NHÀNTỔNG hợp NANO VÀNG DẠNG QUE và ỨNG DỤNG PHƢƠNG PHÁP QUANG PHỔ NGHIÊN cứu sự gắn kết QUE NANO VÀNG VỚITÁC NHÂN SINH học HƢỚNG đến ỨNG DỤNG TRONG cảm BIẾN QCM

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN HỒ THỊ THANH NHÀN TỔNG HỢP NANO VÀNG DẠNG QUE VÀ ỨNG DỤNG PHƢƠNG PHÁP QUANG PHỔ NGHIÊN CỨU SỰ GẮN KẾT QUE NANO VÀNG VỚI TÁC NHÂN SINH HỌC HƢỚNG ĐẾN ỨNG DỤNG TRONG CẢM BIẾN QCM Chuyên ngành: Quang học Mã số chuyên ngành: 60 44 01 09 LUẬN VĂN THẠC SĨ: VẬT LÝ NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS Lâm Quang Vinh TS Nguyễn Hồng Phượng Un Tp Hồ Chí Minh, 2015 LỜI CẢM ƠN Lời đầu tiên, em xin gửi lời cảm ơn chân thành sâu sắc đến Thầy PGS TS Lâm Quang Vinh TS Nguyễn Hoàng Phƣợng Uyên hướng dẫn giúp đỡ suốt thời gian thực đề tài luận văn “Tổng hợp nano vàng dạng que ứng dụng phương pháp quang phổ nghiên cứu gắn kết que nano vàng với tác nhân sinh học hướng đến ứng dụng cảm biến QCM” Những dẫn Thầy giúp em có hướng rõ ràng hơn, tránh sai lầm không đáng có q trình thí nghiệm việc nhận xét bàn luận kết thí nghiệm Em xin trân trọng gửi lời cảm ơn đến Th.S Ngô Võ Kế Thành tạo điều kiện giúp đỡ em thực thí nghiệm tại Phòng Bán dẫn, Trung tâm Nghiên cứu Triển khai, Khu Công nghệ cao, Thành phố Hồ Chí Minh Em xin đồng gửi lời cảm ơn chân thành đến anh Huỳnh Trọng Phát anh Nguyễn Đặng Giang nhiệt tình giúp đỡ em q trình thực nghiệm Phòng Bán dẫn, Trung tâm Nghiên cứu Triển Khai Em xin gửi lời cảm ơn bảo giảng dạy Thầy Cô Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Thành phố Hồ Chí Minh Những kiến thức mà Thầy Cô dạy tảng vững cho em thực đề tài luận văn, sau trường Em xin gửi lời cảm ơn anh chị Phòng Bán dẫn Phòng Cơng nghệ Nano trao đổi chia sẻ kinh nghiệm em Em xin cảm ơn người thân gia đình tất bạn bè lớp Quang học khóa 23 giúp đỡ động viên em hoàn thành đề luận văn tốt nghiệp Cuối cùng, em xin gửi lời cảm ơn đến Thầy Cô hội động chấm luận văn tốt nghiệp bạn theo dõi Do thời gian có hạn nên luận văn chắn nhiều thiếu sót Mong nhận đóng góp từ Thầy Cơ bạn Xin chân thành cảm ơn! Thành phố Hồ Chí Minh, tháng năm 2015 Hồ Thị Thanh Nhàn i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan luận văn Thạc sĩ viết tác giả Những tài liệu tham khảo cho luận văn trích dẫn đầy đủ Những kết thực nghiệm luận văn tác giả thực Người thực Hồ Thị Thanh Nhàn ii MỤC LỤC DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ v DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VIẾT TẮT VÀ CHUYÊN NGÀNH viii MỞ ĐẦU ix Chương LÝ THUYẾT TỔNG QUAN 1.1 Nano vàng dạng que 1.1.1 Giới thiệu chung nano vàng 1.1.2 Tính chất quang nano vàng dạng que 1.1.3 Ứng dụng nano vàng dạng que 1.2 Các phương pháp chế tạo nano vàng dạng que 1.2.1 Phương pháp mẫu khuôn 1.2.2 Phương pháp điện hóa 11 1.2.3 Phương pháp nuôi mầm trung gian 12 1.2.2.1 Trường hợp AgNO3 13 1.2.3.2 Trường hợp có mặt AgNO3 16 1.2.4 Các phương pháp khác 20 1.3 Cảm biến QCM 20 1.3.1 Cấu trúc hình học linh kiện QCM nguyên lý hoạt động 20 1.3.2 Ứng dụng QCM 22 1.4 Các phương pháp phân tích 23 1.4.1 Phương pháp phổ tử ngoại khả kiến UV-Vis 23 1.4.2 Phương pháp phổ hồng ngoại FTIR 26 1.4.3 Kính hiển vi điện tử truyền qua TEM 29 1.4.4 Phương pháp nhiễu xạ tia X XRD 31 iii Chương THỰC NGHIỆM VÀ BIỆN LUẬN KẾT QUẢ 33 2.1 Tổng hợp nano vàng dạng que 33 2.1.1 Hóa chất dụng cụ 33 2.1.2 Phương pháp chế tạo nano vàng dạng que 34 2.1.3 Kết bàn luận 35 2.1.3.1 Khảo sát ảnh hưởng thời gian mầm tỷ lệ mầm đến phát triển nano vàng dạng que 36 2.1.3.2 Khảo sát ảnh hưởng pH đến hình thành phát triển que nano vàng 38 2.1.3.3 Khảo sát ảnh hưởng nồng độ CTAB đến phát triển nano vàng dạng que 39 2.1.3.4 Khảo sát ảnh hưởng nồng độ AgNO3 đến phát triển nano vàng dạng que 41 2.1.3.5 Khảo sát cấu trúc tinh thể que nano vàng 42 2.1.3.6 Tinh chế nano vàng dạng que 44 2.2 Gắn kết kháng thể lên que nano vàng 44 2.2.1 Hóa chất dụng cụ 44 2.2.2 Quy trình gắn kết kháng thể 45 2.2.2 Kết bàn luận 45 KẾT LUẬN 47 TÀI LIỆU THAM KHẢO 49 iv DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ Hình 1.1 Sư thay đổi màu sắc hạt nano vàng kích thước khác Hình 1.2 Sự phân cực điện tử bề mặt hạt nano kim loại dạng cầu điện trường sóng điện từ Hình 1.3 Phổ hấp thụ lý thuyết hạt nano vàng nước với đường kính khác Hình 1.4 Sự phân cực điện tử bề mặt que nano vàng điện trường sóng điện từ Hình 1.5 Phổ hấp thụ lý thuyết nano vàng dạng que Hình 1.6 Dung dịch nano vàng dạng que với tỷ lệ cạnh khác Hình 1.7 Phổ hấp thụ chuẩn hóa que nano với tỷ lệ mặt tương ứng Hình 1.8 Đồ thị thực nghiệm vị trí đỉnh cộng hưởng plasmon bề mặt theo trục dọc với tỷ lệ cạnh nano vàng dạng que nước Hình 1.9 Sự thay đổi vị trí đỉnh hấp thụ LSPR theo chiết suất Hình 1.10 Hình (a) (b) ảnh chụp FEG-SEM màng nhôm (c) sơ đồ giai đoạn hình thành nano vàng dạng que phương pháp mẫu khn Hình 1.11 Sơ đồ chế tạo nano vàng dạng que phương pháp điện hóa Hình 1.12 Cơ chế “zipping” hình thành que nano vàng Hình 1.13 Mơ hình thể thể liên kết ion muối vàng với mixen chất hoạt động bề mặt dương Hình 1.14 Phổ hấp thụ UV-Vis ảnh TEM tương ứng que nano vàng tổng hợp có mặt bạc nitrate El-Sayed Hình 1.15 Mơ hình que nano vàng chế tạo theo phương pháp nuôi mầm trung gian Hình 1.16 Cấu trúc hình học kiểu dao động trượt QCM Hình 1.17 Kiểu sóng QCM Hình 1.18 Cấu tạo cảm biến sinh học (hình bên trái)và cảm biến sinh học sử dụng QCM làm phận chuyển đổi tín hiệu (hình bên phải) Hình 1.19 Máy quang phổ UV-Vis v Hình 1.20 Sơ đồ hệ đo phổ UV-Vis Hình 1.21 Máy quang phổ FT-IR Hình 1.22 Cơ chế đo phổ IR Hình 1.23 Cấu tạo giao thoa kế Michelson Hình 1.24 Kính hiển vi điện tử truyền qua JEM-1400 Hình 1.25 Sơ đồ ngun lý kính hiển vi TEM Hình 1.26 Máy đo XRD Hình 2.1 Sơ đồ quy trình chế tạo nano vàng dạng que theo phương pháp nuôi mầm trung gian Hình 2.2 Dung dịch mầm nano vàng Hình 2.3 Quá trình tạo dung dịch ni nano vàng dạng que Hình 2.4 Dung dịch nano vàng dạng que Hình 2.5 Phổ hấp thụ UV-Vis dung dịch mầm que nano vàng Hình 2.6 Ảnh TEM dung dịch mầm nano vàng Hình 2.7 Phổ hấp thụ UV-Vis dung dịch que nano vàng chế tạo với thời gian hạt mầm khác Hình 2.8 Phổ hấp thụ UV-Vis dung dịch que nano vàng chế tạo với tỷ lệ dung dịch mầm dung dịch ni khác Hình 2.9 Phổ hấp thụ UV-Vis dung dịch que nano vàng giá trị pH khác Hình 2.10 Ảnh TEM dung dịch nano vàng pH=9 Hình 2.11 Phổ hấp thụ UV-Vis dung dịch que nano vàng chế tạo với nồng độ CTAB khác Hình 2.12 Phổ hấp thụ UV-Vis dung dịch que nano vàng chế tạo với nồng độ AgNO3 khác Hình 2.13 Giản đồ nhiễu xạ tia X (XRD) nano vàng dạng que Hình 2.14 Ảnh TEM que nano vàng chế tạo phương pháp ni mầm vi Hình 2.15 Phổ truyền qua FT-IR dung dịch nano dạng que vàng chưa loại bỏ chất hoạt động bề mặt CTAB (đường màu đen) loại bỏ CTAB (đường màu đỏ) Hình 2.16 Sơ đồ thể trình gắn kết kháng thể bề mặt que nano vàng Hình 2.17 Phổ truyền qua FTIR dung dịch que nano vàng (GNR) que nano vàng biến tính bề mặt MPA (GNR-MPA) Hình 2.18 Phổ UV-Vis dung dịch nano vàng dạng que (GNR) chưa gắn kháng thể (đường màu đen) gắn kháng thể (đường màu đỏ) vii DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VIẾT TẮT VÀ CHUYÊN NGÀNH AR: Tỷ lệ cạnh (Aspect Ratio) BDAC: Benzydimethylammonium chlodride CTAB: Cetyltrimethylammonium bromide EDC: N-(3-Dimethylaminopropyl)-N′-ethylcarbodiimide hydrochloride FEG-SEM: Kính hiển vi điện tử quét súng phát xạ trường (Field Emission Gun Scanning Electron Microscopy) FT-IR: Phép biến đổi Fourier – hồng ngoại (Fourier Transfer – Infared) IR: Hồng ngoại (Infared) GNP: Hạt nano vàng (Gold nanoparticle) GNR: Que nano vàng (Gold nanorod) LSPR: Cộng hưởng plasmon bề mặt theo trục dọc (Longitudinal surface plasmon resonance) MPA: 3-mercaptopropionic axít NHS: N-Hydroxysuccinimide QCM: Vi cân tinh thể thạch anh (Quartz Microbalance) SPR: Cộng hưởng plasmon bề mặt (Surface plasmon resonance) TEM: Kính hiển vi điện tử truyền qua (Transimission Electron Microscope) TSM: Sóng âm (Thickness Shear Mode) TSPR: Cộng hưởng plasmon bề mặt theo trục ngang (Transversal surface plasmon resonance) UV-Vis: Tử ngoại - khả kiến (Ultra Violet – Visible) XRD: Nhiễu xạ tia X ( X-Ray Diffraction) viii MỞ ĐẦU Cảm biến sinh học sử dụng linh kiện vi cân tinh thể thạch anh (QCM) ứng dụng rộng rãi lĩnh vực y sinh Đã có nhiền nghiên cứu ứng dụng cảm biến sinh học QCM nhằm phát vi khuẩn độc hại nồng độ thấp, thời gian thử nghiệm nhanh xác Vấn đề mà nhà khoa học quan tâm nghiên cứu tăng giới hạn phát vi khuẩn độc hại cảm biến QCM Các hạt nano vàng với đặc tính khơng độc, nặng dễ tương tác sinh học ứng viên lý tưởng việc gắn kết với tác nhân sinh học nhằm phát vi khuẩn độc hại nồng độ thấp ứng dụng cảm biến QCM Các hạt nano vàng dạng cầu gắn kết với kháng thể nhóm tác giả Ngô Võ Kế Thành [5] nghiên cứu ứng dụng thành công cảm biến QCM Tuy nhiên, giới hạn phát vi khuẩn cảm biến QCM chưa cải thiện đáng kể khối lượng hạt nano vàng chưa cải thiện đáng kể so với độ nhạy Với hi vọng tăng độ nhạy cảm biến sinh học sử dụng linh kiện vi cân tinh thể thạch anh tăng khối lượng gắn kết nano vàng tăng độ nhạy cảm biến QCM, nghiên cứu này, nghiên cứu tổng hợp hạt nano vàng dạng que đơn phân tán Các que nano vàng sau chế tạo gắn kết với tác nhân sinh học hướng đến ứng dụng cảm biến QCM ix Hình 2.7 Phổ hấp thụ UV-Vis dung dịch que nano vàng chế tạo với thời gian hạt mầm khác Hình 2.7 kết phổ hấp thụ UV-Vis dung dịch que nano vàng chế tạo với thời gian hạt mầm ngày, ngày, ngày ngày Dung dịch que nano vàng chế tạo từ hạt mầm nano vàng để ngày có tỷ lệ cường độ đỉnh dọc LSPR đỉnh ngang TSPR cao Chứng tỏ dung dịch hạt mầm ngày cho nồng độ que nano vàng cao Ảnh hưởng thời gian mầm đến phát triển que nano vàng giải thích sau: Khi dung dịch mầm que nano vàng để thời gian, hạt mầm ổn định chất khử NaBH4 dư bị phân hủy theo thời gian, trình tạo hạt mầm phụ ngừng xảy NaBH4 bị phân hủy hết Do đó, hạt mầm ổn định dung dịch mầm que nano vàng để thời gian trước thêm vào dung dịch mầm Các hạt mầm ổn định nồng độ que nano vàng tăng [26] Bên cạnh đó, nồng độ que nano vàng giảm dung dịch mầm để lâu lượng không nhỏ hạt mầm phát triển thành hạt nano vàng dạng cầu trước cho vào dung dịch nuôi Khảo sát ảnh hưởng tỷ lệ mầm đến phát triển nano vàng dạng que Hình 2.8 Phổ hấp thụ UV-Vis dung dịch que nano vàng chế tạo với tỷ lệ dung dịch mầm dung dịch ni khác 37 Hình 2.8 kết phổ hấp thụ UV-Vis dung dịch que nano vàng chế tạo với tỷ lệ dung dịch mầm dung dịch nuôi 0.0035/1, 0.0039/1 0.0044/1 Khi tỷ lệ dung dịch mầm dung dịch nuôi tăng, tỷ lệ cường độ đỉnh dọc đỉnh ngang giảm Hay nồng độ que nano vàng giảm tỷ lệ dung dịch mầm dung dịch nuôi tăng Như vậy, nồng độ que nano vàng giảm tỷ lệ dung dịch mầm dung dịch nuôi tăng Ảnh hưởng tỷ lệ hạt mầm đến phát triển que nano vàng giải thích sau: Tỷ lệ ion vàng dung dịch nuôi hạt mầm giảm số lượng hạt mầm thêm vào tăng, tạo thành que nano vàng dừng lại ion vàng cạn kiệt 2.1.3.2 Khảo sát ảnh hưởng pH đến hình thành phát triển que nano vàng Hình 2.10 Ảnh TEM dung dịch nano Hình 2.9 Phổ hấp thụ UV-Vis dung vàng pH=9 dịch que nano vàng giá trị pH khác Hình 2.9 kết phổ hấp thụ UV-Vis dung dịch que nano vàng giá trị pH 9, Ở pH 9, có đỉnh cộng hưởng plasmon bề mặt vị trị 520 nm; hay khơng có hình thành que nano vàng pH Khi pH giảm xuống 7, phổ hấp thụ UV-Vis xuất thêm đỉnh dọc (LSPR) vị trí 740 nm Khi pH tiếp tục giảm xuống 3, tỷ lệ cường độ đỉnh dọc đỉnh ngang tăng Như vậy, pH 38 cao khơng có hình thành que nano vàng, pH giảm que nano vàng hình thành que nano vàng có nồng độ tăng Ảnh hưởng pH dung dịch ni giải thích sau: Khi pH dung dịch nuôi tăng, lớp CTAB bọc bề mặt que nano bị phá vỡ, làm cho họ mặt {110} khơng ổn định nữa, nhạy cảm phản ứng hóa học, nồng độ que nano vàng giảm Khi pH tăng gần 7, lực hút tĩnh điện phân tử CTAB bề mặt vàng giảm nhanh, lớp đôi CTAB hấp thụ bề mặt vàng trở nên thưa thớt Vì vậy, nguyên tử vàng không lắng đọng họ mặt {100} mà lắng đọng họ mặt {110} Khi pH lớn 8, khơng lớp nguyên tử bạc bề mặt vàng Vì vậy, nguyên tử vàng lắng đọng tất bề mặt mầm nano vàng phát triển thành hạt nano vàng dạng elip hay dạng cầu [34] Như vậy, pH ảnh hưởng đến độ ổn định mixen CTAB khả hấp thụ bề mặt vàng Giá trị pH dung dịch nuôi khác dẫn đến lắng đọng nguyên tử vàng mặt mạng hạt mầm khác vàng tạo nano vàng có hình dạng khác 2.1.3.3 Khảo sát ảnh hưởng nồng độ CTAB đến phát triển nano vàng dạng que Hình 2.11 Phổ hấp thụ UV-Vis dung dịch que nano vàng chế tạo với nồng độ CTAB khác 39 Hình 2.11 kết phổ hấp thụ UV-Vis dung dịch que nano vàng chế tạo với nồng độ CTAB 0.06 M, 0.08 M, 0.1 M, 0.12 M 0.14 M Khi nồng độ CTAB tăng từ 0.06 M đến 0.1 M, tỷ lệ cường độ đỉnh dọc LSPR đỉnh ngang TSPR tăng Khi nồng độ CTAB tiếp tục tăng tỷ lệ cường độ đỉnh dọc đỉnh ngang khơng thay đổi Điều có nghĩa nồng độ que nano vàng tăng nồng độ CTAB tăng, nồng độ CTAB vượt 0.1 M nồng độ que nano vàng không thay đổi Ảnh hưởng nồng độ chất hoạt động bề mặt CTAB đến phát triển que nano vàng giải thích sau: Chất hoạt động bề mặt CTAB dạng mixen, kích thước mixen nhân tố quan đến hình thành que nano vàng Khi nồng độ chất hoạt động bề mặt CTAB tăng, cấu trúc mixen thay đổi từ từ hình dạng chúng chuyển từ dạng cầu sang dạng que hay mixen đa lớp CTAB có xu hướng tạo thành cấu trúc lớp đôi họ mặt mạng {110} Lúc này, ion vàng dung dịch nuôi ưu tiên bị khử mặt mạng bị cản trở CTAB, họ mặt mạng {100} Chính điều dẫn đến hình thành que nano vàng Ngồi ra, cấu trúc lớp đơi CTAB giúp que nano vàng tích điện dương, nhờ tránh keo tụ que nano Khi nồng độ CTAB tăng, cấu trúc mixen chất hoạt bề mặt ổn định Kết nồng độ que nano vàng tăng 40 2.1.3.4 Khảo sát ảnh hưởng nồng độ AgNO3 đến phát triển nano vàng dạng que Hình 2.12 Phổ hấp thụ UV-Vis dung dịch que nano vàng chế tạo với nồng độ AgNO3 khác Hình 2.12 kết phổ UV-Vis dung dịch que nano vàng chế tạo với nồng độ AgNO3 0.09 mM, 0.1 mM, 0,11 mM 0.12 mM Từ hình 2.12, ta thấy ban đầu, nồng độ AgNO3 tăng nồng độ que nano vàng tăng, nồng độ AgNO3 vượt 0.1 mM nồng độ que nano vàng giảm Ở nồng độ AgNO3 0.1 mM, nồng độ que nano vàng cao Ảnh hưởng nồng độ AgNO3 đến phát triển que nano vàng giải thích sau: Ion Ag+ dung dịch bị khử thành nguyên tử Ag0 bề mặt kim loại giá trị thấp nhiều so với khử thực tế nó, nhờ ion Ag+ bị khử thành lớp đơn nguyên tử Ag0 bề mặt que nano vàng axít ascorbic pH thấp Hiện tượng có xu hướng xảy họ mặt {110} so với họ mặt {100}, nhờ họ mặt mạng {110} bảo vệ, ngăn cản lắng đọng nguyên tử Au Điều dẫn đến phát triển bất đẳng hướng mầm Do đó, nồng độ que nano vàng tăng nồng độ AgNO3 tăng Nhưng nồng độ AgNO3 tăng đến giá trị định, nồng độ que nano vàng giảm; đơn lớp nguyên tử Ag0 khơng hình thành họ mặt bên {110} mà họ mặt cuối {100} nên nguyên tử Au0 khó lắng đọng 41 hai mặt cuối que Điều làm cản trở phát triển que nano vàng, có nghĩa nồng độ que nano vàng giảm nồng độ AgNO3 vượt giá trị ngưỡng 0.1 mM Dựa kết thực nghiệm, que nano vàng chế tạo tối ưu điều kiện sau:  Các hạt mầm phát triển ngày trước thêm vào dung dịch nuôi que nano vàng  Tỷ lệ dung dịch mầm dung dịch nuôi que nano vàng 0.0035/1  Độ pH dung dịch nuôi cỡ  Nồng độ chất hoạt động bề mặt CTAB dung dịch nuôi que nano vàng 0.1 M  Nồng độ bạc nitrate dung dịch nuôi que nano vàng 0.1 mM 2.1.3.5 Khảo sát cấu trúc tinh thể que nano vàng Hình 2.13 Giản đồ nhiễu xạ tia X (XRD) nano vàng dạng que Hình 2.13 kết chụp XRD nano vàng dạng que tổng hợp theo phương pháp nuôi mầm trung gian Dựa hình 2.15, chúng tơi thấy đỉnh phổ vị trí 38.012o , 45.289o , 64.479o , 73.01o 81.769o tương ứng với 42 mặt mạng tinh thể (111), (200), (220), (311) (222) mạng lập phương tâm mặt tinh thể vàng Tỷ lệ cường độ đỉnh nhiễu xạ = 38O tương ứng với họ mặt mạng {111} so với họ mặt khác que nano vàng lớn nhiều Điều cho thấy phát triển hạt mầm vàng ưu tiên họ mặt mạng {111} để tạo thành que nano vàng Hình 2.14 Ảnh TEM que nano vàng chế tạo phương pháp ni mầm Hình 2.14 kết TEM que nano vàng tổng hợp phương pháp nuôi mầm trung gian Vật liệu chúng tơi tổng hợp có độ đơn phân tán cao với tỷ số cạnh cỡ 3.3 Từ việc khảo sát yếu tố ảnh hưởng đến trình tổng hợp vật liệu nano vàng dạng que, vật liệu chế tạo thành công que nano vàng có độ đơn phân tán cao, kích thước que nằm khoảng 15×50 nm 43 2.1.3.6 Tinh chế nano vàng dạng que Hình 2.15 Phổ truyền qua FT-IR dung dịch nano dạng que vàng chưa loại bỏ chất hoạt động bề mặt CTAB (đường màu đen) loại bỏ CTAB (đường màu đỏ) Hình 2.15 kết phổ truyền qua FT-IR que nano vàng chưa loại bỏ chất hoạt động bề mặt CTAB loại bỏ CTAB Trên phổ hồng ngoại nano vàng dạng que xuất cực đại 2850 cm-1 2925 cm-1 đặc trưng cho dao động hóa trị CH nhóm CH2 phân tử CTAB Tuy nhiên, dung dịch nano vàng dạng que loại bỏ CTAB không xuất đỉnh này, chứng tỏ CTAB loại bỏ trình ly tâm 2.2 Gắn kết kháng thể lên que nano vàng 2.2.1 Hóa chất dụng cụ Hóa chất:  Dung dịch nano vàng dạng que  Cetylmethylammonium bromide (CTAB) (99%), Merck  3-mercaptopropionic axít (MPA) (99%), Sigma-Aldrich  N-(3-Dimethylaminopropyl)-N′-ethylcarbodiimide hydrochloride (EDC) (98%), Sigma-Aldrich  N-Hydroxysuccinimide (NHS) (98%), Sigma-Aldrich  Kháng thể kháng Chloramphenicol ab35658, Abcam 44 Dụng cụ: Máy lắc ủ; máy ly tâm; eppendorf ml; micropipet 10 µl, 100 µl 1000 µl 2.2.2 Quy trình gắn kết kháng thể Bước 1: Thêm 100 µl 3-mercaptopropionic vào ml dung dịch nano vàng dạng que, lắc ủ điều kiện phòng 24 Bước 2: Ly tâm 9000 vòng 10 phút, loại bỏ phần dung dịch, lấy phần cặn Bước 3: Thêm ml CTAB 0.2 M vào phần cặn Tiếp tục cho 100 µl hỗn hợp EDC+NHS Sau lặp lại bước quay ly tâm Bước 4: Thêm 50 µl kháng thể vào phần dung địch lắc ủ điều kiện phòng 24 Hình 2.16 Sơ đồ thể trình gắn kết kháng thể bề mặt que nano vàng 2.2.2 Kết bàn luận Hình 2.17 Phổ truyền qua FTIR dung dịch que nano vàng (GNR) que nano vàng biến tính bề mặt MPA (GNR-MPA) 45 Hình 2.17 Phổ truyền qua FTIR dung dịch que nano vàng (GNR) que nano vàng biến tính bề mặt MPA (GNR-MPA) Trên phổ hồng ngoại nano vàng dạng que biến tính bề mặt xuất cực đại 1412 cm-1 1550 cm-1 đặc trưng cho dao động hóa trị C-O đối xứng bất đối xứng nhóm COO- phân tử mercaptopropionic axít Chứng tỏ que nano vàng biến tính 3-mercaptopropionic axít Hình 2.18 Phổ UV-Vis dung dịch nano vàng dạng que (GNR) chưa gắn kháng thể (đường màu đen) gắn kháng thể (đường màu đỏ) Hình 2.18 kết đo phổ hấp thụ UV-Vis dung dịch que nano vàng dạng que gắn kết kháng thể dung dịch que nano vàng chưa gắn kết Trên đồ thị có đỉnh hấp thụ dung dịch nano vàng gắn kết 700 nm, đỉnh thấp hơn, rộng bị dịch chuyển phía trái khoảng 50 nm so với mẫu khơng gắn kết kháng thể Có thể suy tỷ lệ cạnh que nano vàng gắn kết với kháng thể thấp que nano vàng chưa gắn kết Điều chứng tỏ kháng thể gắn lên mặt bên que nano vàng 46 KẾT LUẬN Chúng tổng hợp thành công nano vàng dạng que phương pháp ni mầm trung gian tìm điều kiện thực nghiệm tối ưu để tạo số lượng lớn que nano vàng Các que nano vàng có độ đơn phân tán cao kích thước cỡ 15 nm × 60 nm Các que nano vàng sau chế tạo gắn kết thành công với kháng thể hướng đến ứng dụng cảm biến QCM Các yếu tố ảnh hưởng đến hình thành phát triển que nano vàng dung dịch hạt mầm độ pH, nồng độ AgNO3, nồng độ CTAB dung dịch nuôi Sự thay đổi nhỏ yếu tố dẫn đến thay đổi đáng kể nồng độ que nano vàng tạo thành  Dung dịch mầm que nano vàng có vai trò quan trọng đến phát triển que nano vàng - Khi tỷ lệ dung dịch mầm dung dịch ni tăng, nồng độ que nano vàng giảm - Thời gian dung dịch mầm lâu, nồng độ que nano vàng tạo thành giảm mạnh  Sự thay đổi pH, nồng độ CTAB, AgNO3 dung dịch nuôi que nano vàng ảnh hưởng khơng nhỏ đến hình thành phát triển que nano vàng - Các que nano vàng khơng hình thành pH cao Khi pH dung dịch nuôi giảm nồng độ que nano vàng tăng - Nồng độ CTAB tăng nồng độ que nano vàng tăng, nồng độ CTAB tăng 0.1 M nồng độ que nano vàng không thay đổi - Khi nồng độ AgNO3 tăng nồng độ que nano vàng tăng, nồng độ AgNO3 vượt 0.1 mM nồng độ que nano vàng giảm Các que nano vàng sau chế tạo loại bỏ chất hoạt động bề mặt quay ly tâm để chuẩn bị cho việc gắn kết với kháng thể Các que nano vàng gắn kết thành công với kháng thể, từ hướng đến ứng dụng cảm biến QCM 47 nhằm tăng độ nhạy thiết bị, giúp phát vi khuẩn gây bệnh xác 48 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt [1] Nguyễn Thế Bình, Quang phổ học thực nghiệm, Nxb Giáo dục, Hà Nội, 2006 [2] Nguyễn Văn Định, Nghiên cứu chế tạo Sensor vi cân tinh thể thạch anh QCM 5,5 MHz, Đồ án Tốt nghiệp, Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội, Hà Nội, 2009 [3] Trần Thái Hòa, Ảnh hưởng tham số đến trình tổng hợp vật liệu nano vàng dạn que cho việc bọc silica, Tạp chí Khoa học Công nghệ, 1, 12-21, 2014 [4] Lê Vũ Tuấn Hùng, Kỹ thuật phân tích vật liệu, Nxb Đại học Quốc gia TP Hồ Chí Minh, Hồ Chí Minh, 2013 [5] Ngô Võ Kế Thành, Nghiên cứu tổng hợp nano vàng khảo sát khả gắn kết với kháng thể kháng vi khuẩn E coli O157, Tạp chí phát triển KH&CN, 16, 7582, 2013 [6] Nguyễn Khắc Thuận, Nghiên cứu tính chất điện – từ hạt màng mỏng Au có kích thước nano, Luận văn Thạc sĩ, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Hà Nội, 2011 Tiếng Anh [7] M A El-Sayed, Simulation of the Optical Absorption Spectra of Gold Nanorods as a Function of Their Aspect Ratio and the Effect of the Medium Dielectric Constant, The Journal of Physical Chemistry B, 103, 3073-3077, 1999 [8] Guyot-Sionnest, Mechanism of Silver(I)-Assisted Growth of Gold Nanorods and Bipyramids, The Journal of Physical Chemistry B, 109, 22192-22200, 2005 [9] M.Reza Hormozi-Nezhad, Thorough tuning of the aspect ratio of gold nanorods using response surface methodology, Analytica Chimica Acta, 779, 1421, 2013 [10] Michael H Huang, Seed-Mediated Synthesis of High Aspect Ratio Gold Nanorods with Nitric Acid, Chemical Materials, 17, 6447-6451, 2005 49 [11] Nikhil R Jana, Nanorod shape separation using surfactant assisted selfassembly, Chemical Communication, 15 , 1950-1951, 2003 [12] Jian Ji, pH Controlled Synthesis of High Aspect-Ratio Gold Nanorods, Journal of Nanoscience and Nanotechnology, 8, 5708-5714, 2008 [13] Shin-Won Kang, Enhancement of sensitivity using gold nanorods-Antibody conjugator for detection of E.coli O157:H7, Sensors and Actuators B, 143, 784788, 2010 [14] Brian A Korgel, Iodide in CTAB Prevents Gold Nanorod Formation, Langmuir, 25, 9518-9524, 2009 [15] Gil Markovich, Growth of Gold Nanorods on Surfaces, The Journal of Physical Chemistry B, 107, 11579-11582, 2003 [16] Charles R Martin, Membrane-based synthesis of nanomaterials, Chemical Materials, 8, 1739-1746, 1996 [17] Charles R Martin, Templated-Frabricated Gold Nanowires and Nanotubes, Advanced Materials, 15, 455-458, 2003 [18] Catherin J Murphy, Seeding Growth for Size Control of 5-40 nm Diameter Gold Nanoparticles, Langmuir, 17, 6782-6786, 2001 [19] Catherin J Murphy, Seed-Mediated Growth Approach for Shape-Controlled Synthesis of Spheroidal and Rod-like Gold Nanoparticles Using a Surfactant Template, Advanced Materials, 13, 1389-1393, 2001 [20] Catherin J.Murphy, Wet Chemical Synthesis of High Aspect Ratio Cylindrical Gold Nanorods, The Journal of Physical Chemistry B, 105, 4065-4067, 2001 [21] Catherin J.Murphy, An Improved Synthesis of High-Aspect Gold Nanorods, Advance Materials, 15, 414-416, 2003 [22] Catherine J Murphy, Seed-Mediated Synthesis of Gold Nanorods: Role of the Size and Nature of seed, Chemical Materials, 16, 3633-3544, 2004 [23] Catherine J Murphy, Gold nanorod crystal growth: From seed-mediate synthesis to nanoscale sculping, Curent Opinion in Colloid & Interface Science, 16, 128-134, 2011 50 [24] Michael J Natan, Seeding of Colloidal Au Nanoparticle Solutions, Chemical Materials, 12, 306-313, 2000 [25] Babak Nikoobakht, Mostafa A El-Sayed, Preparation and Growth Mechanism of Gold Nanorods (NRs) Using Seed-Medicated Growth Method, Chemical Materials, 15, 1957-1962, 2003 [26] Jorge Pérez-Juste, Electric-Field-Directed Growth of Gold Nanorods in Aqueous Surfactant Solutions, Advanced Materials, 14, 571-579, 2004 [27] M P Pileni, Optical Properties of Gold Nanorods: DDA Simulations Supported by Experiments, The Journal of Physical Chemistry B, 109, 1313813142, 2005 [28] Bradley Michael Stacy, Controlled Synthesis of Gold Nanorod with varrying Aspect Ratios and Their Biological Applications, thesis submitted to the School of Engineering of the University of Dayton, Ohio, 2012 [29] Neha Tiwari, Modulation of Optical Properties of Gold Nanorods on Addition of KOH, Springer Science, 2, 231 – 236, 2007 [30] Chris Wang (1999), The shape transition of gold nanorods, Langmuir, 15, 701709, 1999 [31] Jianfang Wang, pH-Controlled Reversible Assembly and Disassembly of Gold Nanorods, Small, 4, 1287–1292, 2008 [32] Younan Xia, Multiple-Walled Nanotubes Made of Metals, Advanced Materials, 16, 264-268, 2004 [33] Yamada, Rapid synthesis of gold nanorods by the combination of chemical reduction and photoirradiation processes; morphological changes depending on the growing processes, Chemial Communications, 18, 2376-2377, 2003 [34] Yan He, Investigation of pH effect on Gold Nanorod Synthesis, Journal of the Chinese Chemical Society, 58, 822-827, 2011 [35] Peidong Yang, Photochemical Synthesis of Gold Nanorods, JASC Communicatons, 124, 14316-14317, 2002 51 ... lượng gắn kết nano vàng tăng độ nhạy cảm biến QCM, nghiên cứu này, nghiên cứu tổng hợp hạt nano vàng dạng que đơn phân tán Các que nano vàng sau chế tạo gắn kết với tác nhân sinh học hướng đến ứng. .. tín hiệu cảm biến QCM Vì thế, que nano sau chế tạo thực gắn kết với tác nhân sinh học nhằm tăng độ nhạy tín hiệu cảm biến QCM 1.1.3 Ứng dụng nano vàng dạng que Tính chất quang que nano vàng nhạy... đề tài luận văn “Tổng hợp nano vàng dạng que ứng dụng phương pháp quang phổ nghiên cứu gắn kết que nano vàng với tác nhân sinh học hướng đến ứng dụng cảm biến QCM Những dẫn Thầy giúp em có hướng