Tieu luan vat lieu nano vang

VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM
HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ

--------

TIỂU LUẬN MÔN HÓA HỌC VẬT LIỆU
(Chương trình sau đại học)

VẬT LIỆU NANO KIM LOẠI
(NANO KIM LOẠI VÀNG)
Người hướng dẫn: TS. Võ Nguyễn Đăng Khoa
Người thực hiện: Trương Trần Hoàng Du
Học viên cao học: Khóa 1 (Hóa 2017B)
Chuyên ngành: Hóa vô cơ

TP. Hồ Chí Minh, ngày 25 tháng 01 năm 2018


MỤC LỤC
DANH MỤC CÁC CỤM TỪ VIẾT TẮT ........................................................................... 2
PHẦN I
CẤU TRÚC VẬT LIỆU NANO VÀNG
1.1. Các tính chất cơ bản của vật liệu vàng ......................................................................... 3
1.1.1. Những tính chất vật lý và hóa học cơ bản của kim loại vàng .................................... 3
1.1.2. Cấu trúc nguyên tử và tinh thể .................................................................................. 4
1.2. Hình thái vật liệu nano vàng ......................................................................................... 5
PHẦN II
MỘT SỐ TÍNH CHẤT CỦA VẬT LIỆU NANO VÀNG
2.1. Tính chất điện ................................................................................................................. 7
2.2. Tính chất nhiệt ................................................................................................................. 7
2.3. Tính chất quang ............................................................................................................... 8

2.4. Tính chất từ ...................................................................................................................... 9
PHẦN III
CẤU TẠO VẬT LIỆU NANO VÀNG
(CÁC PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH CẤU TRÚC VÀ HÌNH THÁI VẬT LIỆU)
3.1. Phương pháp phổ tử ngoại – khả kiến (UV–Vis) ...................................................... 10
3.2. Phương pháp phổ tán xạ năng lượng tia X (EDX) .................................................... 11
3.3. Phương pháp nhiễu xạ tia X (XRD) ........................................................................... 12
3.4. Phương pháp hiển vi điện tử truyền qua (TEM) ........................................................ 13
3.5. Phương pháp phổ cộng hưởng từ hạt nhân (NMR) .................................................. 15
PHẦN IV
ỨNG DỤNG VẬT LIỆU NANO VÀNG
4.1. Ứng dụng vàng nano để xác định melamin trong sữa .............................................. 16
4.1.1. Giới thiệu về melamin ............................................................................................. 16
4.1.2. Sử dụng vàng nano để xác định hàm lượng melamin trong sữa ............................. 17
4.2. Ứng dụng của hạt nano vàng để phát hiện và tiêu diệt tế bào ung thư ................... 17
4.3. Ứng dụng điện cực biến tính vàng nano để xác định hàm lượng axit uric bằng
phương pháp von – ampe hòa tan ...................................................................................... 19
4.3.1. Giới thiệu phương pháp von – ampe hòa tan .......................................................... 19
4.3.2. Các điện cực sử dụng trong phương pháp von – ampe hoà tan .............................. 19
4.3.3. Sử dụng điện cực biến tính vàng nano để xác định axit uric bằng phương pháp von
– ampe hòa tan anot ............................................................................................................... 20
4.4. Nghiên cứu khả năng kháng khuẩn của vàng nano .................................................. 22
4.4.1. Giới thiệu về vi khuẩn ............................................................................................. 22
4.4.2. Ứng dụng kháng khuẩn của vàng nano ................................................................... 23
TÀI LIỆU THAM KHẢO .................................................................................................. 25
1


DANH MỤC CÁC CỤM TỪ VIẾT TẮT
Từ viết tắt

Nghĩa Tiếng Việt

Tiếng Anh

CTAB

Cetyl trimethylammonium bromide

EDX

Energy dispersive X-ray spectroscopy

Phổ tán xạ năng lượng tia X

GC – MS

Gas Chromatography – Mass Spectometry

Sắc ký khí ghép nối khối phổ

HMDE

Hanging mercury drop electrode

Điện cực giọt thủy ngân treo

HPLC

High Performance Liquid Chromatography

Sắc ký lỏng hiệu năng cao

LC – MS

Liquid Chromatography – Mass Spectrometry

Sắc ký lỏng ghép nối khối phổ

MeFE

Metal Film Electrode

Điện cực màng kim loại

NMR

Nuclear Magnetic Resonance

Cộng hưởng từ hạt nhân

SMDE

Static Mercury Drop Electrode

Điện cực giọt thủy ngân tĩnh

SV

Stripping Voltammetry

Von – ampe hòa tan

TEM

Transmission Electron Microscopy

Kính hiển vi điện tử truyền qua

XRD

X-ray diffraction

Phổ nhiễu xạ tia X

WE

Working Electrode

Điện cực làm việc

2


PHẦN I
CẤU TRÚC VẬT LIỆU NANO VÀNG
1.1. CÁC TÍNH CHẤT CƠ BẢN CỦA VẬT LIỆU VÀNG
1.1.1. Những tính chất vật lý và hóa học cơ bản của kim loại vàng
Vàng là kim loại chuyển tiếp, kí hiệu Au, thuộc nhóm IB, chu kỳ 6 và là nguyên tố d,
vàng có số thứ tự 79 trong bảng tuần hoàn. Khi ở dạng khối vàng là nguyên tố kim loại có

màu vàng, nhưng có thể có màu đen, hồng ngọc hay màu tía khi được cắt mỏng. Nó là kim
loại mềm, dễ uốn, dễ dát mỏng nhất, thực tế 1 gam vàng có thể được dát thành tấm 1 m², hoặc
1 ounce thành 300 feet². Vàng không phản ứng với hầu hết các hoá chất nhưng lại chịu tác
dụng của nước cường toan để tạo thành muối cloroauric cũng như chịu tác động của dung
dịch xyanua của các kim loại kiềm. Kim loại này có ở dạng quặng hoặc dạng hạt trong đá và
trong các mỏ bồi tích. Vàng là một trong số ít kim loại để đúc tiền.
Vàng nguyên thủy có chứa khoảng 8 đến 10% bạc, nhưng thực tế tỷ lệ này thường nhiều
hơn. Hợp kim tự nhiên với thành phần bạc cao hơn 20% được gọi là electrum. Khi lượng bạc
tăng, màu trở nên trắng hơn và trọng lượng riêng giảm. Vàng tạo hợp kim với nhiều kim loại
khác; hợp kim với đồng cho màu đỏ hơn, hợp kim với sắt màu xanh lá, hợp kim với nhôm
cho màu tía, với bạch kim cho màu trắng.
Trạng thái oxi hoá thường gặp của vàng gồm +1 (vàng(I) hay hợp chất aurous) và +3
(vàng(III) hay hợp chất auric). Ion vàng trong dung dịch có thể được khử và kết tủa thành
vàng kim loại nếu thêm hầu như bất cứ kim loại nào khác làm tác nhân khử.
Các trạng thái oxi hoá ít phổ biến của vàng gồm −1, +2, và +5. Trạng thái oxi hoá −1
xảy ra trong các hợp chất có chứa Au- được gọi là aurides. Ví dụ, caesium auride (CsAu), kết
tinh trong caesium chloride motif [15]. Các auride khác gồm các auride của Rb+, K+, và
tetramethylammonium (CH3)4N+ [14]. Các hợp chất vàng(II) thường nghịch từ với các liên
kết Au–Au như [Au(CH2)2P(C6H5)2]2Cl2. Vàng pentafluoride và anion dẫn xuất của nó AuF6, là ví dụ duy nhất về vàng(V), trạng thái oxi hoá cao nhất được biết đến.
Vàng có nhiệt độ nóng chảy khá cao 1064,18oC, nhiệt độ sôi là 2856oC, hệ số poisson
là 0,44. Tính dẫn nhiệt và dẫn điện của vàng không bị ảnh hưởng về mặt hoá học bởi nhiệt,
độ ẩm, oxy và hầu hết chất ăn mòn; độ dẫn nhiệt của nó là 318 W.m-1.K-1. Và điện trở xuất
tại 20oC là 22,14 nΩ.m chỉ kém bạc và đồng.

3


1.1.2. Cấu trúc nguyên tử và tinh thể
Vàng có nguyên tử khối là 197, số proton là 79,
số notron là 118, số điện tử là 79. Số electron trên lớp

vỏ điện tử là: 2, 8, 18, 32, 18, 1.
Cấu hình điện tử là: [Xe] 4f145d106s1.
Năng lượng ion hóa thứ nhất: 5,786 eV.
Năng lượng ion hóa thứ hai:18,896 eV.
Hình 1.1. Mô hình cấu trúc nguyên tử vàng
o

Vàng kết tinh có cấu trúc lập phương tâm mặt, với hằng số mạng a = b = c = 4,0786 A
và α = β = γ = 90o, mỗi nguyên tử Au có 12 nguyên tử lân cận gần nhất (số phối vị: 12) tạo
nên cấu trúc xếp chặt như nhiều nguyên tố kim loại khác.
Các nguyên tử vàng được bố trí tại 8 đỉnh của hình lập phương tương ứng với tọa độ
(000), (100), (110), (010), (001), (101), (111), (011) và 6 nguyên tử bố trí ở tâm của 6 mặt
của ô cơ sở tương ứng có tọa độ (1/2 0 1/2), (1 1/2 1/2), (1/2 1 1/2), (0 1/2 1/2), (1/2 1/2 0),
(1/2 1/2 1). Từ đó ta có số nguyên tử trong 1 ô cơ sở là: 6*1/2+8*1/8 = 4.

Hình 1.2. Cấu trúc lập phương tâm mặt của tinh thể vàng
4


Giản đồ nhiễu xạ tia X của hạt vàng có cấu trúc lập phương tâm mặt (hình 1.3) xuất hiện
các đỉnh đặc trưng ở vị trí 38.14o, 44.34o, 65.54o, tương ứng với các mặt phẳng mạng (111),
o

(200), (220), hằng số mạng a = 4,08 A [19].

Hình 1.3. Giản đồ nhiễu xạ tia X của hạt vàng [19]
1.2. HÌNH THÁI VẬT LIỆU NANO VÀNG
Để thỏa mãn nguyên lí năng lượng cực tiểu, tùy điều kiện chế tạo mà vật liệu nano vàng
có thể hình thành các hình dạng khác nhau (hình 1.4 (a)) như: hình cầu (sphere), que (rod),
đĩa phẳng (plate), tam giác (triangle), dây (wire), lập phương (cubic), dạng hoa (flower), hạt

gạo (rice)...

(a)

(b)

Hình 1.4. (a ) Các kiểu thù hình khác nhau của nano vàng, (b) Nano vàng có hình dạng lập
phương [9]

5


Vàng kết tinh thường có tính chất đối xứng cầu. Do vậy, hình dạng hay gặp nhất của
nano vàng là dạng phỏng cầu với đường kính từ vài tới vài chục nanomet.
Hình 1.5 (a) trình bày ảnh TEM của hạt nano vàng chế tạo bằng phương pháp hóa khử.
Gốc vàng xuất phát từ muối vàng HAuCl4, được khử bằng chất khử thông dụng là trisodium
citrate dihydrate (Na3C6H5O7.2H2O) ở nhiệt độ 100oC, hạt nano vàng sinh ra được phân tán
tốt trong dung dịch, có đường kính trung bình 20 nm và có sự phân tách rõ ràng [19].
Hình 1.5 (b) trình bày ảnh TEM của các thanh nano vàng chế tạo bằng phương pháp
nuôi mầm [9], các thanh nano vàng được tạo ra bằng cách tạo ra các mầm nano vàng từ việc
kết hợp HAuCl4 với CTAB và NaBH4 sau đó dùng mầm nano vàng này để tạo ra thanh nano
vàng với xúc tác là Ag+, bằng cách thay đổi nồng độ Ag+ sẽ tạo ra các thanh nano vàng có tỷ
số hình dạng thay đổi.

(a)

(b)

Hình 1.5. (a) Ảnh TEM của hạt nano vàng chế tạo bằng phương pháp hóa khử [19], (b) Ảnh
TEM của thanh nano vàng chế tạo bằng phương pháp hóa khử [9]

Nhờ những thay đổi nhỏ trong quá trình tạo thanh nano vàng bằng phương pháp nuôi
mầm mà chúng ta cũng có thể thu được các hình dạng khác nhau như hình lập phương (hình
1.4 (b)) ...

6


PHẦN II
MỘT SỐ TÍNH CHẤT CỦA VẬT LIỆU NANO VÀNG
2.1. TÍNH CHẤT ĐIỆN [4]
Kim loại có tính dẫn điện tốt hay nói cách khác điện trở của kim loại nhỏ và phụ thuộc
vào mật độ điện tử tự do cao trong đó. Điện trở của kim loại là do sự tán xạ của điện tử lên
các sai hỏng trong mạng tinh thể và tán xạ với dao động nhiệt của nút mạng (phonon). Dòng
chuyển dời của các điện tử trong kim loại (dòng điện I) dưới tác dụng của điện trường (U) có
liên hệ với nhau thông qua định luật Ohm: U = I.R (R là điện trở của kim loại). Đối với kim
loại khối đặc trưng I-U là một đường tuyến tính.
Khi kích thước của vật liệu giảm dần đến cỡ nanomet, hiệu ứng giam giữ lượng tử làm
lượng tử hóa cấu trúc vùng năng lượng. Hệ quả của quá trình lượng tử hóa này đối với hạt
nano là đường đặc trưng I-U không còn tuyến tính nữa mà xuất hiện một hiệu ứng gọi là hiệu
ứng chắn Coulomb (Coulomb blockade) làm cho đường I-U bị nhảy bậc với giá trị mỗi bậc
sai khác nhau một lượng e/2C đối với U và e/RC đối với I (với e là điện tích của điện tử, C
và R là điện dung và điện trở khoảng nối hạt nano với điện cực) (Hình 2.1).

Hình 2.1. Đường đặc trưng I-U của vật liệu kích thước nano.
2.2. TÍNH CHẤT NHIỆT [4]
Nhiệt độ nóng chảy Tm của vật liệu phụ thuộc vào mức độ liên kết giữa các nguyên tử
trong mạng tinh thể. Trong tinh thể, mỗi một nguyên tử có một số các nguyên tử lân cận có
liên kết mạnh gọi là số phối vị. Các nguyên tử trên bề mặt vật liệu sẽ có số phối vị nhỏ hơn
số phối vị của các nguyên tử ở bên trong nên chúng có thể dễ dàng tái sắp xếp để có thể ở

7


trạng thái khác hơn. Như vậy, nếu kích thước của hạt nano giảm, nhiệt độ nóng chảy sẽ giảm.
Ví dụ, hạt vàng 2 nm có Tm = 500°C, khi kích thước 6 nm thì Tm = 950°C (Hình 2.2).

Hình 2.2. Đồ thị sự phụ thuộc kích thước của nhiệt độ nóng chảy của hạt nano vàng
2.3. TÍNH CHẤT QUANG [4]
Tính chất quang đặc trưng của hạt nano vàng bắt nguồn từ hiệu ứng cộng hưởng
Plasmon bề mặt (surface plasmon resonance).
*Hiệu ứng cộng hưởng plasmon bề mặt:

Hình 2.3. Quá trình dao động cùng pha của tập thể điện tử trên bề mặt hạt cầu nano kim loại
(hình trên) và dao động ngang, dao động dọc của các điện tử trong thanh nano kim loại (hình
dưới).

8


Hiệu ứng cộng hưởng plasmon bề mặt là hiệu ứng đặc trưng của các hạt nano kim loại.
Vì trong kim loại có nhiều điện tử tự do nên khi hấp thụ ánh sáng chiếu vào các điện tử tự do
này sẽ dao động tập thể cùng pha với điện trường ánh sáng, dao động đó gọi là dao động
plasma điện tử. Khi quãng đường tự do trung bình của điện tử nhỏ hơn kích thước của chúng,
các dao động này thông thường bị dập tắt nhanh chóng bởi các sai hỏng mạng hay bởi chính
các nút mạng tinh thể trong kim loại, nhưng khi kim loại ở kích thước nano thì kích thước của
chúng nhỏ hơn quãng đường tự do trung bình do đó hiện tượng dập tắt không còn nữa mà
điện tử sẽ dao động cộng hưởng với ánh sáng kích thích.
Dưới tác dụng của điện trường sóng ánh sáng chiếu tới, các điện tử trên bề mặt hạt nano
kim loại sẽ phân bố lại làm cho chúng bị phân cực tạo thành lưỡng cực điện (hình 2.3). Tương
tác của các lưỡng cực điện này với điện trường của sóng ánh sáng gây ra hiệu ứng cộng hưởng trên.

Hiệu ứng cộng hưởng plasmon bề mặt phụ thuộc vào nhiều yếu tố trong đó hình dáng,
kích thước của hạt nano và môi trường xung quanh là các yếu tố ảnh hưởng nhiều nhất. Đối
với các hạt không có dạng cầu như thanh nano thì bước sóng cộng hưởng sẽ phụ thuộc vào
định hướng của điện trường. Do đó hai loại dao động ngang và dọc có thể xảy ra (như đã chỉ
trên hình 2.3). Ngoài ra, nếu nồng độ hạt nano cao thì phải tính đến tương tác giữa các hạt.
Để xác định điều kiện cộng hưởng cần phân tích tất cả các yếu tố kể trên của vật liệu.
Có nhiều lý thuyết để xác định điều kiện cộng hưởng như thuyết Maxwell– Garnett, thuyết
Debye và lý thuyết Mie. Trong đó lý thuyết Mie được chấp nhận rộng rãi nhất.
2.4. TÍNH CHẤT TỪ [4]
Các kim loại quý ở trạng thái khối như vàng, bạc,... có tính nghịch từ do sự bù trừ cặp
điện tử. Khi vật liệu thu nhỏ kích thước thì sự bù trừ trên sẽ không toàn diện nữa và vật liệu
có từ tính tương đối mạnh. Các kim loại có tính sắt từ ở trạng thái khối như các kim loại
chuyển tiếp (Fe, Co, Ni...) khi kích thước nhỏ sẽ phá vỡ trật tự sắt từ làm cho chúng chuyển
sang trạng thái siêu thuận từ. Vật liệu ở trạng thái siêu thuận từ có từ tính mạnh khi có từ
trường và không có từ tính khi từ trường bị ngắt đi, tức là từ dư và lực kháng từ hoàn toàn
bằng không.

9


PHẦN III
CẤU TẠO VẬT LIỆU NANO VÀNG
(CÁC PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH CẤU TRÚC VÀ HÌNH THÁI VẬT LIỆU)
3.1. PHƯƠNG PHÁP PHỔ TỬ NGOẠI – KHẢ KIẾN (UV–Vis) [2], [6]
Phổ UV-Vis là loại phổ electron, ứng với mỗi electron chuyển mức năng lượng ta thu
được một vân phổ rộng, là một phương pháp định lượng xác định nồng độ của các chất thông
qua độ hấp thụ ánh sáng của dung dịch.

Nguyên tắc: Cho chùm ánh sáng có độ dài bước sóng xác định trong vùng khả kiến (Vis)
hay trong vùng tử ngoại gần (UV) đi qua vật thể hấp thụ (thường ở dạng dung dịch). Dựa vào

lượng ánh sáng đã bị hấp thụ bởi dung dịch mà suy ra nồng độ (hàm lượng) của dung dịch đó.
Cường độ tia tới: Io = IA + Ir + I.
Trong đó: Io là cường độ ban đầu của nguồn sáng; I là cường độ ánh sáng sau khi đi qua
dung dịch; IA là cường độ ánh sáng bị hấp thụ bởi dung dịch và Ir là cường độ ánh sáng phản
xạ bởi thành cuvet và dung dịch, giá trị này được loại bỏ bằng cách lặp lại 2 lần đo.
Cường độ hấp thụ bức xạ của 1 chất được xác định dựa trên sự giảm cường độ chùm
bức xạ khi chiếu qua dung dịch chứa chất khảo sát và được chứng minh bởi định luật hấp thụ
ánh sáng của Bouguer-Lambert-Beer.
A = lg

Io
= εlC
I

Trong đó: A là độ hấp thụ hoặc mật độ quang; C là nồng độ mol chất ban đầu (mol/L);
l là bề dày lớp dung dịch mà ánh sáng đi qua (cm); ε là hệ số hấp thụ (nếu C = 1 mol/L, l = 1
cm thì ε được gọi là hệ số hấp thụ phân tử gam; nếu C = 1% (v/v), l = 1 cm thì ε được gọi là
hệ số hấp thụ riêng (E)). Như vậy, độ hấp thụ của dung dịch tỷ lệ với nồng độ (C) và bề dày
(l) của lớp chất khảo sát.
10


Dùng phổ UV-Vis để xác định bước sóng hấp thụ cực đại của vàng nano. Vàng nano có
tính chất cộng hưởng plasmon bề mặt, nhờ đó nó có thể hấp thụ các tia bức xạ thích hợp.
Ngoài ra, các hạt vàng nano dạng thanh (GNR) có tỷ số cạnh (chiều dọc/chiều ngang) càng
lớn thì bước sóng hấp thụ cực đại càng dịch chuyển về vùng hồng ngoại gần.
3.2. PHƯƠNG PHÁP PHỔ TÁN XẠ NĂNG LƯỢNG TIA X (EDX) [2], [3], [6]
Phổ tán xạ năng lượng tia X (thường được ký hiệu là EDX, EDS hoặc XEDS) là kỹ thuật
phân tích thành phần hóa học của vật rắn dựa vào việc ghi lại phổ tia X phát ra từ vật rắn do
tương tác với chùm điện tử có năng lượng cao.

Nguyên tắc của phương pháp EDX là dựa trên sự tương tác giữa nguồn tia X kích thích
và mẫu cần phân tích. Mỗi nguyên tố hoá học có một thành phần nguyên tử xác định tạo ra
các vạch phổ đặc trưng cho nguyên tố đó. Để tạo bức xạ đặc trưng từ mẫu, một dòng năng
lượng cao của các hạt tích điện như điện tử, photon, hay chùm tia X được chiếu vào mẫu cần
phân tích. Thông thường, các điện tử trong mẫu ở các trạng thái cơ bản (chưa bị kích thích)
và chúng xoay quanh hạt nhân ở các mức năng lượng khác nhau. Khi kích thích bằng một
chùm tia X, điện tử sẽ nhảy lên một mức năng lượng cao hơn, tạo nên một lỗ trống điện tử,
một điện tử khác từ lớp bên ngoài có năng lượng cao hơn nhảy vào để điền vào lỗ trống đó.
Bước nhảy này giải phóng năng lượng dưới dạng năng lượng tia X tán xạ.

Hạt nhân

Điện tử nhảy ra

Kích thích ngoài

Hình 3.1. Nguyên tắc tán xạ tia X dùng trong phổ EDX
Hạt nano vàng sau khi nhỏ trên lamen và làm khô tự nhiên được đem đi đo EDS (Energydispersive X-ray spectroscopy) để xác định thông tin thành phần các nguyên tố trong mẫu.
Độ chính xác của EDX ở cấp độ một vài phần trăm (thông thường ghi nhận được sự có
mặt của các nguyên tố có tỉ phần cỡ 3 - 5% trở lên). Tuy nhiên, EDX tỏ ra không hiệu quả
với các nguyên tố nhẹ (ví dụ: B, C...) và thường xuất hiện hiệu ứng chồng chập các đỉnh tia
X của các nguyên tố khác nhau (một nguyên tố thường phát ra nhiều đỉnh đặc trưng Kα, Kβ...,

11


và các đỉnh của các nguyên tố khác nhau có thể chồng chập lên nhau gây khó khăn cho việc
phân tích).
3.3. PHƯƠNG PHÁP NHIỄU XẠ TIA X (XRD) [6]
Đo phổ nhiễu xạ tia X (XRD) để kiểm tra cấu trúc vật liệu nano vàng. Nhiễu xạ tia X

(X-ray diffraction) là phương pháp được sử dụng rộng rãi nhất để phân tích cấu trúc của vật
liệu. Phương pháp này cho phép xác định thành phần pha, tỷ phần pha, cấu trúc tinh thể (các
hằng số mạng tinh thể) của vật liệu. Dựa trên giản đồ nhiễu xạ có thể xác định được kiểu ô
mạng, cấu trúc pha tinh thể. Biết khoảng cách dhkl giữa các mặt mạng với chỉ số Miller (hkl)
có thể xác định các hằng số mạng tinh thể.
Bên cạnh đó, dựa vào giản đồ nhiễu xạ tia X, kích thước D của các hạt tinh thể có thể
được xác định dựa vào công thức Scherrer như sau: D =

0,9λ
(Với λ là bước sóng tia X, β
βcosθ

là độ rộng bán cực đại của vạch (tính theo radian) và θ là góc nhiễu xạ).
Nhiễu xạ tia X là hiện tượng các chùm tia X nhiễu xạ trên các mặt tinh thể của chất rắn.
Do tính tuần hoàn của cấu trúc tinh thể đã tạo nên các cực đại và cực tiểu nhiễu xạ. Kỹ thuật
nhiễu xạ tia X được sử dụng để phân tích cấu trúc của vật liệu… Đối với các tinh thể nhỏ có
kích thước nanomet, ngoài việc cho biết cấu trúc pha của nano tinh thể, kỹ thuật này còn cho
phép ta ước lượng kích thước hạt tinh thể của mẫu.
Nguyên lý chung của phương pháp nhiễu xạ tia X: Chiếu một chùm tia X đơn sắc có
bước sóng λ tới một tinh thể chất rắn. Theo lý thuyết cấu tạo tinh thể, mạng tinh thể được xây
dựng từ các nguyên tử hay ion phân bố đều đặn trong không gian theo một trật tự nhất định,
các mặt tinh thể sẽ cách nhau một khoảng đều đặn d. Khi chùm tia X tới bề mặt tinh thể và đi
sâu vào bên trong mạng lưới thì tinh thể mạng lưới này giống như một cách tử nhiễu xạ đặc
biệt tạo ra hiện tượng nhiễu xạ của các tia X. Khi đó các nguyên tử bị kích thích và trở thành
các tâm phát sóng thứ cấp. Các sóng thứ cấp này triệt tiêu với nhau theo một số phương và
tăng cường với nhau theo một số phương tạo nên hình ảnh giao thoa. Hình ảnh này phụ thuộc
vào cấu trúc của tinh thể. Phân tích hình ảnh đó ta có thể biết được cách sắp xếp các nguyên
tử trong ô mạng. Qua đó ta xác định được cấu trúc mạng tinh thể, các pha cấu trúc trong vật
liệu, cấu trúc ô mạng cơ sở…
*Phương trình nhiễu xạ Bragg: Ta xem mạng tinh thể là tập hợp của các mặt phẳng

song song cách nhau một khoảng d. Khi chiếu tia X vào bề mặt (hình 3.2), do tia X có khả

12


năng đâm xuyên mạnh nên không chỉ những nguyên tử bề mặt mà cả những nguyên tử bên
trong cũng tham gia vào quá trình tán xạ.
Nếu quan sát các chùm tia tán xạ theo phương phản xạ thì hiệu quang trình giữa các tia
tán xạ trên các mặt là:
∆L = 2.d.sinθ

(2.1)

Như vậy để có cực đại nhiễu xạ thì góc tới phải thõa mãn điều kiện:
∆L = 2.d.sinθ = n.λ

(2.2)

Trong đó: n là bậc nhiễu xạ (n = 1,2,3…), θ là góc tới, d là khoảng cách giữa các mặt
phẳng mạng.
Đây chính là định luật Vulf – Bragg mô tả hiện tượng nhiễu xạ tia X trên các mặt tinh
thể. Nếu tìm được các góc θ ứng với cực đại sẽ tìm được d theo điều kiện Vulf – Bragg.
Từ định luật Bragg có thể xác định khoảng cách giữa các mặt mạng dhkl khi đã biết λ và
góc nhiễu xạ θ tương ứng với vạch nhiễu xạ thu được. Mỗi một chất tinh thể khác nhau sẽ
được đặc trưng bằng các giá trị dhkl khác nhau. So sánh giá trị dhkl thu được với giá trị dhkl của
mẫu chuẩn cho phép ta xác định được mẫu nghiên cứu có chứa các loại khoáng vật nào. Do
vậy, phương pháp nhiễu xạ tia X có thể xác định được thành phần pha tinh thể của vật liệu.
Kiểm tra sự đơn pha (độ tinh khiết) của vật liệu, xác định được kích thước tinh thể, cấu trúc
tinh thể,…
Bước sóng 2

Bước sóng 1
Góc
phản xạ

Góc tới
Mặt
phẳng
nguyên
tử

Hình 3.2. Các tia X nhiễu xạ trên các mặt tinh thể chất rắn
3.4. PHƯƠNG PHÁP HIỂN VI ĐIỆN TỬ TRUYỀN QUA (TEM) [2], [3], [6]
Kính hiển vi điện tử truyền qua (TEM - transmission electron microscope) là một thiết
bị nghiên cứu vi cấu trúc vật rắn, sử dụng chùm điện tử có năng lượng cao chiếu xuyên qua
mẫu vật rắn mỏng và sử dụng các thấu kính từ để tạo ảnh với độ phóng đại lớn (có thể tới
13


hàng triệu lần). Ảnh có thể được tạo ra trên màn huỳnh quang, hay trên màng quang học, hay
được ghi nhận bằng các máy chụp kỹ thuật số.
Kính hiển vi điện tử truyền qua có cấu trúc tương tự kính hiển vi quang học, gồm các
bộ phận chính sau: một súng điện tử tạo ra chùm tia electron đơn sắc; các thấu kính điện từ,
dùng để hội tụ các electron thành chum hẹp; bàn đặt mẫu; vật kính là thấu kính điện từ, dùng
để hội tụ chùm electron truyền qua mẫu; lỗ mở khẩu độ để chọn diện tích và tăng độ tương
phản của ảnh; một số thấu kính trung gian dùng để phóng đại ảnh. Về mặt lý thuyết, kính hiển
vi điện tử có thể dễ dàng phân biệt được khoảng cách giữa hai nguyên tử (khoảng 0,3 - 0,5
nm). Trên thực tế, độ phân giải của kính hiển vi điện tử truyền qua phân giải cao đạt đến 0,1 nm.
Phương pháp TEM cho bức ảnh chân thực về kích thước hạt của vật liệu. Nhờ cách
tạo ảnh nhiễu xạ, vi nhiễu xạ và nano nhiễu xạ, kỹ thuật hiển vi điện tử truyền qua còn cho

biết nhiều thông tin chính xác về cách sắp xếp các nguyên tử trong mẫu, theo dõi được cách
sắp xếp đó trong chi tiết từng hạt, từng diện tích cỡ micromet vuông và nhỏ hơn. Nguyên lý
hoạt động của phương pháp đo TEM được trình bày trên hình 2.1.

Hình 3.3. Sơ đồ nguyên lý hoạt động của thiết bị hiển vi điện tử truyền qua

14


3.5. PHƯƠNG PHÁP PHỔ CỘNG HƯỞNG TỪ HẠT NHÂN (NMR) [6]
Phổ cộng hưởng từ hạt nhân (NMR) được xây dựng trên nguyên tắc spin hạt nhân. Trong
nguyên tử, hạt nhân tự quay quanh trục có moment động lượng riêng và tạo ra spin hạt nhân,
dưới tác dụng của từ trường ngoài thì có thể chia thành 2 mức năng lượng.
NMR hoạt hóa spin hạt nhân khi nguyên tố có số proton hoặc neutron lẻ. Như thế 1H
nhạy với nguyên tử hiđro nhất.
Trong một phân tử, một hạt nhân được bao bọc bởi các điện tử và các hạt nhân có từ
tính khác ở lân cận. Do đó tác dụng thực của từ trường ngoài vào hạt nhân nghiên cứu không
hoàn toàn giống với từng hạt nhân độc lập. Khi đó, có 2 yếu tố ảnh hưởng đến tác dụng của
từ trường ngoài lên hạt nhân nghiên cứu là sự che chắn của đám mây điện tử xung quanh hạt
nhân và ảnh hưởng của các hạt nhân bên cạnh có trong phân tử. Trong một phân tử, tùy theo
cấu trúc mà tần số cộng hưởng của proton (hay 13C) khác nhau. Tổng số các peak cộng hưởng
đó tạo thành phổ NMR của phân tử. Phân tử với cấu trúc khác nhau sẽ có phổ NMR đặc trưng
khác nhau. Hai yếu tố quan trọng trong phổ cộng hưởng từ hạt nhân là vị trí peak (cho biết độ
dịch chuyển hóa học) và hình dạng peak (cho biết tương tác của hạt nhân đang xét với các hạt
nhân kế cận). Vị trí và hình dạng peak trong phổ NMR cho biết cấu trúc phân tử đang xét.

15


PHẦN IV

ỨNG DỤNG VẬT LIỆU NANO VÀNG
4.1. ỨNG DỤNG VÀNG NANO ĐỂ XÁC ĐỊNH MELAMIN TRONG SỮA
4.1.1. Giới thiệu về melamin
Melamin (tên đầy đủ 1,3,5-triazine-2,4,6-triamine) là một bazơ hữu cơ có công thức hóa
học C3H6N6 và có công thức cấu tạo như sau [7], [8], [10], [12]:

Hình 4.1. Công thức cấu tạo của melamin
Melamin trở thành đề tài được bàn luận nhiều vào năm 2007 khi các nhà khoa học xác
định rằng nguyên nhân làm cho hàng trăm con vật nuôi chết là do nhiễm bẩn melamin trong
thức ăn [13]. Đặc biệt là vụ một số loại sữa Trung Quốc bị nhiễm bẩn melamin làm ít nhất 6
trẻ em tử vong và hơn 54000 trẻ em phải nhập viện vì bị bệnh liên quan đến thận [12], [16],
[17].
Trong phân tử melamin, nitơ chiếm 66% khối lượng. Vì hàm lượng nitơ cao nên
melamin được một số nhà sản xuất đưa vào trong thực phẩm, đặc biệt là trong sữa nhằm mục
đích tăng hàm lượng protein. Cơ sở để họ thực hiện điều này là những phương pháp kiểm tra
như phương pháp Kjeldahl và phương pháp Dumas đo hàm lượng protein trong thực phẩm
thông qua việc xác định hàm lượng nitơ [13], [16].
Bản thân melamin không có độc tính ở liều thấp nhưng khi vào trong cơ thể, melamin
dễ dàng kết hợp với axit cyanuric qua liên kết hiđro tạo kiểu liên kết phân tử hình mái ngói,
lắng đọng, gây sỏi thận và thậm chí dẫn đến tử vong [13].

Hình 4.2. Sự kết hợp giữa melamin và axit cyanuric
16


4.1.2. Sử dụng vàng nano để xác định hàm lượng melamin trong sữa
Việc xác định melamin trong thực phẩm nói chung và trong sữa nói riêng là điều vô
cùng cần thiết. Cho đến nay, đã có nhiều phương pháp khác nhau để định tính và định lượng
melamin trong thực phẩm như: sắc ký lỏng ghép nối khối phổ (LC-MS) [16], sắc ký khí ghép
nối khối phổ (GC-MS) [16], sắc ký lỏng hiệu năng cao (HPLC), xét nghiệm hấp thụ miễn

dịch liên kết với enzym (ELISA) [17], ... Tuy nhiên, những phương pháp này có nhược điểm
là phải dùng những thiết bị đắt tiền, phức tạp, tốn thời gian và phải có chuyên viên thực hiện
[13]. Vì vậy, việc phát triển một phương pháp đơn giản, nhanh và rẻ để xác định melamin
đang thu hút sự quan tâm của các nhà khoa học.
Gần đây, đã có một số công trình trên thế giới nghiên cứu sử dụng các hạt vàng nano để
xác định melamin trong sữa và các sản phẩm từ sữa [7], [8], [10], [12], [13]. Ưu điểm chính
của phương pháp này là có thể định tính melamin trong mẫu sữa bằng mắt thường dựa vào sự
thay đổi màu của dung dịch từ đỏ tía sang xanh tối (hay màu tím) khi thêm melamin vào vàng
nano. Do đó, không cần đến các thiết bị phức tạp, tốn kém. Phương pháp này phát hiện
melamin với độ nhạy cao. Cao và cộng sự [8] đã dựa vào liên kết hiđro giữa melamin và 1(2-mercaptoethyl)-1,3,5-triazinane-2,4,6-trione (MTT) để xác định melamin trong sữa sử
dụng vàng nano được bảo vệ bằng MTT. Tuy nhiên, phương pháp này khá phức tạp vì trước
hết phải tổng hợp MTT, sau đó tổng hợp vàng nano sử dụng MTT.
Sau đó, một số tác giả đã sử dụng vàng nano tổng hợp từ các phương pháp khác nhau
để xác định melamin trong sữa với giới hạn phát hiện thấp hơn.
Ở Việt Nam cũng đã có công trình nghiên cứu sử dụng vàng nano dạng cầu tổng hợp
được để định tính và định lượng melamin trong sữa [1].
4.2. ỨNG DỤNG CỦA HẠT NANO VÀNG ĐỂ PHÁT HIỆN VÀ TIÊU DIỆT TẾ BÀO
UNG THƯ [5]
Chúng ta đều biết, vàng nguyên chất là một kim loại quý được ứng dụng từ rất sớm
trong nhiều lĩnh vực.
Ứng dụng quan trọng và nhận được sự quan tâm nhiều thời gian gần đây là trong lĩnh
vực y sinh. Với sự phát triển của công nghệ nano. Gần đây, người ta đã phát hiện ra rất nhiều
ứng dụng khả dĩ của hạt nano vàng để phát hiện và tiêu diệt tế bào ung thư. Trong đó, hạt
nano vàng được kích thích bằng ánh sáng laser xung, do hiệu ứng hấp thụ cộng hưởng
plasmon mà hạt nano trở nên nóng bỏng đủ để đốt cháy tế bào ung thư. Quá trình tăng nhiệt
này gây ra một sóng xung kích (shock wave) tiêu diệt tế bào ung thư trong đường kính hàng

17

mm. Để thực hiện được điều này trước tiên chúng ta cần phải phát hiện được tế bào ung thư,
muốn vậy các hạt nano vàng cần được chức năng hóa với các nhóm chức chứa NH2, sau đó
hạt vàng lại được gắn kết với kháng thể của tế bào ung thư cần phát hiện, sau khi gắn kết
thành công thì hạt vàng sẽ tự tìm đến tế bào bị ung thư.
Ví dụ: Các nhóm nghiên cứu thuộc trung tâm khoa học vật liệu và khoa sinh học trường
đại học Khoa học Tự nhiên Hà Nội đã ứng dụng hạt nano vàng để phát hiện tế bào ung thu vú.
A1

A2

A3

A4

A5

A6

Hình 4.3. Ảnh hiển vi trường sáng (A1, A3, A5) và ảnh hiển vi trường tối (A2, A4, A6) của tế
bào ung thư vú. A1 - A2 là tế bào ung thu được ủ với hạt nano vàng nhưng không kết hợp với
kháng thể. A3 - A4 là tế bào ung thu vú ủ với hạt nano vàng có kháng thể . A5 - A6 là tế bào
ung thu vú ủ với amino – hạt nano vàng kết hợp với kháng thể thông qua kết nối EDC.
Quan sát hình 4.3 chúng ta thấy rất rõ khi hạt nano vàng không được gắn kháng thể thì
chúng không thể tìm đến để liên kết với tế bào ung thư (A1-A2) nhưng khi hạt nano vàng
được gắn kháng thể thì chúng đã liên kết với tế bào ung thư với mật độ lớn hơn so với vùng
không có (A3-A4) và (A5-A6). Nếu có liên kết với amino thông qua kết nối EDC thì mẫu có
thể để được trong thời gian dài mà vẫn phát hiện tế bào ung thư một cách hiệu quả.

18

4.3. ỨNG DỤNG ĐIỆN CỰC BIẾN TÍNH VÀNG NANO ĐỂ XÁC ĐỊNH HÀM
LƯỢNG AXIT URIC BẰNG PHƯƠNG PHÁP VON – AMPE HÒA TAN
4.3.1. Giới thiệu phương pháp von – ampe hòa tan
Phương pháp von – ampe hòa tan (SV) là một phương pháp có độ nhạy, độ chính xác
cao, xác định nhanh các chất có nồng độ thấp, thiết bị không phức tạp [23]. Với những ưu
điểm trên, hiện nay phương pháp von – ampe hòa tan đang được sử dụng rộng rãi để xác định
lượng vết các kim loại cũng như các hợp chất hữu cơ.
Nguyên tắc: Quá trình phân tích cũng bao gồm hai giai đoạn: giai đoạn làm giàu và giai
đoạn hòa tan [23].
- Giai đoạn làm giàu: Bản chất của giai đoạn này là tập trung chất cần phân tích trong
dung dịch lên trên bề mặt điện cực làm việc (WE) ở một thế và thời gian xác định. Trong giai
đoạn làm giàu, dung dịch được khuấy trộn đều bằng khuấy từ hoặc dùng điện cực rắn đĩa
quay. Quá trình tập trung chất phân tích lên trên bề mặt WE có thể bằng hai cách, đó là điện
phân làm giàu hoặc hấp phụ làm giàu.
Sau giai đoạn này, thế trên WE được giữ nguyên nhưng ngừng khuấy hoặc ngừng quay
điện cực trong khoảng thời gian từ 2s đến 30s để chất phân tích phân bố đều trên bề mặt điện
cực làm việc.
- Giai đoạn hòa tan: Thực chất của giai đoạn này là hòa tan chất phân tích ra khỏi bề mặt
WE bằng cách quét thế về phía dương hơn (gọi là quét anot).
4.3.2. Các điện cực sử dụng trong phương pháp von – ampe hoà tan
Các loại điện cực được sử dụng trong phương pháp von – ampe hòa tan gồm:
- Điện cực làm việc (WE): như điện cực rắn đĩa quay bằng kim loại hoặc vật liệu nền là
cacbon, điện cực giọt thủy ngân tĩnh (SMDE), điện cực giọt thủy ngân treo (HMDE), điện
cực màng kim loại (MeFE) hoặc điện cực biến tính,…
- Điện cực so sánh: thường là điện cực calomen hoặc bạc – clorua bạc.
- Điện cực phù trợ: thường dùng là một điện cực platin.
- Điện cực biến tính bằng nano kim loại và màng polymer – một loại điện cực được quan
tâm nghiên cứu nhiều trong những năm gần đây được ứng dụng rộng rãi trong lĩnh vực biến
tính điện cực [23].

Trong số các nano kim loại sử dụng cho mục đích này, vàng nano đang được quan tâm
nhiều vì những tính chất đặc biệt của nó như có thể nâng cao độ dẫn, thuận lợi cho việc chuyển
điện tử và nâng cao giới hạn phát hiện của phương pháp von – ampe do sự bất thường của

19


chúng về tính chất vật lý và hóa học. Ngoài ra, các hạt nano kim loại vàng có diện tích bề mặt
cao, hiệu quả chuyển khối, hoạt động điện xúc tác cao và thân thiện với môi trường. Tuy
nhiên, vấn đề đặt ra là các lớp nano kim loại vàng trên bề mặt điện cực thường dễ tróc và do
đó không ổn định điện, hạn chế ứng dụng của nó trong cảm biến. Vì vậy, cần có một chất kết
dính để cố định hạt vàng nano trên bề mặt điện cực. Dựa trên sự ổn định của màng hữu cơ,
điện cực phủ màng hữu cơ có thể được sử dụng như một chất nền cho sự kết bám của hạt vàng
nano, phân phối ổn định và đồng nhất hạt vàng nano trên bề mặt điện cực, nhiều điểm hoạt
động điện hơn có thể dẫn đến phân tích tín hiệu lớn hơn.
Trong số các loại polymer dẫn điện và các chất kết dính thường được sử dụng, L-cystein
(ký hiệu là L-cys) là một α-axit amin với công thức hóa học HO2CCH(NH2)CH2SH, L-cys
đặc biệt hữu ích cho việc biến tính điện cực.

Hình 4.4. Công thức cấu tạo của L-cystein
L-cys có nhiều tính năng nổi trội, như lớp màng này rất ổn định và khó có thể loại bỏ ra
khỏi bề mặt; phân tử L-cys chứa nhóm thiol có ái lực mạnh với kim loại như Au, có thể hình
thành liên kết S-Au bằng liên kết cộng hóa trị. Do đó, có thể phân tán các hạt nano kim loại
(như Au) lên bề mặt điện cực và tạo ra các điểm điện xúc tác.
Điện cực biến tính bởi L-cys và vàng nano đã được sử dụng để xác định axit ascorbic,
dopamin, axit uric, …và nhiều hợp chất hữu cơ khác với ưu điểm là làm tăng độ nhạy và
khoảng tuyến tính của điện cực.
4.3.3. Sử dụng điện cực biến tính vàng nano để xác định axit uric bằng phương pháp
von – ampe hòa tan anot
4.3.3.1. Giới thiệu về axit uric

Axit uric (2,6,8-trioxypurine) là hợp chất không màu, không mùi và không vị, với công
thức phân tử C5H4N4O3.

20


Hình 4.5. Công thức cấu tạo và cấu trúc phân tử của axit uric
Phần lớn axit uric trong máu ở dạng tự do, chỉ có khoảng ít hơn 4% gắn với protein
huyết thanh. Nồng độ axit uric trung bình trong máu ở nam là 5,1 ± 1,0 mg/dL (420 μmol/L),
ở nữ là 4,0 ± 1,0 mg/dL (360 μmol/L). Khi nồng độ axit uric trong máu cao (trên 420 µmol/L
đối với nam hay trên 380 µmol/L đối với nữ) thì chúng có thể kết tủa thành các tinh thể dài
hình kim, đầu nhọn tích tụ trong khớp xương và là nguyên nhân của bệnh gout (viêm khớp,
sưng khớp) (hình 4.6) [21].

Hình 4.6. Tinh thể axit uric kết tủa trong khớp xương
Ngoài ra, việc tăng axit uric trong máu còn dẫn tới một số bệnh lý khác như: béo phì,
đái tháo đường, tăng huyết áp, xơ vữa động mạch, nhồi máu cơ tim,… [21].
4.3.3.2. Xác định axit uric bằng phương pháp điện hóa sử dụng điện cực biến tính
vàng nano
Việc xác định axit uric trong huyết thanh và nước tiểu là điều hết sức cần thiết. Các
phương pháp thường được sử dụng đó là phương pháp huỳnh quang, phương pháp trắc quang,
sắc ký lỏng hiệu năng cao (HPLC), sắc ký ion và enzym … Tuy nhiên, đa số các phương pháp
này thường phức tạp, tốn kém và hạn chế về độ nhạy, độ chọn lọc và độ thu hồi. Phương pháp
điện hóa ra đời có thể cung cấp một phương pháp rẻ, đơn giản và nhanh chóng trong việc xác

21


định axit uric. Trong số các phương pháp điện hóa hiện đại thì phương pháp von-ampe hòa
tan là phương pháp có độ nhạy và độ chính xác cao, cho phép xác định hàm lượng vết nhiều

kim loại, cũng như hợp chất hữu cơ, … trong đó có axit uric.
Du và cộng sự [11] đã tiến hành biến tính điện cực sợi cacbon với graphit và vàng nano
để xác định dopamin và axit uric, với khoảng tuyến tính cho axit uric là 12,6 – 413,62 μM với
chi phí thấp, dễ chế tạo và hoàn toàn khả thi. Điện cực glassy cacbon biến tính bởi
polyimidazole và hạt vàng nano đã được Wang và cộng sự [105] nghiên cứu chế tạo và phát
triển để xác định axit ascorbic, dopamine, axit uric bằng phương pháp von-ampe hòa tan anot
xung vi phân (DV), với khoảng tuyến tính cho axit uric là 6,0 – 486,0 μM; giới hạn phát hiện
(LOD) là 0,5 μM. Điện cực được ứng dụng trong phân tích mẫu thực: viên Vitamin C, mẫu
huyết thanh, mẫu nước tiểu, thu được nhiều kết quả khả quan, với độ thu hồi nằm trong khoảng
95,0% đến 108,6%.
4.4. NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG KHÁNG KHUẨN CỦA VÀNG NANO
4.4.1. Giới thiệu về vi khuẩn
Vi khuẩn là sinh vật có kích thước bé nhỏ tồn tại ở dạng đơn bào, có cấu tạo gồm lớp
màng ở bên ngoài và bên trong là ADN. Có hai nhóm vi khuẩn chính: vi khuẩn gram dương
và vi khuẩn gram âm.
Một số loài vi khuẩn gây ngộ độc thực phẩm, được sử dụng để nghiên cứu khả năng
kháng khuẩn của vàng nano, đó là:
- Vi khuẩn Escherichia coli (E. Coli) O157:H7 (E20/ E29): E. coli là vi khuẩn sống
trong đường ruột người và động vật, đặc biệt ở trâu bò. Có nhiều loại vi khuẩn E. coli. Đa số
các vi khuẩn này không nguy hiểm. Tuy nhiên, E. coli O157:H7 có thể gây bệnh trầm trọng
ở người như gây tiêu chảy nghiêm trọng và hư hại thận.
- Vi khuẩn Salmonella typhimurium (S1) hoặc Salmonella enteritidis (S4): Trực khuẩn
Salmonella thuộc bộ Eubacteriales, họ Enterobacteriaceae. Giống Salmonella gồm 2 loài: S.
enterica và S. bongori đã được phân chia thành trên 2000 serotyp theo bảng phân loại
Kauffmann-White trên cơ sở cấu trúc của kháng nguyên thân O, kháng nguyên lông H và đôi
khi các kháng nguyên vỏ (kháng nguyên K). Vi khuẩn này gây ngộ độc thực phẩm, viêm ruột.
- Vi khuẩn Listeria monocytogenes (L. monocytogenes) là một vi khuẩn Gram dương kị
khí tùy nghi. Đây là vi sinh vật gây ngộ độc thực phẩm nguy hiểm, chúng có thể phát triển
trong những điều kiện nhiệt độ (4oC) mà một số vi khuẩn khác không phát triển được. Tuy tỷ

22


lệ mắc bệnh không cao (khoảng 0,7 ca/100.000 người) nhưng tỷ lệ tử vong lại rất cao, có thể
tới 20 – 30%, đặc biệt ở phụ nữ có thai, trẻ sơ sinh, người già và người suy giảm miễn dịch.
- Vi khuẩn Staphylococcus aureus là một loài tụ cầu khuẩn Gram dương kỵ khí tùy nghi
và là nguyên nhân thông thường nhất gây ra nhiễm khuẩn trong các loài tụ cầu. Nó là một
phần của hệ vi sinh vật sống thường trú ở da được tìm thấy ở cả mũi và da. Khoảng 20% dân
số loài người là vật mang lâu dài của S. aureus. Sắc tố carotenoid staphyloxanthin làm nên
tính chất màu vàng của S. aureus, vốn có thể thấy được từ các khúm cấy trên thạch của vi
khuẩn này.
4.4.2. Ứng dụng kháng khuẩn của vàng nano
Thông thường, để tiêu diệt các vi khuẩn, người ta thường sử dụng các kháng sinh. Tuy
nhiên, nhược điểm của việc sử dụng kháng sinh là gây rối loạn hệ tiêu hóa của người và động
vật. Quan trọng hơn là hiện nay, các nghiên cứu cho thấy, các chủng vi sinh vật (vi khuẩn) có
hiện tượng kháng thuốc do việc sử dụng thuốc kháng sinh một cách bừa bãi và điều này đang
trở thành mối đe dọa lớn đối với sức khỏe của con người. Do đó, việc tìm ra một con đường
mới để giải quyết vấn đề trên là điều cần thiết. Một trong những con đường có nhiều hứa hẹn
thành công, đó là sử dụng các hạt nano kim loại. Do có ưu điểm là kích thước nhỏ, diện tích
bề mặt lớn nên các hạt nano kim loại có thể dễ dàng tiếp xúc với các vi khuẩn. Điều này làm
tăng khả năng kháng khuẩn của các hạt nano kim loại. Trong số các nano kim loại thì vàng
nano được sử dụng rộng rãi bởi vì nó có diện tích bề mặt lớn và có khả năng chống oxi hóa
bề mặt. Các nghiên cứu khả năng kháng khuẩn của vàng nano cho thấy mức độ kháng khuẩn
phụ thuộc rất nhiều vào hình dạng và kích thước hạt của chúng.
Năm 2011, Zawrah và cộng sự đã thử nghiệm sử dụng hạt vàng nano dạng cầu để nghiên
cứu khả năng kháng khuẩn của 6 loại vi khuẩn khác nhau. Kết quả là vàng nano có khả năng
ức chế được sự phát triển của vi khuẩn với đường kính vòng vô khuẩn khoảng 13 mm [24].
Sau đó, đến năm 2012, Liny và cộng sự đã tổng hợp vàng nano sử dụng dịch chiết hoa
hướng dương để khử AuCl-4 và sử dụng vàng nano này để nghiên cứu khả năng kháng khuẩn
của 3 loại vi khuẩn A. Flavus, E. Coli và Strpetobcillus đã thu được kết quả khả quan với

đường kính của vòng kháng khuẩn từ 15 – 31 mm [18].
Gần đây, năm 2013, Prema và cộng sự đã tổng hợp vàng nano từ phản ứng khử HauCl4
bằng natri citrate với các tác nhân làm bền khác nhau như tinh bột, chitosan và nghiên cứu
khả năng ức chế của chúng với 8 loại vi khuẩn khác nhau. Kết quả vòng vô khuẩn nhận được
từ 7 đến 30 mm (hình 4.7) [22].

23


Hình 4.7. Khả năng kháng khuẩn của vàng nano [22]
Cùng thời gian đó, Lokina và cộng sự đã nghiên cứu khả năng kháng khuẩn của vàng
nano được tổng hợp sử dụng dịch chiết quả nho làm chất khử. Theo đó, 6 loại vi khuẩn được
chọn để nghiên cứu và kết quả thu được nồng độ ức chế tối thiểu (MIC) từ 0,08 đến 1,25
mg/mL [20].

24