Bảng 3.5.Giá trị trung bình thế Zeta các mẫu sau khi tố ưu
Mẫu Thế Zeta trung bình (mV)
SiO2 -51.2
AuNPs 31.6
SiO2@Au 42.9
Hình 3.16. Phân bố đ ện tích trong các mẫu dung dịch SiO2, AuNPs và SiO2@Au
Từ kết quả thế Zeta ở hình 3.16 ta kết luận rằng dung dịch nano vàng và dung dịch SiO2@Au t ch điện dƣơng v tƣơng đối bền và khó bị keo tụ. Kết quả còn cho thấy hạt SiO2@Au bền hơn AuNPs iải thích việc này là do ngồi Citrate hạt SiO2@Au cịn có thêm PEI làm chất bảo vệ nên tạo ra hạt bền hơn dung dịch AuNPs.
42
3.2.5. Phổ tán x Raman.
Để kiểm tra kết quả sau cùng có phù hợp với hƣớng nghiên cứu ứng dụng cho cảm biến sinh học hay khơng, chúng tơi thực hiện kiểm tra tính chất tăng cƣờng tán xạ Raman bề mặt của vật liệu nano vàng lên trên nền vật liệu SiO2. Kết quả đ nh gi thông qua phổ Raman đƣợc cho bên dƣới hình 3.17.
Hình 3.17. Phổ tán xạ Raman vật liệu SiO2 ước v sau k được bọc nano vàng
Qua kết quả phổ tán xạ Raman ở hình 3.17, ta thấy rằng với mẫu silica nó cho ra c c đỉnh đặc trƣng tại các số sóng 597.67, 804.57 và 1080.88 cm-1 phù hợp với kết quả nghiên cứu của ông Chmel và cộng sự [36]. Mẫu có bọc các hạt nano vàng trên bề mặt SiO2 c c đỉnh đặc trƣng của vật liệu Silica vẫn đƣợc giữ nguyên tuy có lệch một ít so với vật Silica gốc nhƣng con số lệch này không đ ng ể. Ngồi ra mẫu có bọc nano vàng còn xuất hiện thêm đỉnh tại số sóng 493.29 cm-1. Số sóng n y ch nh đỉnh tán xạ Raman đặc trƣng của vật liệu nano vàng phù hợp với nghiên cứu của Gonvindaraju và cộng sự [37]. Tại các số sóng này, tín hiệu Raman của vật liệu SiO2@Au cho ra cao hơn nhiều so với tín hiệu của vật liệu SiO2. Ta có thể kết luận đƣợc rằng khi có vật liệu nano vàng phủ trên bề mặt thì tín hiệu Raman đƣợc tăng cƣờng thỏa yêu cầu đặt ra trong việc ứng dụng vào cảm biến sinh học ta đặt ra.
Số sóng Raman (cm-1) Cƣ ờ (a .u. )
43
Từ kết quả trên ta có thể kết luận rằng vật liệu SiO2@Au có tiềm năng rất lớn trong ứng dụng vào cảm biến sinh học, các ứng dụng SERS cũng nhƣ ứng dụng quang học khác. Tuy nhiên câu hỏi đặt ra là khả ănng tăng cƣờng tín hiệu này sẽ thay đổi nhƣ thế nào khi thay đổi nồng độ các hạt nano vàng phủ trên bề mặt SiO2?
3.2.6. Kh o sát ƣởng của nồ h t nano vàng phủ trên bề mặt SiO2 ối v i kh ƣờng tín hiệu tán x Raman
Chúng tôi thực hiện khảo sát ảnh hƣởng của nồng độ hạt nano vàng phủ lên bề mặt SiO2. Hình 3.18 bên dƣới là phổ Raman các mẫu SiO2@Au với nồng độ hạt nano vàng khác nhau.
Hình 3.18. Phổ tán xạ Raman các mẫu SiO2@Au với n độ hạt nano vàng khác nhau.
Từ kết quả quang phổ Raman ở hình 3.18 ta thấy rằng, khi có mặt các hạt nano vàng, tín hiệu Raman của vật liệu SiO2 đƣợc tăng cƣờng rõ rệt hi tăng nồng độ hạt nano vàng từ 0.05 mM lên 0.4 mM thì tính hiệu cũng đƣợc tăng cƣờng theo. Tuy nhiên hi tăng nồng độ hạt nano vàng lên cao tới mức 0.8 mM thì tín hiệu Raman của vật liệu SiO2 lại giảm hơn thấy rõ so với mẫu 0 4 m Đồng thời tín hiệu của hạt nano v ng tăng vọt lên rõ rệt Điều đó chứng tỏ rằng hi tăng nồng độ nano vàng lên quá cao sẽ dẫn đến trƣờng hợp các hạt nano vàng bám vào hạt
Số sóng Raman (cm-1) Cƣ ờ (a .u. )
44
SiO2 và kết tụ lại càng nhiều. Từ đó che mất đi t n hiệu từ các hạt SiO2 nên các pea đặc trƣng của SiO2 có sự yếu đi thay v o đó t n hiệu nano v ng tăng ên
Từ kết quả khảo s t trên chúng tôi đƣa ra ết luận rằng, khi tăng nồng độ nano vàng thì tín hiệu tán xạ Raman sẽ rõ nét hơn Tuy nhiên hi tăng đến mức n o đó sẽ dẫn tới tín hiệu bị giảm đi do có hiện tƣợng kết tụ.
45
CHƢƠNG 4. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 4.1. Kết lu n
Thông qua kết quả thu đƣợc ở chƣơng 3 chúng tôi đƣa ra c c kết luận nhƣ sau: 1. Tổng hợp đƣợc vật liệu SiO2@Au bằng phƣơng ph p hử hóa học trong đó có khảo sát chi tiết các yếu tố ảnh hƣởng đến quá trình tổng hợp vật liệu nhƣ: nhiệt độ phản ứng, thời gian phản ứng, tỉ lệ HAuCl4 và Citrate, thời gian tiếp xúc PEI và SiO2 và nồng độ citrate. Từ các kết quả khảo s t chúng tôi đã ựa chọn đƣợc điều kiện tối ƣu để tổng hợp vật liệu SiO2@Au gồm nhiệt độ phản ứng là 80 oC, thời gian phản ứng là 6h, thời gian tiếp xúc giữa PEI và SiO2 là 48h, tỉ lệ HAuCl4 và citrate là 1: 21 với nồng độ citrate ban đầu là 4,2 mM.
2. Thực hiện c c phép phân t ch ch thƣớc (DLS), cấu trúc bề mặt (SEM), khả năng hấp thụ ánh sáng trong khoảng tử ngoại khả kiến (UV-Vis) và thế Zeta để nghiên cứu c c đặc trƣng của vật liệu SiO2@Au đƣợc tổng hợp trong điều kiện tối ƣu ết quả cho thấy vật liệu SiO2@Au có ch thƣớc trung bình rơi v o hoảng từ 560 nm đến 580 nm, có lõi là các hạt SiO2 có ch thƣớc 300 nm và vỏ bọc là các hạt vàng hình cầu có ch thƣớc trung bình khoảng 40 nm. Vật liệu SiO2@Au tƣơng đối bền và khó bị keo tụ do giá trị thế Zeta trung bình là 42.9 mV.
3. Kết quả phân tích phổ Raman cho thấy việc bọc các AuNPs bao quanh SiO2 khả năng tăng cƣờng tính hiệu Raman tốt. Kết quả khảo sát cho thấy hi tăng nồng độ nano vàng thì tín hiệu Raman sẽ đƣợc tăng cƣờng theo Tuy nhiên hi tăng nhiều hơn nữa, tín hiệu sẽ bị giảm. Vật liệu SiO2@Au có tiềm năng ớn cho các ứng dụng về quang nói chung và cảm biến sinh học miễn dịch nói riêng.
Từ những kết luận nêu trên, chúng tôi đã ho n th nh mục đ ch v nhiệm vụ đặt ra của đề tài.
4.2. Kiến nghị
Khả năng tăng cƣờng tín hiệu Raman của vật liệu SiO2 bọc v ng đã đƣợc thể hiện rõ trong khóa luận. Tuy nhiên, khóa luận chỉ kết thúc với mục đ ch tăng cƣờng giới hạn phát hiện của cảm biến m chƣ đi sâu về phần kết hợp kháng nguyên kháng thể để tạo ra sản phẩm cuối cùng là một cảm biến hồn chỉnh. Thơng qua các kết quả thu đƣợc v định hƣớng sẵn có của đề t i chúng tơi đƣa ra c c iến nghị nhƣ sau:
-Thực hiện thêm các khảo s t để tổng hợp đƣợc vật liệu SiO2 bọc nano v ng đẹp hơn v đều hơn
-Thực hiện tiếp đề tài với c c đ nh gi về quang phát quang của vật liệu để hƣớng tới ứng dụng cho cảm biến sinh học miễn dịch.
-Tiếp tục hƣớng phát triển của đề tài với bƣớc cố định kháng nguyên kháng thể ên đế vật liệu SiO2 bọc vàng chúng tôi tổng hợp đƣợc trong khóa luận này.
46
-Thực hiện các thí nghiệm phát hiện vi khuẫn thông thƣờng trên nền vật liệu SiO2 bọc nano vàng có cố định kháng nguyên kháng thể để kiểm tra độ chính xác của hệ. -Phát triển tiếp các phần còn lại của đề t i cho đến khi hoàn thành cảm biến sinh học miễn dịch trên nền vật liệu SiO2 bọc nano vàng.
-Hợp tác với các bộ phận có iên quan đến các ngành y học để nghiên cứu phát triễn tiếp cảm biến nhầm mục đ ch giải quyết các vấn đề về vi sinh vật cho con ngƣời nhƣ chúng tôi đã nêu ở phần mở đầu.
TÀI LIỆU THAM KHẢO Tài liệu tiếng Việt
1. Nguyễn Công Tráng, T.T.M.N., Nguyễn Quang Huấn, Lại Xuân Nghiễm, Nguyễn Doãn Th i Đỗ Thế Chân, Trần Quế Chi, Nguyễn Quốc Trung 2007) “Nghiên cứu công nghệ chế tạo và hạt tính xúc tác của nano vàng trên nền chất mang Fe2O3” Tạp chí Hóa học Đại học Quốc Gia,45 (6): p.
671-675.
2. Lê Thị Lành 2015) “Luận án tiến sĩ hoa học nghiên cứu chết tạo vàng nano và một số ứng dụng” Bộ giáo dục v đ o ạo-T ườ đại học Huế. 3. Đặng Mậu Chiến 2018) “Vật liệu nano-Phƣơng ph p chế tạo đ nh gi v
ứng dụng” NXB Đại học gia Quốc TP. HCM-Viện công nghệ nano, p. 31.
Tài liệu tiếng Anh
4. Geneva, Switzerland (2006). "2006 Report on the global AIDS epidemic".
Joint United Nations Programme on HIV/AIDS.
5. Nam Trung tâm Đ p ứng khẩn cấp sự kiện y tế công cộng Việt (2020). "Bản tin cập nhật dịch bệnh Covid-19". Bộ y tế - Cục y tế dự phòng.
6. Sneha, Krishnamurthy, Esterle, Andrea, Sharma, Nilesh, & Sahi, Shivendra (2014). "Yucca-derived synthesis of gold nanomaterial and their catalytic potential". Nanoscale research letters, 9, 627.
7. Wang, Zhong-Sheng, & Zhang, Lu (2016). "Gold Nanoparticles as an Ultrathin Scattering Layer For Efficient Dye-Sensitized Solar Cells". J.
Mater. Chem. C, 4.
8. Huang, Xiaohua, Jain, Prashant K., El-Sayed, Ivan H., & El-Sayed, Mostafa A. (2007). "Gold nanoparticles: interesting optical properties and recent applications in cancer diagnostics and therapy". Nanomedicine, 2(5), 681- 693.
9. Murphy, Catherine J., Sau, Tapan K., Gole, Anand M., Orendorff, Christopher J., Gao, Jinxin, Gou, Linfeng, Hunyadi, Simona E., & Li, Tan (2005). "Anisotropic Metal Nanoparticles: Synthesis Assemb y and ptica Applications". The Journal of Physical Chemistry B, 109(29), 13857-13870. 10. Ajdari, Niloofar, Vyas, Cian, Bogan, Stephanie L., Lwaleed, Bashir A., &
Cousins, Brian G. (2017). "Gold nanoparticle interactions in human blood: a model evaluation". Nanomedicine: Nanotechnology, Biology and Medicine, 13(4), 1531-1542.
11. Cytodiagnostic (2011). "Introduction to Gold Nanoparticle Characterization".
Cytodiagnostic.com, Ultraviolet-Visible (UV-Vis) Spectroscopy.
12. Kannan, P., & John, S. Abraham (2009). "Determination of nanomolar uric and ascorbic acids using enlarged gold nanoparticles modified electrode".
13. Wang, Cun, Yuan, Ruo, Chai, Yaqin, Chen, Shihong, Hu, Fangxin, & Zhang, Meihe (2012). "Simultaneous determination of ascorbic acid, dopamine, uric acid and tryptophan on gold nanoparticles/overoxidized-polyimidazole composite modified glassy carbon electrode". Analytica Chimica Acta, 741, 15-20.
14. Cai, Weibo, Gao, Ting, Hong, Hao, & Sun, Jiangtao (2008). "Applications of gold nanoparticles in cancer nanotechnology". Nanotechnology, science and
applications, 1, 17-32.
15. Seoudi, Roshdi, & Said, Doaa A. (2011). "Studies on the Effect of the Capping Materials on the Spherical Gold Nanoparticles Catalytic Activity".
World Journal of Nano Science and Engineering, Vol.01No.02, 10.
16. Zhou, Xi, Xu, Wenlong, Wang, Yan, Kuang, Qin, Shi, Yanfeng, Zhong, Lubin, & Zhang, Qiqing (2010). "Fabrication of Cluster/Shell Fe3O4/Au Nanoparticles and Application in Protein Detection via a SERS Method".
The Journal of Physical Chemistry C, 114(46), 19607-19613.
17. Wang, Keli, Wang, Yanping, Wang, Chongwen, Jia, Xiaofei, Li, Jia, Xiao, Rui, & Wang, Shengqi (2018). "Facile synthesis of high-performance SiO2@Au core–shell nanoparticles with high SERS activity". RSC Advances, 8(54), 30825-30831.
18. strows i J C i hai ovs y A Bussian D A Summers A Buratto S & Bazan C 2006) "Enhancement of Phosphorescence by Surface-Plasmon Resonances in Colloidal Metal Nanoparticles: The Role of Aggregates". Advanced Functional Materials, 16(9), 1221-1227.
19. Soller, T., Ringler, M., Wunderlich, M., Klar, T. A., Feldmann, J., Josel, H. P., Markert, Y., Nichtl, A., & Kürzinger, K. (2007). "Radiative and Nonradiative Rates of Phosphors Attached to Gold Nanoparticles". Nano
Letters, 7(7), 1941-1946.
20. Hurst, K. M., Ansari, N., Roberts, C. B., & Ashurst, W. R. (2011). "Self- Assembled Monolayer-Immobilized Gold Nanoparticles as Durable, Anti- Stiction Coatings for MEMS". Journal of Microelectromechanical Systems, 20(2), 424-435.
21. Lucas, Thomas M., Moiseeva, Evgeniya V., Zhang, Guandong, Gobin, Andre M., & Harnett, Cindy K. (2013). "Thermal properties of infrared absorbent gold nanoparticle coatings for MEMS applications". Sensors and
Actuators A: Physical, 198, 81-86.
22. Mutti, P., Ghislotti, G., Bertoni, S., Bonoldi, L., Cerofolini, G. F., Meda, L., Grilli, E., & Guzzi, M. (1995). "Room‐temperature visible luminescence from silicon nanocrystals in silicon implanted SiO2 layers". Applied Physics
Letters, 66(7), 851-853.
23. Wang, Rui, Ji, Xiaohui, Huang, Zhenzhen, Xue, Yurui, Wang, Dayang, & Yang, Wensheng (2016). "Citrate-Regulated Surface Morphology of SiO2@Au Particles To Control the Surface Plasmonic Properties". The
24. Xu, Shuping, Hartvickson, Shay, & Zhao, Julia Xiaojun (2008). "Engineering of SiO2−Au−Si 2 Sandwich Nanoaggregates Using a Building Block: Single, Double, and Triple Cores for Enhancement of Near Infrared Fluorescence". Langmuir, 24(14), 7492-7499.
25. Yeshchenko, Oleg A., Bondarchuk, Illya S., & Losytskyy, Mykhaylo Yu (2014). "Surface plasmon enhanced photoluminescence from copper nanoparticles: Influence of temperature". Journal of Applied Physics, 116(5), 054309.
26. Moores, Audrey, & Goettmann, Frédéric (2006). "The plasmon band in noble metal nanoparticles: an introduction to theory and applications". New
Journal of Chemistry, 30(8), 1121-1132.
27. Peiris, Sunari, McMurtrie, John, & Zhu, H. (2015). "Metal nanoparticle photocatalysts: Emerging processes for green organic synthesis". Catal. Sci.
Technol., 6.
28. Pérez-Juste, Jorge, Pastoriza-Santos, Isabel, Liz-Marzán, Luis M., & Mulvaney, Paul (2005). "Gold nanorods: Synthesis, characterization and applications". Coordination Chemistry Reviews, 249(17), 1870-1901.
29. De Caro, Cosimo, & Haller, Claudia (2015). "UV/VIS Spectrophotometry - Fundamentals and Applications)
30. Das, Ruchita S., & Agrawal, Y. K. (2011). "Raman spectroscopy: Recent advancements, techniques and applications". Vibrational Spectroscopy, 57(2), 163-176.
31. Xue, Junguo, Wang, Chungang, & Ma, Zhanfang (2007). "A facile method to prepare a series of SiO2@Au core/shell structured nanoparticles".
Materials Chemistry and Physics, 105(2), 419-425.
32. Szunerits, Sabine, Spadavecchia, Jolanda, & Boukherroub, Rabah (2014). "Surface plasmon resonance: Signal amplification using colloidal gold nanoparticles for enhanced sensitivity". Reviews in Analytical Chemistry, 33. 33. Link, Stephan, & El-Sayed, Mostafa A. (1999). "Size and Temperature
Dependence of the Plasmon Absorption of Colloidal Gold Nanoparticles".
The Journal of Physical Chemistry B, 103(21), 4212-4217.
34. Li, Chunfang, Li, Dongxiang, Wan, Gangqiang, Xu, Jie, & Hou, Wanguo (2011). "Facile synthesis of concentrated gold nanoparticles with low size- distribution in water: temperature and pH controls". Nanoscale Research
Letters, 6(1), 440.
35. Song, Zhixuan, Shi, Jun, Zhang, Zheng, Qi, Zeer, Han, Shangru, & Cao, Shaokui (2018). "Mesoporous silica-coated gold nanorods with a thermally responsive polymeric cap for near-infrared-activated drug delivery". Journal
of Materials Science, 53.
36. Chmel, A., Eranosyan, G. M., & Kharshak, A. A. (1992). "Vibrational spectroscopic study of Ti-substituted SiO2". Journal of Non-Crystalline
37. Govindaraju, S., Ramasamy, M., Baskaran, R., Ahn, S. J., & Yun, K. (2015). "Ultraviolet light and laser irradiation enhances the antibacterial activity of glucosamine-functionalized gold nanoparticles". Int J Nanomedicine, 10 Spec Iss(Spec Iss), 67-78.