Vi khuẩn là sinh vật đơn bào, có nhiều hình thái, kích thước và cách sắp xếp khác nhau. Đường kính của phần lớn vi khuẩn nằm trong khoảng 0.2 đến 2.0µm, chiều dài cơ thể khoảng 2.0 đến 8.0µm [17]. Những hình dạng chủ yếu của vi khuẩn là hình cầu, hình que, hình dấu phẩy, hình xoắn, hình có cuống, hình có sợi…Ví dụ như trực khuẩn đại tràng Escherichiacoli (E. coli) có kích thước 2.5×0.5µm (1 tỷ vi khuẩn E. coli nặng 1mg) và thường có dạng hình que.
Vì vi khuẩn có kích thước nhỏ bé mà thường trong suốt, nên rất khó soi tươi (quan sát trực tiếp dưới kính hiển vi). Năm 1884, nhà vi khuẩn học Đan Mạch Hans Christian Gram đã phát minh ra phương pháp nhuộm màu Gram [17]. Với phương pháp này, người ta đã chia vi khuẩn làm hai nhóm lớn là Gram âm và Gram dương.
Hình 1.12. Cấu trúc tế bào.
Cấu tạo cơ bản của tế bào vi khuẩn gồm có: thành tế bào (cell wall), màng tế bào chất (cytoplasmic membrane), tế bào chất (cytoplasm), thể nhân (nuclear
Cơ chế tiêu diệt vi khuẩn của hạt bạc
Nhiều công trình nghiên cứu đã chứng tỏ chủ yếu sự tấn công của hạt bạc đến vi khuẩn tập trung vào lớp peptidoglycan của thành tế bào vi khuẩn [18][19][20]. Do đó, hạt bạc không có khả năng tấn công đến các tế bào của động vật bậc cao, đặc biệt là con người. Đây là lí do khiến hạt bạc được sử dụng làm tác nhân diệt khuẩn. Với các vi khuẩn khác nhau, thành tế bào có chiều dày khác nhau, và thành phần trên màng tế bào khác nhau ở một số điểm nào đó khiến chúng có thể dễ hay khó bị tấn công bởi các tác nhân diệt khuẩn như hạt bạc. Hình 1.13. là ảnh chụp TEM cho thấy sự tấn công của các nguyên tử bạc tới màng tế bào vi khuẩn E. coli.
Nhiều nghiên cứu khác cũng đã khẳng định sự tấn công vào các enzim bên trong tế bào chất của vi khuẩn qua phân tích sản phẩm tạo thành xung quanh vi khuẩn sau khi nó tiếp xúc với hạt bạc. Theo Sondi và Salopek – Sondi, khả năng diệt khuẩn của hạt bạc tới các vi khuẩn Gram âm là do sự hình thành các “pits” bên trong thành tế bào vi khuẩn [18]. Sau đó, bạc được gom lại trong màng tế bào làm tế bào trở nên thẩm thấu tốt tất cả các chất, tức là mất khả năng kháng nguyên và sẽ chết. Theo Amro [18], hạt kim loại tấn công vào tế bào gây ra sự hình thành các “pits” có hình dạng lộn xộn ở bên trong màng tế bào và thay đổi khả năng thẩm thấu của nó, và giải phóng ra các phân tử lipopolisaccarit và protein.
Danilczuk và cộng sự đã khẳng định khả năng diệt khuẩn của hạt bạc là do hình thành các gốc tự do có gắn hạt bạc (Ag – generated free radicals) qua nghiên cứu ESR của hạt bạc [18]. Ion bạc cũng được chứng minh là có khả năng diệt khuẩn [20]. Cơ chế diệt khuẩn của ion bạc được giải thích là do lực hút tĩnh điện của các ion bạc mang điện tích dương với thành tế bào mang điện tích âm.
Đối với cơ chế vật lý, hạt nano bạc với kích thước nhỏ có thể đâm xuyên qua màng tế bào dẫn đến sự phá hủy màng tế bào và gây ảnh hưởng đến quá trình trao đổi chất của tế bào [21]. Hạt nano bạc cũng có thể tương tác với các hợp chất chứa lưu huỳnh hay phốt pho và làm mất hoạt tính của chúng [22]. Đối với cơ chế hóa học, các ion Ag+ giải phóng từ hạt nao bạc bên trong tế bào có thể tương tác với DNA của tế bào làm mất khả năng tái tạo của chúng [22][21].