1.3.1.1. Đặc điểm và tính chất
Thời gian gần đây hạt bạc nano được quan tâm nghiên cứu rất mạnh mẽ nhờ các thuộc tính ưu việt, chủ yếu liên quan đến tính chất quang học và khả năng kháng khuẩn.
- Tính chất quang học
Hạt nano bạc cĩ tính chất quang học đặc biệt thú vị. Khi photon ánh sáng tương tác với bề mặt của hạt nano bạc, các clectron tự do bên ngồi hạt nano sẽ dao động tạo thành các sĩng điện tử cục bộ gọi là hiện tượng plasmon. Hiện tượng cộng hưởng plasmon bề mặt là sự kích thích các electron tự do bên trong vùng dẫn, dẫn tới sự hình thành các dao động đồng pha. Khi kích thước của bạc nano nhỏ hơn bước sĩng của bức xạ kích thích, hiện tượng này sẽ xuất hiện, dẫn đến cường độ hấp thụ và tán xạ tăng lên cao hơn rất nhiều so với các hạt cùng loại khơng cĩ tính chất plasmon [59].
Quang phổ UV-Vis rất thích hợp trong việc nghiên cứu tính chất quang học của hạt nano bạc. Bước sĩng của tia cực tím cũng như ánh sáng nhìn thấy cĩ thể tương tác với các electron bề mặt của hạt nano bạc. Cực đỉnh peak và chiều rộng nửa peak hấp thụ UV-vis phụ thuộc vào trạng thái plasmon bề mặt của vật liệu. Hình 1.4 biểu diễn một phổ UV-vis đặc trưng của hạt bạc nano.
Hình 1.4. Phổ UV-Vis điển hình của hạt nano bạc [59].
- Đặc tính kháng khuẩn
Cĩ nhiều giả thiết về cơ chế diệt khuẩn của hạt nano bạc và cho đến nay các nhà khoa học vẫn cịn đang tranh cãi. Hạt nano bạc cĩ khả năng bám vào thành tế bào vi khuẩn, xâm nhập và gây ra những thay đổi cấu trúc màng tế bào dẫn đến làm chết tế bào [60]. Một giả thiết khác lại cho rằng sự hình thành các gốc tự do bởi nano bạc đã làm chết tế bào. Đã cĩ các cơng trình nghiên cứu phổ cộng hưởng điện tử chứng minh được sự hình thành gốc tự do khi hạt nano bạc tiếp xúc với vi khuẩn, và gốc tự do đã phá hủy màng tế bào [61].
Cũng cĩ trường phái cho rằng hạt nano bạc sẽ giải phĩng ra ion bạc, ion bạc phản ứng với nhĩm thiol của các enzym quan trọng và ức chế chúng [62,63]. Các tế bào vi khuẩn khi tiếp xúc với hạt nano bạc sẽ bị các ion bạc giải phĩng ra này ức chế một số chức năng và phá hủy tế bào. Sau đĩ, sự ức chế quá trình hơ hấp enzym lại sinh ra oxy hoạt tính sẽ tự tấn cơng chính tế bào vi khuẩn.
Khả năng kháng khuẩn của hạt nano bạc là đặc tính được khai thác nhiều nhất khi ứng dụng thực tế. Ưu điểm chung của vật liệu nano là cĩ bề mặt riêng lớn, dẫn đến tăng đáng kể các hiệu ứng. Với mục đích khử khuẩn, kích thước nhỏ tạo cho vật liệu lợi thế quan trọng trong việc tiếp xúc, xâm nhập vào thành tế bào. Các nghiên cứu đầu tiên trong lĩnh vực này đã cơng bố rằng hạt nano bạc cĩ tác dụng chống viêm và làm cho vết thương mau lành hơn [64,65]. Mặc dù hiệu quả chống viêm của nano bạc được các tác giả chỉ ra rõ ràng, nhưng cơ chế hoạt động và tác dụng phụ của vật liệu vẫn chưa được làm rõ.
1.3.1.2. Các phương pháp chế tạo hạt bạc nano
Hạt bạc nano cĩ thể chế tạo theo con đường “từ trên xuống” (top-down) hoặc “từ dưới lên” (bottom-up). Con đường từ trên xuống được thực hiện bằng cách nghiền cơ học vật liệu khối để thu được hạt nano, sử dụng các kỹ thuật hồ quang điện, laser… [66,67]. Phương pháp này tạo ra sản phẩm dạng bột cĩ độ tinh kiết cao, tuy nhiên các thiết bị sử dụng ở đây rất đắt tiền.
Con đường từ dưới lên được thực hiện bằng cách khử ion bạc về bạc kim loại bằng các phương pháp hĩa học, vật lý hay sinh học, nhưng đơn giản nhất là khử hĩa học bằng muối NaBH4 [68]. Cũng cĩ thể tạo hạt bạc nano bằng cách điện phân dung dịch AgNO3 với sự cĩ mặt của polyethylen glycol [69], hoặc khử bằng năng lượng vi sĩng [70] hay vi sinh vật [71].