Tổng hợp nano bạc bằng phương pháp vi nhũ tương và ứng dụng kháng khuẩn

Trường Đại Học Thủ Dầu Một
Khoa Khoa Học Tự Nhiện

ĐỀ TÀI

TỔNG HỢP NANO BẠC BẰNG PHƯƠNG PHÁP
VI NHŨ TƯƠNG VÀ ỨNG DỤNG KHÁNG KHUẨN

Thành viên
NGUYỄN THANH BÌNH

L/O/G/O

1
www.trungtamtinhoc.edu.vn


Tính cấp thiết của đề tài



•
•
•
•

Một số đặc tính của nano bạc

Khử khuẩn
PP hóa học

Độ bền hóa học cao

PP vật lý

Phân tán ổn định trong các loại dung môi khác

PP hóa lý

nhau

PP khử hóa lý

Ổn định ở nhiệt độ cao…

PP sinh học

Phương pháp vi nhũ
tương

…….

2
www.trungtamtinhoc.edu.vn


NỘI DUNG

Chương I Tổng quan
Chương II Quy trình tổng hợp nano bạc

Nội dung

Chương III Kết quả

Kết luận
Tài liệu tham khảo

3
www.trungtamtinhoc.edu.vn


CHƯƠNG I TỔNG QUAN

GIỚI THIỆU VỀ

3

PHƯƠNG PHÁP
VI NHŨ TƯƠNG

2

TỔNG QUAN VỀ
NANO BẠC

1

GIỚI THIỆU VỀ
VẬT LIỆU NANO

4
www.trungtamtinhoc.edu.vn


CHƯƠNG I TỔNG QUAN
1.2 Tổng quan về nano bạc

 Cơ chế diệt khuẩn của nano bạc

Hình 1.11: Sơ đồ ion bạc vô hiệu hóa enzyme chuyển hóa oxy của
vi khuẩn

Hình 1.10: Cơ chế diệt khuẩn của nano bạc

5
www.trungtamtinhoc.edu.vn


CHƯƠNG I TỔNG QUAN
1.3 Giới thiệu về phương pháp vi nhũ tương

 Khái niệm
 Vi nhũ tương là hệ phân tán vi dị thể, gồm pha dầu và pha nước phân tán đồng nhất vào nhau và được ổn định bởi phân tử các
chất diện hoạt trên bề mặt phân cách hai pha, có tính đẳng hướng về mặt quang học, ổn định về mặt nhiệt động học giống một
dung dịch lỏng.

6
www.trungtamtinhoc.edu.vn

CHƯƠNG I TỔNG QUAN
1.3 Giới thiệu về phương pháp vi nhũ tương

 Thành phần
 Pha

dầu: gồm những chất lỏng không phân cực như isopropyl myristat, triglycerid mạch cacbon trung bình, acid oleic,

cyclohexance, dodecance, isooctane...và các chất hòa tan hay đồng tan vào chúng như menthol, terpen, tinh dầu...

 Pha nước: gồm những chất lỏng phân cực như: nước, ethanol, propyle glycol...và các chất dễ hòa tan hay đồng tan vào chúng.
 Chất hoạt động bề mặt: là các chất có khả năng làm giảm sức căng bề mặt pha, qua đó giúp hình thành vi nhũ tương. Một số chất
hoạt động bề mặt hay dùng trong việc tổng hợp nano bạc là: AOT (sodium sulfosuccinate), CTAB (cetyltrimethylammonium
bromide), SDS (sodium dodecyl sulfate), …

7
www.trungtamtinhoc.edu.vn


CHƯƠNG I TỔNG QUAN
1.3 Giới thiệu về phương pháp vi nhũ tương

 Phân loại
 Có hai loại vi nhũ tương:
Vi nhũ tương thuận – nhũ tương dầu trong nước, ký hiệu là o/w. Trong đó pha phân tán là dầu còn pha liên tục là nước.
Vi nhũ tương đảo – nhũ tương nước trong dầu, ký hiệu là w/o. Pha phân tán là nước, pha liên tục là dầu.
 Thuật ngữ dầu ở đây bao gồm các chất lỏng hữu cơ không tan hoặc tan rất hạn chế trong nước

8

Hình 1.13: Các dạng vi nhũ tương

www.trungtamtinhoc.edu.vn


CHƯƠNG II QUY TRÌNH TỔNG HỢP NANO BẠC BẰNG PHƯƠNG PHÁP VI NHŨ
TƯƠNG

•2.1 Quy trình tổng hợp nano bạc bằng phương pháp vi nhũ tương
•

Hệ vi nhũ tương được sử dụng trong quá trình chế tạo hạt nano bạc là hệ vi nhũ nước trong dầu (w/o).

•

Chất hoạt động bề mặt là AOT.

•

Tỷ lệ mol giữa H2O và AOT là =5, =7.5 và =10. Chất hoạt động bề mặt AOT được đưa vào trong hệ vi nhũ tương nhằm
mục đích hạn chế sự phát triển kích thước của hạt nano bạc.

9
www.trungtamtinhoc.edu.vn


CHƯƠNG II QUY TRÌNH TỔNG HỢP NANO BẠC BẰNG PHƯƠNG PHÁP VI NHŨ
TƯƠNG
2.1 Quy trình tổng hợp nano bạc bằng phương pháp vi nhũ tương

•

Chuẩn bị hai hệ gồm AOT/dung môi (k/s dung môi khác nhau: cyclohexane, isooctane và dodecane) có cùng thể tích. Khuấy từ
trong khoảng 30 phút cho AOT tan hoàn toàn trong dung môi. Cân khối lượng AgNO 3 và NaBH4 theo đúng tỷ lệ đã tính toán, sau
đó hòa tan vào nước cất để tạo dung dịch AgNO 3 (0.1-0.2M) và dung dịch NaBH4 0.2M.

•

Sau đó nhỏ giọt từ từ dung dịch AgNO3 và NaBH4 vào mỗi hệ AOT/dung môi nói trên để tạo hai hệ vi nhũ tương, một chứa tiền
chất (AgNO3), một chứa chất khử (NaBH4). Tỷ lệ mol giữa AgNO3 và NaBH4 được chọn là 1:1. Ta nhận thấy có sự thay đổi màu
sắc rõ rệt ở hệ vi nhũ tương chứa AgNO3. Từ không màu, chuyển dần sang màu vàng nhạt. Tiếp tục khuấy từ trong vòng 30 phút.

10
www.trungtamtinhoc.edu.vn


CHƯƠNG II QUY TRÌNH TỔNG HỢP NANO BẠC BẰNG PHƯƠNG PHÁP VI NHŨ
TƯƠNG
2.1 Quy trình tổng hợp nano bạc bằng phương pháp vi nhũ tương

•

+
o
Sử dụng tác nhân khử để khử Ag thành Ag bằng cách cho hệ vi nhũ tương chứa AgNO 3 vào hệ vi nhũ tương NaBH4 với tốc độ
nhỏ là 1 giọt/giây. Trong quá trình nhỏ giọt, vẫn tiếp tục khuấy từ trong vòng 2 giờ ở mức độ 5, tương đương 500 vòng/phút. Đồng
thời quan sát thấy dung dịch dần chuyển màu từ vàng nhạt đến vàng đậm, có khi chuyển sang màu nâu đậm.

•

Cơ chế hình thành nano bạc được diễn tả trong phương trình (2.1)
AgNO3 + NaBH4  Ag + ½ H2 + ½ B2H6 + NaNO3 (2.1)

•

Sản phẩm sau khi được tạo thành sẽ được chiết ra các lọ bi nhỏ đậy kín, đánh dấu và bảo quản ở nhiệt độ phòng.

11
www.trungtamtinhoc.edu.vn


CHƯƠNG II QUY TRÌNH TỔNG HỢP NANO BẠC BẰNG PHƯƠNG PHÁP VI NHŨ
TƯƠNG

12

Hình 2.1: Sơ đồ tổng hợp dung dịch nano bạc

www.trungtamtinhoc.edu.vn


CHƯƠNG II QUY TRÌNH TỔNG HỢP NANO BẠC BẰNG PHƯƠNG PHÁP VI NHŨ
TƯƠNG
2.2 Các phương pháp phân tích mẫu

2.2.2 Kính hiển vi điện tử truyền qua (TEM)

2.2.1 Phổ tử ngoại và khả kiến UV-Vis

Hình 2.2: Cường độ tia sáng trong phương pháp đo UV-VIS

Hình 2.3: Máy đo phổ hấp thu UV-Vis tại PTN

Hình 2.4: Máy đo TEM, JEM – 1400

13

www.trungtamtinhoc.edu.vn


2.2.3 Phương pháp khảo sát hoạt tính kháng khuẩn của dung dịch nano bạc

 Quá trình khảo sát hoạt tính kháng khuẩn được tiến hành tại Công ty cổ phần dịch vụ Khoa học công nghệ Sắc ký Hải Đăng.
 Chủng vi khuẩn dùng trong thử nghiệm là khuẩn Escherichia coli ATCC 25922.
 Phương pháp này dựa trên nguyên tắc đếm khuẩn lạc để xác định số lượng tế bào vi sinh vật còn sống hiện diện trong mẫu. Tế
bào sống là tế bào có khả năng phân chia và tạo thành khuẩn lạc trên môi trường chọn lọc. Trong phương pháp này cần phải pha
loãng mẫu thành nhiều độ pha loãng bậc 10 liên tiếp sao cho có độ pha loãng với mật độ tế bào thích hợp để xuất hiện các khuẩn
lạc riêng rẽ trên bề mặt thạch với số lượng đủ lớn hạn chế sai số khi đếm và tính toán. Đếm số khuẩn lạc mọc trên môi trường
o
thạch dinh dưỡng từ các nồng độ pha loãng sau khi nuôi cấy ở 37 C trong 48 giờ

14
www.trungtamtinhoc.edu.vn


2.2.3 Phương pháp khảo sát hoạt tính kháng khuẩn của dung dịch nano bạc
Từ đó tính mật độ tế bào và hiệu suất kháng khuẩn theo công thức (2.4) và (2.5).



Mật độ tế bào:

(2.4)

Trong đó: Ai là khuẩn lạc trung bình trong dĩa.
Di là độ pha loãng.
V là dung tích huyền phù tế bào cho vào mỗi dĩa (ml).



Hiệu suất kháng khuẩn:
(2.5)

Trong đó: N1 là số khuẩn lạc trong dĩa đối chứng.
N2 là số khuẩn lạc trong dĩa chứa nano bạc.

15
www.trungtamtinhoc.edu.vn


CHƯƠNG III KẾT QUẢ
3.1 Tổng hợp dung dịch nano bạc
3.2 Kết quả phân tích UV – Vis
3.3 Kết quả phân tích TEM
3.4 Kết quả kiểm tra hàm lượng bạc trong mẫu thực tế
3.5 Kết quả phân tích khả năng diệt khuẩn

16
www.trungtamtinhoc.edu.vn

CHƯƠNG III KẾT QUẢ

3.1 Tổng hợp dung dịch nano bạc

Hình 3.1: Các dung dịch nano bạc

Hình 3.2: Dung dịch nano bạc bị kết tủa

sau khi tạo thành
Khi cho hệ vi nhũ chứa AgNO3 và NaBH4 trộn lẫn với nhau với tốc độ quá nhanh sẽ dẫn đến hiện tượng kết tủa như hình 3.2
17
www.trungtamtinhoc.edu.vn


CHƯƠNG III KẾT QUẢ

3.2 Kết quả phân tích UV-Vis
3.2.1 Khảo sát theo dung môi và tỷ lệ mol giữa nước và chất hoạt động bề mặt

 Dung môi cyclohexane

Hình 3.3: Kết quả UV-Vis mẫu nano bạc với dung môi
cyclohexane với các tỷ lệ mol giữa nước và AOT lần lượt là là
= 5,

18
www.trungtamtinhoc.edu.vn

CHƯƠNG III KẾT QUẢ

3.2 Kết quả phân tích UV-Vis
3.2.1 Khảo sát theo dung môi và tỷ lệ mol giữa nước và chất hoạt động bề mặt

 Dung môi isooctane

Hình 3.3: Kết quả UV-Vis mẫu nano bạc với dung môi
isooctane với các tỷ lệ mol giữa nước và AOT lần lượt là là =
5,

19
www.trungtamtinhoc.edu.vn


CHƯƠNG III KẾT QUẢ

3.2 Kết quả phân tích UV-Vis
3.2.1 Khảo sát theo dung môi và tỷ lệ mol giữa nước và chất hoạt động bề mặt

 Dung môi dodecane

Hình 3.3: Kết quả UV-Vis mẫu nano bạc với dung môi
dodecane với các tỷ lệ mol giữa nước và AOT lần lượt là = 5,

20
www.trungtamtinhoc.edu.vn


CHƯƠNG III KẾT QUẢ

3.2 Kết quả phân tích UV-Vis

 Nhận xét
Ta đều thấy sự xuất hiện của các đỉnh phổ đặc trưng của bạc với bề rộng phổ tương đối dài và đối xứng, chứng tỏ các hạt
nano tạo thành có dạng hình cầu. Ngoài ra, ở tất cả các mẫu còn xuất hiện một đỉnh phổ ở 379 nm. Đỉnh này thể hiện rõ nhất
ở hình 3.3 với dung môi cyclohexane, đỉnh này cho thấy ngoài cấu trúc hình cầu ra, các hạt nano bạc tạo thành còn có hình
dạng lăng kính.

Khi tăng tỷ lệ mol giữa nước và chất hoạt động bề mặt AOT thì bước sóng hấp thu cũng dịch chuyển dần về phía bước sóng
dài.

21
www.trungtamtinhoc.edu.vn


CHƯƠNG III KẾT QUẢ

3.2.2 Khảo sát theo sự thay đổi nồng độ AgNO3
Hình 3.6 cho thấy khi tăng nồng độ AgNO3 từ 0.1 đến 0.2 M thì bước sóng
hấp thụ cũng tăng từ 420 nm đến 439 nm.
Điều này có thể giải thích, theo lý thuyết động học, do khi tăng nồng độ, dễ
dàng có sự va chạm giữa các hạt bạc với nhau làm cho kích thước của các hạt keo
nano bạc tăng dần lên.

Hình 3.6: Phổ UV-Vis của dung dịch nano bạc theo sự thay đổi nồng độ AgNO 3
khi sử dụng dung môi dodecane với tỷ lệ
22
www.trungtamtinhoc.edu.vn

CHƯƠNG III KẾT QUẢ

3.3 Kết quả phân tích TEM
Tiến hành phân tích kết quả đo TEM của các mẫu dung dịch nano bạc với các dung môi khác nhau trong cùng điều kiện

23
www.trungtamtinhoc.edu.vn


Hình 3.7 Dung môi

Hình 3.8 Dung môi

cyclohexane

isooctane

Hình 3.9 Dung môi
dodecane

24


CHƯƠNG III KẾT QUẢ

3.3 Kết quả phân tích TEM

 Nhận xét
Các hình 3.7, 3.8 và 3.9 thể hiện ảnh TEM của các dung dịch nano bạc ở thang đo 100 nm và 20 nm. Nhìn chung ở các hình

đều cho thấy các hạt nano bạc phân bố rải rác chứng tỏ AOT đã làm tốt vai trò chất bảo vệ, ngăn không cho các hạt nano bạc
kết lại với nhau tạo thành đám.

Các hạt nano bạc sau khi tạo thành có dạng hình cầu và có kích thước hạt trên dưới 5nm. Tuy nhiên, các hạt nano bạc tạo
được trong dung môi dodecane lại có hình dạng đồng đều hơn so với trong dung môi cyclohexane và isooctane.

25
www.trungtamtinhoc.edu.vn