Nghiên cứu chế tạo sensor huỳnh quang xác định dư lượng clenbuterol trong chăn nuôi (tt)

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ - Đào Văn Chƣơng NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO SENSOR HUỲNH QUANG XÁC ĐỊNH DƢ LƢỢNG CLENBUTEROL TRONG CHĂN NUÔI Chuyên ngành: Kỹ thuật Hóa học Mã số: 9520301 TĨM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT HÓA HỌC Hà Nội – Năm 2021 Cơng trình hồn thành tại: Học viện Khoa học Công nghệ - Viện Hàn lâm Khoa học Công nghệ Việt Nam Người hướng dẫn khoa học 1: PGS.TS Ngô Trịnh Tùng Người hướng dẫn khoa học 2: PGS.TS Dương Nghĩa Bang Phản biện 1: …………………………… Phản biện 2: …………………………… Phản biện 3: …………………………… Luận án bảo vệ trước Hội đồng đánh giá luận án tiến sĩ cấp Học viện, họp Học viện Khoa học Công nghệ - Viện Hàn lâm Khoa học Công nghệ Việt Nam Vào hồi … ’, ngày … tháng … năm 2021 Có thể tìm hiểu luận án tại: - Thư viện Học viện Khoa học Công nghệ - Thư viện Quốc gia Việt Nam MỞ ĐẦU Tính cấp thiết luận án Clenbuterol (CLB) xâm nhập vào thể người liều lượng cao ảnh hưởng nghiêm trọng tới sức khỏe người chí gây tử vong Hiện CLB bị cấm sử dụng chăn nuôi Các phương pháp xác định CLB phức tạp tốn thời gian Chính việc cần tìm phương pháp phù hợp Qds với nhiều tính chất quang học trội ứng dụng chế tạo sensor huỳnh quang, tơi lựa chọn đề tài luận án “Nghiên cứu chế tạo sensor huỳnh quang xác định dư lượng clenbuterol chăn nuôi” Mục tiêu nghiên cứu luận án Thiết lập qui trình chế tạo sensor huỳnh quang từ Qds CdTe, CdS graphen sử dụng hiệu ứng FRET có khả xác định CLB Các nội dung nghiên cứu luận án - Chế tạo sensor huỳnh quang sử dụng Qds - Nghiên cứu khả xác định CLB sensor huỳnh quang chế tạo từ Qds CdS, CdTe graphen sử dụng hiệu ứng FRET - Nghiên cứu khả xác định CLB sensor huỳnh quang chế tạo từ Qds sử dụng hiệu ứng FRET mẫu thực - Đánh giá khả xác định CLB phương pháp sensor huỳnh quang chế tạo từ Qds sử dụng hiệu ứng FRET với phương pháp ELISA HPLC/MS CHƢƠNG TỔNG QUAN 1.1 Chất tăng trọng CLB 1.1.1 Chất tăng trọng chăn nuôi Những chất tăng trọng hay chất tạo nạc nhữngchất hóa học thuộc họ β- agonist gồm nhóm, nhóm β1- agonist nhóm β2- agonist 1.1.2 Cơng thức hóa học tính chất CLB Cơng thức cấu tạo CLB (Hình 2) [2]: Hình 1.2 Cơng thức cấu tạo CLB Công thức phân tử: C12H18Cl2N2O Khối lượng phân tử: 277,19 g/mol Tên hóa học tổ chức IUPAC: 1-(4-amino-3,5-dichlorophenyl)-2(tertbutylamino)ethanol 1.1.3 Ứng dụng CLB sử dụng để điều trị chứng bệnh liên quan đến hô hấp hen suyễn, suyễn người CLB sử dụng làm thuốc giảm béo cho người mập cách giải phóng axit béo tự từ mơ mỡ tăng khối lượng 1.1.4 Thực trạng sử dụng CLB giới Việt Nam 1.1.4.1 Thực trạng sử dụng CLB giới Từ năm thập niên 80, nước Mỹ, Trung Quốc, Pháp, Italia, xảy hàng loạt vụ ngộ độc, chí có trường hợp tử vong sử dụng thực phẩm tồn dư CLB Hiện nước giới cấm sử dụng CLB chăn nuôi 1.1.4.2 Thực trạng sử dụng CLB Việt Nam Tại Việt Nam CLB bị cấm sử dụng theo định số 54/2002/QĐ-BNN, ngày 20 tháng 06 năm 2002 Bộ Nông nghiệp Phát triển nông thôn Tuy nhiên người chăn nuôi sử dụng CLB cách bất hợp pháp 1.1.5 Tình hình nghiên cứu 1.1.5.1 Tình hình nghiên cứu nước Có nhiều phương pháp xác định CLB sắc ký, sinh học, hóa sinh,… phương pháp cho kết tương đối xác (trên 70%) với giới hạn phát thấp cỡ ppb 1.1.5.2 Tình hình nghiên cứu ngồi nước Có nhiều phương pháp phát triển với mục đích phát CLB chủ yếu gồm: GC-MS, LC-MS/MS, ELISA, … phương pháp cho phép phát CLB giới hạn cỡ ppb 1.1.6 Một số phương pháp phát CLB 1.1.6.1 Phương pháp khối phổ * Phương pháp sắc ký lỏng khối phổ Phương pháp có khoảng tuyến tính 1–100 µg/kg với hệ số tương quan R2>0,999, độ thu hồi phương pháp đạt 70 % * Phương pháp sắc ký khí khối phổ Phương pháp có LOD = 0,5 ppb LOQ = 1,5 ppb, độ thu hồi đạt từ 91-95 % CLB mẫu nước tiểu phát LOD = 0,2 ppb LOQ = 0,7 ppb Khoảng nồng độ tuyến tính 5-200 ppb R2>0,999 1.1.6.2 Phương pháp điện hóa * Phương pháp sắc ký lỏng hiệu cao - điện hóa Phương pháp sử dụng để phát CLB với giới hạn phát CLB ng/mL * Phương pháp phân tích sử dụng cảm biến điện hóa Phương pháp có khoảng tuyến tính từ 0,02 ng/mL đến 50 ng/mL, LOD = 0,0084 ng/mL Có thể tăng LOD khoảng làm việc kết hợp với nano vàng graphen oxit (GO ) 1.1.6.3 Phương pháp quang học Phương pháp huỳnh quang (HQ) có LOD = 0,20 ppb LOQ = 0,42 ppb, độ thu hồi CLB nồng độ 5,24 ppb, 20,98 ppb 41,96 ppb 111,7 %, 82,0 % 84,8 %, độ lệch chuẩn tương đối 98%, Qds CdTe, Qds CdS, mẫu thức ăn chăn nuôi, mẫu nước tiểu, mẫu nội tạng vật nuôi thịt lợn, N-(1Naphthyl)ethylenediamin dihydroclorid (C12H14N2.2HCl), Axit L- glutamic (C5H9O4), graphit nở (EG), NaOH, NaNO2, HCl (USA); 2.2 Chế tạo sensor huỳnh quang dạng dung dịch xác định CLB dựa vào hiệu ứng FRET 2.2.1 Phản ứng diazo CLB mg CLB mL dung dịch HCl 0,01 M Khuấy nhẹ 10 phút 4oC 1,38 mg NaNO2 hòa tan với mL nước cất để thu dung dịch NaNO2 0,01 M, 4oC khoảng 10 phút, tiếp tục khuấy sau 10 phút nhỏ từ từ mL dung dịch NaNO2, khuấy nhiệt độ 4oC, phút bóng tối 2.2.2 Phản ứng cộng hợp điazo CLB với napthyletylen diamin (NED) Nhỏ từ từ 1,2 mL dung dịch NED 0,01 M vào hỗn hợp diazo CLB Tiếp tục khuấy hỗn hợp điều kiện nhiệt độ 4oC, khơng có ánh sáng Hình 2.2 Phản ứng cộng hợp NED DCL 2.2.3 Sensor huỳnh quang phát CLB sử dụng Qds CdTe µmol Qds CdTe 10 mmol NED khuấy nhẹ 30 phút nhiệt độ o 25 C Sau trộn dung dịch Qds biến tính NED dung dịch diazo-CLB nồng độ khác 2.2.4 Sensor huỳnh quang phát CLB sử dụng Qds CdS µmol Qds CdS 10 mmol NED khuấy nhẹ 30 phút nhiệt độ o 25 C Sau trộn dung dịch Qds biến tính NED dung dịch DCL nồng độ khác 2.2.5 Tổng hợp Qds-graphen chế tạo sensor huỳnh quang phát CLB sử dụng Qds-gGraphen 2.2.5.1 Tổng hợp Qds Graphen Hình 2.3 Sơ đồ hình thành Qds-graphen từ phản ứng nhiệt phân axit L-glutamic 1,0 g axit L-glutamic gia nhiệt đến nhiệt độ 210oC, thêm 20 mL nước cất, khuấy 30 phút, để nguội, ly tâm tốc độ 10000 vòng/phút 30 phút Phần dung dịch giữ lại chứa nhiệt độ phòng trước sử dụng 2.2.5.2 Sensor huỳnh quang phát CLB sử dụng Qds graphen Lấy µmol GQds 10 mmol NED khuấy 25ºC 30 phút Đối với dung dịch sensor lấy lượng cố định GQds-NED chuẩn bị thêm vào lượng diazo-CLB nồng độ khác sau đem đo phổ huỳnh quang 2.3 Kỹ thuật đánh giá khả phát CLB mẫu thực Mẫu thức ăn hỗn hợp dùng chăn nuôi, nước tiểu lợn, gan lợn, thận lợn thịt xử lý theo quy định 2.3.1 Kỹ thuật đánh giá CLB phương pháp sensor huỳnh quang sử dụng hiệu ứng FRET - Phản ứng diazo hóa: Tiến hành diazo CLB với NaNO2, môi trường HCl nồng độ 1, 10 103 ng/mL, giữ sản phẩm tối - Biến tính bề mặt Qds: Qds sử dụng chế tạo sensor cố định ligand NED bề mặt - Chế tạo sensor: Dung dịch Qds sau biến tính bề mặt NED trộn với dung dịch mẫu tiến hành phản ứng điazo - Xác định CLB: Tiến hành đo cường độ quang dung dịch mẫu chuẩn dung dịch mẫu thực dựa kết tính tốn đường chuẩn mẫu thực ta xác định hàm lượng CLB có mẫu thực 2.3.2 Kỹ thuật đánh giá CLB phương pháp ELISA Mẫu sau chuẩn bị phân tích theo hướng dẫn nhà sản xuất, đo cường độ quang bước sóng 450 nm + Dựng đồ thị đường chuẩn từ kết mẫu chuẩn + So sánh kết mẫu kiểm tra với đường cong chuẩn + Hàm lượng CLB mẫu tương ứng với mức độ hấp thụ mẫu so với đường cong chuẩn + Nhân giá trị thu với hệ số pha loãng thu hàm lượng CLB thực có mẫu + Đơn vị tính: ng/g (ppb) 2.3.3 Kỹ thuật đánh giá CLB phương pháp HPLC/MS Mẫu làm qua cột SCX, hoạt hóa MeOH; H 2O, 3mL MeOH/H2O (10/90), rửa giải NH4OH 5% Thổi khô dung dịch khí N2, hịa cặn xác 1ml dung mơi pha động, lọc qua màng lọc 0,22 µm, khử khí tiến hành đo máy HPLC/MS 2.4 Các phƣơng pháp nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu đánh giá kết đo hệ thống thiết bị JEM 2100 (JEOL), HR550 (HORIBA JOBIN YVON) Viện Khoa học Vật liệu, hệ máy quang phổ UV-vis SP-3000, Máy phổ hồng ngoại GXPerkinElmer-USA vùng từ 450 ÷ 4000 cm-1 - Viện Hóa học, Viện Hàn lâm KHCN Việt Nam, hệ thống HPLC/MS viện Khoa học Công nghệ - Cơng an, Kính hiển vi điện tử FE-SEM S4800, Máy nhiễu xạ tia X (D8 Advance) sử dụng bước sóng tia X: λ = 1,54060 Å, hiệu điện 40 kV, cường độ dòng điện 30 mA, tốc độ quét 0,03o/s, góc nhiễu xạ từ 10o đến 70o thiết bị phụ trợ Siêu âm POWER SONIC 405, ly tâm ROTOFIX 32 CHƢƠNG KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1 Khảo sát tính chất Qds 3.1.1 Tính chất Qds CdTe Hình 3.1 Ảnh TEM Qds CdTe dung dịch 530 460 Hình 3.2 Phổ hấp thụ phát xạ Qds CdTe Qds CdTe có kích thước hạt đồng 2,2 nm, phổ hấp thụ cực đại bước sóng 460 nm, khoảng phổ phát xạ từ 450 nm tới 600 nm, cực đại phát xạ bước sóng 530 nm 3.1.2 Tính chất Qds CdS 1.0nm Hình 3.3 Ảnh TEM Qds CdS 4x106 0.35 367 490 Cƣờng độ phát xạ (CPS) Cƣờng độ hấp thụ (a.u) 0.30 3x106 0.25 0.20 2x106 0.15 0.10 1x106 0.05 0.00 400 500 600 700 Bƣớc sóng (nm) Hình 3.4 Phổ hấp thụ (đường nét liền) Phổ phát xạ (đường nét đứt) Qds CdS Qds CdS nồng độ 10-6 M bọc axit 3- mercaptopropionic (bước sóng phát xạ cực đại 490 nm), có kích thước hạt đồng (1,0 nm), có cực đại hấp thụ bước sóng 367 nm, cho dải phát xạ rộng từ 390 nm đến 710 nm, cực đại phát xạ 490 nm dễ tan nước 3.1.3 Tính chất Qds graphen Hình 3.5 Hình ảnh HR-TEM GQds Hình 3.6 Phổ hấp thụ (1) phát xạ (2) GQds 11 Phổ hấp thụ liên hợp DCL ligand NED xuất thêm đỉnh bước sóng khoảng 464 nm Ở pH = đỉnh phổ liên hợp rõ ràng Hình 3.14 So sánh phổ UV-Vis CLB, DCL NDCL Phổ hấp thụ CLB có cực đại hấp thụ bước sóng 291 nm, hợp chất DCL hấp thụ bước sóng 345 nm phân tử NDCL có bước sóng hấp thụ 464 nm đóng vai trị chất nhận Như tiến hành phản ứng diazo hóa CLB sử dụng NaNO2, pH = 3, tỉ lệ CLB/NaNO2 = 1/3, cộng hợp với lượng dư NED pH = 4, tạo thành công tổ hợp chất nhận có bước sóng hấp thụ cực đại 464 nm Đây bước quang trọng việc ứng dụng hiệu ứng FRET sensor huỳnh quang để xác định CLB 3.2.3 Đánh giá khả liên kết NED với Qds 3.2.3.1 Đánh giá khả tạo liên kết NED với Qds CdTe Hình 3.15 Ảnh TEM Qds CdTe (trái); CdTe-NED (phải) 530 537 350 QDs CdTe QDs.NED Cƣờng độ phát xạ (a.u) 300 250 200 150 100 50 475 500 525 550 575 600 625 650 Bƣớc sóng (nm) Hình 3.16 Phổ phát xạ Qds CdTe Qds CdTe sau gắn ligand NED 12 Phân tử NED có khả tạo liên kết với Qds CdTe, điều kiện quan trọng đảm bảo khoảng cách chất cho Donor tổ hợp chất nhận hiệu ứng FRET 3.2.3.2 Đánh giá khả tạo liên kết NED với Qds CdS Hình 3.17 Ảnh TEM Qds CdS (trái); CdS-NED (phải) Cƣờng độ phát xạ (a.u) QDs.NED QDs CdS 490 496 200 150 100 50 450 475 500 525 550 575 600 Bƣớc sóng (nm) Hình 3.18 Phổ phát xạ Qds CdS Qds CdS sau gắn ligand NED Như Qds CdS có khả tạo liên kết với NED, đảm bảo trì khoảng cách chất cho tổ hợp chất nhận hiệu ứng FRET 3.2.3.3 Đánh giá khả tạo liên kết NED với GQds Hình 3.19 Ảnh TEM GQds (trái); GQds-NED (phải) Hình 3.20 Phổ huỳnh quang GQDs GQDs gắn NED 13 Sau biến tính với NED bước sóng phát xạ dịch chuyển nm phía bước sóng dài, có đỉnh phát xạ cực đại bước sóng 451 nm, chứng tỏ phân tử NED gắn thành công bề mặt GQds Hình 3.21 Phổ FTIR GQds (a), hỗn hợp GQds – NED (b) hỗn hợp GQds, NED DCL Sự diện nhóm cacboxyl bề mặt GQds xác nhận đỉnh rộng 3400 cm-1 (đường a) Hỗn hợp GQds NED xuất đỉnh cao 3000 – 2800 cm-1, đỉnh tương tác tĩnh điện nhóm cacboxyl GQds nhóm amin NED (đường b) So sánh với phổ FTIR hỗn hợp GQds NED với phổ FTIR hỗn hợp tạo GQds, NED DCL (hình c) xuất đỉnh 1576 cm-1 chứng minh cho hình thành nhóm azo (-N = N-) phản ứng kết nối NED DCL 3.3 Nghiên cứu hiệu ứng FRET sensor đƣợc chế tạo từ Qds khác 3.3.1 Nghiên cứu hiệu ứng FRET sensor chế tạo từ Qds CdTe Hình 3.22 Phổ trùng chập chất cho chất nhận Phổ hấp thụ tổ hợp chất nhận trùng chập với phổ phát xạ sensor chế tạo từ Qds CdTe, thỏa mãn điều kiện xảy hiệu ứng truyền lượng cộng hưởng huỳnh quang (FRET) 14 Hình 3.23 Phổ phát xạ sensor chế tạo từ Qds CdTe khơng có tổ hợp chất nhận có tổ hợp chất nhận, nồng dộ CLB 10-5 M Cường độ phát xạ sensor chế tạo từ Qds CdTe giảm mạnh có tổ hợp chất nhận với hàm lượng CLB 10-5 M điều cho thấy hiệu ứng FRET xảy Như sử dụng Qds CdTe chế tạo sensor huỳnh quang ứng dụng hiệu ứng FRET để xác định CLB phương pháp quang học 3.3.2 Nghiên cứu hiệu ứng FRET sensor chế tạo từ Qds CdS Cƣờng độ hấp thụ (a.u) 2x106 0.15 1x106 0.10 0.05 0.00 400 500 600 Bƣớc sóng (nm) Cƣờng độ phát xạ (CPS) UV PL 0.20 700 Hình 3.24 Sự trùng chập phổ hấp thụ UV-vis chất nhận phổ phát xạ chất cho Qds CdS Phổ hấp thụ tổ hợp chất nhận trùng chập với phổ phát xạ sensor chế tạo từ Qds CdS, thỏa mãn điều kiện xảy hiệu ứng truyền lượng cộng hưởng huỳnh quang (FRET) 14000 12000 Số photon 10000 8000 6000 (1) 4000 2000 (3) (2) 0 50 100 150 200 250 Thời gian (ns) Hình 3.25 Phổ thời gian sống huỳnh quang chấm lượng tử CdS (1) sensor với CLB nồng độ 10-8 g/mL (2); 10-6 g/mL (3) Thời gian sống phát xạ huỳnh quang Qds CdS 118 ns Trong sensor, thời gian sống phát xạ huỳnh quang Qds CdS giảm mạnh xuống 3,6 ns nồng độ CLB 10-8 g/mL 0,8 ns nồng độ CLB 10-6 g/mL Sự 15 dập tắt phát xạ huỳnh quang Qds CdS cho thấy xảy hiệu ứng FRET sensor hiệu ứng FRET xảy mạnh nồng độ CLB cao Hình 3.26 Phổ phát xạ sensor chế tạo từ Qds CdS khơng có tổ hợp chất nhận có tổ hợp chất nhận với nồng độ CLB 10-5 M Cường độ phát xạ sensor chế tạo từ Qds CdS giảm mạnh có tổ hợp chất nhận với hàm lượng CLB 10-5 M điều cho thấy hiệu ứng FRET xảy Như sử dụng Qds CdS chế tạo sensor huỳnh quang ứng dụng hiệu ứng FRET để xác định CLB phương pháp quang học 3.3.3 Nghiên cứu hiệu ứng FRET sensor chế tạo từ Qds GQds Hình 3.27 Sự chồng chập phổ UV-Vis chất nhận (1) phổ PL chất cho GQds (2) Phổ hấp thụ tổ hợp chất nhận trùng chập với phổ phát xạ sensor chế tạo từ GQds, thỏa mãn điều kiện xảy hiệu ứng truyền lượng cộng hưởng huỳnh quang (FRET) Hình 3.28 Phổ phát xạ sensor chế tạo từ GQds khơng có tổ hợp chất nhận có tổ hợp chất nhận với nồng độ CLB 10-5 M 16 Cường độ phát xạ sensor huỳnh quang chế tạo từ GQds giảm mạnh có mặt tổ hợp chất nhận với nồng độ CLB 10 -5 M, điều chứng tỏ hiệu ứng FRET xảy Như sử dụng GQds chế tạo sensor huỳnh quang ứng dụng hiệu ứng FRET để xác định CLB phương pháp quang học 3.4 Nghiên cứu khả xác định CLB sensor huỳnh quang đƣợc chế tạo từ Qds CdTe, CdS, GQds sử dụng hiệu ứng FRET Tiến hành chuẩn bị nồng độ CLB chuẩn với nồng độ bảng 3.2 Bảng 3.2 Nồng độ CLB mẫu sensor Mẫu 10 CLB 10-12 10-11 10-10 10-9 10-8 10-7 10-6 10-5 10-4 (g/mL) 3.4.1 Nghiên cứu khả xác định CLB sensor huỳnh quang chế tạo từ Qds CdTe Hình 3.29 Sự thay đổi cường độ huỳnh quang theo nồng độ CLB Hình 3.30 Tương quan nồng độ CLB (CCLB) với cường độ phát xạ sensor Phương trình thể phụ thuộc cường độ quang Qds CdTe vào logarit nồng độ CLB: Y = 8,5051×X-25,581 17 3.4.2 Nghiên cứu khả xác định CLB sensor huỳnh quang chế tạo từ Qds CdS Cƣờng độ phát xạ (CPS) A (a) 4000000 3000000 (j) 2000000 1000000 400 500 600 700 Bƣớc sóng (nm) Hình 3.31 Phổ phát xạ mẫu sensor với CLB nồng độ khác Hình 3.32 Đường tuyến tính cường độ phát quang mẫu sensor phụ thuộc vào log (CCLB, g/mL) Phương trình thể phụ thuộc cường độ quang Qds CdS vào logarit nồng độ CLB: Y = 480986,6×X – 1896690 3.4.3 Nghiên cứu khả xác định CLB sensor huỳnh quang chế tạo từ Qds GQds Hình 3.33 Phổ huỳnh quang GQds sensor nồng độ CLB 18 Hình 3.34 Mối quan hệ cường độ phát quang GQds logarit nồng độ CLB Phương trình thể phụ thuộc cường độ quang GQds vào logarit nồng độ CLB: Y = 206276,7×X – 758909,6 3.5 Nghiên cứu khả xác định CLB sensor huỳnh quang chế tạo từ Qds sử dụng hiệu ứng FRET mẫu thực CLB mẫu thực xác định sensor huỳnh quang chế tạo từ Qds CdS Mẫu không chứa CLB thêm vào nồng độ 1, 10 103 ng/mL kết hợp với phương trình Y = 480986,6×X – 1896690 để xác định hàm lượng CLB có mẫu, từ làm đánh giá hiệu phát CLB sensor 3.5.1 Đánh giá khả xác định CLBcủa sensor mẫu thịt lợn Hình 3.35 Phổ phát xạ sensor có mẫu thịt lợn thêm chuẩn với nồng độ khác 19 Bảng 3.4 So sánh độ xác mẫu thịt lợn nồng độ khác Nồng độ CLB Cƣờng độ phát Nồng độ tính theo Độ xác thêm vào (ng/mL) xạ đƣờng chuẩn (%) (ng/mL) 2456238,7 0,89 89,0 10 1970442,2 9,33 93,3 103 1022898,7 850,00 85,0 Sử dụng sensor huỳnh quang chế tạo từ QDs CdS để xác định CLB mẫu thịt lợn cho độ xác 85 %, khoảng nồng độ từ ng/mL đến 103 ng/mL 3.5.2 Đánh giá khả xác định CLB sensor mẫu nội tạng lợn 2500000 S1 S2 S3 Intensity (CPS) 2000000 1500000 1000000 500000 400 450 500 550 600 650 700 Wavelength (nm) Hình 3.36 Phổ phát xạ sensor có mẫu nội tạng lợn thêm chuẩn với nồng độ khác Bảng 3.5 So sánh độ xác mẫu nội tạng lợn nồng độ khác Mẫu Nồng độ CLB Cƣờng độ Nồng độ CLB tính Độ thêm vào phát xạ theo đƣờng chuẩn xác (ng/mL) (ng/mL) (%) S1 2456340 0,891 89,1 S2 10 1970437 9,14 91,4 S3 10 1013278 880,00 88,0 Sử dụng sensor huỳnh quang chế tạo từ QDs CdS để xác định CLB mẫu nội tạng lợn cho độ xác 88 %, khoảng nồng độ từ đến 103 ng/mL 20 3.5.3 Đánh giá khả xác định CLB sensor mẫu nước tiểu lợn Hình 3.37 Phổ phát xạ sensor có mẫu nước tiểu lợn thêm chuẩn với nồng độ khác Bảng 3.6 So sánh độ xác mẫu nước tiểu nồng độ khác Nồng độ CLB Nồng độ CLB tính theo Độ Mẫu thêm vào Cƣờng độ phát xạ đƣờng chuẩn xác (%) (ng/mL) (ng/mL) S1 2454198,14 0,900 90,0 S2 10 1967601,12 9,245 92,45 S3 10 1008884,20 910,200 91,02 Sử dụng sensor huỳnh quang chế tạo từ QDs CdS để xác định CLB mẫu nội tạng lợn cho độ xác 90 %, khoảng nồng độ từ đến 103 ng/mL 3.5.4 Đánh giá khả xác định CLB sensor mẫu thức ăn chăn ni Hình 3.38 Phổ phát xạ sensor có mẫu thức ăn chăn ni thêm chuẩn với nồng độ khác 21 Bảng 3.7 So sánh độ xác mẫu thức ăn nồng độ khác Mẫu Nồng độ CLB Cƣờng độ phát xạ Nồng độ tính Độ thêm vào theo đƣờng xác (%) (ng/mL) chuẩn (ng/mL) S1 2458489,0 0,8817 88,17 S2 10 2016276,8 9,2300 92,3 S3 10 1127626,0 860,0000 86,0 Sử dụng sensor huỳnh quang chế tạo từ QDs CdS để xác định CLB mẫu thức ăn chăn ni cho độ xác 86 %, khoảng nồng độ từ đến 103 ng/mL 3.6 So sánh giá khả xác định CLB sensor huỳnh quang chế tạo từ Qds sử dụng hiệu ứng FRET với phƣơng pháp ELISA HPLC/MS Để đánh giá khả xác định CLB phương pháp sử dụng sensor huỳnh quang chế tạo Qds CdS với phương pháp ELISA HPLC/MS Mẫu không chứa CLB thêm vào nồng độ 1, 10 103 ng/mL, xử lý theo quy trình hành áp dụng Viện chăn nuôi, sau chia thành ba phần để tiến hành xác định CLB ba phương pháp 3.6.1 So sánh khả xác định CLB phương pháp huỳnh quang sử dụng sensor chế tạo từ Qds sử dụng hiệu ứng FRET với phương pháp ELISA Bảng 3.9 Độ xác mẫu thức ăn nồng độ khác theo phương pháp ELISA Mẫu S1 S2 S3 Nồng độ CLB thêm vào (ng/mL) 10 103 Nồng độ CLB xác định đƣợc (ng/mL) 0,366 6,510 712,000 Độ xác (%) 36,6 65,1 71,2 Bảng 3.10 So sánh độ xác phương pháp sensor phương pháp ELISA xác định dư lượng CLB mẫu thức ăn chăn ni Mẫu Nồng độ CLB Độ xác Độ xác thêm vào phƣơng pháp sensor phƣơng pháp ELISA (ng/mL) (%) (%) S1 88,17 36,6 S2 10 92,30 65,1 S3 10 86,00 71,2 Sensor huỳnh quang xác định dư lượng CLB thức ăn chăn ni dựa vào hiệu ứng FRET có độ xác cao so với phương pháp ELISA, cách thức thực đơn giản thời gian thực nhanh 22 3.6.2 So sánh khả xác định CLB phương pháp huỳnh quang sử dụng sensor chế tạo từ Qds sử dụng hiệu ứng FRET với phương pháp HPLC/MS Bảng 3.11 Nồng độ chuẩn CLB tiến hành phân tích hệ thống HPLC/MS – Varian Mẫu -9 -9 -8 -7 -6 10 5x10 10 10 5x10 10-6 CLB (g/mL) Hình 3.42 Phổ khối mẫu chuẩn Dựa kết phân tích mẫu chuẩn CLB với hàm lượng bảng 3.11, hàm lượng CLB có mẫu thực xác định bảng 3.12 Bảng 3.12 Kết phân tích CLB hệ thống HPLC/MS/MS Nồng độ CLB thêm Nồng độ CLB xác định Độ xác Mẫu vào (ng/mL) đƣợc (ng/mL) (%) S1 0,92 92,0 S2 10 9,67 96,7 S3 10 972,00 97,2 Phương pháp sử dụng sensor chế tạo từ Qds CdS có độ xác thấp so với phương pháp HPLC/MS, nhiên phương pháp huỳnh quang đơn giản, dễ dàng thực Như khẳng định phương pháp xác định CLB sensor huỳnh quang chế tạo từ Qds, sử dụng hiệu ứng FRET có thao tác đơn giản so với hai phương pháp So với phương pháp ELISA phương pháp sensor huỳnh quang cho kết có độ xác cao hơn, nồng độ phát thấp Phương pháp HPLC/MS/MS cho kết có độ xác cao so với phương pháp nghiên cứu, nhiên phương pháp sử dụng sensor huỳnh quang thực dễ 23 dàng hơn, khơng địi hỏi nhiều thời gian phân tích đào tạo cán chuyên môn cao Từ kết đạt được, phương pháp xác định CLB sensor huỳnh quang chế tạo từ Qds sử dụng hiệu ứng FRET sử dụng để kiểm tra nhanh xuất CLB mẫu vật phẩm KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ KẾT LUẬN Chế tạo thành công chấm lượng tử GQds từ axit L-Glutamic phương pháp nhiệt phân điều kiện nhiệt độ 210oC, 45 s Chế tạo thành công sensor huỳnh quang ứng dụng hiệu ứng FRET xác định clenbuterol sử dụng chấm lượng tử CdTe, CdS GQds cách diazo hóa CLB điều kiện pH = tỷ lệ CLB/NaNO2 = 1/3 Diazo CLB cộng hợp với NED pH = Sensor huỳnh quang chế tạo từ Qds CdTe, CdS GQds sử dụng hiệu ứng FRET có khả phát CLB, với sensor huỳnh quang chế tạo từ Qds CdTe có khả xác định CLB khoảng 10-7–10-12 g/mL, giới hạn phát CLB 1,0 pg/mL Với sensor huỳnh quang chế tạo từ chấm lượng tử CdS cho có khả xác định CLB khoảng 10-4-10-12 g/mL giới hạn phát CLB 1,0 pg/mL Sensor huỳnh quang chế tạo từ chấm lượng tử GQds có khả xác định CLB khoảng 10-4-10-10 g/mL giới hạn phát CLB 0,1 ng/mL Sensor huỳnh quang chế tạo từ Qds CdS có khả xác định CLB tốt Phương pháp phân tích sử dụng sensor huỳnh quang xác định CLB xác định hàm lượng CLB có mẫu thịt, nội tạng, nước tiểu thức ăn chăn nuôi Sensor huỳnh quang chế tạo từ Qds sử dụng hiệt ứng FRET xác định CLB cho độ xác giới hạn phát tốt so với phương pháp ELISA Mặc dù phương pháp sensor huỳnh cho giới hạn phát độ xác so với phương pháp HPLC/MS, có kỹ thuật xử lý mẫu đơn giản nhiều KIẾN NGHỊ Phương pháp xác định CLB sử dụng sensor huỳnh quang phương pháp đại xác cho phép áp dụng để xác định hàm lượng chất kích thích tăng trưởng CLB thức ăn chăn ni, thịt gia súc, gia cầm nồng độ cỡ nano Trong thời gian tới, dự kiến áp dụng phương pháp phân tích vào đối tượng khác thuộc nhóm β-agonist sabutamol, ractopamine mở rộng vào đối tượng gia súc gia cầm khác bò, gà, vịt 24 Phương pháp ứng dụng phòng kiểm nghiệm nghiên cứu triển khai để kiểm tra dư lượng β-agonist thức ăn chăn nuôi NHỮNG ĐÓNG GÓP MỚI CỦA LUẬN ÁN - Chế tạo thành công Qds GQds từ axit L-glutmic phương pháp nhiệt phân điều kiện phù hợp: nhiệt độ 210oC, thời gian 45s - Nghiên cứu bản, ứng dụng hiệu ứng FRET sensor huỳnh quang chế tạo từ Qds CdTe, CdS, GQds có khả xác định chất tăng trọng CLB chăn nuôi cách đơn giản nhanh gọn dễ thao tác 25 DANH MỤC CÁC CƠNG TRÌNH ĐÃ CƠNG BỐ Đào Văn Chương, Hoàng Mai Hà, Nguyễn Đức Tuyển, Trần Thị Thanh Hợp, Hắc Thị Nhung, Nguyễn Thị Lan, Ngô Trịnh Tùng, Nghiên cứu phản ứng biến tính clenbuterol tạo nhóm khóa ứng dụng sensor xác định clenbuterol, Tạp chí Hóa học, 54, 2016, 19-22 Hop Tran Thi Thanh, Mai Hoang Ha, Phuong Hoai Nam Nguyen, Lan Nguyen Thi, Nhung Hac Thi, Chuong Dao Van, Thu Le Van, Hai Luong Nhu, Dung Ta Ngoc, Lam Tran Dai, Nghia Nguyen Duc, and Tung Ngo Trinh, Fabrication of graphene Quantum Dots Based Fluorescent Sensor for Detection of Clenbuterol, Journal of Nanoscience and Nanotechnology, 17, 2017, 11-6 Dao Van Chuong, Hoang Mai Ha, Tran Thi Thanh Hop, Hac Thi Nhung, Nguyen Duc Tuyen and Ngo Trinh Tung, Fabrication of fluorescent sensor for detection of clenbuterol based on fluorescent resonance energy transfer (fret) effect, Procceding on the 6th Asian Symposium on advanced materials, September 2730th, 2017, Hanoi, Vietnam, 50-53 Đào Văn Chương, Trần Thị Thanh Hợp, Hoàng Mai Hà, Nguyễn Đức Tuyển, Dương Nghĩa Bang, Ngô Trịnh Tùng, Nghiên cứu sử dụng chấm lượng tử CdS chế tạo Sensor huỳnh quang xác định Clenbuterol, Tạp chí Nghiên cứu khoa học Cơng nghệ quân sự, số 66, 2019, 117-122 ... dụng hiệu ứng FRET Qds chế tạo sensor huỳnh quang - Chế tạo sensor huỳnh quang xác định hàm lượng maltozơ - Chế tạo sensor huỳnh quang xác định DNA - Chế tạo sensor nghiên cứu Enzym CHƢƠNG THỰC... tính chất quang học trội ứng dụng chế tạo sensor huỳnh quang, tơi lựa chọn đề tài luận án ? ?Nghiên cứu chế tạo sensor huỳnh quang xác định dư lượng clenbuterol chăn nuôi? ?? Mục tiêu nghiên cứu luận... trình chế tạo sensor huỳnh quang từ Qds CdTe, CdS graphen sử dụng hiệu ứng FRET có khả xác định CLB Các nội dung nghiên cứu luận án - Chế tạo sensor huỳnh quang sử dụng Qds - Nghiên cứu khả xác định