Các phƣơng pháp hóa học đƣợc sử dụng là: Khử hóa học, tổng hợp hỗ trợ sóng siêu âm, điện hóa, tổng hợp dƣới sự hỗ trợ của vi sóng, nhiệt dung mơi . Ngồi ra các phƣơng pháp tổng hợp sinh học hoặc sinh hóa cũng đƣợc sử dụng để tổng hợp nano đồng theo nguyên lý từ dƣới lên. Các phƣơng pháp vật lý đƣợc sử dụng là: n mòn lase, lắng đọng hơi chân không, xung điện và nghiền cơ học. Có thể sản xu t hàng loạt hạt nano ằng phƣơng pháp vật lý với các loại kim loại khác nhau, tuy nhiên nhƣợc điểm chính của phƣơng pháp này là ch t lƣợng sản phẩm và n ng su t th p hơn so với phƣơng pháp hóa học
Với phƣơng pháp hóa học, kích thƣớc, tốc độ lớn của mầm tinh thể, hình dáng độ phân ố có thể kiểm soát ằng cách tối ƣu các điều kiện phản ứng nhƣ nhiệt độ, thời gian, ch t ảo vệ, nồng độ ch t khử, tiền ch t, dung mơi[9-11].
Có r t nhiều nghiên cứu trong và ngồi nƣớc nghiên cứu về vật liệu nano: Tình hình nghiên cứu trong nƣớc
17
CuSO4 và ch t khử Borohydride natri trong dung môi polyethylene glycol (PEG) với ch t ền là PVP thu đƣợc hạt nano có kích thƣớc hạt 10nm.
N m 2012, tác giả Võ Quốc Khƣơng tổng hợp nano đồng từ Cu(NO2)2.3H2O và ch t khử là N2H4.2H2O trong dung môi là nƣớc với ch t ền là CTAB và PVP.
Tình hình nghiên cứu ngồi nƣớc
N m 2003, tác giả Hai-tao Zhu tổng hợp nano đồng từ CuSO4.5H2O và ch t khử là hypophosphite trong dung môi là nƣớc với ch t ền là PVP (K30). Kết quả thu đƣợc sau 5 phút khu y trộn nhờ vi sóng, hạt nano có kích thƣớc là 10nm.
N m 2005, Young Hwan Kim sử dụng phƣơng pháp nhiệt phân phức Cu-oleate tổng hợp nano đồng từ CuCl2 trong dung môi là nƣớc với ch t ền là Sodium oleate ở 290oC thu đƣợc hạt nano 12.7nm.
N m 2006, Chunwei tổng hợp nano đồng từ Cu(NO2)2 và ch t khử là Ascor icacid trong dung môi là nƣớc với ch t ền là PVP. Kết quả thu đƣợc hạt nano đồng nhƣng thời gian phản ứng dài, lƣợng tác ch t phản ứng lớn. N m 2009, Zang Qui-li tổng hợp nano đồng từ CuSO4 và ch t khử là Borohyride trong dung môi nƣớc với ch t ền là EDTA thu đƣợc kích thƣớc hạt nano 100nm ở nhiệt độ phản ứng 30o
C.
N m 2010, Mustafa Bicer tổng hợp nano đồng từ CuSO4.5H2O và ch t khử là Asor ic acid trong dung môi nƣớc với ch t ền là CTAB thu đƣợc kích thƣớc hạt nano tại pH = 6.5 là 90nm.
N m 2013, nhóm nghiên cứu trƣờng đại học quốc gia Chung uk Hàn Quốc tổng hợp nano đồng từ CuSO4.5H2O và dịch chiết lá cậy mộc lan trong dung môi nƣớc thu đƣợc hạt nano đồng.
18
1.7 Đặc tính sinh học của nano đồng
Hiện nay, khả n ng kháng thuốc của vi sinh vật đối với các kháng sinh truyền thống ngày càng t ng. Theo tổ chức thú y thế giới, tổ chức lƣơng thực và nông nghiệp, tổ chức Y tế thế giới, nguyên nhân của vệc này là do sử dụngtràn lan kháng sinh trong ch n nuôi, nuôi trồng và chữa ệnh…Để giải quyết v n đề này, hoặc là phải tổng hợp các loại kháng sinh mới, hoặc là tìm ra vật liệu có tác dụng tƣơng đƣơng kháng sinh.
Công nghệ nano là một lĩnh vực khoa học có tiềm n ng ứng dụng to lớn trong y học. Sự kết hợp giữa công nghệ nano và sinh học không chỉ t ng cƣờng khả n ng trong cuộc chiến chống lại mầm ệnh vi sinh vật mà còn thay đổi phƣơng pháp điều trị trong các ệnh nhiễm trùng. Một số đặc tính sinh học của hạt nano đƣợc nghiên cứu ằng nghiệm kháng sinh đồ của các hạt nano kim loại với nhiều phƣơng pháp tổng hợp khác nhau. Có nhiều nghiên cứu chỉ ra rằng các hạt nano kim loại (Ag, Cu, Au) thể hiện khả n ng kháng nhiều loài vi sinh vật khác nhau, ao gồm cả n m, vi khuẩn[12].
Mặc dù các hạt nano kim loại cho th y khả n ng kháng tốt nhiều loại vi sinh nhƣng có những lo ngại về an tồn mơi trƣờng và con ngƣời trong quá trình sử dụng nano kim loại. Sử dụng quá nhiều nano vàng và ạc có thể gây ơ nhiễm mơi trƣờng, ảnh hƣởng đến con ngƣời và động vật. Nano đồng cũng không ngoại lệ, tuy nhiên nano đồng kém ền hơn nano vàng và nano ạc, sau một thời gian chúng dễ dàng chuyển hóa thành các ion đồng. đồng thời trong cơ thể con ngƣời, động vật và thực vậtcó các adenosine triphosphate thực hiện quá trình nội cân ằng, chúng vận chuyển đồng ra khỏi cơ thể . Ngồi ra nano đồng có tính ch t tƣơng tự nhƣ các hạt nano quý nhƣ vàng, ạc. Trong thời gian qua có r t nhiều những nghiên cứu công ố về hoạt tính sinh học của nano đồng trong kháng khuẩn và kháng n m nhƣ:
- Nghiên cứu “Tổng hợp nano đồng từ cây lá đắng, khô đảm thảo” của tác giả S.Devasenan, N.Hajara Beevi, S.S.Jayanthi đ ng trong tạp chí International
19
Journal of ChemTech Research n m 2016 đã tổng hợp đƣợc nano đồng và kháng đƣợc a loại vi khuẩn Escherichia coli, Staphylococcus aureus, Pseudomonas aeruginosa
- Nghiên cứu “Điều chế và khảo sát khả năng kháng nấm của nano đồng trên nấm
Fusarium oxysprorum và phytophthora capsici” của tác giả Dƣơng Minh Mẫn,
Đại học Bách Khoa thành phố Hồ Chí Minh, 2015. Nguyên cứu đã tổng hợp đƣợc nano đồng với kích thƣớc 19 - 53nm kháng đƣợc 100% hai loại n m Fusarium oxysprorum và phytophthora capsici.
- Nghiên cứu “Tổng hợp nano đồng từ dịch chiết lá bàng và sử dụng làm chất
kháng khuẩn” của tác giả Nguyễn Thị Dung, Trƣờng đại học Đà Nẵng, n m 2014
đã tổng hợp đƣợc nano đồng có kích thƣớc từ 15.2nm – 25nm và kháng đƣợc hai loại vi khuẩn E.coli, B. subtilis.
1.8 Đặc điểm sinh học của vi khuẩn Bacillus subtilis
Vi khuẩn Bacillus subtilis thuộc nhóm vi sinh vật hiếm khí hay kỵ khí. Chúng phân ố hầu hết trong môi trƣờng tự nhiên, phần lớn cƣ trú trong đ t và rơm rạ, cỏ khô nên đƣợc gọi là “trực khuẩn cỏ khô,” thông thƣờng đ t trồng trọt có khoảng 106
– 107 triệu CFU/g. Đ t nghèo dinh dƣỡng ở vùng sa mạc, đ t hoang thì sự hiện diện của chúng r t hiếm. Ngoài ra, chúng cịn có mặt trong các nguyên liệu sản xu t nhƣ ột mì (trong ột mì vi khuẩn Bacillus
subtilis chiếm 75 – 79% vi khuẩn tạo ào tử), ột gạo, trong các thực phẩm
nhƣ mắm, tƣơng, chao… Bacillus subtilis đóng vai trị đáng kể về mặt có lợi cũng nhƣ mặt gây hại trong quá trình iến đổi sinh học.
Bacillus subtilis là trực khuẩn nhỏ, hai đầu tròn, ắt màu tím Gram (+), kích
thƣớc 0,5 – 0,8µm x 1,5 – 3µm, đơn lẻ hoặc thành chuỗi ngắn. Vi khuẩn có khả n ng di động, có 8 – 12 lơng, sinh ào tử hình ầu dục nhỏ hơn nằm giữa hoặc lệch tâm tế ào, kích thƣớc từ 0,8 – 1,8µm. Bào tử phát triển ằng cách nảy mầm do sự nứt của ào tử, không kháng acid, có khả n ng chịu nhiệt (ở 100oC trong 180 phút), chịu ẩm, tia tử ngoại, tia phóng xạ, áp su t, ch t sát
20
trùng. Bào tử có thể sống vài n m đến vài chục n m. Đã có những chứng cứ về việc duy trì sức sống của ào tử Bacillus subtilis trong 200 – 300 n m.