TỔNG hợp và ỨNG DỤNG NANO bạc TRÊN hệ CHẤT MANG β – CYCLODEXTRIN ALGINATE sử DỤNG DỊCH CHIẾT củ NGƯU BÀNG

TỔNG hợp và ỨNG DỤNG NANO bạc TRÊN hệ CHẤT MANG β – CYCLODEXTRIN ALGINATE sử DỤNG DỊCH CHIẾT củ NGƯU BÀNG

TỔNG HỢP VÀ ỨNG DỤNG NANO BẠC TRÊN HỆ CHẤT MANG β – CYCLODEXTRIN/ALGINATE SỬ DỤNG DỊCH CHIẾT CỦ NGƯU BÀNG

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT

β - CD β – Cyclodextrin

NaBH4 Sodium borohydride

UV-Vis Ultraviolet-Visible Spectroscopy

TG - DTA Thermogravimectric analysis – Differential Dispersive X-ray spectrumFTIR Fourier-Transform Infrared Spectroscopy

SEM Scanning Electron Microscopy

HRTEM High-resolution Transmission Electron Microscopy

SAED Selected area electron diffraction

TEM Transmission Electron Microcopy

EDX Energy Dispersive X-ray spectrum

LỜI MỞ ĐẦU

Tình trạng ô nhiễm nguồn nước hiện nay đang diễn ra trên khắp thế giới vàngày càng khó kiểm soát Ô nhiễm nguồn nước gây ra những tác hại không chỉ ảnhhưởng nặng nề đến môi trường mà còn ảnh hưởng đến con người và động thực vật

Ngày nay, ít nhiều ta có thể tình cờ nghe được một vài vấn đề nào đó liên quanđến “nano” Công nghệ nano đang được chú ý và phát triển đầy triển vọng Việcnghiên cứu các hạt nano rất được quan tâm bởi những tính chất của nó khi ở kíchthước nanomet

Hạt nano bạc là một trong những loại hạt nano được nghiên cứu và ứng dụngrộng rãi vì những tính chất đặc biệt của nó trong nhiều lĩnh vực đặc biệt là tính chấtkháng khuẩn vượt trội Khi công nghệ nano ra đời, ứng dụng của hạt nano bạc đãđược đưa lên một tầm cao mới

Hiện nay, việc đầu tư cho nghiên cứu, chế tạo vật liệu nano đã và đang đượccác nhà đầu tư chú trọng Điều này đã tạo ra nhiều bước đột phá, phát triển mới mẻcho ngành vật liệu nano nói chung và nano bạc nói riêng Để phát huy tốt hoạt tínhcủa các nano kim loại bạc và để dễ dàng thu hồi, ngày nay các nhà khoa học đã tổnghợp nano bạc trên các hệ chất mang làm tăng hiệu quả làm việc của vật liệu nano bạc

Thông thường, nano bạc thường được tổng hợp bằng các phương pháp hóa học

vì ít rủi ro, đơn giản cũng như đem lại hiệu suất cao nhưng có nhược điểm như chi phíthiết bị đắt đỏ, dung môi độc hại Trong những năm gần đây, các nhà khoa học đangchuyển sang nghiên cứu tổng hợp nano bạc theo hướng hóa học xanh đem lại nhiều

sự quan tâm trên thế giới Phương pháp tổng hợp nano bạc trên hệ chất mang gồmalginate và β - cyclodextrin được xem là phương pháp đột phá mới, đem lại hiệu quảcao trong tổng hợp xanh nano bạc β - cyclodextrin có cấu tạo kỵ nước bên trong và

ưa nước bên ngoài, có thể hình thành phức hợp với các hợp chất kỵ nước, tăng cường

độ hòa tan và khả dụng sinh học của các hợp chất Alginate có khả năng tạo màng,tạo gel tốt, tương thích sinh học, không độc hại, phân huỷ sinh học và chi phí thấp

Củ ngưu bàng là một vị thuốc được cả Đông và Tây y sử dụng trong việc chữa têthấp, lợi tiểu, ra mồ hôi, giải cảm cúm hoặc các bệnh như viêm tuyến vú, viêm tuyếnnước bọt, mụn nhọt… Phương pháp tổng hợp nano bạc đi từ dịch chiết các loại câythảo đem lại nhiều tính ưu việt hơn các phương pháp hóa học làm giảm thiểu độc hại,thân thiện với môi trường, quy trình đơn giản, dễ thực hiện và chi phí thấp

Từ những lý do tên, trong bài luận này tôi tiến hành nghiên cứu đề tài: “Tổnghợp và ứng dụng nano bạc trên hệ chất mang β – cyclodextrin/Alginate sử dụng dịchchiết củ ngưu bàng”

Mục tiêu đề tài

Tổng hợp xanh nano bạc trên hệ chất mang β – cyclodextrin/Alginate sử dụngdịch chiết củ ngưu bàng và ứng dụng làm xúc tác

Nội dung đề tài

- Tổng hợp nano bạc trên nền β – cyclodextrin/Alginate với tác nhân khử làdịch chiết củ ngưu bàng

- Khảo sát điều kiện ảnh hưởng quá trình tổng hợp nano bạc

- Khảo sát hoạt tính xúc tác

Ý nghĩa thực tiễn của đề tài

Hiểu rõ hơn về phương pháp điều chế nano bạc bằng phương pháp hóa họcxanh lành tính, đơn giản, ít độc hại, thân thiện môi trường

Tận dụng nguồn nguyên liệu dồi dào sẵn có trong nước đó là dịch chiết củngưu bằng để tổng hợp xanh nano bạc

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN

1.1 Giới thiệu về nano

1.1.1 Nguồn gốc công nghệ nano

Nano bắt nguồn từ tiếng Hy Lạp có nghĩa là lùn, nhỏ bé Khái niệm “nanomet”lần đầu tiên được đề xuất bởi Richard Zsigmondy (người đoạt giải Nobel Hóa họcnăm 1925) Ông đặt ra khái niệm “nanomet” để mô tả kích thước hạt và là người đầutiên đo kích thước các hạt như keo vàng bằng kính hiển vi

Hình 1.1 Nhà vật lý Richard Feynman, cha để của công nghệ nano

Những khái niệm và ý tưởng về khoa học và công nghệ nano bắt đầu với mộtcuộc nói chuyện mang tên “Có rất nhiều phòng ở phía dưới” của nhà vật lý RichardFeynman tại một cuộc họp của Hiệp hội vật lý Mỹ tại Viện Công nghệ California(CalTech) vào năm 1959

Gần 15 năm sau bài diễn thuyết của Richard Feynman, thuật ngữ “công nghệnano” lần đầu tiên đã được sử dụng bởi Norio Taniguchi, một nhà khoa học ngườiNhật

Kỷ nguyên công nghệ nano bắt đầu phát triển vào năm 1981 khi kính hiển viquét chui hầm (Scanning tunneling microscope, STM) được phát minh giúp chúng tanhìn thấy các nguyên tử Error: Reference source not found

1.1.2 Khái quát về công nghệ nano

Công nghệ nano là các công nghệ liên quan đến việc thiết kế, phân tích, chếtạo, ứng dụng các cấu trúc, thiết bị và hệ thống bằng việc điều khiển hình dáng, kíchthước trên quy mô nanomet (từ 1 – 100nm) Một nano bằng một phần tỉ của met (m)hay bằng một phần triệu của milimet (mm) Error: Reference source not found

Hình 1.2 Kích thước một số đối tượng điển hình khác nhau

Theo cấu trúc vật liệu:

- Vật liệu nano không chiều: chấm lượng tử, tinh thể nano, cụm (cluster)…

- Vật liệu nano một chiều: dây nano, ống nano…

- Vật liệu nano hai chiều: màng mỏng…

- Ngoài ra còn có vật liệu nanocomposite trong đó chỉ có một phần của vật liệu

có kích thước nm, hoặc cấu trúc của nó có nano không chiều, một chiều, haichiều đan xen lẫn nhau

Bên cạnh đó người ta cũng có thể chia vật liệu nano thành theo các trạng tháirắn, lỏng, khí Hiện nay, vật liệu dạng rắn đang được tập trung nghiên cứu nhiều nhấtsau đó là đến các vật liệu dạng lỏng và khí

1.1.4 Ứng dụng của công nghệ nano

Đến thời điểm hiện tại, công nghệ nano tạo nên bước ngoặt lớn làm thay đổi

bộ mặt của khoa học và công nghệ trên toàn thế giới Công nghệ nano là một phầnkhông thể thiếu trong đời sống hiện đại ngày nay Ứng dụng của công nghệ nano đãgóp phần đưa nhiều lĩnh vực như y học, nông nghiệp, điện tử, vật liệu, thực phẩm,…nâng lên một tầm cao mới

• Điện tử:

Việc sử dụng bừa bãi thuốc trừ sâu và bảo vệ thực vật trong nhiều thập kỷ đãlàm ô nhiễm đất và các nguồn nước dẫn đến bệnh tật và các khó khăn khác ảnh hướngđến con người và các loài động thực vật Tận dụng những tính chất đặc biệt khi vậtliệu ở kích thước nano, các nhà khoa học đã chế tạo các cảm biến nano để phát hiệncác chất độc hại trong nước và đất để có thể ngăn chặn và phòng tránh các vấn đề cóthể ảnh hưởng đến con người, động thực vật và môi trường [5]

• Mỹ phẩm:

Thông thường, Zinc oxide và Titanium dioxide trong kem chống nắng khi thoalên da thường gây nên hiện tượng trắng bệch Ở dạng nano, Znc oxide và Titaniumdioxide trở nên trong suốt, ít nhờn và dễ thẩm thấu vào da hơn và tăng khả năngchống tia cực tím [6].

Nanoemulsion là chất nhũ tương dạng nano, cấu trúc hạt trong hạt Chúngđược sử dụng để mang và phân phối các hoạt chất trong mỹ phẩm và đồng thời làmgia tăng độ bền cũng như tuổi thọ của sản phẩm [6]

Hình 1.3 Kem chống nắng chưa nano Zinc oxide

• Thực phẩm:

Công nghệ nano được ứng dụng vào việc tăng thời hạn sử dụng cũng như đảmbảo hương và màu sắc của sản phẩm được tươi mới Ngoài ra, người ta cũng đãnghiên cứu các hạt nano để có thể che mùi hoặc kiểm soát các mùi hương trong thựcphẩm Ngay cả các loại bao bì cũng được ứng dụng công nghệ nano để thay thế cácvật liệu thông thường từ đó ngăn chặn được vi sinh vật, các yếu tố bên ngoài ảnhhưởng đến chất lượng sản phẩm [7]

• Y học:

Đây là một trong những ứng dụng lớn nhất của công nghệ nano Việc đưathuốc bằng hạt nano giúp thuốc đưa đến đúng tế bào đích cụ thể mà không ảnh hưởngđến các tế bào xung quanh, tăng khả năng hấp thụ và hiệu quả điều trị của thuốc [8]

Với kích thước siêu nhỏ, nanorobots có thể dễ dàng đi vào bên trong cơ thểngười để điều trị cũng như đưa thuốc đến các vị trí cần thiết [9]

• Nông nghiệp:

Các loại thuốc trừ sâu và các hóa chất dùng trong nông nghiệp được sản xuấtvới các thành phần ở kích thước nano cho thấy hiệu quả sử dụng tốt hơn các thànhphần ở kích thước thông thường Các thành phần này được làm giảm kích thước vàkết hợp chúng với nanoemulsions hay kết hợp chúng với hệ nano lipid rắn Hiệu quảcho thấy đã làm giảm được các tác động bất lợi đến cây trồng, kiểm soát được cácloại sâu bênh và không làm cây trồng bị ngộ độc do sử dụng liều lượng rất ít [10]

1.2 Giới thiệu về hạt nano

1.2.1 Khái niệm, phân loại hạt nano

Thông thường khi nhắc đến “hạt nano” người ta thường nghĩ đến vật liệu vô

cơ Hạt nano là các hạt có kích thước từ 1 - 100nm Các hạt nano vô cơ thường gặpgồm Error: Reference source not found:

- Hạt nano vàng: kích thước các hạt nằm trong khoảng 1 – 20nm, phổ biến nhất

là 4 – 7 nm Các hạt nano vàng, bạc được ứng dụng và tổng hợp nhiều nhấttrong cuộc sống

- Các hạt nano kim loại khác: bạc, paladi, đồng, sắt, bạch kim, coban, niken vàcác kim loại lưỡng tính khác

- Các hạt nano bán dẫn: phổ biến nhất là các muối của kim loại Cd với các phikim nhóm nguyên tố 16, ví dụ như: CdS, CdSe, CdTe…

- Các hạt nano oxit kim loại: oxit sắt, oxit coban, oxit niken…

1.2.2 Tính chất của hạt nano

Các tính chất của vật liệu nano thể hiện không chỉ do bản chất của vật liệu màcòn phụ thuộc vào kích thước, hình dạng và khoảng cách giữ các hạt Hiệu ứng kíchthước lượng tử, tương tác điện động lực và tỷ lệ bề mặt lớn hơn khối lượng là kết qủatạo nên sự khác biệt về các tính chất vật lý so với vật liệu dạng khối [12]

Ba tính chất vật lý chính của nano: tính di động cao ở trạng thái tự do, diệntích bề mặt riêng lớn và chúng có thể thể hiện hiệu ứng điện tử [13]

1.2.3 Các phương pháp tổng hợp hạt nano kim loại

Có hai phương pháp dùng để chế tạo hạt nano kim loại gồm phương pháp từtrên xuống (top – down) và phương pháp từ dưới lên (bottom – up)

Phương pháp từ trên xuống (top – down) dùng các kỹ thuật nghiền, cán, xayhay biến dạng để phá vỡ vật liệu ban đầu có kích thước lớn thành các vật liệu kíchthước nanomet Ưu điểm của phương pháp này là chi phí thấp, đơn giản, hiệu quả vàtạo ra được lượng lớn vật liệu nano Nhược điểm lớn nhất của phương pháp này là tạonhiều khuyết tật trên cấu trúc vật liệu Việc này làm ảnh hưởng đến tính chất vật lý vàhóa học của vật liệu nano Bên cạnh đó, tính đồng nhất của các hạt không cao và nănglượng tiêu hao cao Vì thế, phương này ít được sử dụng [14]

Phương pháp từ dưới lên (bottom – up) dựa trên nguyên lý tổng hợp các hạtnano từ các ion hoặc nguyên tử Đây là phương pháp đóng vai trò quan trọng trongviệc tổng hợp hạt nano kim loại và hiện nay phần lớn vật liệu nano tổng hợp bằngphương pháp này Các kim loại như bạc, vàng, bạch kim… thường sử dụng phươngpháp này để tạo hạt nano kim loại Các ion hoặc nguyên tử sẽ được khử bằng tác nhânhóa học, vật lý hoặc kết hợp cả hai để tạo ra các hạt có kích thước nanomet Phươngpháp này có ưu điểm tạo ra các hạt nano có tính đồng nhất cao, kích thước nhỏ và

đồng đều, bề mặt hạt nano ít bị khuyết tật Nhược điểm chính là chỉ tạo được mộtlượng nhỏ vật liệu nano [14].

Hình 1.4 Hai phương pháp cơ bản tổng hợp hạt nano kim loại

1.3 Tổng quan về nano bạc

1.3.1 Khái quát về kim loại bạc

Bạc (Ag) là kim loại chuyển tiếp thuộc nhóm IB, chu kì 5, màu ánh kim trắngbóng, dễ dát mỏng Một vài tính chất vật lý của bạc [15]:

- Cấu hình electron [Kr]4d105s1

- Nhiệt độ nóng chảy: 961,78oC

- Nhiệt độ sôi: 2162oC

- Khối lượng riêng: 10,49 g/cm3

- Các đồng vị phổ biến nhất: Ag107 và Ag109 với Ag107 (51,893%) là phổ biếnnhất

Bạc là kim loại dẫn nhiệt và dẫn nhiệt tốt nhất trong các kim loại tuy nhiên dogiá thành cao, nên bạc không được sử dụng rộng rãi để làm dây dẫn điện như dâyđồng Bên cạnh đó, bạc còn là một trong những kim loại có độ cứng và khả năngchống mài mòn cao nhất [15]

1.3.2 Tính chất và ứng dụng của nano bạc

Bạc là kim loại có nhiều tính chất đặc biệt Khi ở kích thước nano, nano bạc cótính chất quang học Nano bạc có thể hấp phụ ánh sáng ở vùng khả kiến nhờ vào hiện

tượng plasmon Vị trí đỉnh cộng hưởng plasmon sẽ thay đổi tùy thuộc vào kích thước

và hình dáng của hạt nano bạc [4,16]

Ngoài ra một tính chất được biết đến nhiều nhất của nano bạc đó chính là tínhkháng khuẩn Từ thời xưa con người đã sử dụng bạc để làm để kiểm tra thức ăn cóđộc hay không Nếu thức ăn chứa chất độc bạc sẽ chuyển sang màu đen, mắt thường

có thể nhìn thấy được Ngày nay, người ta ứng dụng các khả năng kháng khuẩn củanano bạc trong các lĩnh vực như y tế, thực phẩm, chăn nuôi, trồng trọt… để tăng thêmhiệu quả Đến nay vẫn chưa tài liệu nào công bố rõ ràng về độc tính của nano bạc [16]

Trong y tế, nano bạc được tẩm vào băng, gạc để băng bó vết thương tránhnhiễm trùng Ngoài ra, các loại khẩu trang cũng được phủ nano bạc để phòng ngừadịch bệnh Bên cạnh đó, các dụng cụ và trang thiết bị y tế cũng được khử trùng bởicác dung dịch chứa nano bạc [17]

Đối với ngành chăn nuôi, sử dụng các dung dịch nano bạc pha loãng phun định

kỳ giúp ngăn chặn vi khuẩn và nấm mốc sinh sôi, khử mùi hôi chuồng trại, giúp môitrường sống vật nuôi tốt hơn từ đó ngăn chặn được nhiều dịch bệnh

Các thiết bị điện tử hàng ngày cũng được phủ các lớp bạc nano Điều này giúptăng tuổi thọ sản phẩm, đảm bảo vệ sinh cũng như khử mùi cho các thiết bị như máylạnh, tủ lạnh[17]…

1.4 Khái quát về nguyên liệu trong tổng hợp xanh nano bạc trên hệ chất mang β – CD/Alginate

1.4.1 β - cyclodextrin

1.4.1.1 Cấu tạo của β – cyclodextrin

Hình 1.5 Công thức cấu tạo của β - cyclodextrin

β - CD là một oligosaccharide vòng với 7 đơn vị α-1,4 liên kết glucopyranose với khoang kị nước bên trong Do sự hình thành cấu trúc ghế của cácđơn vị glucopyranose nên β - CD có hình dạng nón cụt Các nhóm hydroxyl thứ cấpnằm ở rìa rộng hơn của hình nón, và các nhóm hydroxyl bậc một nằm rìa hẹp hơn.Điều này tạo cho cấu trúc của β - CD có mặt ngoài ưa nước và khoang bên trong kịnước [18]

D-β - CD cao 0,79nm; đường kính ngoài là 1,54nm; đường kính trong nằmtrong khoảng 0,6 – 0,65 và có khối lượng phân tử là 1135 g/ml [19] Hiện nay β -

cyclodextrin được sử dụng nhiều nhất do có tính hữu ích nhất và giá thành rẻ hơn cácdạng α và γ

Hình 1.6 Cấu trúc hóa học của CDs1.4.1.2 Tính chất hóa lý của β - CD

Về mặt hóa học, β - CD ổn định với các dung dịch kiềm So với cácoligosaccharide mạch thẳng thì β - CD không bị thủy phân trong môi trường acid yếu.Các acid mạnh có thể thủy phân β - CD thành các oligosaccharide khác nhau [20] β -

CD không bị thủy phân bởi enzyme α - amylase trong tuyến nước bọt người [21]

Độ tan của β - CD trong nước thấp hơn nhiều so với các cyclodextrin khác.Điều này là do nhóm hydroxyl vị trí C2 của một đơn vị glucopyranose tạo liên kếthydro nội phân tử với nhóm hydroxyl vị trí C3 của đơn vị glucopyranose liền kề [22]

Độ hòa tan của β - CD phụ thuộc vào nhiệt độ, khi nhiệt độ tăng độ hòa tan β - CDcũng tăng theo [21]

Độc tính: Ít bị kích ứng hơn so với α – cyclodextrin Nhiều nghiên cứu chothấy hoạt động của β - CD trong dẫn xuất thuốc dùng bằng đường uống thì an toànđối với dược động học Tuy nhiên, các nghiên cứu cũng chỉ ra rằng β – CD khôngthích hợp cho đường tiêm và không nên sử dụng quá liều [19]

1.4.1.3 Ứng dụng của β - CD

Trong thực phẩm: các cyclodextrin sử dụng để ổn định hương vị sản phẩm.Ngoài ra, β - CD loại bỏ cholesterol từ sữa, để tạo ra các sản phẩm từ sữa ítcholesterol hơn β - CD giúp tạo hương và làm tăng mức độ bảo quản sản phẩm đượctốt và lâu hơn [19]

Trong dược phẩm: việc thêm β - CD làm tăng khả năng hòa tan trong nước củamột số chất kém tan trong nước Điều này cải thiện được sinh khả dụng, tăng tínhdược lý của thuốc khi dùng ở nồng độ thấp [19]

Trong nông nghiệp: hạt giống được xử lý β - CD, một số amylase làm suygiảm tinh bột của hạt bị ức chế Ban đầu cây sẽ phát triển chậm nhưng về sau điềunày sẽ giúp cho sự tăng trưởng của cây được cải thiện và đem lại thu hoạch tốt hơn[19]

1.4.2 Sodium Alginate

1.4.2.1 Khái quát

Công thức hóa học: (C6H7O6Na)n

Alginate hoặc acid alginic, là một polymer anion tự nhiên được tìm thấy trongrong biển nâu (thuộc lớp Phaeophyceae) Alginate có độc tính thấp, tương thích sinhhọc tốt, giá thành tương đối thấp và có thể tạo gel bằng cách thêm cation Ca2+ nênthường được ứng dụng trong y sinh học [23]

Trọng lượng phân tử của alginate khoảng 32000 – 200000 Alginate thươngmại được chiết xuất từ tảo nâu và được xử lý với các dung dịch kiềm như NaOH Sau

đó NaCl hoặc CaCl2 sẽ được thêm vào để tủa alginate Muối alginate có thể chuyểnthành acid alginic bằng cách bổ sung dung dịch acid vô cơ loãng, điển hình là HCl.Sau khi tinh chế và chuyển đổi ta thu được muối alginate dạng bột [23]

1.4.2.2 Tính chất

Alginate được cấu tạo từ β-D-Manuronic acid (M) và α-L-guluronic (G) liênkết với nhau bằng liên kết 1,4-glucoside Nguồn alginate khác nhau thì cấu trúc hóahọc của các polymer thành phần cũng khác nhau Tỷ lê M/G, chiều dài khối G, trọnglượng phân tử, độ dài liên kết là những yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến tính chất vật

lý của alginate Các tính chất cơ học của gel alginate được cải thiện bằng việc tăngcường chiều dài khối G và trọng lượng phân tử Liên kết ngang ion là phương phápphổ biến nhất để tạo gel alginate với tác nhân liên kết là cation hóa trị hai và thôngthường nhất là Ca2+ [23]

Việc kết hợp bạc với băng alginate đã tăng cường khả năng kháng khuẩn, khảnăng chống oxy hóa và thúc đẩy vết thương mau lành hơn

Trong lĩnh vực thực phẩm: alginate được sử dụng trong sản xuất nước sốt,kem, thạch, nước giải khát… Trong sản xuất bia, alginate được dùng để ổn định bọt

Bổ sung alginate giúp cải thiện độ ẩm, làm thực phẩm không bị dính khi nướng

1.4.3 Cây ngưu bàng

Ngưu bàng thuộc họ Cúc (danh pháp khoa học: Arctium lappa L.) hay còn gọi

là gô bô, ác thực, đại đao, thử niêm, hắc phong Cây ngưu bàng là cây thân thảo, sống

hàng năm hoặc hai năm Chất dinh dưỡng hầu hết được lưu trữ trong năm đầu tiên.Cây cao từ 1 – 2m, thân thẳng phân nhánh, màu tím tía, có rãnh dọc Lá có hình tráixoan, mọc so le ở trên thân, dưới gốc mọc thành hình hoa thị Phiến lá to rộng, dài từ

30 – 40cm, gốc hình trái tim, đầu tù hoặc nhọn, mép hình lượn sóng hoặc răng cưa.Hoa ngưu bàng có màu tím nhạt hoặc màu đỏ Quả có nhiều móc quặp, phía trên cómột mào lông ngắn Cây mọc tự nhiên ở các vùng cận Hymalaya và được trồng nhiều

ở Trung Quốc, Triều Tiên, Nhật Bản

Nhiều nghiên cứu cho thấy củ ngưu bàng có tác dụng lợi tiểu, chữa tê thấp, ra

mồ hôi, sưng đau khớp và một số bệnh ngoài da như hắc lào, lở loét, mụn Đông ythường dùng quả ngưu bàng để cảm cúm, viêm tai giữa, viêm tuyến nước bọt, viêmtuyến vú, viêm phổi Củ ngưu bàng có vị hơi đắng khó nhận ra, mùi hơi hăng tùythuộc vào chất lượng của và tuổi thọ củ Nhiều nghiên cứu cho thấy tác dụng củangưu bàng trong việc hạ đường huyết, chống u bướu và kháng sinh Bên cạnh đó,ngưu bàng cũng có tác dụng chống ung thư và hạ cholesterol trong máu do tác dụngcủa chất chống oxy hóa chứa trong củ

1.5 Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước

1.5.1 Tình hình nghiên cứu trên thế giới

 Tổng hợp nano bạc từ dịch chiết cây trồng:

- Tổng hợp xanh các hạt bạc nano từ dịch chiết xuất lá Atalantia monophylla (L)Correa, hoạt tính kháng khuẩn của chúng và khả năng phát hiện hydrogenperoxide (H2O2).Error: Reference source not found

Kết quả cho thấy hạt nano bạc được tổng hợp với chiết xuất lá Atalantiamonophylla (L) có tiềm năng kháng khuẩn chống lại các vi sinh vật gây bệnh Các hạtnano bạc sẽ được ứng dụng để phát triển các cảm biến sinh học và thuốc kháng khuẩnmới để phát hiện sự hiện diện của hydrogen peroxide trong các mẫu khác nhau

 Tổng hợp nano bạc từ các dẫn xuất cyclodextrin:

- Tổng hợp nano bạc trên hệ chất mang Cyclodextrin/Silicate và ứng dụng củachúng trong việc cảm biến ion Hg2+ và nitrobenzene Error: Reference sourcenot found.

Các hạt nano bạc được tích hợp trên các hệ sol – gel silcat với β-cyclodextrin.Các hạt nano bạc khi gặp ion Hg2+ sẽ tạo thành tinh thể AgHg Bên cạnh đó, cácphương pháp quang phổ và phương pháp đo màu cũng sẽ được thực hiện để phát hiệnion Hg2+

- Nghiên cứu về hình thái và cấu trúc của nano bạc được phủ β-cyclodextrin[27]

Trong nghiên cứu này, các hạt nano bạc sẽ được tổng hợp với sự có mặt củaglucose làm chất khử, NaOH làm chất xúc tác và β-cyclodextrin là chất ổn định Cáchạt nano bạc có kích thước trung bình khoảng 28 nm, độ dày bao phủ của β-cyclodextrin là 7 nm và có hoạt tính kháng khuẩn cao

 Tổng hợp nano bạc trên hệ chất mang alginate:

- Tổng hợp nano bạc bằng lò vi sóng sử dụng Alginate và khảo sát tính khángkhuẩn.Error: Reference source not found

Nghiên cứu đi theo hướng tổng hợp xanh dùng lò vi sóng và alginate khôngđộc hại, phân hủy sinh học, tạo màng, tạo gel tốt Các thông số được nghiên cứu trongbài gồm nồng độ của alginate, Ag+, thời gian chiếu xạ cũng như pH trong quá trìnhphản ứng Các hạt nano bạc được điều chế theo phương pháp này đồng đều về kích cỡnanomet, tính kháng khuẩn cao và có thể bảo quản ở nhiệt độ phòng trong 6 tháng

- Tổng hợp các hạt nano bạc trên màng Alginate và hoạt động kháng khuẩnError: Reference source not found

Các hạt nano bạc được tổng hợp xanh sử dụng alginate làm chất ổn định vàacid ascorbic làm chất khử Các phương pháp phân tích hạt nano dùng trong bài tổnghợp gồm UV – Vis, TEM và XRD Các hạt nano bạc có kích cỡ khoảng 50 nm, tínhkháng khuẩn cao và có thể ứng dụng trong ngành bao bì thực phẩm

1.5.2 Tình hình nghiên cứu trong nước

 Nghiên cứu tổng hợp nano bạc từ dịch chiết:

- Nghiên cứu tổng hợp nano Ag từ dung dịch AgNO3 bằng tác nhân khử dịchchiết nước lá bồ ngót [8]

Nghiên cứu đi theo hướng tổng hợp xanh nano bạc đã tạo ra hạt nano bạc cótính chất vượt trội hơn nhiều so với bạc kích thước và được ứng dụng làm xúc tácquang phân hủy xanh metylen Tận dụng lá bồ ngót – nguồn nguyên liệu có sẵn ở ViệtNam làm tác nhân khử đem lại lợi ích to lớn cũng như làm giảm chi phí và tính độchại, góp phần bảo vệ môi trường

- Nghiên cứu tổng hợp hạt nano bạc dùng cho vải làm lót giầy bằng phươngpháp khử ion bạc trong dung dịch chiết từ lá dâu tằm Việt Nam Error:Reference source not found

Nghiên cứu hướng đến phương pháp quá trình tổng hợp hạt nano bạc thânthiện và không độc hại, sử dụng lá dâu tằm để làm tác nhân khử Ag+ ứng dụng cho vảilàm lót giầy Quá trình tổng hợp đạt 78,22% và các hạt nano bạc có kích cỡ khoảng

20 - 35nm

 Nghiên cứu tổng hợp bạc trên hệ chất mang:

- Tổng hợp hệ vật liệu nano tổ hợp mang kháng sinh Alginate) và đánh giá hiệu lực diệt khuẩn Vibrio Alginolyticus gây bệnh trêntôm: Error: Reference source not found

(AgTiO2DoxycyclineHệ nano được tạo ra có khả năng kháng khuẩn tốt vi khuẩn gây bệnh trên tôm Vibrio Alginolyticus Kích thước hạt nano từ 70 – 80nm Hệ nano có nồng độ tiêu diệttối thiểu và nồng độ ức chế tổi thiểu lần lượt là 55 ppm và 40 ppm

- Nghiên cứu tổng hợp nano bạc trên hệ chất mang alginate và dẫn xuấtcyclodextrin

- Nghiên cứu tổng hợp nano bạc trên hệ chất mang cyclodextrin /alginate làm chất xúc tác xử lý các chất gây ô nhiễm:[33]

2-hydroxypropyl-β-Nano bạc được tổng hợp trên hệ mang 2-hydroxypropyl-β-cyclodextrin(HPCD) và alginate với tác nhân khử là dịch chiết lá cây chè vằng có đường kínhkhoảng 13,5nm Kích thước các hạt đồng đều và có hình dạng cầu Các nano bạcđược ứng dụng làm xúc tác cho phản ứng khử giữa NaBH4 với các chất gây ô nhiễmnhư Metyl Orange, 4 – nitrophenol và Rhodamine B

1.6 Điểm mới của đề tài

Với tính năng kháng khuẩn mạnh cũng như hiệu quả làm xúc tác tốt, nano bạcngày càng được quan tâm nghiên cứu, phát triển và ứng dụng vào lĩnh vực môitrường cũng như y tế Các nghiên cứu tổng hợp nano bạc chỉ đơn thuần sử dụng cácphương pháp hóa học và vật lý với những hạn chế về việc sử dụng dung môi độc hại,chi phí thiết bị đắt đỏ, tiêu hao nhiều năng lượng và không thể ứng dụng nhiều trongsinh học Bên cạnh đó, các xúc tác nano bạc được tổng hợp bằng con đường thôngthường mang lại hiệu suất không cao và không ổn định

Các vật liệu kim loại phân tán trên chất mang đang thu hút được sự quan tâmcủa nhiều nhà nghiên cứu Việc nghiên cứu chế tạo vật liệu kim loại trên chất mang

đã tạo được nhiều thành công với kết quả tạo ra được những vật liệu kích thước đồngđều cỡ nanomet, có trạng thái phân tán cao trên chất mang và đảm bảo được tính ổnđịnh

Các công trình nghiên cứu trong và ngoài nước hiện nay chỉ tổng hợp nano bạcchủ yếu là dùng phương pháp truyền thống và trên các chất mang như alginate,cyclodextrin, chitosan, than hoạt tính, múi xốp, zeolite… Alginate là polymer sinhhọc, khả năng tạo gel tạo màng tốt nhưng Alginate Canxi lại không thể phân tán trongnước β – CD thì phân tán tốt trong nước nhưng không thể tách ra khỏi dung dịch saukhi ly tâm Việc kết hợp cả 2 chất mang β – CD/Alginate tạo ra được hệ mang có khảnăng tạo gel tạo màng tốt và dễ dàng tác ra khỏi dung dịch sau khi ly tâm Bên cạnh

đó, hệ mang kép β – CD/Alginate giúp cho các hạt nano bạc phân tán đồng đều hơn,thời gian lưu trữ lâu hơn và dễ dàng để ứng dụng cho các phản ứng xúc tác.

Việt Nam là khu vực có khí hậu nhiệt đới gió mùa thích hợp để trồng nhiềuloại thảo dược Tận dụng các nguồn thảo dược dồi dào trong nước, nhiều nghiên cứu

đã sử dụng dịch chiết các loại cây như chè, nha đam, bồ công anh, lá ổi, lá bàng đểlàm tác nhân khử Ag+ Tuy nhiên dịch chiết từ củ ngữu bàng vẫn chưa được ứng dụngnhiều để tạo hạt nano Phương pháp tổng hợp nano bạc với tác nhân khử là dịch chiếtcây thảo dược cho các hạt nano bạc đồng đều về kích cỡ nanomet và có nhiều ưuđiểm vượt trội Bên cạnh đó, qui trình đơn giản, chi phí thấp và dễ thực hiện là mộttrong những ưu điểm của phương pháp khi hướng đến công nghệ hóa học xanh

 Với những lý do trên, chúng tôi quyết định chọn đề tài nghiên cứu với nội dung

“Tổng hợp và ứng dụng nano bạc trên hệ chất mang β – CD/Alginate sử dụng dịchchiết củ ngưu bàng” Luận văn nghiên cứu này có tính mới và khả thi

 Hóa chất của Acros

- Calcium acetate hydrate ,99%: (CH3COO)2Ca x H2O

- Sodium Alginate: (C6H7O6Na)n

 Hóa chất của Sigma-Aldrich

- Silver nitrate: AgNO3

 Hóa chất công nghiệp

- Ống hút nhỏ giọt thủy tinh, pipet, giá đỡ ống nghiệm, kẹp, đũa thủy tinh, cá

từ, lọ thủy tinh, giá thí nghiệm, bóp cao su, chai bi đựng mẫu, đĩa petri thủytinh, màng bọc thực phẩm, giấy bạc, nút cao su, phễu, giấy lọc, nam châm,phễu lọc

Tỉ lệ giữa các hóa chất dùng trong thực nghiệm đã được khảo sát ở các tỉ lệkhác nhau để chọn ra tỉ lệ tối ưu:

- Tỉ lệ giữa Alginate: (CH3COO)2Ca x H2O = 4:1

- Tỉ lệ giữa Alginate: β - CD = 8:1

- Nồng độ của AgNO3 là 5% so với tổng nồng độ của Alginate và β – CD.Tất cả đều áp dụng theo tỉ lệ khối lượng giữa các chất và sử dụng khối lượngalignate làm chuẩn

Bảng 2.1 Tỉ lệ pha hóa chất với nước cất

Khuấy từ, siêu âm, để qua đêm

Ly tâm, khuấy từ, siêu âm, để qua đêm

Hệ gel nano blank

Thuyết minh qui trình:

Bước 1: Nhỏ từ từ 26,92mL dung dịch (CH3COO)2Ca x H2O vào erlen chứa100mL dung dịch Alginate Tiến hành khuấy từ với tốc độ 1200 vòng/phút trong 1giờ Sau đó đem hỗn hợp mẫu đi đánh siêu âm trong 30 phút giúp các phân tử phântán đều Hỗn hợp thu được ở dạng gel trong suốt, không màu và được để yên quađêm

Bước 2: Sau đó, hỗn hợp được ly tâm lần đầu để loại bỏ nước và những hóachất còn dư ra khỏi hỗn hợp Tiếp tục ly tâm hỗn hợp với nước cất thêm 2 lần nữa đểđảm bảo loại bỏ tối đa các chất dư Thời gian mỗi lần ly tâm là 10 phút với tốc độc

3000 vòng/phút Sau ly tâm, ta được hỗn hợp gel sạch và đặc

Bước 3: Cho tiếp 54,69mL dung dịch β - CD vào hỗn hợp gel vừa thu được vàkhuấy từ tốc độ 1200 vòng/phút Sau 1 giờ, đem hỗn hợp đi đánh siêu âm 30 phút và

để qua đêm

Bước 4: Hỗn hợp gel được ly tâm như bước 2 để loại bỏ những hóa chất còn

dư ra khỏi hỗn hợp Sau ly tâm, ta thu được Nano trống không chứa bạc trên chấtmang β – CD/Alginate