Nghiên cứu tổng hợp, đặc trưng vật liệu tổ hợp cấu trúc nano từ polyme với ag, fe3o4 và đánh giá khả năng ứng dụng (TT)

1

MỞ ĐẦU
Lí do chọn đề tài
Trên thế giới, công nghệ nano là một lĩnh vực còn khá mới
mẻ nhưng đã thu hút được sự quan tâm rất lớn của cộng đồng
khoa học, các hãng sản xuất. Nhiều thành tựu ứng dụng công
nghệ và vật liệu nano trong các ngành vật liệu điện tử, quang điện
tử, vật liệu từ, y sinh học đã được ghi nhận.
Trong số các vật liệu nano sinh học, nano chitosan (CS) và các
vật liệu cấu trúc nano trên nền chitosan như Ag/CS, Fe
3
O
4
/CS đã và
đang thu hút sự quan tâm của đông đảo các nhà nghiên cứu. Những
vật liệu này có tiềm năng ứng dụng to lớn trong nhiều lĩnh vực, đặc
biệt là trong y sinh học và môi trường.
Những năm gần đây, các nghiên cứu chế tạo cảm biến sinh
học (biosensors) ứng dụng trong hóa học phân tích đã và đang
thu hút được sự quan tâm của các nhà khoa học trong và ngoài
nước. Cảm biến sinh học đo tín hiệu điện hóa (electrochemical
biosensor) đáp ứng được các yêu cầu của hóa học phân tích hiện
đại đó là có khả năng phân tích nhanh theo thời gian thực (real-
time), có độ nhạy, độ chọn lọc và chính xác cao; thiết bị phân
tích nhỏ gọn, sử dụng đơn giản, có giá thành phù hợp. Trong cảm
biến sinh học, các polyme dẫn điện như polypyrol, polyanilin ngày
càng được ứng dụng nhiều, tuy nhiên để cho cảm biến có độ nhạy
cao thì vật liệu điện cực phải có độ dẫn cao, sự trao đổi điện tử dễ
dàng. Do đó, việc pha tạp các hạt nano kim loại hoặc oxit kim loại
vào PPy và PANi là một giải pháp thường được áp dụng.

Vì những lí do đã đề cập đến ở trên, chúng tôi quyết định chọn
đề tài nghiên cứu của luận án là “Nghiên cứu tổng hợp, đặc trưng
vật liệu tổ hợp cấu trúc nano từ polyme với Ag, Fe
3
O
4
và đánh giá
khả năng ứng dụng”.
Mục tiêu của luận án
- Mục tiêu của luận án là nghiên cứu tổng hợp, đặc trưng
hóa lý các vật liệu tổ hợp cấu trúc nano dựa trên nền polyme thiên
2

nhiên chitosan (CS) và polyme dẫn polyanilin (PANi),
polypyrrol (PPy) với oxit sắt từ (Fe
3
O
4
) và bạc (Ag): nano CS,
Ag/CS, Fe
3
O
4
/CS, Fe
3
O
4
/PPy, Fe
3
O

4
/ PANi/PSA. Sau đó, nghiên
cứu đánh giá khả năng ứng dụng của các loại vật liệu trên được
trong y sinh học và môi trường.
Nội dung của luận án
1. Nghiên cứu tổng hợp, đặc trưng hóa lý một số vật liệu
tổ hợp cấu trúc nano trên nền polyme thiên nhiên chitosan và
polyme dẫn polyanilin (PANi), polypyrrol (PPy) với oxit sắt từ
(Fe
3
O
4
) và bạc (Ag): nano CS, Ag/CS, Fe
3
O
4
/CS Fe
3
O
4
/PPy,
Fe
3
O
4
/ PANi, Fe
3
O
4
/ PANi/PSA cụ thể như sau:

- Nghiên cứu tổng hợp nano CS bằng phương pháp khâu
mạch sử dụng gossypol, đặc trưng hóa lý bằng phương pháp: phổ
hồng ngoại (IR), hiển vi điện từ quét (SEM) và hiển vi điện tử
truyền qua (TEM).
- Nghiên cứu tổng hợp vật liệu nano Ag/CS sử dụng CS
vừa là tác nhân khử vừa là tác nhân ổn định. Xác định các thông
số hóa lý của vật liệu bằng phổ hấp thụ tử ngoại khả kiến (UV-
Vis), TEM. Theo dõi tiến trình phản ứng tạo nano Ag/CS bằng
UV-Vis. Nghiên cứu chi tiết động học của phản ứng tổng hợp vật
liệu nano Ag/CS (xác định bậc phản ứng, năng lượng hoạt hóa ).
- Nghiên cứu tổng hợp vật liệu nano Fe
3
O
4
/CS bằng
phương pháp đồng kết tủa. Xác định các thông số đặc trưng hóa
lý của vật liệu bằng các phương pháp IR, TEM, SEM, từ kế mẫu
rung (VSM).
- Nghiên cứu tổng hợp điện hóa vật liệu tổ hợp cấu trúc
nano trên nền polyme dẫn polyanilin, polypyrol: Fe
3
O
4
/PPy,
Fe
3
O
4
/ PANi/PSA. Xác định các đặc trưng hóa lý của vật liệu
bằng phương pháp SEM, IR, phương pháp điện hóa: quét thế

vòng (CV), đo dòng.
2. Nghiên cứu đánh giá khả năng ứng dụng của các loại
vật liệu tổ hợp cấu trúc nano tổng hợp được trong y sinh học và
môi trường.
3

- Nghiên cứu gắn curcumin (Cur) là chất có hoạt tính trị
liệu quý vào nano CS và Fe
3
O
4
/CS. Nghiên cứu khả năng nhả
curcumin của vật liệu, nhằm đánh giá khả năng ứng dụng nano
Fe
3
O
4
/CS trong dẫn thuốc hướng đích.
- Nghiên cứu đánh giá khả năng ứng dụng của vật liệu nano
Ag/CS trong diệt một số loại vi khuẩn gram âm, gram dương,
nấm và ức chế 4 dòng tế bào ung thư.
- Nghiên cứu ứng dụng Fe
3
O
4
/PPy, Fe
3
O
4
/ PANi/PSA làm

vật liệu chế tạo cảm biến sinh học để xác định nồng độ glucose
và cholesterol.
- Nghiên cứu đánh giá khả năng hấp phụ các ion kim loại
nặng Pb(II), Ni(II), Cr(VI) của vật liệu nano Fe
3
O
4
/CS. Nghiên
cứu chi tiết động học của quá trình hấp phụ Cr(VI), ion khó xử
lý và có độc tính cao nhất trong số những ion trên.
Phạm vi nghiên cứu và đối tượng nghiên cứu của luận án
Phạm vi nghiên cứu: Nghiên cứu tổng hợp, đặc trưng và
định hướng ứng dụng của vật liệu tổ hợp cấu trúc nano.
Đối tượng nghiên cứu:
- Một số phương pháp hóa học tổng hợp vật liệu tổ hợp
cấu trúc nano.
- Một số phương pháp vật lý và hóa lý hiện đại xác định
các tính chất đặc trưng cơ bản của vật liệu tổng hợp và
đánh giá khả năng ứng dụng.
Tính mới và sáng tạo của luận án
- Luận án đã nghiên cứu một cách chi tiết động học của
phản ứng tổng hợp vật liệu nano Ag/CS. Từ đó, tìm ra được yếu
tố ảnh hưởng đến quá trình tổng hợp vật liệu nano Ag/CS. Sử
dụng vật liệu Ag/CS để kháng một số loại vi khuẩn gram dương,
gram âm, nấm và ức chế 4 dòng tế bào ung thư.
- Luận án đã nghiên cứu khả năng gắn và nhả curcumin của
vật liệu nano CS, Fe
3
O
4

/CS đây là cơ sở để có thể tích hợp
curcumin (một loại tá dược quý có khả năng hỗ trợ điều trị ung
4

thư) và nghiên cứu sự dẫn truyền thuốc đến đích dựa trên tính
chất quang của curcumin.
- Luận án đã nghiên cứu tổng hợp được các loại vật liệu có
khả năng sử dụng làm cảm biến sinh học để xác định glucose và
cholesterol. Đây là cơ sở để có thể chế tạo cảm biến sinh học phát
hiện các bệnh liên quan tới hàm lượng glucose và cholesterol
trong máu.
Cấu trúc của luận án
Luận án gồm 111 trang: Mở đầu 5 trang; Chương 1 –
Tổng quan 32 trang; Chương 2 – Thực nghiệm và các phương
pháp nghiên cứu 8 trang; Chương 3 – Tổng hợp đặc trưng vật
liệu tổ hợp cấu trúc nano trên nền chitosan 18 trang; Chương 4 -
Tổng hợp đặc trưng vật liệu tổ hợp cấu trúc nano trên nền polyme
dẫn 5 trang; Chương 5: Nghiên cứu đánh giá khả năng ứng dụng
của vật liệu tổ hợp cấu trúc nano trên nền chitosan, polyanilin,
polypyrrol 38 trang; Kết luận 2 trang; Tài liệu tham khảo 11
trang; Danh mục các công trình đã công bố của luận án 2 trang;
Có 17 bảng và 77 hình ảnh, đồ thị và sơ đồ.
1. TỔNG QUAN
Phần tổng quan của luận án gồm các mục chính sau đây
1.1. Vật liệu nano
1.2. Chitosan
1.3. Hạt nano sắt từ (Fe
3
O
4

)
1.4. Hệ dẫn truyền thuốc
1.5. Cảm biến sinh học
1.6. Vật liệu nano ứng dụng trong hấp phụ kim loại nặng
2. THỰC NGHIỆM VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
Vật liệu nano chitosan (kí hiệu là nano GPCS) được tổng
hợp bằng cách sử dụng gossypol làm tác nhân khâu mạch.
Nghiên cứu tổng hợp vật liệu nano Ag/CS, trong đó chitosan
5

đóng vai trò vừa là chất khử vừa là chất bao bọc. Vật liệu nano
Fe
3
O
4
/CS được tổng hợp theo phương pháp đồng kết tủa.
Tổng hợp theo phương pháp điện hóa vật liệu tổ hợp cấu trúc
nano giữa Fe
3
O
4
với các polyme: polypyrrol, polyanilin, poly
styren và axit acrylic kí hiệu là: Fe
3
O
4
/PPy, Fe
3
O
4

/ PANi/PSA.
Sử dụng phối kết hợp các phương pháp vật lý, hóa lý hiện đại để
nghiên cứu cấu trúc và đặc trưng tính chất của vật liệu như XRD,
TEM, FE-SEM, IR, VSM. Nghiên cứu sử dụng các phương pháp
hóa lý để nghiên cứu tính chất ứng dụng của vật liệu: UV Vis,
CV, đo dòng.
3. TỔNG HỢP, ĐẶC TRƯNG VẬT LIỆU TỔ HỢP CẤU
TRÚC NANO TRÊN NỀN CHITOSAN
3.1. Vật liệu nano gossypol chitosan (GPCS)
3.1.1. Cấu trúc của vật liệu nano GPCS
Sản phẩm tạo thành (được kí hiệu là GPCS) là một các
chuỗi chitosan được gắn kết với nhau bởi tác nhân khâu mạch
gossypol. Các vị trí hấp thụ chính của các chất tham gia và tạo
thành của phản ứng thể hiện trong Bảng 3-1. Các pic dao động
của chitosan ở bước sóng 1564 cm
-1
and 1637 cm
-1
là dao động
(N–H) [15,16,44], pic ở bước sóng 1688 cm
-1
của GPCS có thể
là nhóm imin CH(OH)–NH– [49,51] của phân tử GPCS , pic ở
bước sóng 3363 cm
-1
của chitosan tương ứng với dao động
ν(O–H) [15,30] và pic ở bước sóng 3498 cm
-1
tương ứng với dao
động ν(O–H) liên kết với C(sp

2
) của vòng phenyl của gossypol
trong CH
2
Cl
2
[16]. Do đó pic ở vị trí bước sóng 3427 cm
-1
có
thể là dao động của nhóm ν(O–H) liên kết với nhóm imin của
GPCS. Các pic ở vị trí 1568 cm
-1
và 1614 cm
-1
tương ứng với các
dao động ν(C=C) và ν(C=O) tương ứng với hiện tượng tautome
hóa aldehyde-aldehyde trong gossypol [16, 72, 73] và trong
GPCS thì hai pic này dịch chuyển tới các vị trí 1564 cm
-1
and
1604 cm
-1
. Tuy không có dữ liệu về cộng hưởng từ hạt nhân, dữ
liệu IR có thể cho thấy rằng GPCS đã được tổng hợp thành công
thông qua liên kết imin giữa chitosan và gossypol. Hơn nữa, sự
6

xuất hiện của pic yếu của GPCS ở vị trí 1604 cm
-1
có thể gây ra

bởi sự chồng lấp giữa ν(C=N) và δ(N–H) [73, 77].
Bảng 3.1 Các vị trí hấp thụ chính của các chất trong
phản ứng
Hợp chất
ν(O–H)
ν(C=O)
(N–H)
ν(C=C)
chitosan
3363
-
1564, 1637
-
gossypol
3498
1614
-
1568
GPCS
3427
-
1668
-
3.1.2. Hình thái của vật liệu GPCS
Tính chất hình thái của vật liệu nano chitosan được phân
tích bằng phương pháp FE-SEM. Vật liệu chế tạo được có cấu
trúc nano, phân bố kích thước đồng đều trong khoảng 20 – 35
nm, phân tán tốt và không bị kết khối. Những tính chất hình thái
này có ý nghĩa quan trọng trong việc làm tăng diện tích bề mặt
của vật liệu, góp phần tăng hiệu quả trong việc sử dụng nano

chitosan làm chất dẫn truyền thuốc.
3.2. Vật liệu nano bạc/chitosan (Ag/CS)
3.2.1. Cấu trúc của vật liệu nano Ag/CS
Hình 3.5 là phổ UV-Vis của hệ phản ứng tổng hợp nano
Ag/CS sử dụng duy nhất tác nhân khử chitosan đồng thời là tác
nhân ổn định bao bọc hạt nano Ag ở các điều kiện khác nhau. Có
thể thấy rằng: ở 30
o
C pic đặc trưng cho hạt nano Ag (vị trí bước
sóng 420 nm) hầu như không xuất hiện chứng tỏ tốc độ phản ứng
rất chậm (đường a, b). Khi nhiệt độ tăng đến 80
o
C, xuất hiện pic
hấp thụ ở vị trí 420nm chứng tỏ đã hình thành hạt nano Ag, các
pic hấp thụ cân đối và khá hẹp có thể do các hạt nano Ag tạo
thành có hình cầu và không bị kết khối [25, 35, 94, 98]. Nguyên
nhân khiến quá trình khử ion bạc thành hạt nano bạc xảy ra chậm
ở nhiệt độ thấp là do chitosan là chất khử yếu và Ag
+
/Ag có tính
oxy hóa yếu (thế oxy hóa khử chuẩn bằng 0,8V). Do đó, nhiệt
độ cao (>80
0
C) là cần thiết để thúc đẩy quá trình khử ion bạc
thành hạt nano bạc.
7

300 350 400 450 500 550 600 650 700 750 800
-0.1
0.0

0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
30
o
C, for 6 h
80
o
C, 6 h
a)
b)
c)
d)
e)
Absorbance (a.u)
Wavelength (nm)

Hình 3.5 Phổ UV–vis của hạt nano ở các điều kiện phản ứng
khác nhau:
(a) 30
◦
C, 6 h, [Ag
+
] = 3,33×10
−3
mmol/l, [CS] = 133,3 mg/l
(b) 30

◦
C, 6 h, [Ag
+
] = 13,33×10
−3
mmol/l, [CS] = 133,3 mg/l
(c) 80
◦
C, 6 h, [Ag
+
] = 13,33×10
−3
mmol/l, [CS] = 0,33 mg/l
(d) 80
◦
C, 6 h, [Ag
+
] = 13,33×10
−3
mmol/l, [CS] = 133,3 mg/l
(e) 100
◦
C, 6 h, [Ag
+
] = 13,33×10
−3
mmol/l, [CS] = 0,33 mg/l.

a) S1

b) S2

c) S3

d) S4
Hình 3.8 Ảnh TEM của các mẫu
8

Hình 3.8 là ảnh TEM của các mẫu tổng hợp ở các điều kiện
nhiệt độ, nồng độ khác nhau. Các hạt đều có dạng hình cầu, bề
mặt nhẵn và kích thước biến đổi phụ thuộc vào nhiệt độ phản ứng
và tỉ lệ nồng độ [Ag
+
]/[CS] (Bảng 3-2).

Bảng 3-2. Kích thước của hạt nano Ag/CS ở các điều kiện
phản ứng khác nhau
Kí
hiệu
mẫu
Nồng độ
[Ag
+
]
mmol/l
Nồng độ
[CS]
mg/l
Tỉ lệ
[Ag

+
]/[CS]
(mmol
Ag
+
/mg CS)
t(
o
C)
Kích thước
hạt d
TEM

(nm)
S1
3,33.10
-3

133,3
2,5.10
-5

30
5-7
S2
3,33.10
-3

133,3
2,5.10

-5

50
7-10
S3
3,33.10
-3

133,3
2,5.10
-5

80
10-12
S4
3,33.10
-3

0,33
1,0.10
-2

80
12-15
S5
3,33.10
-3

0,33
1,0.10

-2

100
20-30

3.2.3. Khảo sát động học của phản ứng tổng hợp vật liệu
nano Ag/CS
Hình 3.6 là phổ UV Vis của phản ứng theo thời gian, Hình
3.10 thể hiện quan hệ giữa
 
 



A
AA
t
ln
và thời gian t , từ đồ thị
thấy rằng quan hệ là tuyến tính điều này chứng tỏ phản ứng là
bậc 1. Để xác định năng lượng hoạt hóa của phản ứng tổng hợp
nano Ag/CS, thực hiện phản ứng ở các điều kiện nhiệt độ khác
nhau cố định thời gian 6 giờ nồng độ các chất phản ứng [Ag
+
] =
3,33.10
-3
mmol/l, [CS]= 0,33 mg/l. Kết quả thể hiện trên Hình
3.11, từ đó vẽ được đồ thị Hình 3.12.
9

300 350 400 450 500 550 600
0.05
0.10
0.15
0.20
0.25
0.30
0.35
0.40
Thêi gian (phót)
360
330
270
210
180
150
120
90
65
40
thêi gian ph¶n øng
Absorbance (a.u)
Wavelength (nm)

-1
0
0 50 100 150 200

Thêi gian (phót)

Y=-0,1664-0,0036*X
R
2
=0,967

Hình 3.6 Phổ UV-vis của phản ứng
theo thời gian (nhiệt độ 80
o
C, [Ag
+
]
= 3,33.10
3
mmol/l, [CS] = 0,33
mg/l)
Hình 3.10 Quan hệ giữa
ln
t
AA
A







và thời gian t của phản ứng
300 350 400 450 500 550 600
0.00

0.05
0.10
0.15
0.20
0.25
0.30
0.35
0.40
0.45
0.50
0.55
0.60
0.65
Reaction temperature
t = 100
0
C
t = 90
0
C
t = 80
0
C
t = 70
0
C
t = 60
0
C
t = 50

0
C
Absorbance (a.u)
Wavelength (nm)

-14.5
-14.0
-13.5
-13.0
-12.5
-12.0
-11.5
-11.0
-10.5
-10.0
0.00264 0.00272 0.00280 0.00288 0.00296 0.00304
Y = 15.23524 -9618.73716 * X
R
2
=0.96152

1/T (K
-1
)

ln(A)

Hình 3.11 Phổ UV-vis của phản ứng
khi thay đổi nhiệt độ phản ứng (t= 6
h, [Ag

+
]= 3,33.10
-3
mmol/l, [CS]=
0,33 mg/l)
Hình 3.12 Đồ thị tương quan giữa ln
A và 1/T

Giá trị hằng số tốc độ phản ứng ở các nhiệt độ khác nhau được
thể hiện ở Bảng 3-4. Có thể thấy rằng tốc độ phản ứng phụ thuộc
nhiều vào nhiệt độ.
10

Bảng 3-4 Giá trị tốc độ phản ứng ở các nhiệt độ khác nhau
Nhiệt độ
(
0
C)
30
50
80
100
k (phút
-1
)
(3,8

0,25)
10
-5

(2,76

0,18)
10
-4

(3,46

0,22)
10
-3

(1,49

0,09)
10
-2

Dựa vào phương trình Arrenius, chúng tôi tính được năng lượng
hoạt hóa của quá trình phản ứng E
a
~79,9 kJ/mol, giá trị này phù
hợp với tính toán của một số tác giả khác [17, 95,97].
Một số tác giả đã thực hiện các nghiên cứu về khử ion bạc trong
môi trường alcol [97]. Theo đó các ion Ag
+
bị khử và tạo thành
các hạt kim loại trong khi đó các nhóm (-OH) của rượu biến thành
nhóm ađehit và axit. Trên cơ sở đó, chúng tôi dự đoán cơ chế của

phản ứng tạo thành vật liệu Ag/CS xảy ra theo các bước sau:
Bước 1: Các ion Ag
+
được hấp phụ vào chitosan
  

 

    


(3.7)
  

 

    



(3.8)
  


 

    




 

(3.9)
  



 

      


(3.10)
Bước 2: Phản ứng tạo thành Ag/CS
  

 

 

  

 (3.11)


  



   


    

 (3.12)


  

   



   

 (3.13)
Theo cơ chế này, đầu tiên ion Ag
+
sẽ tạo thành liên kết với nhóm
amin của chitosan do sự chia sẻ cặp electron hóa trị tự do của
nguyên tử N với ion Ag
+
(phương trình 3.8) và sự cạnh tranh hấp
phụ của Ag
+
và H
+
đối với nguyên tử N (phương trình 3.9). Thêm
vào đó phức R-NH
2
Ag

+
được đưa vào phản ứng (phương trình
3.10) do lực liên kết giữa các ion bạc với nhóm OH trong nước
lớn hơn lực liên kết với nitơ và nhóm amino. Do vậy, quá trình
11

được coi là gồm hai bước: hình thành các hạt nano bạc trên nền
chitosan và hình thành các liên kết giữa hạt nano bạc với
chitosan. Ban đầu, các ion bạc được phân tán lên bề mặt của các
phân tử chitosan và tương tác với nhóm OH để tạo thành các hạt
bạc oxit (phương trình 3.11). Sau đó, các hạt bạc oxit sẽ bị khử
bởi chitosan. Cùng lúc đó, chitosan-OH bị oxy hóa thành các axit
và aldehyde tương ứng (phương trình 3.12 và 3.13).
3.3. Vật liệu nano oxit sắt từ/chitosan (Fe
3
O
4
/CS)
3.3.1. Cấu trúc của vật liệu nano Fe
3
O
4
/CS
Giản đồ nhiễu xạ XRD của vật liệu nano Fe
3
O
4
/CS xuất
hiện các pic đặc trưng cho tinh thể Fe
3

O
4
tương ứng với các mặt
tinh thể (220), (311), (400), (422), (511) and (440) ở tất cả các
mẫu. Chứng tỏ đã tổng hợp được vật liệu nano Fe
3
O
4
/CS với pha
tinh thể đơn pha [31].
Bảng 3-5. Các vị trí hấp thụ chính của CS, Fe
3
O
4
và Fe
3
O
4
/CS
Hợp chất
ν(O–H)
ν(C–H)
ν(C-O)
(N–H)
ν(Fe-O)
chitosan
3395
2915,
2860
1409,

1091,
1031
1564,
1637
-
Fe
3
O
4

3420,
3422
-
-
-
605
Fe
3
O
4
/CS
3427
2915,
2860
-
1681
595
Bảng 3-5 thể hiện các vị trí hấp phụ chính của phổ IR các
mẫu CS, Fe
3

O
4
và Fe
3
O
4
/CS, có thể thấy rằng việc kết hợp thêm
chitosan làm cho các dao động của Fe
3
O
4
thay đổi không nhiều.
Trong đó, dao động của Fe-O (từ 610 tới 595 cm
−1
) và của N-H
từ 1638 tới 1681 cm
-1
là biến đổi nhiều nhất. Điều đó có thể do
liên kết của ion Fe với các nhóm NH
2
của chitosan. Bên cạnh đó
tương tác tĩnh điện giữa bề mặt tích điện âm của Fe
3
O
4
và
chitosan tích điện dương có thể gây ra sự biến đổi này [44]. Trên
ảnh TEM (Hình 3.17) các hạt Fe
3
O

4
tinh khiết bị kết khối ở một
12

số chỗ và đường kính trung bình khoảng 15-20nm. Trong khi đó
các hạt Fe
3
O
4
/CS ít bị kết khối hơn và cũng có kích thước lớn
hơn, kích thước khoảng 25-30nm. Trên cơ sở các phương pháp
phân tích hóa lý trên chúng tôi đã đề xuất cơ chế tạo thành vật
liệu nano Fe
3
O
4
/CS [35].

Hình 3.17 Ảnh TEM của Fe
3
O
4
(a) và Fe
3
O
4
/CS (b,c)
4. VẬT LIỆU TỔ HỢP CẤU TRÚC NANO TRÊN NỀN
POLYME DẪN
4.1 Vật liệu Fe

3
O
4
/polypyrrol (Fe
3
O
4
/PPy)
Màng Fe
3
O
4
/PPy được tổng hợp bằng phương pháp trùng
hợp điện hóa. Hình 4.1 trình bày đặc trưng điện hóa của màng
Fe
3
O
4
/PPy tổng hợp với số vòng quét CV khác nhau. Kết quả cho
thấy các đường đặc trưng CV tăng dần lên sau mỗi chu kỳ chứng
tỏ màng PPy đã hình thành và phát triển tốt trên bề mặt vi điện
cực Pt. Chúng tôi cũng tiến hành trùng hợp màng PPy tinh khiết
để so sánh, kết quả cho thấy tại cùng chu kỳ, cường độ dòng của
quá trình tạo màng Fe
3
O
4
/PPy luôn cao hơn màng PPy và cụ thể
tại chu kỳ thứ 20, cường độ dòng cao hơn cỡ 4-5 lần (Hình 4.1).
Sự gia tăng cường độ dòng trong phổ CV khi trùng hợp

Fe
3
O
4
/PPy so với chỉ trùng hợp PPy chứng tỏ Fe
3
O
4
đóng vai trò
rất quan trọng làm tăng độ dẫn điện hoặc/và tăng diện tích bề
13

mặt hiệu dụng của màng. Kết quả chụp phổ hồng ngoại được đưa
ra tại Hình 4.2. Kết quả chụp phổ hồng ngoại cho thấy việc tổng
hợp điện hóa màng Fe
3
O
4
/PPy trên vi điện cực Pt đã thành công,
hạt nano Fe
3
O
4
đã được pha tạp vào màng polyme PPy.
-0.2 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0
-1000
-500
0
500
1000

1500
2000
2500
-0.2 0 .0 0.2 0.4 0.6 0.8 1. 0
-1000
-500
0
500
1000
1500
2000
2500
PPy
PPy-Fe
3
O
4
E (V, Ag/AgCl)
I
(

A
)

I
(

A
)
E(V, Ag/AgCl)

Hình 4.1 Trùng hợp điện hóa màng
Fe
3
O
4
/PPy theo phương pháp CV tại
thế từ -0,2V tới +0,9V, tốc độ 50mV/s,
trong 20 vòng. Hình chèn bên trong là
so sánh phổ trùng hợp điện hóa màng
PPy và Fe
3
O
4
/PPy tại vòng thứ 20
3500 3000 2500 2000 1500 1000 500


% TruyÒn qua
Sè sãng (cm
-1
)
3029
565
1226
1518
1650
PPy/Fe
3
O

4
PPy
1311
1080

Hình 4.2 Phổ FT-IR của màng
PPy và Fe
3
O
4
/PPy




Hình 4.3 Ảnh SEM (a) hạt nano Fe
3
O
4
; (b) màng PPy và (c) màng
Fe
3
O
4
/PPy trùng hợp bằng phương pháp điện hóa
Hình 4.3.a là ảnh hạt nano Fe
3
O
4
cho thấy quá trình chế tạo bằng

phương pháp đồng kết tủa khá thành công, sản phẩm thu được
là các hạt nano Fe
3
O
4
có kích thước đồng đều vào khoảng 20-
30nm. Khi đưa các hạt Fe
3
O
4
đồng tổng hợp cùng polypyrrol
a
b
c
14

cho thấy những cấu trúc tinh thể dạng hạt rất rõ trên bề mặt cấu
trúc hoa lơ (cauliflower) đặc trưng của màng PPy (Hình 4.3.b
và Hình 4.3.c tương ứng).
4.2 Vật liệu nano Fe
3
O
4
/polyanilin/poly(styrene-co-acrylic
acid) (Fe
3
O
4
/ PANi/PSA)
Ảnh SEM và TEM của các hạt nano Fe

3
O
4
chứng tỏ các
hạt có hình cầu đường kính khoảng 20-30nm, không kết khối
(Hình 4.4 a,b).



Hình 4.4 Ảnh SEM và TEM của các hạt nano Fe
3
O
4
/PSA
(a,b) và màng Pt/PANi (c)
Phổ FT-IR của màng PANi và PANi/Fe
3
O
4
/PSA-ChOx xuất hiện
đồng thời các dải hấp thụ đặc trưng của các nhóm chức năng liên
quan đến PANi [28-30], các dải hấp thụ hình thành do liên kết
Fe-O (585 cm
−1
) và của nhóm carboxyl (1627 cm
−1
) chứng tỏ
tổng hợp thành công màng PANi/Fe
3
O

4
/PSA.
5. NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG ỨNG DỤNG
CỦA VẬT LIỆU TỔ HỢP CẤU TRÚC NANO TRÊN NỀN
CHITOSAN, POLYANILIN VÀ POLYPYRROL
5.1 Vật liệu nano GPCS và Fe
3
O
4
/CS trong dẫn truyền
curcumin
5.1.1. Vật liệu nano GPCS trong dẫn truyền curcumin
Phổ IR của chitosan, gossypol, curcumin, GPCS và Cur/GPCS
cho thấy các pic của Cur/GPCS đều là các pic cơ bản của GPCS
và curcumin bị dịch chuyển vị trí. chứng tỏ sự có mặt của
curcumin trong nền GPCS. Hình 5.2 là ảnh FE-SEM của hạt
GPCS trước và sau khi tải curcumin. Các hạt trước khi tải
a
c
15

curcumin có kích thước khoảng từ 20 – 35 nm, sau khi tải
curcumin kích thước hạt tăng lên 30 - 40 nm, điều này có thể do
curcumin đã được tải thành công lên hạt nano GPCS. Hình 5.5
là phổ UV-vis và đường chuẩn của dung dịch curcumin. Tính
được lượng curcumin được tải lên GPCS là khoảng 3 mg/ml
tương đương với hiệu suất 75% (lượng curcumin cho vào là 4
mg/ml.)

Hình 5.2 Ảnh của hạt GPCS trước (a) và sau khi tải curcumin (b)
300 400 500 600
-0.2
0.0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
1.2
1.4
1.6
2 4 6 8 10
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
1.2
1.4
Y = 0.15X - 0.0312
R
2
= 0.9993
Absorbance (a.u)
Concentration (mg/ml)
Absorbance (a.u)
Wavelength (nm)
2mg/ml
4mg/ml

6mg/ml
8mg/ml
10mg/ml
Cur/GCS

Hình 5.5 Phổ Uv-Vis và
đường chuẩn của curcumin

0 10 20 30 40 50
0
20
40
60
80
100
% curcumin nh¶ ra
Thêi gian (giê)

Hình 5.6 Quá trình nhả
curcumin từ hạt nano
Cur/GPCS
Hình 5.6 là đường cong nhả curcumin của Cur/GPCS trong dung
dịch PBS ở 37,5
0
C và pH =7,4. Có thể thấy là quá trình nhả
curcumin gồm 2 giai đoạn, giai đoạn đầu nhả nhanh và sau đó
chậm lại. Trong khoảng 8h đầu, gần 50% lượng curcumin được
nhả ra khỏi hạt nano Cur/GPCS. Giai đoạn thứ 2, curcumin được
giải phóng ra chậm và đạt tới 75% sau 24 giờ và 80% sau 48 giờ.
a

b
16

5.2 Vật liệu nano Fe
3
O
4
/CS trong hấp phụ kim loại nặng
5.2.1 Vật liệu nano Fe
3
O
4
/CS trong hấp phụ Ni(II) và Pb(II)
Hình 5.12 và

Hình 5.13 là các đồ thị thể hiện mối quan hệ giữa
C
e
/q
e
và C
e
của thí nghiệm hấp phụ Ni(II) và Pb(II) ở các pH 4,
5, 6. Có thể thấy trên đồ thị, mối quan hệ C
e
/q
e
và C
e
là tuyến

tính, theo như phương trình 5.2 đã trình bày ở trên thì quá trình
hấp phụ các ion Ni(II) và Pb(II) tuân theo quy luật hấp phụ đẳng
nhiệt Langmuir và quá trình hấp phụ là đơn lớp.
2 4 6 8 10 12 14 16 18
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
3.0
3.5
4.0
4.5
(a)
pH = 4
pH = 5
pH = 6
C
e
/q
e
= 0.7436 + 0.01903 * C
e
R
2
= 0.978
C
e
/q
e

= 3.36254 + 0.04719 * C
e
R
2
= 0.986
C
e
/q
e
= 1.68374 + 0.04291 * C
e
R
2
= 0.976
C
e
/q
e
(g/l)
C
e
(mg/l)

Hình 5.12 Đường đẳng nhiệt
Langmuir hấp phụ Ni(II)
5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60
0.0
0.5
1.0
1.5

2.0
2.5
(b)
C
e
/q
e
= 0.1439 + 0.01579 * C
e
, R
2
=0.982
C
e
/q
e
= 0.90021 + 0.01825 * C
e
, R
2
=0.999
C
e
/q
e
= 1.09358+ 0.0201* C
e
, R
2
=0.971

C
e
/q
e
(g/l)
C
e
(mg/l)
pH = 4
pH = 5
pH = 6

Hình 5.13 Đường đẳng nhiệt
Langmuir hấp phụ Pb(II)
Các thông số của quá trình hấp phụ tính được trình bày
trong Bảng 5.1
Bảng 5.1 Các thông số của quá trình hấp phụ Ni(II) và Pb(II)
bằng Fe
3
O
4
/CS
pH
Pb(II)
Ni(II)
K
L

q
max

(mg.g
-1
)
R
2

K
L

q
max
(mg.g
-1
)
R
2

4
0,01845
49,55
0,971
0,2974
21,19
0,986
5
0,02027
54,80
0,999
0,5939
23,30

0,977
6
0,10973
63,33
0,982
1,3448
52,55
0,977
17

5.2.2 Vật liệu nano Fe
3
O
4
/CS trong hấp phụ Cr(VI)
Hình 5.17 thể hiện ảnh hưởng của nồng độ Cr(VI) ban đầu
đến khả năng hấp phụ của vật liệu. Ta thấy khi nồng độ đầu tăng
thì dung lượng hấp phụ tăng. Hình 5.18 là đồ thị biểu diễn sự hấp
phụ Cr(VI) theo phương trình đẳng nhiệt Langmuir. Hệ số tương
quan R
2
= 0,9998 chứng tỏ các số liệu thực nghiệm đã thỏa mãn
phương trình Langmuir. Như vậy quá trình hấp phụ là đơn lớp.
0 50 100 150 200 250 300 350 400
10
15
20
25
30
35

40
45
50
55
60
65
70


q(mg/g)
t(min)
40mg/L
80mg/L
180mg/L
Hình 5.17 Ảnh hưởng của
nồng độ Cr(VI) ban đầu đến
khả năng hấp phụ của vật liệu
0 10 20 30 40 50 60 70 80
0.0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
1.2
1.4



C

e
/q
e
C
e
/q
e
= 0,01792C
e
+ 0,0489
R
2
=0,9998
C
e
Hình 5.18 Đồ thị đẳng nhiệt
Langmuir đối với sự hấp phụ
Cr(VI)
Dựa vào phương trình Langmuir tính được dung lượng hấp
phụ tối đa (q
m
) của vật liệu. Dựa vào đồ thị ta xác định được các
thông số như trình bày trong Bảng 5.2.
Bảng 5.2.Các thông số của phương trình đẳng nhiệt Langmuir.
T(K)
K
L

q
m

(mg/g)
R
2
298
2,7288
55,80
0,9998
5.3 Vật liệu nano Ag/CS trong kháng khuẩn và ức chế tế bào
ung thư
Các kết quả thử hoạt tính kháng khuẩn được trình bày ở Bảng
5.6. Kết quả thu được cho thấy sản phẩm có tính kháng khuẩn
khá tốt đối với cả vi khuẩn gram âm, vi khuẩn gram dương và
nấm. Trong đó hoạt tính kháng khuẩn của vật liệu nano Ag/CS
đối với vi khuẩn gram âm tốt hơn so với vi khuẩn gram dương.
18

Điều này có thể do lớp màng bên ngoài của vi khuẩn gram âm
chứa các nhóm phosphat và pyrophosphat mang điện tích âm nên
tạo thành liên kết tĩnh điện với bề mặt mang điện tích dương của
vật liệu nano Ag/CS.
Bảng 5.6 Hoạt tính kháng khuẩn của nano Ag/CS

Bacteria
Nồng độ ức chế tối thiểu, tiêu
diệt tối thiểu và nồng độ ức
chế 50% (g/ml)
MIC
IC
50

MBC
Gram
âm
Escherichia coli
10
3,46
10
Pseudomonas
aeruginosa
2,5
1,42
2,5
Gram
dương
Lactobacillus
fermentum
10
3.9
10
Enterococcus
faecium
>10
>10
>10
Staphylococcus
aureus
10
6,08
10
Baciilus subtilis

10
5,41
10
Nấm
Candida albicans
10
5,67
10
So sánh với 1 số chất kháng sinh cho thấy khả năng kháng
khuẩn của nano Ag/CS tốt hơn Penicillin-Streptomycin, rất tốt
cho chủng P.aeruginosa (IC
50
của nano Ag/CS là 1,42 μg/ml so
với 4,5 μg/ml của Penicillin-Streptomycin [94]). So sánh tác
dụng của nano Ag/CS với Ampicillin cho các chủng L.
fermentum, B.subtilis, chúng tôi nhận thấy hoạt lực là ngang bằng
(IC
50
cùng trong khoảng 3,9 μg/ml); với chủng S.aureus và E.coli
tác dụng của nano Ag/CS kém hơn khoảng 2-10 lần (IC
50
của
nano Ag/CS khoảng 6,08 μg/l so với 0,05÷2μg/ml của
Ampicillin); với C.albicans thì tác dụng của nano Ag/CS kém
hơn Amphotericin B khoảng 4÷9 lần [76].
5.4 Vật liệu tổ hợp cấu trúc nano trên nền polyme dẫn trong
chế tạo cảm biến sinh học điện hóa
19

5.4.1 Vật liệu Fe

3
O
4
/PPy ứng dụng chế tạo cảm biến sinh học
điện hóa xác định glucose
Chế tạo cảm biến sinh học Pt/Fe
3
O
4
/PPy-GOx bằng cách gắn
enzym glucose oxidase vào vật liệu Fe
3
O
4
/PPy. Đường đặc
tuyến đáp ứng dòng của cảm biến Pt/Fe
3
O
4
/PPy-GOx được đưa
ra tại Hình 5.24. Có thể thấy rằng cường độ dòng khi đo trong
dung dịch PBS (50mM, pH=7) đạt ổn định sau khoảng 500 giây.
Khi thêm dung dịch glucose vào thì cường độ dòng tăng nhanh
và đạt ổn định sau khoảng 30-40 giây. Tuy nhiên khi nồng độ
glucose vượt giá trị 9,02mM thì sự tăng cường độ dòng là rất yếu,
thậm chí bị giảm; điều này có thể do lượng enzym glucose cố
định trên điện cực chưa nhiều và hoạt lực của enzyme chưa cao.
200 400 600 800 1000 1200 1400 1600
3.0
3.2

3.4
3.6
3.8
4.0
4.2
4.4
4.6
4.8
I
(

A
)
Thêi gian (s)
0,98mM
1,92mM
2,83mM
3,70mM
4,55mM
5,36mM
6,14mM
6,96mM
7,63mM
8,33mM
9,02mM
9,68
10,3
10,93

Hình 5.24 Đường đặc tuyến đáp

ứng dòng của cảm biến
Pt/Fe
3
O
4
/PPy-GOx tại E=+0,7V
(vs. Ag/AgCl) khi những lượng
glucose được thêm vào hệ điện
hóa

Hình 5.25 Đường chuẩn của cảm
biến Pt/Fe
3
O
4
/Ppy-GOx

Như vậy cảm biến đạt tuyến tính tốt trong khoảng nồng độ
glucose từ 0,98 mM tới 9,02 mM với bình phương hệ số tương
quan đạt 0,9963 (Hình 5.25). Khoảng tuyến tính này đáp ứng
nhu cầu đo trong y tế (nồng độ glucose máu người khoẻ mạnh,
lúc đói là: 4,4 – 6,1 mM).
0 2 4 6 8 10 12
0.0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
1.2

1.4
1.6


I(A)=0,163*C
glucose
+0,0198
R
2
=0,9963

I
(

A
)
C
glucose
(mM)
20

5.4.1 Vật liệu Fe
3
O
4
/PANi/PSA ứng dụng chế tạo cảm biến
sinh học điện hóa xác định cholesterol
Chế tạo cảm biến sinh học Pt/PANi/Fe
3
O

4
/PSA-ChOx bằng cách
gắn enzym cholesterol oxidase vào Pt/PANi/Fe
3
O
4
/PSA. Hình
5.26 trình bày ảnh SEM của màng Pt/PANi/Fe
3
O
4
/PSA-ChOx.
Khi có mặt enzym ChOx, độ gồ ghề của bề mặt điện cực giảm.
Điều này chứng tỏ Fe
3
O
4
/PSA-ChOx đã được gắn thành công
trên màng PANi nhờ tác nhân liên kết ngang GA. Cơ chế gắn có
thể giả thiết như sau: được tổng hợp bằng phương pháp điện hóa,
màng PANi có nhiều nhóm NH
2
ở cuối mỗi mạch và các nhóm
NH
2
của ChOx sẽ gắn với nhau thông qua liên kết ngang với
GA tạo thành liên kết cộng hóa trị (C=N) [24]. Mặt khác các
nhóm COOH của PSA trên bề mặt hạt Fe
3
O

4
có thể liên kết với
nhóm NH
2
của PANi thông qua liên kết amit (CONH) [74].
Giả thiết này được thể hiện trên Hình 5.27.

Hình 5.26 Ảnh SEM của
màng PANi/Fe
3
O
4
/PSA–ChOx

Hình 5.27 Mô hình gắn Fe
3
O
4
/PSA-
ChOx vào điện cực Pt/PANi [70]

Đường đặc trưng đáp ứng dòng của cảm biến
Pt/PANi/Fe
3
O
4
/PSA-ChOx được đưa ra tại Hình 5.31. Đường
chuẩn của tín hiệu dòng phụ thuộc theo nồng độ cholesterol được
trình bày trong Hình 5.32. Tín hiệu dòng tăng tuyến tính với
nồng độ cholesterol trong dải 0,2 đến 1,8 mM theo phương trình:

21

I(A) = 17,67  C(mM) - 0,3314 (R
2
= 0,9901), với thời gian cần
thiết để đạt tới 95% giá trị của dòng bão hòa là dưới 5s.

0 200 400 600 800 1000
0
10
20
30
40


I
(

A
)
Time (s)
cholesterol

Hình 5.31 Đáp ứng dòng của
cảm biến
Pt/PANi/Fe
3
O
4
/PSA-ChOx khi

thêm 0,2mM cholesterol trong
dung dịch PBS (pH=7) dưới
thế +0,18v

0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0
0
10
20
30
40


I
(

A
)
Cholesterol (mM)
R
2
= 0.9901
y = 0.3314 + 17.67 * x
Hình 5.32 Đường chuẩn của cảm biến
Pt/PANi/Fe
3
O
4
/PSA-ChOx là hàm của
nồng độ cholesterol

Độ đặc hiệu của cảm biến
Để đánh giá độ đặc hiệu của cảm biến ChOx, thí nghiệm được
tiến hành như trong điều kiện xây dựng đường chuẩn. Dung dịch
cholesterol 5mM, dung dịch glucose 5mM, dung dịch axit
ascobic 5mM, dung dịch axit uric 5mM và dung dịch
acetaminophen 5mM được cho vào hệ điện hóa sau đó đo dòng
đáp ứng. Kết quả được đưa ra tại Hình 5.33, Khi cho thêm dung
dịch glucose, dung dịch axit ascobic, dung dịch axit uric và dung
dịch acetaminophen vào hệ điện hóa đã gây ra sự thay đổi đáng
kể cường độ dòng, tuy nhiên chúng nhanh chóng trở về giá trị
dòng như lúc trước khi thêm dung dịch. Trong khi đó khi thêm
cholesterol, cường độ dòng đạt trạng thái ổn định mới. Như vậy
cảm biến Pt/PANi/Fe
3
O
4
/PSA-ChOx có độ đặc hiệu cao với cơ
chất.
22


Hình 5.1 Đáp ứng dòng của cảm biến Pt/PANi/Fe
3
O
4
/PSA-
ChOx khi thêm 0,5mM cholesterol, 5 mM glucose, 0.5 mM AA,
0.5 mM UA, and 0.5 mM AC trong dung dịch PBS (pH=7) dưới
thế +0,18v
Độ nhạy trung bình của cảm biến Pt/PANi/Fe

3
O
4
/PSA-ChOx
tính được là : S = 8796 A.mM
-1
.cm
-2
,
giá trị này tương đương
với kết quả đã được công bố về cảm biến cholesterol
[8,48,53,82,84].

KẾT LUẬN
Luận án đã nghiên cứu tổng hợp, đặc trưng và đánh giá
khả năng ứng dụng của một số vật liệu tổ hợp cấu trúc nano từ
polyme thiên nhiên chitosan, polyme dẫn polyanilin, polypyrrol
với Ag, Fe
3
O
4
. Kết quả được thể hiện trong các kết luận sau:
1. Đã nghiên cứu tổng hợp vật liệu nano chitosan sử dụng
gossypol làm tác nhân khâu mạch. Vật liệu tạo ra GPCS có dạng
hình cầu, phân bố kích thước tương đối đồng đều trong khoảng
20-35nm.
* Đã nghiên cứu quá trình tải curcumin lên vật liệu nano
GPCS, sau khi tải kích thước vật liệu tăng lên 30-40nm; hiệu suất
tải curcumin đạt được cao nhất là 75%.
* Đã nghiên cứu quá trình nhả curcumin trong dung dịch

PBS (pH=7,4) cho thấy trong 8 giờ đầu khoảng 50% lượng
23

curcumin được nhả ra khỏi hạt GPCS, sự nhả curcumin chậm dần
và đạt tới 75% sau 24 giờ.
Kết quả nhận được cho thấy vật liệu có khả năng “tải” và “nhả
chậm” thuốc.
3. Đã nghiên cứu tổng hợp vật liệu nano Ag/CS, trong đó
CS với vai trò vừa là chất khử vừa là chất bao bọc. Với nồng độ
của [Ag
+
] và [CS] lần lượt là 3,33.10
-3
mmol/l và 0,33 mg/l; thời
gian 6 giờ, nhiệt độ 80
0
C thu được vật liệu nano Ag/CS hình cầu
không kết khối có kích thước 12-15 nm, với kích thước này vật
liệu có khả năng kháng khuẩn tốt.
* Đã nghiên cứu chi tiết động học của phản ứng tổng hợp
nano Ag/CS. Phương trình động học phụ thuộc giữa nồng độ theo
thời gian cho thấy phản ứng là bậc 1, hằng số tốc độ phản ứng ở
30
0
C, 50
0
C, 80
0
C, 100
0

C lần lượt là (3,8± 0,25) x10
-5
, (2,76±
0,18) x10
-4
, (3,46± 0,22) x10
-3
, (1,49± 0,09) x10
-2
(phút
-1
), năng
lượng hoạt hóa E
a
~ 79,9 kJ/mol.
* Đã nghiên cứu khả năng kháng khuẩn của vật liệu nano
Ag/CS. Kết quả cho thấy vật liệu có khả năng kháng khuẩn tốt
đối với các khuẩn gram âm, gram dương và nấm, trong đó tốt
nhất kháng chủng P.aeruginosa (IC
50
là 1,42 µg/ml) tốt hơn
kháng sinh penicillin-streptomycin cho chủng này (IC
50
là 4,5
µg/ml).
* Đã nghiên cứu khả năng ức chế sự phát triển của 4 dòng
tế bào ung thư (HepG2, Lu, MCF-7,KB) của nano Ag/CS từ nồng
độ 6,25 µg/ml, kết quả cho thấy cả 4 dòng tế bào đã bị ức chế
sinh trưởng mạnh lên tới 60% so với mẫu trắng sau 72 giờ.
4. Đã nghiên cứu tổng hợp vật liệu nano Fe

3
O
4
/CS theo
phương pháp đồng kết tủa. Kích thước hạt của vật liệu đạt 30-50
nm, từ độ bão hòa đạt 55 emu/g so với 52 emu/g của nano Fe
3
O
4
.
Sản phẩm có thể dùng cho ứng dụng dẫn thuốc và hấp phụ kim
loại nặng.
* Đã nghiên cứu gắn curcumin lên vật liệu nano
Fe
3
O
4
/CS, kích thước vật liệu trước khi gắn là 30-50 nm, sau khi
gắn kích thước hạt tăng lên đến 400-450 nm. Sau khi gắn
24

curcumin, vật liệu tạo thành có khả năng phát quang giống
curcumin. Đây là cơ sở để có thể sử dụng vật liệu làm chất dẫn
thuốc hướng đích.
* Đã nghiên cứu khả năng hấp phụ Pb(II), Ni(II), Cr(VI)
của vật liệu nano Fe
3
O
4
/CS. Dung lượng hấp phụ tối đa đối với

Pb(II), Ni(II), Cr(VI) tương ứng là 63,3 mg/g, 52,55 mg/g và
55,08 mg/g. Việc kết hợp giữa khả năng hấp phụ tốt của chitosan
và momen từ cao của Fe
3
O
4
nhằm loại bỏ chất bị hấp phụ ra khỏi
dung dịch bằng nam châm và tái sinh chất hấp phụ.
* Đã khảo sát chi tiết động học hấp phụ Cr(VI) trong dung
dịch có nồng độ Cr(VI) ban đầu tương ứng là 40, 80 và 180 mg/l.
Quá trình hấp phụ tuân theo phương trình đẳng nhiệt Langmuir
và tuân theo phương trình động học bậc 2.
5. Đã nghiên cứu tổng hợp điện hóa vật liệu tổ hợp cấu
trúc nano giữa Fe
3
O
4
với các polyme: polypyrrol, polyanilin,
poly styren và axit acrylic kí hiệu là: Fe
3
O
4
/PPy, Fe
3
O
4
/
PANi/PSA.
* Đã nghiên cứu chế tạo cảm biến sinh học bằng quá trình
gắn enzym glucose oxidase vào vật liệu Fe

3
O
4
/PPy. Đã nghiên
cứu sử dụng cảm biến sinh học xác định hàm lượng glucose bằng
phương pháp quét thế vòng (CV) và phương pháp đo dòng.
Khoảng tuyến tính của cảm biến glucose đạt được là 0,98 - 9,02
mM, R
2
=0,9963, đáp ứng dải đo trong y tế.
* Đã nghiên cứu chế tạo cảm biến sinh học bằng quá trình
gắn enzym cholesterol oxidase vào vật liệu Fe
3
O
4
/PANi/PSA. Đã
nghiên cứu sử dụng cảm biến sinh học xác định hàm lượng
cholesterol bằng phương pháp quét thế vòng (CV) và phương
pháp đo dòng. Khoảng tuyến tính của cảm biến cholesterol là 0,2
– 1,8 mM, R
2
=0,9958, độ nhạy đạt giá trị 8796 A.mM
-1
.cm
-2
.