Nghiên cứu tổng hợp nano vàng và khảo sát khả năng gắn kết với kháng thể kháng vi khuẩn e coli

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
KHOA VẬT LÝ-VẬT LÝ KỸ THUẬT
CHUYÊN NGÀNH QUANG HỌC

ĐỀ TÀI:
NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP NANO VÀNG
VÀ KHẢO SÁT KHẢ NĂNG
GẮN KẾT VỚI KHÁNG THỂ KHÁNG
VI KHUẨN E.COLI O157
1
GVHD: TS. Lâm Quang Vinh
HVTH: Phan Thị Cẩm Huệ
Hồ Thị Thanh Nhàn
Nguyễn Thị Minh Trang
MỤC LỤC
1. MỞ ĐẦU
2. TỔNG QUAN VỀ NANO VÀNG
3. CÁC PHƯƠNG PHÁP TỔNG HỢP HẠT NANO VÀNG BIẾN TÍNH BỀ MẶT
3.1 Phương pháp Turkevich
3.2 Phương pháp Perrault
3.3 Phương pháp Brust
3.4 Phương Pháp Martin
4. TỔNG HỢP NANO VÀNG ĐƯỢC BIẾN TÍNH BỀ MẶT VỚI MHDA & MCU
4.1Hóa chất
4.2 Dụng cụ
4.3 Quy trình tổng hợp
4.2Đánh giá kết quả
5. TỔNG HỢP NANO VÀNG ĐƯỢC BIẾN TÍNH BỀ MẶT VỚI MPA
5.1Hóa chất
5.2Dụng cụ
5.3Quy trình tổng hợp

5.4Đánh giá kết quả
6. KẾT LUẬN
MỞ ĐẦU
Phương pháp khử hóa học chế tạo hạt nano vàng từ axit cloroauric (HAuCl
4
.3H
2
O) và gắn kết
kháng thể kháng vi khuẩn E. coli O157 lên trên hạt nano vàng. Các phương pháp phân tích
như phổ hấp thụ được ứng dụng để đánh giá các tính chất của các hạt nano vàng. Hơn nữa,
2
khả năng gắn kết giữa kháng thể kháng vi khuẩn E. coli O157 với hạt nano vàng chế tạo ra
được chứng minh thông qua kính hiển vi truyền qua TEM.
Các hạt nano vàng với những đặc tính như không độc, dễ tương tác sinh học và có các tính
chất quang học và điện tử đặc biệt, điều này theo các tài liệu tham khảo cho biết do hiệu ứng
kích thước lượng tử tạo nên, đang thu hút nhiều nhà khoa học trong và ngoài nước trong việc
đưa các hạt nano này ứng dụng trong các lĩnh vực y sinh học như chẩn đoán, cảm biến, lâm
sàng. Vấn đề mà các nhà khoa học đang quan tâm là tạo ra các hạt nano vàng có kích thước
nhỏ, phân bố kích thước đồng đều và đáp ứng yêu cầu trong việc gắn kết với các phần tử sinh
học nhằm triển khai ứng dụng các hạt nano này vào các lĩnh vực khác nhau đặc biệt ứng dụng
trong việc làm tăng độ nhạy trong cảm biến sinh học sử dụng linh kiện vi cân tinh thể thạch
anh (QCM) trong phát hiện các vi khuẩn độc hại và các mục đích khác trong y sinh. Phương
pháp phân tích này so với các phương pháp phân tích sinh học thông thường như đếm tế bào
trên kính hiển vi, đếm khuẩn lạc trên dĩa thạch, đầu dò enzym, ELISA, kít chuẩn PCR có các
ưu điểm như: phát hiện vi khuẩn ở nồng độ thấp, thời gian thử nghiệm nhanh và chính xác.
Hiện nay tại Việt Nam, vấn đề an toàn vệ sinh thực phẩm là vấn đề hết sức quan trọng và cần
thiết vì ảnh hưởng đến trực tiếp đến sức khỏe con người mà còn gây thiệt hại về kinh tế, là
gánh nặng cho gia đình và xã hội. Theo thống kê của Cục An Toàn Thực Phẩm – Bộ Y Tế
Việt Nam, hơn 5.500 người ngộ độc thực phẩm năm 2012 ở Việt Nam. Có nhiều nguyên
nhân khác nhau gây ra ngộ độc thực phẩm, trong đó nguyên nhân do ô nhiễm vi sinh vật

chiếm tỉ lệ khá cao. Một trong những vi sinh vật gây bệnh được chú ý nhiều nhất là E. coli
O157 vì là nguyên nhân gây ra các bệnh tiêu chảy nặng, nhiễm trùng huyết, nhiễm trùng tiết
niệu và viêm màng não trẻ sơ sinh. Trong công việc hiện tại, chúng tôi tiến hành chế tạo hạt
nano vàng được biến tính bề mặt với nhóm thiol và khảo sát khả năng gắn kết với kháng thể
kháng vi khuẩn E.coli O157. Bên cạnh đó, khả năng gắn kết các hạt nano vàng sau khi chế
tạo ra với kháng thể kháng vi khuẩn E. coli O157 được đánh giá bằng phổ hấp thụ và kính
hiển vi truyền qua TEM.
TỔNG QUAN VỀ HẠT NANO VÀNG
Từ buổi bình minh của lịch sử loài người, vàng có thể nói là bề nổi của một nền văn
minh. Hơn 3.000 năm trước, tại Ai Cập và Trung Quốc con người đã ý thức vàng là kim loại
3
quý, đã biết khai thác, gia công vàng tạo ra các đồ trang sức quý giá và được xem như một
thế chấp cụ thể dự trữ cho sự phồn thịnh của một triều đại. Giá trị về mỹ thuật hay kinh tế của
vàng cho đến ngày hôm nay vẫn không có nhiều thay đổi, nhưng trong nền công nghệ nano
hiện đại với những tiềm năng ứng dụng quan trọng của hạt nano vàng trong quang học, quang
điện tử và y học, vàng nano có lẽ còn quí giá hơn vàng khối trên quan điểm thực dụng nhằm
phụng sự cho cuộc sống và hạnh phúc con người.
Ở trạng thái khối, trong các áp dụng quang học hay quang điện tử, vàng hữu dụng cho
lắm thì chỉ dùng làm gương phản chiếu. Tuy nhiên, vàng nano cho con người một lĩnh vực
nghiên cứu và ứng dụng hoàn toàn mới lạ. Khi sóng điện từ tác dụng lên hạt nano vàng, tùy
vào kích cỡ của hạt sóng điện từ sẽ có tác dụng sóng tuân theo hiệu ứng "cộng hưởng
plasmon" của các điện tử tự do bề mặt và có tác dụng hạt khi kích cỡ của vàng nhỏ hơn 2 nm
và sự phát huỳnh quang xảy ra tuân theo qui luật lượng tử như hạt bán dẫn CdSe.
Đặc điểm của kim loại là sự hiện hữu dày đặt của những điện tử tự do. Đây cũng là
nguyên nhân của sự bóng loáng bề mặt, truyền điện và truyền nhiệt ưu việt của kim loại. Khi
kim loại như vàng và bạc ở dạng hạt nano, hạt không còn màu vàng hay bạc "cố hữu" ở trạng
thái khối mà phát ra nhiều màu sắc khác nhau tùy vào kích cỡ và hình dạng. Điều này đi
ngược lại những hiểu biết thường thức trong cuộc sống hàng ngày. Hai chiếc nhẫn vàng được
nấu chảy và gia công thành một chiếc nhẫn to gấp đôi thì vẫn là chiếc nhẫn màu vàng. Thật
ra, màu sắc của hạt nano vàng và bạc từ dung dịch huyền phù đã được người La Mã áp dụng

vào thế kỷ 4. Người ta còn pha chế hạt nano vàng với thủy tinh để làm kính màu đỏ "ruby"
trang trí cho cửa sổ thánh đường. Mặc dù hạt nano vàng đã được áp dụng hơn 1.700 năm, sự
đổi màu của hạt chỉ được làm sáng tỏ vào năm 1908 bởi nhà khoa học Đức, Gustav Mie, qua
lời giải dựa trên phương trình sóng điện từ Maxwell cho bài toán về sự hấp thụ và tán xạ của
sóng trên bề mặt của các hạt hình cầu. Vì vậy, sự hiển thị màu sắc của hạt nano vàng có
đường kính từ vài chục đến vài trăm nanomét không trực tiếp liên quan đến sự lượng tử hóa
năng lượng vì sóng điện từ tác động lên những điện tử tự do bề mặt hạt mang đặc tính sóng
có cơ bản lý thuyết dựa trên phương trình Maxwell.
4
Sự thay đổi màu sắc của hạt nano vàng ở các kích thước khác nhau
(Dr. Michael Cortie, University of Technology, Sydney, Australia)
Màu vàng quen thuộc của vàng là sự hấp thụ ánh sáng màu xanh của phổ mặt trời và
phát ra màu vàng. Nhưng khi vàng được thu nhỏ cho đến kích cỡ nhỏ hơn bước sóng của
vùng ánh sáng thấy được (400 - 700 nm), theo Mie hiện tượng "cộng hưởng plasmon bề mặt"
(surface plasmon resonance, SPR) xảy ra. Đây là do tác động của điện trường của sóng điện
từ (ánh sáng) vào các điện tử tự do trên bề mặt của hạt nano. Điện trường làm phân cực hạt,
dồn điện tử về một phía tạo ra hai vùng, vùng mang điện tích âm và vùng mang điện tích
dương. Vì bản chất sóng nên điện trường dao động làm cho sự phân cực bề mặt dao động
theo. Sự dao động này được gọi là "plasmon". Đám mây điện tích trên bề mặt hạt cũng sẽ dao
động lúc âm lúc dương theo nhịp điệu và cường độ của điện trường. Ở một kích thước và
hình dáng thích hợp của hạt nano, độ dao động (tần số) của đám mây điện tích sẽ trùng hợp
với độ dao động của một vùng ánh sáng nào đó. Sự cộng hưởng xảy ra và vùng ánh sáng này
sẽ bị các hạt nano hấp thụ. Đây là một hiện tượng đặc biệt cho vàng và bạc nhưng không thấy
ở các kim loại khác như sắt, bạch kim hay palladium.
Sự phân cực điện tử bề mặt của hạt hình cầu do điện trường của sóng điện từ
SPR có bước sóng hấp thụ trong khoảng 520 nm (sóng màu xanh) và ít bị ảnh hưởng
của kích thước hạt trong phạm vi từ 9 đến 22 nm. Các hạt nano hấp thụ ánh sáng xanh sẽ hiển
thị màu đỏ. Khi nhìn lại kính "ruby" đỏ mà cổ nhân đã chế tạo từ mấy trăm năm trước, ta
nhận ra ngay những hạt nano vàng được chế tạo theo phương thức cổ truyền có kích thước 9 -
22 nm. Khi hạt càng lớn thì bước sóng hấp thụ có bước sóng dài hơn và khi đến kích thước

99 nm, hạt hấp thụ sóng màu vàng (bước sóng 575 nm) và hiển thị màu xanh.
5
Sự phân cực của điện tử bề mặt do điện trường của sóng điện từ
Đường kính hạt (nm) Bước sóng hấp thụ (nm)
9 517
15 520
22 521
48 533
99 575

Với một sáng kiến độc đáo, một nhóm nghiên cứu tại Rice University (Mỹ) đã phủ
vàng lên hạt nano silica (thủy tinh) tạo nên vỏ nano vàng (nanoshell). Điều chỉnh đường kính
hạt silica đến 210 nm và độ dày của vàng làm di chuyển sự hấp thụ sóng điện từ bởi SPR đến
vùng tia cận hồng ngoại (bước sóng 800 - 2.200 nm). Phương pháp phủ vàng lên hạt thủy tinh
silica tạo ra một vật liệu lai với khả năng hấp thụ sóng bởi SPR về phía vùng phổ của những
bước sóng dài hơn vùng hồng ngoại, tiến về sóng terahertz, vi ba, những dải sóng rất quan
trọng trong công nghệ truyền thông. Trong dải sóng này, tiềm năng ứng dụng của loại hạt
nano lai trong các dụng cụ quang điện tử gần như vô hạn.
6
Sự phát huỳnh quang ánh sáng xanh của hạt nano vàng chứa 8 nguyên tử vàng
Hiệu ứng SPR sẽ biến mất khi vật liệu trở lại trạng thái khối. Khi các hạt nano vàng
tập tích đến độ lớn micromét, màu vàng nguyên thủy của kim loại vàng sẽ xuất hiện trở lại.
Ngược lại, hiệu ứng SPR cũng sẽ biến mất khi hạt nano nhỏ hơn 2 nm. Ở thứ nguyên này, ta
đi vào thế giới lượng tử. Giống như chấm lượng tử bán dẫn được đề cập bên trên, năng lượng
được lượng tử hóa thành các mức rời rạc. Sóng điện từ giờ đây có tác dụng hạt (quang tử).
Nhóm của giáo sư Robert Dickson (Georgia Institute of Techology, Mỹ) đã tạo ra những hạt
nano (chấm lượng tử) vàng với kích thước thật chính xác chứa 5, 8, 13, 23 và 31 nguyên tử.
Đây là những hạt phát huỳnh quang trong đó chùm 31 nguyên tử có đường kính lớn nhất
khoảng 1 nm. Những hạt này được xử lý bề mặt để hòa tan được trong nước. Trong dung dịch
nước, theo thứ tự kích thước từ nhỏ đến lớn khi được kích hoạt những hạt này có khả năng

phát ra tia tử ngoại, ánh sáng xanh, xanh lá cây, đỏ và tia hồng ngoại. So với chấm lượng tử
bán dẫn CdSe chứa vài trăm đến hơn 1.000 nguyên tử, chấm lượng tử vàng nhỏ hơn với vài
chục nguyên tử và không có độc tính như Cd. Vì vậy, tiềm năng áp dụng trong y học rất lớn.
7
CÁC PHƯƠNG PHÁP TỔNG HỢP HẠT NANO VÀNG BIẾN TÍNH BỀ MẶT
1. Phương pháp Turkevich.
Phương pháp này được phát minh bởi J. Turkevich và các cộng sự vào vào năm 1951
và sau đó được cải tiến bởi G. Frens vào những năm 1970. Đây là phương pháp tổng hợp phổ
biến nhất trong việc tạo ra các hạt nano vàng có đường kính từ 10 – 20 nm do tính đơn giản
và hiệu quả của nó. Trong phương pháp tổng hợp này dung dịch HAuCl
4
.3H
2
O được khuấy
trộn và gia nhiệt trong dung môi là H
2
O đến nhiệt độ sôi trước khi nhỏ giọt dung dịch sodium
citrate vào để khử các ion Au thành nguyên tử Au. Sodium citrate ngoài khả năng khử muối
vàng chloride còn có chức năng bao bọc các hạt vàng để tránh sự kết tụ của các hạt nano
vàng.
Để tạo ra các hạt nano vàng lớn hơn, yêu cầu một lượng ít hơn citrate (có thể dưới
0.05%, một lượng nhỏ hơn sẽ không thể kích thích phản ứng khử hết các ion Au
3+
). Việc khử
trong một lượng natri citrate sẽ làm giảm lượng ion citrate sẵn có cho việc bọc xung quanh
hạt nano vàng, điều này sẽ làm cho các hạt nhỏ kết đám với nhau và tạo nên những hạt lớn
hơn (cho đến khi tổng diện tích bề mặt của các hạt trở nên đủ nhỏ để được bọc bởi tất cả các
ion citrate tồn tại trong dung dịch).
Phương trình phản ứng của muối vàng HAuCl
4

với sodium citrate Na
3
C
6
H
5
O
7
được đề
xuất bởi Kumar:
2HAuCl
4
+ 3Na
3
C
6
H
5
O
7
→ 2Au
0
+ 3Na
2
C
5
H
6
O
5

+ 3NaCl + 5Cl
-
+ 5H
+
+ 3CO
2
2. Phương pháp Perrault.
Phương pháp này được phát minh bởi Perrault và Chan trong năm 2009, sử dụng
hydroquione C
6
H
4
(OH)
2
để khử HAuCl
4
trong dung dịch có chứa sẵn các hạt nano vàng.
Phương pháp này tương tự với phương pháp sử dụng trong việc phát triển film tạo ảnh, trong
đó các hạt bạc bên trong film lớn dần lên trong khi có sự bổ sung của các nguyên tử bạc được
khử ngay trên bề mặt. Tương tự như thế, các hạt nano vàng có thể đóng vai trò là chất cầu nối
với hydroquinone để xúc tác việc khử các ion vàng trên bề mặt. Sự tồn tai các chất ổn định
như các ion citrate có thể tạo ra việc mọc các hạt có kiểm soát. Phương pháp này có thể tạo ra
các hạt nano với kích thước rất lớn trong khoảng 30-250 nm.
8
3. Phương pháp Brust.
Phương pháp này được phát hiện bởi Brust và Schiffrin vào đầu những năm 1990 và có
thể được sử dụng để tổng hợp các hạt nano vàng trong dung môi hữu cơ mà thông thường
không thể trộn lẫn trong nước (như toluene). Phản ứng đặc trưng của phương pháp giữa axit
chloauric và tetraoctylammonium bromide (TOAB) trong toluene và natri borohydrate đóng vai
trò lần lượt như chất chống kết tủa và chất khử.

Các hạt nano vàng chế tạo theo phương pháp này có kích thước trung bình 5-6 nm.
NaBH
4
đóng vai trò tác nhân khử, trong khi TOAB đóng vai trò là chất xúc tác chuyển pha và
chất làm bền. Một điều quan trọng là TOAB không bọc xung quanh hạt nano một cách vững
chắc, nhưng dung dịch sẽ bị kết tủa sau khoảng thời gian 2 tuần. Để hạn chế hiện tượng này,
một tác nhân làm bền mạnh có thể được sử dụng như thiol (alkanethiol), có thể liên kết cộng
hóa trị với hạt nano vàng, tạo ra một dung dịch gần như vĩnh cửu. Alkanethiol bảo vệ hạt nano
vàng có thể bị kết tủa nhưng sau đó sẽ được hòa tan lại. Một số tác nhân chuyển pha có thể duy
trì việc bọc với các hạt nano sau khi đã làm sạch, việc này có thể gây ảnh hưởng đến thuộc tính
vật lý của hạt như tính tan.
4. Phương pháp Martin.
Phương pháp này được phát minh bởi nhóm Martin vào năm 2010, phương pháp này
tạo ra các hạt nano vàng dạng “trần” trong nước bằng việc khử HAuCl
4
với NaBH
4
. Mặc dù
không sử dụng các chất hoạt động bề mặt như citrate, các hạt nano vàng phân tán rất bền. Phân
bố kích thước gần như đơn phân tán với đường kính có thể chính xác và tái tổng hợp trong
khoảng 3.2 đến 5.2 nm. Chìa khóa cho việc làm bền HAuCl
4
và NaBH
4
trong dung dịch stock
với HCl và NaOH lần lượt trong hơn 3 tháng và hơn 3 giờ. Hơn nữa, tỷ số của các ion NaBH
4
-
NaOH với HAuCl
4

-HCl phải được kiểm soát chính xác trong vùng gọi là “sweet zone”. Các hạt
nano “trần” được bọc với một đơn lớp 1-dodecanethiol và sau đó chuyển pha thành hexane
bằng việc lắc hỗn hợp của nước, acetone và hexane trong 30 giây. Do đó, tất các sản phẩm
phản ứng kết hợp tồn tại ở pha nước-acetone. Lượng 1-dodecanethiol chỉ chiếm 10% nguyên tử
vàng trong tổng số. Tất cả các quy trình phản ứng này chỉ mất dưới 10 phút.
9
TỔNG HỢP NANO VÀNG ĐƯỢC BIẾN TÍNH BỀ MẶT VỚI MHDA & MCU
Hóa chất:
Tetrachloroauric acid trihydrate (HAuCl
4
.3H
2
O) 5mM,
11-mercapto-1-undecanol (HO(CH
2
)
11
SH) (MCU) (97%),
16-mercaptohexadecanoic acid (MHDA) (90%),
Ethanol CH
3
CH
2
OH (99.7%),
Sodium tetrahydridoorate (NaBH
4
)14mM,
Axit clohydric (HCl) 1M.
Dụng cụ:
Becher 250ml, pipet, cá từ, bếp khuấy từ, cân điện tử, máy quay li tâm, tủ sấy, hệ

thống làm lạnh.
Quy trình tổng hợp:
Sử dụng phương pháp Martin
Bước 1: Pha loãng 10.58mg NaBH
4
trong 20ml H
2
O để có được dung dịch NaBH4
14mM.
Bước 2: Khuấy trộn 20ml HAuCl4.3H2O 5mM trong 200ml ethanol .
Bước 3: Hòa tan 55.18mg 11-mercapto-1-undecanol và 8.65mg 16-
mercaptohexadecanoic acid vào dung dịch đang khuấy.
Bước 4: Thực hiện làm lạnh hỗn hợp dung dịch trên đến 0
o
C. Sau khi dung dịch
được làm lạnh ta nhỏ giọt 20ml NaBH
4
14mM vào. Quan sát sự đổi màu của dung
dịch ta sẽ thấy hỗn hợp nhanh chóng chuyển sang màu nâu đen. Sau 3h khuấy ta để
dung dịch kết tủa xuống đáy lọ.
10
2849. 75
Bước 5: Thực hiện quay li tâm hỗn hợp, sau đó gạn lọc lại ta sẽ được các hạt nano
vàng đã được biến tính bề mặt.
Bước 6: Hòa tan hạt nano vàng đã được biến tính vào 100ml ethanol, sau đó quay li
tâm và gạn lọc hỗn hợp, điều này giúp loại bỏ các nhóm chức chưa liên kết với bề
mặt hạt nano vàng và các tạp chất ban đầu.
Bước 7: Khuấy trộn hạt nano trong 100ml dung dịch ethanol có chứa 50ul HCl 1M
để khử hoàn toàn Na
+

ra khỏi bề mặt nhóm thiol.
Phân tích phổ FTIR của hạt nano vàng biến tính bề mặt với MHDA & MCU
Hình phổ FTIR của 16-mercaptohexadecanoic acid (MHDA)
Dựa trên phổ FTIR của 16-mercaptohexadecanoic acid và 11-mercapto-1-undecanol
ta có thể xác định các liên kết đặc trưng có trong 2 hợp chất này, từ đó so sánh với phổ IR của
các hạt nano vàng biến tính với nhóm thiol.
Phổ FTIR của 16-mercaptohexadecanoic acid thể hiện rõ các nhóm chức liên kết có
trong nó với đỉnh 2849.75 và 2915.86 cm
-1
lần lượt là dao động hóa trị đối xứng và hóa trị bất
đối xứng của liên kết C-H trong nhóm CH
2.
Các dao động của các liên kết trong nhóm
cacboxylic acid (COOH) thể hiện qua các đỉnh 3035.62 cm
-1
(liên kết O-H), 1695.38 cm
-
1
(liên kết C=O), đỉnh 1290.98 cm
-1
(liên kết O-H – dao động biến dạng trong mặt phẳng) và
đỉnh 680.76 cm
-1
là của liên kết S-C.
11
1290. 98
680. 76
1695. 38
2 2915. 86
Hình phổ FTIR của 11-mercapto-1-undecanol (MCU)

Tương tự như vậy, phân tích phổ FTIR của 11-mercapto-1-undecanol (MCU) cho ta
các liên kết đặc trưng của nó tại các đỉnh 3351.96 cm
-1
( liên kết O-H), 2853.39 cm
-1
(liên kết
C-H – dao động hóa trị đối xứng), 2922.84 cm
-1
(liên kết C-H – dao động hóa trị bất đối
xứng), 1462.30 cm
-1
(liên kết C-H – dao động biến dạng), 1055.93 cm
-1
(liên kết C-OH), đỉnh
651.60 cm
-1
(liên kết S-C) và đỉnh 2559.84 cm
-1
(liên kết S-H).
12
Hình phổ FTIR của hạt nano vàng sau khi biến tính bề mặt với nhóm thiol
Quan sát phổ đồ trên ta xác định được các liên kết:
Đỉnh 3045.89 cm
-1
đặc trưng cho liên kết O-H dao động biến dạng.
Đỉnh 2920.13 và 2849.99 cm
-1
đặc trưng cho liên kết C-H dao động hóa trị đối xứng
và dao động hóa trị bất đối xứng tương ứng.
Đỉnh 1636.63 cm

-1
đặc trưng cho liên kết C=O trong nhóm cacboxylic acid.
Đỉnh 1466.62 cm
-1
đặc trưng cho liên kết C-H dao động biến dạng.
Đỉnh 1219.46 cm
-1
đặc trưng cho liên kết C-O dao động biến dạng.
Từ những phân tích các dao động phổ đã thực hiện cho 16-mercaptohexadecanoic acid, 11-
mercapto-1-undecanol và hạt nano vàng biến tính ta đưa ra những nhận xét như sau:
- Các liên kết trong thành phần phổ của các hạt nano vàng biến tính cho thấy sự gắn kết
thành công của nhóm thiol có gắn nhóm chức alcohol và cacboxylic acid.
- Trong phổ đồ của hạt nano vàng biến tính cũng không thấy sự xuất hiện của liên kết
S-H so với các hợp chất ban đầu, như vậy liên kết S-H đã biến mất sau khi biến tính,
điều này thể cũng thể hiện sự gắn kết thành công của nhóm thiol có gắn nhóm chức
alcohol và cacboxylic acid lên bề mặt hạt nano vàng.
- So sánh đỉnh phổ của liên kết C-H trong nhóm ankyl ta cũng có thể thấy đỉnh phổ của
liên kết C-H trong hạt nano vàng biến tính có cường độ yếu hơn so với đỉnh trong các
hợp chất ban đầu, điều này được giải thích là do ái lực điện tử của Au (Au-S-) tác
động lên nhóm C-H khác biệt so với một nguyên tử hydro lúc ban đầu.
Đánh giá hạt nano vàng dựa trên ảnh TEM
13
Hình 27. Ảnh TEM hạt nano vàng biến tính với nhóm thiol và đồ thị phân bố đường kính hạt
Kết quả cho thấy các hạt nano vàng được tổng hợp theo phương pháp biến tính bề mặt
với nhóm thiol cho kích thước hạt nhỏ (4
±
1.14 nm), đồng thời từ đồ thị phân bố đường kính
hạt (sử dụng chương trình ImageJ) ta có thể thấy hạt nano vàng gắn nhóm thiol có sự phân bố
đường kính đồng đều.
14

TỔNG HỢP NANO VÀNG ĐƯỢC BIẾN TÍNH BỀ MẶT VỚI MPA
Nguyên vật liệu và hóa chất
• Tetrachloroauric acid trihydrate (HAuCl
4
.3H
2
O) 5mM,
• Tri-sodiumcitrate Na
3
C
6
H
5
O
7
.2H
2
O,
• Bovine serum albumin (BSA).
• Phosphate buffer 10 mM (PbS) + NaCl 0.1M (pH 7.0).
• Ethanol 99%.
• 3– mercaptopropionic acid 99%.
• Carbondimide hydrochloride (EDC).
N – Hydroxy succinimide 98% (NHS).
NHS/EDC
’
• Kháng thể.
• Vi khuẩn E.coli O.157.
Dụng cụ:
Becher 250ml, pipet, cá từ, bếp khuấy từ, cân điện tử, máy quay li tâm, tủ sấy, hệ

thống làm lạnh.
Quy trình tổng hợp:
15
Quy trình 1: Chế tạo hạt nano vàng & biến tính bề mặt nano vàng
Sử dụng phương pháp Turkevich với sự hỗ trợ của nhiệt thông thường
Bước 1: Hòa tan 1g HAuCl
4
.2H
2
O trong 500 ml nước khử ion ta được dung dịch 5 mM.
Bước 2: Hòa tan 0.1032g Na
3
C
6
H
5
O
7
khan trong 20ml nước khử ion.
Bước 2: Lấy 1 ml dung dịch HAuCl
4
đã hòa tan ở trên cho vào 18 ml nước khử ion, khuấy
đều trên bếp khuấy từ và gia nhiệt ở nhiệt độ 100
0
C. Khi dung dịch bắt đầu sôi cho 1 ml dung
dịch Na
3
C
6
H

5
O
7
đã hòa tan ở trên vào dung dịch đang khuấy.
Bước 4: Tiếp tục khuấy cho đến khi dung dịch chuyển sang mà đỏ đậm thì hạ nhiệt độ của
bếp khuấy từ về nhiệt độ phòng để giải nhiệt. Mẫu tổng hợp xong được bọc bằng giấy bạc và
cất giữ ở nhiệt 4
0
C chờ sử dụng cho các bước tiếp theo.
Bước 5: Ly tâm dung dịch nano vàng tổng hợp trong 30 phút ở 4
0
C, 4500 vòng.
Bước 6: Loại bỏ dung dịch lấy phần cặn, thêm 100µl 3-mercaptopropionic vào 1ml dung
dịch nano vàng đã ly tâm, lắc ủ ở điều kiện phòng trong 24 giờ.
Quy trình 2: Quy trình gắn kết kháng thể lên hạt nano vàng
Bước 1: Tiếp tục cho thêm hỗn hợp EDC+NHS+kháng thể vào phần dung dịch trên và lắc ủ ở
điều kiện phòng trong 24 giờ.
Bước 2: Thêm 9µl dung dịch PbS + NaCl nhỏ vào 1ml dung dịch nano vàng, lặp lại 3 lần,
mỗi lần cách nhau 30 phút.
Bước 3: Sau đó thêm 100µl BSA vào 1ml dung dịch nano vàng và lắc ủ trong 2 giờ.
Bước 4: Cho vi khuẩn vào dung dịch nano vàng với tỉ lệ 1:1, sau đó bảo quản ở điều kiện 4
0
C
cho đến khi cần thí nghiệm.
16
ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ HẠT NANO VÀNG & HẠT NANO VÀNG BIẾN TÍNH
Đánh giá hạt nano vàng dựa trên ảnh TEM
Hình (A) Kết quả TEM của dung dịch nano vàng được chế tạo bằng phương pháp nhiệt
thông thường, (B) Đồ thị phân bố đường kính hạt.
Nhận xét: Các hạt nano vàng chế tạo ra có kích thước hình cầu, kích thước hạt khoảng từ 22 –

45 nm, có những hạt kích thước nhỏ hơn khoảng 10 nm, sự phân bố hạt nano không đồng
đều.
Phân tích phổ hồng ngoại (FTIR) của hạt nano vàng
17
Hình phổ FTIR của sodium citrate và hạt nano vàng
Dựa vào phổ đồ ở hình trên, ta xác định được các liên kết: liên kết O-H dao động biến
dạng tại đỉnh 3318.51 cm
-1
và liên kết C=O trong nhóm cacboxylic acid tại đỉnh 1635.45 cm
-1
.
Tuy nhiên các vạch đặc trưng cho liên kết C-H (2935 – 2915 cm
-1
/2865 – 2845 cm
-1
) trong
nhóm CH
2
lại không thấy xuất hiện, đó là do sự ảnh hưởng của nhóm OH trong ion citrate đã
ảnh hưởng đến dao dộng C-H trong nhóm CH
2
, xảy ra sự chồng phổ của liên kết O-H lên liên
kết C-H.
Từ các phân tích về phổ dao động FTIR, ta có thể thấy được cấu trúc của hạt vàng đã
được bao bọc bởi nhóm cacboxylic acid trong nhóm citrate, việc này vừa ổn định được hạt
vàng vừa dễ dàng cho việc gắn kết sinh học.
Kết quả phân tích cấu trúc XRD
Kết quả chụp XRD của mẫu bột nano vàng tổng hợp theo phương pháp Turkevich
ở điều kiện nhiệt thông thường
18

Dựa vào kết quả chụp XRD, cho ta thấy các đỉnh phổ tại vị trí có cường độ đỉnh d =
3.3625 (2θ = 39
0
34), d = 2.03159 (2θ = 44
0
37), d = 2.05168 (2θ = 64
0
) và d = 1.22954 (2θ =
77
0
58) tương ứng với các mặt mạng tinh thể là (111), (200), (220) và (311) của mạng lập
phương tâm mặt của tinh thể vàng. Từ các giá trị khoảng cách d
hkl
giữa các mặt mạng và chỉ
số Miller ta suy ra được các hằng số mạng tương ứng là a = 4.0769 Å, a = 4.6925 Å, a =
4.0786 Å và a = 4.0779 Å, những giá trị này rất phù hợp với giá trị chuẩn a = 4.0786 Å của
kim loại vàng có cấu trúc lập phương tâm mặt. Điều này chứng tỏ vật liệu chúng tôi tạo ra là
hạt nano vàng với cấu trúc lập phương tâm mặt.
Đánh giá phổ UV – Vis của hạt nano vàng biến tính bề mặt với MPA
Hình phổ UV – Vis của hạt nano vàng biến tính bề mặt với MPA
Dựa vào hình trên, hình dạng phổ hấp thu của hạt nano vàng sau khi được biến tính đã
có sự thay đổi, không đỉnh phổ hấp thu đặc trưng của các hạt nano vàng vì lúc này các hạt
nano vàng đã được phân tán ra rất nhỏ. Điều này sẽ được nhìn thấy rõ hơn trong việc đánh
giá dựa vào ảnh TEM. Từ kết quả trên, chúng ta có thể đánh giá sơ lược: các hạt nano vàng
đã biến tính bề mặt với MPA.
Phân tích phổ FTIR của hạt nano vàng biến tính bề mặt với MPA
19
Hình phổ FTIR của 3-mercaptopropionic (MPA).
Quan sát phổ đồ trên ta xác định được các liên kết của 3-mercaptopropionic (MPA):
 Đỉnh 3318.51 cm

-1
đặc trưng cho liên kết O-H dao động biến dạng.
 Đỉnh 2972.93 cm
-1
và 2880.92 cm
-1
đặc trưng cho liên kết C-H dao động hóa trị bất đối xứng.
 Đỉnh 1379.32 cm
-1
đặc trưng cho liên kết C-H dao động biến dạng.
 Đỉnh 1274.10 cm
-1
đặc trưng cho liên kết S-H.
 Đỉnh 1087.67 cm
-1
và 1046.03 cm
-1
đặc trưng cho liên kết C-OH.
20
Hình phổ FTIR của hạt nano vàng biến tính bề mặt với 3-mercaptopropionic.
Từ những phân tích các dao động phổ của 3-mercaptopropionic ở hình 3.9 và hạt nano
vàng đã biến bề mặt ở hình 3.10, ta đưa ra các nhận xét sau: trong phổ đồ của hạt nano vàng
biến tính có sự xuất hiện đỉnh 1087.67 cm
-1
của liên kết C-OH hạt nano vàng chưa được biến
tính thì không có; đỉnh 1274.10 cm
-1
của liên kết S-H trong phổ dao động của MPA sau khi
biến tính thì không thấy xuất hiện. Điều đó thể hiện sự gắn kết thành công nhóm thiol có
nhóm cacboxylic acid lên bề mặt hạt nano vàng, Au đã thay thế H trong liên kết S-H để hình

thành liên kết Au-S
Đánh giá hạt nano vàng biến tính với MPA dựa trên kết quả TEM
Kết quả TEM của các hạt nano vàng biến tính bề mặt với MPA
Dựa vào ảnh TEM, các hạt nano vàng không có dạng hình cầu tròn mà bị phân tán
thành những hạt có kích thước nhỏ hơn. Kết quả cho thấy các hạt nano vàng đã gắn kết với
MPA.
21
ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ GẮN KẾT HẠT NANO VÀNG LÊN KHÁNG THỂ KHÁNG
VI KHUẨN E. COLI O.157
Phân tích phổ UV – Vis hạt nano vàng gắn kết kháng thể kháng vi khuẩn E. coli O.157
Hình phổ UV–Vis dung dịch nano vàng gắn kháng thể kháng vi khuẩn E. coli O.157
Hình 3.12 Là kết quả đo phổ UV – Vis của hạt nano vàng đã gắn kháng thể kháng vi
khuẩn E. coli O.157 và hạt nano vàng chưa gắn kháng thể. Trên đồ thị xuất hiện đỉnh phổ hấp
thu tại bước sóng 260 nm, đây là đỉnh phổ đặc trưng của kháng thể vi khuẩn E. coli O.157.
Ngoài ra không xuất hiện đỉnh hấp thu của hạt nano vàng tại vị trí 529 nm. Điều này là do tỉ
lệ nồng độ kháng thể lớn hơn rất nhiều so với lượng nano vàng, nên các kháng thể bao phủ
gần như hoàn toàn bề mặt của hạt nano vàng làm cho đỉnh hấp thu đặc trưng của hạt nano
vàng không xuất hiện trên phổ
22
Phân tích phổ FTIR của hạt nano vàng gắn kháng thể kháng vi khuẩn E. coli
Hình phổ FTIR của các hạt nano vàng gắn kết kháng thể kháng vi khuẩn E. coli O.157.
Hình trên là kết quả phổ FTIR của hạt nano vàng gắn kết kháng thể kháng vi khuẩn E.
coli O.157, hạt nano biến tính bề mặt với nhóm thiol và hạt nano vàng chưa gắn kết. Từ phổ
đồ của hình 3.13, ta thấy các liên kết tại đỉnh 1087.67 cm
-1
của hạt nano vàng gắn kết kháng
thể có cường độ yếu hơn các liên kết tại vị trí đó của hạt nano vàng biến tính bề mặt với
nhóm thiol. Điều này có thể kết luận các hạt nano vàng đã gắn kết thành công với kháng thể
kháng vi khuẩn E. coli O.157.
Đánh giá sự gắn kết các hạt vàng lên kháng thể kháng vi khuẩn E. coli O.157 dựa vào kết

quả TEM
23
Hình (A) Kết quả TEM của vi khuẩn E. coli O.157, (B) kết quả TEM của hạt nano vàng gắn
kết kháng thể kháng vi khuẩn E. coli O.157.
Hình (A) là kết quả TEM của vi khuẩn E. coli O.157 và hình (B) là kết quả TEM của
các hạt nano vàng gắn kết kháng thể kháng vi khuẩn E. coli O.157. Dựa vào hình (B) ta nhận
thấy bề mặt của vi khuẩn E. coli O.157 đã bị thay đổi, xuất hiện những chấm nhỏ li ti xung
quanh bề mặt và những chấm lớn hơn ở bên trong. Điều này chứng tỏ các hạt nano vàng sau
khi được biến tính đã gắn kết lên kháng thể kháng vi khuẩn E. coli O.157.
KẾT LUẬN
Trong bài báo cáo này, dung dịch nano vàng đã được chế tạo thành công với dạng hình cầu,
kính thước hạt nano vàng dao động từ 10-20 nm. Bên cạnh đó, chúng tôi đã thành công trong
việc gắn kết kháng thể kháng vi khuẩn E. coli O157 lên hạt nano vàng. Điều này đã được
chứng minh thông qua các hình TEM và các kết quả từ phổ hấp thụ UV-VIS và FT-IR khảo
sát sự gắn kết kháng thể kháng vi khuẩn E. coli O157 lên hạt nano vàng.
24