NGHIÊN CỨU TỎNG HỢP VÀ KHẢO SÁT KHẢ NĂNG KHÁNG NÁM KHUĂN CỦA NANO ĐÓNG BẰNG CHÁT KHỬ DỊCH CHIẾT LÁ ỎI

TỔNG LIÊN ĐỒN LAO ĐỘNG VIỆT NAM
TRƯỜNG ĐẠI HỌC TƠN ĐỨC THẮNG
KHOA KHOA HỌC ỨNG DỤNG

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

GHI

CỨU TỔ G H

VÀ KHẢO SÁT KHẢ Ă G

KHÁNG NẤM, KHUẨN CỦA A O ĐỒNG BẰNG CHẤT
KHỬ DỊCH CHIẾT LÁ ỔI

Người hướng dẫn
Người thực hiện
Lớp
Khoá

:
:
:
:

TS TRẦN THỊ DUNG
ĐÀO MINH HIỀN
10060302
14

THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH, NĂM 2015

`


i

LỜI CẢM Ơ
Cảm ơn gia đình đã ln là điểm tựa vững chắc, luôn ủng hộ, động viên và cho con
mọi thứ tốt nhất.
Em xin chân thành cảm ơn Ban Giám Hiệu trường Đại học Tôn Đức Thắng đã tạo
điều kiện tốt cho em học tập và sinh hoạt. Em xin cảm ơn thầy cô khoa Khoa Học Ứng
Dụng đã truyền đạt cho em những kiến thức chuyên ngành vô cùng quý báu, cho em một
nền tảng kiến thức vững chắc.
Em xin gửi lời cảm ơn chân thành nhất đến cơ Trần Thị Dung, cơ đã ln tận tình
chỉ dạy cho em trong suốt q trình làm khóa luận, cơ đã hướng dẫn và cho ý kiến em để
em có những định hướng đúng đắn, kịp thời khắc phục những lỗi sai để em có thể hồn
thành khóa luận đúng thời hạn.
Em cũng rất biết ơn các thầy cô đang giảng dạy cũng như là các cơ quản lí phịng
thí nghiệm. Các thầy cô đã tạo những điều kiện tốt nhất, nhờ đó mà khóa luận của em
được thuận lợi hơn.
Một lần nữa em xin cảm ơn những sự giúp đỡ chân tình và q báu đó!

`


ii

ỜI CAM ĐOA
CƠ G TRÌ H ĐƢ C HỒN THÀNH
TẠI TRƢỜ G ĐẠI HỌC TƠ ĐỨC THẮNG

Tơi xin cam đoan đây là cơng trình nghiên cứu của riêng tơi và được sự hướng dẫn
khoa học của TS. Trần Thị Dung. Các nội dung nghiên cứu, kết quả trong đề tài này là
trung thực và chưa công bố dưới bất kỳ hình thức nào trước đây. Những số liệu trong các
bảng biểu phục vụ cho việc phân tích, nhận xét, đánh giá được chính tác giả thu thập từ
các nguồn khác nhau có ghi rõ trong phần tài liệu tham khảo.
Ngồi ra, trong luận văn còn sử dụng một số nhận xét, đánh giá cũng như số liệu
của các tác giả khác, cơ quan tổ chức khác đều có trích dẫn và chú thích nguồn gốc.
Nếu phát hiện có bất kỳ sự gian lận nào tơi xin hồn tồn chịu trách nhiệm về nội
dung luận văn của mình. Trường đại học Tôn Đức Thắng không liên quan đến những vi
phạm tác quyền, bản quyền do tơi gây ra trong q trình thực hiện (nếu có).
TP. Hồ Chí Minh, ngày tháng năm
Tác giả
(ký tên và ghi rõ họ tên)

`


iii

TÓM TẮT
Đề tài Nghiên cứu tổng hợp và khảo sát khả năng kháng nấm, khuẩn của dung
dịch nano đồng bằng chất khử dịch chiết lá ổi”.
Giáo viên hướng dẫn: TS Trần Thị Dung
Đề tài được thực hiện tại Phịng thí nghiệm của trường Đại học Tôn Đức Thắng
Nội dung đề tài khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình tổng hợp dung dịch
nano đồng và khảo sát khả năng kháng khuẩn kháng nấm của dung dịch nano đồng tổng
hợp.
Kết quả thu được dung dịch nano đồng tổng hợp tốt nhất trong điều kiện:
Thời gian ngâm chiết lá ổi: 20 phút
Nồng độ dung dịch CuSO4: 1 mM.

Nhiệt độ tổng hợp dung dịch nano đồng : 80oC.
Tỉ lệ dịch chiết lá ổi và dung dịch CuSO4: 10 mL / 50mL.
Thời gian tổng hợp dung dịch nano đồng tốt nhất: 20 – 25 phút.
Dung dịch nano đồng được tổng hợp có khả năng kháng khuẩn trung bình. Dung
dịch nano đồng tổng hợp kháng chủng vi khuẩn Escherichia coli tốt hơn các chủng vi
khuẩn Staphyloccus aureus, Pseudomonas aeruginosa. Trong ba chủng vi khuẩn được
khảo sát, dung dịch nano đồng tổng hợp có khả năng kháng cao nhất với chủng vi khuẩn
Escherichia coli, thấp nhất là chủng vi khuẩn Pseudomonas aeruginosa.
Khả năng kháng nấm của dung dịch nano đồng tổng hợp lên các loại nấm cho kết
quả tốt. Trong đó khả năng kháng cao với Fusarium ambrosium, Sclerotium rolfsii, và
trung bình đối với Phytophthora capsici.

`


iv

MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN ........................................................................................................................i
ỜI

M O N ................................................................................................................ ii

TÓM TẮT .......................................................................................................................... iii
hƣơng 1. MỞ ẦU ............................................................................................................ 1
1.1 Đặt vấn đề ...................................................................................................................... 1
1.2 Mục tiêu ......................................................................................................................... 2
1.3 Yêu cầu ........................................................................................................................... 2
hƣơng 2. TỔNG QUAN ..................................................................................................... 3
2.1 Giới thiệu về công nghệ nano ....................................................................................... 3

2.1.1Khái niệm và nguồn gốc của công nghệ nano .............................................................. 3
2.1.2Cơ sở khoa học của công nghệ nano ............................................................................ 3
2.1.3Ý nghĩa của khoa học nano và công nghệ nano ........................................................... 5
2.1.4Ứng dụng của công nghệ nano trong sinh học và y học............................................... 5
2.2 Giới thiệu về hạt nano đồng ......................................................................................... 6
2.2.1Giới thiệu đồng kim loại .............................................................................................. 6
2.2.2Đặc tính kháng nấm – khuẩn của đồng ........................................................................ 7
2.2.3Giới thiệu về hạt nano đồng ......................................................................................... 7
2.2.4Các phương pháp điều chế hạt nano đồng .................................................................... 7
2.2.5Các phương pháp phân tích hạt nano đồng ................................................................ 10
2.2.6Ứng dụng của nano đồng ............................................................................................ 12
2.2.7Tình hình nghiên cứu liên quan đến đề tài ................................................................. 12
2.3 Giới thiệu cây ổi ta ...................................................................................................... 13
2.3.1Phân loại thực vật ....................................................................................................... 13
2.3.2Đặc điểm cây ổi .......................................................................................................... 13
`


v

2.3.3Phân bổ ....................................................................................................................... 14
2.3.4Thành phần hóa học.................................................................................................... 14
2.3.5Tác dụng dược lý – Công dụng .................................................................................. 16
2.4 Giới thiệu một số hợp chất hữu cơ tự nhiên ............................................................. 17
2.4.1Alkaloid ...................................................................................................................... 17
2.4.2Flavonoid .................................................................................................................... 18
2.4.3Saponin ....................................................................................................................... 19
2.4.4Tanin ........................................................................................................................... 19
2.5 Sơ lƣợc về các vi khuẩn đƣợc sử dụng trong nghiên cứu........................................ 20
2.5.1Giới thiệu về Staphylococcus aureus ......................................................................... 20

2.5.2Giới thiệu về Escherichia coli .................................................................................... 24
2.5.3Giới thiệu về Pseudomonas aeruginosa ..................................................................... 25
2.6 Đặc điểm chung của một số loại nấm sử dụng trong nghiên cứu ........................... 27
2.6.1Fusarium ambrosium .................................................................................................. 27
2.6.2Phytophthora capsici .................................................................................................. 28
2.6.3Sclerotium rolfsii ........................................................................................................ 32
hƣơng 3. VẬT LIỆU VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN ỨU ......................................... 35
3.1 Địa điểm ....................................................................................................................... 35
3.2 Thời gian ...................................................................................................................... 35
3.3 Vật liệu thí nghiệm ...................................................................................................... 35
3.3.1Mẫu lá cây ổi ta .......................................................................................................... 35
3.3.2Chủng vi khuẩn thử nghiệm ....................................................................................... 35
3.4 Hóa chất và dụng cụ thí nghiệm ................................................................................ 35
3.5 Thiết bị chuyên dụng .................................................................................................. 35
3.6 Môi trƣờng phân lập, nuôi cấy vi khuẩn v nấ ..................................................... 35
`


vi

3.7 hƣơng pháp thí nghiệm ........................................................................................... 37
3.7.1Định tính một số nhóm chất cơ bản có trong dịch chiết lá ổi ..................................... 38
3.7.2Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình tổng hợp dung dịch nano đồng........... 39
3.7.2.1 Khảo sát ảnh hưởng của thời gian ngâm chiết lá ổi tới quá trình tổng hợp dung dịch
nano đồng ........................................................................................................................... 39
3.7.2.2Khảo sát nồng độ dung dịch CuSO4 ảnh hướng đến quá trình tổng hợp dung dịch
nano đồng ........................................................................................................................... 40
3.7.2.3Khảo sát thể tích dịch chiết lá ổi đến quá trình tổng hợp dung dịch nano đồng ..... 41
3.7.2.4Khảo sát thời gian tổng hợp dung dịch nano đồng tốt nhất ..................................... 42
3.7.3Khảo sát hoạt tính kháng khuẩn của dung dịch nano đồng tổng hợp ......................... 43

3.7.4Khảo sát khả năng kháng nấm của dung dịch nano đồng tổng hợp ........................... 44
hƣơng 4. KẾT QUẢ VÀ HẢO UẬN........................................................................... 47
4.1 Kết quả định tính một số nhóm chất tự nhiên trong dịch chiết nƣớc lá ổi ............ 47
4.1.1Định tính Saponin ....................................................................................................... 47
4.1.2 Định tính tannin ......................................................................................................... 48
4.1.3Định tính Flavonoid .................................................................................................... 48
4.1.4Định tính Alkaloid ...................................................................................................... 49
4.2 Kết quả hảo sát các ếu tố ảnh hƣởng đến quá tr nh tổng hợp dung dịch nano
đồng .................................................................................................................................... 49
4.2.1 ...... Kết quả khảo sát ảnh hưởng của thời gian ngâm chiết lá ổi tới quá trình tổng hợp
dung dịch nano đồng........................................................................................................... 50
4.2.2Khảo sát nồng độ dung dịch CuSO4 ảnh hưởng đến quá trình tổng hợp dung dịch
nano đồng ........................................................................................................................... 51
4.2.3 Kết quả khảo sát thể tích dịch chiết lá ổi đến quá trình tổng hợp dung dịch nano đồng
..................................................................................................................................... 52
4.2.4Kết quả khảo sát thời gian tổng hợp dung dịch nano đồng tốt nhất ........................... 53
4.2.5Kết quả đo UV-vis và chụp TEM của dung dịch nano đồng tốt nhất ........................ 53
`


vii

4.3 ết quả hảo sát hả n ng háng nấ

của dung dịch nano đồng tổng hợp ........ 56

4.4 hảo sát hả n ng háng huẩn của dịch nano đồng tổng hợp ............................ 58
hƣơng 5. Ế

UẬN VÀ Ề NGH .............................................................................. 62

5.1 Kết luận ........................................................................................................................ 62
5.2 Đề nghị ......................................................................................................................... 63
T I I U THAM

HẢO

PHỤ LỤC

`


viii

DA H MỤC C C CHỮ VIẾT TẮT

S. aureus:

Staphyloccus aureus

E. coli:

Escherichia coli

P. aeruginosa:

Pseudomonas aeruginosa

TSA:

Tryptone casein soy agar

PGA:

Potato glucose agar

EDTA:

Etheylene diamin – tetra –acetic -acid

TEM :

Transmission electron microscopy

UV-VIS:

Ultraviolet–visible spectroscopy

`


ix

DANH MỤC HÌNH
Hình 2.1 Mơ hình ngun lý của TEM so với kính hiển vi quang học ....................... 10
Hình 2.2 Ảnh TEM của các hạt nano đồng ................................................................. 11
Hình 2.3 Phổ UV-vis nano đồng ................................................................................. 11
Hình 2.4 Phân bón nano đồng .................................................................................... 12
Hình 2.5 Staphylococcus aureus. ................................................................................ 20
Hình 2.6 Escherichia coli ............................................................................................ 24

Hình 2.7 Pseudomonas aeruginosa ............................................................................. 25
Hình 3.1 Sơ đồ quy trình tổng hợp nano đồng. ........................................................... 37
Hình 4.1 Định tính nhóm saponin ............................................................................... 47
Hình 4.2 Định tính nhóm tanin .................................................................................... 48
Hình 4.3 Định tính nhóm flavonoid ........................................................................... 48
Hình 4.4 Định tính nhóm alkaloid ............................................................................... 49
Hình 4.5 Kết quả UV-vis của nano đồng tổng hợp với từng dịch chiết khảo sát ........ 50
Hình 4.6 Dung dịch nano đồng ở nồng độ CuSO4 2mM ............................................. 51
Hình 4.7 Kết quả UV-vis của nano đồng tổng hợp với từng nồng độ khảo sát .......... 51
Hình 4.8 Kết quả UV-vis của nano đồng tổng hợp với từng thể tích dịch chiết khảo
sát ................................................................................................................................. 52
Hình 4.9 Kết quả UV-vis của nano đồng tổng hợp với từng thời gian khảo sát ......... 53
Hình 4.10 Dung dịch hỗn hợp trước và sau khi cho phản ứng để tạo nano đồng ....... 54
Hình 4.11 Kết quả UV-vis của dung dịch nano đồng tổng hợp tốt nhất ..................... 54
Hình 4.12 Kết quả chụp TEM của dung dịch nano đồng tổng hợp tốt nhất ................ 55
Hình 4.13 Đường kính tản nấm Sclerotium rolfsii trong mơi trường PGA ................. 56
Hình 4.14 Đường kính tản nấm Sclerotium rolfsii trong mơi trường PGA có bổ sung
10% dung dịch nano đồng tổng hợp ............................................................................ 56
Hình 4.15 Đường kính tản nấm Fusarium ambrosium trong môi trường PGA .......... 57

`


x

Hình 4.16 Đường kính tản nấm Fusarium ambrosium trong mơi trường PGA bổ sung
10% dung dịch nano đồng tổng hợp ............................................................................ 57
Hình 4.17 Đường kính tản nấm Phytophthora capsici trong mơi trường PGA .......... 57
Hình 4.18 Đường kính tản nấm Phytophthora capsici trong môi trường PGA bổ sung
10% dung dịch nano đồng tổng hợp ............................................................................ 57

Hình 4.19 Vịng vơ khuẩn của các nghiệm thức trên S. aureus .................................. 60
Hình 4.20 Vịng vơ khuẩn của các nghiệm thức trên E. coli ....................................... 60
Hình 4.21 Vịng vơ khuẩn của các nghiệm thức trên chủng P. aeruginosa. ............... 60

`


xi

DANH MỤC BẢNG
Bảng 2.1 Độ dài tới hạn của một số tính chất của vật liệu ................................................... 4
Bảng 2.2 Các thành phần có trong quả ổi ........................................................................... 15
Bảng 2.3 Đặc tính nấm Phytophthora capsici .................................................................... 29
Bảng 2.4 Đặc tính nấm Sclerotium rolfsii .......................................................................... 33
Bảng 3.1 Khảo sát sự ảnh hưởng của thời gian ngâm chiết lá ổi tới quá trình tổng hợp
dung dịch nano đồng........................................................................................................... 39
Bảng 3.2 Khảo sát ảnh hưởng nồng độ CuSO4 tới quá trình tổng hợp dung dịch nano
đồng .................................................................................................................................... 40
Bảng 3.3 Khảo sát ảnh hưởng của tỉ lệ dịch chiết lá ổi đến quá trình tổng hợp dung dịch
nano đồng ........................................................................................................................... 41
Bảng 3.4 Khảo sát ảnh hưởng của thời gian tới quá trình tạo dung dịch nano đồng ......... 42
Bảng 4.1 Kết quả khả năng kháng nấm của dung dịch nano đồng tổng hợp ..................... 56
Bảng 4.2 Hiệu quả kháng nấm của dung dịch nano đồng tổng hợp ................................... 58
Bảng 4.3 Kết quả khả năng kháng của các nghiệm thức trên chủng E. coli ...................... 58
Bảng 4.4 Kết quả khả năng kháng của các nghiệm thức trên chủng S. aureus ................. 59
Bảng 4.5 Kết quả khả năng kháng của các nghiệm thức trên chủng P. aeruginosa ......... 59

`

1

Chương 1. MỞ ĐẦU
1.1

Đặt vấn đề
Trong những năm gần đây, các hạt nano kim loại đã thu hút được nhiều sự quan

tâm bởi những tính chất đặc biệt về quang học, điện, từ và hóa học từ hiệu ứng bề mặt và
kích thước nhỏ của chúng.
Trong các hạt nano kim loại, nano đồng (Cu) được chú ý bởi khả năng dẫn điện và
nhiệt, tính chất từ, quang học và hoạt tính xúc tác … Với các tính chất trên nên nano đồng
có nhiều khả năng ứng dụng trong các lĩnh vực như: sử dụng làm chất gia cường trong
công nghệ polymer, keo hay lớp phủ kim loại, công nghiệp điện, điện tử, xúc tác, quang
học, hay trong lĩnh vực sinh học – y học do hoạt tính diệt nấm – khuẩn mạnh…
Có nhiều phương pháp tổng hợp nano đồng đã được áp dụng và công bố như:
phương pháp khử muối kim loại có sự hổ trợ của vi sóng, phương pháp hóa ướt, phương
pháp siêu tới hạn, khử bằng sóng siêu âm, phương pháp khử nhiệt, khử điện hóa. Ngồi ra
theo các tài liệu tham khảo nano đồng còn được tổng hợp bằng các phương pháp: ăn mòn
laser, phương pháp polyol, phương pháp bốc bay, khử bằng phóng xạ.
Những phương pháp hóa lý được xem là mang lại hiệu quả nhất. Nhưng vì quan
tâm đến một sản phẩm thân thiện với môi trường, trong đề tài này, chúng tôi hướng đến
phương pháp tổng hợp nano đồng bằng cách sử dụng các chất chiết xuất từ thực vật làm
tác nhân khử.
Cây ổỉ có danh pháp khoa học là Psidium guajava chứa nhiều hợp chất được xem
là có giá trị cao trong y học có khả năng kháng viêm và diệt khuẩn tốt.
Việc sản xuất nano đồng với tác nhân khử là dịch chiết từ lá cây ổi mang hy vọng
sẽ là một sản phẩm an toàn, hiệu quả cao và tiềm năng ứng dụng trong nhiều lĩnh vực đặc
biệt là trong nơng nghiệp.
Chính vì những lý do trên mà chúng tơi tiến hành thực hiện đề tài Nghiên cứu

tổng hợp và khảo sát khả năng kháng nấm, khuẩn của nano đồng bằng chất khử dịch chiết
lá ổi”.
`


2

1.2

Mục tiêu
Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình tổng hợp nano đồng bằng tác nhân

khử là dịch chiết lá ổi nhằm sử dụng trong việc kháng các nấm, khuẩn gây hại.
1.3

Yêu cầu
ác định điều kiện thích hợp để tổng hợp nano đồng .
ác định khả năng kháng khuẩn của dung dịch nano đồng tổng hợp đối với các

chủng Staphylococcus aureus, Escherichia coli, Pseudomonas aeruginosa.
ác định khả năng kháng nấm của dung dịch nano đồng tổng hợp đối với các
chủng Fusarium ambrosium, Phytophthora capsici, Sclerotium rolfsii.

`


3

Chương 2. TỔNG QUAN
2.1

Giới thiệu về công nghệ nano

2.1.1 Khái niệm và nguồn gốc của công nghệ nano
Công nghệ nano là ngành công nghệ liên quan đến việc thiết kế, phân tích, chế tạo
và ứng dụng các cấu trúc, thiết bị và hệ thống bằng việc điều khiển hình dáng, kích thước
trên quy mơ nanometer (nm, 1 nm = 10-9 m). Ở kích thước nano, vật liệu sẽ có những tính
năng đặc biệt mà vật liệu truyền thống khơng có được đó là do sự thu nhỏ kích thước và
việc tăng diện tích mặt ngồi.
Ý tưởng cơ bản về cơng nghệ nano được đưa ra bởi nhà vật lý học người Mỹ
Richard Feynman vào năm 1959, ông cho rằng khoa học đã đi vào chiều sâu của cấu trúc
vật chất đến từng phân tử, nguyên tử vào sâu hơn nữa. Nhưng thuật ngữ công nghệ
nano” mới bắt đầu được sử dụng vào năm 1974 do Nario Taniguchi một nhà nghiên cứu
tại trường đại học Tokyo sử dụng để đề cập khả năng chế tạo cấu trúc vi hình của mạch vi
điện tử.
2.1.2 Cơ sở khoa học của công nghệ nano [8]
Công nghệ nano dựa trên những cơ sở khoa học chủ yếu 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 trung bình hóa với rất nhiều ngun tử (1
µm3 có khoảng 1012 nguyên tử) và có thể bỏ qua các thăng giáng ngẫu nhiên. Nhưng các
cấu trúc nano có ít nguyên tử hơn thì các tính chất lượng tử thể hiện rõ ràng hơn.
 Hiệu ứng bề mặt: khi vật liệu có kích thước nanometer, các số ngun tử nằm trên
bề mặt sẽ chiếm tỉ lệ đáng kể so với tổng số ngun tử. Chính vì vậy các hiệu ứng có liên
quan đến bề mặt, gọi tắt là hiệu ứng bề mặt sẽ trở nên quan trọng làm cho tính chất của
vật liệu có kích thước nanometer 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 hồn tồn
`

4

bị thay đổi. Người ta gọi đó là kích thước tới hạn. Vật liệu nano có tính chất đặc biệt là do
kích thước của nó có thể so sánh được với kích thước tới hạn của các tính chất của vật
liệu.
Bảng 2.1 Độ dài tới hạn của một số tính chất của vật liệu
ĩnh vực

Tính chất điện

Tính chất từ

Tính chất quang

Tính siêu dẫn

Tính chất cơ

Siêu phân tử
Miễn dịch

Tính chất

Độ dài tới
hạn (nm)

Bước sóng điện tử

10-100

Qng đường tự do trung bình
khơng đàn hồi

1-100

Hiệu ứng đường ngầm

1-10

Độ dày vách đômen

10-100

Quãng đường tán xạ spin

1-100

Hố lượng tử

1-100

Độ dài suy giảm

10-100

Độ sâu bề mặt kim loại

10-100

Độ dài liên kết cặp Cooper

0,1-100

Độ thẩm thấu Meisner

1-100

Tương tác bất định xứ

1-1000

Biên hạt

1-10

Bán kính khởi động đứt vỡ

1-100

Sai hỏng mầm

0,1-10

Độ nhăn bề mặt

1-10

Độ dài Kuhn

1-100

Cấu trúc nhị cấp

1-10

Cấu trúc tam cấp

10-1000

Nhận biết phân tử

1-10
guồn )

`


5

2.1.3 Ý nghĩa của khoa học nano và công nghệ nano
Khoa học và cơng nghệ nano có ý nghĩa rất quan trọng và cực kỳ hấp dẫn vì các lý
do sau đây:
-

Tương tác của các nghuyên tử và các điện tử trong vật liệu bị ảnh hưởng bởi các

biến đổi trong phạm vi thang nano. Do đó, khi làm thay đổi cấu hình ở thang nano của vật
liệu ta có thể điều khiển” được các tính chất của vật liệu theo ý muốn mà khơng phải
thay đổi thành phần hóa học của nó. Ví dụ thay đổi kích thước của hạt nano sẽ làm cho
chúng đổi màu ánh sáng phát ra hoặc có thể thay đổi các hạt nano từ tính để chúng trở

thành hạt một đomen thì tính chất từ của nó sẽ thay đổi hẳn.
-

Vật liệu nano có diện tích bề mặt ngồi rất cao nên chúng rất lý tưởng để dùng vào

chức năng xúc tác cho hệ phản ứng hóa học, hấp phụ, nhả thuốc chữa bệnh từ từ trong cơ
thể, lưu trữ năng lượng và cả trong liệu pháp thẩm mỹ.
-

Vật liệu có chứa các cấu trúc nano có thể cứng hơn, nhưng lại bền hơn so với cùng

vật liệu đó mà khơng hàm chứa các cấu trúc nano. Các hạt nano phân tán trên một nền
thích hợp có thể tạo ra các vật liệu compozit siêu cứng.
-

Tốc độ tương tác và truyền tính hiệu giữa các cấu trúc nano nhanh hơn giữa các

cấu trúc micro rất nhiều và có thể sử dụng tính chất siêu việt này để chế tạo các hệ thống
nhanh hơn với hiệu quả sử dụng năng lượng cao hơn.
-

Vì các hệ sinh học về cơ bản có tổ chức vật chất ở thang nano, nên nếu các bộ phận

nhân tạo dùng trong tế bào có tổ chức cấu trúc nano bắt chước tự nhiên thì chúng sẽ dễ
tương hợp sinh học. Điều này cực kỳ quan trọng cho việc bảo vệ sức khỏe.
2.1.4 Ứng dụng của công nghệ nano trong sinh học và y học
Do có nhiều tính năng độc đáo và kích thước tương đương với các phân tử sinh
học nên hiện nay, công nghệ nano đang được đầu tư nghiên cứu đặc biệt là trong lĩnh vực
y sinh. Các ứng dụng tiêu biểu của công nghệ nano trong lĩnh vực này là:

`


6

- Chẩn đoán: Sử dụng các hạt nano (hạt nano vàng, nano từ, chấm lượng tử…) để
đánh dấu các phân tử sinh học, vi sinh vật, phát hiện các chuỗi gen nhờ vào cơ chế bắt cặp
bổ xung của DNA hoặc cơ chế bắt cặp kháng nguyên – kháng thể.
-

Vận chuyển thuốc: Cung cấp thuốc cho từng tế bào cụ thể bằng cách sử dụng các

hạt nano nhằm tiết kiệm thuốc và tránh các tác dụng phụ.
-

Mô kỹ thuật: Công nghệ nano có thể giúp cơ thể tái sản xuất hoặc sửa chữa các mô

bị hư hỏng bằng cách sử dụng giàn” dựa trên vật liệu nano và các yếu tố tăng trưởng.
2.2

Giới thiệu về hạt nano đồng

2.2.1 Giới thiệu đồng kim loại [24]
-

Số nguyên tử: 29

-

Khối lượng nguyên tử chuẩn: 63,546

-

Nhóm, phân lớp: 11, d

-

Chu kỳ: 4

-

Cấu hình electron của đồng:1s22s22p63s23d104s1

Đồng là kim loại dẻo có độ dẫn điện và dẫn nhiệt cao. Đồng nguyên chất mềm và
dễ uốn; bề mặt đồng tươi có màu cam đỏ. Nó được sử dụng làm chất dẫn nhiệt và điện,
vật liệu xây dựng và thành phần của các hợp kim của nhiều kim loại khác nhau.
Đồng là nguyên tố vi lượng rất cần thiết cho các loài động vật, thực vật bậc cao.
Đồng được tìm thấy trong một số enzyme, bao gồm nhân đồng của cytochrome c oxidase,
enzyme chứa Cu-Zn zuperoxide dismutase, và nó là kim loại trung tâm của chất chuyên
chở oxy hemocyanine.
Mọi hợp chất của đồng là những chất độc. Đồng kim loại ở dạng bột là một chất dễ
cháy. 30g sulphate đồng có khả năng gây chết người.
Nồng độ an toàn của đồng trong nước uống đối với con người trong khoảng 1.5 – 2
mg/lít. Mức cao nhất có thể chịu được về đồng theo DRI trong chế độ ăn uống đối với
người lớn là 10 mg/ngày.

`


7

2.2.2 Đặc tính kháng nấm – khuẩn của đồng [24]
Các ion đồng (II) tan trong nước với nồng độ thấp có thể dùng làm chất diệt khuẩn,
diệt nấm, dùng để kiểm soát tảo và tảo sợi thân lớn. Với số lượng đủ lớn, các ion này là
chất độc đối với các sinh vật bậc cao hơn; với nồng độ thấp hơn, nó là một vi chất dinh
dưỡng dối với hầu hết các thực vật và động vật bậc cao hơn.
2.2.3 Giới thiệu về hạt nano đồng
Hạt nano đồng có các tính chất:
 Quang học: hiện tượng cộng hưởng trên bề mặt nhờ các electron tự do, λMax
= 595 ± 5 nm,


úc tác: thúc đẩy quá trình phân hủy các hợp chất,

 Nhiệt: kích thước hạt nano nhỏ, nhiệt độ nóng chảy giảm.
2.2.4 Các phƣơng pháp điều chế hạt nano đồng [16]
Phương pháp tổng hợp hạt nano được chia thành 2 mảng chính: Top-down” và
Bottom-up”.
2.2.4.1Top-down
Phương pháp Top-down bao gồm q trình chia nhỏ vật liệu khối thành kích cỡ
nano từ các quá trình nghiền cơ học. Phương pháp này thuận lợi bởi đơn giản và tránh
được quá trình bay hơi cũng như các độc tố thường có trong cơng nghệ Bottom-up. Tuy
nhiên, chất lượng sản phẩm hạt nano từ quá trình nghiền được thừa nhận là kém hơn so
với sản phẩm từ phương pháp Bottom-up. Mặt hạn chế chính của cơng nghệ này là vấn đề
nhiễm tạp chất từ thiết bị nghiền, diện tích bề mặt hạt thấp, sự phân bố về hình dạng và
kích thước khơng đều và tốn nhiều năng lượng.
2.2.4.2Bottom-up
Phương pháp Bottom-up sử dụng nguyên tử hay ion kết hợp lại tạo thành hạt nano.
Phương pháp này có khả năng điều chỉnh hơn phương pháp Top-down nhờ quá trình điều
chỉnh các phản ứng hóa học, và mơi trường phát triển của các hạt, khi đó kích thước, hình

dạng và cấu tạo của hạt nano có thể được điều chỉnh. Vì thế hạt nano từ phương pháp
`


8

Bottom-up được xây dựa trên cơ sở hóa học, các phản ứng hóa học thường tạo ra sản
phẩm có chất lượng cũng như khả năng ứng dụng tốt hơn.
Các công nghệ này nói chung có thể áp dụng được trong chất khí, lỏng, rắn và
thậm chí là trạng thái siêu tới hạn. Vì thế sản phẩm của phương pháp này rất đa dạng.
Phương pháp này thường đòi hỏi phức cơ kim thích hợp hay dung dịch muối để sử dụng
là các tác nhân hóa học, mà có thể điều khiển kết quả quá trình phân ly hay khử thành các
hạt nhân và lớn lên.
2.2.4.3Tổng hợp dung dịch [17]
Khoa học về tổng hợp dung dịch hạt nano được đề cập bởi thí nghiệm của Michael
Faraday vào giữa thế kỷ XIX. Dung dịch đỏ sẫm của hạt nano vàng được tạo ra bằng
cách khử (AuCl4)- với photphorous là tác nhân khử. Gần đây các cách này được làm lại,
và đường kính các hạt nằm trong khoảng từ 3 ÷ 30 nm. Đây là một ví dụ về phản ứng hóa
học, phương pháp khác như phân hủy nhiệt, hay khử quang học các ion kim loại.
Quy trình mà tác nhân là phức cơ kim hay muối kim loại là phản ứng khử hóa học,
điều này có thể được thực hiện bởi dung dịch chất khử như alcohol được biết đến trước
tiên bởi Hirai và Toshima, sử dụng tác nhân khử hòa tan hay những chất khác được thêm
vào dung môi. Đa số cách tiếp cận đơn giản để tổng hợp hạt nano bạc đều dựa trên sự khử
bạc nitrate bởi sodium borohydride hay sodium formaldehyte. Hydrogen trước đây được
sử dụng là tác nhân khử hiệu quả đối với việc tổng hợp các kim loại quý. Chẳng hạn,
dung dịch hạt nano bạc có thể được tổng hợp bởi tác nhân khử hydrogen tương tác với
Ag2O, hay các phương pháp tổng hợp sử dụng tác nhân phân hủy microway (hoạt tính
trên AgCO3) hay điện phân các muối kim loại (sử dụng KNO3 hay AgNO3).
2.2.4.4 Một số phƣơng pháp tổng hợp hạt nano [14]
-

Phương pháp ăn mòn laser:

Đây là phương pháp từ trên xuống. Vật liệu ba đầu là một tấm bạc được đặt trong
một dung dịch có chứa một chất hoạt hóa bề mặt. Một chùm laser xung có bước song 532
nm, độ rộng xung là 10 ns, tần số 10 Hz, năng lượng mỗi xung là 90 mJ, đường kính vùng
`


9

kim loại bị tác dụng từ 1-3 mm. Dưới tác dụng của chùm laser xung, các hạt nano có kích
thước khoảng 10 nm được hình thành và được bao phủ bởi chất hoạt hóa bề mặt
CnH2n+1SO4Na với n=8, 10, 12, 14 với nồng độ từ 0,001 đến 0.1 M.
-

Phương pháp khử hóa học:

Phương pháp khử hóa học là dùng các tác nhân hóa học để khử ion kim loại thành
kim loại. Thơng thường các tác nhân hóa học ở dạng dung dịch lỏng nên cịn gọi là
phương pháp hóa ướt. Đây là phương pháp từ dưới lên, dung dịch ban đầu có chứa các
muối của các kim loại như AuCl4, H2PtCl6, AgNO3. Tác nhân khử ion kim loại Ag+, Au+
thành Ag, Au ở đây là các chất hóa học như Citric acid, Vitamin C, Sodium Brohydride
NaBH4, Ethanol (cồn), Ethylene Glycol. Để các hạt phân tán tốt trong dung môi mà
không bị kết tụ thành đám, người ta sử dụng phương pháp tĩnh điện để làm cho bề mặt
các hạt nano có cùng điện tích và đẩy nhau hoặc dung phương pháp bao bọc chất hoạt hóa
bề mặt. Phương pháp tĩnh điện đơn giản nhưng bị giới hạn bởi một số chất khử. Phương
pháp bao phủ phức tạp nhưng vạn năng hơn, hơn nữa phương pháp này có thể làm cho bề
mặt hạt nano có các tính chất cần thiết cho các ứng dụng.
-

Phương pháp khử vật lý:

Phương pháp vật ký dùng các tác nhân vật lý như điện tử, sóng điện từ năng lượng
cao như tia gamma, tia tử ngoại, tia laser khử ion kim loại thành kim loại. Dưới tác dụng
của các nhân tố vật lý, có nhiều quá trình biến đổi của dung mơi và các phụ gia trong
dung mơi để sinh ra các gốc hóa học có tác dụng khử ion thành kim loại.
Ví dụ: người ta dùng chùm tia laser xung có bước sóng 500nm, độ dài xung 6ns,
tần số 10Hz, công suất 12-14mJ chiếu vào dung dịch chứa AgNO3 như là nguồn ion kim
loại và Sodium Dodecyl Sulfate (SDS) như là chất hoạt hóa bề mặt để thu được hạt nano
bạc.
-

Phương pháp khử hóa lý:

Đây là trung gian giữa hóa học và vật lý. Nguyên lý là dùng phương pháp điện
phân kết hợp với siêu âm để tạo hạt nano. Phương pháp điện phân thông thường chỉ có thể

`


10

tạo ra được màng mỏng kim loại. Trước khi xảy ra sự hình thành màng, các nguyên tử
kim loại sau khi được điện hóa sẽ tạo các hạt nano bám lên điện cực âm. Lúc này người ta
tác dụng một xung siêu âm đồng bộ với xung điện phân thì hạt nano kim loại sẽ rời khỏi
điện cực và đi vào dung dịch.
-

Phương pháp khử sinh học:

Dùng vi khuẩn là tác nhân khử ion kim loại. Người ta cấy các vi khuẩn MKY3, các
loại nấm Verticillium… vào trong dung dịch có chứa ion bạc để thu được hạt nano bạc.
Phương pháp này đơn giản, thân thiện với môi trường và có thể tạo hạt với số lượng lớn.
2.2.5 Các phƣơng pháp phân tích hạt nano đồng
2.2.5.1 Sử dụng ính hiển vi điện tử tru ền qua
Kính hiển vi điện tử truyền qua (TEM) hoạt động trên nguyên tắc giống thấu kính
quang học, chỉ khác là sử dụng sóng điện tử thay cho bước sóng ánh sáng nên có bước
sóng rất ngắn và sử dụng các thấu kính điện từ - magnetic lens thay cho thấu kính quang
học [25].

Hình 2.1 Mơ hình ngun lý của TEM so với kính hiển vi quang học

`


11

Ảnh của kính hiển vi điện tử truyền qua cho phép quan sát được hình dạng và xác
định được kích thước của các hạt nano.

Hình 2.2 Ảnh TEM của các hạt nano đồng[22]
2.2.5.2 hân tích phổ UV-vis
UV-VIS (Ultraviolet–visible spectroscopy) là phương pháp phân tích sử dụng phổ
hấp thụ hoặc phản xạ trong phạm vi vùng cực tím cho tới vùng ánh sáng nhìn thấy được.
Do các thuộc tính quang học của dung dịch chứa hạt nano phụ thuộc vào hình
dạng, kích thước và nồng độ của hạt, nên có thể sử dụng UV-vis để xác định các thuộc
tính trên.
Dỉnh hấp thụ UV-vis của đồng vào khoảng 570 – 650 nm. [12,15]

Hình 2.3 Phổ UV-vis nano đồng [30]

`


12

2.2.6 Ứng dụng của nano đồng
Với khả năng kháng nấm tốt, chi phí sản xuất khá rẻ nên nano đồng được ứng dụng
nhiều trong nông nghiệp, chủ yếu là ứng dụng trong sản xuất phân bón vi lượng có chứa
nano đồng. Một số sản phẩm về nano đồng như:

Hình 2.4 Phân bón nano đồng [28]
Ngồi ra, nano đồng cịn được ứng dụng trong các thiết bị có từ tính, quang điện
tử, ứng dụng làm chất xúc tác, bôi trơn, trong lĩnh vực mơi trường.
2.2.7 Tình hình nghiên cứu liên quan đến đề tài
Trong những năm gần đây, nhiều nhà khoa học đã có nhiều đề tài về nghiên cứu
tổng hợp nano đồng với nhiều cách thức khác nhau, với các nguyên liệu từ hóa học, hóa
chất sinh học hoặc các hợp chất sinh học.
Nano đồng được nghiên cứu để ứng dụng chủ yếu vào khả năng kháng nấm, khuẩn
trên cây trồng.
Năm 2013, Đại học quốc gia Chungbuk – Hàn Quốc, nano đồng được tổng hợp
bằng cách sử dụng dịch chiết lá cây làm chất khử. Phản ứng CuSO4.5H2O với dịch chiết
(cây mộc lan) trong môi trường nước thu được dung dịch nano đồng với kích thước các
hạt nano 90nm.

`


13

Năm 2014, A. M. Awwad đã nghiên cứu tổng hợp nano đồng với tác nhân khử từ
dịch chiết lá cây Malva sylvestris và khảo sát khả năng kháng khuẩn trên Shigella và
Listeria cho kết quả kháng tốt.
Nguyễn Thị Dung, năm 2014, nghiên cứu tổng hợp nano đồng từ dung dịch Cu2+
bằng dịch chiết nước lá bàng cho kết quả dung dịch keo nano đồng tổng hợp được thể
hiện khả năng kháng khuẩn tốt hơn rất nhiều so với dung dịch CuSO4. Đường kính vịng
kháng khuẩn của nano đồng đối với vi khuẩn gram âm E. coli là 10-15 mm, còn đối với vi
khuẩn gram dương B. subtilis là 8-10 mm. Kết quả cho thấy hiệu quả kháng khuẩn mạnh
của keo nano đồng đối với vi khuẩn đặc biệt là vi khuẩn E. coli.
2.3

Giới thiệu cây ổi ta
Ổi ta có danh pháp khoa học là: Psidium guajava , là loài cây ăn quả thường xanh

lâu năm.
2.3.1 Phân loại thực vật [29]
Giới (regnum): Plantea
Bộ (ordo): Myrtales
Họ (familia): Myrtaceae
Chi (genus): Psidium
Loài (species): P. guajava
2.3.2 Đặc điểm cây ổi [29]
Cây gỗ nhỏ, cao từ 3-6 m. Thân non màu xanh, tiết diện vng, có 4 cánh uốn lượn
màu xanh do cuống lá kéo dài; thân già màu nâu xám, tiết diện trịn, có lớp vỏ mỏng trơn
nhẵn bong ra thành từng mảng. Nhiều lông mịn ở thân non, lá và các bộ phận của
hoa. Lá đơn, mọc đối, khơng có lá kèm. Phiến lá hình bầu dục, gốc thn trịn, đầu có
lơng gai hoặc lõm, dài 11-16 cm, rộng 5-7 m, mặt trên màu xanh đậm hơn mặt dưới. Bìa
phiến nguyên, ở lá non có đường viền màu hồng tía kéo dài đến tận cuống lá. Gân lá hình
lơng chim, gân giữa nổi rõ ở mặt dưới, 14-17 cặp gân phụ. Cuống lá màu xanh, hình trụ

dài 1-1,3 cm, có rãnh cạn ở mặt trên.
`