Nghiên cứu chế tạo vật liệu nano đồng và thử nghiệm khả năng ứng dụng

Dung dịch keo nano Cu được thử nghiệm hoạt tính kháng nấm hồng gây bệnh trên cây cao su trong phạm vi phòng thí nghiệm cũng như trên thực địa vườn cây khai thác tại Tổng công ty cao su Đ[r]

NGHIÊN CỨU CHÉ TẠO VẬT LIỆU NANO ĐỒNG VÀ

TH NGHIỆM KHẢ N NG ỨNG D NG

ThS Cao Văn Dư*; KS Nguyễn Xuân Chư ng*; KS Dư ng Thị Ngọc Dung*

H ướng dẫn: PGS TS Nguyễn Thị P hư ng Phong**

Nano đồng thể hiện những tính chất ưu việt về khả năng dẫn điện, nhiệt, tính chống ma sát, kháng khuẩn và dược biết tới vói nhiều khả năng ứng đụng như trao đổi nhiệt, đây đẫn điện trong máy in phun, phu gia tài nhiệt chống ma sát

và tác nhân kháng khuẩn

Nano đồng được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực trong đó có nông nghiệp, do giá thành rẻ hơn nhiều so với các hạt nano kim loại khác như nano Ag Cho tới nay, hoạt tính kháng khuẩn của nano đồng đã được đưa ra với một số chùng loại vi khuẩn nhưng rất hạn chế với c Salmonocolor Nấm này gây bệnh nấm hồng trên cây gỗ và cây cao su ở vùng nhiệt đới, gây bệnh tại than và cành của cây cao su làm giảm năng suất khai thác mủ

Đối tượng và phương pháp nghiên cứu: Nano đồng được tổng hợp bằng quá tr nh khử muối kim loại đồng với các tác nhân thân thiện như chất phân tán trinatri citrate, chất bảo vệ PVP và PVA Nano Cu được kiểm chứng bằng các phương pháp như ƯV­Vis, XRĐ và ảnh TEM Dung dịch keo nano đồng được thử nghiệm hoạt tính kháng c Salmonocolor trong phạm vi phòng thí nghiệm cũng như trên thực địa cây cao su

Kết quả: Nano đồng được tổng hợp có khả năng điều chinh kích thước bằng các thông số thực nghiệm như: nồng độ chât khử, nhiệt độ, tỷ lệ giữa các chất và chất bảo vệ, nồng độ chất phân bố trinatri citrat Kêt quả kháng khuẩn cho thấy các hạt nano đồng thể hiện hoạt tính kháng nấm hồng (C Sãlmonicoỉor) mạnh tại nồng độ 7 ppm với hoạt tính 100% Thử nghiệm hoạt tính diệt nấm hồng cho kết quả diệt hoàn toàn sau một lần phun tại nồng độ 10 ppm Hoạt tính kháng và diệt nấm hồng cũng cho kểt quả tốt khi thực hiện trên thực địa cây cao su

Kết luận: Các hạt nano đồng đuợc tổng họp có sự ổn định, kích thước nhỏ với nồng độ cao Dung dịch keo nano đồng cho khả năng kháng và diệt nấm hồng hoàn toàn tại các nồng độ lần lượt là 7 và 10 ppm Kêt quả hoạt tính cùa dung địch keo nano đồng trên thực địa cây cao su cho ỉhấy khả năng ứng dụng tổt của sản phẩm trong lĩnh vực nông nghiệp

* Từ khóa: Nano đồng; Khả nãng ống đụng

Synthesis o f copper nanopartìcỉes and its potential application

Summary

Copper nanoparticles (CuNPs) exhibited its advantages of thermal and electrical conductivity, antifriction and antimicrobial properties Particularly, it has been known about its potential applications such as heat exchangers conductive copper lines in inkjet printing, antifriction additive in lubrican and antimicrobial agent

Nano is applied widely in many fields, especially in the argricuhure However, study on antimicrobial activity of CuNPs has recently been noted because materials for preparation of CuNPs are much cheaper than that of AgNPs up

to now, antimicrobial activity of CuNPs has been just conducted on a few microbes but there hasn’t still been done with

c Salmonocolor The fungus causes pink disease on rubber as well as wood trees in tropical regions and causes damage

to the trank and branches of the rubber trees, which results in a significant reduction of latex yield

Materials and method: Copper nanoparticles were synthesized from chemical reduction of copper­salt in the cop­resence of the sodium citrate dispersant and polyvinylalcol (PVA) The morphology and structure of the synthesized

Cu nanoparticles were characterized by ulừaviolet­visibie Specừophotometry (UV­Vis), transmission electron microscopy (TEM), powder X­ray diffraction (XRD) Antifiingal activity against c Salmonicolor on petri dishes and rubber field were evaluated

Results: The size of copper nanoparticle could be controlled by changing parameters such as concentration of reduction, temperature, ratio between copper salt and protection agent, concentration of dispersion trisodium ciứate The average size of nanoparticles found corresponding to PVP, PVA was between 3 ± 2 nm and 2 dfcỈ nra respectively

by TEM at optimum conditions The obtained copper panicles were confirmed by XRĐ to be crystalline copper with a face­centered cubic (fee) structure CuNPs exhibited a powerful antifungai activity

* Đợi học Lạc Hồng

** Đại học Khoa học Tựnhiên TP Hồ ChíMinh

against Corticium salmonicolor (c Salmonicolor) at concentration of 7 ppm with 100% activity.

Assay on anti­fungal activity shotoed that one­time spraying of colloid at 10 ppm of CuNPs killed fungi entirely, whose result was as good as that on pink disease­infected rubber trees

Conclusion: The copper nanoparticles were synthesized with small size, high concentration and long stability The ultrafme copper nanoparticles exhibiting a powerful antifungal activity against Corticium salmonicolor and high killing ability at concentration of 7 ppm and 10 ppm, respectively Positive results from spraying the ultrafme CuNPs on pink disease­contaminated rubber trees performed potential application as an cheap ecofungicide for agriculture

* Key words: Copper nanoparticles; Potential application

ĩ ĐẶ TV Ấ N ĐÈ

Trong những năm gần đây, nano đồng đã thu hút sự quan tâm của các nhà khoa học trong và ngoài nước bời những tính chất vượt trội hơn hẳn so với vật liệu khối như: tính chất quang, điện, từ tính, khả năng dẫn điện, nhiệt và hoạt tính xúc tác [6, 11] Khả năng ứng dụng của nano đồng còn được biết đến bởi giá thành rẻ hơn nhiêu so với các vật liệu nano Au, Ag hay Pt [2,6, 8] Tuy nhiên, so với các kim loại khác, việc tổng hợp nano

Cu thường gặp khó khăn do bề mặt đồng dễ bị oxi hóa, s.ản phẩm dễ lẫn Cu20 [5, 6], Chính v vậy, tổng hợp nano Cu với độ tinh khiết cao, kích thước nhỏ, phân bổ đều là nền tảng cho nhiều lĩnh vực ứng dụng [3,4] Trong phạm vi bài báo này, chúng tôi tiến hành tổng hợp nano đồng bằng phương pháp khử hóa học với

sự hô trợ của nhiệt vi sóng Quá tr nh được thực hiện bởi phản ứng khử C u(N 03)2 trong đung môi glycerin với vai trò là đung môi, chất khử hydrazine hydrat (HH), chất bảo vệ polyvinyl pyrolidone (PVP, MW: 1.000.000) Phương pháp này có ưu điểm là phản ứng diễn ra nhanh, quá tr nh thực hiện không sử dụng bất

kỳ một loại khí trơ nào Kích thước hạt nano đồng được điều khiển bằng cách thay đổi hàm lượng tiền chất

cu(n0 3)2và trisodium citrate (TSC)

Dung dịch keo nano Cu được thử nghiệm hoạt tính kháng nấm hồng gây bệnh trên cây cao su trong phạm

vi phòng thí nghiệm cũng như trên thực địa vườn cây khai thác tại Tổng công ty cao su Đồng Nai Kết quả của đê tài sẽ là cơ sờ khoa học cho việc tổng hợp các hạt nano kim loại khác, cũng như nghiên cứu triển khai ứng dụng nano Cu làm thuốc bảo vệ thực vật thân thiện, ít độc hại có khả năng trị bệnh nấm hồng nói chung

và các bệnh khác do nấm nói riêng

II BÓI TƯỢNG VÀPHƯƠN GPHÁP NGHIÊN c ứ u

Phổ UV­vis được xác định trên máy UV­2450­Shimadru, Nhật Bản tại Viện Công nghệ Hóa học ­ TP Hồ Chí Minh Cấu trúc của nano đồng được xác định bằng giản đồ nhiễu xạ XRD, thực hiện trên máy D8 Advance­Bruker, Đức tại Viện Khoa học Vật ỉiệu ứng dụng ­ TP Hồ Chí Minh Kích thước và sự phân bố hạt nano Cu được xác định từ ảnh TEM thực hiện trên máy JEM­1400, Nhật Bản tại Trường Đại học Bách Khoa ­ TP Hồ Chí Minh, kết hợp phần mềm đếm hạt IT3.Tool

Phân lập, nuôi thử nghiệm nấm hồng Cortỉcium scilmonỉcolor Berk & Br để nghiên cứu sinh vật và cung cấp nguồn nấm để khảo sát tác động của các chất bảo vệ thực vậí chế tạo được có nồng độ khác nhau lên sự sinh trưởng và phát triển của nấm bệnh Khảo sát hiệu lực kháng nấm hồng Corticium sứlmonicolor Berk

& Br của dung dịch keo nano đồng trong phòng thí nghiệm bằng phương phap nuôi trên đĩá thạch Đánh giá hiệu lực kháng bệnh trên khu vực vưòĩ cao su khai thác thuộc tổng công ty cao su Đồng Nai theo phương pháp phun thuốc bảo vệ thực vật

in KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN

Kết quả từ giản đồ nhiễu xạ XRD của vật ỉiệu nano đồng (h nh 1) cho thấy 3 đỉnh có cường độ cao nhất hoàn toàn trùng hợp với phổ chuẩn của kim loại Cu tại vị trí các góc 20 = 43,22° (d = 2,0902); 50,36° (d s 1 8090)­ 74,04° (d = 1,2794) tương ứng với các mặt (111), (200) and (220) thuộc ô mạng Bravais trong cấu trúc fee của kim loại đồng [1, 5,10,] •

20 30 40 80 60 70 eo

2 ­T heta­S cale

H nh 1 Giản đồ nhiễu xạ XRĐ của nano đồng 3.2 K ết qu ả tổng họp nano Cu

Các thông số tốt nhất đã thực hiện khảo sát như nồng độ chất khử (0.2M), nhiệt độ 1lOoC, tỷ lệ trinatri citraƯCu(N03)2 ss 0,5 được áp dụng để íổng hợp với các két quả như sau:

3.2.1Ảnh hưởng của tỷ lệ Cu(N 03)2/PV P khi có m ặt trin atrl citrat

H nh 2 Ảnh TEM và biểu đồ sự phân bố kích thước hạt nano Cu được tổng hợp khi có mặt

trinatri citrat theo tỷ lệ Cu(N 03)2/PVP: (a) 5%; (b) 9%

H nh 2 là ảnh TEM của dung dịch keo nano Cu được tổng hợp từ tỷ lệ C u(N 03)2/PVP = 5%, và 9% khi có mặt trisođium citrat Các két quả cho thấy, vói tỷ lệ Cu(N03)2/PVP = 5% (h nh 2a), các hạt nano đồng tạo ra chủ yếu đều ở dạng h nh cầu, có độ phân bố đều với kích thước trang b nh là 4 ± 1 nm Các hạt nano đồng tạo ra cho két quả tương tự với tỷ lệ Cu(N 03)2/PVP = 9% (h nh 2b) tương ứng với độ phân bô trong phạm vi kích thước trung b nh lan lượt là 3 ± 2 nm

3.2.2 Nghiên cứu quá trình tổng hợp nano Cu với sự có mặt của trinatri citrat trong PVA

H nh 3 Phổ UV­vis củ đung địch keo nano Cu tổng họp từ tỷ lệCu(N 03)2/PVA = 5,7%

khi có mặt trinatri citrat

H nh 4 Ảnh TEM và biểu đồ sự phân t)ố kích thước hạt nano Cu được tổng hợp khi có mặt

trinatri citrat theo tỷ lệ C u(N 03)2/PVA = 5% (a), 1% (b) Các thông sổ tốt nhất cho quá tr nh tổng hợp nano đồng trong chất bảo vệ PVP sẽ được sử dụng cho quá

tr nh tổng hợp nano đồng VỚI chất bảo vệ PVA Để thực hiện nghiên cứu này, các thí nghiệm sẽ được tiến hành vởi tỷ lệ C u(N 03)2/PVA = 5,7%, ỉượng rinatri ciưat được sử dụng theo tỷ lệ khối lượng trinatri citraơCu(N03)2= 1,0

Két quả phân tích UV­Vis trên h nh 3 cho thấy dung dịch keo nano đồng cho đ nh hấp thu cực tại vị trí bước sóng ngắn hơn so với kểt quả tổng hợp trong PVP Cụ thể, với tỷ lệ C u(N 03)2/PVA = 5% (đường 1) cho đỉnh hấp thu cực đại tại vị trí bước sóng là 558 nm, với tỷ lệ Cu(N 03)2/PVA = 7% đỉnh hấp thu dịch chuyển về bước sóng lớn hơn (đường 2) tại vị trí 562 nm Kết quả của hiện tượng cộng hưởng plasmon bề mặt này cho phép dự đoán các hạt nano đồng tạo ra sẽ có kích thước nhỏ hom so vơi khi tổng hợp trong PVP Kết quả phân tích ảnh TEM trên h nh 9a và 9b cho thấy các hạt nano đồng tạo ra có độ phân bố đều trong phạm vi kích thước trung b nh lần lượt là 2 ± i nm và 3 ± 1 nm với tỷ ỉệ Cu(N 03)2/PVA = 5% và 1% 3.6 Khả năng kháng và diệt n m hồng

Dung dịch keo nano đồng được thử nghiệm khả năng kháng và diệt nấm hồng cho kết quả tốt vói hiệu lực diệt 100% tại nồng độ 7 ppm và cho hiệu quả diệt nấm hoàn toàn sau 1 lần phun tại nồng độ 10 ppm

<^»gg£g;

Mlu ĐC (sau 6ngàycấy}

7 ppm {sau6 ngàycấy)

H nh 5 mẫu đổi chứng và mẫu chứa nano đồng với nồng độ.7 ppm

*****

H nh 6 Kểt quả diệt nấm hồng sau khi phun lần 1 với nồng độ nano đồng 10 ppm

514

Quỏ tr nh thử nghiệm thực tế được tiến hành tại Nụng trường ễng Quế thuộc Tổng Cụng ty Cao su Đồng Nai xó Xuõn Quế, huyện c ẩm Mỹ, tỉnh Đồng Nai Đối tưởng ỏp dụng là vườn cõy khai thỏc với cỏc cõy trồng từ năm 2006, bắt đầu khai thỏc từ năm 2012

Số lần thớ nghiệm được tiến hành trờn 12 cõy cao su với cỏc cấp bệnh khỏc nhau trờn tổng diện tớch 2 ha,

12 cõy Kết quả sau 3 lần phun cỏc cõy được lựa chọn theo đỏnh giỏ đều hết bệnh do hoạt lực của nanú đồng

3.7 Hoạt iực của dung địch keo nano đồng trờn thực địa cõy sao su

MdnsậM

ớHỞố đễCAYlXANGJCAPBệHH

11 UIỢN& ĩm t x ữỦNữCHOCÀCNĐHIỆMTHỨC

8Êu*iôN SAtfKWttttJN

mi UM ỉ LÀN3 THUỐC

(TRUtWOLfCHOWQ]

ilftj

NƯ C [ự n BẢMD sH vMmn

1 11IC4V1,m'stw, us'sa'i 04ư10 11ư1Ộ Ỉ5ưIô u Zắ 20mt Mi* v ố ĐAKHể, t ố MtaỉBẩN

ỡ sasi&toTYsw lifcsfls Cft'to 1MC l 2 ĩữttủ LỨPVửittKHửVAC MAUQEta

4 1WS5& s t a w (M4Ớ 1MÚ as 10 ĩ Sữn* LỠPVứữAKHỘVACỠUuJẸ>Pi

Xuõn Bờ&rữitàinsfJn&nSỡtớ1

IV Kẫ T LUẬN

Cỏc hạt nano đồng được tổng hợp cú sự ổn định, kớch thuớc nhỏ với nồng độ cao Dung dịch keo nano đồng cho khả năng khỏng và diệt nấm hồng hoàn toàn tại cỏc nồng độ lần lượt ià 7 và 10 ppm Kết quả hoạt tớnh của dung dịch keo nano đồng trờn thực địa cõy cao su cho thấy khả năng ứng đụằg tốt của sản phẩm trong lĩnh vực nụng nghiệp,%plchẩ năng thay thế sản phẩm thuốc bảo vệ thực vật gõy độb hại cho con người

và mụi trường

TÀ Ĩ LIỆU TH AM K HẢO

1 FeiZhou RuiminZhou, Xufeng Hao, Xinfeng Wu,Weihong Rao, Yongkang Chen, Deyu Gao Radiation Physics and Chemistry 77, 169 ­ 173 (2008)

2 Bong Kyun Park, Sunho Jeong, Dongjo Kim, Jooho Moon, Soonkwon Lim, Jang Sub Kim Journal of Colloid and Interface Science 311,417 ­ 424 (2007)

3 Han­Xuan Zhang, Uwe Siegert, Ran Liu, Wen­Bin Cai Nanoscale Res Lett 4,705­708 (2009)

4 Mohammad Vaseem, Kil Mok Lee, Dae Young Kim, Yoon­Bong Hahn Materials Chemistry and Physics 125 334­341(2011)

5 Yang Jian­guang, ZhouYuang­lin, Takeshi Okamoto, Ryoichi Ichino, Masazumi Okiđo J Mater Sci 42 7638­ 7642(2007)

6 Jin Wen, Jie Li, Shijun Liu, Qi­yuan Chen Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects

7 Ruimin Zhou, Xinfeng Wu, Xufeng Hao, Fei Zhou, Hongbin Li, Weihong Rao Nuclear Instruments and Methods

in Physics Research B 266,599­603 (2008)

8 Konghu Tian, Caiiin Liu, Haijun Yang, Xianyan Ren Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects 397, 12­15(2012)

9 Sulekh Chandra, Avdhesh Kumar, Praveen Kumar Tomar Journal of Saudi Chemical Society (2011)

10 Mohammad Hossein Habibi, Reza Kamrani, Reza Mokhtari Microchim Acta 171, 91­95 (20Ỉ0)

NGHIÊN CỨU TÁC DỤNG D ư ợ c LÝ THựC NGHIỆM TRÊN SỎI TIÉT NIỆU VÀ

PHÂN LẬP CHẤT CỐ HOẠT TÍNH CỦA Ý DI (Coũc lachryma-jobi L.)

DS Phạm Đức Vịnh*; DS Trần Thúy Ngần*

s v Đ ễ Thị Yến*; s v Đào Hồng Hạnh*

iO M TAT

Ý dĩ (Coỉx lachryma-jobi L var ỉachryma-ịobi) là loài cây bàn địa ở Việt Nam đã được sử dụng trong y học cổ truyền để điều trị một số bệnh lý đường tiểt niệu nhưng chưa được nghiên cứu tác dụng nên sỏi tiết niệu Do đó nghiên cứu được thực hiện với mục tiêu đánh giá tác dụng cùa địch chiết nước toàn phần than Ý dĩ và phân ỉập chaE có hoạt tính ức chế sự h nh thành sòi tiết niệu trên một số mô h nh được lý thực nghiệm,

Phương pháp nghiên cứu:

Dịch chiết nước toàn phần thân Ý dĩ được đánh giá tác dụng ức chế h nh thành sỏi tiết niệu bằng phương pháp in Vito và in vivo Phương pháp ỉn vitro tiến hành trên đĩa 96 giếng dựa trên phàn ứng của ion canxi và oxalat Song môi traờng nước tiểu nhân tạo Thí nghiệm in vivo sử đụng chuột cống trắng giổng đực, khối lượng từ Ỉ80 ­ 220g được gây sỏi tại thận bằng ethylen giycol 0,75% trong 28 ngày Chất tinh khiết được phân lập trên săc ký cột, được nhậi đạng băng phổ khối và phỗ cộng hưởng từ hạt nhân

Kết quả nghiên cứu:

^ Ở thí nghiệm in vitro, dịch chiết nước Ý dĩ thể hiện tác dụng ức chế h nh thành tinh thể calci oxalat phụ thuộc vào nồng độ, với tỷ lệ ức ché tôi đa 33,1% so với mẫu chứng và làm tăng tỷ lệ COD/COM Tù phân đoạn ethyl acetat ­ phân đoạn địch chiết có tác dụng ức chế mạnh nhất ­ đã phân lập được acid p­coumaric Trên chuột cống trắng sử dụng tác nhân gây sỏi ethylen glycoĩ, dịch chiết nước Ý đĩ 2,52g/kg thể hiện tác dụng làm giảm số lượng sỏi lắng đọng tại thận

so với lô chứng bệnh sau 28 ngày điều trị, Từ phân đoạn ethyl acetat ­ phân đoạn thề hiện tác đụng ức chế mạnh nhat­

đa phân lập được acidp­coumaric, thể hiện tác dụng ức chế sự h nh thành tinh thể in vitro mạnh hơn (ĨC 50=2 35 mM)

so với natri citrat (IC 50 = 9,61 mM)

* Bại học Dược Hà Nội