Nghiên cứu tổng hợp, đặc trưng vật liệu tổ hợp cấu trúc nano từ polyme với ag, fe3o4 và đánh giá khả năng ứng dụng

B GIÁO D C VĨ ĨO T O TR NG I H C BÁCH KHOA HÀ N I NGUY N NG C TH NH NGHIÊN C U T NG H P, C TR NG V T LI U T H P C U TRÚC NANO T POLYME V I Ag, Fe3O4 VÀ ỄNH GIỄ KH N NG NG D NG Chuyên ngành: Hóa lý thuy t Hóa lý Mã s : 62440119 TÓM T T LU N ÁN TI N S HịA H C Hà N i ậ2015 TaiLieuSo.net - Th vi n tài li u mi n phí Cơng trình đ Tr Ng ih ng c hồn thành t i i h c Bách khoa Hà N i ng d n khoa h c: PGS.TS Tr n PGS.TS V i Lâm ình Hồng Ph n bi n 1: Ph n bi n 2: Ph n bi n 3: Lu n án s đ c b o v tr c H i đ ng ch m lu n án c p Tr ng h p t i Tr ng i h c Bách khoa Hà N i Vào h i …… gi , ngày … tháng … n m…… Có th tìm hi u lu n án t i th vi n: Th vi n T Quang B u - Tr ng HBK Hà N i Th vi n Qu c gia Vi t Nam TaiLieuSo.net - Th vi n tài li u mi n phí M U Lí ch n đ tài Trên th gi i, công ngh nano m t l nh v c m i m nh ng thu hút đ c s quan tâm r t l n c a c ng đ ng khoa h c, hãng s n xu t Nhi u thành t u ng d ng công ngh v t li u nano ngành v t li u n t , quang n t , v t li u t , y sinh h c đ c ghi nh n Trong s v t li u nano sinh h c, nano chitosan (CS) v t li u c u trúc nano n n chitosan nh Ag/CS, Fe3O4/CS thu hút s quan tâm c a đông đ o nhà nghiên c u Nh ng v t li u có ti m n ng ng d ng to l n nhi u l nh v c, đ c bi t y sinh h c môi tr ng Nh ng n m g n đây, nghiên c u ch t o c m bi n sinh h c (biosensors) ng d ng hóa h c phân tích thu hút đ c s quan tâm c a nhà khoa h c n c C m bi n sinh h c đo tín hi u n hóa (electrochemical biosensor) đáp ng đ c yêu c u c a hóa h c phân tích hi n đ i có kh n ng phân tích nhanh theo th i gian th c (realtime), có đ nh y, đ ch n l c xác cao; thi t b phân tích nh g n, s d ng đ n gi n, có giá thành phù h p Trong c m bi n sinh h c, polyme d n n nh polypyrol, polyanilin ngày đ c ng d ng nhi u, nhiên đ cho c m bi n có đ nh y cao v t li u n c c ph i có đ d n cao, s trao đ i n t d dàng Do đó, vi c pha t p h t nano kim lo i ho c oxit kim lo i vào PPy PANi m t gi i pháp th ng đ c áp d ng Vì nh ng lí đ c p đ n trên, quy t đ nh ch n đ tài nghiên c u c a lu n án ắNghiên c u t ng h p, đ c tr ng v t li u t h p c u trúc nano t polyme v i Ag, Fe3O4 đánh giá kh n ng ng d ng” M c tiêu c a lu n án - M c tiêu c a lu n án nghiên c u t ng h p, đ c tr ng hóa lý v t li u t h p c u trúc nano d a n n polyme thiên TaiLieuSo.net - Th vi n tài li u mi n phí nhiên chitosan (CS) polyme d n polyanilin (PANi), polypyrrol (PPy) v i oxit s t t (Fe3O4) b c (Ag): nano CS, Ag/CS, Fe3O4/CS, Fe3O4/PPy, Fe3O4/ PANi/PSA Sau đó, nghiên c u đánh giá kh n ng ng d ng c a lo i v t li u đ c y sinh h c môi tr ng N i dung c a lu n án Nghiên c u t ng h p, đ c tr ng hóa lý m t s v t li u t h p c u trúc nano n n polyme thiên nhiên chitosan polyme d n polyanilin (PANi), polypyrrol (PPy) v i oxit s t t (Fe3O4) b c (Ag): nano CS, Ag/CS, Fe3O4/CS Fe3O4/PPy, Fe3O4/ PANi, Fe3O4/ PANi/PSA c th nh sauμ - Nghiên c u t ng h p nano CS b ng ph ng pháp khâu m ch s d ng gossypol, đ c tr ng hóa lý b ng ph ng phápμ ph h ng ngo i (IR), hi n vi n t quét (SEM) hi n vi n t truy n qua (TEM) - Nghiên c u t ng h p v t li u nano Ag/CS s d ng CS v a tác nhân kh v a tác nhân n đ nh Xác đ nh thơng s hóa lý c a v t li u b ng ph h p th t ngo i kh ki n (UVVis), TEM Theo dõi ti n trình ph n ng t o nano Ag/CS b ng UV-Vis Nghiên c u chi ti t đ ng h c c a ph n ng t ng h p v t li u nano Ag/CS (xác đ nh b c ph n ng, n ng l ng ho t hóa ) - Nghiên c u t ng h p v t li u nano Fe3O4/CS b ng ph ng pháp đ ng k t t a Xác đ nh thông s đ c tr ng hóa lý c a v t li u b ng ph ng pháp IR, TEM, SEM, t k m u rung (VSM) - Nghiên c u t ng h p n hóa v t li u t h p c u trúc nano n n polyme d n polyanilin, polypyrol: Fe3O4/PPy, Fe3O4/ PANi/PSA Xác đ nh đ c tr ng hóa lý c a v t li u b ng ph ng pháp SEM, IR, ph ng pháp n hóa: qt th vịng (CV), đo dòng Nghiên c u đánh giá kh n ng ng d ng c a lo i v t li u t h p c u trúc nano t ng h p đ c y sinh h c môi tr ng TaiLieuSo.net - Th vi n tài li u mi n phí - Nghiên c u g n curcumin (Cur) ch t có ho t tính tr li u quý vào nano CS Fe3O4/CS Nghiên c u kh n ng nh curcumin c a v t li u, nh m đánh giá kh n ng ng d ng nano Fe3O4/CS d n thu c h ng đích - Nghiên c u đánh giá kh n ng ng d ng c a v t li u nano Ag/CS di t m t s lo i vi khu n gram âm, gram d ng, n m c ch dòng t bào ung th - Nghiên c u ng d ng Fe3O4/PPy, Fe3O4/ PANi/PSA làm v t li u ch t o c m bi n sinh h c đ xác đ nh n ng đ glucose cholesterol - Nghiên c u đánh giá kh n ng h p ph ion kim lo i n ng Pb(II), Ni(II), Cr(VI) c a v t li u nano Fe3O4/CS Nghiên c u chi ti t đ ng h c c a trình h p ph Cr(VI), ion khó x lý có đ c tính cao nh t s nh ng ion Ph m vi nghiên c u đ i t ng nghiên c u c a lu n án Ph m vi nghiên c u: Nghiên c u t ng h p, đ c tr ng đ nh h ng ng d ng c a v t li u t h p c u trúc nano i t ng nghiên c u: - M t s ph ng pháp hóa h c t ng h p v t li u t h p c u trúc nano - M t s ph ng pháp v t lý hóa lý hi n đ i xác đ nh tính ch t đ c tr ng c b n c a v t li u t ng h p đánh giá kh n ng ng d ng Tính m i sáng t o c a lu n án - Lu n án nghiên c u m t cách chi ti t đ ng h c c a ph n ng t ng h p v t li u nano Ag/CS T đó, tìm đ c y u t nh h ng đ n trình t ng h p v t li u nano Ag/CS S d ng v t li u Ag/CS đ kháng m t s lo i vi khu n gram d ng, gram âm, n m c ch dòng t bào ung th - Lu n án nghiên c u kh n ng g n nh curcumin c a v t li u nano CS, Fe3O4/CS c s đ có th tích h p curcumin (m t lo i tá d c quý có kh n ng h tr u tr ung TaiLieuSo.net - Th vi n tài li u mi n phí th ) nghiên c u s d n truy n thu c đ n đích d a tính ch t quang c a curcumin - Lu n án nghiên c u t ng h p đ c lo i v t li u có kh n ng s d ng làm c m bi n sinh h c đ xác đ nh glucose cholesterol ây c s đ có th ch t o c m bi n sinh h c phát hi n b nh liên quan t i hàm l ng glucose cholesterol máu C u trúc c a lu n án Lu n án g m 111 trang: M đ u trangν Ch ng ậ T ng quan 32 trangν Ch ng ậ Th c nghi m ph ng pháp nghiên c u trangν Ch ng ậ T ng h p đ c tr ng v t li u t h p c u trúc nano n n chitosan 18 trang; Ch ng T ng h p đ c tr ng v t li u t h p c u trúc nano n n polyme d n trangν Ch ng 5μ Nghiên c u đánh giá kh n ng ng d ng c a v t li u t h p c u trúc nano n n chitosan, polyanilin, polypyrrol 38 trang; K t lu n trang; Tài li u tham kh o 11 trang; Danh m c cơng trình cơng b c a lu n án trang; Có 17 b ng 77 hình nh, đ th s đ T NG QUAN Ph n t ng quan c a lu n án g m m c sau 1.1 V t li u nano 1.2 Chitosan 1.3 H t nano s t t (Fe3O4) 1.4 H d n truy n thu c 1.5 C m bi n sinh h c 1.6 V t li u nano ng d ng h p ph kim lo i n ng TH C NGHI M VÀ PH NG PHỄP NGHIÊN C U V t li u nano chitosan (kí hi u nano GPCS) đ c t ng h p b ng cách s d ng gossypol làm tác nhân khâu m ch Nghiên c u t ng h p v t li u nano Ag/CS, chitosan TaiLieuSo.net - Th vi n tài li u mi n phí đóng vai trị v a ch t kh v a ch t bao b c V t li u nano Fe3O4/CS đ c t ng h p theo ph ng pháp đ ng k t t a T ng h p theo ph ng pháp n hóa v t li u t h p c u trúc nano gi a Fe3O4 v i polyme: polypyrrol, polyanilin, poly styren axit acrylic kí hi u là: Fe3O4/PPy, Fe3O4/ PANi/PSA S d ng ph i k t h p ph ng pháp v t lý, hóa lý hi n đ i đ nghiên c u c u trúc đ c tr ng tính ch t c a v t li u nh XRD, TEM, FE-SEM, IR, VSM Nghiên c u s d ng ph ng pháp hóa lý đ nghiên c u tính ch t ng d ng c a v t li u: UV Vis, CV, đo dòng T NG H P, C TR NG V T LI U T H P C U TRÚC NANO TRÊN N N CHITOSAN 3.1 V t li u nano gossypol chitosan (GPCS) 3.1.1 C u trúc c a v t li u nano GPCS S n ph m t o thành (đ c kí hi u GPCS) m t chu i chitosan đ c g n k t v i b i tác nhân khâu m ch gossypol Các v trí h p th c a ch t tham gia t o thành c a ph n ng th hi n B ng 3-1 Các pic dao đ ng c a chitosan b c sóng 1564 cm-1 and 1637 cm-1 dao đ ng (NậH) [15,16,44], pic b c sóng 1688 cm-1 c a GPCS có th nhóm imin CH(OH)ậNHậ [49,51] c a phân t GPCS , pic b c sóng 3363 cm-1 c a chitosan t ng ng v i dao đ ng (OậH) [15,30] pic b c sóng 3498 cm-1 t ng ng v i dao đ ng (OậH) liên k t v i C(sp2) c a vòng phenyl c a gossypol CH2Cl2 [16] Do pic v trí b c sóng 3427 cm-1 có th dao đ ng c a nhóm (OậH) liên k t v i nhóm imin c a GPCS Các pic v trí 1568 cm-1 1614 cm-1 t ng ng v i dao đ ng (C=C) (C=O) t ng ng v i hi n t ng tautome hóa aldehyde-aldehyde gossypol [16, 72, 73] GPCS hai pic d ch chuy n t i v trí 1564 cm-1 and 1604 cm-1 Tuy khơng có d li u v c ng h ng t h t nhân, d li u IR có th cho th y r ng GPCS đ c t ng h p thành công thông qua liên k t imin gi a chitosan gossypol H n n a, s TaiLieuSo.net - Th vi n tài li u mi n phí xu t hi n c a pic y u c a GPCS v trí 1604 cm-1 có th gây b i s ch ng l p gi a (C=N) (NậH) [73, 77] B ng 3.1 Các v trí h p th c a ch t ph n ng H p ch t (OậH) (C=O) (C=C) (NậH) chitosan 3363 1564, 1637 gossypol 3498 1614 1568 GPCS 3427 1668 3.1.2 Hình thái c a v t li u GPCS Tính ch t hình thái c a v t li u nano chitosan đ c phân tích b ng ph ng pháp FE-SEM V t li u ch t o đ c có c u trúc nano, phân b kích th c đ ng đ u kho ng 20 ậ 35 nm, phân tán t t không b k t kh i Nh ng tính ch t hình thái có ý ngh a quan tr ng vi c làm t ng di n tích b m t c a v t li u, góp ph n t ng hi u qu vi c s d ng nano chitosan làm ch t d n truy n thu c 3.2 V t li u nano b c/chitosan (Ag/CS) 3.2.1 C u trúc c a v t li u nano Ag/CS Hình 3.5 ph UV-Vis c a h ph n ng t ng h p nano Ag/CS s d ng nh t tác nhân kh chitosan đ ng th i tác nhân n đ nh bao b c h t nano Ag u ki n khác Có th th y r ng: 30oC pic đ c tr ng cho h t nano Ag (v trí b c sóng 420 nm) h u nh không xu t hi n ch ng t t c đ ph n ng r t ch m (đ ng a, b) Khi nhi t đ t ng đ n 80oC, xu t hi n pic h p th v trí 420nm ch ng t hình thành h t nano Ag, pic h p th cân đ i h p có th h t nano Ag t o thành có hình c u không b k t kh i [25, 35, 94, 98] Nguyên nhân n trình kh ion b c thành h t nano b c x y ch m nhi t đ th p chitosan ch t kh y u Ag+/Ag có tính oxy hóa y u (th oxy hóa kh chu n b ng 0,8V) Do đó, nhi t đ cao (>800C) c n thi t đ thúc đ y trình kh ion b c thành h t nano b c TaiLieuSo.net - Th vi n tài li u mi n phí 0.6 e) 0.5 Absorbance (a.u) d) 0.4 c) 0.3 o 80 C, h 0.2 b) 0.1 a) 0.0 o 30 C, for h -0.1 300 350 400 450 500 550 600 650 700 750 800 Wavelength (nm) Hình 3.5 Ph UV–vis c a h t nano u ki n ph n ng khác nhau: (a) 30 C, h, [Ag+ ] = 3,33× 10−3 mmol/l, [CS] = 133,3 mg/l (b) 30 C, h, [Ag+ ] = 13,33× 10−3 mmol/l, [CS] = 133,3 mg/l (c) 80 C, h, [Ag+ ] = 13,33× 10−3 mmol/l, [CS] = 0,33 mg/l (d) 80 C, h, [Ag+ ] = 13,33× 10−3mmol/l, [CS] = 133,3 mg/l (e) 100 C, h, [Ag+ ] = 13,33× 10−3 mmol/l, [CS] = 0,33 mg/l a) S1 c) S3 b) S2 Hình 3.8 nh TEM c a m u TaiLieuSo.net - Th vi n tài li u mi n phí d) S4 Hình 3.8 nh TEM c a m u t ng h p u ki n nhi t đ , n ng đ khác Các h t đ u có d ng hình c u, b m t nh n kích th c bi n đ i ph thu c vào nhi t đ ph n ng t l n ng đ [Ag+]/[CS] (B ng 3-2) B ng 3-2 Kích th c c a h t nano Ag/CS u ki n ph n ng khác Kí N ng đ N ng đ T l t(oC) Kích th c [CS] hi u [Ag+] [Ag+]/[CS] h t dTEM mg/l (mmol m u mmol/l (nm) Ag+/mg CS) S1 3,33.10-3 133,3 2,5.10-5 30 5-7 -3 -5 S2 3,33.10 133,3 2,5.10 50 7-10 S3 3,33.10-3 133,3 2,5.10-5 80 10-12 S4 3,33.10-3 0,33 1,0.10-2 80 12-15 -3 S5 3,33.10 0,33 1,0.10-2 100 20-30 3.2.3 Kh o sát đ ng h c c a ph n ng t ng h p v t li u nano Ag/CS Hình 3.6 ph UV Vis c a ph n ng theo th i gian, Hình  A  At  th i gian t , t đ th 3.10 th hi n quan h gi a ln   A  th y r ng quan h n tính u ch ng t ph n ng b c xác đ nh n ng l ng ho t hóa c a ph n ng t ng h p nano Ag/CS, th c hi n ph n ng u ki n nhi t đ khác c đ nh th i gian gi n ng đ ch t ph n ng [Ag+] = 3,33.10-3 mmol/l, [CS]= 0,33 mg/l K t qu th hi n Hình 3.11, t v đ c đ th Hình 3.12 10 TaiLieuSo.net - Th vi n tài li u mi n phí s ch đ ng kính trung bình kho ng 15-20nm Trong h t Fe3O4/CS b k t kh i h n c ng có kích th c l n h n, kích th c kho ng 25-30nm Trên c s ph ng pháp phân tích hóa lý chúng tơi đ xu t c ch t o thành v t li u nano Fe3O4/CS [35] Hình 3.17 nh TEM c a Fe3O4 (a) Fe3O4/CS (b,c) V T LI U T H P C U TRÚC NANO TRÊN N N POLYME D N 4.1 V t li u Fe3O4/polypyrrol (Fe3O4/PPy) Màng Fe3O4/PPy đ c t ng h p b ng ph ng pháp trùng h p n hóa Hình 4.1 trình bày đ c tr ng n hóa c a màng Fe3O4/PPy t ng h p v i s vòng quét CV khác K t qu cho th y đ ng đ c tr ng CV t ng d n lên sau m i chu k ch ng t màng PPy hình thành phát tri n t t b m t vi n c c Pt Chúng c ng ti n hành trùng h p màng PPy tinh t đ so sánh, k t qu cho th y t i chu k , c ng đ dòng c a q trình t o màng Fe3O4/PPy ln cao h n màng PPy c th t i chu k th 20, c ng đ dòng cao h n c 4-5 l n (Hình 4.1) S gia t ng c ng đ dòng ph CV trùng h p Fe3O4/PPy so v i ch trùng h p PPy ch ng t Fe3O4 đóng vai trị r t quan tr ng làm t ng đ d n n ho c/và t ng di n tích b 14 TaiLieuSo.net - Th vi n tài li u mi n phí m t hi u d ng c a màng K t qu ch p ph h ng ngo i đ c đ a t i Hình 4.2 K t qu ch p ph h ng ngo i cho th y vi c t ng h p n hóa màng Fe3O4/PPy vi n c c Pt thành công, h t nano Fe3O4 đ c pha t p vào màng polyme PPy 2500 2500 2000 PPy PPy-Fe 3O I (A) 1500 2000 1000 -500 PPy % TruyÒn qua 1500 -1000 -0.2 I (A) 1000 1080 1311 500 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 E (V, Ag/AgCl) 500 1650 1518 3029 1226 PPy/Fe3O4 565 -500 -1000 -0.2 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 3500 3000 2000 1500 1000 500 Sè sãng (cm ) Hình 4.1 Trùng h p n hóa màng Fe3O4/PPy theo ph ng pháp CV t i th t -0,2V t i + 0,9V, t c đ 50mV/s, 20 vịng Hình chèn bên so sánh ph trùng h p n hóa màng PPy Fe3O4/PPy t i vịng th 20 a 2500 -1 E(V, Ag/AgCl) Hình 4.2 Ph FT-IR c a màng PPy Fe3O4/PPy b c Hình 4.3 nh SEM (a) h t nano Fe3O4 ; (b) màng PPy (c) màng Fe3O4/PPy trùng h p b ng ph ng pháp n hóa Hình 4.3.a nh h t nano Fe3O4 cho th y trình ch t o b ng ph ng pháp đ ng k t t a thành công, s n ph m thu đ c h t nano Fe3O4 có kích th c đ ng đ u vào kho ng 2030nm Khi đ a h t Fe3O4 đ ng t ng h p polypyrrol 15 TaiLieuSo.net - Th vi n tài li u mi n phí cho th y nh ng c u trúc tinh th d ng h t r t rõ b m t c u trúc hoa l (cauliflower) đ c tr ng c a màng PPy (Hình 4.3.b Hình 4.3.c t ng ng) 4.2 V t li u nano Fe3O4/polyanilin/poly(styrene-co-acrylic acid) (Fe3O4/ PANi/PSA) nh SEM TEM c a h t nano Fe3O4 ch ng t h t có hình c u đ ng kính kho ng 20-30nm, khơng k t kh i (Hình 4.4 a,b) a c Hình 4.4 nh SEM TEM c a h t nano ạe3O4/PSA (a,b) màng Pt/PANi (c) Ph FT-IR c a màng PANi PANi/Fe3O4/PSA-ChOx xu t hi n đ ng th i d i h p th đ c tr ng c a nhóm ch c n ng liên quan đ n PANi [28-30], d i h p th hình thành liên k t Fe-O (585 cm−1) c a nhóm carboxyl (1627 cm−1) ch ng t t ng h p thành công màng PANi/Fe3O4/PSA NGHIÊN C U ỄNH GIỄ KH N NG NG D NG C A V T LI U T H P C U TRÚC NANO TRÊN N N CHITOSAN, POLYANILIN VÀ POLYPYRROL 5.1 V t li u nano GPCS Fe3O4/CS d n truy n curcumin 5.1.1 V t li u nano GPCS d n truy n curcumin Ph IR c a chitosan, gossypol, curcumin, GPCS Cur/GPCS cho th y pic c a Cur/GPCS đ u pic c b n c a GPCS curcumin b d ch chuy n v trí ch ng t s có m t c a curcumin n n GPCS Hình 5.2 nh FE-SEM c a h t GPCS tr c sau t i curcumin Các h t tr c t i 16 TaiLieuSo.net - Th vi n tài li u mi n phí curcumin có kích th c kho ng t 20 ậ 35 nm, sau t i curcumin kích th c h t t ng lên 30 - 40 nm, u có th curcumin đ c t i thành cơng lên h t nano GPCS Hình 5.5 ph UV-vis đ ng chu n c a dung d ch curcumin Tính đ c l ng curcumin đ c t i lên GPCS kho ng mg/ml t ng đ ng v i hi u su t 75% (l ng curcumin cho vào mg/ml.) a b Hình 5.2 nh c a h t ẢPCS tr 1.4 Absorbance (a.u) 1.2 1.0 0.8 1.4 1.2 Y 2= 0.15X - 0.0312 1.0 R = 0.9993 0.8 0.6 0.4 0.2 Concentration (mg/ml) 100 80 % curcumin nh¶ Absorbance (a.u) 1.6 c (a) sau t i curcumin (b) 10 0.6 0.4 2mg/ml 4mg/ml 6mg/ml 8mg/ml 10mg/ml Cur/GCS 0.2 0.0 -0.2 300 60 40 20 400 500 600 10 20 30 40 50 Thêi gian (giê) Wavelength (nm) Hình 5.5 Ph Uv-Vis Hình 5.6 Quá trình nh đ ng chu n c a curcumin curcumin t h t nano Cur/GPCS Hình 5.6 đ ng cong nh curcumin c a Cur/GPCS dung d ch PBS 37,50C pH =7,4 Có th th y q trình nh curcumin g m giai đo n, giai đo n đ u nh nhanh sau ch m l i Trong kho ng 8h đ u, g n 50% l ng curcumin đ c nh kh i h t nano Cur/GPCS Giai đo n th 2, curcumin đ c gi i phóng ch m đ t t i 75% sau 24 gi 80% sau 48 gi 17 TaiLieuSo.net - Th vi n tài li u mi n phí 5.2 V t li u nano Fe3O4/CS h p ph kim lo i n ng 5.2.1 V t li u nano Fe3O4/CS h p ph Ni(II) Pb(II) Hình 5.12 Hình 5.13 đ th th hi n m i quan h gi a Ce/qe Ce c a thí nghi m h p ph Ni(II) Pb(II) pH 4, 5, Có th th y đ th , m i quan h Ce/qe Ce n tính, theo nh ph ng trình 5.2 trình bày trình h p ph ion Ni(II) Pb(II) tuân theo quy lu t h p ph đ ng nhi t Langmuir trình h p ph đ n l p 4.5 4.0 3.5 2.5 19 * C e + 0.047 3.36254 C e/q e = 86 R = 0.9 pH = pH = pH = 2.0 C e/q e (a) 3.0 2.5 4291 * C e 8374 + 0.0 C e/q e = 1.6 2.0 76 R = 0.9 1.5 1.0 C e/q e(g/l) C e/q e(g/l) 1.5 pH = pH = pH = R = 0.978 + 0.01903 * Ce Ce/qe = 0.7436 C e/q e 1.0 0.99 ,R= Ce 25 * 018 + 0021 = 0.9 (b) 82 =0.9 ,R 0.5 0.5 71 =0.9 ,R Ce 201* + 0.0 = 1.0 = C e/q e 39 + 0.14 e *C 579 0.01 0.0 10 12 14 16 18 10 15 20 25 Ce (mg/l) 30 35 40 45 50 55 60 Ce(mg/l) Hình 5.12 ng đ ng nhi t Hình 5.13 ng đ ng nhi t Langmuir h p ph Ni(II) Langmuir h p ph Pb(II) Các thông s c a trình h p ph tính đ c trình bày B ng 5.1 B ng 5.1 Các thông s c a trình h p ph Ni(II) Pb(II) b ng Fe3O4/CS pH Pb(II) KL qmax Ni(II) R2 KL (mg.g-1) qmax R2 (mg.g-1) 0,01845 49,55 0,971 0,2974 21,19 0,986 0,02027 54,80 0,999 0,5939 23,30 0,977 0,10973 63,33 0,982 1,3448 52,55 0,977 18 TaiLieuSo.net - Th vi n tài li u mi n phí 5.2.2 V t li u nano Fe3O4/CS h p ph Cr(VI) Hình 5.17 th hi n nh h ng c a n ng đ Cr(VI) ban đ u đ n kh n ng h p ph c a v t li u Ta th y n ng đ đ u t ng dung l ng h p ph t ng Hình 5.18 đ th bi u di n s h p ph Cr(VI) theo ph ng trình đ ng nhi t Langmuir H s t ng quan R2= 0,9998 ch ng t s li u th c nghi m th a mãn ph ng trình Langmuir Nh v y trình h p ph đ n l p 70 1.4 65 40mg/L 80mg/L 180mg/L 60 55 R =0,9998 1.0 50 45 0.8 40 Ce/qe q(mg/g) Ce/qe = 0,01792Ce + 0,0489 1.2 35 30 0.6 0.4 25 0.2 20 15 0.0 10 50 100 150 200 250 300 350 400 10 20 t(min) 30 40 50 60 70 80 Ce Hình 5.17 nh h ng c a Hình 5.18 th đ ng nhi t n ng đ Cr(VI) ban đ u đ n Langmuir đ i v i s h p ph kh n ng h p ph c a v t li u Cr(VI) D a vào ph ng trình Langmuir tính đ c dung l ng h p ph t i đa (qm) c a v t li u D a vào đ th ta xác đ nh đ c thông s nh trình bày B ng 5.2 B ng 5.2.Các thơng s c a ph ng trình đ ng nhi t Langmuir T(K) KL qm (mg/g) R2 298 2,7288 55,80 0,9998 5.3 V t li u nano Ag/CS kháng khu n c ch t bào ung th Các k t qu th ho t tính kháng khu n đ c trình bày B ng 5.6 K t qu thu đ c cho th y s n ph m có tính kháng khu n t t đ i v i c vi khu n gram âm, vi khu n gram d ng n m Trong ho t tính kháng khu n c a v t li u nano Ag/CS đ i v i vi khu n gram âm t t h n so v i vi khu n gram d ng 19 TaiLieuSo.net - Th vi n tài li u mi n phí i u có th l p màng bên ngồi c a vi khu n gram âm ch a nhóm phosphat pyrophosphat mang n tích âm nên t o thành liên k t t nh n v i b m t mang n tích d ng c a v t li u nano Ag/CS B ng 5.6 Ho t tính kháng khu n c a nano Ag/CS N ng đ c ch t i thi u, tiêu di t t i thi u n ng đ c Bacteria ch 50% (g/ml) MIC IC50 MBC Escherichia coli 10 3,46 10 Gram Pseudomonas âm 2,5 1,42 2,5 aeruginosa Lactobacillus 10 3.9 10 fermentum Enterococcus >10 >10 >10 Gram faecium d ng Staphylococcus 10 6,08 10 aureus Baciilus subtilis 10 5,41 10 N m Candida albicans 10 5,67 10 So sánh v i s ch t kháng sinh cho th y kh n ng kháng khu n c a nano Ag/CS t t h n Penicillin-Streptomycin, r t t t cho ch ng P.aeruginosa (IC50 c a nano Ag/CS 1,42 g/ml so v i 4,5 g/ml c a Penicillin-Streptomycin [94]) So sánh tác d ng c a nano Ag/CS v i Ampicillin cho ch ng L fermentum, B.subtilis, nh n th y ho t l c ngang b ng (IC50 kho ng 3,9 g/ml)ν v i ch ng S.aureus E.coli tác d ng c a nano Ag/CS h n kho ng 2-10 l n (IC50 c a nano Ag/CS kho ng 6,08 g/l so v i 0,05÷2 g/ml c a Ampicillin); v i C.albicans tác d ng c a nano Ag/CS h n Amphotericin B kho ng 4÷9 l n [76] 5.4 V t li u t h p c u trúc nano n n polyme d n ch t o c m bi n sinh h c n hóa 20 TaiLieuSo.net - Th vi n tài li u mi n phí 5.4.1 V t li u Fe3O4/PPy ng d ng ch t o c m bi n sinh h c n hóa xác đ nh glucose Ch t o c m bi n sinh h c Pt/Fe3O4/PPy-GOx b ng cách g n enzym glucose oxidase vào v t li u Fe3O4/PPy ng đ c n đáp ng dòng c a c m bi n Pt/Fe3O4/PPy-GOx đ c đ a t i Hình 5.24 Có th th y r ng c ng đ dòng đo dung d ch PBS (50mM, pH=7) đ t n đ nh sau kho ng 500 giây Khi thêm dung d ch glucose vào c ng đ dòng t ng nhanh đ t n đ nh sau kho ng 30-40 giây Tuy nhiên n ng đ glucose v t giá tr 9,02mM s t ng c ng đ dịng r t y u, th m chí b gi mν u có th l ng enzym glucose c đ nh n c c ch a nhi u ho t l c c a enzyme ch a cao 4.8 9,68 10,3 10,93 I(A)=0,163*Cglucose+0,0198 1.4 R2=0,9963 1.2 1.6 4.6 4.4 I (A) 4.0 I (A) 9,02mM 8,33mM 7,63mM 6,96mM 6,14mM 4.2 5,36mM 3.8 4,55mM 3,70mM 3.6 2,83mM 3.4 3.2 3.0 600 0.6 0.2 0,98mM 400 0.8 0.4 1,92mM 200 1.0 800 1000 1200 1400 0.0 1600 Thêi gian (s) 10 12 Cglucose (mM) ng chu n c a c m Hình 5.24 ng đ c n đáp Hình 5.25 bi n Pt/Fe O4/Ppy-GOx ng dòng c a c m bi n Pt/Fe3O4/PPy-GOx t i E= + 0,7V (vs Ag/AgCl) nh ng l ng glucose đ c thêm vào h n hóa Nh v y c m bi n đ t n tính t t kho ng n ng đ glucose t 0,98 mM t i 9,02 mM v i bình ph ng h s t ng quan đ t 0,9963 (Hình 5.25) Kho ng n tính đáp ng nhu c u đo y t (n ng đ glucose máu ng i kho m nh, lúc đói làμ 4,4 ậ 6,1 mM) 21 TaiLieuSo.net - Th vi n tài li u mi n phí 5.4.1 V t li u Fe3O4/PANi/PSA ng d ng ch t o c m bi n sinh h c n hóa xác đ nh cholesterol Ch t o c m bi n sinh h c Pt/PANi/Fe3O4/PSA-ChOx b ng cách g n enzym cholesterol oxidase vào Pt/PANi/Fe3O4/PSA Hình 5.26 trình bày nh SEM c a màng Pt/PANi/Fe3O4/PSA-ChOx Khi có m t enzym ChOx, đ g gh c a b m t n c c gi m i u ch ng t Fe3O4/PSA-ChOx đ c g n thành công màng PANi nh tác nhân liên k t ngang GA C ch g n có th gi thi t nh sauμ đ c t ng h p b ng ph ng pháp n hóa, màng PANi có nhi u nhóm NH2 cu i m i m ch nhóm NH2 c a ChOx s g n v i thông qua liên k t ngang v i GA t o thành liên k t c ng hóa tr (C=N) [24] M t khác nhóm COOH c a PSA b m t h t Fe3O4 có th liên k t v i nhóm NH2 c a PANi thông qua liên k t amit (CONH) [74] Gi thi t đ c th hi n Hình 5.27 Hình 5.26 nh SEM c a màng PANi/Fe3O4/PSA–ChOx Hình 5.27 Mơ hình g n ạe3O4/PSAChOx vào n c c Pt/PANi [70] ng đ c tr ng đáp ng dòng c a c m bi n Pt/PANi/Fe3O4/PSA-ChOx đ c đ a t i Hình 5.31 ng chu n c a tín hi u dịng ph thu c theo n ng đ cholesterol đ c trình bày Hình 5.32 Tín hi u dịng t ng n tính v i n ng đ cholesterol d i 0,2 đ n 1,8 mM theo ph ng trìnhμ 22 TaiLieuSo.net - Th vi n tài li u mi n phí I(A) = 17,67  C(mM) - 0,3314 (R2= 0,9901), v i th i gian c n thi t đ đ t t i 95% giá tr c a dòng bão hòa d i 5s 40 40 20 = 20 R I (A) I (A) 30 99 01 30 10 y = 0.3314 + 17.67 * x 10 cholesterol 0.0 0 200 400 600 Time (s) 800 1000 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 Cholesterol (mM) 3.0 ng chu n c a c m bi n Hình 5.31 áp ng dịng c a Hình 5.32 Pt/PANi/Fe O /PSA-ChOx hàm c a c m bi n n ng đ cholesterol Pt/PANi/Fe3O4/PSA-ChOx thêm 0,2mM cholesterol dung d ch PBS (pả=7) d i th +0,18v đ c hi u c a c m bi n đánh giá đ đ c hi u c a c m bi n ChOx, thí nghi m đ c ti n hành nh u ki n xây d ng đ ng chu n Dung d ch cholesterol 5mM, dung d ch glucose 5mM, dung d ch axit ascobic 5mM, dung d ch axit uric 5mM dung d ch acetaminophen 5mM đ c cho vào h n hóa sau đo dịng đáp ng K t qu đ c đ a t i Hình 5.33, Khi cho thêm dung d ch glucose, dung d ch axit ascobic, dung d ch axit uric dung d ch acetaminophen vào h n hóa gây s thay đ i đáng k c ng đ dòng, nhiên chúng nhanh chóng tr v giá tr dịng nh lúc tr c thêm dung d ch Trong khi thêm cholesterol, c ng đ dịng đ t tr ng thái n đ nh m i Nh v y c m bi n Pt/PANi/Fe3O4/PSA-ChOx có đ đ c hi u cao v i c ch t 23 TaiLieuSo.net - Th vi n tài li u mi n phí Hình 5.1 áp ng dịng c a c m bi n Pt/PANi/Fe3O4/PSAChOx thêm 0,5mM cholesterol, mM glucose, 0.5 mM AA, 0.5 mM UA, and 0.5 mM AC dung d ch PBS (pả=7) d i th + 0,18v nh y trung bình c a c m bi n Pt/PANi/Fe3O4/PSA-ChOx tính đ c : S = 8796 A.mM-1.cm-2, giá tr t ng đ ng v i k t qu đ c công b v c m bi n cholesterol [8,48,53,82,84] K T LU N Lu n án nghiên c u t ng h p, đ c tr ng đánh giá kh n ng ng d ng c a m t s v t li u t h p c u trúc nano t polyme thiên nhiên chitosan, polyme d n polyanilin, polypyrrol v i Ag, Fe3O4 K t qu đ c th hi n k t lu n sau: ã nghiên c u t ng h p v t li u nano chitosan s d ng gossypol làm tác nhân khâu m ch V t li u t o GPCS có d ng hình c u, phân b kích th c t ng đ i đ ng đ u kho ng 20-35nm * ã nghiên c u trình t i curcumin lên v t li u nano GPCS, sau t i kích th c v t li u t ng lên 30-40nm; hi u su t t i curcumin đ t đ c cao nh t 75% * ã nghiên c u trình nh curcumin dung d ch PBS (pH=7,4) cho th y gi đ u kho ng 50% l ng 24 TaiLieuSo.net - Th vi n tài li u mi n phí curcumin đ c nh kh i h t GPCS, s nh curcumin ch m d n đ t t i 75% sau 24 gi K t qu nh n đ c cho th y v t li u có kh n ng i” ắnh ch m” thu c ã nghiên c u t ng h p v t li u nano Ag/CS, CS v i vai trị v a ch t kh v a ch t bao b c V i n ng đ c a [Ag+] [CS] l n l t 3,33.10-3 mmol/l 0,33 mg/l; th i gian gi , nhi t đ 800C thu đ c v t li u nano Ag/CS hình c u khơng k t kh i có kích th c 12-15 nm, v i kích th c v t li u có kh n ng kháng khu n t t * ã nghiên c u chi ti t đ ng h c c a ph n ng t ng h p nano Ag/CS Ph ng trình đ ng h c ph thu c gi a n ng đ theo th i gian cho th y ph n ng b c 1, h ng s t c đ ph n ng 300C, 500C, 800C, 1000C l n l t (3,8± 0,25) x10-5, (2,76± 0,18) x10-4, (3,46± 0,22) x10-3, (1,49± 0,09) x10-2 (phút-1), n ng l ng ho t hóa Ea ~ 79,9 kJ/mol * ã nghiên c u kh n ng kháng khu n c a v t li u nano Ag/CS K t qu cho th y v t li u có kh n ng kháng khu n t t đ i v i khu n gram âm, gram d ng n m, t t nh t kháng ch ng P.aeruginosa (IC50 1,42 µg/ml) t t h n kháng sinh penicillin-streptomycin cho ch ng (IC50 4,5 µg/ml) * ã nghiên c u kh n ng c ch s phát tri n c a dòng t bào ung th (HepG2, Lu, MCF-7,KB) c a nano Ag/CS t n ng đ 6,25 µg/ml, k t qu cho th y c dòng t bào b c ch sinh tr ng m nh lên t i 60% so v i m u tr ng sau 72 gi ã nghiên c u t ng h p v t li u nano Fe3O4/CS theo ph ng pháp đ ng k t t a Kích th c h t c a v t li u đ t 30-50 nm, t đ bão hòa đ t 55 emu/g so v i 52 emu/g c a nano Fe3O4 S n ph m có th dùng cho ng d ng d n thu c h p ph kim lo i n ng * ã nghiên c u g n curcumin lên v t li u nano Fe3O4/CS, kích th c v t li u tr c g n 30-50 nm, sau g n kích th c h t t ng lên đ n 400-450 nm Sau g n 25 TaiLieuSo.net - Th vi n tài li u mi n phí curcumin, v t li u t o thành có kh n ng phát quang gi ng curcumin ây c s đ có th s d ng v t li u làm ch t d n thu c h ng đích * ã nghiên c u kh n ng h p ph Pb(II), Ni(II), Cr(VI) c a v t li u nano Fe3O4/CS Dung l ng h p ph t i đa đ i v i Pb(II), Ni(II), Cr(VI) t ng ng 63,3 mg/g, 52,55 mg/g 55,08 mg/g Vi c k t h p gi a kh n ng h p ph t t c a chitosan momen t cao c a Fe3O4 nh m lo i b ch t b h p ph kh i dung d ch b ng nam châm tái sinh ch t h p ph * ã kh o sát chi ti t đ ng h c h p ph Cr(VI) dung d ch có n ng đ Cr(VI) ban đ u t ng ng 40, 80 180 mg/l Quá trình h p ph tuân theo ph ng trình đ ng nhi t Langmuir tuân theo ph ng trình đ ng h c b c ã nghiên c u t ng h p n hóa v t li u t h p c u trúc nano gi a Fe3O4 v i polyme: polypyrrol, polyanilin, poly styren axit acrylic kí hi u là: Fe3O4/PPy, Fe3O4/ PANi/PSA * ã nghiên c u ch t o c m bi n sinh h c b ng trình g n enzym glucose oxidase vào v t li u Fe3O4/PPy ã nghiên c u s d ng c m bi n sinh h c xác đ nh hàm l ng glucose b ng ph ng pháp quét th vòng (CV) ph ng pháp đo dịng Kho ng n tính c a c m bi n glucose đ t đ c 0,98 - 9,02 mM, R2 =0,9963, đáp ng d i đo y t * ã nghiên c u ch t o c m bi n sinh h c b ng trình g n enzym cholesterol oxidase vào v t li u Fe3O4/PANi/PSA ã nghiên c u s d ng c m bi n sinh h c xác đ nh hàm l ng cholesterol b ng ph ng pháp quét th vòng (CV) ph ng pháp đo dịng Kho ng n tính c a c m bi n cholesterol 0,2 ậ 1,8 mM, R2=0,9958, đ nh y đ t giá tr 8796 A.mM-1.cm-2 26 TaiLieuSo.net - Th vi n tài li u mi n phí DANH M C CỄC CỌNG TRỊNH ẩ CỌNG B C A LU N ÁN Hoang Vinh Tran, Lam Dai Tran, Thinh Ngoc Nguyen (2010) Preparation of chitosan/magnetite composite beads and their application for removal of Pb(II) and Ni(II) from aqueous solution Materials Science and Engineering: C, Volume 30, Issue 2,Pages 304-310 Hoang Vinh Tran, Lam Dai Tran, Cham Thi Ba, Hoang Dinh Vu, Thinh Ngoc Nguyen, Dien Gia Pham and Phuc Xuan Nguyen (2010) Synthesis, characterization, antibacterial and antiproliferative activities of monodisperse chitosan- based silver nanoparticles Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects, Volume 360, Issues 1-3, Pages 32-40 Dai Lam Tran, Gia Dien Pham, Xuan Phuc Nguyen, Dinh Hoang Vu, Ngoc Thinh Nguyen, Vinh Hoang Tran, Thi Thu Trang Mai, Hai Binh Nguyen, Quang Duong Le, Thi Ngoan Nguyen and Thi Cham Ba (2011) Some biomedical applications of chitosan-based hybrid nanomaterials Advances in Natural Sciences: Nanoscience and Nanotechnology, Volume 2, Number Nguyen Van Chuc, Nguyen Hai Binh, Ngo Thi Thanh Tam, Tran Dai Lam, Do Phuc Quan, Nguyen Ngoc Thinh, Nguyen Van Tu, Nguyen Xuan Nghia, Phan Hong Khoi, Phan Ngoc Minh (2012) Graphene patterned, polyaniline - based biosensor for glucose detecton Advances in Natural Sciences: Nanoscience and Nanotechnology Volume Number Nguyen Le Huy, Nguyen Thi My Thuy, Nguyen Hai Binh, Nguyen Ngoc Thinh, Mai Thu Trang, Huynh Dang Chinh, Pham Thien Ngoc, Nguyen Xuan Phuc, Nguyen Van Anh, Tran Dai Lam (2013) Covalent immobilization of cholesterol oxidase and poly(styrene-co-acrylic acid) magnetic microspheres on polyaniline films for amperometric cholesterol biosensing Analytical Methods, Volume 5, Issue 6, Pages 1392-1398 27 TaiLieuSo.net - Th vi n tài li u mi n phí Nguyen Ngoc Thinh, Pham Thi Bich Hanh, Le Thi Thanh Ha, Le Ngoc Anh, Tran Vinh Hoang, Vu Dinh Hoang, Le Hai Dang, Nguyen Van Khoi, Tran Dai Lam (2013) Magnetic chitosan nanoparticles for removal of Cr(VI) from aqueous solution Materials Science & Engineering C, Volume 33, Issue 3, Pages 1214ậ1218 Nguy n H i Bình, ng Th Thu Huy n, Lê Tr ng Huy n, Nguy n Ng c Th nh, Nguy n Lê Huy, V Th H i Y n, V Nh Qu nh, Phúc Quân, Nguy n Tu n Dung, Tr n i Lâm (2013) i n trùng h p màng polypyrrol pha t p h t nano oxit s t t ng d ng ch t o c m bi n sinh h c n hóa xác đ nh glucose Tuy n t p báo cáo h i ngh Hóa h c tồn qu c, trang 312-319 28 TaiLieuSo.net - Th vi n tài li u mi n phí ... u quý vào nano CS Fe3O4/ CS Nghiên c u kh n ng nh curcumin c a v t li u, nh m đánh giá kh n ng ng d ng nano Fe3O4/ CS d n thu c h ng đích - Nghiên c u đánh giá kh n ng ng d ng c a v t li u nano. .. p c u trúc nano t polyme v i Ag, Fe3O4 đánh giá kh n ng ng d ng” M c tiêu c a lu n án - M c tiêu c a lu n án nghiên c u t ng h p, đ c tr ng hóa lý v t li u t h p c u trúc nano d a n n polyme. .. nhiên chitosan (CS) polyme d n polyanilin (PANi), polypyrrol (PPy) v i oxit s t t (Fe3O4) b c (Ag): nano CS, Ag/CS, Fe3O4/ CS, Fe3O4/ PPy, Fe3O4/ PANi/PSA Sau đó, nghiên c u đánh giá kh n ng ng d