(Luận án tiến sĩ) nghiên cứu chế tạo keo bạc nano bằng bức xạ gamma co 60 và một số ứng dụng của chúng trong y học và nông nghiệp

IX DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT ADN Phân tử mang thông tin di truyền ADN ASTM Kính hiển vi lực ngun tử CFU Đơn vị hình thành lạc khuẩn Colony forming unit Chitosan tan nước Water soluble chitosan CTS tan nước Acid Deoxyribonucleic Atomic scanning Tunneling Micrscope Da Đơn vị khối lượng Danton Dbh Liều xạ bão hoà (kGy) Determination dose (kGy) ĐĐA Độ đề axetyl Degree of deacetylation dtb Kích thước hạt trung bình Average particle diameter E.Coli Vi khuẩn E.coli Escherichia Coli ED50 Nồng độ ức chế 50% Effective dose 50 FE-SEM Kính hiển vi trường điện tử quét FE-TEM Kính hiển vi trường điện tử truyền qua ffc Lập phương tâm diện GC-MS Sắc ký khí khối phổ ICP – MS Khối phổ plasma ICP– AES Field emission scanning electron microscopy Field emission transmision electron microscopy Face centered cubic Gas Chromatography Mass Spectroscopy Inductively coupled plasma - Mass Spectroscopy Quang phổ phát xạ nguyên tử cảm ứng Inductively coupled plasma plasma atomic emission spetroscopy X KLPT Khối lượng phân tử LSD Sự khác biệt nhỏ có ý nghĩa thống kê Molecular weight Least significant difference MEA Môi trường malt agar nuôi cấy vi sinh Malt extract agar Mw Khối lượng phân tử trung bình trọng Molecular mass PVA Polyvinyl alcohol PVP Polyvinyl pyrrolidon S.aureus Vi khuẩn S aureus Staphylococcus aureus TEM Kính hiển vi điện tử truyền qua UV Bức xạ cực tím UV – vis Quang phổ hấp thụ trắc quang UV-vis XRD Phổ nhiễu xạ tia X X-Ray Diffraction γ.Co - 60 Bức xạ gamma Cobalt – 60 Gamma ray irradiation Co-60 ξ Thế điện động zeta Zeta potential Tranmision Electron Microscopy Ultraviolet Ultraviolet-visible spectroscopy XIV DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 1.1 Cơ chế ổn định hạt bạc nano PVA Hình 1.2 Cơ chế ổn định hạt bạc nano PVP Hình 1.3 Cơ chế ổn định hạt bạc nano CTS Hình 1.4 Phổ hấp thụ UV-vis keo bạc nano/PVA Hình 1.5 Phổ hấp thụ UV-vis keo bạc nano, liều xạ 47,6kGy Hình 1.6 Ảnh TEM hạt bạc nano Hình 1.7 Phổ nhiễu xạ XRD bạc nano Hình 2.1 Sơ đồ quy trình chế tạo mẫu keo bạc nano Hình 3.1 Phổ hấp thụ UV-vis dung dịch ion bạc polyme trước chiếu xạ Hình 3.2 Phổ UV-vis keo bạc nano phụ thuộc mật độ quang (E) theo liều xạ keo bạc nano/PVA Hình 3.3 Sự phụ thuộc kích thước hạt bạc trung bình (dtb) theo nồng độ PVA (nồng độ Ag+ 20mM) Hình 3.4 Ảnh TEM phân bố kích thước hạt keo bạc nano theo nồng độ PVA khác (Ag+ 20mM) Hình 3.5 Phổ UV-vis Dbh keo bạc nano với nồng độ ion bạc khác Hình 3.6 Sự thay đổi E theo liều xạ keo bạc nano với nồng độ bạc khác Hình 3.7: Sự phụ thuộc Dbh vào nồng độ ion bạc ban đầu Hình 3.8 Sự phụ thuộc dtb hạt bạc nano theo nồng độ ion bạc ban đầu Hình 3.9 Ảnh TEM phân bố kích thước hạt keo bạc nano/PVA theo nồng độ Ag+ khác ( PVA 2%) XV Hình 3.10 Ảnh TEM phân bố kích thước hạt keo bạc nano 10mM/PVA etanol có nồng độ khác Hình 3.11 Ảnh TEM phân bố kích thước hạt keo bạc nano/PVA theo thời gian lưu giữ (Ag+ 20mM/PVA 2%) Hình 3.12 Phổ XRD bạc nano/PVA PVA Hình 3.13 Phổ UV-vis Dbh keo bạc nano/PVP với nồng độ bạc khác Hình 3.14 Sự thay đổi E theo liều xạ keo bạc nano/PVP với nồng độ bạc khác (PVP-K90 2%/etanol 10%) Hình 3.15 Sự tương quan kích thước hạt bạc nano/PVP theo nồng độ ion bạc ban đầu H ình 3.16 Sự tương quan Dbh keo bạc nano/PVP với nồng độ ion bạc ban đầu (1-50mM) Hình 3.17 Ảnh TEM phân bố kích thước hạt keo bạc nano/PVP với nồng độ bạc khác Hình 3.18 Ảnh TEM phân bố kích thước hạt keo bạc nano/PVP (PVP-K30 2%/etanol 10%) với nồng độ bạc khác nhau) Hình 3.19 Ảnh TEM phân bố kích thước hạt keo bạc nano/PVP theo nồng độ etanol khác (PVP-K90 2%/Ag- 10mM) Hình 3.20 Ảnh TEM phân bố kích thước hạt keo bạc nano/PVP (mẫu PVPK90 2%/Ag+ - 10mM/izopropanol etanol 1M) Hình 3.21 Ảnh TEM phân bố kích thước hạt keo bạc nano/PVP theo thời gian lưu giữ (Ag 20mM/PVP-K90 2%/etanol 10%) Hình 3.22 Phổ XRD bạc nano/PVP PVP Hình 4.1 Phổ UV-vis dung dịch pha loãng nước 1/50 (v/v) Hình 4.2 Phổ UV-vis mẫu CTS70 2%, Ag 5mM theo liều xạ khác XVI Hình 4.3 Cường độ hấp thụ E keo bạc nano/CTS theo liều xạ (CTS70 2%/Ag 5mM pha loãng nước 1/50) Hình 4.4 Phổ UV-vis keo bạc nano/CTS theo nồng độ bạc khác (CTS70 1% -Mw 120kDa/etanol 5%) Hình 4.5 Phụ thuộc Dbh keo bạc nano/CTS vào nồng độ ion bạc ban đầu Hình 4.6 Phụ thuộc dtb keo bạc nano/CTS vào nồng độ ion bạc ban đầu Hình 4.7 Ảnh TEM phân bố kích thước hạt keo bạc nano/CTS nồng độ Ag+ khác (CTS70 1% ) Hình 4.8 Phổ UV-vis keo bạc nano/CTS theo liều xạ khác (Ag 5mM/CTS 1%) Hình 4.9 Ảnh TEM phân bố kích thước hạt keo bạc nano/CTS (Ag 5Mm/CTS70 1%, khơng có etanol) Hình 4.10 Ảnh TEM phân bố kích thước hạt keo bạc nano 5mM/CTS hai giá trị pH khác Hình 4.11 Phổ UV-vis keo bạc nano/CTS với nồng độ CTS khác (Ag 5mM/CTS70) Hình 4.12 Sự phụ thuộc dtb keo bạc nano/CTS theo nồng độ CTS khác (Ag 5mM/CTS 70) Hình 4.13 Ảnh TEM phân bố kích thước hạt keo bạc nano/CTS nồng độ CTS khác (Ag 5mM/CTS 70) Hình 4.14 Phổ UV-vis keo bạc nano/CTS với KLPT khác CTS (Ag 5mM/CTS70 1%) Hình 4.15 Sự phụ thuộc dtb keo bạc nano/CTS theo Mw CTS (Ag+ 5mM/CTS70 1% , Mw=3,5-460kDa) Hình 4.16 Ảnh TEM phân bố kích thước hạt keo bạc nano (Ag 5mM/CTS 70 1%) theo KLPT khác CTS XVII Hình 4.17 Ảnh TEM phân bố kích thước hạt keo bạc nano chất ổn định CTS có ĐĐA 70 90 (Ag+ 5mM/CTS 1%) Hình 4.18 Ảnh TEM phân bố kích thước hạt keo bạc nano/CTS suất liều xạ khác (Ag 5mM/CTS70 1%-Mw 120kDa ) Hình 4.19 Ảnh TEM phân bố kích thước hạt keo bạc nano/CTS sau tháng lưu trữ (CTS70 2%/Ag 5mM) Hình 4.20 Phổ XRD CTS70 bạc nano/CTS70 Hình 4.21 Phổ UV-vis keo bạc nano/CTS tan nước có nồng độ khác (Ag 10mM) Hình 4.22 Sự thay đổi E theo liều xạ keo bạc nano/CTS tan nước có nồng độ khác (Ag 10mM) Hình 4.23 Ảnh TEM phân bố kích thước hạt keo bạc nano/CTS tan nước có nồng độ khác Hình 4.24 Ảnh TEM phân bố kích thước hạt keo bạc nano/CTS tan nước có nồng độ bạc khác Hình 4.25 Ảnh TEM phân bố kích thước hạt keo bạc nano/CTS tan nước sau tháng lưu trữ (Ag 10mM/CTS tan nước 1%) Hình 4.25 Phổ XRD CTS tan nước, bạc nano/CTS tan nước bạc khối Hình 5.1 Hiệu diệt vi khuẩn E.coli S.aureus keo bạc nano/PVA theo nồng độ bạc Hình 5.2 Hiệu diệt vi khuẩn S aureus nồng độ pha loãng bạc nano/PVP, CTS, PVP+CTS Hình 5.3 Hiệu diệt vi khuẩn S aureus keo bạc nano (CTS70 1%/Ag 5mM) theo nồng độ bạc nano XVIII Hình 5.4 Tương quan nồng độ bạc nano với mức độ ức chế phát triển khuẩn lạc nấm C salmonicolor sau ngày nuôi cấy Hình 5.5 Sự phát triển kích thước khuẩn lạc nấm C salmonicolor sau thời gian nuôi cấy XI DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 3.1 Ảnh hưởng C2H5OH đến E, λmax, Dbh dtb keo bạc nano/PVA Bảng 3.2 Giá trị E, λmax, Dbh dtb keo bạc nano/PVA hai suất liều xạ khác (Ag 5mM) Bảng 3.3 Sự thay đổi E, λmax dtb keo bạc nano/PVA theo thời gian lưu trữ (Ag 20mM/PVA 2%) Bảng 3.4 Thế zeta keo bạc nano (20mM/PVA 2%) theo pH khác (pha loãng 1000lần) Bảng 3.5 Các thông số đặc trưng keo bạc nano/PVP 2% hai loại PVP có khối lượng phân tử khác Bảng 3.6 Sự thay đổi Giá trị E, λmax, Dbh dtb keo bạc nano/PVP theo nồng độ etanol Bảng 3.7 Các thông số đặc trưng keo bạc nano/PVP (Ag 10mM/PVP-K90) sử dụng etanol izopropanol 1M làm chất bắt gốc tự Bảng 3.8 Giá trị E, λmax, Dbh dtb keo bạc nano/PVP hai suất liều xạ khác (Ag 5mM/PVP-K90 2%/etanol 10%) Bảng 3.9 Sự thay đổi giá trị E, λmax dtb keo bạc nano/PVP theo thời gian lưu giữ (mẫu Ag+ 20mM/PVP-K90 2%/Etanol 10%) Bảng 3.10 Thế zeta keo bạc nano 10mM/PVP-K90 2%/Etanol 10% theo pH khác (pha loãng 500lần) Bảng 3.11 dtb Dbh keo bạc nano/ PVA, PVP với nồng độ bạc khác Bảng 3.12 Độ ổn định keo bạc nano/PVA,PVP theo thời gian lưu trữ Bảng 3.13 Kết xác định hiệu suất chuyển hóa Ag+ thành Ag0 hàm lượng NO3-, CH3CHO keo bạc nano /PVA, PVP XII Bảng 4.1 Sự phụ thuộc E, λmax, Dbh dtb keo bạc nano/CTS (CTS70 1%-Mw 120kDa) vào nồng độ Ag+ Bảng 4.2 Sự phụ thuộc E, λmax, Dbh dtb keo bạc nano (Ag 5mM/CTS70 1%, pH dung dịch 5,5) vào etanol Bảng 4.3 Các giá trị E, λmax, Dbh dtb keo bạc nano 5mM, CTS70 có Mw 120kDa hai giá trị pH khác Bảng 4.4 Sự phụ thuộc giá trị E, λmax, Dbh dtb keo bạc nano/CTS (Ag 5mM/CTS70) vào nồng độ CTS Bảng 4.5 Sự phụ thuộc giá trị E, λmax, Dbh dtb keo bạc nano/CTS vào KLPT CTS (Ag 5mM/CTS70 1%) Bảng 4.6 Các giá trị E, λmax, Dbh dtb keo bạc nano/CTS có ĐĐA khác (Ag 5mM/CTS 1%) Bảng 4.7 Sự thay đổi giá trị E, λmax, dtb keo bạc nano/CTS theo suất liều xạ Bảng 4.8 Sự thay đổi giá trị dtb, E λmax keo bạc nano/CTS theo thời gian lưu trữ (Ag 5mM/CTS70( Mw 120kDa) 2%) Bảng 4.9 Thế zeta keo bạc nano/CTS giá trị pH khác (pha loãng 2000lần nước) (CTS70 2%/Ag 5mM) Bảng 4.10 Sự phụ thuộc giá trị E, λmax, Dbh dtb keo bạc nano/CTS tan nước vào nồng độ CTS tan nước (Ag 10mM, CTS tan nước có ĐĐA 50%, Mw 25kDa) Bảng 1.11 Các thông số đặc trưng keo bạc nano/CTS tan nước % phụ thuộc nồng độ ion bạc ban đầu Bảng 4.12 Sự thay đổi thông số đặc trưng keo bạc nano pha loãng nước tỉ lệ 1/100 (v/v) theo thời gian lưu trữ (Ag 10mM/CTS tan nước 1%) XIII Bảng 4.13 Xác định hiệu suất chuyển hóa hàm lượng chất độc hại trình chế tạo keo bạc nano Ag/CTS, CTS tan nước Bảng 5.1 Hiệu diệt khuẩn (%) E.coli S.aureus bạc nano/PVA Bảng 5.2 Hiệu diệt vi khuẩn S aureus CTS70 2% keo bạc nano Ag+ 5mM/PVA,CTS,PVP+CTS nồng độ pha loãng 1/50 (5ppm bạc nano dtb=7-9nm) Bảng 5.3 Hiệu diệt vi khuẩn S aureus keo bạc nano nồng độ khác (CTS70 2%/Ag 5mM) Bảng 5.4 Đường kính khuẩn lạc (d, cm) nấm C salmonicolor theo thời gian, môi truờng ni cấy có bạc nano với nồng độ khác (CTS70 2%/Ag 5mM) Bảng 5.5 Kích thước khuẩn lạc d C salmonicolor sau ngày nuôi cấy, mơi trường có 27,16ppm bạc nano dung dịch CTS70 2% nồng độ pha loãng Bảng 5.6 Ảnh hưởng nồng độ bạc nano đến tỉ lệ số bệnh bệnh đạo ôn lúa (A: tỉ lệ cổ bị hại, %; B: số bệnh, %) Bảng 5.7 Ảnh hưởng nồng độ bạc nano đến tỉ lệ số bệnh bệnh đạo ôn cổ lúa Bảng 5.8 Ảnh hưởng nồng độ bạc nano đến tỉ lệ số bệnh bệnh lem lép hạt lúa 93 Yong-Woo Cho et.,al (1999), “Water-soluble chitin as a wound healding accelerator”, Biomaterials, 20, 2139-2145 94 Yu D, et al (2004), “Gamma-Radiation synthesis, characterrization and nonlinear optical properties of highly stable colloidal silver nanoparticals in suspensions”, Physics E, 23, pp.50-55 95 Yu H, et al (2007), “Preparation and antibacterial effects of PVA-PVP hydrogels containing silver nanoparticles”, J Appl Polym Sci., 103, pp.125133 96 Zhang Z, Zhao B, Hu L (1996), “PVP protective mechanism of ultrafine silver powder synthesized by chemical reduction processes”, J Solid State Chem., 121, pp.105-110 97 Zhu J, et al (1993), “Preparation of nanocrystalline silver powders by γ-ray radiation combined with hydrothermal treatment”, Material Letters, 17, pp 314-318 132 PHỤ LỤC KẾT QUẢ Phụ lục Nghiên cứu chế tạo keo bạc nano/PVA, keo bạc nano /PVP Bảng 1: dtb keo bạc nano theo nồng độ PVA khác Mẫu [Ag+] mM 20 20 20 20 20 20 [PVA] % (w/v) 0,5 1,0 2,0 2,5 3,0 4,0 dtb nm 34,2 ± 1,8 17,8 ± 1,2 10,7 ± 0,7 10,0 ± 1,3 11,0 ± 1,2 10,0 ± 1,2 Bảng 2: Dbh, E, λmax dtb keo bạc nano/PVA theo [Ag+] khác Mẫu [PVA] % 2 2 2 [Ag+] mM 10 20 30 50 Dbh kGy 12 16 28 36 λmax nm 408,5 409,0 409,5 412,0 425,0 429,5 E 1,30 0,95 0,78 0,55 0,47 0,38 dtb nm 8,5 ± 1,4 9,7 ± 0,6 10,2 ± 0,7 10,7 ± 0,7 18,8 ± 2,3 Bảng 3: Giá trị E, λmax, Dbh dtb keo bạc nano/PVP theo [Ag+] khác Mẫu [PVP-K90] [Etanol] % (g/100ml) % (v/v) 10 10 10 10 10 10 [Ag+] mM 10 20 50 Dbh kGy 12 20 24 32 48 E 1,68 1,50 1,34 1,13 1,06 0,62 λmax nm 405,5 407,0 407,5 409,5 411,0 421,0 dtb nm 5,1 ± 0,8 7,3 ± 1,0 9,5 ± 0,8 10,8 ± 1,1 12,2 ± 1,8 21,3 ± 2,4 Cường độ hấp thụ, E 1.2 0.9 0.6 0,7 kGy/h 0.3 1,3 kGy/h 12 16 20 Liều xạ, kGy 24 28 Hình 1: Sự phụ thuộc E theo liều xạ keo bạc nano/PVA (Ag+ 5mM/PVA 2%) với suất liều xạ khác Cường độ hấp thụ, E 1.6 1.2 0.8 0,7kGy/h 0.4 1,3kGy/h 0 12 18 24 30 Liều xạ, kGy Hình 2: Sự phụ thuộc E theo liều xạ keo bạc/PVP với suất liều khác (PVP-K90 2%/Etanol 10%/Ag+ 5mM) 25 dtb: 10,7 ± 0,7 TÇn sè, % 20 15 10 10 14 18 22 26 30 34 38 2% dtb, nm PVA %/Ag+ - 20mM 30 dtb: 10,1 ± 1,3 TÇn sè, % 25 20 15 10 10 14 18 22 26 30 34 38 2,5% dtb, nm PVA 2,5%/Ag+ - 20Mm 35 dtb: 11,0 ± 1,2 TÇn sè, % 30 25 20 15 10 10 14 18 22 26 30 34 38 dtb, nm 3% PVA 3%/Ag+ - 20mM Hình 3: Ảnh TEM phân bố kích thước hạt keo bạc nano (Ag+ 20mM) theo nồng độ PVA khác 30 25 dtb: 10,2 ± 0,7 TÇn sè, % 20 15 10 10 14 18 22 26 30 34 38 10 mM dtb, nm Hình 4: Ảnh TEM phân bố kích thước hạt keo bạc nano/PVA 2%/Ag+ 10mM 60 TÇn sè, % 50 dtb: 7,3 ± 1,0 40 30 20 10 10 14 18 22 26 30 34 38 mM dtb, nm PVP(K90) 2%/Etanol 10%/Ag+ - 2Mm PVP(K90) 2%/Etanol 10%/Ag+ - 5mM PVP(K90) 2%/Etanol 10%/Ag+ 10mM Hình 5: Ảnh TEM phân bố kích thước hạt keo bạc nano/PVP với nồng độ Ag+ khác Hình 6: Ảnh TEM keo bạc nano/PVA, PVP ổn định sau tháng Phụ lục Nghiên cứu chế tạo keo bạc nano/CTS, keo bạc nano/CTS tan nước Bảng 1: E, λmax, Dbh dtb keo bạc nano mẫu CTS70 1% (KLPT 130kDa) với nồng độ Ag+ khác STT Mẫu E λmax Dbh dtb So sánh dtb nm kGy nm CV,% LSD [Ag+] 1mM 1,33 397,0 4,6 ± 1,0 c [Ag+] 5mM 1,17 400,5 16 6,9 ± 1,5 b [Ag+] 10mM 1,01 403,0 28 10,4 ± 4,5 a [Ag+] 20mM 0,90 410,0 40 11,4 ± 1,6 a 10,4 1,39 Cường độ hấp thụ, E 1.0 0.8 0.6 0.4 ĐĐA70% ĐĐA90% 0.2 0 12 16 20 Liều xạ, kGy 24 28 Hình 1: Sự thay đổi E theo liều xạ keo bạc nano/CTS với CTS có ĐĐA khác (Ag+ 5mM/CTS 1%, KLPT 3,5kDa) Cường độ hấp thụ, E 1.6 1.2 0.8 1mM 0.4 5mM 10mM 20mM 0 16 24 32 40 48 Liều xạ, kGy Hình 2: Sự thay đổi E keo bạc nano/CTS theo nồng độ Ag+ khác (CTS70 1% (Mw 120kDa)/Etanol 5%) Et × 100/ E0, % 120 90 Khơng pha lỗng Pha lỗng nước 60 30 0 30 60 90 120 150 180 210 Thời gian, ngày Hình 3: Sự thay đổi E keo bạc nano/CTS theo thời gian lưu giữ (CTS70 (Mw 120kDa) 2%/Ag+ 5mM) CTS70 3,0%/Ag+- 5mM Hình 4: Ảnh TEM phân bố kích thước hạt keo bạc nano (Ag+ 5mM/CTS70 3%) Phụ lục Phổ IR GPC mẫu CTS Phụ lục Kiểm tra độc tính thí nghiệm thử hiệu ứng kháng khuẩn Thí nghiệm thử hiệu ứng kháng khuẩn Saphilococus aureus Phụ lục Kết xác định hàm lượng bạc mẫu nghiên cứu Phụ lục Màu sắc keo bạc nano hình ảnh sản phẩm triển khai Hình 1: Bột bạc nano chế tạo phương pháp sấy phun ... tin trên, tiến hành chọn thực đề tài luận án: ? ?Nghiên cứu chế tạo keo bạc nano xạ gamma Co- 60 số ứng dụng chúng y học nông nghiệp? ?? Đề tài tiến hành dựa kết nghiên cứu chế tạo keo bạc nano thử... /PVA, bạc nano /PVP 74 CHƯƠNG : NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO BẠC NANO BẰNG PHƯƠNG PHÁP BỨC XẠ SỬ DỤNG CHITOSAN VÀ CHITOSAN TAN NƯỚC LÀM CHẤT ỔN ĐỊNH 78 4.1 Nghiên cứu chế tạo keo bạc nano. .. UV-vis keo bạc nano/ PVA Hình 1.5 Phổ hấp thụ UV-vis keo bạc nano, liều xạ 47,6kGy Hình 1.6 Ảnh TEM hạt bạc nano Hình 1.7 Phổ nhiễu xạ XRD bạc nano Hình 2.1 Sơ đồ quy trình chế tạo mẫu keo bạc nano