6. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
3.5.6. Kết quả kháng khuẩn của vật liệu màng CA/MnO2-2, CA/PDA-2 và CA/PDA-
Tắc nghẽn sinh học bề mặt (surface biofouling) đối với các màng xử lý nước vẫn là một vấn đề nan giải cần được giải quyết do sự suy giảm rõ ràng về hiệu suất của màng bao gồm thông lượng dòng thấm, tính chọn lọc và tuổi thọ. Các màng CA/MnO2-2, CA/PDA-2 và CA/PDA-Ag/MnO2-2 được kiểm tra tính kháng khuẩn theo phương pháp đếm khuẩn lạc. Thí nghiệm được tiến hành với nồng độ vi khuẩn
được lấy nguyên mẫu ở ngưỡng 106 CFU/mL đến 107 CFU/mL, kết quả thu được thể hiện trên Hình 3.38. Tổng số khuẩn lạc đếm được trên các mẫu sau 24 giờ ủ ở các chế độ nhiệt tương ứng với từng chủng vi sinh được thể hiện trong Bảng 3.16.
Mẫu đối chứng CA/MnO2-2 CA/PDA-2 CA/PDA- Ag/MnO2-2
E.Coli
Coliform
Hình 3.38. Hình ảnh đĩa petri theo phương pháp đếm khuẩn chứng minh đặc tính
kháng khuẩn của các màng CA/MnO2-2, CA/PDA-2 và CA/PDA-Ag/MnO2-2 sau 24 giờ ủ
Bảng 3.16. Tổng số khuẩn lạc trên mẫu đối chứng (C) và tổng số khuẩn lạc
trên các mẫu màng (S) sau 24 giờ ủ
Màng
E. Coli Coliform
C(CFU/mL) S(CFU/mL) C(CFU/mL) S(CFU/mL) CA/PDA-
Ag/MnO2-2
8,4.106 0,0 3,2.106 0,0
CA/PDA-2 8,4.106 1,0.105 3,2.106 1,0.105
CA/MnO2-2 8,4.106 1,6.105 3,2.106 5,0.105
Sự mất khả năng tồn tại (LV%) phản ánh sự ức chế tăng trưởng tế bào của vi khuẩn. Sự mất khả năng tồn tại của vi khuẩn LV (%) với các vật liệu CA/MnO2-2,
CA/PDA-2 và CA/PDA-Ag/MnO2-2 được hiển thị trong Hình 3.39. Từ Hình 3.38, 3.39 và Bảng 3.16, ta thấy màng CA/PDA-Ag/MnO2-2 có khả năng kháng khuẩn tốt nhất trong ba màng nghiên cứu, ức chế hoàn toàn vi khuẩn E.Coli và Coliform
(100%). Màng CA/PDA-2 có tính kháng khuẩn cao với E.Coli và Coliform tương ứng là 98,80 và 96,88%. Màng CA/MnO2 cũng cho thấy khả năng kháng khuẩn tốt (E.Coli: 98,10%, Coliform: 84,38%). Sự giảm số lượng vi khuẩn như vậy chứng tỏ đặc tính kháng khuẩn rất hiệu quả của màng đã biến tính. Như đã thảo luận ở phần 1.6, cơ chế diệt khuẩn của nano Ag/MnO2 nói riêng và cơ chế kháng khuẩn của các chất diệt vi khuẩn vô cơ chủ yếu liên quan đến độc tính của các ion kim loại và/hoặc vai trò oxi hóa của các ROS [168].
Hình 3.39. Sự mất khả năng tồn tại của vi khuẩn với các vật liệu CA/MnO2-2, CA/PDA-2 và CA/PDA-Ag/MnO2-2
Theo đánh giá của Hajipour và cộng sự [88] thì các yếu tố ảnh hưởng đến độc tính của nano Cu, Ag và MnO2 bao gồm nồng độ của các hạt nano và vi khuẩn, nhiệt độ, độ thoáng khí và pH. Những yếu tố này phần lớn có thể ảnh hưởng đến sự kết tụ các hạt nano làm giảm diện tích tiếp xúc có sẵn với vi khuẩn. Sau quá trình lắng đọng và đồng lắng đọng màng CA/PDA-2 và CA/PDA-Ag/MnO2-2 với chất kích hoạt CuSO4/H2O2 thì các ion đồng tạo phức với PDA, nên được phân tán tốt trên nền PDA. Trong nghiên cứu của chúng tôi, yếu tố kết tụ đã được khắc phục khi phân tán Ag lên MnO2 và đồng lắng đọng với PDA. Vì vậy, các hạt nano Ag/MnO2 lại được
phân tán tốt trong nền PDA cũng như phân tán nano MnO2 trong ma trận polymer CA. Hơn nữa, một số nghiên cứu nhấn mạnh sự hình thành các tiểu phân hoạt động (ROS) được tạo ra bởi nano Cu, Ag/MnO2, MnO2 và các ion đồng, ion bạc phôi ra của chúng hấp thụ lên bề mặt tế bào vi khuẩn làm tổn thương nghiêm trọng tế bào, DNA và ti thể của vi khuẩn [214], [242], [252]. Với kết quả kháng khuẩn như trên thì các màng CA/MnO2-2, CA/PDA-2 và CA/PDA-Ag/MnO2-2 sẽ mang lại hiệu quả kháng tắc nghẽn vi khuẩn cao trong ứng dụng thực tiễn.