TỔNG HỢP NANO BẠC BẰNG TÁC NHÂN KHỬ DỊCH CHIẾT LÁ BẰNG LĂNG NƯỚC (Lagerstroemia speciosa L.) VÀ KHẢO SÁT HOẠT TÍNH KHÁNG KHUẨN

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ KHOA KHOA HỌC TỰ NHIÊN BỘ MƠN HĨA PHAN MINH PHỤC TỔNG HỢP NANO BẠC BẰNG TÁC NHÂN KHỬ DỊCH CHIẾT LÁ BẰNG LĂNG NƯỚC (Lagerstroemia speciosa L.) VÀ KHẢO SÁT HOẠT TÍNH KHÁNG KHUẨN LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP NGÀNH HÓA HỌC 2017 TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ KHOA KHOA HỌC TỰ NHIÊN BỘ MÔN HÓA PHAN MINH PHỤC TỔNG HỢP NANO BẠC BẰNG TÁC NHÂN KHỬ DỊCH CHIẾT LÁ BẰNG LĂNG NƯỚC (Lagerstroemia speciosa L.) VÀ KHẢO SÁT HOẠT TÍNH KHÁNG KHUẨN LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP NGÀNH HÓA HỌC CÁN BỘ HƯỚNG DẪN Ts TÔN NỮ LIÊN HƯƠNG 2017 Trường Đại Học Cần Thơ Khoa Khoa Học Tự Nhiên Bộ Mơn Hóa Học Cộng Hòa Xã Hội Chủ Nghĩa Việt Nam Độc Lập – Tự Do – Hạnh Phúc NHẬN XÉT CỦA ĐÁNH GIÁ CỦA CÁN BỘ PHẢN BIỆN Cán hướng dẫn: Ts Tôn Nữ Liên Hương Tên đề tài: “Tổng hợp nano bạc tác nhân khử dịch chiết lăng nước (Lagerstroemia speciosa L.) khảo sát hoạt tính kháng khuẩn” Sinh viên thực hiện: Phan Minh Phục MSSV: B1303963 Nội dung nhận xét: Nhận xét hình thức LVTN: a Nhận xét nội dung LVTN (đề nghị chi tiết đầy đủ):  Đánh giá nội dung thực đề tài:  Những vấn đề hạn chế: b Nhận xét sinh viên thực đề tài: c Kết luận kiến nghị điểm: Cần Thơ, ngày … tháng … năm 2017 Cán hướng dẫn Ts Tôn Nữ Liên Hương i Trường Đại Học Cần Thơ Khoa Khoa Học Tự Nhiên Bộ Mơn Hóa Học Cộng Hòa Xã Hội Chủ Nghĩa Việt Nam Độc Lập – Tự Do – Hạnh Phúc NHẬN XÉT CỦA ĐÁNH GIÁ CỦA CÁN BỘ PHẢN BIỆN Cán hướng dẫn: Ts Tôn Nữ Liên Hương Tên đề tài: “Tổng hợp nano bạc tác nhân khử dịch chiết lăng nước (Lagerstroemia speciosa L.) khảo sát hoạt tính kháng khuẩn” Sinh viên thực hiện: Phan Minh Phục MSSV: B1303963 Nội dung nhận xét: Nhận xét hình thức LVTN: d Nhận xét nội dung LVTN (đề nghị chi tiết đầy đủ):  Đánh giá nội dung thực đề tài:  Những vấn đề hạn chế: e Nhận xét sinh viên thực đề tài: f Kết luận kiến nghị điểm: Cần Thơ, ngày … tháng … năm 2017 Cán hướng dẫn Ts Tôn Nữ Liên Hương ii LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành luận văn này, em nhận nhiều quan tâm, giúp đỡ, dạy bảo to lớn từ thầy, cơ, bạn bè gia đình Vì vậy, em xin gửi lời cảm ơn chân thành sâu sắc đến: Quý thầy, cô Trường Đại học Cần Thơ, đặc biệt quý thầy, cô Bộ môn Hóa – Khoa Khoa học Tự nhiên truyền đạt kiến thức quý báu, kỹ bổ ích suốt bốn năm em học tập trường Em xin chân thành cảm ơn cô Tôn Nữ Liên Hương quan tâm, giúp đỡ, theo dõi, bảo tận tình tạo điều kiện để em hồn thành tốt luận văn Xin gửi lời cảm ơn đến bạn PTN Hóa dược đồng hành, quan tâm, giúp đỡ suốt trình thực luận văn Cuối cùng, xin bày tỏ lòng biết ơn vơ hạn đến thành viên gia đình ln ln ủng hộ, quan tâm, chăm sóc tạo điều kiện để hoàn thành tốt luận văn tốt nghiệp Xin chân thành cảm ơn! Cần Thơ, ngày tháng năm 2017 Phan Minh Phục iii TÓM TẮT Trong đề tài dung dịch nano bạc tổng hợp theo phuơng pháp khử hóa học với chất khử dịch chiết lăng nước (Lagerstroemia speciosa L.), muối bạc sử dụng bạc nitrat (AgNO3) Kích thước hình thái hạt nano bạc kiểm sốt thơng số như: mơi trường pH, tỉ lệ thể tích dịch chiết với dung dịch bạc nitrat, nồng độ bạc nitrat, nhiệt độ phản ứng thời gian phản ứng Quang phổ hấp thụ UV-Vis sử dụng để xác định diện nano bạc dung dịch sau phản ứng Đỉnh hấp thụ cực đại nano bạc nằm khoảng từ 400 - 420 nm Kết chụp TEM giúp xác dịch dạng hình cầu kích thước hạt nano bạc từ 20 - 35 nm Dung dịch nano bạc có hoạt tính kháng khuẩn tốt với vi khuẩn Staphylococcus aureus vi khuẩn Pseudomonas aeruginosa Từ khóa: lăng nước, Lagerstroemia speciosa L., nano bạc iv Trường Đại Học Cần Thơ Cộng Hòa Xã Hội Chủ Nghĩa Việt Nam Khoa Khoa Học Tự Nhiên Độc Lập – Tự Do – Hạnh Phúc Bộ Mơn Hóa Học - Năm học 2016 – 2017 Đề tài: TỔNG HỢP NANO BẠC BẰNG TÁC NHÂN KHỬ DỊCH CHIẾT LÁ BẰNG LĂNG NƯỚC (Lagerstroemia speciosa L.) VÀ KHẢO SÁT HOẠT TÍNH KHÁNG KHUẨN LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam kết luận văn hoàn thành dựa kết nghiên cứu kết nghiên cứu chưa dùng cho luận văn cấp khác Cần Thơ, ngày … tháng … năm 2017 Phan Minh Phục v MỤC LỤC NHẬN XÉT CỦA ĐÁNH GIÁ CỦA CÁN BỘ PHẢN BIỆN i NHẬN XÉT CỦA ĐÁNH GIÁ CỦA CÁN BỘ PHẢN BIỆN ii LỜI CẢM ƠN iii TÓM TẮT iv LỜI CAM ĐOAN v MỤC LỤC vi DANH SÁCH BẢNG ix DANH SÁCH HÌNH x DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT xi Chương 1: GIỚI THIỆU 1.1 Đặt vấn đề 1.2 Mục tiêu nghiên cứu 1.3 Nội dung nghiên cứu Chương 2: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 2.1 Sơ lươ ̣c tình hình nghiên cứu nước giới 2.2 Sơ lươ ̣c công nghệ nano vật liệu nano 2.2.1 Sơ lươ ̣c công nghệ nano 2.2.2 Vật liệu nano 2.2.3 Hạt nano bạc 2.3 Tổng quan lăng nước 18 2.3.1 Phân loại 18 2.3.2 Đặc điểm 19 2.3.3 Công dụng thành phần hóa học 19 2.4 Phương pháp nghiên cứu nano bạc 21 2.4.1 Phương pháp phổ tử ngoại phổ khả kiến UV - Vis 21 2.4.2 Kính hiển vi điện tử truyền qua (TEM) 22 2.5 Giới thiệu vi khuẩn Staphylococcus aureus vi khuẩn Pseudomonas aeruginosa 24 2.5.1 Vi khuẩn Staphylococcus aureus 24 vi 2.5.2 Vi khuẩn Pseudomonas aeruginosa 25 Chương 3: PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 26 3.1 Dụng cụ hóa chất 26 3.1.1 Dụng cụ thiết bị 26 3.1.2 Hóa chất 26 3.2 Nguyên liệu tổng hợp 26 3.2.1 Dung dịch ổn định hạt nano bạc 26 3.2.2 Dung dịch bạc nitrat (AgNO3) 27 3.2.3 Dịch chiết lăng nước 27 3.3 Điều chế dịch chiết lăng nước 27 3.3.1 Xác định độ ẩm 27 3.3.2 Khảo sát yếu tố ảnh hưởng đến trình chiết lăng nước 28 3.4 Định tính nhóm chức hóa học dịch chiết lăng nước 29 3.4.1 Triterpenoid - steroid 29 3.4.2 Alkaloid 30 3.4.3 Flavonoid 30 3.4.4 Saponin 30 3.4.5 Tannin 30 3.5 Khảo sát yếu tô ảnh hưởng đến trình tạo nano bạc 31 3.5.1 Khảo sát ảnh hưởng pH 31 3.5.2 Khảo sát tỉ lệ Vchiết: VAgNO3 31 3.5.3 Khảo sát nồng độ dung dịch AgNO3 32 3.5.4 Khảo sát nhiệt độ tạo nano bạc 32 3.5.5 Khảo sát thời gian tạo nano bạc 33 3.6 Khảo sát hoạt tính kháng khuẩn dung dịch nano bạc 33 3.7 Sơ đồ quy trình thực nghiệm tạo nano bạc từ dịch chiết lăng nước 35 Chương 4: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 36 4.1 Kết xác định độ ẩm 36 4.2 Kết khảo sát yếu tố ảnh hưởng đến trình chiết lăng nước 36 vii 4.2.1 Ảnh hưởng thời gian chiết 36 4.2.2 Ảnh hưởng tỉ lệ rắn/ lỏng 38 4.3 Kết định tính thành phần nhóm chất hóa học dịch chiết lăng nước 39 4.4 Kết khảo sát yếu tố ảnh hưởng đến trình tạo nano bạc 39 4.4.1 Khảo sát pH môi trường tạo nano bạc 39 4.4.2 Khảo sát tỉ lệ Vchiết: VAgNO3 40 4.4.3 Khảo sát nồng độ dung dịch AgNO3 41 4.4.4 Khảo sát nhiệt độ tạo nano bạc 42 4.4.5 Khảo sát thời gian tạo nano bạc 44 4.5 Kết khảo sát đặc tính hạt nano bạc 45 4.6 Khảo sát hoạt tính kháng khuẩn dung dịch nano bạc 45 4.6.1 Khảo sát hoạt tính kháng vi khuẩn S.aureus dung dịch nano bạc 45 4.6.2 Khảo sát hoạt tính kháng vi khuẩn P.aeruginosa dung dịch nano bạc 46 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 47 KẾT LUẬN 47 KIẾN NGHỊ 47 TÀI LIỆU THAM KHẢO 48 PHỤ LỤC 50 viii Bằng phương pháp vòng vơ khuẩn có kết Bảng 4.11 sau: nồng độ nguyên chất, 1/2, 1/4, 1/8 thấy xuất vòng vơ khuẩn vi khuẩn S.aureus, đường kính vòng vơ khuẩn lớn đĩa thạch điều chứng tỏ mẫu dung dịch keo nano bạc điều chế phương pháp kháng khuẩn tốt Hình khảo sát hoạt tính kháng khuẩn kết thử đĩa thạch trình phụ lục 4.6.2 Khảo sát hoạt tính kháng vi khuẩn P.aeruginosa dung dịch nano bạc Tiến hành khảo sát hoạt tính kháng vi khuẩn P.aeruginosa dung dịch nano bạc phương pháp chương 3, thí nghiệm lặp lại lần để lấy kết trung bình Bảng 12 Kết kháng vi khuẩn P.aeruginosa dung dịch nano bạc Nồng độ pha lỗng (dung mơi nước cất) Ngun chất 1/2 1/4 1/8 Thể tích Đường kính vòng vơ khuẩn (µl) (mm) 100 31,4 100 31,9 100 31,4 100 31,3 C% tương đối (%) 100 101,6 100 99,7 Bằng phương pháp vòng vơ khuẩn có kết Bảng 4.9 sau: nồng độ nguyên chất, 1/2, 1/4, 1/8 thấy xuất vòng vơ khuẩn vi khuẩn P.aeruginosa Đường kính vòng vơ khuẩn lớn đĩa thạch điều chứng tỏ mẫu dung dịch keo nano bạc điều chế phương pháp kháng khuẩn tốt Hình khảo sát hoạt tính kháng khuẩn kết thử đĩa thạch trình phụ lục 46 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ KẾT LUẬN Đề tài tổng hợp thành công nano bạc phương pháp khử hóa học, sử dụng dịch chiết lăng nước chất khử không dùng chất ổn định PVP hay PVA… nhằm ổn định kích thước hạt nano Vì dịch chiết lăng nước có nhiều acid triterpenic tannin có khả khử dung dịch AgNO3 thành nano bạc, dung dịch hữu môi trường phân tán tốt với hệ phân tán keo hệ nano Phương pháp tổng hợp đơn giản, dễ thực hiện, tiết kiệm chi phí, thời gian phản ứng nhanh, không hao tốn nhiều lượng, hiệu mà an tồn thân thiện với mơi trường Các thông số thực nghiệm tổng hợp nano bạc nghiên cứu là: Độ ẩm lăng nước: 79,81% Thời gian chiết: 10 phút Tỉ lệ rắn/ lỏng: 15 g/ 200 mL nước cất pH môi trường tạo nano bạc: Tỉ lệ Vchiết: VAgNO3: mL: 30 mL Nồng độ dung dịch AgNO3: mM Nhiệt độ tạo nano bạc: 60°C Thời gian tạo nano bạc: 45 phút Phổ UV-Vis có đỉnh hấp thụ bước sóng 400 – 430 nm, phù hợp với phổ chuẩn, khẳng định hình thành nano bạc Kết TEM cho thấy hạt nano bạc có dạng hình cầu, kích thước từ 20 nm đến 35 nm Mẫu nano bạc có khả ức chế phát triển vi khuẩn S.aureus vi khuẩn P.aeruginosa KIẾN NGHỊ Cây lăng loại thực vật phân bố khắp nơi Việt Nam Cây dễ trồng phát triển tốt, có nhiều ứng dụng y học Có thể tiế p tục mở rộng nghiên cứu cách toàn diện như: nghiên cứu tổ ng hợp hạt nano bạc từ dung dịch bạc nitrat tác nhân khử dịch chiế t phận khác lăng nước thân, quả, hoa tổng hợp hạt nano bạc từ dịch chiết khác Điều góp phần phát triển hướng mới, tổ ng hợp vật liệu nano vốn đa ứng dụng đời sống phương pháp hóa học lành tính, khơng gây độc hại người môi trường 47 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Monica Popa, Trinitat Pradell and Daniel Crespo, 2007 Stable silver colloidal dispersions using short chain polyethylene glycol Colloids and Surfaces A: Physicoc hem Eng Aspects 303, pp 184-190 [2] Pal, S., Yu, K T., and Joon, M S., 2007 Does the antibacterial activity of silver nanoparticles depend on the shape of the nanoparticle? A study of the gram-negative bacterium escherichia coli Applied And Environmental Microbiology, vol 73, pp 1712-1720 [3] Baker, C., Pradhan, A., Pakstis, L., Poc han D.J., and Shah, S I., 2005 Synthesis and antibacterial properties of silver nanoparticles Journal of Nanoscience and Nanotechnology, vol 5, pp 244-249 [4] Marcato, P D and Souza, G I., 2006 Antibacterial activity of silver nanoparticles synthesized by Fusarium oxysporum 2nd Mercosur Congress on Chemaical Engineering [5] Allsopp, M., Walters, A and Santillo, D., 2007 Nanotechnologies and Nanomaterials in Electrical and Electronic Goods A review of uses and health concerns greenpeace research laboratories, London [6] Soto, K F., Murr, L E and Garza, K M., 2008 Cytotoxic responses and potential respiratory health effects of carbon and carbonaceous nanoparticulates in the Paso del Norte airshed environment Int J Environ Res Public Health, 2008, 5, pp 12-25 [7] Wood, C M., Playle, R C and Hogstrand, C., 1993 Physiology and modeling of mechanisms of silver uptake and toxicity in fish Environ, Toxicol Chem, 1993, 18, pp 71-83 [8] Cao Hữu Trượng, 1980 Cơng nghệ hóa học vật liệu công nghệ tiền xử lý Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội [9] Đặng Văn Phú, Bùi Duy Du cộng sự, 2008 Chế tạo nano bạc phương pháp chiếu xạ, sử dụng polyvinylpyrrolidone/ chitosan làm chất ổn định Tạp chí Khoa học Cơng nghệ, 46, 3, pp 81-86 [10] Trần Thị Bích Hạnh, 2011 Nghiên cứu tổng hợp đánh giá khả khử khuẩn vật liệu nano bạc mang than hoạt tính Luận văn thạc sĩ, trường Đại học Khoa học Tự nhiên [11] Đỗ Quỳnh My, Phan Diệu Phương Trương Minh Hoàng, 2012 Nghiên cứu chế tạo vật liệu tổ hợp Ag-nano/ carbon nanotubes (CNTs)/ cotton ứng dụng xử lý nước nhiễm khuẩn Tuyển tập Báo cáo Hội nghị Sinh viên Nghiên cứu Khoa học lần thứ Đại học Đà Nẵng năm 2012 48 [12] Đào Thị Thủy Nguyệt, Nguyễn Phúc Dương Thân Đức Hiền, 2012 Nghiên cứu chế tạo hạt Ferit gatnet R3Fe5O12 (R=Y, Gd, Dy) có kích thước Nanomet Tạp chí phát triển KH&CN, tập 15, số XI – 2012 [13] Trần Duy Thành, Nguyễn Thị Kim Ngân, Nguyễn Đăng Mão Đặng Tấn Tài, 2012 Cấu trúc tính chất vật liệu nano – composite từ polyester bão hòa đất sét biến tính polyethylene oxid Tạp chí phát triển KH & CN, tập 15, số XI-2012 [14] Mukherjee, P., Ahmad, A., Mandal, D., Senapati, S., Sainkar, S R., Khan, M I., Parischa, R., Ajaykumar, P V., Alam, M., Kumar R and Sastry M., 2001 Fungus mediated synthesis of silver nanoparticles and their immobilization in the mycelial matrix A novel biological approach to nanoparticle synthesis Nano Lett , 2001, 1, pp 515-519 [15] James S., 2002 Murday The coming revolution science and technology of nanoscale structures AMPTIAC quarterly, 2002, Vol.6, No.1, p5-10 [16] Sukumaran, P and Eldho, K P., 2012 Silver nanoparticles: mechanism of antimicrobial action, synthesis, medical applications, and toxicity effects International Nano Letters, 2012, pp 2-32 [17] Phạm Hoàng Hộ, 2000 Cây Cỏ Việt Nam, tập II Nhà xuất trẻ, Tp Hồ Chí Minh, pp 28-33 [18] Oldenburg, S J., 2012 Silver Nanoparticles: Properties and Applications Sigma Aldrich 49 PHỤ LỤC Phụ lục 1: Kết khảo sát yếu tố ảnh hưởng đến trình chiết lăng nước Khảo sát thời gian chiết Hình 1.1 Sự thay đổi màu sắc dung dịch keo nano bạc theo thời gian chiết Khảo sát tỉ lệ rắn/ lỏng Hình 1.2 Sự ảnh hưởng tỉ lệ rắn/ lỏng đến màu sắc dung dịch keo nano bạc 50 Phụ lục 2: Kết định tính thuốc thử Định tính Steroid – triterpenoid Hình 2.1 Dịch chiết sau thêm thuốc thử Liebermann – Buchard Hình 2.2 Dịch chiết sau thêm thuốc thử Salkowski 51 Định tính Alkaloid Hình 2.3 Dịch chiết sau thêm thuốc thử Wagner Hình 2.4 Dịch chiết sau thêm thuốc thử Mayer 52 Định tính Flavonoid Hình 2.5 Dịch chiết sau thêm FeCl3 Hình 2.6 Dịch chiết sau thêm H2SO4 53 Định tính Saponin Hình 2.7 Dịch chiết sau thêm HCl 0,1 N NaOH 0,1 N Định tính Tannin Thuốc thử gelatin mặn 1% Hình 2.8 Dịch chiết sau thêm gelatin mặn 54 Phụ lục 3: Kết khảo sát yếu tố ảnh hưởng đến trình tạo nano bạc Khảo sát pH mơi trường tạo nano bạc Hình 3.1 Sự thay đổi màu sắc dung dịch keo nano bạc theo pH Khảo sát tỉ lệ Vdịch chiết: VAgNO3 Hình 3.2 Sự thay đổi màu sắc dung dịch keo nano bạc theo thể tích dịch chiết 55 Khảo sát nồng độ dung dịch AgNO3 Hình 3.3 Sự thay đổi màu sắc dung dịch keo nano bạc theo nồng độ AgNO3 Khảo sát nhiệt độ tạo nano bạc Hình 3.4 Sự thay đổi màu sắc dung dịch keo nano bạc theo nhiệt độ 56 Khảo sát thời gian phản ứng Hình 3.5 Sự thay đổi màu sắc dung dịch keo nao bạc theo thời gian phản ứng 57 Phụ lục 4: Khảo sát hoạt tính kháng khuẩn dung dịch nano bạc Khảo sát hoạt tính kháng vi khuẩn S.aureus dung dịch nano bạc Nguyên chất Pha loãng 1/2 Pha loãng 1/4 Pha loãng 1/8 Hình 4.1 Kết thử nghiệm hoạt tính kháng vi khuẩn S.aureus Bảng 4.1 Bán kính phát triển vi khuẩn S.aureus qua lần thực nghiệm dung dịch nano bạc Nồng độ pha loãng Nguyên chất 1/ 1/ 1/ Thể tích (µl) 100 100 100 100 58 Đường vòng vơ khuẩn (mm) Lần Lần Lần 31,0 31,6 31,5 31,6 31,8 32,5 32,4 32,0 31,4 31,8 31,5 31,7 Khảo sát hoạt tính kháng vi khuẩn P.aeruginosa dung dịch nano bạc Nguyên chất Pha loãng 1/2 Pha loãng 1/4 Pha loãng 1/8 Hình 4.2 Kết thử nghiệm hoạt tính kháng vi khuẩn P.aeruginosa Bảng 4.2 Bán kính phát triển vi khuẩn S.aureus qua lần thực nghiệm dung dịch nano bạc Nồng độ pha loãng Nguyên chất 1/ 1/ 1/ Thể tích (µl) 100 100 100 100 59 Đường kính vòng vơ khuẩn (mm) Lần Lần Lần 31,5 31,1 31,7 31,6 32,3 31,9 31,1 31,7 31,4 31,4 31,3 31,2 60 ... tài Tổng hợp nano bạc tác nhân khử dịch chiết lăng nước (Lagerstroemia speciosa L.) khảo sát hoạt tính kháng khuẩn nghiên cứu tổng hợp hạt nano từ dung dịch bạc nitrat với dịch chiết lăng nước. .. tạo nano bạc từ dung dịch bạc nitrat tác nhân khử dịch chiết lăng nước (Lagerstroemia speciosa L.) - Khảo sát hoạt tính kháng khuẩn dung dịch nano bạc đối vi khuẩn Staphylococcus aureus vi khuẩn. .. 4.4.5 Khảo sát thời gian tạo nano bạc 44 4.5 Kết khảo sát đặc tính hạt nano bạc 45 4.6 Khảo sát hoạt tính kháng khuẩn dung dịch nano bạc 45 4.6.1 Khảo sát hoạt tính kháng vi khuẩn