Kết quả cho thấy khả năng kháng khuẩn của mẫu t10 cao hơn so với mẫu t45. Cụ thể, mẫu t10 có hiệu suất kháng khuẩn đối với dịch vi khuẩn E. coli (mật độ ban đầu đạt 104 cfu/ml) là 99,98%, giảm được gần 4 log (cfu/ml) vi khuẩn. Trong khi đó mẫu t45 chỉ giảm được gần 3 log (cfu/ml) vi khuẩn với cùng điều kiện. Không có sự khác biệt về mặt thống kê giữa mẫu t10 và t20. Kết quả trên cao hơn so với nghiên cứu của Razeeb, K. M. et al. (2014) khi họ chỉ giảm được 1,67 log (cfu/ml) vi khuẩn E. coli sau 6 giờ tiếp xúc (mật độ ban đầu đạt 3,9 cfu/ml). Trong khi đó, nghiên cứu của chúng tôi có thể tiêu diệt gần 4 log (cfu/ml) vi khuẩn chỉ trong 15 phút tiếp xúc.
Bảng 3. 3. Ảnh hưởng của thời gian phản ứng đến khả năng kháng E. coli của nano đồng
Mẫu Log red (cfu/ml) Hiệu suất kháng khuẩn (%)
t10 3,90 ± 0,27a 99,99 ± 0,01a t20 3,93 ± 0,14b 99,99 ± 0,00a
t45 3,04 ± 0,09b 99,91 ± 0,02b
*Các giá trị (a-b) trong cùng một hàng khác nhau biểu thị sự khác biệt có ý nghĩa về mặt thống kê (p<0,05).
Hình 3. 14. Khả năng kháng E. coli của mẫu t10, với: A – mật độ vi khuẩn trước xử lí; B – mật độ vi khuẩn sau khi xử lí với mẫu t10
Sự khác biệt về khả năng kháng khuẩn chủ yếu do khả năng kháng khuẩn của đồng (I) oxide (Cu2O) mạnh hơn so với CuO (Meghana, S. et al. 2015). Cấu trúc hạt nano của các mẫu t20 và t45 đều bị bao bọc bởi lớp CuO mỏng hình thành do nano đồng kim loại bị oxi hoá ngay khi tiếp xúc với không khí. Khả năng giải phóng đồng của 2 mẫu trên sẽ bị cản trở và kém hơn so với mẫu t10 có thành phần chủ yếu là nano Cu2O. Điều này đúng với nghiên cứu của Hans et al. (2013) khi họ cũng chứng minh rằng tỉ lệ giải phóng đồng của nano CuO
41 kém hơn so với Cu2O. Một giả thuyết khác đề ra bởi Mittapally et al. (2018) khẳng định rằng khả năng kháng khuẩn của đồng oxide phụ thuộc vào chỉ số pKS[MeO/Me(OH)] hay tính tan của chúng trong dung dịch để có thể dễ dàng tiếp xúc với tế bào vi khuẩn. Theo đó, AgO và Cu2O là 2 oxide kim loại có tính tan cao nhất, với giá trị pKS tương ứng là – 7,7 và – 9, cao hơn so với CuO và các oxide kim loại khác. Khả năng giải phóng ion cao, tính tan tốt và khả năng tương tác với protein (Meghana et al., 2015) là cơ sở để nano Cu2O có thể tiếp xúc với tế bào vi khuẩn, từ đó làm thay đổi tính thấm của màng tế bào, tương tác với protein, DNA và bất hoạt các enzyme khiến tế bào vi khuẩn bị tiêu diệt (Mittapally et al., 2018).
Hình 3. 15. Khả năng kháng E. coli của mẫu t10 và mẫu t45
Từ những kết quả trên, có thể thấy khả năng kháng khuẩn của màng PET – nano đồng phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố như kích thước, bản chất, lượng hạt nano bám trên màng và khả năng giải phóng ion đồng của hạt nano. Mặc dù có kích thước hạt trung bình không khác biệt có ý nghĩa nhưng mẫu t10 lại kháng khuẩn tốt hơn các mẫu t20 và t45. Do đó, mẫu t10 được chọn làm mẫu tối ưu trong thí nghiệm trên.