Vật liệu vô cơ mao quản xốp như zeolit, vật liệu mao quản trung bình từ lâu được nghiên cứu rộng rãi làm chất mang nano bạc bằng phương pháp trao đổi bởi các đặc điểm về cấu trúc cũng như khả năng linh hoạt trong việc biến tính vật liệu nhằm tạo ra các tính chất phù hợp cho việc chế tạo các vật liệu chứa nano bạc [62-65].
42
A, zeolit Y, zeolit modernit hay zeolit ZSM-5,... [62-65]. Bạc trên chất mang có thể ở dạng bạc ion và bạc kim loại. Cả hai dạng bạc này đều là các tác nhân khử khuẩn hiệu quả. Bạc kim loại ở kích thước nano có thể có hiệu quả diệt khuẩn trong thời gian dài bởi nó đóng vai trò như một dạng “kho chứa” các ion bạc. Các “kho chứa” này sẽ giải phóng từ từ bạc ion vào dung dịch nhờ hiện tượng hydrat hóa bề mặt các hạt nano bạc [66].
Tuy nhiên, bên cạnh hiệu quả khử khuẩn, nano bạc gần đây đang gặp phải vấn đề về khả năng gây hại cho cơ thể người nói riêng cũng như động vật nói chung mặc dù những nghiên cứu gần đây nhìn chung cho thấy mức độ ảnh hưởng là không nhiều [67-70]. Khả năng gây độc có thể do bản chất kim loại bạc ở kích
thước nano gây ảnh hưởng đến khả năng tăng sinh của tế bào và của protein [66, 71]. Do đó, để duy trì khả năng diệt khuẩn trong thời gian dài và giảm thiểu
ảnh hưởng có thể xảy ra đối với con người, nano bạc có thể được đưa lên và cố định trên các chất mang dạng zeolit hoặc các vật liệu có bản chất tương tự, như các vật liệu ZSM-5/MCM-41 hay ZSM-5/SBA-15.
Các nghiên cứu cho thấy khi bạc được đưa lên chất mang dạng zeolit bằng phương pháp trao đổi, các hạt nano bạc có thể được hình thành và được “đóng mỏ neo” lên bề mặt vật liệu mang với kích thước có thể thay đổi tùy thuộc vào bản chất của loại zeolit làm vật liệu mang [62, 65].
Với các loại zeolit có tỷ số mol Si/Al thấp như zeolit A, X, Y, các hạt nano bạc tạo ra có kích thước lớn do các tâm trao đổi gần nhau. Chất mang nano bạc dạng zeolit ZSM-5 có tỷ số Si/Al cao, khoảng cách giữa các tâm trao đổi xa, chính vì thế các hạt nano bạc tạo ra sẽ có kích thước nhỏ, tuy nhiên với hàm lượng không cao do hạn chế về số lượng tâm trao đổi. Chính vì vậy, zeolit ZSM-5 và các vật liệu đa mao quản ZSM-5/MCM-41 hay ZSM-5/SBA-15 tương tự ZSM-5 hoàn toàn có thể được sử dụng tốt làm chất mang nano bạc.
Zeolit ZSM-5 có thể được thay đổi tỷ số Si/Al khá dễ dàng trong quá trình tổng hợp vật liệu. Vì thế, với tỷ lệ Si/Al thích hợp, kết hợp với các điều kiện sử dụng trong chế tạo vật liệu chứa nano bạc có thể giúp hình thành các hạt nano bạc có kích thước nhỏ trong quá trình đưa bạc lên vật liệu.
43
Vật liệu nano Ag/ZSM-5 (tỷ số các Si/Al = 50) với hàm lượng bạc 0,2 % khối lượng được chế tạo bằng phương pháp trao đổi ion được Patricia Lalueza và
các cộng sự nghiên cứu cho thấy có khả năng diệt khuẩn khá tốt với khuẩn
S. aureus [63]. Với nồng độ khuẩn là 3,14.108 cfu/ml sau 4 giờ tiếp xúc và 2,77.109 cfu/ml sau 24 giờ tiếp xúc, nồng độ khuẩn giảm 4 bậc (2,77.104 cfu/ml)
sau 4 giờ và 3 bậc (4,43.106 cfu/ml) sau 24 giờ. Kết quả đặc trưng TEM cho thấy
kích thước các hạt nano bạc hình thành trên vật liệu với kích thước khá nhỏ (2-5 nm) bên cạnh các hạt nano bạc khác có kích thước lớn (50 nm). Điều này cho
thấy vật liệu nano Ag/ZSM-5 được công bố trong công trình này được chế tạo bằng phương pháp trao đổi ion chưa thực sự tốt. Các điều kiện của quá trình chế tạo vật liệu cần được nghiên cứu giúp tối ưu khả năng hình thành các hạt nano bạc có kích thước nhỏ và đồng đều hơn nữa nhằm làm tăng khả năng diệt khuẩn của vật liệu.