Kết quả cho thấy lượng nano đồng bám lên màng PET có xu hướng tăng tương ứng với việc tăng nồng độ CuSO4 ban đầu và bão hoà ở các giá trị lớn hơn nồng độ 1M.
Hình 3. 4. Ảnh hưởng của nồng độ CuSO4 ban đầu đến lượng đồng bám lên màng PET
Nồng độ CuSO4 ban đầu được thay đổi với các giá trị dao động trong khoảng từ 0,4 – 1M. Thông qua việc thay đổi nồng độ CuSO4 ban đầu, hàm lượng nano đồng bám được lên màng sẽ khác nhau, tương ứng với khả năng kháng khuẩn của từng mẫu. Mẫu CuSO4_1,0 có hàm lượng nano đồng bám lên sợi màng cao nhất (≈ 2,086 mg/cm2), kết quả này cao hơn rất nhiều so với nghiên cứu của Chattopadhyay et al. (2014) chỉ đạt được 2,04×10-4 (mg/cm2). Các mẫu có nồng độ CuSO4 từ 1,2 – 1,4M không có sự khác biệt về mặt thống kê.
Hình 3. 5. Ảnh hưởng của nồng độ CuSO4 ban đầu đến màu sắc của màng PET
Kết quả màu sắc của các mẫu thay đổi từ màu xám sang đen tương ứng với sự tăng dần lượng nano đồng bám lên màng. Sự khác biệt về màu sắc có thể được giải thích dựa trên
y = -1,4228x2+ 3,9982x - 0,7061 R² = 0,9215 0.5 0.9 1.3 1.7 2.1 2.5 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 Hàm lượng đ ồn g (m g/cm 2 )
33 2 nguyên nhân chính: sự tăng dần lượng đồng bám lên màng và mức độ bị oxi hoá của nano đồng khi tiếp xúc với không khí. Về mặt lý thuyết, khi tiếp xúc với không khí, các hạt nano đồng có xu hướng hình thành lớp oxide màu đen trên bề mặt (Ohiienko, 2018) và có xu hướng làm màu của mẫu đậm dần khi có càng nhiều hạt nano đồng bị oxi hoá. Gỉa thiết trên trùng khớp với kết quả về lượng nano đồng bám lên màng PET. Do đó, để tiết kiệm vật chất, mẫu CuSO4_1,0 sẽ được chọn để khảo sát khả năng kháng khuẩn.
Khả năng kháng khuẩn trên E. coli của các mẫu màng PET được khảo sát với các nồng độ CuSO4 ban đầu khác nhau. Nhìn chung, khả năng kháng khuẩn của mẫu có xu hướng tăng tuyến tính trong khoảng nồng độ CuSO4 từ 0,4 – 1,0M.
Hình 3. 6. Ảnh hưởng của nồng độ CuSO4 ban đầu đến khả năng kháng E. coli
Cụ thể hơn, sau 15 phút xử lí huyền phù vi sinh vật với mật độ đạt 102 (cfu/ml), hiệu suất kháng khuẩn cao nhất đạt được là 100% (giảm gần 2,6 log cfu/ml) tương ứng với mẫu CuSO4_1,0. Mẫu có hiệu suất thấp kháng khuẩn nhất là mẫu CuSO4_0,4 (giảm gần 1 log cfu/ml). Mẫu CuSO4_1,0 được sử dụng để xử lí với huyền phù vi khuẩn có mật độ ban đầu cao hơn (≈ 104 cfu/ml), kết quả cho thấy hiệu suất kháng khuẩn trên E. coli đạt 98,9% (giảm gần 2 log cfu/ml). Xu hướng tăng tuyến tính trên đã được chứng minh là do lượng ion Cu2+ được giải phóng ra nhiều hơn khi lượng nano đồng bám trên màng lọc cao, các ion Cu2+ có khả năng liên kết và làm thay đổi tính thấm của màng tế bào vi khuẩn, đồng thời xâm nhập qua các kênh dẫn và tác động tiêu cực lên cấu trúc DNA của vi khuẩn, can thiệp vào quá
y = 2,8282x - 0,5043 R² = 0,9324 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 L og r ed (c fu /m l) Nồng độ CuSO4(M)
34 trình nguyên phân, cuối cùng là bất hoạt và tiêu diệt vi khuẩn (Lemire, Harrison, & Turner, 2013). Từ những dữ liệu trên, mẫu CuSO4_1,0 có khả năng kháng khuẩn tối đa là 98,9% ứng với mật độ vi khuẩn ban đầu đạt 104 (cfu/ml) sẽ được xem là mẫu tốt nhất.
Bảng 3. 1. Ảnh hưởng của nồng độ CuSO4 đến khả năng kháng E. coli của nano đồng
Mẫu Log red (cfu/ml) Hiệu suất kháng khuẩn (%)
CuSO4_0,4 0,80 ± 0,35a 95,99 ± 1,16a CuSO4_0,6 1,03 ± 0,13a 90,36 ± 2,58b CuSO4_0,8 1,58 ± 0,10b 97,34 ± 0,61a CuSO4_1,0 2,30 ± 0,37c 99,77 ± 0,01c
*Các giá trị (a-c) trong cùng một hàng khác nhau biểu thị sự khác biệt có ý nghĩa về mặt thống kê (p<0,05).
Hình 3. 7. Khả năng kháng E. coli của mẫu: A,B –mật độ vi khuẩn trước và sau xử lí với
mẫu CuSO4_0,4; C,D –mật độ vi khuẩn trước và sau xử lí với CuSO4_1,0
Bên cạnh đó, kích thước của một số khuẩn lạc có sự thay đổi khi tăng nồng độ CuSO4
ban đầu. Một số khuẩn lạc ở các mẫu CuSO4_0,4 và CuSO4_0,6 có đường kính nhỏ hơn so với phần lớn khuẩn lạc bình thường. Các khuẩn lạc bất thường này có đường kính xấp xỉ 0,5 mm, trong khi phần lớn các khuẩn lạc còn lại có đường kính đạt 3 mm. Hiện tượng trên được giải thích do tế bào vi khuẩn E. coli bị tổn thương nhưng chưa chết hẳn và cần thời gian phục hồi lâu hơn so với các tế bào vi khuẩn khác. Do đó tốc độ tăng kích thước của khuẩn lạc đó sẽ chậm hơn so với những khuẩn lạc bình thường.
Từ các dữ liệu trên có thể thấy khả năng kháng khuẩn trên E. coli của nano đồng tỉ lệ thuận với lượng nano đồng bám được lên màng lọc PET. Dựa vào nồng độ CuSO4 ban đầu và khả năng kháng E. coli, mẫu CuSO4_1,0 được lựa chọn làm mẫu tối ưu để tiếp tục các khảo sát sau.
35