Nghiên cứu chế tạo bạc nano gắn trên Silica dùng làm chất kháng khuẩn bằng phương pháp chiếu xạ Gamma Co60

ii ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH PTN CÔNG NGHỆ NANO NGUYỄN THỊ KIM LAN NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO BẠC NANO GẮN TRÊN SILICA DÙNG LÀM CHẤT KHÁNG KHUẨN BẰNG PHƢƠNG PHÁP CHIẾU XẠ GAMMA Co-60 Chuyên ngành: Vật liệu Linh kiện Nanô (Chuyên ngành đào tạo thí điểm) TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS NGUYỄN QUỐC HIẾN Thành phố Hồ Chí Minh - 2012 MỤC LỤC MỞ ĐẦU CHƢƠNG TỔNG QUAN 1.1 Giới thiệu vật liệu nano: 1.2.Hạt nano kim loại 1.3 Ứng dụng vật liệu nano 1.4 Giới thiệu sơ lược công nghệ xạ 1.5 Silica (Silic dioxide - SiO2) CHƢƠNG NGHIÊN CỨU - THỰC NGHIỆM 2.1 Nguyên vật liệu, hóa chất, thiết bị dụng cụ 2.2 Phương pháp CHƢƠNG KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN 3.1 Phổ hấp thụ UV-Vis Ag nano/SiO2 sau chiếu xạ 3.2 Ảnh hưởng nồng độ Ag+ đến kích thước hạt Ag nano 3.3 Khảo sát kích thước hạt cấu trúc đặc trưng Ag nano 3.4 Hoạt tính kháng nấm Ag nano/SiO2 3.5 Độ ổn định kích thước Ag nano/SiO2 phối trộn sơn nước 3.6 Hoạt tính kháng nấm Aspergillus niger var Tieghn sơn nước pha trộn với Ag nano/SiO2 KẾT LUẬN DANH MỤC BÀI BÁO, BÁO CÁO KHOA HỌC LIÊN QUAN ĐẾN NỘI DUNG LUẬN VĂN 3 3 9 10 13 13 13 15 15 17 19 19 21 22 MỞ ĐẦU Ở nước, nghiên cứu chế tạo bạc nano kim loại gắn Khoa học công nghệ nano lĩnh vực phát triển nhanh hạt SiO2 chưa thực Xuất phát từ vấn đề chóng Những thành tựu nghiên cứu công nghệ trình bày trên, với mong muốn tạo sản phẩm Ag nano nano ứng dụng nhiều lĩnh vực điện tử, lý, hóa, sinh gắn SiO2 pha vào sơn nước ứng dụng môi học, y dược, môi trường, trường có nhiều vi khuẩn, vi nấm gây bệnh bệnh viện, trường Vật liệu thang đo nano có tính chất đặc biệt thu học, trạm xe công cộng, tiến hành thực đề tài “ nhỏ kích thước tăng diện tích bề mặt Một số đó, bạc kim Nghiên cứu chế tạo bạc nano gắn silica dùng làm chất kháng loại kích thước nano thu hút nhiều quan tâm nghiên cứu Bạc nano khuẩn phương pháp chiếu xạ gamma Co-60” có vai trò quan trọng quy trình sản xuất thủy tinh, gốm sứ, xúc tác xử lý vấn đề nhiễm khuẩn bạc nano có hoạt tính kháng khuẩn, kháng nấm cao Trên giới có nhiều nghiên cứu chế tạo ứng dụng bạc nano thực Một số phương pháp áp dụng để chế tạo bạc nano khử hóa học, khử quang học, sol-gel, chiếu xạ, Phương pháp chiếu MỤC TIÊU VÀ NỘI DUNG CỦA ĐỀ TÀI Mục tiêu: Ứng dụng phương pháp chiếu xạ gamma Co-60 để chế tạo bạc nano gắn SiO2 (Ag nano/SiO2) để làm hoạt chất kháng nấm vi khuẩn dùng sơn nước Nội dung nghiên cứu: xạ sử dụng phổ biến sản phẩm trình phân ly - Chế tạo mẫu Ag nano/SiO2 xạ nước tác nhân khử mạnh, khử bạc ion thành bạc nguyên tử - Khảo sát liều xạ chuyển hóa bão hòa Ag+ → Ag0 cấu trúc Trong trình chế tạo cần sử dụng chất ổn định để hạt bạc tạo đặc trưng Ag nano phương pháp phổ UV-Vis, TEM thành kích thước nano hạn chế trình kết tụ Nhiều nghiên XRD cứu sử dụng polyme polyvinyl alcohol (PVA), polyvinyl pyrrolidon - Đánh giá hoạt tính kháng nấm Ag nano/SiO2 (PVP), chitosan (CTS), alginat, polyacrylate, làm chất ổn định hạt - Khảo sát độ ổn định kích thước Ag nano/SiO2 phối trộn bạc nano Sản phẩm tạo thành dung dịch keo bạc nano ứng dụng sơn chụp ảnh kính hiển vi điện tử quét (SEM) theo thời làm nước rửa vết thương, trang y tế, dung dịch khử mùi thể gian Mặt khác, số công trình nghiên cứu sử dụng vật liệu vô - Đánh giá hoạt tính kháng nấm sơn pha trộn với Ag silica (SiO2), zeolit, titannia (TiO2), alumina (Al2O3), để chế tạo nano/SiO2 phương pháp gây độc môi trường nuôi cấy, đổ đĩa bạc nano ứng dụng lĩnh vực xúc tác, cảm biến, tán xạ phun dịch sinh khối nấm lên màng sơn Raman, xử lý nước Trong SiO2 sử dụng phổ biến để gắn bạc nano SiO2 có tính bền nhiệt, bền hóa học, tạo hệ phân tán suốt, kháng kết khối CHƢƠNG TỔNG QUAN 1.1 Giới thiệu vật liệu nano: 1.1.1 Tính chất chung vật liệu nano 1.1.1.1 Hiệu ứng bề mặt Hiệu ứng bề mặt có tác dụng với tất giá trị kích thước, hạt bé hiệu ứng lớn, diện tích bề mặt tăng ngược lại 1.1.1.2 Hiệu ứng kích thƣớc Thuật ngữ nano áp dụng cho vật có kích thước khoảng từ 0,1 đến 100 nm Hiệu ứng kích thước làm cho vật liệu có tính chất khác biệt so với vật liệu khối 1.1.2 Phân loại vật liệu nano 1.1.2.1 Phân loại theo hình dáng vật liệu Đặt tên theo số chiều bị giới hạn kích thước nano: hạt nano vật liệu nano chiều, dây nano vật liệu nano chiều màng mỏng vật liệu nano chiều 1.1.2.2 Phân loại theo tính chất vật liệu thể khác biệt kích thƣớc nano  Vật liệu nano kim loại  Vật liệu nano bán dẫn  Vật liệu nano từ tính  Vật liệu nano sinh học 1.2.1 Tính chất hạt nano kim loại Hạt kim loại kích thước nano thể đầy đủ tính chất quang, điện, từ, nhiệt 1.2.2 Chế tạo hạt nano kim loại  Từ xuống (top-down approach)  Từ lên (bottom-up approach) Bao gồm phương pháp laser, khử hóa học, sinh học, hóa lý, vật lý 1.3 Ứng dụng vật liệu nano 1.3.1 Ứng dụng vật liệu nano nói chung Vật liệu nano có nhiều ứng dụng lĩnh vực y dược, vật liệu, sinh học 1.3.2 Ứng dụng bạc nano tính chất kháng khuấn 1.3.2.1 Ứng dụng bạc nano Bạc nano chất tập trung nghiên cứu khả kháng khuẩn cao, thân thiện môi trường, tương hợp sinh học, Nhiều sản phẩm chứa bạc nano thương mại hóa máy giặt, tủ lạnh, máy điều hoà không khí, mỹ phẩm, sản phẩm dành cho trẻ em bình sữa, ca uống nước, 1.3.3.2 Tính chất kháng khuấn Phóng thích ion Phá hủy DNA Oxi hoá protein Sự phá vỡ màng tế bào Tạo gốc oxi phản ứng (ROS) 1.2 Hạt nano kim loại Hạt nano kim loại khái niệm để hạt có kích thước nano tạo thành từ kim loại Sự gián đoạn chuyển điện tử Hình 1.6: Minh họa chế kháng khuẩn Ag nano Ag nano kháng nhiều loại vi khuẩn, vi nấm vi rút Hoạt tính kháng khuẩn Ag nano tương tác Ag nano với màng vi khuẩn gây thay đổi phá hủy cấu trúc màng tế 1.4.4.2 Các sản phẩm phân ly xạ nƣớc tính chất chúng Trừ H2 sản phẩm phân ly xạ nước hoạt động đặc biệt bào dẫn đến làm chết tế bào vi khuẩn H, OH, e-aq 1.4 Giới thiệu sơ lƣợc công nghệ xạ 1.4.4.3 Cơ chế Hóa học xạ lĩnh vực nghiên cứu tương tác xạ ion hóa (γ, X, dòng điện gia tốc ) lên hệ hóa học Do lượng xạ cao nên qua môi trường vật chất làm cho nhiều hạt bị ion hóa kích thích phát sinh gốc tự từ xảy phản ứng hóa học theo phương hướng khác 1.4.1 Một số khái niệm định nghĩa 1.4.2 Công nghệ xạ lĩnh vực xạ 1.4.3 Nguồn xạ Ag+ + e-aq → Ago Ag+ + H  Ago e-aq phát từ đồng vị phóng xạ Co (Co điều chế lò 60 phản ứng hạt nhân) đồng vị phóng xạ Cs-137 (Cs-137 tách H+ (1.20)  H tạo trình xạ ly nước tác nhân khử nguyên tử tạo thành dạng dimmer kết hợp với Ag+, trình kết tụ theo bậc tiếp tục kết tụ thành cluster bạc lớn Ago Ag 60 + mạnh khử ion bạc (Ag+) thành bạc nguyên tử (Ago) Những o Nguồn xạ dùng thông thường nguồn gamma (1.19) + Ago  Ag2 (1.21) + +  + (1.22) Ag Ag Agn + Ag+  Ag+n+1 Ag+n+1 + e-aq  Agn+1 (1.23) (1.24)  từ nguồn nhiên liệu cháy lò phản ứng hạt nhân) nguồn Nguyên tử bạc tạo thành có xu hướng bị gốc OH oxi hoá xạ không hạt nhân dòng điện tử gia tốc phát từ máy gia tốc điện trở lại thành bạc ion Vì vậy, alcohol (etanol, iso-propanol ) có vai tử 1.4.4 Các điều kiện ảnh hƣởng đến trình biến tính xạ Các giải thích trình xảy dung dịch nước dựa sở lý thuyết gốc tự phân ly xạ nước 1.4.4.1 Thuyết tự phân ly xạ nƣớc H2O ^^^ H2, H2O2, H•, •OH, e-aq, H3O+ trò quan trọng bắt gốc OH ngăn cản trình oxi hóa bạc nguyên tử thành bạc ion   OH + CH3CH2OH  CH3CHOH + H2O  H + CH3CH2OH  CH3 CHOH + H2 (1.25) (1.26) Gốc thứ cấp CH3CHOH gốc khử, tiếp tục khử Ag+n+1 thành dạng Agon+1 Ag+2 + CH3CHOH  Ag2 + CH3CHO + H+ (1.27) Bạc nguyên tử tạo thành kết hợp với thành cụm tiếp tục 1.5 Silica (Silic dioxide - SiO2) phát triển thành hạt lớn Để hạn chế nguyên tử bạc kết tụ, sử 1.5.1 Giới thiệu chung SiO2 dụng chất ổn định có tính chất hoá lý phù hợp chế tạo bạc nano thông qua liên kết phối hợp hiệu ứng không gian bề mặt trái đất SiO2 sử dụng chủ yếu để sản xuất thủy tinh, Khi đưa Ag+ vào dung dịch keo SiO2 tạo nên cân Ag+ hấp thụ bề mặt SiO2 (Ag+ad) Ag+ dung dịch + Ag + (SiO2) ↔ SiO2 Ag (=Ag ad) + + SiO2 tự nhiên dạng cát thạch anh, vật liệu dồi sợi quang học, gốm sứ, xi măng, kem đánh răng, sợi chịu nhiệt, mỹ phẩm (1.28) 1.5.2 Cấu trúc tinh thể SiO2 Cơ chế trình khử Ag hệ phân tán SiO2 xảy + theo bước: e-aq e-aq a) b) Hình 1.13: Cấu trúc tinh thể SiO2 Hình1.11: Cơ chế trình khử Ag bề mặt hạt SiO2 + 1.5.2.1 Dạng kết tinh - Sự khuếch tán e-aq đến hạt SiO2 (a) - Sự khuếch tán e-aq Trong tinh thể, nguyên tử Si tạo bốn liên kết cộng hóa trị với dọc theo bề mặt hạt để tác dụng với Ag + hấp thu (b) bốn nguyên tử oxi nằm đỉnh tứ diện Mỗi nguyên tử O lại liên kết với hai nguyên tử Si hai tứ diện khác Hệ keo SiO2 tạo thành hạt mang điện tích âm Khi 1.5.2.2 Dạng vô định hình thêm AgNO3, Ag+ hấp thu hạt SiO2 hệ phân tán chiếu xạ, Ag+ bề mặt SiO2 bị khử tạo thành cluster kim loại bạc bao bọc bề mặt hạt SiO2 Môi trường dung dịch SiO2 dạng vô định hình có lắp ghép cách ngẫu nhiên đơn vị SiO4, tạo cấu trúc không 1.5.3 Tính chất SiO2 1.5.3.1 Tính chất vật lý Công thức phân tử SiO2, khối lượng mol 60,084 (g/mol), dạng bột màu trắng, tỉ trọng 2,634 (g/cm3), nhiệt độ nóng chảy 1650 ( 75) Hạt keo Hình 1.12: Phản ứng bề mặt hạt SiO2 C, độ tan nước 0,012 (g/100ml) o 1.5.3.2 Tính chất hóa học SiO2 hợp chất tương đối trơ, không bị axit hòa tan trừ axit flohydric (HF)  Máy đo phổ quang học UV-2401PC, Shimadzu, Nhật Bản Nguồn gamma Co-60 (SVST Co-60) với suất liều 1,3 kGy/h Cân Dung dịch kiềm tác dụng chậm với SiO2 kể đun sôi phân tích, máy khuấy từ, tủ sấy nhiều thiết bị dụng cụ phòng thí nghiệm khác, Trung tâm Nghiên cứu Triển khai Công nghệ Bức 1.5.4 Ứng dụng SiO2 1.5.4.1 Vai trò SiO2 lớp phủ SiO2 có hình thái học hạt dạng chuỗi (chain-like particle morphology) Trong dung dịch, chuỗi liên kết với theo liên kết hydro tạo mạng lưới chiều, tạo thành bẫy phân tử chất lỏng làm tăng độ nhớt 1.5.4.2 SiO2 chất rắn, bột Khi thêm vào bột, SiO2 giúp tạo dòng ngăn kết khối CHƢƠNG NGHIÊN CỨU - THỰC NGHIỆM 2.1 Nguyên vật liệu, hóa chất, thiết bị dụng cụ 2.1.1 Nguyên vật liệu, hóa chất  Bạc nitrat (AgNO3) etanol tinh khiết phân tích, Trung Quốc  Silica (SiO2): kích thước hạt 0,2-0,3m (diện tích bề mặt ~ 200 m2/g), công ty Cabot - Mỹ  Nước cất lần  Môi trường nuôi cấy vi nấm: Sabourou, Himedia, Ấn Độ  Chủng vi nấm phân lập từ tường nhà định danh là: Aspergillus niger var Tieghn Penicillium citrinum Thom 2.1.2 Thiết bị, dụng cụ 10 xạ, Tp HCM  Máy đo TEM: JEM-1400, JEOL, Nhật bản, Phòng thí nghiệm trọng điểm quốc gia Vật liệu Polymer Composite, Đại học Bách khoa, Tp HCM  Máy đo FE-SEM S4800 HITACHI, Nhật bản, Khu công nghệ cao, Tp HCM  Máy đo phổ nhiễu xạ tia X (XRD): X Pert' Pro, Panalytical, Hà Lan, Trung tâm Hạt nhân Tp 2.2 Phƣơng pháp 2.2.1 Chế tạo Ag nano/SiO2 phƣơng pháp chiếu xạ gamma Co-60 Khảo sát nồng độ SiO2 tối ƣu: cho SiO2 vào etanol, nồng độ SiO2 thấp có tượng tách lớp SiO2 etanol, tăng dần hàm lượng SiO2 để đạt hệ phân tán dạng paste (bột nhão) nồng độ SiO2 khảo sát tối ưu 9% Chế tạo mẫu Ag nano/SiO2 (M1, M2, M3) theo nồng độ Ag+ có công thức: SiO2 9% / Etanol 80% / Ag+ từ 5mM đến 20 mM SiO2 cho vào etanol, ngâm trương, khuấy giờ, nồng độ SiO2 9% Hòa tan AgNO3 nước cất, cho từ từ dung dịch AgNO3 vào hệ phân tán SiO2 đạt nồng độ 5, 10 20 mM, khuấy 30 phút Đưa hỗn hợp Ag+/SiO2 vào lọ thủy tinh có nắp đậy 11 12 chiếu xạ nguồn gamma Co-60 Trung tâm Nghiên cứu 2.2.2.6 Khảo sát độ ổn định kích thƣớc Ag nano/SiO2 Triển khai Công nghệ Bức xạ, TP HCM phối trộn sơn 2.2.2 Xác định đặc trƣng tính chất Ag nano/SiO2 Ag nano/SiO2 dạng bột với hàm lượng Ag+ ban đầu 10 mM hòa vào sơn nước (chưa có chất kháng nấm) đạt nồng độ 100 ppm, 2.2.2.1 Đo phổ UV-Vis Mẫu Ag+/SiO2 sau chiếu xạ, pha loãng nước cất đến nồng độ 0,1 mM, cho vào cuvet thạch anh (1 cm), quét phổ dải bước sóng từ 200-800 nm khấy 1h, tốc độ khuấy 1000 vòng/phút Khảo sát độ ổn định kích thước Ag nano/SiO2 trộn sơn ảnh chụp kính hiển vi điện tử quét (SEM) theo thời gian: vừa pha xong, sau tháng sau tháng 2.2.2.2 Tạo mẫu Ag nano/SiO2 dạng bột Mẫu M1, M2 M3 sau đạt liều xạ chuyển hóa bão hòa dạng bột nhão (paste), đổ đĩa thủy tinh, sấy nhiệt độ 60oC 2.2.2.7 Khảo sát hoạt tính kháng nấm Ag nano/SiO2 2.2.2.7.1 Phƣơng pháp đếm khuẩn lạc Phương pháp đếm khuẩn lạc cho phép xác định số lượng tế bào nghiền bi tạo thành bột mịn vi sinh vật sống diện mẫu Tế bào sống tế bào có 2.2.2.3 Chụp ảnh TEM Ag nano/SiO2 chế tạo liều xạ bão hòa chụp ảnh khả phân chia tạo thành khuẩn lạc môi trường chọn lọc 2.2.2.7.2 Mô tả trình thực nghiệm vi sinh kính hiển vi điện tử truyền qua Hoạt tính kháng nấm Ag nano/SiO2 đánh giá 2.2.2.4 Đo phổ XRD Mẫu bột Ag nano/SiO2 với hàm lượng bạc ~ 1,8% (10 mM) đo nhiễu xạ tia X, phổ quét vùng 2 = 10-80 Từ phổ o XRD tính kích thước tinh thể trung bình hạt bạc nano (t) theo phương trình Debye-Scherrer: t (Ao) = 0,9   / (  cos) Trong đó:  = 1,54 Ao, : góc Bragg, : độ rộng nửa chiều cao đỉnh cực phương pháp gây độc môi trường nuôi cấy: Xác định phần trăm ức chế phát triển nấm Aspergillus ( ~ 106 CFU/ml) Penicillium ( ~ 104 CFU/ml) bột Ag nano/SiO2 theo dãy nồng độ là: 30, 50, 70, 100 150 ppm Ag nano Phương pháp kiểm tra tổng số bào tử nấm mốc % ức chế nấm theo công thức sau: đại (Radian) η (%) = 100  ( N1 – N2 ) / N1 2.2.2.5 Xác định hàm lƣợng bạc mẫu N1: số khuẩn lạc đĩa đối chứng (không có Ag nano/SiO2) Hàm lượng bạc mẫu xác định máy đo quang (2.2) N2: Số khuẩn lạc đĩa mẫu khảo sát (có Ag nano/SiO2) phổ hấp thu nguyên tử (Atomic Absorption Spectrophotometric - 2.2.2.8 Đánh giá khả kháng nấm Aspergillus niger var AAS) Trung tâm Phân tích Dịch vụ Thí nghiệm Tp HCM Tieghn sơn đƣợc pha trộn với Ag nano/SiO2 13 14 - Khảo sát điều kiện nhiệt độ thường nhiều ẩm Phổ UV-Vis Ag nano/SiO2 sau chiếu xạ xuất đỉnh hấp Sơn nước có Ag nano/SiO2 sơn lên thụ đặc trưng max ~ 411 nm phổ trước chiếu xạ đan, cấy nấm Aspergillus lên màng sơn Các đan đặt môi Khi liều xạ tăng, mật độ quang (OD) tăng max 408-426 nm trường không khí có nhiều ẩm, tưới nước ngày khoảng liều xạ tương ứng từ 4-20 kGy quan sát theo thời gian Khảo sát liều xạ chuyển hóa (Ag+  Ag0) bão hòa - Khảo sát điều kiện phòng thí nghiệm Đối với mẫu Ag nano/SiO2 có nồng độ Ag+ ban đầu mM, OD Sơn nước có Ag nano/SiO2 sơn lên vải PE, để tăng đến liều xạ 12 kGy đạt giá trị ổn định.Vì 12 kGy liều khô sau ngày tiến hành thí nghiệm đánh giá khả ức chế xạ cần thiết để chuyển mM Ag+ thành Ago Khảo sát tương tự, kết nấm Aspergillus niger var Tieghn màng sơn có chứa Ag hình 5a cho thấy Dbh mẫu Ag nano/SiO2 có nồng độ Ag+ nano/SiO2 (nồng độ Ag nano 100 ppm) với số khuẩn lạc nấm 10 20 mM tương ứng 24 36 kGy dung dịch nước 103 CFU/mL a) b) CHƢƠNG KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN 3.1 Phổ hấp thụ UV-Vis Ag nano/SiO2 sau chiếu xạ a) Hình 3.2: Phổ UV-Vis mẫu Ag nano/SiO2 với nồng độ Ag+ 10 mM b) (a) 20 mM (b) theo liều xạ mM 10 mM OD 1.5 20 mM 0.5 0 20 40 60 L iÒu x¹ (k Gy) Hình 3.1: Phổ UV-Vis mẫu Ag nano/SiO2 với nồng độ Ag+ 5mM theo liều xạ, a) kGy, b) kGy, c) kGy, d) 12 kGy, e) 16 kGy, f) 20 kGy Hình 3.3: Đồ thị OD theo liều xạ mẫu sau chiếu xạ Khảo sát tương tự hình 3.2 3.3 cho thấy Dbh mẫu Ag nano/SiO2 có nồng độ Ag+ 10 20 mM tương ứng 24 36 kGy 15 16 3.2 Ảnh hƣởng nồng độ Ag+ đến kích thƣớc hạt Ag nano hạt Ag nano/SiO2 sau sấy khô Các mẫu Ag nano/SiO2 dạng bột sử dụng phân tích kích thước hạt, hình dạng tinh thể thông qua chụp ảnh TEM phổ XRD Kết phân tích hàm lượng bạc mẫu Ag nano/SiO2 (nồng độ Ag+ ban đầu 10 mM) khoảng 11.360 ppm Hình 3.4:a)Phổ UV-Vis Dbh Ag nano/SiO2 có nồng độ Ag+ 5, d ~ 5-20 (nm) 10 20 mM a) b) c) d ~5-20 (nm) d ~15-30 (nm) d ~20-40 (nm) Bảng 3.1: OD, max Ag nano/SiO2 Nồng độ Ag+ (mM) 10 20 OD 1,42 1,13 0,49 max, nm 418,5 439,0 447,5 Hình 3.6: Ảnh TEM mẫu Ag nano/SiO2 với nồng độ Ag+ ban Kết hình 3.4, bảng 3.1 cho thấy tăng nồng độ Ag+ max Ag nano/SiO2 (dạng paste) tăng OD giảm hay nồng độ Ag+ cao, Ag nano tạo thành có kích thước hạt lớn 3.3 Khảo sát kích thƣớc hạt cấu trúc đặc trƣng Ag nano a) mM 12 kGy 10 mM 24 kGy đầu a) mM, b) 10 mM c) 20 mM Kích thước hạt bạc nhỏ 40 nm ba nồng độ, mẫu Ag nano/SiO2 với nồng độ Ag+ ban đầu 5, 10 20 mM có kích thước hạt tương ứng khoảng 5-20, 15-30 20-40 nm 20 mM 36 kGy b) Hình 3.5: Phổ UV-Vis (a) ảnh chụp (b) mẫu Ag nano/SiO2 dạng bột khô So sánh max OD Ag nano/SiO2 trước sau sấy khô thấy sau sấy khô max tăng, OD giảm liên kết Hình 3.7: Phổ XRD SiO2 (a), Ag nano/SiO2 (nồng độ Ag+ ban đầu 10 mM) (b) Phổ XRD SiO2 (hình 3.7 a) có đỉnh vị trí 2 = 21,9o, chứng tỏ hạt SiO2 có cấu trúc vô định hình Trong phổ XRD Ag nano/SiO2 (hình 3.7 b), đỉnh đặc trưng SiO2 có 17 18 đỉnh đặc trưng bạc kim loại vị trí 2 = 37,96o; 44,23o; 64,22o 77,23 tương ứng với mặt phẳng tinh thể (111), (200), (220) (CFU/ml)  105 o (311) chứng tỏ bạc nano tạo thành có cấu trúc lập phương tâm mặt Ag nano/SiO2 nồng độ Ag+ 10 mM có kích thước tinh thể trung bình hạt bạc nano 23 nm tính theo công thức Debye-Scherrer Tính 20 18 16 14 12 10 toán tương tự mẫu Ag nano/SiO2 nồng độ Ag+ 20 mM có kích Nấm Aspergillus 0% 64% Nồng độ Ag nano cao hiệu kháng nấm mạnh (CFU/ml)  103 độ Ag nano 30, 50, 70, 100, 150 ppm Hiệu kháng nấm Ag nano/SiO2 phụ thuộc vào kích thước, hình dạng hạt Ag nano, cấu trúc tế bào nấm thời gian tiếp xúc Ag nano với vi sinh vật 30 25 20 15 10 0% 70 100 150 Nấm Penicillium 26% 59% Bảng 3.2: Hoạt tính kháng nấm Ag nano/SiO2 theo nồng 30 50 86% 91% 92% 70 100 150 Nồng độ Ag nano độ Ag nano ĐC 30 ppm 50 ppm 70 ppm 100 ppm 150 ppm 50 Hình 3.8: Hoạt tính kháng nấm Aspergillus Ag nano nấm Penicillium 26, 59, 86, 91, 92% tương ứng với nồng CFU/ml Aspergillus Penicillium 1,8×106 2,7×104 6,4×10 2,0×104 5,2×10 1,1×104 3,4×10 3,7×103 3,1×10 2,5×103 7,1×10 2,0×103 30 Nồng độ Ag nano (ppm) Hiệu kháng nấm Aspergillus đạt 64, 71, 81, 82, 96% Tên mẫu 81% 82% 96% thước tinh thể trung bình Ag nano tương ứng 19,9 25,4 nm 3.4 Hoạt tính kháng nấm Ag nano/SiO2 71% (ppm) η (%) Aspergillus Penicillium 0 64 26 71 59 81 86 82 91 96 92 Hình 3.9: Hoạt tính kháng nấm Penicillium theo nồng độ Ag nano ĐC 30 ppm 50 ppm 70 ppm 100 ppm 150 ppm Hình 3.10: Kích thước khuẩn lạc nấm Penicillium theo nồng độ Ag nano 50 CHƢƠNG KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN 51 xạ từ 4-20 kGy tương ứng 408-426 nm Như biết, bạc nano có đặc trưng bước sóng hấp thụ cực đại vùng ánh sáng thấy (max: 390-450 nm), max phụ thuộc vào kích thước, hình dạng cluster bạc nano tạo thành trình chiếu xạ [15, 36] Vì phổ hấp thụ hình chứng tỏ bạc nano tạo thành 3.1 Đặc trƣng phổ hấp thụ UV-Vis Ag nano/SiO2 sau chiếu xạ SiO2 Khảo sát liều chuyển hóa (Ag+  Ag0) bão hòa Liều xạ chuyển hóa bão hòa (Dbh) liều xạ cần để chuyển hoàn toàn Ag+ thành Ag0 Phổ hấp thụ sau chiếu xạ mẫu Ag nano/SiO2 với nồng độ Ag+ mM trình bày hình 3.1 Khi liều xạ tăng, OD bạc nano tăng đến liều xạ 12 kGy đạt giá trị ổn định (OD ~ 1,4) Như vậy, 12 kGy liều xạ cần thiết để chuyển 5mM Ag+ thành Ag0 hay liều xạ kGy khử hoàn toàn 0,42 mM Ag+ hệ phân tán silica thành Ag0 Kết công trình nghiên cứu trước cho thấy, hiệu suất tạo gốc khử (e-aq, H, CH3CHOH) 6/100eV tương ứng với liều xạ kGy khử hoàn toàn 0,57 mM Ag+ [16] Theo Ramnani cộng [36], để khử hoàn toàn 0,5 mM Ag+ thành bạc nguyên tử cần liều xạ 0,9 kGy Trong đó, công trình nghiên cứu A Sárkány cộng [39], cần liều xạ kGy để khử hoàn toàn 2,5 mM Ag+ Kết thí nghiệm nhận công trình cho thấy để khử hoàn toàn 1mM Ag+  Ag0 cần liều xạ 2,4 kGy, cao so với tính toán lý thuyết Nguyên nhân sai khác oxi tự mẫu làm giảm hiệu suất trình khử Hình 3.1: Phổ UV-Vis mẫu Ag nano/SiO2 với nồng độ Ag+ ban đầu 5mM theo liều xạ, a) kGy, b) kGy, c) kGy, d) 12 kGy, e) 16 kGy, f) 20 kGy Phổ hấp thụ UV-Vis (hình 3.1) hệ phân tán Ag nano/SiO2 với nồng độ Ag+ ban đầu mM liều xạ khác cho thấy từ liều xạ kGy phổ UV-Vis xuất đỉnh hấp thụ đặc trưng max ~ 411 nm phổ trước chiếu xạ đỉnh hấp thụ đặc trưng Khi liều xạ tăng, OD tăng max khoảng liều 52 53 mM a) 10 mM OD OD 1.5 20 mM 0.5 0 20 40 Liều xạx¹(kGy) LiÒu (kGy) 60 Hình 3.3: Đồ thị OD theo liều xạ mẫu sau chiếu xạ Khảo sát tương tự kết hình 3.2 3.3 cho thấy Dbh mẫu Ag nano/SiO2 có nồng độ Ag+ ban đầu 10 20 mM tương ứng 24 36 kGy b) Hình 3.2: Phổ UV-Vis mẫu Ag nano/SiO2 với nồng độ Ag+ ban đầu 10 mM (a) 20 mM (b) theo liều xạ 3.2 Ảnh hƣởng nồng độ Ag+ đến kích thƣớc hạt Ag nano Hình 3.4: Phổ UV-Vis Dbh mẫu Ag nano/SiO2 có nồng độ Ag+ ban đầu 5, 10 20 mM 54 55 Phổ UV-Vis liều xạ bão hòa Ag nano/SiO2 có nồng độ Ag+ ban đầu 5, 3.3 Khảo sát kích thƣớc hạt cấu trúc đặc trƣng Ag nano 10 20 mM (hình 3.4) cho thấy, nồng độ bạc ion ban đầu cao, bạc nano tạo thành có OD giảm max chuyển dời thang có giá trị lớn Kết a) thể rõ bảng 3.1 Bảng 3.1: OD, max Ag nano từ mẫu Ag nano/SiO2 có nồng độ Ag+ ban đầu 5, 10 20 mM Nồng độ Ag+ (mM) OD max, nm 1,42 418,5 10 1,13 439,0 20 0,49 447,5 Kết bảng 3.1 cho thấy tăng nồng độ Ag+ max Ag nano tăng b) OD giảm Cụ thể, max đạt giá trị 418,5; 439,0; 447,5 nm OD 1,42; 1,13; 0,49 tương ứng mẫu có nồng độ Ag+ ban đầu 5, 10 20 mM Kết thu chứng tỏ nồng độ Ag+ cao, Ag nano tạo thành có kích thước hạt lớn Điều ghi nhận nghiên cứu chế tạo dung dịch Ag nano sử dụng poly vinylalcol (PVA) làm chất ổn định [13] Hình 3.5: Phổ UV-Vis (a) ảnh chụp (b) mẫu Ag nano/SiO2 dạng bột khô chế tạo từ mẫu Ag+ ban đầu 10mM 56 57 Để thuận lợi cho việc xác định cấu trúc đặc trưng, mẫu Ag nano/SiO2 dạng paste chuyển thành dạng bột khô c) d ~20-40 (nm) Đặc trưng phổ hấp thụ UV-Vis mẫu Ag nano/SiO2 dạng bột khô thể qua hình 3.5a max OD mẫu Ag nano/SiO2 dạng bột khô có hàm lượng Ag+ ban đầu 5, 10 20 mM tương ứng 417,5 (0,24), 436,5 (0,14), 437,5 (0,07) So sánh với OD Ag nano/SiO2 dạng paste thấy sau sấy khô OD giảm Mẫu Ag nano/SiO2 với hàm lượng Ag+ ban đầu 5mM có max OD đo dạng paste tương ứng 418,5 nm 1,42, dạng bột 417,5 nm 0,24 OD giảm giải thích liên kết hạt Ag nano/SiO2 sau sấy khô Các mẫu Ag nano/SiO2 dạng bột (hình 3.5b) sử dụng phân tích hàm lượng bạc (phương pháp AAS), kích thước hạt bạc nano (d), cấu trúc tinh thể hạt Ag nano thông qua chụp ảnh TEM phổ XRD Kết phân tích hàm lượng bạc mẫu Ag nano/SiO2 (nồng độ Ag+ ban đầu 10mM) khoảng 11.360 ppm (phụ lục 1) a) d ~ 5-20 (nm) b) d ~15-30 (nm) Hình 3.6: Ảnh TEM mẫu Ag nano/SiO2 với nồng độ Ag+ ban đầu a) mM, b) 10 mM c) 20 mM Như trình bày trên, mẫu Ag nano/SiO2 dạng bột khô có mật độ quang giảm từ 0,24 đến 0,07 tăng nồng độ Ag+ từ đến 20 mM Kết suy đoán kích thước hạt bạc nano tăng tăng nồng độ Ag+ Điều thể rõ qua kích thước hạt bạc nano xác định từ ảnh TEM Kết ảnh TEM hình 3.6, cho thấy kích thước hạt bạc nhỏ 40 nm ba nồng độ, mẫu Ag nano/SiO2 với nồng độ Ag+ 5, 10 20 mM có kích thước hạt bạc nano tương ứng khoảng 5-20, 15-30 20-40 nm T Tuval [47] cộng nghiên cứu chế tạo Ag nano gắn SiO2 sử dụng phương pháp polyol kết hợp vi sóng, phản ứng có diện polyme PEG 400 làm dung môi Kết cho thấy Ag nano tạo thành có kích thước khoảng 20 nm bề mặt hạt SiO2, nồng độ bạc ion SiO2 sử dụng ban đầu tương ứng 11 mM 0,3% Sự gia tăng nồng độ Ag+ hàm lượng SiO2 không đổi, bạc nano tạo thành có kích thước hạt tăng Điều tăng nồng độ bạc, hiệu cản trở không gian hệ 58 59 phân tán SiO2 hạt Ag nano tạo thành giảm, làm tăng kết tụ Ngoài kích Scherrer Tính toán tương tự từ phổ XRD mẫu Ag nano/SiO2 nồng độ Ag+ ban thước tinh thể trung bình hạt Ag nano xác định qua phổ XRD đầu 20 mM (phụ lục 2) cho kích thước tinh thể trung bình Ag nano tương ứng 19,9 25,4 nm Kết phù hợp với kết công trình nghiên cứu trước Trong nghiên cứu A Sarkany cộng [39], Ag nano/SiO2 chế tạo phương pháp chiếu xạ gamma, nồng độ SiO2 10%, nồng độ Ag+ mM Kết nhận Ag nano có kích thước hạt khoảng 3-7 nm (TEM), kích thước tinh thể trung bình hạt Ag nano 3,8 nm (XRD) 3.4 Hoạt tính kháng nấm Ag nano/SiO2 Bảng 3.2: Hoạt tính kháng nấm Ag nano/SiO2 theo nồng độ Ag nano Xem (phụ lục 3) Ký hiệu mẫu Aspergillus Penicillium CFU/ml η (%) CFU/ml η (%) ĐC (0 ppm) 1,8×106 2,7×104 30 ppm 6,4×105 64 2,0×104 26 50 ppm 5,2×105 71 1,1×104 59 70 ppm 3,4×105 81 3,7×103 86 100 ppm 3,1×105 82 2,5×103 91 150 ppm 7,1×104 96 2,0×103 92 + Hình 3.7: Phổ XRD SiO2 (a), Ag nano/SiO2 (nồng độ Ag ban đầu 10 mM) (b) Cấu trúc tinh thể Ag nano khảo sát phổ nhiễu xạ tia X (XRD) Phổ XRD SiO2 (hình 3.7 a) có đỉnh vị trí 2 = 21,9o, chứng tỏ hạt SiO2 có cấu trúc vô định hình [17, 47] Trong phổ XRD Ag nano/SiO2 (hình 3.7 b), đỉnh đặc trưng SiO2 có đỉnh đặc trưng vị trí 2 = 37,96o; 44,23o; 64,22o 77,23o tương ứng với mặt phẳng tinh thể (111), (200), (220) (311) chứng tỏ bạc nano tạo thành có cấu trúc lập phương tâm mặt (Face Centered Cubic -FCC) [45] Kích thước tinh thể trung bình hạt Ag nano mẫu Ag nano/SiO2 nồng độ Ag+ 10 mM 23 nm tính theo công thức Debye- 60 61 Kết ghi nhận từ bảng 3.2 hình 3.8, 3.9 cho thấy có khác biệt mật độ (CFU/ml)  105 Nấm Aspergillus 20 18 16 14 12 10 tế bào vi nấm nồng độ Ag nano rõ Nồng độ Ag nano cao hiệu 0% kháng nấm mạnh Trong khoảng nồng độ khảo sát từ 30-150 ppm, hiệu kháng nấm Aspergillus đạt 64, 71, 81, 82, 96% nấm Penicillium 26, 59, 86, 91, 92% tương ứng với nồng độ Ag nano 30, 50, 70, 100, 64% 71% 150 ppm Nồng độ Ag nano 150 ppm làm giảm bậc log CFU/ml số tế bào nấm 81% 82% 96% Aspergillus từ ~  106 CFU/ml xuống ~  104 CFU/ml Đối với nấm Penicillium nồng độ Ag nano 100 ppm làm giảm bậc log CFU/ml từ ~  104 30 50 70 100 150 CFU/ml xuống ~  103 CFU/ml Hiệu kháng nấm Ag nano/SiO2 phụ thuộc vào kích thước, hình dạng hạt Ag nano, cấu trúc tế bào loại nấm Nồng độ Ag nano (ppm) thời gian tiếp xúc Ag nano với vi sinh vật [12, 37] S Oh [33] cộng nghiên cứu khả kháng nấm Botrytis cinerea Ag nano/SiO2 65; 99,9; Hình 3.8: Hoạt tính kháng nấm Aspergillus theo nồng độ Ag nano Ngoài ra, hoạt tính kháng nấm Ag nano/SiO2 thể qua kích thước (CFU/ml)  103 Nấm Penicillium 30 25 20 15 10 99,9% nồng độ Ag nano sử dụng tương ứng 10, 50, 100 ppm khuẩn lạc nấm Penicillium citrinum Thom đo sau ngày nuôi cấy sau: 0% Bảng 3.3: Kích thước khuẩn lạc nấm Penicillium citrinum Thom theo nồng độ Ag 26% 59% 86% 91% 92% Nồng độ Ag nano (ppm) ĐC 30 50 70 100 150 Kích thước vòng nấm (mm) 14 10 2,5 2,5 Kết bảng 3.3, hình 3.10 cho thấy kích thước khuẩn lạc nấm Penicillium 30 50 70 100 150 Nồng độ Ag nano (ppm) citrinum Thom giảm dần tăng nồng độ Ag nano Kích thước vòng nấm mẫu đối chứng 14 mm Khi nồng độ Ag nano 100 ppm kích thước vòng nấm 2,5 mm tương tự nồng độ Ag nano 150 ppm Hình 3.9: Hoạt tính kháng nấm Penicillium theo nồng độ Ag nano 62 63 a) ĐC 30 ppm b) 50 ppm c) 70 ppm 100 ppm 150 ppm Hình 3.10: Kích thước khuẩn lạc nấm Penicillium theo nồng độ Ag nano 3.5 Độ ổn định kích thƣớc Ag nano/SiO2 phối trộn sơn Độ ổn định kích thước Ag nano/SiO2 phối trộn sơn nước khảo sát chụp ảnh kính hiển vi điện tử quét (SEM) theo thời gian mẫu pha, sau tháng sau tháng không thấy có khác biệt nhiều (hình 3.11) Điều hàm lượng Ag nano mẫu không đáng kể so với hàm lượng sơn Hình 3.11: Ảnh SEM Ag nano/SiO2 sơn nước pha a), sau tháng b) sau tháng c) 64 65 3.6 Hoạt tính kháng nấm Aspergillus niger var Tieghn sơn nƣớc đƣợc pha trộn với Ag nano/SiO2 3.6.2 Khảo sát điều kiện phòng thí nghiệm 3.6.1 Khảo sát điều kiện nhiệt độ thƣờng nhiều ẩm a/ ĐC (sơn) a) ĐC (vải PE) b) ĐC (Vải PE + sơn) c) Vải PE + sơn + d) Vải + sơn + Ag nano/SiO2 (paste) Ag nano/SiO2 (bột) b/ Agnano/SiO2/sơn Hình 3.12: Nấm Aspergillus sơn sau tháng, a/ ĐC (chỉ có sơn), b/ Sơn chứa Ag nano/SiO2 với nồng độ Ag nano 30 ppm Các mẫu sơn nước có Ag nano/SiO2 sơn lên đan, cấy nấm Aspergillus niger var Tieghn lên màng sơn Sau tháng mẫu đối chứng cho thấy có phát triển nấm bề mặt màng sơn (hình 3.12 a) màng sơn có chứa Ag nano hàm lượng 30 ppm (hình 3.12 b) không thấy có phát triển nấm Hình 3.13: Hoạt tính kháng nấm màng sơn có Ag nano/SiO2 với nồng độ Ag nano 100 ppm điều kiện phòng thí nghiệm 66 67 Kết hình 3.13 cho thấy nấm mộc bao phủ bề mặt mẫu ĐC (hình KẾT LUẬN 3.13 a) ĐC (hình 3.13 b), nấm không mọc bề mặt mẫu vải PE có sơn pha Ag nano 100 ppm/SiO2 dạng paste (hình 3.13 c) Ag nano 100 ppm/SiO2 dạng bột (hình 3.13 d) Chứng tỏ sơn nước có chứa Ag nano/SiO2 Đã nghiên cứu chế tạo bạc nano gắn bề mặt silica (Ag nano/SiO2) phương pháp chiếu xạ gamma Co-60 Liều xạ chuyển hóa bão hòa mẫu có nồng độ Ag+ 5, 10 20 mM thể hiệu kháng nấm Aspergillus niger var Tieghn tốt so với mẫu sơn Ag nano/SiO2 Y Lv et al [28] nghiên cứu gắn Ag nano sứ xốp tương ứng 12, 24 36 kGy Ag nano/SiO2 có kích thước hạt bạc khoảng 5-40 nm với nồng độ bạc ứng dụng xử lý nước Kết nghiên cứu cho thấy số khuẩn E coli nước ban đầu ~ 105 CFU/ml, sau cho nước nhiễm khuẩn chảy qua sứ có Ag nano ion sử dụng ban đầu 5-20 mM với tốc độ 0,01 L/phút số khuẩn lạc nước CFU/ml Như vậy, Ag nano/SiO2 cho thấy hoạt tính kháng nấm Aspergillus, Hạt Ag nano tạo thành có cấu trúc lập phương tâm mặt, kích thước tinh thể trung bình Ag nano 23 nm nồng độ Ag+ ban đầu 10 mM Penicillium hiệu điều kiện nghiên cứu mở khả ứng dụng phối Số tế bào nấm Aspergillus giảm bậc log CFU/ml (96%) nồng độ Ag nano trộn vào sơn nước tạo sơn kháng khuẩn, nấm mốc môi trường có nhiều vi 150 ppm số tế bào nấm Penicillium giảm bậc log CFU/ml (91%) nồng độ Ag khuẩn gây bệnh trường học, trạm xe công cộng nano 100 ppm từ dung dịch nấm có nồng độ ban đầu tương ứng ~  106 CFU/ml ~  104 CFU/ml Độ ổn định kích thước Ag nano/SiO2 phối trộn sơn chụp ảnh kính hiển vi điện tử quét (SEM) theo thời gian không thấy có khác biệt đáng kể Trong điều kiện phòng thí nghiệm sơn nước có chứa Ag nano/SiO2 với hàm lượng Ag nano 100 ppm cho hiệu kháng nấm Aspergillus cao so với mẫu sơn Ag nano/SiO2 Trong điều kiện nhiệt độ thường nhiều ẩm, màng sơn có chứa Ag nano/SiO2 cho thấy có hiệu ứng kháng nấm Aspergillus so với mẫu Ag nano/SiO2 tiếp tục theo dõi theo thời gian Sản phẩm dạng bột Ag nano/SiO2 có triển vọng để ứng dụng làm chất kháng khuẩn, kháng nấm sản phẩm sơn, kem đánh răng, bao bì thực phẩm 68 69 MỘT SỐ KIẾN NGHỊ TÀI LIỆU THAM KHẢO Tác giả thực đề tài xin có số kiến nghị sau: - Khảo sát thêm hiệu ứng kháng nấm màng sơn có Ag nano/SiO2 điều kiện môi trường tự nhiên theo thời gian - Khảo sát khả phối trộn Ag nano/SiO2 với loại nhựa để sản xuất sản phẩm nhựa kháng khuẩn Tiếng Việt Bùi Duy Du cộng (2007), “ Nghiên cứu chế tạo bạc nano phương pháp chiếu xạ”, Tạp chí Hóa học Ứng dụng, 63(3), Tr 40-42 Nguyễn Quốc Hiến (2006), Giáo trình Công Nghệ Bức Xạ Biến Tính Vật Liệu Polyme, Tp.HCM Trương Kim Hiếu (2006), Giáo trình công nghệ nano, Bộ môn Vật Lý Ứng Dụng, Trường ĐHKHTN, ĐHQG Tp.HCM, Tr 125-128 Hà Thúc Huy (2000), Giáo trình hóa keo, Nhà xuất ĐHQG Tp.HCM, Tr 108-109 Nguyễn Thị Kim Lan (2007), “Nghiên cứu chế tạo bạc nano phương pháp chiếu xạ gamma Co-60 sử dụng PVA, Alginat làm chất ổn định” Luận văn Đại học, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Tp HCM, tr.7-8 Đặng Văn Phú cộng (2008), “Chế tạo keo bạc nano phương pháp chiếu xạ sử dụng polyvinyl pyrolidon/chitosan làm chất ổn định”, Tạp chí Khoa học Công nghệ, 46 (3), tr 81-86 TCVN - 5165 - 90 - Phương pháp xác định tổng số vi khuẩn hiếu khí, tr 1/73/7, 1990 J Udrich, D New berry (2006), Công nghệ nano-Đầu tư mạo hiểm (sách dịch), NXB Trẻ, TP.HCM http://vietsciences.free.fr/ Nguyễn Hoàng Hải, Hạt nano kim lọai, 2007 Tiếng Anh 10 J Belloni, M Mostafavi (1998), “Radiation-induced synthesis of mono-and multi-metallic clusters and nanocolloids”, New Journal of Chemistry, 22, pp 1239-1255 11 K.H Cho, J.E Park, T Osaka, S.G Park (2005), “The study of antimicrobial activity and preservative effects of nanosilver ingredient”, Electrochimica Acta, 51, pp 956-960 12 S.H Choi, S.H Lee (2003), “Interaction between the surface of the silver nanoparticles prepared by -irradiation and organic molecules containing thiol group”, Radiation Physics and Chemistry, 67, pp 517-522 70 71 13 B.D Du, D.V Phu, B.D Cam, N.Q Hien (2007), “Synthesis of silver nanoparticles by -ray irradiation using PVA as stabilizer”, Journal of Chemistry, 45, pp 136-140 25 Q Li, S Mahendra, Y Lyon, L Brunet, V Liga, D Li, J Alvarez (2008), “Antimicrobial nanomaterials for water disinfection and microbial control: Potential applications and implications”, Water Research, 42, pp 4591-4602 14 A Gautam, P Tripathy, S Ram (2006), “Microstructure, topology and X-ray diffraction in Ag-metal reinforced polymer of polyvinyl alcohol of thin laminates”, Journal of Materials Science, 41, pp 3007-3016 26 T Li, J Moon, A Morrone, J Mecholsky, R Talham, H Adair (1999), “Preparation of Ag/SiO2 nanosize composites by a reverse micelle and sol-gel technique”, Langmuir, 15, pp 4328-4334 15 V Hornebecq, M Antonietti, T Cardinal, M Treguer-Delapierre (2003), “Stable silver nanoparticles immobilized in mesoporous silica”, Chemistry of Materials, 15, pp 1993-1999 27 D Long, G Wua, S Chen (2007), “Preparation of oligochitosan stabilized silver nanoparticles by gamma irradiation”, Radiation Physics and Chemistry, 76 , pp 1126-1131 16 F Hund, F Bertino, G Zhang, C Sotiriou-Leventis, N Leventis, T Tokuhiro, J Farmer (2003), “Formation and entrapment of noble metal clusters in silica aerogel monoliths by -radiolysis”, Journal of Physical Chemistry B, 107, pp 465-469 28 Y Lv, H Liu, Z Wang, S Liu, L Hao, Y Sang, D Liu, J Wang, R I Boughton (2009), “Silver nanoparticles-decorated porous ceramic composite for water treatment”, Journal of Membrane Science, 331, pp 50-56 17 J Husheng, H Wensheng, W Liqiao, X Bingshe, L Xuguang (2008), “The structures and antibacterial properties of nano-SiO2 supported silver/zincsilver materials”, Dental Materials, 24, pp 244-249 18 L Jiang, Z Wu, D Wu, W Yang, R Jin (2007), “Controllable embedding of silver nanoparticles on silica nanospheres using poly (acrylic acid) as a soft template”, Nanotechnology, 18, 185603 (6pp) 19 S Kapoor, C Gopinathan (1998), “Reduction and aggregation of silver, copper and cadmium ions in aqueous, solutions of gelatin and carboxymethyl cellulose”, Radiation Physics and Chemistry, 53, pp 165-170 20 J.S Kim, et al (2007), “Antimicrobial effects of silver nanoparticles”, Nanomedicine: Nanotechnology, Biology and Medicine, 3, pp 95-101 21 G Krylova, A Eremenko, N Smirnova, S Eustis (2005), “Structure and spectra of photochemically obtained nanosized silver particles in presence of modified porous silica”, International Journal of Photoenergy, 7, pp 193-198 22 A Kumar, P K Vemula, P M Ajayan, G John (2008), “Silver-nanoparticlesembedded antimicrobial paints based on vegetable oil”, Nature Materials, 7, pp 236-241 23 D Lawless, S Kapoor, P Kennepohl, D Meisel, N Serpone (1994), “Reduction and aggregation of silver ions at the surface of colloidal silica”, Journal of Physical Chemistry, 98, pp 9619-9625 24 H.J Lee, S.H Jeong (2005), “Bacteriostasis and skin innoxiousness of nanosize silver colloids on textile fabrics”, Textile Research Journal, 75, pp 551-556 29 J.R Morones, J.L Elechiguerra, A Camacho, K Holt, J.B Kouri, J.T Ramírez, M.J Yacaman (2005), “The bactericidal effect of silver nanoparticles”, Nanotechnology, 16, pp 2346-2353 30 M Muniz-Miranda (2003), “Silver-doped silica colloidal nanoparticles Characterization and optical measurements”, Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects, 217, pp 185-189 31 M Muniz-Miranda (2004), “SERS-active Ag/SiO2 colloids: photoreduction mechanism of the silver ions and catalytic activity of the colloidal nanoparticles”, Journal of Raman Spectroscopy, 35, pp 839-842 32 Y Murali Mohan, K Lee (2007), “Hydrogel networks as nanoreactors: A novel approach to silver nanoparticles for antibacterial applications”, Polymer, 48, pp 158-164 33 S Oh, S Lee, S Choi, I Lee, Y.Lee, J Chun, H Park (2006), “Synthesis of Ag and Ag/SiO2 nanoparticles by -irradiation and their antibacterial and antifungal efficiency against Salmonella enterica serovar Typhimurium and Botrytis cinerea”, Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects, 275, pp 228-233 34 S Pal, Y.K Tak, J.M Song (2007), “Does the antibacterial activity of silver nanoparticles depend on the shape of the nanoparticle? A study of the gramnegative bacterium escherichia coli”, Applied and Environmental Microbiology, 73, pp 1712-1720 35 M Rai, A Yadav, A Gade (2009), “Silver nanoparticles as a new generation of antimicrobials”, Biotechnology Advances, 27, pp 76-83 72 73 36 S.P Ramnani, J Biswal, S Sabharwal (2007), “Synthesis of silver nanoparticles supported on silica aerogel using gamma radiolysis”, Radiation Physics and Chemistry, 76, pp 1290-1294 48 H Yu, X Xu, X Chen (2007), “Preparation and antibacterial effects of PVAPVP hydrogels containing silver Nanoparticles”, Journal of Applied Polymer Science, 103, pp 125-133 37 S Remita, P Fontaine, C Rochas, F Muller and M Goldmanm (2005), “Radiation induced synthesis of silver nanoshells formed onto organic micelles”, European Physical Joural D, 34, pp 231-233 49 Z Zhang, B Zhao (1995), “PVP protective mechanism of ultrafine silver powder synthesized by chemical reduction processes”, Journal of Solid State Chemistry, 121, pp 105-110 38 J.P Ruparelia, A.K Chatterjee, S.P Duttagupta, S Mukherji (2008), “Strain specificity in antimicrobial activity of silver and copper nanoparticles”, Acta Biomaterialia, 4, pp 707 - 716 50 M Zhu, G Qian, Z Wang, M Wang (2006), “Fabrication of nanoscaled silica layer on the surfaces of submicron SiO2-Ag core-shell spheres”, Materials Chemistry and Physics, 100, pp 333-336 39 A Sárkány, I Sajó, P Hargittai, Z Papp, E Tombácz (2005), “Styrene oxide transformation on SiO2-stabilised Ag nanoparticles prepared by gammaradiolysis”, Applied Catalysis A: General, 293, pp 41-48 51 http://en.wikipedia.org/wiki/Silicon_dioxide 40 S Shrivastava, T Bera, A Roy, G Singh, P Ramachandrarao , D Dash, (2007), “Characterization of enhanced antibacterial effects of novel silver nanoparticles”, Nanotechnology, 18, 225103 (9pp) 41 S Silver, L.T Phung, G Sivel, (2006), “Silver as biocides in burn and wound dressings and bacterial resistance to silver compounds”, Journal of Industrial Microbiology and Biotechnology, 33, pp 627-634 42 I Sondi, B Salopek-Sondi (2004), “Silver nanoparticles as antimicrobial agent: a case study on E coli as a model for Gram-negative bacteria”, Journal of Colloid and Interface Science, 275, pp 177-182 43 J.W.T Spinks, R.J Woods (2008), “An introduction to radiaction chemistry”, University of Saskatchewan Saskatoon, Saskatchewan Canada, pp 178-184, 243-307 44 S Tang, Y Tang, F Gao, Z Liu, X Meng (2007), “Ultrasonic electrodeposition of silver nanoparticles on dielectric silica spheres”, Nanotechnology, 18, 295607 (6pp) 45 S Tang, Y Tang, S Zhu, H Lu, X Meng (2007), “Synthesis and characterization of silica-silver core-shell composite particles with uniform thin silver layers”, Journal of Solid State Chemistry, 180, pp 2871-2876 46 M.K Temgire and S.S Joshi (2004), “Optical and structural studies of silver nanoparticles”, Radiation Physics and Chemistry, 71(5), pp 1039-1044 47 T Tuval, A Gedanken (2007), “A microwave-assisted polyol method for the deposition of silver nanoparticles on silica spheres”, Nanotechnology, 18, 255601 (7pp) 52 http:// www Alibaba.com/catalog/11513467/Micro_Silica_Powder.html 74 DANH MỤC BÀI BÁO, BÁO CÁO KHOA HỌC LIÊN QUAN ĐẾN NỘI DUNG LUẬN VĂN Nghiên cứu chế tạo bạc nano gắn silica phương pháp chiếu xạ gamma Co-60, Tạp chí Hóa học, 2011 (đã gửi đăng) Nghiên cứu chế tạo bạc nano gắn silica dùng làm chất kháng nấm phương pháp chiếu xạ gamma Co-60, Tr 793-798, Tuyển tập Báo cáo Hội nghị KH&CN Hạt nhân Toàn quốc lần 9, Phan Rang, 8/2011 Synthesis of silver nanoparticles deposited on silica by -irradiation and preparation of PE/Ag nano compound masterbatchs, pp 262-266, Proceeding of The 3rd International Workshop on Nanotechnology and Application 2011, Vung Tau, 11/2011 vi PHỤ LỤC KẾT QUẢ Phụ lục Kết phân tích hàm lượng bạc mẫu bột Ag nano/SiO2 chế tạo từ mẫu Ag+ ban đầu 10 mM vii viii Phụ lục Phụ lục Phổ nhiễu xạ tia X (XRD) Hiệu ứng kháng nấm Ag nano/SiO2 theo nồng độ Ag ĐC 30ppm 50ppm 70ppm 100ppm 150ppm Đối với nấm Aspergillus ĐC 30ppm 50 ppm 70 ppm Đối với nấm Penicillium Mẫu Ag nano/SiO2 với nồng độ Ag+ ban đầu mM Mẫu Ag nano/SiO2 với nồng độ Ag+ ban đầu 20 mM 100 ppm 150 ppm ix Phụ lục Kết định danh nấm [...]... và 36 kGy 1 Nghiên cứu chế tạo bạc nano gắn trên silica bằng phương pháp chiếu xạ gamma Co-60, Tạp chí Hóa học, 2011 (đã gửi đăng) Ag nano có kích thước hạt trong khoảng 5-40 nm tương ứng nồng độ bạc ion sử dụng ban đầu là 5-20 mM 2 Nghiên cứu chế tạo bạc nano gắn trên silica dùng làm chất kháng nấm bằng phương pháp chiếu xạ gamma Co-60, Hội nghị KH&CN Hạt Ag nano tạo thành có cấu trúc lập phương tâm... của muốn tạo sản phẩm Ag nano gắn trên SiO2 có thể pha vào sơn nước ứng dụng trong Ag nano bằng phương pháp phổ UV-Vis, TEM và XRD các môi trường có nhiều vi khuẩn, vi nấm gây bệnh như bệnh viện, trường học, trạm xe công cộng, chúng tôi tiến hành thực hiện đề tài “ Nghiên cứu chế tạo bạc nano gắn trên silica dùng làm chất kháng khuẩn bằng phương pháp chiếu xạ gamma Co-60” - Đánh giá hoạt tính kháng nấm... cứu chế tạo bạc nano kim loại gắn trên hạt SiO2 hầu như vẫn còn là 1 Mục tiêu: Ứng dụng phương pháp chiếu xạ gamma Co-60 để chế tạo bạc nano gắn trên SiO2 (Ag nano/ SiO2) để làm hoạt chất kháng nấm và vi khuẩn dùng trong sơn nước 2 Nội dung nghiên cứu: - Chế tạo mẫu Ag nano/ SiO2 mới ở Việt nam Xuất phát từ những vấn đề như đã trình bày ở trên, cùng với mong - Khảo sát liều xạ chuyển hóa bão hòa Ag+ →... và nồng độ bạc nano Các nghiên cứu khác lại cho thấy khả năng ức chế vi khuẩn của bạc nano phụ thuộc vào loại vi khuẩn Nhóm Ruparelia et al [38] nghiên cứu so sánh hiệu quả kháng khuẩn của bạc nano (~3 nm) trên 4 chủng E coli, 1 chủng B subtilis, và ba chủng S aureus Hiệu lực kháng khuẩn được đánh giá theo phương pháp vòng kháng khuẩn Kết quả (bảng 1.4) cho thấy bạc nano có hoạt tính kháng khuẩn đối... -1,8V [5] Bạc nano là một trong những chất được tập trung nghiên cứu do khả năng kháng khuẩn rất tốt, thân thiện môi trường, tương hợp sinh học…[32] Với sự phát khả năng kháng khuẩn 1.3.3.2 Tính chất kháng khuấn 18 19  Hoạt tính kháng khuẩn của bạc nano đã được nghiên cứu và chứng minh Theo nghiên cứu của Cho et al [11], bạc nano 10 ppm ổn định trong PVP thể hiện rõ tính kháng khuẩn Vòng kháng khuẩn S... thước nano Nếu như thế thì hạt nano là vật liệu nano 3 chiều, dây nano là vật liệu nano 2 chiều và màng mỏng là vật liệu nano 1 chiều [3] cứu về phương pháp chế tạo, tính chất và ứng dụng của các hạt nano kim loại mới thực sự được bắt đầu Khi nghiên cứu, các nhà khoa học đã thiết lập các phương pháp chế tạo và hiểu được các tính chất thú vị của hạt nano Một trong những tính chất đó là màu sắc của hạt nano. .. tính kháng khuẩn, kháng nấm cao [30, 47] Trên thế giới đã có nhiều nghiên cứu chế tạo và ứng dụng bạc nano được thực hiện Một số phương pháp được áp dụng để chế tạo bạc nano như khử hóa học, khử khá phổ biến do sản phẩm của quá trình phân ly bức xạ nước như electron solvat (eaq) và gốc tự do hydro (H) là tác nhân khử mạnh, khử bạc ion thành bạc nguyên tử [39] Trong quá trình chế tạo cần sử dụng các chất. .. ẩm ra khả năng ứng dụng phối trộn vào sơn nước tạo sơn kháng khuẩn, nấm mốc trong các môi trường có nhiều vi khuẩn gây bệnh như trường học, trạm xe công cộng 21 22 KẾT LUẬN DANH MỤC BÀI BÁO, BÁO CÁO KHOA HỌC LIÊN QUAN Đã nghiên cứu chế tạo được bạc nano gắn trên bề mặt silica (Ag ĐẾN NỘI DUNG LUẬN VĂN nano/ SiO2) bằng phương pháp chiếu xạ gamma Co-60 Liều xạ chuyển hóa bão hòa đối với mẫu có nồng độ... 5000, kích thước 6 nm có Tm = 950 oC [9] 1.2.2 Chế tạo hạt nano kim loại Vật liệu nano chủ yếu được tiếp cận và chế tạo bằng hai phương pháp: phương pháp từ trên xuống (top-down) và phương pháp từ dưới lên (bottom-up) mạng Tập thể các điện tử chuyển động trong kim loại dưới tác dụng của điện  Phương pháp từ trên xuống là phương pháp tạo vật liệu có kích thước nano trường (U) có liên hệ với nhau thông qua... chất hoạt hóa bề mặt Phương pháp tĩnh điện đơn giản nhưng bị giới hạn bởi một số nay như bình sữa nano, máy giặt, máy điều hòa, màn hình LCD, hay tủ lạnh đều chất khử Phương pháp bao phủ phức tạp nhưng vạn năng hơn, hơn nữa phương được chế tạo từ phương pháp này Phương pháp từ dưới lên có thể dùng phương pháp này có thể làm cho bề mặt hạt nano có các tính chất cần thiết cho các ứng pháp vật lý, hóa học