chế tạo và nghiên cứu tính chất của các hạt nanô oxít sắt từ tính dùng cho các ứng dụng trong sinh học và môi trường

Chế tạo và nghiên cứu tính chất của các hạt nanô oxít sắt từ tính dùng cho các ứng dụng trong sinh học và môi trườngSinh viên: Cấn Văn ThạchCán bộ hướng dẫn: TS.. Mở đầuHạt nanô từ tính:

Chế tạo và nghiên cứu tính chất của các hạt nanô oxít sắt từ tính dùng cho các ứng dụng trong sinh học và môi trường

Sinh viên: Cấn Văn ThạchCán bộ hướng dẫn: TS Nguyễn Hoàng Hải

Khoá luận tốt nghiệp:

Hà Nội 6-2006

Trường Đại học Khoa học Tự nhiên

Khoa Vật lý

Mở đầu

Hạt nanô từ tính:

•Kích thước gần với kích thước của các thực thể sinh học

•Diện tích bề mặt lớn tạo khả năng liên kết giữa vật liệu và các tế bào

•Có thể điều khiển bằng từ trường ngoài

Nội dung bài khoá luận

• Chế tạo hạt nanô từ tính Fe3O4 bằng

phương pháp đồng kết tủa (điều khiển

• Phân tích cấu trúc và tính chất từ của

hạt nanô (XRD, SEM, VSM, TGA, FTIR)

• Phân tán hạt nanô từ tính trong các

dung môi thích hợp

• Nghiên cứu quá trình ức chế của hạt

nanô từ tính mang thuốc

(Chloramphenicol) lên vi khuẩn E.coli

(*OA/SDS)

• Ứng dụng hạt nanô từ tính trong quá

trình làm sạch nước (Mới)

Khuẩn E.coli dùng trong nghiên cứu dẫn thuốc của hạt nanô

Chế tạo hạt nanô từ tính Fe3O4

Fe3+ Fe2+

OH

-Hạt nanôtrong nước2FeCl3 + FeCl2 + 8NH3 + 4H2O = Fe3O4 +8 NH4Cl

Ưu điểm: đơn giản, rẻ tiền, dễ chế tạo

Nhược điểm: khó khống chế kích thước hạt

Cách khắc phục: thay đổi nồng độ các chất tham gia phản ứng (Mới)

0,005 8,90,01 9,40,02 10,3

Có sự thay đổi kích thước hạt khi nồng độ thay đổi

Chụp ảnh bề mặt mẫu (SEM)

200 nm

DSEM=10 nm (DXRD= 9,4 nm) DSEM = 30 nm

Nồng độ 0,01 M (thấp) Nồng độ 0,3 M (cao)

TB = KV/25kB

Đường cong từ hóa của mẫu tạo trong không khí

Chế tạo hạt nanô trong môi trường N2

Từ tính tốt khi tạo mẫu trong môi

trường bảo vệ

Mẫu sau khi chế tạo

Phân tán các hạt nanô vào dung môi

Hạt nanô trong axít Oleic

Nước

Hạt nanô kị nước trong

dung môi không phân cực Hạt nanô ưa nước trongdung môi phân cực

SDS + nước Hexane

Axít Oleic

Hạt nanô trong nước

Có thể phân tán trong dung môi phân cực hoặc không phân cực

Phân tích nhiệt TGA

•Có liên kết giữa OA với hạt nanô

Diện tích bề mặt hạt nanô chiếm bởi mỗi phân tử OA:

s=0,31 nm2

Có sự liên kết giữa OA với bề mặt hạt nanô

C

O

Hạt nanô

C

O O

Phân tử OA

OA liên kết với hạt nanô

Mẫu sau khi phân tán

Ứng dụng 1: Hạt nanô từ tính mang thuốc

•Mang thuốc: Thuốc kháng sinh Chloramphenicol kỵ nước sẽ điền kẽ vào khoảng trống giữa hai lớp CHHBM

•Nhả thuốc: khuyếch tán thuốc do chênh lệch nồng độ

•Vi khuẩn thử nghiệm: vi khuẩn đường ruột E.coli

•Thí nghiệm: ảnh hưởng của thuốc lên quá trình sinh

trưởng của vi khuẩn

Khuẩn E.coli dùng trong nghiên cứu dẫn thuốc của hạt nanô

Thuốc

Fe 3 O 4

Hoạt tính của hạt nanô mang thuốc

•Khuẩn Ecoli được nuôi cấy

trong đĩa thạch, trên mỗi đĩa có

4 vị trí chứa hạt nanô mang

thuốc và các mẫu đối chứng

khác

•Hoạt tính của các mẫu này

được xác định bằng bán kính

vùng vi khuẩn không phát triển

được ở xung quanh chúng

Vùng này có màu sáng hơn các

vùng khác

B

C D

A

A : hạt nanô mang thuốc

B : hạt nanô không mang

thuốc

C : thuốc đối chứng

(10 µg/ml Chloramphenicol)

D : nước đối chứng

Hoạt tính của thuốc theo thời gian

0 1 2 3 4 5

Thêi gian (h)

Hoạt tính các mẫu suy giảm

Hạt nanô mang thuốc có hoạt tính mạnh hơn và thời gian tác dụng kéo dài hơn so với thuốc đối chứng

phải sau thời

gian dài mới

lắng đọng

Al2(SO4)3 tạo thủy phân tạo keo Al(OH)3 kéo các chất bẩn lắng đọng xuống dưới

Hạt nanô từ tính giúp keo Al(OH)3làm lắng đọng chất bẩn nhanh hơn khi dùng một từ

trường ngoài

Nước sông Sét bị nhiễm bẩn

Làm sạch nước sông Sét bằng hạt nanô

Bắt đầu thí nghiệm 1 phút sau

Chân thành cảm ơn

TS Nguyễn Hoàng Hải

GS TSKH Nguyễn Châu (TTKHVL)

TS Nguyễn Thị Vân Anh (TTSHPT)

Trung tâm Khoa học Vật liệu

Bộ môn Vật lý chất rắn

Trung tâm Sinh học phân tử và Công nghệ tế bào