4. Phươngpháp nghiên cứu
3.3. Hình ảnh TEM
Các hạt nano bạc được tổng hợp bằng phương pháp quang hóa sử dụng chấm lượng tử carbon được phân tích bằng phương pháp chụp ảnh TEM như hình 3.3. Từ ảnh ta nhận thấy rằng các hạt nano Ag có hình dạng gần giống hình cầu (một số hạt có hình bầu dục đó là do hai hoặc nhiều hạt đã kết tụ lại với nhau) với kích thước trung bình từ 7-25,9 nm. Bên cạnh đó, chúng ta còn quan sát thấy các hạt có kích thước bé chỉ khoảng 7 nm. Các hạt này chính là các hạt AgO mà theo phổ nhiễu xạ tia X, chúng ta tính toán kích thước tinh thể dựa vào công thức Schererr trên lí thuyết có kích thước trung bình là 4.7 nm.
3.4. Thực nghiêm trên khuẩn E. colỉ
Hạt nano Ag sau khi tổng hợp được khảo sát khả năng ức chế tiêu diệt vi khuẩn với khuẩn E. colỉ với cả ba mẫu khác nhau về thành phần phần trăm khối lượng chấm lượng tử sử dụng, đồng thời để khảo sát độ lặp chung tôỉ tiến hành thí nghiệm kiểm chứng ba lần.
Mầu Mầu 1 Mầu 2 Mầu 3 Nống độ (mg/ml) 0.012 0.023 0.047 0.012 0.023 0.047 0.012 0.023 0.047 Chỉ OD lân 1 2.337 1.741 0.065 1.235 0.072 0.054 1.983 0.093 0.07 Chỉ OD lân 2 2.376 1.753 0.081 1.252 0.041 0.066 1.978 0.09 0.054 Chỉ OD lần 3 2.375 1.841 0.071 0.905 0.053 0.064 1.976 0.077 0.057
được tổng hợp từ phương phảp quang hỏa sử dụng chẩm lượng tử carbon
a, Hạt nano Ag với các mẫu được tổng hợp sử dụng % khối lượng chấm lượng tử carbonkhác nhau.
b, Khảo sát khả năng ức chế tiêu diệt vi khuẩn của ba mẫu với nồng độ 0.012 mg/ml. c, Khảo sát khả năng ức chế tiêu diệt vi khuẩn của ba mẫu vối nồng độ 0.023 mg/ml d, Khảo sát khả năng ức chế tiêu diệt vi khuẩn của ba mẫu với nồng độ 0.047 mg/ml
Bảng 3. Số liệu khảo sát thực nghiệm về chỉ số OD đối với các mẫu AgNPs với chỉ số OD mẫu đối chứng là 2.409
Nhận xét
Dựa trên hình ảnh khảo sát về khả năng kháng khuẩn của hạt nano Ag chúng ta quan sát trên hình 3.4 b, c và d. Vòng kháng khuẩn trong suốt có bán kính càng lớn càng thể hiện chúng có khả năng ức chế khuẩn E. Colỉ tốt. Qua khảo sát thục tế, mẫu số 2 cho thấy khả năng kháng khuẩn sau ba lần làm thục nghiệm tốt hơn, vượt trội hơn so với hai mẫu còn lại.
Chúng tôi cũng dựa vào kết quả của chỉ số OD có thể kết luận rằng hạt nano Ag mà tôi tổng hợp hoàn toàn khả năng ức chế tiêu diệt vi khuẩn E. coli. Cụ thể, với mẫu 1 là mẫu được tổng hợp sử dụng CQDs-1% wt ở nồng độ 0.047 mg/ml là cho chỉ số OD thấp nhất. Với mẫu 2 là mẫu được tổng hợp sử dụng CQDs-0.25% wt ở nồng độ 0.023 mg/ml cho chỉ số OD thấp nhất. Tương tự, với mẫu 3 là mẫu được tổng hợp sử dụng CQDs-0. 5% wt ở nồng độ 0.047 mg/ml cũng cho chỉ số thấp nhất. Tuy nhiên khi so sánh khả năng ức chế tiêu diệt của ba mẫu nói trên, chúng ta có thể nhận thấy rằng mẫu số 2 được cho là mẫu có khả năng ức chế tiêu diệt khuẩn E. coli tốt nhất.
Như vậy, thông qua việc khảo sát ba mẫu nano Ag mặc dù có sự khác nhau đáng kể trong khả năng ức chế khuẩn E. Colỉ nhưng cả ba mẫu trên đều thể hiện tính kháng khuẩn- một tính chất đặc trưng của loại hạt nano Ag.
3.5 Cơ chế đề nghị sự hình thành hạt nano Ag
Quá trình hình thành các hạt nano bạc được giải thích như sau:
• Đầu tiên các ion Ag+ trong môi trường OH’ sẽ tạo thành các AgOH, chúng nhanh chóng
phân hủy thành các hạt Ag2O.
Ag+ + OH- —>AgOH —>Ag2O
• Sau đó, các ion Ag+ bao vây xung quanh các hạt Ag2O tạo thành lớp điện tích dương bao bây bề mặt của Ag2O.
Ag+ + Ag2O -> Ag+(Ag2O)
• Ngay lập tức dưới tác dụng của tia uv, CQDs nhường điện tử cho Ag+(Ag2O) tạo thành
liên kết giữa CQDs và Ag+(Ag2O) thông qua nhóm chúc NHX- trên bề mặt của CQDs tạo thành CQDs-NHx-Ag(Ag2O).
CQDs-NHx- + Ag+(Ag2O) CQDs-NHx-Ag(Ag2O).
Nhờ vậy mà các hạt nano Ag được hình thành sẽ được bao phủ xung quanh bằng CQDs do đó chúng bền hơn so với các hạt nano được hình thành bằng các phương pháp khác. Tuy nhiên, với cách thức tổng hợp này, các hạt nano sinh ra sẽ có xu hướng hạt to hơn bình thường tùy thuộc vào kích thước của của hạt chấm lượng tử chúng ta sử dụng.
Hình 3.5 Cơ chế đề xuất sự hình thành các hạtnanoAg sử dụng CQDs trong môi trường bazo sử dụng ánh sang UV-365 nm.
Chúng tôi đã mô tả cơ chế hình thành các hạt nano như hình 3.5, dưới ảnh hưởng của tia uv bước song 365 nm, các clcclron trên bề mặt của chấm lượng tử bị kích thích lên trạng thái năng lượng cao hơn, các electron này kết hợp với
các ion Ag+ tạo thành hạt nano Ag. Mô hình chúng tôi đưa sử dụng công thức cấu tạo của nhóm chức Fluorophore trên bề mặt của CQDs để đơn giản hốa quá trình thành hạt nano.
Để chứng minh vai trò của NaOH trong sự hình thành hạt nano Ag chúng ta dựa vào phổ hấp thụ UV-vis của dung dịch trong quá trình hình thành hạt nano giữa hai môi trường có và không có NaOH ở hình 3.6 dưới đây
*T
Hình 3.6 Phổ hấp thụ UV-vis của dung dịch trong quá trình tổng hợp hạt nano ở hai môi trường có và không có NaOH ở các thời gian khác nhau. A, tổng hợp dung dịch nanoAg sử dụng CQDs trong môi trường có NaOH B, tồng hợp dung dịch nano Ag sử dụng CQDs trong môi trường không có NaOH
Qua phổ hấp thụ ƯV-vỉs ở hình 3.6 chúng ta thấy rỗ được vai trò của NaOH trong việc hình thành hạt nano Ag. Rõ ràng, khỉ trong môi trường cố NaOH, hạt nano Ag hình thành dễ dàng hơn khi không có NaOH. Việc này được chứng minh qua vùng hấp thụ đặc trưng của hạt nano Ag, khi có NaOH vùng hấp thụ này tăng mạnh khỉ tầng thời gian phản ứng giữa CQDs và Ag+ dưới ảnh hưởng của tía ƯV-365 nm. Như vậy, phổ hấp thụ ƯV-vis trên giúp giải thích được vai trò của NaOH trong sự hình thành hạt nano và củng cổ cho tính đúng đắn trong cơ chế đề xuất hình thành hạt nano Ag. Khỉ có NaOH, sự hình thành các hạt nano tốt hơn so vớỉ môi trường không cố NaOH.
KẾT LUẬN
Sau khi tiến hành thí nghiệm và phân tích các phổ Uv-vis, Phổ nhiễm xạ tia X, hình ảnh TEM và thực nghiệm khảo sát khả năng kháng khuẩn của hạt nano Ag trên khuẩn E. Colỉ, tôi đã rút ra được các kết luận sau:
1. Tổng hợp thành công hạt nano Ag dựa trên phương pháp quang hóa sử dụng chấm lượng tử carbon. Chứng minh được vai trò của NaOH trong sự hình thành hạt nano Ag là tốt hơn so với môi trường không có NaOH.
2. Nghiên cứu cấu trúc, hình dạng của vật liệu dựa trên phổ nhiễm xạ tia X và hình ảnh TEM. Vật liệu tổng hợp có dạng hình cầu, kích thước khá tương đồng từ 7-25.9 nm 3. Ket quả thử nghiệm khả năng kháng khuẩn của nano Ag trên khuẩn E. Colỉ đã cho thấy
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] Zhu, A.et al, Carbon-dot-based dual-emission nanohybrid produces a ratiometric íluorescent sensor for in vivo imaging oícellular copperions, Angew. Chem. Int. Ed,
2012,51,7185-7189.
[2] Bo Cui, Xiao-ting Feng, Feng Zhang, Ya-ling Wang, Xu-guang Liu, Yong-
zhen Yang, Hu-sheng Jia, The use of carbonquantum dots as íluorescent materials in white LEDs, New carbonmaterials, 2017,32,385-401.
[3] Byong Yong Yu and Seung-Yeop Kwak, Carbon quantum dots embedded
with mesoporous hematite nanospheres as efficient visible light-active photocatalysts, J. Mater. Chem., 2012,22, 8345-8353.
[4] Xiaoyou Xu, Robert Ray, Yunlong Gu, Harry J. Ploehn, Latha Gearheart,
Kyle Raker, and Walter A. Scrivens, Electrophoretìc Analysis and Puriíication of Fluorescent Single-Walled Carbon Nanotube Fragments, Joumal of the American Chemical Society, 2004,126,12736-12737.
[5] Dezhi Tan, Shiíeng Zhou, Yasuhiko Shimotsuma, Kiyotaka Miura, and
Jianrong Qiu, Effect of uv irradiation on photoluminescence of carbon dots, Optical Society of America, 2014,4,213-219.
[6] Ivan Sondiand Branka Salopek-Sondi, as antimicrobial agent: acase study
on E. coli as a model for Gram-negative bacteria, Joumal of Colloid and Interíace Science, 2004,275, 177-182.
[7] B. G. Ershovt and A. Henglein, Optical Spectrum and Some Chemical
Propertìes of Colloidal ThaDium in Aqueous Sohition, J. Phys. Chem, 1993,97, 3434-3436.
[8] Full-Color Light-Emitting Carbon Dots with a Surface-State-Controlled
Luminescence Mechanism, Hui Ding, Shang-Bo Yu, Ji-Shi Wei, and Huan-Ming Xiong, ACS Nano, 2016,1,484-491.
[9] Ye Yang, William Rodríguez-Córdoba, Xu Xiang, and Tianquan Lian, Quantum Dots and TĨO2 Nanocrystalline Fi]ms, Nano Letters, 2012,12, 303-309.
[10] Martynenko, I. V. Litvin, A.P.Purcell-Milton, F.Baranov, A.V.Fedorov,A V. Gun'Ko, Y. K, Application of semiconductor quantum dots in bioimaging and biosensing, Joumal of Materials Chemistry B, 2017, 5, 6701-6727.
[11] H. Cui, Bo Feng, Xiao Ting Zhang, Feng Wang, Ya Ling Liu, Xu Guang Yang, Yong Zhen Jia, Hu Sheng, The use of carbon quantum dots as íluorescent materials in white LEDs, New Carbon Materials, 2017,32, 385-401.
[12] Shuai Chen, Xin Hai, Xu-Wei Chen, and Jian-Hua Wang, In Situ Growth of on Graphene Quantum Dots for Ultrasensitive Colorimetric Detection of H2O2 and Glucose, Analytical Chemistry, 2014,13,6689-6694.
[13] Mohammad Amjadia, ToobaHallaja, Hamideh Asadollahi, Zhenlun Song, Marta de Frutos, Niko Hildebrandt, Facile synthesis of carbon quantum doưsilver nanocomposite and its appHcation for colorimetric detection of methimazole, Sensors and Actuators, B: Chemical, 2017,244,425-432.
[14] Till T. Meiling, Piotr J. Cywinski & Uko Bald, White carbon: Fhiorescent carbon nanoparticles with tunable quantum yield in a reproducible green synthesis, Scicntiíìc Reports, 2016,6,1-9.
[15] Shun Nishimura, Derrick Mott, AtsushiTakagaki, Shinya Maenosono and Kohki Ebitani, Role of basein the íormation of synthesized using sodium acrylate as a dual reducing and encapsulating agent, Physical Chemistry Chemical Physics,
2011,13,9335-9343.
[16] Hung-Jen Yen, Shan-hui Hsu, and Ching-Lin Tsai, Cytotoxicity and Immunological Response of Gold and ofDifferent Sizes, SmaH, 2009, 13, 1553-1561.