(Luận văn thạc sĩ) Đánh giá khả năng tiêu diệt vi khuẩn gây bệnh bằng nano vàng ở kích thước khác nhau trên cơ sở hiệu ứng quang nhiệt

(Luận văn thạc sĩ) Đánh giá khả năng tiêu diệt vi khuẩn gây bệnh bằng nano vàng ở kích thước khác nhau trên cơ sở hiệu ứng quang nhiệt(Luận văn thạc sĩ) Đánh giá khả năng tiêu diệt vi khuẩn gây bệnh bằng nano vàng ở kích thước khác nhau trên cơ sở hiệu ứng quang nhiệt(Luận văn thạc sĩ) Đánh giá khả năng tiêu diệt vi khuẩn gây bệnh bằng nano vàng ở kích thước khác nhau trên cơ sở hiệu ứng quang nhiệt(Luận văn thạc sĩ) Đánh giá khả năng tiêu diệt vi khuẩn gây bệnh bằng nano vàng ở kích thước khác nhau trên cơ sở hiệu ứng quang nhiệt(Luận văn thạc sĩ) Đánh giá khả năng tiêu diệt vi khuẩn gây bệnh bằng nano vàng ở kích thước khác nhau trên cơ sở hiệu ứng quang nhiệt(Luận văn thạc sĩ) Đánh giá khả năng tiêu diệt vi khuẩn gây bệnh bằng nano vàng ở kích thước khác nhau trên cơ sở hiệu ứng quang nhiệt(Luận văn thạc sĩ) Đánh giá khả năng tiêu diệt vi khuẩn gây bệnh bằng nano vàng ở kích thước khác nhau trên cơ sở hiệu ứng quang nhiệt(Luận văn thạc sĩ) Đánh giá khả năng tiêu diệt vi khuẩn gây bệnh bằng nano vàng ở kích thước khác nhau trên cơ sở hiệu ứng quang nhiệt(Luận văn thạc sĩ) Đánh giá khả năng tiêu diệt vi khuẩn gây bệnh bằng nano vàng ở kích thước khác nhau trên cơ sở hiệu ứng quang nhiệt(Luận văn thạc sĩ) Đánh giá khả năng tiêu diệt vi khuẩn gây bệnh bằng nano vàng ở kích thước khác nhau trên cơ sở hiệu ứng quang nhiệt(Luận văn thạc sĩ) Đánh giá khả năng tiêu diệt vi khuẩn gây bệnh bằng nano vàng ở kích thước khác nhau trên cơ sở hiệu ứng quang nhiệt(Luận văn thạc sĩ) Đánh giá khả năng tiêu diệt vi khuẩn gây bệnh bằng nano vàng ở kích thước khác nhau trên cơ sở hiệu ứng quang nhiệt(Luận văn thạc sĩ) Đánh giá khả năng tiêu diệt vi khuẩn gây bệnh bằng nano vàng ở kích thước khác nhau trên cơ sở hiệu ứng quang nhiệt(Luận văn thạc sĩ) Đánh giá khả năng tiêu diệt vi khuẩn gây bệnh bằng nano vàng ở kích thước khác nhau trên cơ sở hiệu ứng quang nhiệt(Luận văn thạc sĩ) Đánh giá khả năng tiêu diệt vi khuẩn gây bệnh bằng nano vàng ở kích thước khác nhau trên cơ sở hiệu ứng quang nhiệt(Luận văn thạc sĩ) Đánh giá khả năng tiêu diệt vi khuẩn gây bệnh bằng nano vàng ở kích thước khác nhau trên cơ sở hiệu ứng quang nhiệt(Luận văn thạc sĩ) Đánh giá khả năng tiêu diệt vi khuẩn gây bệnh bằng nano vàng ở kích thước khác nhau trên cơ sở hiệu ứng quang nhiệt(Luận văn thạc sĩ) Đánh giá khả năng tiêu diệt vi khuẩn gây bệnh bằng nano vàng ở kích thước khác nhau trên cơ sở hiệu ứng quang nhiệt

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC HOÀNG THỊ DUYÊN ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG TIÊU DIỆT VI KHUẨN GÂY BỆNH BẰNG NANO VÀNG Ở KÍCH THƯỚC KHÁC NHAU TRÊN CƠ SỞ HIỆU ỨNG QUANG NHIỆT LUẬN VĂN THẠC SĨ VẬT LÍ THÁI NGUYÊN - 2020 ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC HOÀNG THỊ DUYÊN ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG TIÊU DIỆT VI KHUẨN GÂY BỆNH BẰNG NANO VÀNG Ở KÍCH THƯỚC KHÁC NHAU TRÊN CƠ SỞ HIỆU ỨNG QUANG NHIỆT Ngành: Quang học Mã số: 8440110 LUẬN VĂN THẠC SĨ VẬT LÍ Cán hướng dẫn khoa học: TS NGUYỄN THỊ LUYẾN TS TRẦN QUANG HUY THÁI NGUYÊN - 2020 i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đề tài “Đánh giá khả tiêu diệt vi khuẩn gây bệnh nano vàng kích thước khác sở hiệu ứng quang nhiệt” cơng trình nghiên cứu tơi giúp đỡ mặt chuyên môn hướng dẫn khoa học TS Nguyễn Thị Luyến TS Trần Quang Huy Các số liệu kết nghiên cứu luận văn hoàn toàn trung thực chưa cơng bố cơng trình khác Nội dung luận văn phần dự án nghiên cứu tài trợ Quỹ phát triển Khoa học Công nghệ quốc gia, mã số: 108.99-2020.08 Những tài liệu tham khảo công bố tạp chí trang web uy tín Các trích dẫn liệt kê đầy đủ danh mục tài liệu tham khảo luận văn Thái Nguyên, ngày 30 tháng 11 năm 2020 Tác giả luận văn Hồng Thị Dun ii LỜI CẢM ƠN Để hồn thành đề tài này, trước tiên tơi xin chân thành cảm ơn thầy cô giáo Khoa Vật lý Công nghệ - Trường Đại học Khoa học - Đại học Thái Nguyên tạo điều kiện thuận lợi giúp đỡ tơi q trình học tập nghiên cứu Đặc biệt, xin gửi lời cảm ơn sâu sắc tới TS Nguyễn Thị Luyến TS Trần Quang Huy, người thầy tạo điều kiện tốt cho tôi, trực tiếp hướng dẫn bảo tận tình tơi suốt q trình thực luận văn Tơi xin chân thành cảm ơn anh Nguyễn Xuân Quang, nghiên cứu sinh Viện nghiên cứu nano - Trường Đại học Phenikaa nhiệt tình hướng dẫn tơi phương pháp chế tạo mẫu, sử dụng loại máy đo hướng dẫn tơi phân tích kết Tơi xin gửi lời cảm ơn chân thành tới thầy cô anh chị em Viện nghiên cứu nano - Trường Đại học Phenikaa tạo điều kiện thuận lợi giúp đỡ tơi suốt q trình làm thực nghiệm Cuối cùng, xin chân thành cảm ơn gia đình, bạn bè đồng nghiệp Trường THPT Bắc Kạn ủng hộ cổ vũ để tơi hồn thành tốt luận văn Luận văn hỗ trợ của đề tài nghiên cứu Quỹ Phát triển Khoa học Công nghệ quốc gia, mã số: 108.99-2020.08 Tôi xin chân thành cảm ơn! Thái Nguyên, tháng 11 năm 2020 Tác giả luận văn Hoàng Thị Duyên iii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN i LỜI CẢM ƠN ii MỤC LỤC iii DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT v DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH, ĐỒ THỊ vi DANH MỤC BẢNG BIỂU ix MỞ ĐẦU Chương 1: TỔNG QUAN LÝ THUYẾT 1.1 Vật liệu nano kim loại 1.1.1 Giới thiệu chung 1.1.2 Hiệu ứng quang nhiệt 1.1.3 Hiệu ứng quang nhiệt hạt nano kim loại 1.2 Vật liệu nano vàng 1.2.1 Giới thiệu chung nano vàng 1.2.2 Đặc tính quang nano vàng 1.3 Các phương pháp chế tạo hạt nano vàng 10 1.4 Ứng dụng nano vàng y sinh học 14 1.5 Kết luận 15 Chương 2: PHƯƠNG PHÁP THỰC NGHIỆM 16 2.1 Vật liệu, hóa chất, trang thiết bị 16 2.1.1 Vật liệu, hóa chất 16 2.1.2 Thiết bị 16 2.2 Quy trình chế tạo hạt nano vàng 18 2.3 Khảo sát đặc tính quang học hạt nano vàng 19 2.3.1 Phương pháp đo phổ hấp thụ UV-vis 19 2.3.2 Phổ tán xạ Raman 20 iv 2.3.3 Đo quang phổ huỳnh quang (PL) 23 2.4 Khảo sát hình thái bề mặt, cấu trúc tinh thể độ ổn định mẫu 25 2.4.1 Phương pháp hiển vi điện tử quét (SEM) 25 2.4.2 Phương pháp phân tích thành phần (EDX) 27 2.4.3 Phương pháp hiển vi điện tử truyền qua (TEM) 28 2.4.4 Phương pháp nhiễu xạ tia X (XRD) 29 2.4.5 Phương pháp đo Zeta 31 2.5 Phương pháp ly tâm phân đoạn 33 2.6 Khảo sát hiệu ứng quang nhiệt dung dịch nano vàng 35 2.7 Đánh giá khả kháng khuẩn hạt nano vàng kích thước khác 36 2.7.1 Kỹ thuật kháng sinh đồ khoanh giấy khuếch tán 36 2.7.2 Kỹ thuật cấy đếm 38 2.8 Kết luận 38 Chương 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 39 3.1 Phổ hấp thụ UV-vis 39 3.2 Hình ảnh TEM 40 3.3 Giản đồ nhiễu xạ tia X (XRD) 42 3.4 Phân tích thành phần EDX 43 3.5 Kết Zeta 44 3.6 Nano vàng từ ly tâm phân đoạn 46 3.7 Hiệu ứng quang nhiệt nano vàng 49 3.8 Diệt vi khuẩn có hỗ trợ nano vàng dựa hiệu ứng quang nhiệt 50 3.9 Kết luận 53 KẾT LUẬN CHUNG 54 KIẾN NGHỊ Error! Bookmark not defined TÀI LIỆU THAM KHẢO 55 v DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT TT Kí hiệu Giải nghĩa Au AuNPs Nano vàng UV-vis Quang phổ hấp thụ tử ngoại khả kiến SEM Hiển vi điện tử quét TEM Hiển vi điện tử truyền qua XRD Nhiễu xạ tia X EDX Tán xạ lượng tia X PL Quang phổ huỳnh quang PHMB 10 E coli 11 S aureus Vàng Poly (hexamethylene biguanide) hydrochloride Vi khuẩn (Escherichia coli) Tụ cầu (Staphyloccocus aureus) vi DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH, ĐỒ THỊ Hình 1.1 Sơ đồ biểu diễn ứng dụng hạt nano kim loại Hình 1.2 Cấu trúc lập phương tâm mặt tinh thể Au Hình 1.3 Màu sắc dung dịch nano vàng phụ thuộc vào kích thước Hình 1.4 Dao động plasmon xảy với hạt nano kim loại hình cầu Hình 1.5 Các bước hình thành hạt nano vàng phương pháp Turkevich 11 Hình 1.6 Sơ đồ khử sinh học trình hình thành hạt nano vàng 12 Hình 1.7 Sơ đồ chế tạo nano vàng phương pháp điện hóa 13 Hình 1.8 Một số ứng dụng hiệu ứng quang nhiệt nano vàng y sinh 14 Hình 2.1 Chế tạo dung dịch nano vàng phương pháp điện hóa 18 Hình 2.2 Mơ tả định luật Lambert-Beer 19 Hình 2.3 Máy quang phổ UV-vis Viện nghiên cứu nano, Trường Đại học Phenikaa 20 Hình 2.4 Sơ đồ hệ đo quang phổ Raman 21 Hình 2.5 Cơ chế phát xạ theo giản đồ lượng 23 Hình 2.6 Sơ đồ nguyên lý đo quang phổ huỳnh quang 24 Hình 2.7 Máy đo phổ huỳnh quang FLS 1000 Phịng thí nghiệm thực hành - Trường Đại học Khoa học Thái Nguyên 24 Hình 2.8 Sơ đồ cấu tạo kính hiển vi điện tử quét 25 Hình 2.9 Kính hiển vi điện tử qt (S-4800, Hitachi) Phịng thí nghiệm Siêu cấu trúc - Viện Vệ sinh Dịch tễ Trung ương 26 Hình 2.10 Sơ đồ phát xạ huỳnh quang tia X (EDX) 27 Hình 2.11 Sơ đồ cấu tạo kính hiển vi điện truyền qua (TEM) 28 Hình 2.12 Kính hiển vi điện tử truyền qua (JEM 1010, JEOL) Phịng thí nghiệm Siêu cấu trúc - Viện Vệ sinh Dịch tễ Trung ương 29 Hình 2.13 Hiện tượng tia X nhiễu xạ mặt tinh thể chất rắn 30 vii Hình 2.14 Máy nhiễu xạ tia X - D2 Phịng thí nghiệm thực hành Trường Đại học Khoa học Thái Nguyên 31 Hình 2.15 Thiết bị đo Zeta Zetasizer Viện khoa học vật liệu - Viện Hàn lâm Khoa học - Công nghệ Việt Nam 33 Hình 2.16 Máy ly tâm lạnh UniCen MR Viện nghiên cứu nano Trường Đại học Phenikaa 34 Hình 2.17 Hiệu ứng quang nhiệt hạt nano vàng 35 Hình 2.18 Sơ đồ thí nghiệm khảo sát hiệu ứng quang nhiệt dung dịch nano vàng 36 Hình 2.19 Kháng sinh đồ khoanh giấy khuếch tán 37 Hình 3.1 Ảnh quan sát dung dịch nano vàng chế tạo phương pháp điện hóa kết hợp xử lý vi sóng theo thời gian khác 39 Hình 3.2 Phổ UV-vis nano vàng chế tạo phương pháp điện hóa kết hợp xử lí vi sóng với thời gian khác 40 Hình 3.3 Ảnh TEM mẫu nano vàng xử lý vi sóng theo thời gian khác nhau: (a) khơng vi sóng; (b) phút; (c) phút; (d) phút; (e) 10 phút; (f) 15 phút 41 Hình 3.4 Giản đồ nhiễu xạ tia X (XRD) hạt nano vàng chế tạo phương pháp điện hóa 42 Hình 3.5 Phổ EDX hạt nano vàng chế tạo phương pháp điện hóa 43 Hình 3.6 Giản đồ Zeta mẫu xử lý vi sóng theo thời gian khác nhau: (a) khơng vi sóng; (b) phút; (c) phút; (d) phút; (e) 10 phút; (f) 15 phút 46 Hình 3.7 Phổ UV-vis mẫu nano vàng sau xử lý vi sóng 10 phút ly tâm phân đoạn với tốc độ 5000 vòng/phút 15.000 vòng/phút 47 Hình 3.8 Ảnh TEM hạt nano vàng sau xử lý vi sóng 10 phút ly tâm phân đoạn với tốc độ 5000 vịng/phút (a) 15.000 vịng/phút (b) 48 viii Hình 3.9 Biểu đồ biểu diễn độ biến thiên nhiệt độ theo thời gian chiếu laze nước dung dịch nano vàng ly tâm phân đoạn tốc độ khác chiếu sáng nguồn laze có bước sóng 532 nm 49 Hình 3.10 Ảnh đĩa thạch sau thực kỹ thuật kháng sinh đồ khoanh giấy khuếch tán với mẫu vàng kích thước khác 50 Hình 3.11 Ảnh đĩa thạch sau thực kỹ thuật cấy đếm vi khuẩn E.coli với mẫu vàng ly tâm 5000 vòng/phút 52 44 Bảng 3.1 Thành phần % nguyên tố mẫu nano vàng chế tạo phương pháp điện hóa Nguyên tố % khối lượng % nguyên tử C 13,88 52,26 O 8,73 24,70 Na 3,02 5,95 Au 74,37 17,09 3.5 Kết Zeta Kiểm tra độ ổn định khả phân tán hạt nano vàng thu phương pháp điện hóa điện hóa kết hợp xử lý vi sóng Kết đo bề mặt (thế Zeta) mẫu chế tạo điều kiện khác thống kê Bảng 3.2 Hình 3.6a cho thấy giản đồ zeta dung dịch nano vàng sau điện hóa khơng xử lý vi sóng, có đỉnh -26,9 mV Hình 3.6b, 3.6c, 3.6d giản đồ bề mặt mẫu sau điện hóa kết hợp xử lý vi sóng phút, phút phút có đỉnh -26,2 mV, - 28,5 mV, -27,8 mV Cả mẫu bề mặt có giá trị chênh lệch khơng đáng kể chứng tỏ ổn định dung dịch đồng So sánh ổn định hạt dung dịch với đỉnh zeta, đỉnh gần với -30 mV mức ổn định trung bình [25] Như vậy, với dung dịch nano vàng chế tạo phương pháp điện hóa phương pháp điện hóa kết hợp xử lý vi sóng phút, phút phút có độ ổn định mức trung bình, có khả bị kết tụ Do vậy, việc bảo quản lâu dài nano vàng nên để nhiệt độ mát - 8oC Tuy nhiên, mẫu có đỉnh với cường độ lớn độ rộng hẹp chứng tỏ hạt nano vàng đồng đều, hoàn toàn phù hợp với quan sát sơ từ ảnh TEM Hình 3.6e giản đồ Zeta mẫu xử lí vi sóng 10 phút có hai đỉnh giá trị - 34,9 mV -61,4 mV Mẫu xuất hai đỉnh bề mặt điều chứng tỏ hạt nano vàng phân tán dung dịch có dải 45 phân bố kích thước rộng cụ thể có hai dải kích thước ứng với hai đỉnh Hình 3.6f mẫu xử lý vi sóng 15 phút có đỉnh zeta giá trị 41,4 mV chứng tỏ mẫu tương đối ổn định Hai mẫu xử lý vi sóng 10 phút 15 phút có đỉnh Zeta nhỏ giá trị -30 mV Như vậy, mẫu xử lý vi sóng thời gian 10 15 phút có độ ổn định cao Ngồi ra, đỉnh có giá trị âm chứng tỏ lớp điện tích bề mặt nano vàng điện tích điện âm Đặc biệt, để thu nano vàng với kích thước khác nhau, chúng tơi tiến hành ly tâm phân đoạn mẫu sau xử lý vi sóng 10 phút (a) (b) (c) (d) 46 (e) (f) Hình 3.6 Giản đồ Zeta mẫu xử lý vi sóng theo thời gian khác nhau: (a) khơng vi sóng; (b) phút; (c) phút; (d) phút; (e) 10 phút; (f) 15 phút Kết hợp với kết EDX, đảm bảo hạt nano vàng dung dịch bao bọc ion âm gốc citrat bám bề mặt [26] Trong thí nghiệm natri citrat vừa đóng vai trò dung dịch chất điện phân vừa chất hoạt động bề mặt [27], hình thành lên lớp tích điện âm góp phần chống lại kết tụ hạt nano Au tạo thành, trì ổn định hạt dung dịch Bảng 3.2 Đỉnh Zeta mẫu chế tạo điều kiện khác Tên mẫu Đỉnh Zeta (mV) Không xử lý vi sóng -26,9 Vi sóng phút -26,2 Vi sóng phút -28,5 Vi sóng phút -27,8 Vi sóng 10 phút -34,9 -61,4 Vi sóng 15 phút -41,4 3.6 Nano vàng từ ty tâm phân đoạn Qua kiểm tra bước sóng hấp thụ ứng với tần số plasmon phương pháp đo phổ hấp thụ UV-vis thấy mẫu cho đỉnh hấp thụ 538 47 nm Ngoài quan sát ảnh TEM mẫu thấy sau điện hóa xử lý vi sóng với thời gian khác thu hạt nano vàng dạng cầu Như nói hạt nano vàng sau điện hóa ổn định Tuy nhiên phân tích zeta thấy với mẫu 10 phút vi sóng có hai dải phân bố kích thước mẫu 15 phút độ rộng đỉnh mở rộng điều chứng tỏ với hai mẫu dải kích thước mở rộng Trong đề tài này, để thu hạt nano vàng có hai dải kích thước khác tơi chọn phương pháp ly tâm phân đoạn dung dịch nano vàng xử lý vi sóng 10 phút Dung dịch nano vàng ly tâm hai tốc độ 5.000 vòng/ phút 15.000 vịng/phút, thu phần dịch lắng Hình 3.7 phổ UV-vis hai dung dịch nano vàng ly tâm 5000 vòng/phút 15.000 vòng/phút Từ phổ UV-vis thấy đỉnh hấp thụ plasmon mẫu 5.000 vòng phút bước sóng 538 nm, mẫu ly tâm 15.000 vịng/phút đỉnh hấp thụ bước sóng 531 nm Có thay đổi bước sóng cực đại hấp thụ giảm từ 538 nm xuống 531 nm điều chứng tỏ quay li tâm tốc độ 15.000 vịng/phút ta thu hạt có kích thước nhỏ 5.000 vịng/phút [7] Hình 3.7 Phổ UV-vis mẫu nano vàng sau xử lý vi sóng 10 phút ly tâm phân đoạn với tốc độ 5000 vòng/phút 15.000 vịng/phút 48 Hình 3.8 Ảnh TEM hạt nano vàng sau xử lý vi sóng 10 phút ly tâm phân đoạn với tốc độ 5000 vòng/phút (a) 15.000 vịng/phút (b) Có thể kiểm tra phân bố kích thước hạt cách trực quan thơng qua phương pháp chụp ảnh hiển vi truyền qua TEM Hình 3.8 ảnh TEM mẫu nano vàng chế tạo phương pháp điện hóa kết hợp xử lý vi sóng 10 phút ly tâm tốc độ khác Hình 3.8a mẫu ly 49 tâm 5000 vịng/phút Hình 3.8b mẫu ly tâm tốc độ 15.000 vòng/phút Với mẫu ly tâm 5000 vịng/phút thu hạt có đường kính khoảng 38,8 nm đến 42,3 nm, với mẫu ly tâm tốc độ 15.000 vịng/phút thu hạt có đường kính từ 11 nm đến 15,2 nm Như phương pháp ly tâm tốc độ khác thu hạt nano vàng có dải kích thước khác 3.7 Hiệu ứng quang nhiệt nano vàng Các mẫu nano vàng ly tâm phân đoạn tốc độ khác đánh giá hiệu ứng quang nhiệt theo phương pháp kích thích nguồn laze có bước sóng  = 532nm 20 phút Hình 3.9 Biểu đồ biểu diễn độ biến thiên nhiệt độ theo thời gian chiếu laze nước dung dịch nano vàng ly tâm phân đoạn tốc độ khác chiếu sáng nguồn laze có bước sóng 532 nm Hình 3.9 biểu đồ biểu diễn biến thiên nhiệt độ dung dịch nano vàng theo thời gian chiếu laze Đường màu xanh nước biển mẫu đối chứng nước cất hai lần, đường màu xanh mẫu ly tâm phân đoạn 5.000 vòng/phút, đường màu đỏ mẫu ly tâm 15.000 vòng/phút Kết 50 cho thấy tác dụng laze nhiệt độ nước cất tăng từ 0,4oC 1,8oC sau 20 phút mẫu ly tâm 5000 vịng/phút nhiệt độ tăng 1,6oC sau phút đạt giá trị 4,9oC sau 20 phút Đối với mẫu ly tâm 15.000 vòng/phút sau thời gian phút nhiệt độ tăng thêm 2,2oC giá trị nhiệt độ tăng thêm sau 20 phút 5,2oC Kết chứng tỏ xảy hiệu ứng quang nhiệt với dung dịch nano vàng chiếu sáng laze có bước sóng 532 nm, hệ nano vàng có kích thước nhỏ có xu hướng tăng nhiệt cao Một số nghiên cứu khác công bố cho thấy nano vàng tăng từ - 6oC chiếu laze với bước sóng 532 nm [23] Trong nghiên cứu này, nhiệt độ gần tương đương với nghiên cứu cơng bố Sự thấp điều kiện thí nghiệm chúng tơi khơng có thiết bị đo nhiệt độ liên tục với đầu đo cho thể tích dung dịch nhỏ Mặc dù vậy, nghiên cứu cho thấy tiềm sử dụng hiệu ứng quang nhiệt ứng dụng y sinh học, đặc biệt việc hỗ trợ nhả thuốc để tiêu diệt mầm bệnh có vi khuẩn 3.8 Diệt vi khuẩn có hỗ trợ nano vàng dựa hiệu ứng quang nhiệt Hình 3.10 Ảnh đĩa thạch sau thực kỹ thuật kháng sinh đồ khoanh giấy khuếch tán với mẫu vàng kích thước khác 51 Kỹ thuật kháng sinh đồ khoanh giấy khuếch tán sử dụng để đánh giá khả kháng khuẩn Gram âm (E coli) Gram dương (S aureus) hạt nano vàng thu hai dải kích thước khác Hình 3.10a mẫu thử nghiệm chủng E.coli mẫu vàng ly tâm 5000 vịng/phút; Hình 3.10b mẫu chủng E.coli mẫu vàng ly tâm 15.000 vịng/phút; Hình 3.10c mẫu thử nghiệm chủng S.aureus mẫu vàng ly tâm 5.000 vịng/phút; Hình 3.10d mẫu thử nghiệm chủng S.aureus mẫu vàng ly tâm 15.000 vòng/phút Quan sát đĩa thạch thấy mẫu có nano vàng khơng chiếu laze khơng xuất vòng kháng khuẩn Điều chứng tỏ hạt nano vàng điều kiện thường khơng có khả tiêu diệt vi khuẩn Với mẫu thử nghiệm chủng E.coli nano vàng kết hợp PHMB thấy có vịng kháng khuẩn tương tự hai mẫu nano vàng Điều chứng tỏ vàng trạng thái thơng thường khơng tác động vào q trình kháng khuẩn PHMB Trong nghiên cứu này, sử dụng hoạt chất PHMB để thử nghiệm kết hợp với nano vàng, hoạt chất có tính kháng khuẩn Các hạt nano vàng với hiệu ứng quang nhiệt hỗ trợ trình kháng khuẩn PHMB Khi chiếu laze có bước sóng thích hợp vào dung dịch nano vàng xảy hiệu ứng quang nhiệt làm tăng nhiệt độ cục vị trí có hạt nano vàng Như hạt nano vàng bám vào thành tế bào gây tổn thương tế bào vi khuẩn tăng nhanh trình PHMB thâm nhập vào tế bào vi khuẩn Nghiên cứu cho thấy, mẫu nano vàng ly tâm 5000 vòng/phút thử nghiệm với chủng E coli O157, đường kính vịng kháng khuẩn mẫu PHMB + AuNPs có chiếu laze lớn Như rõ ràng nano vàng kích thước hạt lớn (ly tâm 5.000 vịng/phút) kết hợp với PHMB có chiếu laze với bước sóng 532 nm có ảnh hưởng tới q trình diệt khuẩn Cụ thể đây, mẫu nano vàng chiếu laze giúp tăng cường hoạt tính diệt khuẩn vi khuẩn Gram âm Tuy nhiên, ba đĩa lại bao gồm thử 52 nghiệm với E coli với nano vàng kích thước nhỏ (15.000 vịng/phút) với chủng vi khuẩn Gram dương S aureus với hai mẫu vàng, đường kính vịng kháng khuẩn khoanh có PHMB có khác biệt khơng đáng kể Như với kỹ thuật kháng sinh đồ khoanh giấy khuếch tán cho thấy tác dụng định hiệu ứng quang nhiệt nano vàng hỗ trợ khả diệt khuẩn PHMB Tuy nhiên, với kỹ thuật khác biệt khả thúc đẩy diệt khuẩn nano vàng với việc chiếu laze chưa thực rõ ràng cần đánh giá kỹ thuật xác Ở mẫu vàng ly tâm 5.000 vịng/phút kết hợp PHMB có chiếu laze có tăng cường q trình diệt khuẩn, nói hiệu ứng quang nhiệt (nhiệt độ hạt nano vàng tăng từ 4-5oC) hạt nano vàng hỗ trợ trình diệt khuẩn E.coli PHMB Để đánh giá tốt hơn, mẫu nano vàng sau ly tâm 5000 vòng/phút trộn lẫn với vi khuẩn E.coli nồng độ giảm dần theo bậc 10 có chiếu laze phút thử nghiệm cấy đếm đĩa thạch Hình 3.11 Ảnh đĩa thạch sau thực kỹ thuật cấy đếm vi khuẩn E.coli với mẫu vàng ly tâm 5000 vòng/phút Cột từ trái sang: KC (đối chứng âm: vi khuẩn để tự nhiên nước muối sinh lý, có chiếu laze phút); KS 53 (ủ tương ứng với PHMB); Au (ủ với hạt nano vàng ly tâm 5000 vịng/phút, có chiếu laze phút); Au-KS (ủ với hạt nano vàng ly tâm 5000 vịng/phút + PHMB, có chiếu laze phút) Kết Hình 3.11 cho thấy mẫu vi khuẩn nồng độ cao nhất mẫu kiểm chứng khuẩn lạc mọc dày đặc, đó, mẫu sử dụng hạt nano vàng chiếu laze có khuẩn lạc vệt cấy Với huyền dịch ủ với PHMB ủ PHMB với hạt vàng có chiếu laze có bước sóng 532 nm tất nồng độ vi khuẩn không xuất khuẩn lạc Như khác biệt lớn mẫu ủ hạt vàng với vi khuẩn có chiếu laze phút mẫu kiểm chứng cho thấy nano vàng có khả diệt khuẩn chiếu laze với bước sóng thích hợp Như vậy, hạt vàng có kích thích laze bước sóng tương ứng với bước sóng ứng với tần số cộng hưởng plasmon bề mặt làm cho hạt vàng nóng lên cách cục (hiệu ứng quang nhiệt) tiêu diệt tế bào vi khuẩn Sự tồn khuẩn lạc giải thích cịn có vi khuẩn sống sót vị trí mà laze khơng chiếu tới dung dịch mẫu Hay nói cách khác, hiệu ứng quang nhiệt hạt nano vàng kích thước phù hợp tác động đến vi khuẩn nguyên nhân làm vi khuẩn chết mẫu 3.9 Kết luận Nghiên cứu cho thấy khả chế tạo hạt nano vàng hình cầu phương pháp điện hóa có kích thước 11 - 41 nm, có đỉnh hấp thụ plasmon 538 nm, dung nano vàng chế tạo có độ ổn định cao khơng chịu ảnh hưởng vi sóng Phương pháp ly tâm phân đoạn có khả thu hạt nano vàng có kích thước khác tốc độ khác Thử nghiệm chiếu laze có bước sóng  = 532nm có tượng quang nhiệt xảy nhiệt độ tăng thêm cao 5,2oC 54 KẾT LUẬN CHUNG - Đã chế tạo thành công nano vàng phương pháp điện hóa từ kim loại vàng dạng khối có hỗ trợ vi sóng - Đã khảo sát độ ổn định hạt nano vàng tác dụng vi sóng theo thời gian: độ ổn định trung bình, dạng hình cầu, kích thước 50 nm Dải kích thước phân bố rộng ổn định sau hỗ trợ xử lý vi sóng 10 15 phút - Đã khảo sát tính chất quang nano vàng thấy đỉnh hấp thụ khoảng 538 nm - Bước đầu khảo sát khả hỗ trợ diệt khuẩn nano vàng kích thước khác sở hiệu ứng quang nhiệt Khả diệt khuẩn chưa rõ ràng thử nghiệm kỹ thuật kháng sinh đồ khuếch tán đĩa - Nano vàng kích thước trung bình 40 nm có khả hỗ trợ diệt khuẩn E.coli chiếu laze bước sóng 532 nm thử nghiệm phương pháp cấy đếm KIẾN NGHỊ Do điều kiện thí nghiệm ảnh hưởng đại dịch covid-19, nên số phần việc nghiên cứu có tác động định Do vậy, với kết nghiên cứu đạt được, đề xuất hướng để kết nghiên cứu phát triển mức độ cao hơn: - Khảo sát khả sinh nhiệt nano vàng dải kích thước hình dạng khác nhau; - Chức hóa hạt nano vàng với chất kháng sinh/hoạt chất thiên nhiên để tăng cường khả diệt khuẩn, đặc biệt chủng kháng kháng sinh chủng gây nhiễm trùng bệnh viện 55 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] P Tiwari, K Vig, V Dennis, and S Singh, “Functionalized Gold Nanoparticles and Their Biomedical Applications,” Nanomaterials, vol 1, no 1, pp 31–63, 2011, doi: 10.3390/nano1010031 [2] N Elahi, M Kamali, and M H Baghersad, “Recent biomedical applications of gold nanoparticles: A review,” Talanta, vol 184, pp 537–556, 2018, doi: 10.1016/j.talanta.2018.02.088 [3] M Lewandowska, A Zagorski, and K J Kurzydlowski, “Mechanical and physical properties of nano-metals,” Mater Sci Forum, vol 654– 656, pp 1110–1113, 2010, doi: 10.4028/www.scientific.net/MSF.654656.1110 [4] N Venkatesh, “Metallic Nanoparticle: A Review,” Biomed J Sci Tech Res., vol 4, no 2, pp 3765–3775, 2018, doi: 10.26717/bjstr.2018.04.0001011 [5] M Kim, J H Lee, and J M Nam, “Plasmonic Photothermal Nanoparticles for Biomedical Applications,” Adv Sci., vol 6, no 17, 2019, doi: 10.1002/advs.201900471 [6] J Uddin, “Terahertz multispectral imaging for the analysis of gold nanoparticles’ size and the number of unit cells in comparison with other techniques,” Int J Biosens Bioelectron., vol 4, no 3, 2018, doi: 10.15406/ijbsbe.2018.04.00118 [7] P N Njoki et al., “Size correlation of optical and spectroscopic properties for gold nanoparticles,” J Phys Chem C, vol 111, no 40, pp 14664–14669, 2007, doi: 10.1021/jp074902z [8] S Peiris, J McMurtrie, and H Y Zhu, “Metal nanoparticle photocatalysts: Emerging processes for green organic synthesis,” Catal Sci Technol., vol 10.1039/c5cy02048d 6, no 2, pp 320–338, 2016, doi: 56 [9] T Turbadar, “Complete absorption of light by thin metal films,” Proc Phys Soc., vol 73, no 1, pp 40–44, 1959, doi: 10.1088/03701328/73/1/307 [10] G Canizal, J A Ascencio, J Gardea-Torresday, and M José-Yacamán, “Multiple twinned gold nanorods grown by bio-reduction techniques,” J Nanoparticle Res., vol 3, no 5–6, pp 475–481, 2001, doi: 10.1023/A:1012578821566 [11] C Daruich De Souza, B Ribeiro Nogueira, and M E C M Rostelato, “Review of the methodologies used in the synthesis gold nanoparticles by chemical reduction,” J Alloys Compd., vol 798, pp 714–740, 2019, doi: 10.1016/j.jallcom.2019.05.153 [12] J Turkevich, P C Stevenson, and J Hillier, “A study of the nucleation and growth processes in the synthesis of colloidal gold,” Discuss Faraday Soc., vol 11, no c, pp 55–75, 1951, doi: 10.1039/DF9511100055 [13] X Hu, Y Zhang, T Ding, J Liu, and H Zhao, “Multifunctional Gold Nanoparticles: A Novel Nanomaterial for Various Medical Applications and Biological Activities,” Front Bioeng Biotechnol., vol 8, no August, pp 1–17, 2020, doi: 10.3389/fbioe.2020.00990 [14] F J Flórez Barajas, Z C Sánchez Acevedo, and H Peña Pedraza, “Synthesis and characterization of gold nanoparticles in solution using chitosan as reducing agent,” Respuestas, vol 24, no 2, pp 49–55, 2019, doi: 10.22463/0122820x.1830 [15] S Ahmed, Annu, S Ikram, and S Yudha, “Biosynthesis of gold nanoparticles: A green approach,” J Photochem Photobiol B Biol., vol 161, pp 141–153, 2016, doi: 10.1016/j.jphotobiol.2016.04.034 [16] C.-J Huang, P.-H Chiu, Y.-H Wang, K.-L Chen, J.-J Linn, and C.-F Yang, “Electrochemically Controlling the Size of Gold Nanoparticles,” 57 J Electrochem Soc., vol 153, no 12, p D193, 2006, doi: 10.1149/1.2358103 [17] E J Hong, Y S Kim, D G Choi, and M S Shim, “Cancer-targeted photothermal therapy using aptamer-conjugated gold nanoparticles,” J Ind Eng Chem., vol 67, pp 429–436, 2018, doi: 10.1016/j.jiec.2018.07.017 [18] P Singh, S Pandit, V R S S Mokkapati, A Garg, V Ravikumar, and I Mijakovic, “Gold nanoparticles in diagnostics and therapeutics for human cancer,” Int J Mol Sci., vol 19, no 7, 2018, doi: 10.3390/ijms19071979 [19] R G Rayavarapu, W Petersen, C Ungureanu, J N Post, T G Van Leeuwen, and S Manohar, “Synthesis and bioconjugation of gold nanoparticles as potential molecular probes for light-based imaging techniques,” Int J Biomed Imaging, vol 2007, 2007, doi: 10.1155/2007/29817 [20] P S Ghosh, C K Kim, G Han, N S Forbes, and V M Rotello, “Efficient gene delivery vectors by tuning the surface charge density of amino acid-functionalized gold nanoparticles,” ACS Nano, vol 2, no 11, pp 2213–2218, 2008, doi: 10.1021/nn800507t [21] S Bagheri et al., “Using gold nanoparticles in diagnosis and treatment of melanoma cancer,” Artif Cells, Nanomedicine Biotechnol., vol 46, no sup1, pp 462–471, 2018, doi: 10.1080/21691401.2018.1430585 [22] A R Guerrero, N Hassan, C A Escobar, F Albericio, M J Kogan, and E Araya, “Gold nanoparticles for photothermally controlled drug release,” Nanomedicine, vol 9, no 13, pp 2023–2039, 2014, doi: 10.2217/nnm.14.126 [23] K Jiang, D A Smith, and A Pinchuk, “Size-dependent photothermal conversion efficiencies of plasmonically heated gold nanoparticles,” J 58 Phys Chem C, vol 117, no 51, pp 27073–27080, 2013, doi: 10.1021/jp409067h [24] N Ajdari, C Vyas, S L Bogan, B A Lwaleed, and B G Cousins, “Gold nanoparticle interactions in human blood: a model evaluation,” Nanomedicine Nanotechnology, Biol Med., vol 13, no 4, pp 1531– 1542, 2017, doi: 10.1016/j.nano.2017.01.019 [25] M S Geetha, H Nagabhushana, and H N Shivananjaiah, “Green mediated synthesis and characterization of ZnO nanoparticles using Euphorbia Jatropa latex as reducing agent,” J Sci Adv Mater Devices, vol 1, no 3, pp 301–310, 2016, doi: 10.1016/j.jsamd.2016.06.015 [26] P M Carvalho, M R Felớcio, N C Santos, S Gonỗalves, and M M Domingues, “Application of light scattering techniques to nanoparticle characterization and development,” Front Chem., vol 6, no June, pp 1–17, 2018, doi: 10.3389/fchem.2018.00237 [27] N Hanžić, T Jurkin, A Maksimović, and M Gotić, “The synthesis of gold nanoparticles by a citrate-radiolytical method,” Radiat Phys Chem., vol 106, no 098, 10.1016/j.radphyschem.2014.07.006 pp 77–82, 2015, doi: ... HỌC HOÀNG THỊ DUYÊN ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG TIÊU DIỆT VI KHUẨN GÂY BỆNH BẰNG NANO VÀNG Ở KÍCH THƯỚC KHÁC NHAU TRÊN CƠ SỞ HIỆU ỨNG QUANG NHIỆT Ngành: Quang học Mã số: 8440110 LUẬN VĂN THẠC SĨ VẬT LÍ Cán... chọn chủ đề ? ?Đánh giá khả tiêu diệt vi khuẩn gây bệnh nano vàng kích thước khác sở hiệu ứng quang nhiệt? ?? làm đề tài luận văn Mục tiêu nghiên cứu: Khảo sát tính chất quang hạt nano vàng điều chế... Vi? ??c tạo nano vàng kích thước khác từ vàng dạng khối chủ động vi? ??c nghiên cứu triển khai ứng dụng liên quan đến nano vàng Hơn nữa, đánh giá khả diệt vi khuẩn nano vàng dựa hiệu ứng quang nhiệt giúp