(Luận án tiến sĩ) Nghiên cứu xử lý kháng khuẩn cho vải viscose bằng nano bạc tổng hợp xanh và fibroin tơ tằm

(Luận án tiến sĩ) Nghiên cứu xử lý kháng khuẩn cho vải viscose bằng nano bạc tổng hợp xanh và fibroin tơ tằm(Luận án tiến sĩ) Nghiên cứu xử lý kháng khuẩn cho vải viscose bằng nano bạc tổng hợp xanh và fibroin tơ tằm(Luận án tiến sĩ) Nghiên cứu xử lý kháng khuẩn cho vải viscose bằng nano bạc tổng hợp xanh và fibroin tơ tằm(Luận án tiến sĩ) Nghiên cứu xử lý kháng khuẩn cho vải viscose bằng nano bạc tổng hợp xanh và fibroin tơ tằm(Luận án tiến sĩ) Nghiên cứu xử lý kháng khuẩn cho vải viscose bằng nano bạc tổng hợp xanh và fibroin tơ tằm(Luận án tiến sĩ) Nghiên cứu xử lý kháng khuẩn cho vải viscose bằng nano bạc tổng hợp xanh và fibroin tơ tằm(Luận án tiến sĩ) Nghiên cứu xử lý kháng khuẩn cho vải viscose bằng nano bạc tổng hợp xanh và fibroin tơ tằm(Luận án tiến sĩ) Nghiên cứu xử lý kháng khuẩn cho vải viscose bằng nano bạc tổng hợp xanh và fibroin tơ tằm(Luận án tiến sĩ) Nghiên cứu xử lý kháng khuẩn cho vải viscose bằng nano bạc tổng hợp xanh và fibroin tơ tằm(Luận án tiến sĩ) Nghiên cứu xử lý kháng khuẩn cho vải viscose bằng nano bạc tổng hợp xanh và fibroin tơ tằm(Luận án tiến sĩ) Nghiên cứu xử lý kháng khuẩn cho vải viscose bằng nano bạc tổng hợp xanh và fibroin tơ tằm(Luận án tiến sĩ) Nghiên cứu xử lý kháng khuẩn cho vải viscose bằng nano bạc tổng hợp xanh và fibroin tơ tằm(Luận án tiến sĩ) Nghiên cứu xử lý kháng khuẩn cho vải viscose bằng nano bạc tổng hợp xanh và fibroin tơ tằm(Luận án tiến sĩ) Nghiên cứu xử lý kháng khuẩn cho vải viscose bằng nano bạc tổng hợp xanh và fibroin tơ tằm(Luận án tiến sĩ) Nghiên cứu xử lý kháng khuẩn cho vải viscose bằng nano bạc tổng hợp xanh và fibroin tơ tằm(Luận án tiến sĩ) Nghiên cứu xử lý kháng khuẩn cho vải viscose bằng nano bạc tổng hợp xanh và fibroin tơ tằm(Luận án tiến sĩ) Nghiên cứu xử lý kháng khuẩn cho vải viscose bằng nano bạc tổng hợp xanh và fibroin tơ tằm(Luận án tiến sĩ) Nghiên cứu xử lý kháng khuẩn cho vải viscose bằng nano bạc tổng hợp xanh và fibroin tơ tằm(Luận án tiến sĩ) Nghiên cứu xử lý kháng khuẩn cho vải viscose bằng nano bạc tổng hợp xanh và fibroin tơ tằm(Luận án tiến sĩ) Nghiên cứu xử lý kháng khuẩn cho vải viscose bằng nano bạc tổng hợp xanh và fibroin tơ tằm(Luận án tiến sĩ) Nghiên cứu xử lý kháng khuẩn cho vải viscose bằng nano bạc tổng hợp xanh và fibroin tơ tằm(Luận án tiến sĩ) Nghiên cứu xử lý kháng khuẩn cho vải viscose bằng nano bạc tổng hợp xanh và fibroin tơ tằm(Luận án tiến sĩ) Nghiên cứu xử lý kháng khuẩn cho vải viscose bằng nano bạc tổng hợp xanh và fibroin tơ tằm(Luận án tiến sĩ) Nghiên cứu xử lý kháng khuẩn cho vải viscose bằng nano bạc tổng hợp xanh và fibroin tơ tằm(Luận án tiến sĩ) Nghiên cứu xử lý kháng khuẩn cho vải viscose bằng nano bạc tổng hợp xanh và fibroin tơ tằm(Luận án tiến sĩ) Nghiên cứu xử lý kháng khuẩn cho vải viscose bằng nano bạc tổng hợp xanh và fibroin tơ tằm(Luận án tiến sĩ) Nghiên cứu xử lý kháng khuẩn cho vải viscose bằng nano bạc tổng hợp xanh và fibroin tơ tằm

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

LUẬN ÁN TIẾN SĨ CÔNG NGHỆ DỆT, MAY

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:

GVC TS NGUYỄN NGỌC THẮNG

Hà Nội – 2022

i

LỜI CAM ĐOAN

Tác giả xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tác giả dưới sự hướng dẫn của TS Nguyễn Ngọc Thắng Các số liệu và kết quả trong luận án là trung thực, được các đồng tác giả cho phép sử dụng và chưa từng được tác giả khác công

bố trong bất kỳ công trình nào khác

Hà Nội, ngày 21 tháng 01 năm 2022

Giáo viên hướng dẫn

GVC TS Nguyễn Ngọc Thắng

Tác giả

Võ Thị Lan Hương

ii

LỜI CẢM ƠN

Lời đầu tiên, tôi xin bày tỏ lòng kính trọng và biết ơn sâu sắc nhất đến TS Nguyễn Ngọc Thắng, người đã hết lòng quan tâm hướng dẫn, dìu dắt tôi trong suốt quá trình học tập và thực hiện luận án này

Tôi xin chân thành cảm ơn các Thầy Cô giáo thuộc Bộ môn Vật liệu và Công nghệ Hóa dệt, Viện Dệt may - Da giầy và Thời trang, Phòng đào tạo - Bộ phận đào tạo sau Đại học, Trung tâm Khoa học và Công nghệ Cao su, Trung tâm nghiên cứu

và phát triển công nghệ sinh học, Viện Công nghệ Sinh học và Công nghệ Thực phẩm, Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội đã giúp đỡ và tạo điều kiện thuận lợi nhất cho tôi trong quá trình học tập và nghiên cứu Đồng thời, tôi xin cảm ơn Viện Kỹ thuật nhiệt đới, Viện Khoa học vật liệu, Viện Hóa học thuộc Viện Hàn lâm KH&CN Việt Nam

đã hỗ trợ tôi thực hiện một số phân tích trong luận án

Tôi cũng gửi lời cảm ơn chân thành và sâu sắc đến Ban giám hiệu, Khoa Công nghệ Sợi dệt Trường Đại học Công nghiệp Dệt may Hà Nội, nơi tôi đang công tác,

đã tạo điều kiện cho tôi được học tập và nghiên cứu

Cuối cùng, tôi xin gửi lời cảm ơn tới gia đình, những người thân yêu gần gũi nhất đã luôn động viên, san sẻ và gánh vác công việc, luôn tạo điều kiện tốt nhất để tôi yên tâm hoàn thành luận án

Hà Nội, ngày 21 tháng 01 năm 2022

Tác giả

Võ Thị Lan Hương

iii

MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN i

LỜI CẢM ƠN ii

MỤC LỤC iii

DANH MỤC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT vi

DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU viii

DANH MỤC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ x

MỞ ĐẦU xiv

1 Lý do chọn đề tài xiv

2 Mục tiêu nghiên cứu của luận án xv

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu của luận án xvi

4 Nội dung nghiên cứu của luận án xvi

5 Phương pháp nghiên cứu của luận án xvi

6 Ý nghĩa khoa học của luận án xvii

7 Giá trị thực tiễn của luận án xvii

8 Những điểm mới của luận án xvii

9 Kết cấu của luận án xvii

Chương 1 TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU 1

1.1 Tổng quan về xử lý kháng khuẩn cho vải viscose 1

1.1.1 Tổng quan về vải viscose 1

1.1.2 Tổng quan về xử lý kháng khuẩn cho vải viscose 4

1.2 Tổng quan về nano bạc và phương pháp tổng hợp 12

1.2.1 Nano bạc 12

1.2.2 Tổng quan về tổng hợp nano bạc bằng phương pháp hoá học xanh sử dụng dịch chiết thực vật 17

1.2.3 Xử lý kháng khuẩn cho vật liệu từ cellulose bằng nano bạc 23

1.3 Tổng quan về fibroin tơ tằm 31

1.3.1 Cấu tạo của fibroin 31

1.3.2 Tính chất của fibroin 33

1.3.3 Ứng dụng của fibroin tơ tằm 34

1.3.4 Tổng quan về hòa tan và tái sinh fibroin tơ tằm 37

1.4 Tổng quan về đánh giá hoạt tính kháng khuẩn 42

1.4.1 Phương pháp đánh giá hoạt tính kháng khuẩn của chất kháng khuẩn 42

iv

1.4.2 Phương pháp đánh giá hoạt tính kháng khuẩn của vật liệu dệt 45

1.4.3 Phương pháp kiểm tra độ bền kháng khuẩn của vật liệu dệt 49

1.5 Kết luận phần tổng quan và hướng nghiên cứu của luận án 50

1.5.1 Kết luận phần tổng quan 50

1.5.2 Hướng nghiên cứu của luận án 51

Chương 2 ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 53 2.1 Đối tượng nghiên cứu 53

2.1.1 Vật liệu 53

2.1.2 Hóa chất 53

2.1.3 Dụng cụ và thiết bị 53

2.1.4 Các chủng vi khuẩn thử nghiệm 54

2.2 Nội dung nghiên cứu 54

2.2.1 Tổng hợp nano bạc bằng phương pháp hóa học xanh 54

2.2.2 Hòa tan và tái sinh fibroin tơ tằm 55

2.2.3 Xử lý kháng khuẩn cho vải viscose bằng dung dịch nano bạc và fibroin tơ tằm 55

2.3 Phương pháp nghiên cứu 56

2.3.1 Nghiên cứu lý thuyết 56

2.3.2 Phương pháp thực nghiệm 56

2.3.3 Phương pháp đánh giá khả năng kháng khuẩn 66

2.3.4 Phương pháp phân tích 71

2.3.5 Phương pháp xác định tính chất của vật liệu dệt 74

2.4 Kết luận chương 2 75

Chương 3 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 76

3.1 Tổng hợp nano bạc bằng phương pháp hóa học xanh 76

3.1.1 Sử dụng dịch chiết quả Bồ hòn làm chất khử 76

3.1.2 Sử dụng dịch chiết lá Huyết dụ làm chất khử 81

3.2 Hòa tan và tái sinh fibroin tơ tằm 90

3.2.1 Khả năng hòa tan của fibroin tơ tằm trong các hệ dung môi 90

3.2.2 Khả năng tái sinh của fibroin tơ tằm 91

3.2.3 Đề xuất cơ chế hòa tan và tái sinh của fibroin trên vải viscose 100

3.3 Xử lý kháng khuẩn cho vải viscose bằng dung dịch nano bạc và fibroin tơ tằm 101

3.3.1 Vải viscose được xử lý bằng dung dịch nano bạc (VisAg) 101

v

3.3.2 Vải viscose được xử lý bằng dung dịch nano bạc và fibroin tơ tằm 109

3.3.3 Đánh giá một số tính chất tiện nghi của vải sau xử lý 125

3.4 Đề xuất cơ chế liên kết giữa vải viscose với fibroin tơ tằm và AgNPs 128

3.5 Kết luận chương 3 128

KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG NGHIÊN CỨU TIẾP THEO 130

DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ CỦA LUẬN ÁN 131

TÀI LIỆU THAM KHẢO 132

vi

DANH MỤC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT

AAS : Atomic Absorption Spectrometry – Phổ hấp thụ nguyên tử

AFFSAPS : The French Agency for the Safety of Health Products - Cơ quan

Quản lý Dược phẩm Pháp AgCl-NPs : Nano bạc clorua

AgCol : Nano bạc được tổng hợp bằng phương pháp hoá học xanh sử

dụng dịch chiết lá Huyết dụ

AgNPs : Silver Nanoparticles – Nano bạc

AgSa : Nano bạc được tổng hợp bằng phương pháp hoá học xanh sử

dụng dịch chiết quả Bồ hòn ATP : Adenosine Triphosphate - Phân tử mang năng lượng, có chức

năng vận chuyển năng lượng đến các nơi cần thiết để tế bào sử dụng

BHI : Brain Heart Infusion – Môi trường nuôi cấy vi khuẩn

BSAC : British Society for Antimicrobial Chemotherapy - Hội Hóa liệu

kháng sinh Anh quốc

Ca/Et : Hệ dung môi canxi clorua /Etanol

Ca/Et/W : Hệ dung môi canxi clorua /Etanol/Nước

CFU : Colony-Forming Unit - Đơn vị tạo khuẩn lạc

CLSI : Clinical and Laboratory Standards Institute - Viện Tiêu chuẩn

lâm sàng và xét nghiệm Hoa KỳC3G : Cyanidin-3-Glucoside

DeSilk : Degummed Silk - Tơ tằm đã chuội keo sericin

DIN : German Institute For Standardization - Viện tiêu chuẩn Đức

DNA : Deoxyribonucleic acid - Phân tử axit nucleic mang thông tin di

truyền dưới dạng bộ ba mã di truyền quy định mọi hoạt động

ban Châu Âu về Thử nghiệm Tính nhạy cảm với Kháng sinh

Fib : Silk Fibroin - Fibroin tơ tằm

FTIR : Fourier-Transform Infrared Spectroscopy - Phổ hồng ngoại

biến đổi Fourier KLPT : Khối lượng phân tử

vii

LiEt : Hệ dung môi Liti bromua/Etanol

LiEtW : Hệ dung môi Liti bromua/Etanol/Nước

LiW : Hệ dung môi Liti bromua/Nước

MIC : Minimal Inhibitory Concentration - Nồng độ ức chế tối thiểu

MBC : Minimal Bactericidal Concentration - Nồng độ diệt khuẩn tối

thiểu QAS : Quaternary ammonium salts - Muối amoni bậc bốn

QPS : Quaternary phosphonium salts - Muối phosphonium bậc bốn

ReS.Al : Fibroin tái sinh bằng nhôm sunphat

ReS.Ax : Fibroin tái sinh bằng axeton

ReS.Ca : Fibroin tái sinh bằng dung dịch canxi clorua

ROS : Reactive Oxygen Species - Oxi hoạt hóa

SEM : Scanning Electron Microscope - Kính hiển vi điện tử quét

So : Raw Silk - Tơ tằm mộc

TEM : Transmission Electron Microscopy - Kính hiển vi điện tử

truyền qua TLC : Thin-layer chromatography - Sắc ký lớp mỏng

UV : Ultraviolet - Tử ngoại

UV-Vis : Ultraviolet-Visible - Tử ngoại - Khả kiến

VisAg : Vải viscose được xử lý bằng nano bạc

VisAgWx : Vải viscose được xử lý bằng nano bạc và x chu kỳ giặt

VisAgFib : Vải viscose xử lý bằng nano bạc trước, fibroin sau

VisAgFibWx : Vải viscose xử lý bằng nano bạc trước, fibroin sau và x lần giặt VisFib : Vải viscose được xử lý bằng fibroin

VisFibWx : Vải viscose được xử lý bằng fibroin và x chu kỳ giặt

VisFibAg : Vải viscose xử lý bằng fibroin trước, nano bạc sau

VisFibAgWx : Vải viscose xử lý bằng fibroin trước, nano bạc sau và x lần giặt VisFib@Ag : Vải viscose được xử lý bằng hỗn hợp fibroin và nano bạc VisFib@AgWx : Vải viscose được xử lý bằng hỗn hợp fibroin và nano bạc, x

lần giặt

XRD : X-Ray Difraction - Nhiễu xạ tia X

w.o.f : Weight of fabric - So với khối lượng của vải

viii

DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU

Bảng 1.1: Các kích thước mắt xích cellulose [9] 3

Bảng 1.2: Tính chất cơ lý của một số loại xơ viscose 3

Bảng 1.3: Một số loại thực vật được dùng để tổng hợp AgNPs 17

Bảng 1.4: Các saponin có trong quả Bồ hòn 21

Bảng 1.5: Các axit amin có trong fibroin tơ tằm Bombyx mori [152] 32

Bảng 1.6: Ứng dụng của fibroin tơ tằm tái sinh trong lĩnh vực y sinh [157] 35

Bảng 1.7: Các hệ dung môi hoà tan fibroin tơ tằm [167] 37

Bảng 1.8: Điều kiện thử nghiệm kháng khuẩn theo CLSI [178] 43

Bảng 1.9: Một số phương pháp đánh giá hoạt tính kháng khuẩn của hàng dệt may [1] 45

Bảng 2.1: Thông số kỹ thuật của vải 53

Bảng 2.2: Các chủng vi khuẩn gây bệnh 54

Bảng 2.3: Các phương án hoà tan của fibroin tơ tằm 60

Bảng 2.4: Các dung môi để tái sinh fibroin 60

Bảng 2.5: Điều kiện xử lý vải viscose bằng AgNPs và ký hiệu mẫu 64

Bảng 2.6: Điều kiện xử lý và ký hiệu mẫu vải xử lý theo phương án 1 64

Bảng 2.7: Điều kiện xử lý và ký hiệu mẫu vải được xử lý theo phương án 2 65

Bảng 2.8: Điều kiện xử lý và ký hiệu mẫu vải được xử lý theo phương án 3 66

Bảng 3.1: Hàm lượng saponin có trong dịch chiết quả Bồ hòn 76

Bảng 3.2: Hàm lượng anthocyanin có trong dịch chiết lá Huyết dụ 82

Bảng 3.3: Kết quả đo màu của các mẫu vải được nhuộm bằng thuốc nhuộm axit 98

Bảng 3.4: Kết quả đo màu của các mẫu vải được nhuộm bằng thuốc nhuộm hoạt tính 99

Bảng 3.5: Hàm lượng fibroin của các mẫu vải VisFib trước và sau các chu kỳ giặt 99 Bảng 3.6: Kết quả đo màu của các mẫu vải VisAg khi thay đổi mức ép 102

Bảng 3.7: Kết quả đo màu của các mẫu vải VisAg khi thay đổi nồng độ AgNPs 104 Bảng 3.8: Hiệu suất kháng khuẩn của vải VisAg trước và sau các chu kỳ giặt 106

Bảng 3.9: Hàm lượng AgNPs trên vải VisAg trước và sau 30 chu kỳ giặt 108

Bảng 3.10: Kết quả đo màu của các mẫu vải VisAgFib khi thay đổi nồng độ AgNPs 109

Bảng 3.11: Hiệu suất kháng khuẩn của vải VisAgFib trước và sau các chu kỳ giặt 111

Bảng 3.12: Hàm lượng AgNPs trên vải VisAgFib trước và sau 30 chu kỳ giặt 113

Bảng 3.13: Hàm lượng fibroin của các mẫu vải VisAgFib trước và sau 30 chu kỳ giặt 114

Bảng 3.14: Kết quả đo màu của các mẫu vải VisFibAg khi thay đổi nồng độ AgNPs 115

ix

Bảng 3.15: Hiệu suất kháng khuẩn của vải VisFibAg trước và sau các chu kỳ giặt 117 Bảng 3.16: Hàm lượng AgNPs trên vải VisFibAg trước và sau 30 chu kỳ giặt 119 Bảng 3.17: Hàm lượng fibroin của các mẫu vải VisFibAg trước và sau 30 chu kỳ giặt 119 Bảng 3.18: Kết quả đo màu của các mẫu vải VisFib@Ag khi thay đổi nồng độ AgNPs 120 Bảng 3.19: Hiệu suất kháng khuẩn của vải VisFib@Ag trước và sau các chu kỳ giặt 122 Bảng 3.20: Hàm lượng AgNPs trên vải VisFib@Ag trước và sau khi giặt 30 chu kỳ 124 Bảng 3.21: Hàm lượng fibroin trên vải VisFib@Ag trước và sau 30 chu kỳ giặt 125

x

DANH MỤC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ

Hình 1.1: Công thức cấu tạo và cấu trúc của một mắt xích cellulose 2

Hình 1.2: Mặt cắt ngang của một số loại xơ viscose 3

Hình 1.3: Mô tả cơ chế kháng khuẩn của tác nhân kháng khuẩn 5

Hình 1.4: Cấu tạo của của QAS và QPS 6

Hình 1.5: Poly (hexamethylenebiguanide) [1] 7

Hình 1.6: Hợp chất kim loại hữu cơ [1] 7

Hình 1.7: Cấu tạo của chitosan [1] 8

Hình 1.8: Ma trận nano bạc và polymer Si-QAS 9

Hình 1.9: Hoạt tính kháng khuẩn của các mẫu vải [41] 10

Hình 1.10: Hiệu suất kháng khuẩn của vải viscose-chitosan 11

Hình 1.11: Phổ FTIR và giản đồ XRD của các mẫu vải viscose trước và sau khi xử lý bằng nano vàng 11

Hình 1.12: Phổ UV-Vis và màu sắc của AgNPs có đường kính từ 5 - 100 nm [44] 13

Hình 1.13: Cơ chế diệt khuẩn của nano bạc [48] 13

Hình 1.14: Ảnh TEM của AgNPs được tổng hợp bằng dịch chiết lá hồng xiêm 18

Hình 1.15: Ảnh TEM của AgNPs (a) và ảnh chụp mẫu vải cotton trước và sau khi tẩm phủ AgNPs (b) [76] 20

Hình 1.16: Công thức cấu tạo saponin 21

Hình 1.17: Đặc tính hạt nano bạc tổng hợp xanh [88] 21

Hình 1.18: Công thức cấu tạo chung của anthocyanin [96] 22

Hình 1.19: Phương pháp ngấm ép - sấy khô - gia nhiệt 23

Hình 1.20: Ảnh hưởng của nồng độ AgNPs đến khả năng kháng khuẩn [108] 24

Hình 1.21: Quy trình xử lý vải cellulose nano bạc bằng phương pháp tận trích 24

Hình 1.22: Kết quả nghiên cứu tự tổng hợp nano bạc trên xơ viscose 25

Hình 1.23: Phương pháp đưa AgNPs lên vải cotton bằng thủy nhiệt 25

Hình 1.24: Quy trình đưa bạc lên vải bằng phương pháp mạ điện [123] 26

Hình 1.25: Giản đồ XRD của chitosan, CS-AgNP và AgNP 28

Hình 1.26: Phổ UV-Vis, FTIR của AgNPs, chitosan và CS-AgNPs và ảnh SEM của các mẫu vải 28

Hình 1.27: Cơ chế tổng hợp nano bạc trên vải viscose bằng chitosan 29

Hình 1.28: Ảnh SEM của mẫu vải trước và sau xử lý (a, b) và ảnh TEM của mẫu vải sau xử lý (c) 29

Hình 1.29: Kết quả kháng khuẩn của mẫu vải viscose tre nano bạc 29

Hình 1.30: Giản đồ XRD và ảnh SEM của mẫu vải viscose tre trước và sau xử lý 30 Hình 1.31: Cấu trúc của tơ tằm [151] 32

Hình 1.32: Cấu trúc tinh thể của fibroin [10] 33

xi

Hình 1.33: Giản đồ cấu trúc, quá trình xử lý và ứng dụng của vật liệu fibroin 36

Hình 1.34: Cấu trúc của fibroin tơ tằm 38

Hình 1.35: Sơ đồ quy trình hoà tan fibroin tơ tằm từ kén tằm Bombyx mori 38

Hình 1.36: Các bước để chuẩn bị dung dịch fibroin tơ tằm [171] 40

Hình 1.37: Cơ chế tái sinh fibroin tơ tằm [166] 40

Hình 1.38: Phổ FTIR của mẫu vải trước và sau khi xử lý bằng fibroin tơ tằm [166] 41

Hình 1.39: Minh hoạ phương pháp khuếch tán đĩa thạch [179] 43

Hình 1.40: Minh hoạ phương pháp khuếch tán giếng thạch [70] 43

Hình 1.41: Quy trình thử nghiệm kháng khuẩn theo tiêu chuẩn CLSI [181] 44

Hình 1.42: Minh họa phương pháp đánh giá hoạt tính kháng khuẩn theo tiêu chuẩn AATCC 147 46

Hình 1.43: Các bước thử nghiệm kháng khuẩn theo phương pháp bán định lượng 47 Hình 1.44: Mô phỏng quy trình đánh giá hoạt tính kháng khuẩn theo tiêu chuẩn ASTM E2149 [185] 48

Hình 1.45: Mô phỏng các bước thử nghiệm hoạt tính kháng khuẩn theo tiêu chuẩn AATCC 100 [185] 49

Hình 2.1: Hình ảnh quả Bồ hòn, lá Huyết dụ và kén tằm Bombyx mori 53

Hình 2.2: Sơ đồ quy trình nghiên cứu tổng quát của luận án 55

Hình 2.3: Quy trình chiết dung dịch quả Bồ hòn và xác định hàm lượng saponin 57

Hình 2.4: Quy trình tổng hợp AgNPs bằng phương pháp hóa học xanh sử dụng dịch chiết quả Bồ hòn 58

Hình 2.5: Sơ đồ quy trình chiết dung dịch lá Huyết dụ và xác định hàm lượng anthocyanin 59

Hình 2.6: Quy trình tổng hợp AgNPs bằng phương pháp hóa học xanh sử dụng dịch chiết lá Huyết dụ 59

Hình 2.7: Sơ đồ quy trình chuội, hòa tan, tinh lọc và tái sinh fibroin 61

Hình 2.8: Quy trình xử lý vải viscose dệt thoi bằng dung dịch fibroin tơ tằm 62

Hình 2.9: Sơ đồ quy trình công nghệ nhuộm 63

Hình 2.10: Sơ đồ quy trình ngấm ép vải viscose bằng dung dịch nano bạc 63

Hình 2.11: Các phương án xử lý kháng khuẩn cho vải viscose bằng dung dịch fibroin tơ tằm và nano bạc 64

Hình 2.12: Sơ đồ quy trình xử lý mẫu vải VisAg bằng dung dịch fibroin 65

Hình 2.13: Sơ đồ quy trình ngấm ép vải VisFib bằng dung dịch AgNPs 65

Hình 2.14: Sơ đồ quy trình xử lý vải viscose bằng hỗn hợp dung dịch Fib@Ag 66

Hình 2.15: Sơ đồ quy trình đánh giá hoạt tính kháng khuẩn của AgNPs theo tiêu chuẩn CLSI 67

Hình 2.16: Sơ đồ quy trình đánh giá khả năng kháng khuẩn của vải theo tiêu chuẩn AATCC 90-2011 68

xii

Hình 2.17: Sơ đồ quy trình đánh giá khả năng kháng khuẩn của vải theo tiêu chuẩn

AATCC 147-2004 69

Hình 2.18: Sơ đồ quy trình đánh giá hiệu suất kháng khuẩn của vải theo tiêu chuẩn ASTM E2149-10 70

Hình 3.1: Màu sắc và phổ UV-Vis của dung dịch Sa và AgSa khi thay đổi nồng độ AgNO3 phản ứng 77

Hình 3.2: Màu sắc và phổ UV-Vis của AgSa khi thay đổi thời gian tổng hợp 77

Hình 3.3: Ảnh TEM của AgSa và biểu đồ phân bố kích thước hạt 78

Hình 3.4: Giản đồ XRD của AgSa (a) và phổ FTIR của Sa và AgSa (b) 79

Hình 3.5: Kết quả phân tích nhiệt TGA/DTA của AgSa 80

Hình 3.6: Kết quả đánh giá hoạt tính kháng khuẩn của AgSa 81

Hình 3.7: Phổ hấp thụ của dịch chiết lá Huyết dụ ở pH = 1 và pH = 4,5 82

Hình 3.8: Màu sắc và phổ UV-Vis của dung dịch Col và AgCol khi thay đổi nồng độ AgNO3 phản ứng 83

Hình 3.9: Màu sắc và phổ UV-Vis của dung dịch AgCol với thời gian phản ứng khác nhau 84

Hình 3.10: Ảnh TEM của AgCol ở các độ phóng đại khác nhau 85

Hình 3.11: Giản đồ XRD của AgCol (a) và phổ FTIR của Col, AgCol (b) 85

Hình 3.12: Kết quả phân tích nhiệt TGA/DTA của AgCol 86

Hình 3.13: Cơ chế phản ứng tổng hợp AgNPs 87

Hình 3.14: Kết quả đánh giá hoạt tính kháng khuẩn của AgCol 88

Hình 3.15: Đường kính kháng khuẩn của AgCol (±SD, n = 3) 89

Hình 3.16: Hình ảnh kết quả các phương án hòa tan fibroin tơ tằm 90

Hình 3.17: Hình ảnh các dung dịch fibroin tơ tằm thu được khi hòa tan 91

Hình 3.18: Hình ảnh kết quả tái sinh fibroin tơ tằm trong hệ dung môi, dung dịch 92 Hình 3.19: Ảnh OM của Fib biến đổi qua các quá trình chuội, hòa tan và tái sinh 92 Hình 3.20: Quy trình loại bỏ muối LiBr, etanol dư bằng hệ thống lọc dòng ngang 93 Hình 3.21: Ảnh SEM các mẫu vải viscose trước và sau xử lý bằng dung dịch fibroin 94

Hình 3.22: Phổ EDX của vải viscose trước và sau xử lý bằng dung dịch fibroin 94

Hình 3.23: Phổ FTIR của các mẫu 95

Hình 3.24: Độ thoáng khí và hệ số độ rủ của các mẫu vải VisFib 96

Hình 3.25: Độ bền kéo đứt và độ giãn đứt của các mẫu vải VisFib 97

Hình 3.26: Góc hồi nhàu và độ mao dẫn của các mẫu vải VisFib 98

Hình 3.27: Cơ chế tạo phức, tái sinh fibroin tơ tằm trên vải viscose 100

Hình 3.28: Khả năng kháng khuẩn của các mẫu vải VisAg khi thay đổi mức ép 102

Hình 3.29: Khả năng kháng khuẩn của các mẫu vải VisAg khi thay đổi mức ép sau 5 chu kỳ giặt 103

Hình 3.30: Khả năng kháng khuẩn của các mẫu vải VisAg khi thay đổi nồng độ AgNPs 104

xiii

Hình 3.31: Kết quả đánh giá độ bền kháng khuẩn của vải VisAg sau các chu kỳ giặt

105

Hình 3.32: Ảnh SEM của các mẫu vải VisAg trước và sau 30 chu kỳ giặt 107

Hình 3.33: Phổ EDX của các mẫu vải VisAg trước và sau 30 chu kỳ giặt 107

Hình 3.34: Phổ FTIR của vải viscose (a), VisAg (b) và AgNPs (c) 108

Hình 3.35: Khả năng kháng khuẩn của các mẫu vải VisAgFib khi thay đổi nồng độ AgNPs 110

Hình 3.36: Kết quả đánh giá độ bền kháng khuẩn của vải VisAgFib sau các chu kỳ giặt 111

Hình 3.37: Ảnh SEM của các mẫu vải VisAgFib trước và sau 30 chu kỳ giặt 112

Hình 3.38: Phổ EDX của các mẫu vải VisAgFib trước và sau 30 chu kỳ giặt 112

Hình 3.39: Phổ FTIR của vải Vis (a), VisAgFib (b), AgNPs (c) và ReFib (d) 113

Hình 3.40: Khả năng kháng khuẩn của các mẫu vải VisFibAg khi thay đổi nồng độ AgNPs 115

Hình 3.41: Kết quả đánh giá độ bền kháng khuẩn của vải VisFibAg sau các chu kỳ giặt 116

Hình 3.42: Ảnh SEM của các mẫu vải VisFibAg trước và sau 30 chu kỳ giặt 117

Hình 3.43: Phổ EDX của các mẫu vải VisFibAg trước và sau 30 chu kỳ giặt 118

Hình 3.44: Phổ FTIR của Vis (a), VisFib (b), VisFibAg (c), AgNPs(d) và ReFib (e) 118

Hình 3.45: Khả năng kháng khuẩn của các mẫu vải VisFib@Ag khi thay đổi nồng độ AgNPs 120

Hình 3.46: Kết quả đánh giá độ bền kháng khuẩn của vải VisFib@Ag sau các chu kỳ giặt 121

Hình 3.47: Ảnh SEM của các mẫu vải VisFib@Ag trước và sau 30 chu kỳ giặt 123

Hình 3.48: Phổ EDX của các mẫu vải VisFib@Ag trước và sau 30 chu kỳ giặt 123

Hình 3.49: Phổ FTIR của vải Vis (a), VisFib@Ag (b), AgNPs) (c) và ReFib(d) 124

Hình 3.50: Độ ẩm thực tế và độ thải ẩm của mẫu vải viscose trước và sau khi xử lý bằng AgNPs và fibroin tơ tằm 126

Hình 3.51: Độ thoáng khí và độ thông hơi của của mẫu vải viscose trước và sau khi xử lý bằng AgNPs và fibroin tơ tằm 127

Hình 3.52: Góc hồi nhàu và hệ số độ rủ của mẫu vải viscose trước và sau khi xử lý bằng AgNPs và fibroin tơ tằm 127

Hình 3.53: Cơ chế liên kết giữa viscose với fibroin@AgNPs 128

hợp AgNPs và đặc tính của hạt nano bạc thu được [59, 69]

Bảng 1.3: Một số loại thực vật được dùng để tổng hợp AgNPs

TT Thực vật Chất khử sinh học Hình dạng

Kích thước AgNPs (nm)

Hình cầu

4 Quả dưa chuột

(Cucumis

sativus)

phương, lục giác

15 Để chữa lành vết

thương và các ứng dụng y tế, điện tử

Hình cầu

11 Lá uất lý

(Prunus

japonica)

Polysaccharide, flavonoid,

Hình cầu, lục giác

26 Y học và dược phẩm

18

TT Thực vật Chất khử sinh học Hình dạng

Kích thước AgNPs (nm)

Ứng dụng

triterpenoid, polyphenol

12 Lá ô liu

(Olive)

Oleuropein, apigenin-7- glucoside, luteolin-7- glucoside

Hình bán cầu

Hình cầu

Hình bán cầu

5-10 Chất chống oxi hoá

Các loài thực vật có chứa các hợp khác nhau như carbohydrate, chất béo, protein, phenol flavanoid, terpenoit, ancaloit, anthocyanin có khả năng khử ion bạc thành nano bạc[58] Thành phần hoạt chất có tính khử trong thực vật tùy thuộc vào loài và phương pháp chiết xuất được sử dụng Quy trình tổng hợp nano bạc từ dịch chiết thực vật gồm các bước đơn giản như tách chiết dung dịch, phản ứng với muối bạc, tinh lọc và thu được AgNPs [46] Để chiết dung dịch từ thực vật các nghiên cứu

đã sử dụng nước hoặc cồn, trong đó dung môi nước được dùng nhiều hơn vì mang tính sinh thái và AgNPs tổng hợp được có thể ứng dụng trong nhiều lĩnh vực hơn như

y tế, sinh học, thực phẩm, dệt may

Năm 2020, nhóm tác giả M Maghimaa [70] đã nghiên cứu tổng hợp xanh nano

bạc từ lá nghệ (Curcuma longa L.) và xử lý cho vải cotton để kháng khuẩn để chữa

lành vết thương Nghiên cứu này đã thực hiện, chiết dung dịch lá nghệ trong nước ở nhiệt độ sôi, dung dịch thu được cho phản ứng với bạc nitrat ở 37℃, 30 phút Tiếp theo, hỗn hợp được ly tâm, siêu âm để thu được AgNPs Kết quả nghiên cứu đã cho thấy hạt nano bạc thu được dạng hình cầu, có kích thước từ 15 - 40 nm Sử dụng nano bạc tổng hợp được để xử lý cho vải bông với sự hỗ trợ của sóng siêu âm trong vòng

30 phút và đánh giá hoạt tính kháng khuẩn của vải với một số chủng vi khuẩn gây bệnh, kết quả cho thấy vải có khả năng kháng khuẩn tốt với các chủng vi khuẩn thử nghiệm [70]

Hình 1.14: Ảnh TEM của AgNPs được tổng hợp bằng dịch chiết lá hồng xiêm

(a) không chiếu đèn, (b) có chiếu đèn

19

Năm 2018, nhóm tác giả Courrol L.C [71] đã nghiên cứu chế tạo và đặc tính

của AgNPs sử dụng dịch chiết của lá hồng xiêm (Mimusops coriacea) và có sự hỗ trợ chiếu sáng Nghiên cứu đã chỉ ra rằng quá trình tổng hợp nano bạc bằng dịch chiết

thực vật là quá trình đơn giản, hiệu quả, thân thiện với môi trường và chế tạo được hạt nano bạc có đường kính trong khoảng 10 - 30 nm (Hình 1.14) [71]

Năm 2020, nhóm tác giả Siwar Jebril [72] đã nghiên cứu tổng hợp nano bạc sử dụng chiết xuất lá xoan và thử nghiệm hoạt tính kháng nấm của nano bạc tổng hợp được Nghiên cứu này tiến hành tổng hợp nano bạc ở nhiệt độ phòng, thời gian 10 phút Đặc tính của hạt nano bạc tạo thành được đánh giá thông qua phổ UV-Vis, DLS, SEM, EDS, XRD, FTIR Kết quả nghiên cứu cho thấy hạt nano bạc tạo thành có kích thước trung bình khoảng 23 nm [72], cấu trúc mạng tinh thể lập phương tâm diện

Nano bạc tổng hợp được ứng dụng làm chất kháng nấm Verticillium dahlia trong cà

tím [72] Một nghiên cứu khác của tác giả Reem H A và cộng sự [73] đã tiến hành tổng hợp nano bạc sử dụng một số loại cây thuốc ở Sudan Nhóm tác giả đã nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến sự hình thành hạt nano bạc như nồng độ ion bạc, nồng

độ chiết xuất thực vật, nhiệt độ, thời gian phản ứng và pH Nghiên cứu cũng chỉ ra với các loại thực vật khác nhau thì hạt nano bạc tổng hợp được có hình dạng, kích thước và độ ổn định khác nhau Các đặc tính này quyết định đặc tính sinh học của hạt nano bạc tổng hợp được [73] Ngoài ra, có nhiều nghiên cứu khác trên thế giới đã công bố về sử dụng dịch chiết thực vật để tổng hợp nano bạc ứng dụng trong lĩnh vực xúc tác, y học, sinh học, dệt may… [30, 71]

1.2.2.2 Tình hình ở trong nước

Ở Việt Nam cũng đã có một số công trình nghiên cứu tổng hợp bạc bằng phương pháp xanh sử dụng dịch chiết thực vật Hầu hết các thực vật được chọn để tổng hợp AgNPs có chứa các hợp chất saponin, tannin, flavonoid, anthocyanin, polyphenolic Năm 2013, tác giả Huỳnh Thị Mỹ Linh [74] đã nghiên cứu tổng hợp hạt nano bạc từ dung dịch bạc nitrat (AgNO3) bằng tác nhân khử dịch chiết nước lá bàng Tác giả đã dựa trên kết quả phân tích định tính: trong lá bàng có chứa các nhóm chất saponin, tannin, flavonoid (chẳng hạn như các chất kamferol, quercetin, punicalin, tercatin ….)

là những chất khử chứa các nhóm chức –OH, C=O Trên cơ sở đó, tác giả đã khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình tổng hợp nano bạc và đánh giá được đặc tính của hạt nano bạc bằng ảnh TEM, EDX, FTIR, XRD Kết quả nghiên cứu cho thấy hạt nano bạc tổng hợp có dạng hình cầu kích thước từ 9,25 nm đến 26 nm [74]

Năm 2020, tác giả Đặng Tấn Hiệp và cộng sự đã tổng hợp AgNPs bằng dịch chiết

vỏ quả chanh dây tím [75] Nghiên cứu cho thấy thành phần chính của dịch chiết vỏ quả chanh dây tím là anthocyanin đóng vai trò là chất khử ion bạc tạo ra AgNPs có kích thước hạt 61,7 nm, ứng dụng để xác định Pb2+ và Zn2+ trong nước [75]

Năm 2017, tác giả Nguyễn Ngọc Thắng và cộng sự [76] đã nghiên cứu tổng hợp hạt nano bạc làm tác nhân kháng khuẩn cho vải lót giầy bằng phương pháp khử ion bạc trong dung dịch chiết từ lá dâu tằm Việt Nam Nano bạc tổng hợp được có dạng hình cầu, kích thước 20 - 35 nm và sự phân bố kích thước tương đối đồng đều (Hình 1.15a) AgNPs được tẩm phủ lên trên vải cotton dệt thoi bằng phương pháp ngấm ép

- sấy - gia nhiệt, vải sau xử lý có màu sậm hơn so với mẫu vải ban đầu (Hình 1.15b) [76]

Ngoài ra, trong nước còn có một số công trình khác về tổng hợp nano bạc bằng phương pháp hoá học xanh sử dụng dịch chiết lá đào [77], củ gừng [78], lá diếp cá

20

[79], lá dừa cạn và hoa bồng bông [80]

Hình 1.15: Ảnh TEM của AgNPs (a) và ảnh chụp mẫu vải cotton trước và sau khi

tẩm phủ AgNPs (b) [76]

Qua tổng quan về các loại thực vật sử dụng để tổng hợp nano bạc thấy rằng ở nước ta có rất nhiều loại thực vật chứa các hợp chất có khả năng khử ion bạc để tạo thành nano bạc Tổng hợp AgNPs bằng phương pháp hoá học xanh có một số ưu điểm như quy trình đơn giản, an toàn, thân thiện với môi trường và có thể sản xuất với quy mô lớn Hạt nano bạc được tổng hợp ứng dụng trong lĩnh vực y tế, y sinh và cũng được sử dụng để xử lý cho vải, đồ da để bảo vệ các mặt hàng này khỏi sự tấn công của vi sinh vật gây hại và bảo vệ con người tránh khỏi các mầm bệnh Vì vậy, việc nghiên cứu tìm ra loại thực vật mới để tổng hợp nano bạc là rất cần thiết, góp phần vào việc tạo ra các sản phẩm thân thiện môi trường, phát triển bền vững

1.2.2.3 Tổng quan về quả Bồ hòn và lá Huyết dụ

a Quả Bồ hòn

Bồ hòn có tên khoa học là Sapindus mukorossi, thuộc họ Sapindaceae Cây Bồ

hòn trồng nhiều ở châu Á, tại các vùng nhiệt đới và cận nhiệt đới Ở Việt Nam, chúng được trồng nhiều ở Cao Bằng, Lạng Sơn, Tây Nguyên… Quả Bồ hòn là loại quả có hạt, khi chín thịt quả mềm, có hoạt tính như xà phòng nên còn được gọi là quả xà phòng (Soapnut, soapberry, washnut) [81-83] Quả Bồ hòn được nhiều nước Châu Á, trong đó có Việt Nam sử dụng làm xà phòng giặt quần áo [81, 84] Quả Bồ hòn là loại quả chứa hạt, cùi quả chiếm khoảng 56% khối lượng của quả và phần còn lại là hạt Thành phần chính của cùi quả Bồ hòn là saponin, đường, chất keo trong đó saponin chiếm khoảng 10,1% khối lượng của cùi Hợp chất saponin trong quả Bồ hòn

có công thức hóa học là C52H84O11.2H2O đã được chiết ra dưới dạng kết tinh (Hình 1.16) [81, 84]

Có nhiều phương pháp chiết xuất saponin từ quả Bồ hòn như ninh chiết, Soxhlet

và hồi lưu, chiết được hỗ trợ của sóng siêu âm, vi sóng và chiết xuất sử dụng dung môi [85] Trong số đó, phương pháp đơn giản nhất là trích ly bằng phương pháp đun sôi quả với nước, cô đặc dịch chiết và kết tủa saponin bằng metanol [83, 84, 86, 87] Saponin chiết từ quả Bồ hòn là các glycoside với các đặc tính tạo bọt, được phân loại thành glycones không phân cực gọi là sapogenin và các monosacharides [86, 87] Công thức phân tử của các saponin có trong họ saponin thu được từ quả Bồ hòn được trình bày trong Bảng 1.4 Phần trăm của các nguyên tố có trong saponin là 51% O, 44% C, 6% H [81] Theo các nghiên cứu đã công bố, dịch chiết của quả Bồ hòn chứa

21

các hợp chất như saponin, flavonoid, carbohydrate…, những hợp chất này có tính khử [88-90] Trên thế giới đã có một số công trình nghiên cứu sử dụng dịch chiết quả

Bồ hòn để tổng hợp AgNPs

Hình 1.16: Công thức cấu tạo saponin

Năm 2017, nhóm tác giả Gargi Dinda [88] đã nghiên cứu hoạt tính kháng khuẩn

và xúc tác của keo nano bạc được tổng hợp bằng cách sử dụng dịch chiết quả Bồ hòn Kết quả nghiên cứu chỉ ra hạt nano bạc tổng hợp được có dạng hình cầu, kích thước 3,52 - 0,58 nm thông qua phổ UV-Vis và TEM (Hình 1.17) [88] Dung dịch keo nano bạc tổng hợp rất ổn định và các hạt vẫn phân tán tốt sau thời gian một năm lưu trữ,

có tính kháng khuẩn tốt đối với các chủng B subtilis, S aureus, E coli và P aeruginosa [88]

Bảng 1.4: Các saponin có trong quả Bồ hòn

Hình 1.17: Đặc tính hạt nano bạc tổng hợp xanh [88] (a) Phổ UV-Vis của AgNPs, (b) ảnh TEM của AgNPs, và (c) biểu đồ phân bố kích

thước của AgNPs [88]

Ngoài ra, còn có một số nghiên cứu khác sử dụng quả Bồ hòn để tổng hợp AgNPs kết quả cho thấy AgNPs tổng hợp được có dạng hình cầu kích thước từ 5 - 20