Nghiên cứu chiết tách nano vàng từ dung dịch HAuCl4 bằng tác nhân khử dịch chiết nước lá cây nha đam

Đối với hạt nano vàng có nhiều ứng dụng tốt trong lĩnh vực y học, hóa mỹphẩm,….[13][14][15] Với tình hình thực tế, nghiên cứu chiết tách và ứng dụng phươngpháp hiện đại để xác định tìm h

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM

KHOA HÓA -o0o -

HOÀNG LƯƠNG NHẬT NAM

NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP NANO VÀNG TỪ DUNG DỊCH HAuCl4 BẰNG TÁC

NHÂN KHỬ DỊCH CHIẾT NƯỚC LÁ CÂY NHA ĐAM

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP CỬ NHÂN HÓA HỌC

Đà Nẵng – Năm 2018

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM

KHOA HÓA -o0o -

NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP NANO VÀNG TỪ DUNG DỊCH HAuCl4 BẰNG TÁC

NHÂN KHỬ DỊCH CHIẾT NƯỚC LÁ CÂY NHA ĐAM

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP CỬ NHÂN HÓA HỌC

Sinh viên thực hiện Giáo viên hướng dẫn

: Hoàng Lương Nhật Nam : PGS.TS Lê Tự Hải

Đà Nẵng – Năm 2018

NHIỆM VỤ KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

Họ và tên sinh viên : Hoàng Lương Nhật Nam

1 Tên đề tài: Nghiên cứu chiết tách nano vàng từ dung dịch HAuCl4 bằng tác nhân khử dịch chiết nước lá cây nha đam.

2 Nguyên liệu, dụng cụ và thiết bị

a Nguyên liệu: lá cây nha đam (lô hội)

b Dụng cụ: bình cầu 250 ml, bình tam giác 100 ml; cốc thủy tinh 100 ml; bình định mức 1000 ml; bình định mức 100ml; pipet 2 ml, 5 ml, 10ml; giấy lọc

c Các thiết bị: bếp điện, cân phân tích, máy khuấy từ gia nhiệt, máy đo pH, máy đo UV-VIS, máy đo EDX, SEM, TEM, máy quay li tâm, tủ sấy

3 Nội dung nghiên cứu

- Xây dựng quy trình tạo nano vàng bằng dung dịch HAuCl4 từ dịch chiết nước lá cây nha đam

4 Giáo viên hướng dẫn: PGS.TS Lê Tự Hải

5 Ngày giao đề tài: 27/10/2017

6 Ngày hoàn thành đề tài: 20/4/2018

Chủ nhiệm khoa

(Ký và ghi rõ họ tên)

Giáo viên hướng dẫn(Ký và ghi rõ họ tên)

Sinh viên đã hoàn thành và nộp báo cáo cho Khoa ngày….tháng….năm 2018Kết quả điểm đánh giá

Đà nẵng, ngày … tháng…… năm 2018

CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG(Ký và ghi rõ họ tên)

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU 1

1 Lý do chọn đề tài 1

2 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 1

3 Mục đích nghiên cứu 1

4 Phương pháp nghiên cứu 1

5 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài 2

6 Bố cục luận văn 2

CHƯƠNG 1 : TỔNG QUAN 3

1.1 GIỚI THIỆU VỀ CÔNG NGHỆ NANO 3

1.1.1 Khái niệm và nguồn gốc của công nghệ nano 3

a Khái niệm 3

b Nguồn gốc 3

1.1.2 Cơ sở khoa học của công nghệ nano 4

1.1.3 Ứng dụng của vật liệu nano 6

1.1.4 Các phương pháp tổng hợp vật liệu nano 6

1.2 HẠT NANO VÀNG 8

1.2.1 Giới thiệu về kim loại vàng 8

a Tổng quát 8

b Tính chất vật lý 8

c Tính chất hóa học: 9

1.2.2 Giới thiệu về hạt nano vàng 10

1.2.3 Các phương pháp tổng hợp hạt nano vàng 11

1.2.4 Tính chất của hạt nano vàng 12

1.2.5 Ứng dụng của hạt nano vàng 12

a Trong y học 12

b Trong sinh học 13

c Trong cảm biến 13

d Trong linh kiện điện tử 14

e Trong mỹ phẩm .

f Trong bảo vệ môi trường .

1.3 TỔNG QUAN VỀ CÂY NHA ĐAM

1.3.1 Đặc điểm của cây nha đam

1.3.2 Thành phần hóa học

1.3.3 Tác dụng của cây nha đam trong đời sống .

CHƯƠNG 2 : THỰC NGHIỆM

2.1 NGUYÊN LIỆU, DỤNG CỤ VÀ HÓA CHẤT .

2.1.1 Nguyên liệu

2.1.2 Dụng cụ, thiết bị và hóa chất

a Dụng cụ và thiết bị .

b Hóa chất .

2.2 KHẢO SÁT CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN QUÁ TRÌNH CHIẾT LÁ CÂY NHA ĐAM

2.3 KHẢO SÁT CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN QUÁ TRÌNH TỔNG HỢP NANO VÀNG

2.4 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU HẠT NANO VÀNG .

2.4.1 Phổ hấp thụ phân tử (UV-VIS)

2.4.2 Kính hiển vi điện tử truyền qua (TEM) .

2.4.3 Phổ tán sắc năng lượng tia X ( EDX) .

2.4.4 Kính hiển vi điện tử (SEM)

2.5 SƠ ĐỒ QUY TRÌNH THỰC NGHIỆM TỔNG HỢP HẠT NANO VÀNG CHƯƠNG 3 : KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

3.1 KHẢO SÁT CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN QUÁ TRÌNH CHIẾT LÁ CÂY NHA ĐAM

3.1.1 Khảo sát tỉ lệ rắn/lỏng

3.1.2 Khảo sát thời gian chiết

3.2 KẾT QUẢ ĐỊNH TÍNH MỘT SỐ NHÓM CHỨC CHÍNH TRONG DỊCH CHIẾT NƯỚC LÁ CÂY NHA ĐAM

3.3.1. Định tính nhóm chất tannin

3.3.2 Định tính nhóm chất flavonoid 33

3.3.3 Định tính nhóm chất saponin 33

3.3.4 Định tính nhóm chất akaloid 34

3.3 KHẢO SÁT CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN QUÁ TRÌNH TẠO NANO VÀNG 34

3.3.1 Khảo sát tỉ lệ thể tích dịch chiết lá cây nha đam 34

3.3.2 Khảo sát nhiệt độ tạo nano vàng 36

3.3.3 Khảo sát nồng độ dung dịch HAuCl 4 37

3.3.4 Khảo sát pH môi trường 39

3.4 CƠ CHẾ TẠO NANO VÀNG TỪ DUNG DỊCH HAuCl 4 BẰNG TÁC NHÂN KHỬ DỊCH CHIẾT NƯỚC LÁ CÂY NHA ĐAM 41

3.5 KẾT QUẢ KHẢO SÁT ĐẶC TRƯNG CỦA HẠT NANO VÀNG 41

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 44

TÀI LIỆU THAM KHẢO 45

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu độc lập của riêng tôi, với sự hướngdẫn của PGS.TS Lê Tự Hải Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là do tôi tự tìmhiểu, phân tích một cách trung thực, khách quan và chưa từng được ai công bố trongbất kỳ một công trình nào khác Những nội dung khóa luận có tham khảo và sử dụngcác tài liệu, thông tin được đăng tải trên các tác phẩm, tạp chí và các trang web đượcliệt kê trong danh mục tài liệu tham khảo của khóa luận

Đà Nẵng, ngày … tháng … năm 2018

Sinh viên thực hiện

Hoàng Lương Nhật Nam

LỜI CẢM ƠN Đầu tiên, em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến PGS.TS Lê Tự Hải (Khoa Hóa Đại học Sư phạm Đà Nẵng) đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ em trong suốt quá trình

em thực hiện đề tài

Em cũng xin gởi lời cảm ơn đến tập thể các Thầy, Cô giáo và cán bộ của Khoa Hóa Trường Đại học Sư phạm Đà Nẵng đã cung cấp cho em kiến thức tiền đề để

em hoàn thành khóa luận này

Cuối cùng em xin gởi lời cảm ơn đến gia đình, bạn bè đã động viên và giúp đỡ emrất nhiều trong suối thời gian học tập, nghiên cứu và hoàn thành khóa luận

Đà Nẵng, ngày … tháng … năm 2018

Sinh viên thực hiện

Hoàng Lương Nhật Nam

tử Kính hiển vi điện tử quét

DANH MỤC CÁC BẢNG

Số hiệu bảng

Bảng 1.1Bảng 1.2Bảng 3.1Bảng 3.2Bảng 3.3Bảng 3.4Bảng 3.5Bảng 3.6

Hình 3.12Hình 3.13Hình 3.14Hình 3.15

MỞ ĐẦU

1 Lý do chọn đề tài

Trong những năm qua, công nghệ nano rất được quan tâm và phát triển với tốc độchóng mặt đã làm thay đổi diện mạo của các ngành khoa học Công nghệ nano đã cónhững ứng dụng to lớn và hữu ích trong các ngành điện tử, năng lượng, y học, mỹ phẩm

và nhiều lĩnh vực khác Việc tổng hợp các hạt có kích thước nano giúp cho việc ứng dụngvào các lĩnh vực khoa học một cách dễ dàng hơn Các hạt nano thường gặp là nano bạc,nano đồng, nano vàng… và mỗi loại sẽ có ứng dụng riêng của nó trong từng lĩnh vựcnghiên cứu Đối với hạt nano vàng có nhiều ứng dụng tốt trong lĩnh vực y học, hóa mỹphẩm,….[13][14][15] Với tình hình thực tế, nghiên cứu chiết tách và ứng dụng phươngpháp hiện đại để xác định tìm hiểu hạt nano vàng và ứng dụng của nó có nhiều triển vọng

và có ý nghĩ về khoa học và thực tiễn

Với những lý do trên, chúng tôi chọn đề tài: “Nghiên cứu tổng hợp nano vàng từ dungdịch HAuCl4 bằng tác nhân khử dịch chiết nước lá cây nha đam”

2 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

Lá cây nha đam (Aloe vera) được thu mua tại chợ Thanh Khê trên địa bàn thành phố Đà Nẵng

3 Mục đích nghiên cứu

Xây dựng quy trình tổng hợp nano vàng bằng dung dịch HAuCl4 từ dịch chiết nước lá cây nha đam

Đưa ra phương pháp tổng hợp nano vàng bằng phương pháp hóa học xanh

4 Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu lý thuyết:

Thu thập các thông tin, tài liệu liên quan đến đề tài

Tìm hiểu các phương pháp thực nghiệm sử dụng trong quá trình nghiên cứu

Xử lý các thông tin về lý thuyết để đưa ra các vấn đề thực hiện trong quá trình nghiên cứu

1

Nghiên cứu thực nghiệm:

Phương pháp chiết tách: phương pháp chưng ninh sử dụng dung môi là nước

Phương pháp phân tích công cụ: phương pháp hấp thụ phân tử (UV-VIS)

Phương pháp đo TEM, EDX, SEM

Tiến hành nghiên cứu thực nghiệm tại phòng thí nghiệm trường Đại học Sư phạm –

Đại học Đà Nẵng

5 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài

Nghiên cứu này giúp cho chúng ta hiểu rõ hơn về phương pháp điều chế hạt nano vàng bằng phương pháp hóa học xanh, lành tính, ít độc, ít tốn kém

Tận dụng nguồn nguyên liệu có sẵn là lá cây nha đam để tổng hợp hạt nano vàng

6 Bố cục luận văn

Ngoài phần mở đầu, kết luận và kiến nghị, nội dung luận văn gồm 3 chương như sau:CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN

CHƯƠNG 2: NGUYÊN LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

2

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN 1.1 GIỚI THIỆU VỀ CÔNG NGHỆ NANO

1.1.1 Khái niệm và nguồn gốc của công nghệ nano

a Khái niệm:[1]

Thuật ngữ “công nghệ nano” được biết đến từ những năm 70 của thế kỉ XX Chữ nanođược gắn vào trước các đơn vị đo để tạo ra các đơn vị ước giảm đi 1 tỷ lần (10-9) Ví dụ:nano gam = 10-9 g; nano mét = 10-9 m Công nghệ nano là công nghệ xử lý vật chất ở mứcnano mét

Công nghệ nano bao gồm các vấn đề chính sau đây:

 Cơ sở khoa học nano

 Phương pháp quan sát và can thiệp ở quy mô nanomet

 Chế tạo vật liệu nano

 Ứng dụng vật liệu nano

b Nguồn gốc:[2]

Cha đẻ của công nghệ nano chính là Richard Feynman Năm 1959, Feynman có bàiphát biểu nổi tiếng “ There is a plenty room at the bottom” (còn những khoảng trống ở cấp vĩ mô) Trong đó, ông cho biết quan điểm về khả năng nghiên cứu và thao tác ở cấp

3

độ nguyên tử Với tầm nhìn tương lai rằng chúng ta có thể chế tạo, sắp xếp cấu trúcnguyên tử để tạo nên những vật liệu mới và những cấu trúc siêu nhỏ Mặc dù là người đềxướng ra lý thuyết công nghệ nano, nhưng vào lúc đó Feynman vẫn chưa thể tiến hànhnghiên cứu và ứng dụng nó vào thực tế.

Đến năm 1974, thuật ngữ “công nghệ nano” được giáo sư Norio Taniguchi của Đạihọc Khoa học Tokyo định nghĩa và sử dụng để đề cập đến khả năng chế tạo cấu trúc vihình của mạch vi điện tử, mặc dù nó vẫn chưa được biết đến rộng rãi Từ đó, dựa trêntiền đề về công nghệ nano của Feynman, định nghĩa về công nghệ nano được tiến sĩ K.Eric Drexler khai thác sâu hơn trong cuốn sách “Engines of Creation: The Coming Era ofNanotechnology” (1986) và cuốn “Nanosystems: Molecular Machinery, Manufacring,and Computation” Từ đây, thuật ngữ công nghê nano bắt đầu trở nên phổ biển, hàng loạtphát minh đã ra đời, phục vụ đắc lực cho cuộc sống.[10]

1.1.2 Cơ sở khoa học của công nghệ nano[2][11]

Công nghệ nano chủ yếu dựa trên ba cơ sở khoa học sau:

 Chuyển tiếp từ tính chất cổ điển đến tính chất lượng tử

Đối với vật liệu vĩ mô gồm rất nhiều nguyên tử, các hiệu ứng lượng tử được trungbình hóa với rất nhiều nguyên tử (1µm3 có khoảng 1012 nguyên tử) và có thể bỏ qua cácthăng giáng ngẫu nhiên Nhưng các cấu trúc nano có ít nguyên tử hơn thì các tính chấtlượng tử thể hiện rõ ràng hơn Ví dụ một chấm lượng tử có thể được coi như một đạinguyên tử, nó có các mức năng lượng giống như một nguyên tử

 Hiệu ứng bề mặt

Khi vật liệu có kích thước nm (nanomet), các số nguyên tử nằm trên bề mặt sẽ chiếm

tỉ lệ đáng kể so với tổng số nguyên tử Chính vì vậy, các hiệu ứng có liên quan đến bềmặt, gọi tắt là hiệu ứng bề mặt sẽ trở nên quan trọng làm cho tính chất của vật liệu cókích thước nanomet khác biệt so với vật liệu ở dạng khối

 Kích thước tới hạn

Các tính chất vật lý, hóa học của các vật liệu đều có một giới hạn về kích thước Nếu vật liệu mà nhỏ hơn kích thước này thì tính chất của nó hoàn toàn bị thay đổi Người ta

4

gọi đó là kích thước tới hạn của các tính chất của vật liệu Ví dụ điện trở của một kimloại tuân theo định luật Ohm ở kích thước vĩ mô mà ta thấy hàng ngày Nếu ta giảm kíchthước của vật liệu xuống nhỏ hơn quãng đường tự do trung bình của điện tử trong kimloại mà thường có giá trị từ vài trăm nm, thì định luật Ohm không còn đúng nữa Lúc đóđiện trở của vật có kích thước nano sẽ tuân theo các quy tắc lượng tử Không phải bất cứvật liệu nào có kích thước nano đều có tính chất khác biệt mà nó phụ thuộc vào tính chất

mà nó được nghiên cứu Các tính chất khác nhau như tính chất điện, tính chất từ, tínhchất quang và các tính chất hóa học khác đều có độ dài tới hạn trong khoảng nm Chính

vì thế mà người ta gọi ngành khoa học và công nghệ liên quan là khoa học nano và côngnghệ nano

Bảng 1.2: Độ dài tới hạn của một số tính chất của vật liệu

Xúc tácSiêu phân tửMiễn dịch

1.1.3 Ứng dụng của vật liệu nano[2]

Trong ngành công nghiệp điện tử hiện nay, những bộ vi xử lý được làm từ vật liệunano khá phổ biến trên trị thường, một số sản phẩm như chuột, bàn phím cũng được phủmột lớp nano kháng khuẩn Công nghệ nano cũng đóng góp không nhỏ trong lĩnh vựcđiện tử, đặc biệt là công nghệ năng lượng như việc chế tạo pin nano trong tương lai cóthể có diện tích bề mặt lớn hơn nhiều lần và lưu trữ được nhiều điện năng hơn

Bên cạnh đó, công nghệ nano còn ứng dụng trong may mặc với ý tưởng quần áo cókhả năng diệt vi khuẩn gây mùi hôi nhờ áp dụng nano bạc Một ứng dụng khác của côngnghệ nano có thể biến các nguồn năng lượng như gió, năng lượng mặt trời và với côngnghệ nano có thể biến chiếc áo có thể sạc điện cho chiếc điện thoại thông minh, đây thực

sự là ý tưởng đang trong quá trình thử nghiệm này chắc hẳn sẽ là bước đánh dấu bướcphát triển to lớn của công nghệ nano

Công nghệ nano còn giúp lưu trữ, bảo quản thức ăn tốt hơn nhờ việc tạo các vật liệuthực phẩm có khả năng diệt khuẩn

Không chỉ dừng ở những ứng dụng tiêu biểu của công nghệ nano hiện nay, cho thấyviệc phát triển ứng dụng nano trong tương lai đem lại nhiều lợi ích trong rất nhiều lĩnhvực khác nhau, đồng thời nhận định ứng dụng công nghệ nano là vô hạn

1.1.4 Các phương pháp tổng hợp vật liệu nano[2][11]

Phương pháp từ trên xuống

Nguyên lý: dùng kỹ thuật nghiền và biến dạng để biến vật liệu thể khối với tổ chức hạtthô thành cỡ hạt kích thước nano Đây là các phương pháp đơn giản, rẻ tiền nhưng rất hiệuquả, có thể tiến hành cho nhiều loại vật liệu với kích thước khá lớn (ứng dụng làm

6

vật liệu kết cấu) Trong phương pháp nghiền, vật liệu ở dạng bột được trộn lẫn vớinhững viên bi được làm từ các vật liệu rất cứng và đặt trong một cái cối Máy nghiền cóthể là nghiền lắc, nghiền rung hoặc nghiền quay (còn gọi là nghiền kiểu hành tinh) Cácviên bi cứng va chạm vào nhau và phá vỡ bột đến kích thước nano Kết quả thu được làvật liệu nano không chiều (các hạt nano) Phương pháp biến dạng được sử dụng với các

kỹ thuật đặc biệt nhằm tạo ra sự biến dạng cực lớn (có thể >10) mà không làm phá hủyvật liệu, nhiệt độ có thể được điều chỉnh tùy theo từng trường hợp cụ thể, nếu nhiệt độgia công lớn hơn nhiệt độ kết tinh lại thì được gọi là biến dạng nóng, còn ngược lại thìđược gọi biến dạng nguội Kết quả thu được là các vật liệu nano một chiều (dây nano)hoặc hai chiều (lớp có chiều dày nm) Ngoài ra, hiện nay người ta thường dùng cácphương pháp quang khắc để tạo các cấu trúc nano.[17]

Phương pháp từ dưới lên

Nguyên lý: vật liệu nano được hình thành từ các nguyên tử hoặc ion Phương pháp từdưới lên được phát triển rất mạnh mẽ vì tính linh động và chất lượng của sản phẩm cuốicùng Hiện nay, đa phần các vật liệu nano đều được chế tạo từ phương pháp này.Phương pháp từ dưới lên bao gồm: phương pháp vật lí, phương pháp hóa học, phươngpháp kết hợp, phương pháp vi sinh và phương pháp vi nhũ.[16]

Phương pháp vật lý: là phương pháp tạo vật liệu nano từ nguyên tử hoặc chuyển

pha

Nguyên tử để hình thành vật liệu nano được tạo ra từ phương pháp vật lý: bốc bay nhiệt (đốt, phún xạ, phóng điện hồ quang) Phương pháp chuyển pha: vật liệu được nung nóng rồicho nguội với tốc độ nhanh để thu được trạng thái vô định hình, xử lý nhiệt để xảy ra chuyểnpha vô định hình- tinh thể (kết tinh) ( phương pháp nguội nhanh) Phương pháp vật lýthường được dùng để tạo các hạt nano, màng nano, ví dụ: ổ cứng máy tính

Phương pháp hóa học: là phương pháp tạo vật liệu nano từ các ion.

Phương pháp hóa học có đặc điểm là rất đa dạng vì tùy thuộc vào vật liệu cụ thể màngười ta phải thay đổi kỹ thuật chế tạo cho phù hợp Tuy nhiên, chúng ta vẫn có thể phânloại các phương pháp hóa học thành hai loại: hình thành vật liệu nano từ pha lỏng(phương pháp kết tủa, sol-gel,…) và từ pha khí (nhiệt phân,…) Phương pháp này có thể

7

tạo các hạt nano, dây nano, ống nano, màng nano, bột nano,…

Phương pháp kết hợp: là phương pháp tạo vật liệu nano dựa trên các nguyên tắc vật

lý và hóa học như: điện phân, ngưng tụ từ pha khí,… Phương pháp này có thể tạo cáchạt nano, dây nano, ống nano, màng nano,bột nano,…

Phương pháp sinh học: là phương pháp sử dụng các vi sinh vật như nấm, vi khuẩn,

vi rút có khả năng khử để khử ion về dạng kim loại Dưới tác dụng của những tác nhân này, ion sẽ chuyển thành hạt nano

1.2 HẠT NANO VÀNG

1.2.1 Giới thiệu về kim loại vàng[5]

a Tổng quát:

Vàng là tên nguyên tố hoá học có ký hiệu Au và số thứ tự nguyên tử 79 thuộc nhóm

11 chu kì 6 trong bảng tuần hoàn, có cấu hình electron là [Xe]4f145d106s1 Là kimloại chuyển tiếp (hoá trị 3 và 1) mềm, dễ uốn, dễ dát mỏng, màu vàng và chiếusáng Vàng

không phản ứng với hầu hết các hoá chất nhưng lại chịu tác dụng của nước cường toan(3HCl + HNO3) để tạo thành axit cloroauric, cũng như chịu tác động của dung dịchxyanua của các kim loại kiềm Kim loại này có ở dạng quặng hoặc hạt trong đá và

trong các mỏ bồi tích và là một trong số kim loại đúc tiền Vàng được dùng làm một tiêuchuẩn tiền tệ ở nhiều nước và cũng được sử dụng trong các ngành trang sức, nha khoa vàđiện tử [18][19]

b Tính chất vật lý:

Vàng là nguyên tố kim loại có màu vàng khi thành khối, nhưng có thể có màu đen,hồng ngọc hay tía khi được cắt nhuyễn Nó là kim loại dễ uốn, dát nhất; thực tế 1 gamvàng có thể được dập thành tấm 1m2 Lá vàng có thể bị dập đủ mỏng để trở thành bántrong suốt Ánh sáng truyền qua có màu xanh lục, vì vàng phản chiếu mạnh mẽ với màuvàng và màu đỏ Những tấm lợp bán trong suốt cũng phản chiếu mạnh ánh sáng hồngngoại làm cho chúng trở nên hữu ích như tấm tia hồng ngoại trong các tấm lót của những

bộ đồ chịu nhiệt và mặt nạ che mặt trời cho không gian [9]

8

Vàng có tính dẫn nhiệt và điện tốt (chỉ kém bạc và đồng), không bị tác động bởikhông khí và phần lớn hóa chất.

Vàng là kim loại mềm, thường tạo hợp kim với nhiều kim loại khác làm cho nó cứnghơn; hợp kim vàng với đồng có màu đỏ; hợp kim vàng với sắt có màu xanh lá; hợp kimvàng với nhôm có màu tía; hợp kim vàng với bạch kim có màu trắng

9

1.2.2 Giới thiệu về hạt nano vàng[3][20]

Nano vàng được mở rộng nghiên cứu ứng dụng, phát triển và tổng hợp kích thước vàhình dạng của nó, mở ra nhiều cơ hội mới và nhiều hướng ứng dụng cho nano vàng Gầnđây có rất nhiều phương pháp phát triển nhằm điều khiển chính xác về kích thước vàhình dạng của nano vàng Do các nano vàng có dạng bất đẳng hướng được đặc biệtnghiên cứu vì chúng có các tính chất hóa lý đặc trưng tùy thuộc vào kích thước và hìnhdạng của hạt nano vàng Các tính chất đặc biệt này là tiền đề để phát triển ứng dụng trongcác lĩnh vực như: xúc tác, sinh học, năng lượng Trong các dạng nano bất đẳng hướngnhư dạng thanh, dạng cầu gai, dạng khối lập phương, dạng tam giác… Tương tác giữacác hạt và lắp ráp các mạng nano vàng đóng vai trò quan trọng trong việc xác định tínhchất của các hạt nano Các hạt nano vàng biểu hiện các kích cỡ khác nhau, từ 1 nm đến 8

μm và chúng cũng có các hình dạng khác nhau như hình cầu, mặt cắt bát diện, hình bátdiện, hình răng cưa, hình tam giác, hình xoắn nhiều mặt, hình vuông bất thường, tứ diện,nanotriangles, nanoprisms, lục giác và nanorod

Hình 1.2: Hình ảnh của các hạt nano ở các hình dạng khác nhau.

Ưu điểm chính của hạt nano vàng là chúng không gây độc tế bào và lợi ích quan trọngnhất là bề mặt của chúng, vì chúng có diện tích bề mặt lớn do bề mặt của chúng sẵn sàng

để thay đổi với các phân tử mục tiêu hoặc các chỉ thị sinh học cụ thể và có thể ứng dụngtrong y sinh

10

dụng axit xitric làm chất khử và cetyltrimethylamoni bromide (CTAB) làm chất kết dính.

 Phương pháp sinh tổng hợp xanh cho hạt nano vàng có kích thước 25±7 nm đượcthực hiện bằng cách sử dụng màng vỏ trứng sinh học tự nhiên (ESM) Tổng hợpxanh các hạt nano sử dụng các dung môi và tác nhân khử thân thiện môi trường.Sinh tổng hợp các hạt nano vàng đi từ thực vật trong những năm gần đây đã thànhcông và báo cáo về việc tổng hợp hiệu quả và nhanh chóng Tổng hợp nano từthực vật cho giá thành rẻ so với tổng hợp từ kim loại vàng, đồng thời thực vậtcung cấp vàng ở những dạng hoàn toàn thích hợp với việc sử dụng trong côngnghệ nano sịnh học đang phát triển

 Phương pháp khử hóa học được sử dụng chủ yếu để tổng hợp các hạt nano dùngtrong nghiên cứu và trong ứng dụng thực tiễn Có thể nói, khử các hợp chất phứctạp của kim loại trong dung dịch loãng là cách thức chung nhất để tổng hợp cáchạt nano kim loại Hiện nay, người ta mở rộng phương pháp này bằng cách sửdụng các tác nhân vật lý hay sinh học tác động vào trong quá trình khử để nângcao hiệu quả của quá trình

 Phương pháp khử vật lý ngày càng ít được sử dụng trong nghiên cứu tổng hợp cáchạt nano Cơ chế chính là dùng các tác nhân vật lý như chùm điện tử hay các sóngđiện từ năng lượng cao như tia gamma, tia tử ngoại, tia laser, khử ion kim loạithành kim loại

Phương pháp này có thể thu được hạt nano có kích thước khác nhau nhưng phải sử dụngcác chùm tia có năng lượng cao gây nguy hại đến sức khỏe con người trong quá trìnhtổng hợp, đồng thời cần máy móc phức tạp, hiện đại để điều khiển các nguồn năng lượngnên đòi hỏi nhiều chi phí cho trang thiết bị

 Phương pháp vi nhũ là một trong những phương pháp đầy triển vọng vì có khảnăng kiểm soát các phản ứng hóa học xảy ra Tỉ lệ phản ứng khử kim loại được

điều chỉnh bằng các tiến trình phân bố kích thước hạt nano tạo thành, kích thướchạt nano tạo ra khoảng 2-20 nm.

11

 Tính chất từ: Tính nghịch từ ở trạng thái khối do sự bù trừ cặp điện tử.

 Tính chất nhiệt: Nhiệt độ nóng chảy của vật liệu phụ thuộc vào mức độ liên kết giữa các nguyên tử trong mạng tinh thể

 Xúc tác trên chất mang: xúc tác nano vàng thể hiện tính chọn lọc cao trên nhiềuphản ứng hóa học Nano vàng có khả năng kháng độc nên có thể chống lại sựnhiễm độc lưu huỳnh Có một số nghiên cứu chứng minh rằng xúc tác nano vàngtrên chất mang có khả năng chịu sự đầu độc của lưu huỳnh gấp 5-7 lần so với cácxúc tác thông thường

1.2.5 Ứng dụng của hạt nano vàng[8][13][15]

Các hạt nano vàng có đặc tính điện và từ đặc biệt do hình dạng và kích thước củachúng, vì vậy chúng đã được quan tâm đặc biệt trong các lĩnh vực nghiên cứu, đặc biệttrong lĩnh vực cảm biến hóa học và sinh học, quang điện tử, liệu pháp nhiệt quang, hìnhảnh sinh học, ghi nhãn ADN, kính hiển vi và ảnh quang phổ, quang phổ Raman tăngcường bề mặt, theo dõi và phân phối thuốc, xúc tác và điều trị ung thư

a Trong y học

Các hạt nano vàng có đặc tính tự phát nhiệt dưới tác dụng của bức xạ laser Đặc tínhnày có thể được sử dụng luân phiên hay bổ sung cho liệu pháp tia X trong chữa trị một sốbệnh ung thư Các nhà khoa học đã nghiên cứu sự phá hủy của các mô khỏe mạnh bằng cách

sử dụng những viên thuốc trị ung thư bên trong khối u Để đưa những chất này vào đúng vịtrí, các nhà khoa học tạo ra những viên nhộng rất nhỏ với kích thước vài nanomet Vỏ ngoàiviên nhộng được cấu tạo bởi nhiều lớp polyme rất mỏng đặt lên nhau, cho phép chúng vượtqua dễ dàng lớp màng bên ngoài tế bào Trên bề mặt viên nhộng là những hạt nano được sửdụng từ những nguyên tử vàng và bạc Khi đã hấp thụ vào những

12

tế bào trong khối u, viên nhộng sẽ di chuyển bằng tia hồng ngoại Sức nóng này sẽ đẩynhững hạt vàng di chuyển khiến viên nhộng vỡ ra và phá vỡ kết cấu những tế bào ác tính.

Hình 1.3: Hạt nano vàng dùng trong dẫn truyền thuốc

b Trong sinh học:

Các hạt nano vàng ứng dụng trong lắp ráp ADN và cảm biến ADN: tiếp hợp của cáchạt vàng với các nucleotit thiếu đang là một hướng quan tâm lớn trong lĩnh vực cảm biếnADN Nguyên nhân, nhờ vào tiềm năng sử dụng của khả năng lập trình dựa trên cơ sởghép đôi ADN để thiết lập các tinh thể nano trong không gian, đồng thời cung cấp dấuhiệu chính xác để nhận biết các chuỗi ADN Trong đó, các hạt nano vàng được sử dụngnhư là các khối lắp ráp, cho phép lắp ráp các đầu alkanethiol của các nucleotit thiết như

là một sợi ADN đơn và bổ sung liên kết các sợi nucleotit (ADN) thiếu Kết hợp các hạtnano vàng được liên kết bởi các nucleotit thiếu kích thích có một sự thay đổi màu sắc từ

đỏ đến xanh, đây là nền tảng cho phương pháp cảm ứng ADN Đặc biệt, sự phụ thuộctính chất quang của vùng plasmon bề mặt của hạt nano vàng có đường kính từ 13-17nm

đã mở ra sự phát triển của một phương pháp chẩn đoán có tính chọn lọc cao cho ADN

c Trong cảm biến:

Các bộ cảm biến dựa trên hạt nano vàng có thể phát hiện các ion kim loại khác nhaubằng cách làm việc trên nguyên tắc thay đổi màu sắc do sự kết hợp các hạt nano vàng.Những loại cảm biến này đã được sử dụng rộng rãi để phát hiện đồng, chì thủy ngân vàasen trong nước

13

d Trong linh kiện điện tử:

Một ứng dụng quan trọng khác của hạt nano vàng là trong các thiết bị nhớ Các hạtnano vàng phủ với chất cách điện thích hợp để giúp cho các thiết bị nhớ ổn định và cách điện, ngăn ngừa sự tích tụ của điện tích khi trường đã được tháo bỏ

 Thúc đẩy sự lưu thông máu: nano vàng có khả năng chống oxi hóa mạnh mẽ, thúcđẩy sự lưu thông máu, có hiệu quả trong ngăn ngừa lão hóa cũng như loại bỏ những vếttàn nhan, làm cho da sạch hơn và thuần khiết hơn bởi loại bỏ triệt để những chất bẩn.Thêm vào đó, hiệu quả tia hồng ngoại xa của những hạt nano vàng giúp lưu thông máu tốt và làm cho khí oxi được cung cấp vào da tốt hơn

 Hoạt hóa da: những hạt nano vàng hấp thụ trong da làm loại bỏ những tế bào chết,giúp da tái tạo những tế bào mới nhanh chóng Không chỉ loại bỏ những nếp nhăn màcòn thúc đẩy quá trình tổng hợp collagen giúp duy trì độ đàn hồi cho da

 Trung hòa và làm sạch vì chúng có khả năng giải độc, vì thế ngăn chặn những vấn

đề như mụn và điều trị mụn

 Những cation trong nano vàng thúc đẩy cơ thể sản xuất ra những hormone giúp thư giãn trong tâm trí và cơ thể

14

f Trong bảo vệ môi trường:

Xử lý nước thải bằng màng thẩm thấu ngược, phát hiện các ion kim loại độc hại nhưnhững kim loại nặng: Pb2+, Cr2+, Hg2+… thường là những chất gây độc cho môi trường,gây nên những nguy hại cho sức khỏe cộng đồng nếu chúng có mặt trong nước uống vớinồng độ chỉ vài phần triệu Pb2+ rất nguy hiểm cho trẻ em, gây nên chứng chậm phát triểntrí tuệ Đầu cảm thụ sắc kế sử dụng nano vàng rất nhạy để phát hiện ra các ion kim loạinày

1.3 TỔNG QUAN VỀ CÂY NHA ĐAM

1.3.1 Đặc điểm của cây nha đam[6][12]

Hình 1.4: Cây nha đam

 Nha đam thuộc loại cây nhỏ, gốc thân hóa gỗ, ngắn

 Lá dạng bẹ, không có cuống, mọc vòng rất sát nhau, màu từ lục nhạt đến lục

1.3.2 Thành phần hóa học[7][12]

Cây nha đam có các thành phần như sau:

 Vitamin: Cây nha đam rất giàu vitamin, gồm vitamin D, A, C, E và thậm chí có cả

vitamin B12 - rất ít thực vật có vitamin này Điều này cực kỳ có ích cho những người ăn chay

 Enzym: Nha đam chứa các enzym oxidase, amylase, catalase, lipase - các enzym

cần thiết để phân giải đường, đạm, chất béo trong dạ dày và ruột

 Khoáng chất: Nha đam chứa canxi, natri, kali, mangan, magnesium, đồng, kẽm,crôm và selen chống oxy hóa Mặc dù các khoáng chất và nguyên tố vi lượng nàychỉ cần với số lượng rất nhỏ nhưng cần thiết cho hoạt động của các enzym trongquá trình trao đổi chất

 Đường: Đó chính là lớp nhầy bao quanh lớp gel bên trong thân cây, được gọi làmucopolysaccharides (thành phần gồm glucosamine, chondroitin và hyaluronicaxit), đây là những chất chính tạo nên chất hoạt dịch, đường đạm ở trong khớpxương Ngoài ra, nó

còn có tác dụng tăng cường hệ thống miễn dịch và khử độc

 Hợp chất anthraquinones trong nhựa nha đam sẽ kết hợp với các ion calcium trongđường tiết niệu thành hợp chất tan được để tống ra ngoài theo nước tiểu giúpngừa bệnh sỏi niệu

 Lignin: Là chất giúp thấm sâu và luân chuyển cùng với các yếu tố khác mà nó liênkết Đây là lý do nhiều sản phẩm dược phẩm, mỹ phẩm được bào chế chiết xuấtcủa cây nha đam

 Chất saponin: Chất này chiếm khoảng 3% trong thành phần gel của nha đam, cókhả năng làm sạch và có tính sát trùng Ngoài ra, saponin còn có tác dụng thanhlọc những độc tố trong cơ thể

 Acid amino: Cơ thể con người cần phải có khoảng 22 axit amino Gel của nhađam chứa khoảng 20/22 acid amino cần thiết đó Trong đó, có 7 loại acid amino cơthể không thể tự tạo ra mà phải nhờ vào sự hấp thụ từ các thức ăn uống hàng ngày

16

1.3.3 Tác dụng của cây nha đam trong đời sống[7][12]

Theo dược tính y học cổ truyền thì:

 Nha đam có vị đắng, tính hàn

 Tác động vào 4 kinh: can, tỳ, vị, đại tràng

 Có tác dụng thông đại tiện, mát huyết, hạ nhiệt

 Sử dụng trị cam tích, kinh giản trẻ em, trị táo bón, ăn uống không tiêu, giúptiêu

hóa, đắp ngoài trị phỏng, rôm sảy, lác…

 Liều nhỏ (0,05–0,10g): có tác dụng bổ, giúp sự tiêu hóa, kích thích nhẹ niêm mạcruột không cho cặn bã ở lâu trong ruột

 Liều cao (4–5g): có tác dụng đẩy mạnh, nhưng tác dụng chậm, gây sự xung huyết nhất là ở ruột già, có tác dụng sau 10 – 15 giờ, phần mềm nhão, không lỏng

Tác dụng dược lý theo y học hiện đại:

 Làm lành vết thương: nha đam có chứa nhiều khoáng chất như Calci, Potassium,

Kẽm… có chứa nhiều vitamin C và E Các chất này là tiền chất cơ bản để đẩy nhanhtiến trình làm lành da Calci giữ vai trò quan trọng trong hệ thống thần kinh và mô cơ,

nó cũng là chất xúc tác chính trong tất cả các quá trình chữa lành vết thương

 Chống viêm nhiễm dị ứng: Nha đam có tác dụng làm lành vết đứt, vết loét, vếtphỏng hay vết sưng do côn trùng cắn đốt trên da vì nó có chứa những hợp chất hữu cơgồm vitamin, các hormon, chất Magnesium lactate… có tác dụng ức chế phản ứngHistamin, ức chế và loại trừ Bradykinin là những thành phần gây phản ứng dị ứng vàviêm

 Chống sự lão hóa tế bào: nha đam có chứa Calci có liên quan đến tân dịch trong

tế bào cơ thể, duy trì sự cân bằng giữa trong và ngoài tế bào, tạo ra các tế bào khỏemạnh Nha đam có chứa 17 amino – acid cần thiết để tổng hợp protein và mô tế bào.Nha đam có chứa các chất khoáng như Calci, Phospho, Đồng, Sắt, Magne, Potassium, Sodium… là các yếu tố cần thiết cho sự trao đổi chất và các hoạt động của tế bào