hiện đỉnh hấp thụ đặc trưng (λmax) trong khoảng bước sóng 200-800 nm.
2.5.2 Kính hiển vi điện tử truyền qua (TEM)
Kính hiển vi điện tử truyền qua (TEM) hoạt động dựa trên nguyên tắc tương tự như thấu kính quang học, nhưng thay vì sử dụng ánh sáng, nó sử dụng sóng điện tử với bước sóng rất ngắn TEM sử dụng các thấu kính điện từ để tập trung và định hình chùm electron, mang lại độ phân giải cao hơn so với kính hiển vi quang học truyền thống.
23 Ảnh của kính hiển vi điện tử truyền qua cho phép ta quan sát được hình dạng và xác định được kích thước của các hạt nano
Hình 2.3 Sơ đồ hoạt động của kính hiển vi điện tử truyền qua
2.5.3 Kính hiển vi điện tử quét (SEM)
Kính hiển vi điện tử quét (SEM) là một thiết bị quang học sử dụng dòng điện tử để tạo ra hình ảnh của mẫu bằng cách quét qua bề mặt mẫu Khi các điện tử tương tác với nguyên tử của mẫu, chúng phát sinh những tín hiệu khác nhau, cung cấp thông tin về hình thái và thành phần của mẫu Dòng điện tử được quét trong máy raster, và vị trí của dòng điện kết hợp với các tín hiệu này giúp tạo ra hình ảnh chi tiết SEM có khả năng đạt độ phân giải lên tới 1nm, cho phép quan sát cấu trúc ở cấp độ nguyên tử.
Các loại tín hiệu trong dò dòng điện tử quét bao gồm điện tử thứ cấp (SE), điện tử tán xạ ngược (BSE) và tia X đặc trưng Detector điện tử thứ cấp phổ biến trên tất cả các máy SEM, trong khi rất ít máy có detector cho tất cả các tín hiệu Tín hiệu từ điện tử thứ cấp tạo ra hình ảnh SEM với độ phân giải cao, cho phép quan sát chi tiết bề mặt lên đến 1nm Nhờ dòng điện hẹp, ảnh SEM có độ sâu trường lớn, tạo ra bề mặt ba chiều rõ ràng, rất hữu ích cho nghiên cứu bề mặt vật liệu.
Hình 2.4 Kính hiển vi điện tử quét SEM
2.5.4 Phổ tán sắc năng lượng tia X (EDX)
Phổ tán xạ năng lượng tia X (EDX hoặc EDS) là một kỹ thuật phân tích hóa học dùng để xác định thành phần của vật rắn thông qua việc ghi lại phổ tia X phát ra từ vật thể khi tương tác với bức xạ, chủ yếu là chùm điện tử có năng lượng cao trong kính hiển vi điện tử.
Kỹ thuật EDX được thực hiện chủ yếu trong kính hiển vi điện tử, nơi mà ảnh vi cấu trúc vật rắn được ghi lại bằng cách sử dụng chùm điện tử năng lượng cao Khi chùm điện tử này chiếu vào vật rắn, nó sẽ xuyên sâu vào nguyên tử và tương tác với các lớp điện tử bên trong, từ đó cung cấp thông tin chi tiết về cấu trúc và thành phần của vật liệu.
Hình 2.5 Mô hình tán xạ tia X
Sự kích thích ngoại Năng lượng phát xạ
Tương tác này dẫn đến việc tạo ra các tia X có bước sóng đặc trưng tỉ lệ với nguyên tử số (Z) của nguyên tử theo định luật Mosley:
Tần số tia X phát ra đặc trưng cho nguyên tử của từng chất trong vật rắn, giúp xác định các nguyên tố hóa học có mặt trong mẫu Ghi nhận phổ tia X từ vật rắn cung cấp thông tin về thành phần và tỉ lệ các nguyên tố này.
Kỹ thuật phân tích EDX chủ yếu được phát triển trong kính hiển vi điện tử, nơi các phép phân tích được thực hiện bằng chùm điện tử năng lượng cao và hệ thấu kính điện tử Phổ tia X phát ra có tần số trải rộng, được phân tích qua phổ kế tán sắc năng lượng, giúp ghi nhận thông tin về các nguyên tố và thành phần EDX đã được phát triển từ những năm 1960 và thiết bị thương phẩm xuất hiện vào đầu những năm 1970, sử dụng detector dịch chuyển Si, Li hoặc Ge.
2.5.5 Phổ nhiễu xạ tia X (XRD)
Nhiễu xạ tia X là hiện tượng xảy ra khi các chùm tia X tương tác với các mặt tinh thể của chất rắn, dẫn đến sự hình thành các cực đại và cực tiểu nhiễu xạ Hiện tượng này xuất phát từ tính tuần hoàn của cấu trúc tinh thể, đóng vai trò quan trọng trong việc phân tích và nghiên cứu vật liệu.
Kỹ thuật nhiễu xạ tia X, thường được gọi là nhiễu xạ tia X, là một phương pháp quan trọng để phân tích cấu trúc của chất rắn và vật liệu Về bản chất vật lý, nhiễu xạ tia X tương tự như nhiễu xạ điện tử, nhưng sự khác biệt trong tính chất phổ nhiễu xạ đến từ cách mà tia X tương tác với nguyên tử, khác với tương tác giữa điện tử và nguyên tử.
Hình 2.6 Ảnh mô hình nhiễu xạ của tia X
Nguyên lý của nhiễu xạ tia X
Khi một chùm tia X với bước sóng nhất định chiếu tới một tinh thể rắn dưới một góc nhất định, hiện tượng nhiễu xạ xảy ra do tính chất tuần hoàn của tinh thể Các mặt tinh thể được sắp xếp cách nhau một khoảng đều đặn, tương tự như các cách từ nhiễu xạ, tạo ra các mẫu nhiễu xạ đặc trưng cho tia X.
Khi quan sát các chùm tia tán xạ theo phương phản xạ, hiệu quan trình giữa các tia tán xạ trên các mặt được tính bằng công thức ∆𝐿 = 2.𝑑.sin𝜃 = 𝑛.𝜆.
Trong đó: n là số nguyên nhân các giá trị 1,2…
Định luật Vulf-Bragg giải thích hiện tượng nhiễu xạ tia X trên các mặt tinh thể Cường độ nhiễu xạ được tính toán theo công thức cụ thể, giúp xác định mức độ chùm tia nhiễu xạ.
𝐼 𝑔 = |𝜓𝑔| 2 𝛼|𝐹 𝑔 | 2 Với 𝛹 𝑔 là hàm sóng của chùm nhiễu xạ, còn 𝐹 𝑔 là thừa số cấu trúc (hay còn gọi là xác suất phản xạ tia X), được cho bởi:
Trong đó: g là vecto tán xạ của chùm nhiễu xạ r là vị trí của nguyên tử thứ i trong ô đơn vị fi là khả năng tán xạ của nguyên tử
Tổng được lấy trên toàn ô đơn vị
- Phổ nhiễu xạ tia X là sự phụ thuộc của cường độ nhiễu xạ vào góc nhiễu xạ (thường dùng là 2 lần góc nhiễu xạ)
Hình 2.7 Máy nhiễu xạ tia X
2.6 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG KHÁNG KHUẨN, KHÁNG NẤM
SƠ ĐỒ QUY TRÌNH THỰC NGHIỆM TẠO NANO SELEN TỪ DỊCH CHIẾT NƯỚC LÁ CÂY DỪA CẠN
- Toàn bộ quy trình thực nghiệm nghiên cứu tạo nano selen bằng dung dịch
H2SeO3 từ dịch chiết nước lá cây dừa cạn được thể hiện ở Hình 2.8
Hình 2.8 Sơ đồ quy trình thực hiện tổng hợp nano selen từ lá dừa cạn
Khảo sát tỉ lệ rắn/lỏng
Khảo sát thời gian chiết
Dịch chiết tối ưu Định tính các nhóm chức
Thử khả năng kháng khuẩn, kháng nấm
Nghiên cứu hạt nano selen
Khảo sát tỉ lệ thể tích dịch chiết
Khảo sát nhiệt độ tạo nano selen
Khảo sát pH môi trường tạo nano selen Đo
Khảo sát thời gian tổng hợp
Lá cây dừa cạn tươi