CHẾ TẠO VECNI KHÁNG KHUẨN VÀ KHÁNG NẤM TRÊN CƠ SỞ POLYURETHANE KẾT HỢP VỚI NANOCOMPOSITE KIM LOẠI

Hiện nay tình trạng môi trường ngày trở nên xấu hơn đặc biệt ở các nước đang phát triển như Việt Nam. Điều này ảnh hưởng trực tiếp đến sinh hoạt, đời sống, hay sự tồn tại của con người cũng như các sinh vật trên Trái Đất. Môi trường sống bị ô nhiễm do các hoạt động sinh hoạt, sản xuất của con người gây ra. Môi trường ngày càng ô nhiễm: ô nhiễm nước, ô nhiễm không khí, ô nhiễm đất…dẫn đến việc tạo ra môi trường sống các loại vi khuẩn, vi nấm gây bệnh. Từ hiện trạng này, sức khỏe con người ngày càng bị nhiều mối nguy hiểm đe dọa từ các bệnh tật, các vi khuẩn, virus gây hại, thậm chí các chủng vi khuẩn biến dị. Ngày càng nhiều dịch bệnh diễn ra, phổ biến nhất là các loại bệnh về đường ruột, bệnh sởi... do nhiễm trùng vi khuẩn. Ngoài ra, sự phát triển kháng kháng sinh của các bệnh truyền nhiễm của các loại vi khuẩn và nấm đang ở mức báo động và đáng được quan tâm. Tỉ lệ mắc các bệnh liên quan đến nhiễm trùng với vi khuẩn vẫn rất cao mặc dù các phương pháp điều trị hiện đại vẫn đang phát triển. Mặt khác, sự phát triển của nấm và ô nhiễm nấm cũng là nguyên nhân làm tăng bệnh của con người và gây thiệt hại kinh tế trong vụ thu hoạch và bảo quản nông sản. Nấm mang mầm bệnh cho con người qua các bào tử chúng, thường được phân bố khắp nơi trong môi trường đất, nước, trên các bề mặt, không khí. Nấm gây bệnh qua nhiều đường như tiếp xúc da, đường hô hấp, thức ăn…, gây ra các bệnh về da: lang ben do nấm Pityriasis versicolor, hắc lào do nấm Tinea circrinata….; các bệnh về niêm mạc, nội tạng: viêm giác mạc do nấm Mycotic keratitis, viêm phổi do nấm Aspergillus… Ngoài gây ra bệnh ở người, nấm còn gây ra bệnh ở các loại cây lương thực, thực phẩm trong nông nghiệp. Magnaporthe oryzae gây ra bệnh đạo ôn, bệnh tàn phá nhất ở lúa, các loại cây ngũ cốc, lúc mạch, yến mạch. Các sản phẩm có độ ẩm như bánh ngọt, phô mai và bột ngũ cốc có thể bị hỏng bởi Aspergillus niger dù chúng được bảo quản rất tốt. Mặc dù có nhiều thuốc chống nấm đã được nghiên cứu và áp dụng nhưng rất khó để có thể ngăn chặn sự phát triển của nấm. Vấn đề nóng nhất hiện nay là dịch bệnh Covid 19 do chủng virus SARS-CoV-2 gây ảnh hưởng toàn cầu. Căn bệnh này lây qua đường hô hấp cũng như việc tiếp xúc của con người hàng ngày. Ngoài biện pháp hạn chế tiếp xúc, giữ khoảng cách giữa nhiều người với nhau, rửa tay thường xuyên, vấn đề vệ sinh các vật dụng mà con người sử dụng hàng ngày như: đồ gia dụng, bàn ghế, tủ gỗ…là vấn đề đáng quan tâm. Có thể không hoàn toàn ngăn ngừa được bệnh nhưng một phần nào đó giúp giảm khả năng bị lây nhiễm. Song song đó để vấn đề sức khỏe, vệ sinh, an toàn của con người ngày càng được cải thiện, việc đề ra các giải pháp, nghiên cứu nhằm bảo vệ con người khỏi các dịch bệnh nguy hiểm từ các loại vi sinh vật là vô cùng cần thiết và không thể thiếu. Bởi vì các loại vi sinh vật như vi nấm hay vi khuẩn là các loài có kích thước rất nhỏ bé, nên rất khó để phòng tránh nhưng lại mang mầm bệnh rất nguy hiểm cho con người. Từ đó, việc sản xuất ra các loại vật liệu có hoạt tính kháng khuẩn cao ngày càng được hướng tới. Đặc biệt là ứng dụng đối với các loại vật dụng làm bằng gỗ, nhựa, gạch men. do đây là các nguyên liệu rất phổ biến để sản xuất nên các vật dụng hàng ngày trong đa số các gia đình hiện nay. Trong đó, các cửa hàng sản xuất đồ gỗ ngày một tăng lên, đáp ứng nhu cầu thị hiếu của đa phần người dân về việc sử dụng đồ dùng bằng gỗ do thân thiện với môi trường và tính thẩm mĩ cao. Tuy nhiên một vấn đề đặt ra là liệu với thói quen sản xuất “số lượng hơn chất lượng” của một số doanh nghiệp, cộng với điều kiện nóng ẩm, mưa nhiều, điều kiện sống ẩm thấp, chật hẹp, dân cư đông đúc tại một số thành phố lớn như Hà Nội, Thành phố Hồ Chí Minh thì có dể dẫn đến việc các loại đồ dùng bị tấn công bởi các loại vi nấm cũng như vi khuẩn hay không? Đó có phải là điều kiện thuận lợi cho các loại vi khuẩn, virus gây hại sinh sôi và phát triển, cũng như có khả năng tạo thành nhiều dịch bệnh không? Điều này vô tình ảnh hưởng một cách trực tiếp và rất nguy hiểm đối với sức khỏe người dùng. Nên sự định hướng sản xuất vật liệu có hoạt tính kháng khuẩn cao cho các loại đồ gia dụng bằng gỗ là việc làm cấp thiết, quan trọng trong thời điểm hiện tại và cả tương lai nhằm phòng tránh các loại bệnh từ vi sinh vật, cũng như nâng cao chất lượng cuộc sống của con người. Trong thời gian gần đây, việc điều chế, ứng dụng các vật liệu dạng nano có tác dụng ức chế sự phát triển của vi khuẩn được phủ lên bề mặt các vật dụng thông qua các điều kiện thích hợp đang được nghiên cứu rộng rãi và đạt hiệu quả rất khả quan. Đây là một trong những xu hướng được đánh giá cao hiện nay và nhận được sự đầu tư rất lớn để nghiên cứu và phát triển cả trong nước lẫn ngoài nước. Tuy nhiên, vẫn chưa có nhiều nghiên cứu để khai thác khả năng kháng nấm của vật liệu nano. Do đó, nhóm nghiên cứu đề xuất việc chế tạo vecni có khả năng kháng khuẩn và kháng nấm dựa trên vật liệu chính là các nanocomposite: CuO-ZnO, Cu-TiO2 và ZnO-TiO2. Ngoài tác dụng kháng khuẩn và kháng nấm cho bề mặt gỗ, các loại vật liệu khi kết hợp với vecni sẽ tạo nên sự đa dạng về màu sắc, làm tăng tính thẩm mỹ của đồ nội thất sau khi được phủ vecni. Vì thế, đề tài có tiềm năng phát triển để ứng dụng trong công nghiệp. Mục tiêu Tổng hợp vật liệu nanocomposite CuO-ZnO, Cu-TiO2 và ZnO-TiO2 Khảo sát ứng dụng của các loại vật liệu tổng hợp được để đánh giá kháng khuẩn, kháng nấm kết hợp với vecni trên bề mặt gỗ. Nội dung nghiên cứu Điều chế các mẫu vật liệu nanocomposite CuO-ZnO, Cu-TiO2, ZnO-TiO2 bằng phương pháp sol-gel dựa trên quy trình thực nghiệm của nhóm nghiên cứu. Nghiên cứu cấu trúc và các tính chất của vật liệu thu được (XRD, FT-IR, SEM, TEM, BET…). Nghiên cứu tính kháng khuẩn và nấm của vật liệu nanocomposite được tổng hợp. Khảo sát tính kháng khuẩn và kháng nấm của vật liệu nanocomposite kết hợp với polyurethane tạo thành vecni có tính kháng khuẩn, kháng nấm được phủ lên gỗ. Khảo sát trên 2 vi khuẩn Escherichia coli, Salmonella typhi và 2 vi nấm Aspergillus, Penicillium. Đối tượng nghiên cứu Nghiên cứu hướng đến ứng dụng các loại nanocomposite (CuO-ZnO, Cu-TiO2, ZnO-TiO2) khi kết hợp với vecni để đánh giá hoạt tính kháng khuẩn và kháng nấm của vật liệu khi được đưa lên bề mặt gỗ. Phạm vi nghiên cứu Đề tài được thực hiện tại phòng Dầu khí và Xúc tác, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam (Số 01A đường TL29, phường Thạnh Lộc, quận 12, Tp.HCM); Phòng thí nghiệm trọng điểm vật liệu Polyme & compozit, Trường Đại học Bách Khoa, Tp.HCM, 268 đường Lý Thường Kiệt, quận 10, Tp.HCM; và Trung tâm Ứng dụng Công nghệ Sinh học, Trường Đại học Mở Tp.HCM (Cơ sở Thủ dầu Một, Bình Dương). Ý nghĩa khoa học và thực tiễn Làm rõ vai trò kháng nấm, kháng khuẩn của vật liệu nanocomposite kim loại (Cu, Zn, Ti) khi được kết hợp với vecni polyurethane phủ lên bề mặt gỗ. Tìm ra lượng chất thành phần phối trộn vật liệu và vecni sao cho đạt được hoạt tính kháng khuẩn, nấm tối ưu. Đây là cơ sở khoa học cho các nghiên cứu tiếp theo trong việc ứng dụng công nghệ nano kháng khuẩn, nấm. Việc nghiên cứu tổng hợp được vật liệu nanocomposite kết hợp với vecni để kháng khuẩn, nấm trên gỗ có thể giải quyết được một số vấn đề hiện nay. Thứ nhất là sản xuất được vật liệu có tính kháng khuẩn trên gỗ có tính thương mại cao do có tính thẩm mĩ cao, giá thành lại tốt hơn, có thể thay thế cho các loại vật liệu kháng khuẩn đắt tiền trên thị trường hiện nay, có thể ứng dụng cho phạm vi công nghiệp, quan trọng là vẫn đạt hiệu quả cao. Vấn đề thứ hai là có thể ứng dụng vật liệu để ngăn ngừa, phòng tránh các bệnh nguy hiểm gây ra bởi vi khuẩn và nấm tồn tại trên gỗ.