Nghiên cứu tổng hợp và hoạt tính sinh học của phức chất một số nguyên tố đất hiếm nhẹ với L-histidin

Khả năng tạo phức của NTĐH với các aminoaxit

Do các electron 4f bị chắn mạnh bởi các electron lớp ngoài cùng ( 5d1 6s2 ) và do ion Ln3+ có kích thước lớn làm giảm lực hút tĩnh điện giữa ion Ln3+ với các phối tử. Với các phối tử hữu cơ và đặc biệt là với phối tử có dung lượng phối trí lớn, điện tích âm lớn như axit xitric, axit tactric.., thì các ion Ln3+ có thể tạo những phức chất rất bền. Khi sử dụng các aminoaxit làm các tác nhân tạo phức để tách các NTĐH ra khỏi nhau, Vickery R.C nhận thấy rằng chỉ có glixin và histidin là có khả năng tạo phức chất với NTĐH trong các dung dịch trung tính hay amoniac, trong đó khả năng tạo phức của histidin nhỏ hơn glixin [11].

Gần đây một số tác giả ở Trung Quốc: Yangli [17], Yang Zupei và các cộng sự [18] đã tổng hợp, nghiên cứu tính chất và thăm dò các hoạt tính kháng khuẩn của một số phức chất của NTĐH với L-histidin.

Một số ứng dụng phức chất của NTĐH với các aminoaxit

Ngày nay, phức chất của các NTĐH đã trở thành vật liệu chiến lược cho các ngành công nghệ cao như điện – điện tử, hạt nhân, quang học, vũ trụ, vật liệu siêu dẫn, siêu nam châm, xúc tác thủy tinh và gốm sứ kỹ thuật cao, phân bón vi lượng. Ở Việt Nam đã có một số công trình nghiên cứu phức chất của NTĐH như cụm công trình “Công nghệ đất hiếm phục vụ sản xuất, đời sống và bảo vệ môi trường” của nhóm tác giả thuộc Viện Khoa học vật liệu – Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam. Nhóm tác giả này đưa ra những hướng ứng dụng sau: Sử dụng làm chế phẩm vi lượng ĐH 93 nhằm nâng cao năng xuất cây trồng, sử dụng trong xúc tác lọc khí độc từ lò đốt rác thải, sử dụng chế tạo nam châm trong các máy phát thủy điện cực nhỏ [11].

Phức chất chất của một số NTĐH với axit glutamic có tác dụng ức chế sự phát triển chiều cao thân, chiều dài rễ, tăng số cành trên mỗi cây, điều này có tác dụng làm tăng khả năng hút nước, ra hoa và đậu quả ở nồng độ 120 ppm sau 6 tuần tuổi.

Phương pháp nghiên cứu phức rắn 1. Phương pháp phổ hấp thụ hồng ngoại

Đã có rất nhiều phức chất của nhiều tác giả đã được nghiên cứu bằng phương pháp này, ví dụ như: phức của một số NTĐH với L-phenylalanin [11]; phức của Ln3+ với L-tryptophan; phức của lantan với L-methionin [6,11]…. Cơ sở của phương pháp phân tích nhiệt là: Dựa vào các hiệu ứng nhiệt để nghiên cứu những quá trình phát sinh ra khi đun nóng hoặc làm nguội chất. - Đường TGA cho biết sự biến đổi khối lượng mẫu nghiên cứu trong suốt quá trình nâng nhiệt độ, có thể suy luận thành phần của phức chất căn cứ vào độ giảm của khối lượng khi xảy ra hiệu ứng nhiệt [6].

Nguyên tắc của phương pháp đo độ dẫn điện là: Xác lập một số trị số trung bình mà độ dẫn điện mol (μ) hoặc độ dẫn điện đương lượng () của phức chất dao động xung quanh chúng.

Đối tƣợng thăm dò hoạt tính sinh học của phức chất 1. Sơ lược về cây ngô

Phương pháp này cho phép xác định được tính chất của phức chất, suy đoán về độ bền tương đối của các phức chất có cùng kiểu cấu tạo [6]. Thời kỳ này có ý nghĩa quan trọng, quyết định sự sinh trưởng, phát triển dẫn đến năng suất của ngô. Chính vì vậy mà chúng tôi tiến hành thí nghiệm thăm dò ảnh hưởng của phức chất đất hiếm đến sự nảy mầm và phát triển mầm, rễ của hạt ngô [5].

Escherichia coli (thường được viết tắt là E.coli) là một loại khuẩn gram âm (hình 1.1), được gọi là trực khuẩn. Staphylococcus aureus (thường được viết tắt là Sta) là một loại khuẩn gram dương, được gọi là cầu khuẩn vì nó có dạng hình cầu. Vi khuẩn Sta đứng tụ thành từng đám giống như chùm nho và thành từng đàn lớn, tròn, màu vàng (hình 1.2).

Sta là loại khuẩn gram dương, có khoảng 2600 gen và 2,8 triệu ADN trong nhiễm sắc thể của nó. Trong tự nhiên vi khuẩn Sta có mặt ở khắp nơi : không khí, đất, nước, là vi khuẩn hội sinh gặp thường xuyên ở da và các hốc tự nhiên của người và động vật. Cầu khuẩn thường gây nên các yếu tố sau : tan máu, đông huyết tương, gây hoại tử da, gây nhiễm độc thức ăn và viêm ruột, hủy diệt bạch cầu.

Trờn cơ sở tỡm hiểu, thấy rừ vai trũ của cỏc đối tượng nờu trờn đối với cuộc sống, chúng tôi nhận thấy: Việc tìm ra một chất có tác dụng ức chế hay kích thích sự phát triển của cây ngô và hoạt tính kháng khuẩn đối với các vi khuẩn có ý nghĩa quan trọng. Vì vậy, sau khi tổng hợp, nghiên cứu thành phần và cấu trúc của phức chất, chúng tôi tiến hành nghiên cứu hoạt tính sinh học của phức chất lên các đối tượng: mầm, rễ hạt ngô; vi khuẩn Escherichia coli và Staphylococcus aureus.

THỰC NGHIỆM

Nghiên cứu phức rắn của NTĐH với L-histidin

Công thức giả thiết của phức chất, hàm lượng nước được xác định bằng thực nghiệm theo phương pháp phân tích nhiệt ở phần sau. Nhận xét: Từ bảng 2.1 chúng tôi nhận thấy hàm lượng (%) của Ln trong phức chất xác định bằng thực nghiệm tương đối phù hợp với lý thuyết. Nhận xét: Các giản đồ phân tích nhiệt của các phức chất đều có dạng giống nhau, chứng tỏ chúng có cấu trúc tương tự nhau.

Qua tính toán độ giảm khối lượng trên giản đồ TGA của các phức chất tương ứng với hiệu ứng thu nhiệt chúng tôi nhận thấy: Đối với phức chất của La có xấp xỉ 4H2O, phức chất của Pr có xấp xỉ 2H2O, phức chất của Nd có xấp xỉ 2,5 H2O, phức chất của Sm có xấp xỉ 3H2O, phức chất của Eu có xấp xỉ 3,5H2O và phức chất của Gd có xấp xỉ 3,5H2O được tách ra. Nhiệt độ tách các phân tử nước thấp và thuộc khoảng nhiệt độ tách nước kết tinh của các hợp chất nói chung, chứng tỏ nước trong các phức chất là nước kết tinh. Ở các hiệu ứng tỏa nhiệt của các phức chất chúng tôi cho rằng ứng với quá trình phân hủy và cháy các phần còn lại của các phức chất.

Nhìn chung trên giản đồ TGA của các phức chất ở nhiệt độ cao hơn nhiệt độ của hiệu ứng tỏa nhiệt thứ ba, khối lượng phức chất giảm hầu như không đáng kể, có thể ở đây đã có sự hình thành các đất hiếm oxit. Phổ hấp thụ hồng ngoại của L- histidin và các phức chất được ghi trên máy Irprestige 21 Shimadzu trong vùng tần số 400  4000 cm-1. Có thể nhận thấy rằng phổ hấp thụ hồng ngoại của phức chất là khác với phổ hấp thụ hồng ngoại của phối tử tự do về hình dạng cũng như vị trí các dải hấp thụ.

Phổ hấp thụ hồng ngoại của các phức chất là tương tự nhau, chứng tỏ cách phối trí của phối tử với các ion đất hiếm là như nhau. Ngoài ra trên phổ hồng ngoại của phức chất còn có dải hấp thụ rộng ở số sóng từ 3338  3404cm-1, ứng với dao động hoá trị của nhóm OH trong phân tử H2O, chứng tỏ phức chất thu được có chứa nước và hoàn toàn phù hợp với kết quả nghiên cứu phức chất bằng phương pháp phân tích nhiệt ở trên. Độ dẫn điện của dung dịch L - histidin, các dung dịch phức chất Ln(His)3(NO3)3.nH2O được đo trên máy FIGURE7 của Mỹ.

Độ dẫn điện mol của dung dịch phức chất thay đổi không đáng kể theo thời gian, chứng tỏ ion phức do phân tử phức phân li ra là tương đối bền.

Ảnh hưởng của phức chất đến vi khuẩn Escherichia coli và Staphylococcus aureus

*Tóm lại: Phức chất đã có ảnh hưởng đến độ dài mầm ngô, từ đó ảnh hưởng đến các thời kì sau theo chiều hướng có lợi cho sự phát triển của ngô. Sự giảm chiều cao của thân có thể làm tăng khả năng chịu gió, cây cứng cáp hơn, dẫn đến làm tăng năng suất của ngô. Kết quả thử nghiệm hoạt tính kháng khuẩn của phức chất STT Nồng độ phức chất.

So sánh ảnh hưởng của phức chất, phối tử và muối của Pr đến vi khuẩn Escherichia coli và Staphylococcus aureus. 2H2O có tác dụng ức chế đến các vi khuẩn Escherichia coli và Staphylococcus aureus ở khoảng nồng độ nhất định. Kết quả thử nghiệm kháng khuẩn với khuẩn E.coli giữa kháng khuẩn với khuẩn sta giữa phức chất, phối tử và muối của Pr phức chất, phối tử và muối của Pr.

Kết quả thử nghiệm hoạt tính kháng khuẩn của phức chất, phối tử và muối của Pr. Nhận xét: Phức chất Pr(His)3(NO3)3.2H2O, muối Pr(NO3)3 và L-histidin đều có tính kháng khuẩn với hai loại vi khuẩn Escherichia coli và Staphylococcus aureus. Đối với cả vi khuẩn E.coli và vi khuẩn Sta, phức Pr(His)3(NO3)3.2H2O đều có hoạt tính kháng khuẩn kém hơn so với muối Pr(NO ) và tốt hơn L-histidin.