CHƯƠNG I : TỔNG QUAN
1.2. HẠT NANO ĐỒNG
1.2.2.4. Ứng dụng của Nano Đồng
a. Đặc tính kháng khuẩn của đồng
Đồng được sử dụng là chất kháng khuẩn trong nhiều thập kỉ nay và nó thể hiện đặc tính kháng khuẩn mạnh và có thể giảm nồng độ vi khuẩn tới 99.9%. Cơ quan bảo vệ mơi trường Hoa Kì [EPA] đã chấp thuận việc sử dụng đồng là chất kháng khuẩn có thể giảm các vi khuẩn có hại đặc trưng có liên quan tới một số loại bệnh nhiễm khuẩn chết người. Hạt đồng Nano được biết đến có hoạt tính kháng khuẩn trong dải rộng chống lại nhiều dòng vi khuẩn gram âm và gram dương. Các hạt oxit đồng hoạt động như chất kháng khuẩn tiềm năng chống lại các vi sinh vật truyền bệnh như E.coli, Bacillus subtilis, Vibria cholera, Pseudomonas aeruginosa, Syphillis typhus và Staphylococcus aureus[60,61].
Dung dịch keo đồng được tổng hợp từ phương pháp polyol sử dụng đồng oxalate làm chất ban đầu đã tạo ra đồng Nano có kích thước hạt 6 nm được khẳng định bởi TEM:
Hình 1.7. Hình ảnh TEM và SEM của hạt Nano Đồng tổng hợp từ các phương pháp, A-Chiết xuất nấm Penicillium waksmanil, B-Nấm H. Lixii, C-Dịch chiết tảo
Bifurcaria bifurcate
Nó thể hiện đặc tính chống lại bệnh hồng lá cho cây cao su bị nhiễm nấm Corticium salmonocolor. Yoon và các đồng nghiệp đã thể hiện ảnh hưởng kháng khuẩn của Nano bạc và đồng trên E.coli trong đó Cu Nano thể hiện hoạt tính kháng khuẩn cao hơn nếu so với bạc Nano. Đồng Nano tổng hợp từ phương pháp khử hóa học ion Cu2+ khi có mặt cetyl ammonium bromide và isopropyl alcohol có kích thước hạt 3-10 nm có tính kháng nấm chống lại các nấm gây bệnh trên cây trồng như Fusarium oxysporum, Alternaria alternate, Curvularia lunata và Phoma. Đồng Nano tổng hợp từ phương pháp polyol nhờ khử đồng acetate ngậm nước khi có mặt tween 80 đã thể hiện tính kháng khuẩn chống lại vi khuẩn Micrococcus luteus, Staphylococcus aureus, Escherichia coli,
Klebsiella pneumonia, Pseudomonas aeruginosa và trên các chủng nấm như Aspergillus flavus, Aspergillus niger và Candida albicans. Ảnh hưởng kháng khuẩn của đồng Nano lên các vi khuẩn được liệt kê ở Bảng 1.3.
Bảng 1.3: Tác động kháng khuẩn của hạt Nano Đồng lên các loại vi khuẩn khác nhau
b. Cơ chế kháng khuẩn của đồng Nano
Các hạt Nano Đồng giải phóng liên tục các ion đồng, chính các ion đồng này tác động trực tiếp lên tế bào vi khuẩn theo các cơ chế đặc thù. Hoạt động giải phóng các ion đồng này được tăng cường hơn khi các hạt Nano Cu ở kích thước nhỏ và diện tích bề mặt lớn cho phép nó tương tác gần với các màng vi khuẩn. Hoạt động kháng khuẩn là do xu hướng của nó thay thế giữa dạng Cu[I] và dạng Cu[II]. Sự khác nhau giữa Cu với các kim loại dạng vết khác, tạo nên các gốc hydroxyl liên kết với các phân tử DNA và tạo thành sự mất trật tự của cấu trúc xoắn ốc nhờ các liên kết ngang trong và giữa các axit nucleic và làm hỏng các proteins quan trọng nhờ liên kết với các nhóm carboxyl và amino sulfhydryl của các axit amin. Điều này làm cho protein tạo enzymes khơng hiệu quả. Nó làm cho các proteins bề mặt tế bào không hoạt động, các protein này cần cho việc chuyển các vật chất đi qua màng tế bào, do đó ảnh hưởng lên sự bền vững của màng tế bào và các lipids màng tế bào. Các ion đồng bên trong tế bào vi khuẩn cũng ảnh hưởng đến các quá trình sinh học. Cơ chế chiết phía sau hiện chưa được biết và cần nghiên cứu sâu hơn. Dựa trên tất cả những nghiên cứu này, có thể thấy ion Cu có ảnh hưởng lên proteins và các enzymes trong các vi khuẩn và tạo cho Cu đặc tính kháng khuẩn [62].
- Đồng là nguyên tố vi lượng rất cần thiết cho các loài động, thực vật bậc cao. Đồng được tìm thấu trong một số loại enzym, bao gồm nhân đồng của cytochrom C oxidas, enzym chứa Cu – Zn superoxid dismustas và nó là kim loại trung tâm của chất chuyên chở oxy hemocyanin. Máu của cua móng ngựa (cua vua) Limulus polyphemus sử dụng đồng thay vì sắt để chuyên chở oxy.
- Theo tiêu chuẩn RDA của Mỹ về đối với người lớn khỏe mạnh là 0,9 mg/ngày. - Đồng được vận chuyển chủ yếu trong máu bởi protein trong huyết tương gọi là
ceruloplasmin. Đồng được hấp thụ trong ruột non và được vận chuyển tới gan bằng liên kết albumin.
- Người ta cho rằng Kẽm và Đồng là cạnh tranh về phương diện hấp thụ trong bộ máy điều tiêu hóa vì thế việc ăn uống dư thừa một chất này sẽ làm thiếu hụt chất kia.
- Các nghiên cứu cũng cho thấy một số người mắc bệnh về thần kinh như bệnh schizophrenia có nồng độ đồng cao hơn trong cơ thể. Tuy nhiên, hiện vẫn chưa rõ mối liên quan của đồng với bệnh này như thế nào (là do cơ thể cố gắng tíhc lũy đồng để chóng lại bệnh hay nồng độ cao của đồng là do căn bệnh này gây ra).
d. Ứng dụng trong lĩnh vực khác
- Bột Nano Đồng phân tán vào trong chất bôi trơn để giảm ma sát bề mặt và sửachữa những khiếm khuyết nhỏ của bề mặt ma sát.
- Trong ngành công nghiệp luyện kim, bột Nano Đồng được sử dụng như là chấtphụ gia nung kết để giảm nhiệt độ thiêu kết trong công nghiệp sản xuất gốm và dụng cụ kim cương.
Hình 1.8: Sản phẩm chăm sóc da MesoCopper
- Nano Đồng được dùng rộng rãi trong lĩnh vực y tế và chống vi khuẩn, kháng nấm. - Ứng dụng làm xúc tác
- Dùng mực in Nano Đồng để in các bản mạch điện tử
- Nano Đồng dùng để khử mùi và loại bỏ dung môi hữu cơ dễ bay hơi trong máyđiều hịa.
Hình 1.9. Lưới lọc Nano Đồng trong máy điều hòa của Toshiba
- Nano Đồng trong tủ lạnh lôi cuốn mùi và hấp thu chúng