1. Trang chủ
  2. » Cao đẳng - Đại học

Nghiên cứu điều chế dung dịch Nano Tio2 và bước đầu thử nghiệm trừ Tobacco Mosaic Virus (TMV)

7 11 0

Đang tải... (xem toàn văn)

THÔNG TIN TÀI LIỆU

Thông tin cơ bản

Định dạng
Số trang 7
Dung lượng 491,41 KB

Nội dung

Synthesis of Tio 2 Nanofluid by The Sol – Gel Method and Its Applications in the Tobacco Mosaic Virus Prevention.. ABSTRACT.[r]

(1)

J Sci & Devel., Vol 11, No 6: 790-796 Tạp chí Khoa học Phát triển 2013, tập 11, số 6: 790-796 www.hua.edu.vn

NGHIÊN CỨU ĐIỀU CHẾ DUNG DỊCH NANO TiO2

VÀ BƯỚC ĐẦU THỬ NGHIỆM TRỪ TOBACCO MOSAIC VIRUS (TMV) Đồng Huy Giới1*, Đàm Thị Phương1, Chu Hoàng Hà2, Hoàng Hà2, Lê Văn Sơn2

1Khoa Công nghệ sinh học, Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội; 2Viện Công nghệ sinh học, Viện Hàn lâm Khoa học Công nghệ Việt Nam

Email*: dhgioi@hua.edu.vn

Ngày gửi bài: 15.07.2013 Ngày chấp nhận: 26.09.2013

TÓM TẮT

Nano titan dioxide (nano TiO2) loại nano sử dụng nhiều

lĩnh vực công nghệ sinh học nano Nghiên cứu tiến hành với mục đích điều chế dung dịch nano TiO2

từ chất Ti(OC4H9)4 (Tetrabutylorthotitanate) phương pháp sol-gel ứng dụng phòng trừ bệnh virus

thực vật Kết quảđã tạo dung dịch nano TiO2 có màu trắng trong, khả phân tán tốt Hình ảnh quan sát kính hiển vi điện tử quét cho thấy kích thước hạt nano TiO2 dao động khoảng 15 đến 50nm

Kết thử nghiệm thuốc cho thấy, dung dịch nano TiO2được điều chế có khả ức chế phát triển

và biểu triệu chứng bệnh virus TMV

Từ khóa: Nano TiO2,virus TMV, kính hiển vi điện tử quét (SEM)

Synthesis of Tio2 Nanofluid by The Sol – Gel Method and Its Applications in the Tobacco Mosaic Virus Prevention

ABSTRACT

The titanium dioxide nanoparticle (TiO2 nano) has been being one of the most employed amongst the different

nanoparticles in the fields of nanobiotechnology The study was conducted with the purpose of preparing nano TiO2

solution from Ti(OC4H9)4 (Tetrabutylorthotitanate) by sol-gel method and its application in preventing viral diseases in

plants The study created nano TiO2 solution having transparant-white color and good dispersal Images observed in

a scanning electron microscope showed that the size of the TiO2 nanoparticles is in the range of 15 to 50nm Test

results on the tobacco plant showed that nano TiO2 solution prepared by us are capable of inhibiting the development

and symptoms of TMV

Keywords: TiO2 nano, tobacco mosaic virus, scanning electron microscopy (SEM)

1 ĐẶT VẤN ĐỀ

Vật liệu nano (Nano materials) lĩnh vực nghiên cứu quan tâm thời gian gần Với kích thước nhỏ bé, vật liệu nano xuất nhiều tính chất đặc biệt tính chất quang điện, quang xúc tác, tính siêu thấm nước, hoạt tính xúc tác cao… (Duan Y et al, 2010; Yu and Xie, 2012)

Titan dioxide (TiO2) oxide kim loại

bán dẫn thơng dụng có tính chất lý hóa đặc biệt có độ bền cao, thân

thiện với mơi trường Nano TiO2 có nhiều ứng dụng lĩnh vực quang xúc tác, pin mặt trời, vi điện tử, điện hóa học, y học (Ngơ Huỳnh Bửu Trọng, Võ Văn Hồng, 2012) Đặc biệt thời gian gần đây, nano TiO2 ý nhiều khả làm

bất hoạt virus Một số nghiên cứu nano TiO2 có khả kháng số loại

vi khuẩn virus gây bệnh virus cúm, virus viêm gan B (Yu and Xie, 2012)

Tùy thuộc vào mục đích sử dụng, nano TiO2

(2)

Đồng Huy Giới, Đàm Thị Phương, Chu Hoàng Hà, Hoàng Hà, Lê Văn Sơn

khác phương pháp bắn phá ion (sputtering); phương pháp tán, nghiền; phương pháp ăn mòn quang điện; phương pháp lắng

đọng pha hóa học (CVD – Chemical vapor deposition); phương pháp sol-gel Trong phương pháp kể phương pháp sol-gel phương pháp sử dụng phổ biến Ưu điểm phương pháp tạo

được hạt có kích thước nhỏ đồng đều, dễđiều khiển kích thước hạt theo ý muốn, độ tinh khiết hóa học cao, thiết bịđơn giản giá thành rẻ

Tính đến năm 2010, có khoảng 2000 virus phát công nhận, khoảng 1000 virus gây hại thực vật, chúng làm ảnh hưởng nghiêm trọng đến sinh trưởng, phát triển cây, suất chất lượng nông sản (Hà Viết Cường, 2010) TMV virus thực vật phân bố rộng khắp giới, có phổ ký chủ rộng, nhiễm 200 loài thuộc 30 họ thực vật khác Tại Việt Nam, TMV virus gây hại phổ biến thuốc lá, làm ảnh hưởng nghiêm trọng

đến suất chất lượng thuốc Nghiên cứu thực với mục

đích điều chế dung dịch nano TiO2 có kích

thước hạt nhỏ 50nm bước đầu đánh giá khả làm bất hoạt virus nó, làm tiền đề

cho việc phát triển hướng nghiên cứu việc phòng trừ bệnh virus gây

2 VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP

2.1 Vật liệu thiết bị thí nghiệm

2.1.1 Vt liu

Ti(OC4H9)4, isopropanol, cloroform, thang

DNA 1kb (Fermentas), kit tách chiết RNA (Trizol Regent), hóa chất sử dụng cho RT-PCR số loại hóa chất khác

2.1.2 Thiết b

Máy PCR System 9700 (Appied Biosystem, Mỹ), máy điện di Powerpac300 (Bio-Rap, Mỹ), máy chụp ảnh (Amersham Pharmacia Biotech, Thụy Điển), máy Vortex (Mimishaker, IKA,

Đức), máy li tâm, máy nano Drop, máy khuấy từ có gia nhiệt, kính hiển vi điện tử quét Jeol 5410 LV số loại dụng cụ cần thiết khác

2.2 Phương pháp điều chế dung dịch nano TiO2

Dung dịch nano titan điều chế theo phương pháp hai bước:

Bước 1: Điều chế nano TiO2 thể rắn dựa

theo phương pháp Karami (2010) có cải tiến Cơ chất sử dụng Ti(OC4H9)4, môi trường

cho phản ứng thủy phân hệ dung môi hỗn hợp isopropanol - nước xúc tác HNO3

Qui trình tóm tắt theo sơđồ hình Bước 2: Điều chế dung dịch nano TiO2 từ

nano TiO2 thể rắn phương pháp rung siêu

âm theo qui trình Cheng (2009)

2.3 Đánh giá khả phòng trừ virus TMV dung dịch Nano TiO2

2.3.1 B trí thí nghim

Thí nghiệm bố trí ngẫu nhiên khơng lặp lại, gồm 30 thuốc bệnh, có độ

tuổi đồng lây nhiễm virus TMV lá, sau chia thành lơ (lơ thí nghiệm lô đối chứng) Sau ngày lây nhiễm, tiến hành phun dung dịch nano TiO2 cho lơ thí

nghiệm phun nước lô đối chứng, theo dõi trực tiếp mắt thường tiến hành phản

ứng RT-PCR thời điểm tuần sau lây nhiễm để đánh giá hiệu phòng trừ virus TMV dung dịch nano TiO2

2.3.2 Lây nhim nhân to virus TMV

Virus TMV lây nhiễm vào thuốc phương pháp tiếp xúc học theo quy trình lây nhiễm virus lên thực vật phịng Cơng nghệ Tế bào Thực vật - Viện Công nghệ

sinh học - Viện Hàn lâm Khoa học công nghệ

Việt Nam

2.3.3 Tách chiết RNA tng s

RNA tổng số từ mẫu thuốc tách chiết kit Trizol Reagents hãng Invitrogen, bước tiến hành thực theo hướng dẫn nhà sản xuất

2.3.4 Phương pháp RT PCR

Bước 1: Tổng hợp cDNA: Sử dụng kit First Strand cDNA Synthesis (Fermentas) để

(3)

Nghiên cứu điều chế dung dịch nano Tio2 bước đầu thử nghiệm trừ tobacco mosaic virus (TMV)

Bảng Thành phần phản ứng PCR

STT Thành phần Thể tích (µl)

1

Nước cất vô trùng Maste mix Template

TMV helicase 5’ 10pM TMV helicase 3’ 10pM

6 10

2 1

Tổng 20

Bước 2: Tiến hành phản ứng PCR: Sử dụng cặp mồi đặc hiệu với virus TMV, trình tự cặp mồi sau: TMV-5' helicase: 5’-ATCAACGCGTGTTTTTCG-3’; TMV-3' helicase: 5’-GTCATCCTTTAGAACGGCAAG-3’

Thành phần phản ứng chu kỳ nhiệt phản ứng PCR trình bày nhưở bảng

Hình Quy trình tạo nano TiO2 thể rắn phương pháp sol - gel

Bảng Chu kỳ nhiệt cho phản ứng PCR

Bước Phản ứng Nhiệt độ (oC) Thời gian Chu kỳ

1

Biến tính Biến tính Gắn mồi Kéo dài chuỗi Hoàn tất kéo dài Kết thúc phản ứng

94 94 53 72 72

3 phút 30 giây 30 giây 45 giây phút

1

30 Hỗn hợp ban đầu Ti(OC4H9)4 +

Isopropanol

H2O, chuẩn HNO3

Nhỏ giọt, khuấy trộn mạnh

Hỗn hợp có chứa Ti(OC4H9)4

Gia nhiệt, khuấy trộn mạnh

Dung dịch nano TiO2

dạng Sol - Gel

Khuấy trộn mạnh Nhiệt độ 70oC

Nano TiO2 thể rắn (dạng bột)

(4)

Đồng Huy Giới, Đàm Thị Phương, Chu Hoàng Hà, Hoàng Hà, Lê Văn Sơn

3 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

3.1 Nghiên cứu điều chế dung dịch nano TiO2 phương pháp sol-gel

3.1.1 Điu chế nano TiO2 th rn

Mục đích nghiên cứu tạo

được nano TiO2 thể rắn (dạng bột) màu vàng

cánh gián, có ánh kim, kích thước hạt nhỏ, bề

mặt hạt mịn khả phân tán nước tốt Tham khảo nghiên cứu trước (Galdiero et al., 2011; Kavitha et al., 2012; Vijayalakshmi and Rajendran, 2012) chúng tơi tiến hành thí nghiệm để tìm điều kiện pH dung mơi, nhiệt độ thủy phân, thời gian thủy phân phương pháp hịa trộn thích hợp

trong qui trình điều chế nano TiO2 dạng bột

Kết nghiên cứu trình bày bảng 3, 4, Từ kết thu bảng 3, 4, cho thấy, với độ pH dung môi 1,5, nhiệt độ thủy phân 70oC, thời gian thủy

phân 6h phương pháp hịa trộn nhỏ giọt điều kiện thí nghiệm thích hợp để điều chế nano TiO2 thể rắn phương pháp

sol-gel

Sau xác định điều kiện thích hợp yếu tố thí nghiệm đơn lẻ, chúng tơi tiến hành tích hợp điều kiện thích hợp kể đểđiều chế nano TiO2 thể rắn Kết điều chế nano TiO2 thể rắn có đặc điểm phù hợp

với mục đích nghiên cứu (Hình 2) Bảng Ảnh hưởng độ pH dung môi đến kết điều chế nano TiO2

bằng phương pháp sol - gel

Đặc điểm

pH Màu sắc tinh thể Kích thước hạt độ mịn Khả phân tán nước

0,5 kim Màu vàng nhạt, bề mặt có ánh mKích thặt thơ ước hạt trung bình, bề Khả phân tán yếu ánh kim Màu vàng chanh, bề mặt có Kích thmặt hơưới thơ c hạt trung bình, bề Khả phân tán trung bình 1,5 ánh kim Màu vàng cánh gián, bề có mKích thịn ước hạt nhỏ, bề mặt hạt Khả phân tán tốt

2 Màu vàng nhkim ạt, bề mặt có ánh Kích thmịn ước hạt nhỏ, bề mặt hạt Khả phân tán 2,5 Màu vàng tránh kim ắng, bề mặt có Kích thmịn ước hạt nhỏ, bề mặt hạt Khả phân tán trung bình

3 có ánh kim Màu trắng đục, bề mặt khơng mKích thặt hạt thơ ước hạt trung bình, bề Khả phân tán thấp

Bảng Ảnh hưởng nhiệt độ thủy phân đến kết điều chế nano TiO2

bằng phương pháp sol - gel

Đặc điểm

Nhiệt độ (oC) Màu sắc tinh thể Kích thước hạt độ mịn Khả phân tán nước

(5)

Nghiên cứu điều chế dung dịch nano Tio2 bước đầu thử nghiệm trừ tobacco mosaic virus (TMV)

Bảng Ảnh hưởng thời gian thủy phân đến kết điều chế nano TiO2

bằng phương pháp sol – gel

Đặc điểm

Thời gian (h) Màu sắc tinh thể Kích thước hạt Khả phân tán

2 Màu vàng cánh gián, bề mặt

có ánh kim Kích thước nhỏ, bề mặt hạt mịn Khbình ả phân tán trung

3 Màu vàng nâu, bề mặt có ánh

kim mKích thặt hạướt thơ c hạt trung bình, bề Khbình ả phân tán trung

4 Màu vàng nhạt, bề mặt có

ánh kim hKích thơi thơ ước hạt nhỏ, bề mặt hạt Khả phân tán Màu vàng, bề mặt có ánh kim Kích thước hạt nhỏ, bề mặt hạt

mịn Khả phân tán

6 Màu vàng cánh gián, bề mặt

có ánh kim Kích thmịn ước hạt nhỏ, bề mặt hạt Khả phân tán tốt

Bảng Ảnh hưởng phương pháp hòa trộn đến kết điều chế nano TiO2 bằng phương pháp sol - gel

Đặc điểm

PP hòa trộn Màu sắc tinh thể Kích thước hạt độ mịn

Khả phân tán nước

Nhỏ giọt Màu vàng cánh gián, bề mặt có

ánh kim mKích thặt hạt mước hịn ạt nhỏ, bề Khả phân tán tốt

Phun tia Màu vàng cánh gián nhạt, bề

mặt có ánh kim bKích thề mặt hướạc ht thơ ạt trung bình, Khả phân tán Đổ trộn Màu vàng nhạt, bề mặt có ánh

kim mKích thặt hạt thơ ước hạt nhỏ, bề Khbình ả phân tán trung

Hình Nano TiO2 thể rắn điều chế

trong điều kiện độ pH dung môi 1,5; nhiệt độ thủy phân 70oC; thời gian

thủy phân 6h phương pháp hòa trộn nhỏ giọt

3.1.2 To dung dch nano TiO2 bng rung

siêu âm

Sau điều chế nano TiO2 thể rắn

bằng phương pháp sol-gel, tiến hành

tạo dung dịch nano TiO2 cách trộn nano

TiO2 thể rắn với nước cất theo tỉ lệ 0,1g nano

TiO2 thể rắn 100ml nước cất, sau rung

siêu âm thời gian 3h Kết tạo

được dung dịch nano TiO2 có màu trắng trong,

khả phân tán hạt nước tốt, mức lắng đọng theo theo thời gian yếu (Hình 3)

3.1.3 Bước đầu kho sát kích thước ht nano TiO2

Kích thước hạt nano

tiêu quan trọng liên quan đến hoạt tính chúng Theo kết nghiên cứu trước,các hạt nano có kích thước từ – 100 nm có khả tiêu diệt virus, kích thước hạt nhỏ khả tiêu diệt virus cao Trong thí nghiệm này, chúng tơi tiến hành khảo sát kích thước độ

phân tán hạt nano TiO2 dung dịch

nano TiO2 thu kính hiển vi điện tử

(6)

Đồng Huy Giới, Đàm Thị Phương, Chu Hoàng Hà, Hoàng Hà, Lê Văn Sơn

khoảng từ 15nm - 50nm, hạt phân bố tương đối

đồng dung dịch Kết cho thấy, dung dịch nano TiO2 điều chế có khả sử dụng để phịng trừ virus cách có hiệu

Hình Dung dịch Nano TiO2

thu sau 3h rung siêu âm

Hình Ảnh hạt nano TiO2

dung dịch chụp kính hiển vi điện tử quét Jeol 5410 LV

3.2 Đánh giá khả phòng trừ virus TMV dung dịch Nano TiO2

Đểđánh giá khả phòng trừ virus TMV dung dịch Nano TiO2điều chế được, chúng

tôi tiến hành pha lỗng dung dịch 10 lần sau phun lên mặt lơ thí nghiệm Theo dõi trực tiếp mắt thường tiến hành phản ứng RT-PCR để đánh giá hiệu

phòng trừ

Ở thời điểm tuần sau lây nhiễm, thuộc lơ thí nghiệm sinh trưởng, phát triển bình thường khơng thấy có dấu hiệu bệnh khảm thuốc (Hình 5) Ngược lại, tất

các thuộc lơ đối chứng có dấu hiệu bệnh khảm thuốc bị biến dạng nhẹ, mặt loang lổ màu xanh đậm nhạt

không đều, số chỗ mô phồng lốm đốm, chùn lại (Hình 6) Tiếp tục theo dõi

đến thời điểm tuần sau lây nhiễm nhận thấy, thuốc thuộc lơ thí nghiệm sinh trưởng, phát triển bình thường khơng có dấu hiệu bệnh khảm thuốc lá, ngược lại thuộc lô đối chứng bệnh biểu nặng Từ kết trên, sơ kết luận rằng: dung dịch Nano TiO2 có khả

năng ức chế phát triển biểu triệu chứng bệnh virus TMV thuốc

Để khẳng định cách xác khả

năng phòng trừ virus TMV dung dịch nano TiO2, song song với việc theo dõi trực tiếp

biểu triệu chứng bệnh thuốc lá, tiến hành lấy mẫu thân cây, tách chiết RNA tổng số tiến hành phản ứng RT-PCR để kiểm tra tồn virus TMV thuốc

Từ kết quảđiện di sản phẩm PCR hình cho thấy, lơ đối chứng, có tồn virus TMV thuốc thời điểm (2 tuần tuần sau lây nhiễm), điều chứng tỏ lây nhiễm thành công virus TMV

được nhân lên lây lan thuốc Ngược lại, mẫu thân lơ thí nghiệm, khơng tìm thấy có diện virus TMV thời điểm, điều chứng tỏ

việc xử lý dung dịch nano TiO2 có hiệu

ngăn chặn phát triển lây lan virus TMV thuốc Kết lần cho thấy dung dịch Nano TiO2

điều chế có khả ngăn ngừa phát triển biểu triệu chứng bệnh virus TMV thuốc

(7)

Nghiên cứu điều chế dung dịch nano Tio2 bước đầu thử nghiệm trừ tobacco mosaic virus (TMV)

Hình Cây thuốc lô đối chứng sau tuần lây nhiễm virus TMV

(A)

(B)

Hình Kết điện di sản phẩn PCR của mẫu sau tuần lây nhiễm (A)

sau tuần lây nhiễm (B)

Ký hiệu: (Đ/c+): Mẫu thu từ phần thân lô đối chứng; 1: Mẫu thu từ phần thân lô thí nghiệm; 2, 3, 4, 5, 6, 7: Mẫu thu từ phần lơ thí nghiệm; M: Marker KẾT LUẬN

Dung dịch nano TiO2 từ chất Ti(OC4H9)4 điều chế thành công phương pháp sol-gel với điều kiện thích hợp khâu là: độ pH dung môi 1,5, nhiệt độ

thủy phân 70˚C, thời gian thủy phân 6h phương pháp hòa trộn nhỏ giọt

Điều chế thành công dung dịch nano TiO2

từ chất Ti(OC4H9)4 phương pháp sol-gel

với điều kiện thích hợp khâu là: độ

pH dung môi 1,5, nhiệt độ thủy phân 70˚C, thời gian thủy phân 6h phương pháp

hịa trộn nhỏ giọt

Hình ảnh kính hiển vi điện tử quét cho thấy hạt nano phân bố đồng đều, kích thước hạt dao động khoảng từ 15-50nm

Kết thu quan sát hình thái thuốc điện di sản phẩm PCR cho thấy dung dịch Nano TiO2được điều chế có khả

năng ức chế phát triển biểu triệu chứng bệnh virus TMV thuốc

TÀI LIỆU THAM KHẢO

Hà Viết Cường (2010) Virus thực vật, phytoplasma viroid Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội Ngơ Huỳnh Bửu Trọng, Võ Văn Hồng (2012) Các

đặc điểm cấu trúc hạt nano TiO2 pha lỏng

vơ định hình ĐH Bách Khoa TP.HCM

Cheng L.X (2009) Nanofluid heat transfer technologies. Recent Patents on Engineering, 3(1):1-7

Duan Y., Liu J., Ma L., Li N., Liu H., Wang J., Zheng L., Liu C., Wang X., Zhao X., Yan J., Wang S., Wang H., Zhang X., Hong F (2010) Toxicological characteristics of nanoparticulate anatase titanium dioxide in mice Biomaterials, 31(5): 894-899 Galdiero S., Falanga A., Vitiello M., Cantisani M.,

Marra V and V Galdiero V (2011) Silver Nanoparticles as Potential Antiviral Agents Molecules, 16(10): 8894-8918

Karami A (2010) Synthesis of TiO2 nano powder by the sol – gel method and its use a photicatalyst Journal of the Iranian chemical Society, 7(2): 154-160

Kavitha T., Rajendran A., Durairajan A (2012) Synthesis, characterization of TiO2 nano powder

and water based nanofluids using two step method European Journal of Applied Engineering and Scientific Research, 1(4): 235-240

Vijayalakshmi R., Rajendran V (2012) Synthesis and characterization of nano-TiO2 via different methods Archives of Applied Science Research, 4(2): 1183-1190

Ngày đăng: 30/03/2021, 17:00

TỪ KHÓA LIÊN QUAN

TÀI LIỆU CÙNG NGƯỜI DÙNG

TÀI LIỆU LIÊN QUAN

w