Ứng dụng được biết đến nhiều nhất của bạc và các vật liệu chứa nano bạc là khả năng khử khuẩn trong môi trường nước, không khí, đặc biệt đối với bạc ở kích thước nano.
Trong nước thải, đặc biệt là nước thải sinh hoạt, nước thải bệnh viện, nước thải vùng du lịch, khu chăn nuôi… nhiễm nhiều vi sinh vật có sẵn ở trong phân người và phân súc vật. Trong đó có thể có nhiều loài vi khuẩn gây bệnh, đặc biệt là các bệnh về đường tiêu hóa như tả, lị, thương hàn, các vi khuẩn gây ngộ độc thực phẩm [96].
Vi khuẩn đường ruột gồm 3 nhóm:
Nhóm Coliform đặc trưng là Escherichia coli (E.coli). Nhóm Streptococcus đặc trưng là Streptococcus faecalis. Nhóm Clostridium đặc trưng là Clostridium perfringers.
E.coli thực ra chỉ là một loài của trực khuẩn đường ruột. Ngoài ra, còn có
các loài khác, như Bacterium paracoli, Aerobacter, Enterobacter, Khelsilla. Việc xác định tất cả các loài vi sinh vật có ở trong phân bị hòa tan vào nước, kể cả các vi khuẩn gây bệnh rất khó khăn và phức tạp. Trong các nhóm vi sinh vật ở trong phân người ta thường chọn E.coli làm vi sinh vật chỉ thị cho chỉ tiêu vệ
54
E. coli là một loại trực khuẩn sống thường xuyên trong ruột người và một
số động vật được Eschrich phát hiện ra từ năm 1885. Kích thước cơ thể vi khuẩn
E.coli khoảng 0,5-2 µm. Chúng chiếm tới 80% vi khuẩn hiếu khí sống ở ruột. Bình
thường chúng không gây bệnh, khi cơ thể suy yếu một số chủng có khả năng gây bệnh. Ở trong ruột chúng sống đối kháng với một số vi khuẩn khác như Salmonella và Shigella (thương hàn và lỵ) nhờ có khả năng tạo ra một loại chất ức chế có tên là Colixin. Chúng còn có khả năng tổng hợp một số vitamin thuộc nhóm B, E và K. Vì thế khi không gây bệnh chúng có lợi cho đường ruột nhờ hạn chế được một số vi khuẩn gây bệnh khác, giữ thế cân bằng sinh thái trong ruột và sinh tổng hợp một số vitamin.
E. coli được thải ra môi trường theo phân, do chiếm tới 80% vi khuẩn hiếu
khí trong ruột và luôn giữ thế cân bằng sinh thái nên E. coli được chọn làm vi sinh vật chỉ thị ô nhiễm. Có nghĩa là ở đâu có E. coli chứng tỏ có ô nhiễm phân và có ô nhiễm các loại vi sinh vật gây bệnh khác. Nếu phân không được xử lý tốt, môi trường xung quanh như đất, nước, thực phẩm sẽ bị ô nhiễm. Để đánh giá mức độ ô nhiễm vi sinh người ta tiến hành kiểm nghiệm các mẫu đất, nước, thực phẩm....
Căn cứ vào kết quả của chỉ số coli, tức là số lượng E.coli trong 1 lít nước hay 1 gam chất rắn để đánh giá mức độ ô nhiễm. Theo tiêu chuẩn quốc tế thì nước được
gọi là nước sạch, không ô nhiễm khi chỉ số coli là 0 – 5.
Khả năng diệt khuẩn của các vật liệu nano bạc/chất mang cũng như của bản thân xúc tác nano bạc được quyết định bởi khả năng hình thành các dạng ion Ag+. Các hạt nano bạc có kích thước càng nhỏ sẽ có tốc độ hình thành số lượng ion Ag+ càng lớn, giúp tăng khả năng diệt khuẩn [66].
Hơn thế nữa, một điểm cần lưu ý trong cơ chế diệt khuẩn của nano bạc là khả năng tiếp xúc giữa vi khuẩn và nano bạc. Các nghiên cứu cho thấy nano bạc diệt khuẩn hiệu quả nhất khi có sự tiếp xúc với vi khuẩn [97, 98]. Khi đó, các ion Ag+ hình thành trên bề mặt của nano bạc sẽ tác dụng với vi khuẩn theo cơ chế đã phân tích ở mục 1.1.1.1 trên và tiêu diệt vi khuẩn. Các ion Ag+ khi hình thành trên bề mặt hạt nano bạc và đi vào dung dịch sẽ khó có khả năng diệt khuẩn do bạc không thể đứng ở trạng thái ion tự do mà nó sẽ tạo phức với các dạng ligan có
55
trong dung dịch và do đó làm mất đi khả năng khử khuẩn.
Các nghiên cứu về khả năng khử khuẩn của các vật liệu chứa nano bạc thường ứng dụng trên chủng khuẩn E.coli. Chính vì vậy, trong bản luận án này, các vật liệu chứa nano bạc được đánh giá khả năng diệt khuẩn nhằm làm rõ vai trò của các yếu tố ảnh hưởng liên quan đến sự hình thành của các hạt nano bạc tới khả năng diệt khuẩn của vật liệu.