nghiên cứu chế tạo hạt nano bạc và khả năng sát khuẩn của nó
ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ Nguyễn Ngọc Hùng NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO HẠT NANO BẠC VÀ KHẢ NĂNG SÁT KHUẨN CỦA NÓ KHOÁ LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC HỆ CHÍNH QUY Ngành: Vật lý kỹ thuật HÀ NỘI - 2011 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ Nguyễn Ngọc Hùng NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO HẠT NANO BẠC VÀ KHẢ NĂNG SÁT KHUẨN CỦA NÓ KHOÁ LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC HỆ CHÍNH QUY Ngành: Vật lý kỹ thuật Cán bộ hướng dẫn: TS. Nguyễn Đức Quang HÀ NỘI - 2011 Lời cảm ơn Đầu tiên, em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới TS. Nguyễn Đức Quang (Khoa VLKT – ĐHCN – ĐHQGHN) và TS. Lê Anh Tuấn (Viện tiên tiến Khoa học và công nghệ - ĐH Bách Khoa Hà Nội) đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ em trong suốt thời gian vừa qua. Em xin gửi lời cám ơn tới các anh chị trong Viện Vi sinh vật và Công nghệ sinh học – ĐHQG Hà Nội đã chỉ bảo và tạo điều kiện thuận lợi nhất để em hoàn thí nghiệm. Em cũng xin tỏ lòng biết ơn tới các thầy cô và các anh chị khoa Vật lý kỹ thuật, đặc biệt là GS. Lê Trần Bình, TS. Trần Đăng Khoa và TS. Hà Thị Quyến vì đã dạy bảo và giúp đỡ em những lúc khó khăn. Cuối cùng, em xin gửi lời cảm ơn đến gia đình và bạn bè, những người luôn ủng hộ và động viên em trong suốt thời gian vừa qua. Hà Nội, Ngày 19/5/2011 Nguyễn Ngọc Hùng Lời cam đoan Tôi xin cam đoan luận văn này là công trình do tôi tự làm và nghiên cứu, các trích dẫn tôi đều đã ghi rõ trong phần tài liệu tham khảo. Nếu có bất kỳ vấn đề gì xảy ra, tôi xin chịu hoàn toàn trách nhiệm Người viết luận văn: Nguyễn Ngọc Hùng MỤC LỤC Nguyễn Ngọc Hùng 5 HÀ NỘI - 200<số cuối của năm bảo vệ KLTN> 5 Nguyễn Ngọc Hùng 6 HÀ NỘI - 2011 6 HÀ NỘI - 2008 6 Tóm tắt nội dung khóa luận 1 Chương 1: TỔNG QUAN VỀ HẠT NANO BẠC VÀ ỨNG DỤNG CỦA CHÚNG TRONG SINH HỌC 2 1.1.2 Cơ sở khoa học của công nghệ nano 2 Lĩnh vực 3 Tính chất 3 Độ dài tới hạn (nm) 3 Tính chất điện 3 Bước sóng điện tử 3 10-100 3 Quãng đường tự do trung bình không đàn hồi 3 1-100 3 Hiệu ứng đường ngầm 3 1-10 3 Tính chất từ 3 Độ dày vách đômen 3 10-100 3 Quãng đường tán xạ spin 3 1-100 3 Tính chất quang 3 Hố lượng tử 3 1-100 3 Độ dài suy giảm 3 10-100 3 Độ sâu bề mặt kim loại 3 10-100 3 Tính siêu dẫn 3 Độ dài liên kết cặp Cooper 3 0,1-100 3 Độ thẩm thấu Meisner 3 1-100 3 Tính chất cơ 3 Tương tác bất định xứ 3 1-1000 3 Biên hạt 3 1-10 3 Bán kính khởi động đứt vỡ 3 1-100 3 Sai hỏng mầm 3 0,1-10 3 Độ nhăn bề mặt 3 1-10 3 Xúc tác 4 Hình học topo bề mặt 4 1-10 4 Siêu phân tử 4 Độ dài Kuhn 4 1-100 4 Cấu trúc nhị cấp 4 1-10 4 Cấu trúc tam cấp 4 10-1000 4 Miễn dịch 4 Nhận biết phân tử 4 1-10 4 1.1.3 Ứng dụng của công nghệ nano trong sinh học và y học 4 5 1.2 Hạt nano bạc 5 1.2.1 Giới thiệu về bạc kim loại 5 1.2.3 Cơ chế kháng khuẩn của bạc 7 1.2.4 Các phương pháp chế tạo hạt nano kim loại 8 1.2.5 Giới thiệu về hạt nano bạc 9 1.2.5.1 Các phương pháp phân tích hạt nano bạc 9 1.2.5.2 Ứng dụng của nano bạc 12 1.3 Sự sinh trưởng và phát triển của vi khuẩn 16 1.3.1 Đường cong sinh trưởng 16 1.3.1.1 Giai đoạn Tiềm phát (Lag phase) 16 1.3.1.2 Giai đoạn logarit (Log Phase) hay Pha Chỉ số (Exponential Phase) 17 1.3.1.3 Giai đoạn tử vong (Death Phase) 17 1.3.2 Xác định sự sinh trưởng của vi khuẩn 18 1.3.2.1 Xác định số lượng tế bào 18 1.3.2.2 Xác định khối lượng tế bào 19 Chương 2: NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM 21 2.1 Phương pháp chế tạo hạt nano bạc 21 2.1.1 Quy trình công nghệ chế tạo dung dịch nano bạc sử dụng kỹ thuật khử hóa học với bức xạ UV kích thích. 21 2.1.1.1 Hóa chất thí nghiệm sử dụng: 21 2.1.1.2 Thiết bị sử dụng 21 2.1.1.3 Quy trình tổng hợp 21 2.1.2 Cơ chế hình thành hạt nano bạc 23 2.2 Ảnh hưởng của nano bạc lên sự phát triển của vi khuẩn 24 2.2.1 Phương pháp đo OD 24 2.2.2 Các trang thiết bị 24 2.2.3 Các bước tiến hành thí nghiệm 25 2.2.3.1 Chuẩn bị môi trường 25 2.2.3.2 Cấy vi khuẩn 25 KẾT QUẢ ĐO OD 30 0(μg/ml) 30 5(μg/ml) 30 10(μg/ml) 30 15(μg/ml) 30 25(μg/ml) 30 M1 30 M2 30 M1 30 M2 30 M1 30 M2 30 M1 30 M2 30 M1 30 M2 30 0.5 30 0.154 30 0.173 30 0.129 30 0.121 30 0.130 30 0.118 30 0.145 30 0.133 30 0.151 30 0.148 30 1.0 30 0.181 30 0.209 30 0.123 30 0.124 30 0.129 30 0.133 30 0.139 30 0.138 30 0.148 30 0.149 30 1.5 30 0.252 30 0.301 30 0.125 30 0.120 30 0.127 30 0.119 30 0.142 30 0.136 30 0.151 30 0.152 30 2.0 30 0.421 30 0.444 30 0.131 30 0.124 30 0.126 30 0.131 30 0.141 30 0.145 30 [...]... sau: 1 Nghiên cứu quy trình công nghệ và tham gia thử nghiệm chế tạo hạt nano bạc 2 Nghiên cứu ảnh hưởng của hạt nano bạc lên sự phát triển (khả năng ức chế sự phát triển) của vi khuẩn gây bệnh đường ruột E coli 3 Đánh giá hiệu quả ức chế của nano bạc với E coli 1 Chương 1: TỔNG QUAN VỀ HẠT NANO BẠC VÀ ỨNG DỤNG CỦA CHÚNG TRONG SINH HỌC 1.1 Giới thiệu về công nghệ nano 1.1.1 Khái niệm và nguồn gốc của. .. 1.2.3 Cơ chế kháng khuẩn của bạc Hình 2: Tác động của ion bạc lên vi khuẩn Các đặc tính kháng khuẩn của bạc bắt nguồn từ tính chất hóa học của các ion Ag + Ion này có khả năng liên kết mạnh với peptidoglican, thành phần cấu tạo nên thành tế bào của vi khuẩn và ức chế khả năng vận chuyển oxy vào bên trong tế bào dẫn đến làm tê liệt vi khuẩn Nếu các ion bạc được lấy ra khỏi tế bào ngay sau đó, khả năng hoặt... đi vào dung dịch - Phương pháp khử sinh học: Dùng vi khuẩn là tác nhân khử ion kim loại Người ta cấy vi khuẩn MKY3 vào trong dung dịch có chứa ion bạc để thu được hạt nano bạc Phương pháp này đơn giản, thân thiện với môi trường và có thể tạo hạt với số lượng lớn[6] 1.2.5 Giới thiệu về hạt nano bạc Hạt nano bạc là các hạt bạc có kích thước từ 1 nm đến 100 nm Do có diện tích bề mặt lớn nên hạt nano bạc. .. mặt lớn nên hạt nano bạc có khả năng kháng khuẩn tốt hơn so với các vật liệu khối do khả năng giải phóng nhiều ion Ag+ hơn Các hạt nano bạc có hiện tượng cộng hưởng Plasmon bề mặt Hiện tượng này tạo nên màu sắc từ vàng nhạt đến đen cho các dung dịch có chứa hạt nano bạc với các màu sắc phụ thuộc vào nồng độ và kích thước hạt nano 1.2.5.1 Các phương pháp phân tích hạt nano bạc a) Sử dụng kính hiển vi... OD 20 Chương 2: NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM 2.1 Phương pháp chế tạo hạt nano bạc Trong nghiên cứu này, dung dịch nano bạc được cung cấp bởi Viện tiên tiến Khoa học và công nghệ (AIST) của Đại Học Bách Khoa Hà Nội Dung dịch nano bạc được chế tạo bằng kỹ thuật khử hóa học sử dụng bức xạ UV kích thích với chất hoạt động bề mặt là axit oleic 2.1.1 Quy trình công nghệ chế tạo dung dịch nano bạc sử dụng kỹ thuật... Ứng dụng của nano bạc Do thể hiện tính kháng khuẩn tốt nên nano bạc thường được sử dụng để làm chất khử trùng, kháng khuẩn, khử mùi… Có thể kể một vài sản phẩm chứa hạt nano bạc như: - Các dụng cụ chứa thực phẩm: Những đồ dùng bằng nhựa có pha thêm hạt nano bạc có tác dụng khử trùng Qua kiểm tra cho thấy chúng có khả năng diệt 99.9% vi khuẩn 12 Hình 8: Bình sữa làm bằng nhựa có pha thêm nano bạc - Đồ... vô hiệu hóa men này dẫn đến ức chế quá trình hô hấp của tế bào vi khuẩn [14] Hình 3: Ion bạc vô hiệu hóa enzym chuyển hóa oxy của vi khuẩn 7 Ngoài ra các ion bạc còn có khả năng liên kết với các base của DNA và trung hòa điện tích của gốc phosphate do đó ngăn chặn quá trình sao chép DNA[15] Hình 4: Ion bạc liên kết với các base của DNA 1.2.4 Các phương pháp chế tạo hạt nano kim loại - Phương pháp ăn... - Đồ may mặc: hạt nano bạc được tẩm vào các loại sợi để diệt khuẩn và khử mùi Hình 9: Tất làm bằng sợi nilon có pha nano bạc 13 - Các thiết bị điện tử: Điều hòa, tủ lạnh, máy giặt Hình 10: Điều hòa sử dụng bộ lọc nano bạc - Y tế: + Khẩu trang nano bạc: Được thiết kế với 3-4 lớp gồm 2 lớp vải, một lớp vật liệu tẩm nano bạc và than hoạt tính ở giữa, loại khẩu trang này có khả năng diệt khuẩn, diệt virus,... học của dung dịch chứa hạt nano phụ thuộc vào hình dạng, kích thước và nồng độ của hạt, nên ta có thể sử dụng UV-VIS để xác định các thuộc tính trên 11 Hình 7: Ảnh UV-VIS của các hạt nano bạc[ 10] Do hạt nao bạc có kích thước nhỏ hơn 20 nm chỉ có một bề mặt plasmon duy nhất nên trong phổ UV-VIS của chúng chỉ xuất hiện 1 đỉnh duy nhất Người ta xử dụng tính chất này để xác định hình dạng của hạt nano bạc[ 12]... phân tử sinh học nên hiện nay, công nghệ nano đang được đầu tư nghiên cứu đặc biệt là trong lĩnh vực y sinh Các ứng dụng tiêu biểu của công nghệ nano trong lĩnh vực này là: - - Chẩn đoán: Sử dụng các hạt nano (hạt nano vàng, nano từ, chấm lượng tử…) để đánh dấu các phân tử sinh học, vi sinh vật, phát hiện các chuỗi gen nhờ vào cơ chế bắt cặp bổ xung của DNA hoặc cơ chế bắt cặp kháng nguyên – kháng thể . chế tạo hạt nano bạc 2. Nghiên cứu ảnh hưởng của hạt nano bạc lên sự phát triển (khả năng ức chế sự phát triển) của vi khuẩn gây bệnh đường ruột E. coli 3. Đánh giá hiệu quả ức chế của nano bạc. Ứng dụng của công nghệ nano trong sinh học và y học 4 5 1.2 Hạt nano bạc 5 1.2.1 Giới thiệu về bạc kim loại 5 1.2.3 Cơ chế kháng khuẩn của bạc 7 1.2.4 Các phương pháp chế tạo hạt nano kim. ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ Nguyễn Ngọc Hùng NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO HẠT NANO BẠC VÀ KHẢ NĂNG SÁT KHUẨN CỦA NÓ KHOÁ LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC HỆ CHÍNH QUY Ngành: Vật lý kỹ thuật HÀ