TỔNG HỢP NANO BẠC TỪ DỊCH CHIẾT HẠNH

TRƢỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ
KHOA KHOA HỌC TỰ NHIÊN

NGUYỄN HOÀNG KIM NGÂN

TỔNG HỢP NANO BẠC TỪ DỊCH CHIẾT HẠNH

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP
NGÀNH HÓA HỌC

2017


TRƢỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ
KHOA KHOA HỌC TỰ NHIÊN

NGUYỄN HOÀNG KIM NGÂN

TỔNG HỢP NANO BẠC TỪ DỊCH CHIẾT HẠNH

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP
NGÀNH HÓA HỌC – MÃ NGÀNH: 52440112

GIÁO VIÊN HƢỚNG DẪN
TS. TÔN NỮ LIÊN HƢƠNG

2017


Trƣờng Đại Học Cần Thơ
Khoa Khoa Học Tự Nhiên

Bộ Môn Hóa Học

Cộng Hòa Xã Hội Chủ Nghĩa Việt Nam
Độc lập – Tự do – Hạnh phúc


NHẬN XÉT ĐÁNH GIÁ CỦA GIÁO VIÊN HƢỚNG DẪN
1. Giáo viên hƣớng dẫn: Ts. Tôn Nữ Liên Hƣơng
2. Đề tài: Tổng hợp nano bạc từ dịch chiết hạnh và ứng dụng khả năng kháng
khuẩn.
3. Sinh viên thực hiện: Nguyễn Hoàng Kim Ngân – MSSV: B1303949 –
Lớp: Hóa học 1 – Khóa: 39
4. Nội dung nhận xét:
a/ Nhận xét về hình thức của LVTN:
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
b/ Nhận xét về nội dung của LVTN (Đề nghị ghi chi tiết đầy đủ):
 Đánh giá nội dung thực hiện của LVTN:
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
 Những vấn đề còn hạn chế:
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
c/ Nhận xét đối với sinh viên thực hiện LVTN:
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………

d/ Kết luận, đề nghị và điểm: ………………………………………………...
Cần Thơ, ngày ….. tháng 5 năm 2017
Giáo viên hƣớng dẫn

Ts. Tôn Nữ Liên Hƣơng


LỜI CÁM ƠN
Đầu tiên, em xin gửi lời cám ơn chân thành đến cô Tôn Nữ Liên Hƣơng
đã tận tình hƣớng dẫn, chỉ bảo và tạo mọi điều kiện thuận lợi trong suốt quá
trình tôi thực hiện đề tài.
Em cũng xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến thầy cố vấn Nguyễn Văn Đạt và
quý thầy cô trƣờng Đại học Cần Thơ nói chung, khoa Khoa Học Tự Nhiên nói
riêng đã giúp đỡ, dạy bảo và truyền đạt cho em nhiều kiến thức quý báu về
chuyên ngành lẫn kinh nghiệm sống trong suốt những năm học ở giảng đƣờng
đại học.
Em xin gửi lời cảm ơn đến các thầy cô tại Bộ môn Hóa Học, khoa Khoa
Học Tự Nhiên, cùng các anh chị và các bạn đã tận tình giúp đỡ, tạo điều kiện
cho em hoàn thành tốt đề tài tại phòng thí nghiệm hóa phân tích và hóa sinh,
khoa Khoa Học Tự Nhiên.
Em xin gửi lời biết ơn đến ngƣời thân trong gia đình đã tạo mọi điều kiện
về vật chất lẫn tinh thần để em có thể thực hiện tốt đề tài.
Cuối cùng, em xin cảm ơn đến các bạn trong khoa Khoa Học Tự Nhiên,
đặc biệt là thành viên của hai lớp Hóa Học khóa 39 đã gắn bó, giúp đỡ, truyền
đạt cho nhau kinh nghiệm trong suốt hơn bốn năm học qua và cổ vũ tinh thần
để em có thể hoàn thành tốt khóa luận này.

i

TÓM TẮT
Kim loại bạc là một chất kháng khuẩn tự nhiên và không độc hại. Vật
liệu nano bạc vừa kết hợp đƣợc những tính chất ƣu việt của vật liệu nano, vừa
kết hợp đƣợc những tính chất quý báu của kim loại bạc, nên có rất nhiều ứng
dụng quan trọng và thú vị, đặc biệt là trong lĩnh vực kháng khuẩn.
Với mong muốn tổng hợp nano bạc theo con đƣờng hóa học xanh, thay
thế cho các phƣơng pháp tổng hợp hóa lý truyền thống. Đề tài đã nghiên cứu
tổng hợp thành công nano bạc bằng phƣơng pháp khử hóa học, tác nhân khử là
dịch chiết hạnh, muối bạc đƣợc sử dụng là AgNO3 và có sự hỗ trợ của chất ổn
định PVP (3%). Một số yếu tố ảnh hƣởng đến quá trình tổng hợp đã đƣợc tối
ƣu hóa nhƣ sau: nồng độ AgNO3 (10-3 M), tỉ lệ dịch chiết hạnh/AgNO3 (1:2),
nhiệt độ phản ứng (50 oC), thời gian phản ứng (40 phút).
Phƣơng pháp UV-Vis đƣợc sử dụng để nhận biết sự hiện diện của nano
bạc. Ảnh chụp TEM giúp xác định hình dạng và kích thƣớc hạt nano bạc.
Mẫu nano bạc cũng đƣợc thử hoạt tính kháng khuẩn với Escherichia coli
và Staphylococcus aureus. Đồng thời, đề tài cũng thử khả năng diệt Coliform
của nano bạc trong môi trƣờng nƣớc mặt.
Sau quá trình thực hiện nghiên cứu, kết quả thu đƣợc là dung dịch keo
nano bạc ổn định, hạt nano bạc có dạng hình cầu, kích thƣớc trung bình
khoảng 21,6±1,2 nm. Đồng thời, mẫu nano bạc có hoạt tính kháng khuẩn tốt
với cả vi khuẩn Gram âm Escherichia coli lẫn vi khuẩn Gram dƣơng
Staphylococcus aureus. Hơn nữa, sử dụng nano bạc xử lý Coliform trong nƣớc
mặt cũng đem lại kết quả khả quan.

ii


LỜI CAM KẾT
Tôi xin cam kết luận văn này đƣợc hoàn thành dựa trên các kết quả
nghiên cứu của tôi và các kết quả của nghiên cứu này chƣa đƣợc dùng cho bất

cứ luận văn cùng cấp nào khác.
Cần thơ, ngày … tháng 5 năm 2017

Nguyễn Hoàng Kim Ngân

iii


MỤC LỤC
CHƢƠNG 1: GIỚI THIỆU .............................................................................1
1.1 Lý do chọn đề tài ...................................................................................1
1.2 Mục tiêu nghiên cứu ..............................................................................2
1.3 Nội dung nghiên cứu .............................................................................2
CHƢƠNG 2: TỔNG QUAN TÀI LIỆU ..........................................................3
2.1 Vật liệu nano .........................................................................................3
2.1.1 Khoa học nano và công nghệ nano ..................................................3
2.1.2 Cơ sở khoa học và ứng dụng của vật liệu nano ................................4
2.1.3 Phân loại vật liệu nano ....................................................................7
2.1.4 Chế tạo vật liệu nano.......................................................................7
2.2 Nano bạc ...............................................................................................8
2.2.1 Giới thiệu về kim loại bạc ...............................................................8
2.2.2 Ứng dụng của kim loại bạc .............................................................9
2.2.3 Hoạt tính kháng khuẩn của nano bạc ............................................. 10
2.2.4 Cơ chế kháng khuẩn của nano bạc ................................................ 11
2.2.5 Chế tạo nano bạc........................................................................... 12
2.2.6 Ứng dụng của nano bạc trong đời sống ......................................... 14
2.2.7 Nano bạc đối với sức khỏe con ngƣời ........................................... 17
2.2.8 Dung dịch keo nano bạc ................................................................ 18
2.3 Cây hạnh ............................................................................................. 19
2.3.1 Giới thiệu chung về cây hạnh ........................................................ 19

2.3.2 Thành phần dinh dƣỡng của hạnh ................................................. 20
2.3.3 Ascorbic acid (vitamin C) ............................................................. 20
2.4 Vi khuẩn .............................................................................................. 21
2.4.1 Coliform và Escherichia coli ......................................................... 21
2.4.2 Staphylococcus aureus .................................................................. 22
CHƢƠNG 3: PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU VÀ THỰC NGHIỆM ......... 23
3.1 Phƣơng pháp nghiên cứu ..................................................................... 23
iv


3.1.1 Tổng hợp nano bạc bằng phƣơng pháp khử hóa học ...................... 23
3.1.2 Ổn định hạt nano bạc .................................................................... 24
3.1.3 Các yếu tố ảnh hƣởng đến quá trình tổng hợp nano bạc ................ 26
3.1.4 Xác định đặc tính nano bạc ........................................................... 27
3.1.5 Thử hoạt tính kháng khuẩn............................................................ 29
3.2 Thực nghiệm.................................................................................... 30
3.2.1 Hóa chất và thiết bị ....................................................................... 30
3.2.2 Chuẩn bị dung dịch phản ứng........................................................ 30
3.2.3 Quy trình tổng hợp dung dịch keo nano bạc .................................. 31
3.2.4 Khảo sát sự ảnh hƣởng của tỉ lệ dịch chiết hạnh/AgNO3 đến quá
trình tổng hợp nano bạc ......................................................................... 32
3.2.5 Khảo sát sự ảnh hƣởng của nhiệt độ phản ứng đến quá trình tổng
hợp nano bạc ......................................................................................... 32
3.2.6 Khảo sát sự ảnh hƣởng của thời gian phản ứng đến quá trình tổng
hợp nano bạc ......................................................................................... 32
3.2.7 Khảo sát sự ảnh hƣởng của nồng độ dung dịch AgNO3 đến quá trình
tổng hợp nano bạc.................................................................................. 33
3.2.8 Phân tích mẫu nano bạc tối ƣu ...................................................... 34
3.2.9 Thử hoạt tính kháng khuẩn của mẫu nano bạc tối ƣu ..................... 34
3.2.10 Thử khả năng diệt Coliform của nano bạc trong mẫu nƣớc nhiễm

khuẩn ..................................................................................................... 34
CHƢƠNG 4: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ................................................. 35
4.1 Kết quả phổ UV-Vis khảo sát các yếu tố ảnh hƣởng đến quá trình tổng
hợp nano bạc ............................................................................................. 35
4.1.1 Tỉ lệ dịch chiết hạnh/AgNO3 ......................................................... 35
4.1.2 Nhiệt độ phản ứng......................................................................... 37
4.1.3 Thời gian phản ứng ....................................................................... 39
4.1.4 Nồng độ AgNO3 ........................................................................... 41
4.2 Kết quả phân tích mẫu nano bạc tối ƣu ................................................ 43
4.2.1 Kết quả phổ UV-Vis ..................................................................... 44
4.2.2 Kết quả chụp TEM........................................................................ 45
v


4.3 Kết quả thử hoạt tính kháng khuẩn của nano bạc tối ƣu ....................... 45
4.4 Kết quả xác định tổng số Coliform ...................................................... 46
CHƢƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ................................................. 47
5.1 Kết luận ............................................................................................... 47
5.2 Kiến nghị ............................................................................................. 47
TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................. 48
PHỤ LỤC ..................................................................................................... 51

vi


DANH SÁCH BẢNG
Bảng 2.1 Thành phần dinh dƣỡng của hạnh trong 100g phần ăn đƣợc ........... 20
Bảng 4.1 Kết quả thử hoạt tính kháng khuẩn của mẫu nano bạc tối ƣu …….45
Bảng 4.2 Kết quả xác định tổng số Coliform ................................................. 46

vii


DANH SÁCH HÌNH
Hình 2.1 Cấu trúc tinh thể bạc .........................................................................9
Hình 2.2 Tác động của ion bạc lên vi khuẩn .................................................. 11
Hình 2.3 Ag+ kết hợp với nhóm – SH của enzyme vận chuyển oxi ................ 12
Hình 2.4 Ag+ liên kết với DNA ..................................................................... 12
Hình 2.5 Bình sữa nano bạc........................................................................... 14
Hình 2.6 Tất tẩm nano bạc............................................................................. 14
Hình 2.7 Tủ lạnh sử dụng bộ lọc khí nano bạc ............................................... 15
Hình 2.8 Lồng máy giặt có chứa nano bạc ..................................................... 15
Hình 2.9 Kem dƣỡng da thành phần nano bạc ............................................... 15
Hình 2.10 Cây hạnh, trái hạnh ....................................................................... 19
Hình 2.11 Công thức cấu tạo của Ascorbic acid............................................. 20
Hình 2.12 Hình dáng E.coli ........................................................................... 22
Hình 2.13 Hình dáng S.aureus ....................................................................... 22

Hình 3.1 Cơ chế tổng hợp nano bạc từ Acscorbic acid................................... 24
Hình 3.2 Cơ chế ổn định hạt keo bằng hợp chất cao phân tử .......................... 25
Hình 3.3 Công thức cấu tạo của PVP ............................................................. 26
Hình 3.4 Cơ chế bảo vệ hạt nano bạc của PVP .............................................. 26
Hình 3.5 Sơ đồ mô phỏng cấu tạo máy quang phổ ......................................... 28
Hình 3.6 Phổ hấp thụ của hạt nano bạc hình cầu ............................................ 28
Hình 3.7 Phổ chuẩn của hạt nano bạc theo kích thƣớc hạt ............................. 29
Hình 3.8 Sơ đồ quy trình chuẩn bị dịch chiết hạnh ........................................ 30
Hình 3.9 Dịch chiết hạnh trƣớc và sau khi xử lý ............................................ 30
Hình 3.10 Sơ đồ tóm tắt quy trình tổng hợp nano bạc từ dịch chiết hạnh ....... 31

Hình 4.1 Dung dịch keo nano bạc với tỉ lệ dịch chiết hạnh/AgNO3 lần lƣợt là

1:1, 1:2, 1:3, 1:4
35
Hình 4.2 Phổ hấp thụ UV-Vis của dung dịch keo nano bạc với tỉ lệ dịch chiết
hạnh/AgNO3 lần lƣợt là 1:1, 1:2, 1:3, 1:4 ...................................................... 35
viii


Hình 4.3 Đồ thị biểu diễn sự ảnh hƣởng của tỉ lệ dịch chiết hạnh/AgNO3 lên
bƣớc sóng hấp thụ cực đại và độ hấp thụ cực đại ........................................... 36
Hình 4.4 Dung dịch keo nano bạc với nhiệt độ phản ứng lần lƣợt là
30 oC, 40 oC, 50 oC, 60 oC ............................................................................. 37
Hình 4.5 Phổ hấp thụ UV-Vis của dung dịch keo nano bạc với nhiệt độ phản
ứng lần lƣợt là 30 oC, 40 oC, 50 oC, 60 oC...................................................... 37
Hình 4.6 Đồ thị biểu diễn sự ảnh hƣởng của nhiệt độ phản ứng lên bƣớc sóng
hấp thụ cực đại và độ hấp thụ cực đại ............................................................ 38
Hình 4.7 Dung dịch keo nano bạc với thời gian phản ứng lần lƣợt là 20 phút,
30 phút. 40 phút, 50 phút ............................................................................... 39
Hình 4.8 Phổ hấp thụ UV-Vis của dung dịch keo nano bạc với thời gian phản
ứng lần lƣợt là 20 phút, 30 phút. 40 phút, 50 phút.......................................... 39
Hình 4.9 Đồ thị biểu diễn sự ảnh hƣởng của thời gian phản ứng lên bƣớc sóng
hấp thụ cực đại và độ hấp thụ cực đại ............................................................ 40
Hình 4.10 Dung dịch keo nano bạc với nồng độ AgNO3 lần lƣợt là 0,5x10-3 M,
10-3 M, 2x10-3 M, 5x10-3 M ........................................................................... 41
Hình 4.11 Phổ hấp thụ UV-Vis của dung dịch keo nano bạc với nồng độ
AgNO3 lần lƣợt là 0,5x10-3 M, 10-3 M, 2x10-3 M, 5x10-3 M ........................... 41
Hình 4.12 Đồ thị biểu diễn sự ảnh hƣởng của nồng độ AgNO3 lên bƣớc sóng
hấp thụ cực đại và độ hấp thụ cực đại ............................................................ 42
Hình 4.13 Dung dịch keo nano bạc đƣợc tổng hợp từ những điều kiện tối ƣu 43
Hình 4.14 Phổ hấp thụ UV-Vis của mẫu nano bạc tối ƣu ............................... 44
Hình 4.15 Ảnh TEM mẫu nano bạc tối ƣu ..................................................... 45

ix


DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT
AAS

Absorbance Atomic Spectroscopy

AgNPs

Silver Nanoparticles

ATCC

American Type Culture Collection

MPN

Most Probable Number

PVP

Polyvinylpyrrolidone

TEM

Transmisson Electron Microscope

UV-Vis

Ultraviolet-Visible Spectroscopy

x


Luận văn tốt nghiệp

SVTH: Nguyễn Hoàng Kim Ngân

CHƢƠNG 1: GIỚI THIỆU
1.1 Lý do chọn đề tài
Kim loại bạc (Ag) từ lâu đã đƣợc biết đến với đặc tính kháng khuẩn nổi
trội. Tuy nhiên lại có khó khăn về việc ứng dụng trong cuộc sống, vì nếu dùng
bạc khối hay phủ bạc khối cũng là quá đắt. Trong những năm gần đây, công
nghệ nano đã giúp giải quyết vấn đề trên bằng cách tạo ra vật liệu nano bạc, là
một bƣớc nhảy vọt đột phá trong khoa học kỹ thuật và công nghệ. Vật liệu
nano bạc vừa kết hợp đƣợc những tính chất ƣu việt của vật liệu nano, vừa kết
hợp đƣợc những tính chất quý báu của kim loại bạc, nên có rất nhiều ứng dụng
quan trọng và thú vị, đặc biệt là trong lĩnh vực kháng khuẩn. Tác dụng diệt
khuẩn càng hiệu quả và nhanh chóng khi kích thƣớc hạt nano bạc càng nhỏ.
Các nghiên cứu y khoa nghiêm túc cho thấy bạc có khả năng tiêu diệt đến 650
chủng loại khuẩn khác nhau, nghĩa là hầu hết các loại vi khuẩn gây bệnh cho
ngƣời, đặc biệt là các vi khuẩn gây bệnh đƣờng ruột, gây tiêu chảy nhƣ E.coli.
Cơ chế diệt khuẩn của nano bạc không ảnh hƣởng đến các tế bào ở ngƣời, đảm
bảo an toàn cho ngƣời sử dụng. Hơn nữa, trong khi tình trạng vi khuẩn kháng
thuốc ngày càng nhiều, ngƣời ta vẫn chƣa phát hiện vi khuẩn nào có cơ chế
kháng lại nano bạc. Với những ƣu điểm vƣợt trội đó nên nano bạc đang là một
đề tài thu hút sự quan tâm của các nhà khoa học trên thế giới.
Nhiều công trình nghiên cứu đã tổng hợp thành công nano bạc bằng các

phƣơng pháp vật lý, hóa học khác nhau. Các phƣơng pháp khử hóa học đƣợc
quan tâm hơn vì quy trình đơn giản, dễ mở rộng quy mô, không đòi hỏi áp
suất, năng lƣợng và nhiệt độ cao. Song, phần lớn các phƣơng pháp còn sử
dụng một số chất khử độc hại nhƣ Hydrazine, Sodium borohydride, Aniline,…
gây ảnh hƣởng không tốt đến môi trƣờng sinh thái, cũng nhƣ chất lƣợng cuộc
sống của con ngƣời và các loài động thực vật. Nhằm khắc phục hạn chế trên,
đòi hỏi cần phải tìm ra phƣơng pháp tổng hợp đơn giản, tiết kiệm, nhƣng vẫn
đảm bảo đƣợc chất lƣợng sản phẩm và thân thiện với môi trƣờng. Vì vậy, xu
hƣớng tổng hợp nano bạc bằng con đƣờng hóa học xanh, sử dụng các chất khử
đƣợc tách chiết từ thiên nhiên đã nổi lên nhƣ một phƣơng pháp thay thế cho
quy trình tổng hợp hóa học và vật lý truyền thống.
Đề tài tập trung hƣớng tới việc giảm thiểu sử dụng hóa chất độc hại trong
quy trình tổng hợp nano bạc. Giải pháp dùng dịch chiết hạnh để khử muối bạc
giúp tiết kiệm chi phí, không độc hại mà vẫn tạo ra đƣợc sản phẩm nano bạc
có chất lƣợng, có khả năng ứng dụng trong đời sống, nhằm cải thiện sức khỏe
con ngƣời và môi trƣờng tự nhiên.
1


Luận văn tốt nghiệp

SVTH: Nguyễn Hoàng Kim Ngân

1.2 Mục tiêu nghiên cứu
Tổng hợp dung dịch keo nano bạc từ dịch chiết hạnh.
1.3 Nội dung nghiên cứu
Khảo sát một số yếu tố ảnh hƣởng đến quá trình tổng hợp nano bạc nhƣ:
- Tỉ lệ dịch chiết hạnh/dung dịch AgNO3
- Nhiệt độ phản ứng
- Thời gian phản ứng

- Nồng độ AgNO3
Xác định đặc tính của mẫu nano bạc bằng UV-Vis và TEM.
Thử hoạt tính kháng khuẩn của mẫu nano bạc với vi khuẩn Escherichia
coli và Staphylococcus aureus.
Thử khả năng diệt Coliform của nano bạc trong nƣớc mặt.

2


Luận văn tốt nghiệp

SVTH: Nguyễn Hoàng Kim Ngân

CHƢƠNG 2: TỔNG QUAN TÀI LIỆU
2.1 Vật liệu nano
2.1.1 Khoa học nano và công nghệ nano
Khoa học nano là ngành khoa học nghiên cứu về các hiện tƣợng, sự can
thiệp vào các vật liệu với quy mô nguyên tử, phân tử và đại phân tử. Quy mô
này tƣơng ứng với kích thƣớc vào cỡ vài nanomet cho đến vài trăm nanomet
(nm, 1 nm = 10-9 m).
Công nghệ nano (nanotechnology) là ngành công nghệ liên quan đến
việc thiết kế, phân tích, chế tạo và ứng dụng các cấu trúc, thiết bị và hệ thống
bằng việc điều khiển hình dạng, kích thƣớc trên quy mô nanomet.
Tuy là hai lĩnh vực khác nhau nhƣng khoa học nano và công nghệ nano
không có một ranh giới rõ ràng và có đối tƣợng chung là vật liệu nano. Ở kích
thƣớc nano, vật liệu sẽ có những tính năng đặc biệt mà vật liệu truyền thống
không có đƣợc, nguyên nhân là do sự thu nhỏ kích thƣớc và sự tăng diện tích
bề mặt tiếp xúc. [1]
Công nghệ nano đƣợc nghiên cứu dựa trên ba cơ sở khoa học chủ yếu
sau:

- Chuyển tiếp từ tính chất cổ điển đến tính chất lƣợng tử: Đối với vật liệu
vĩ mô gồm rất nhiều nguyên tử, các hiệu ứng lƣợng tử đƣợc trung bình hóa với
rất nhiều nguyên tử (1 µm3 có khoảng 1012 nguyên tử) và có thể bỏ qua các
thăng giáng ngẫu nhiên. Nhƣng các cấu trúc nano có ít nguyên tử hơn thì các
tính chất lƣợng tử thể hiện rõ ràng hơn.
- Hiệu ứng bề mặt: Khi vật liệu có kích thƣớc nano, số nguyên tử nằm
trên bề mặt sẽ chiếm tỉ lệ đáng kể so với tổng số nguyên tử. Vì vậy, các hiệu
ứng có liên quan đến bề mặt, gọi tắt là hiệu ứng bề mặt sẽ trở nên quan trọng
hơn, làm cho các tính chất của vật liệu nano khác biệt so với vật liệu ở dạng
khối.
- Kích thƣớc tới hạn: Các tính chất vật lý, hóa học của các vật liệu đều có
một giới hạn về kích thƣớc. Nếu vật liệu mà nhỏ hơn kích thƣớc này thì tính
chất của nó hoàn toàn bị thay đổi. Đó đƣợc gọi là kích thƣớc tới hạn. Các tính
chất điện, tính chất từ, tính chất quang và nhiều tính chất vật lý, hóa học khác
đều có kích thƣớc tới hạn trong khoảng nanomet. Mặt khác, tính chất thú vị
của vật liệu nano bắt nguồn từ kích thƣớc nano của chúng, có thể so sánh với
kích thƣớc tới hạn của nhiều tính chất hóa lý của vật liệu thông thƣờng. Chính

3


Luận văn tốt nghiệp

SVTH: Nguyễn Hoàng Kim Ngân

vì vậy, vật liệu nano nằm ở ranh giới giữa tính chất lƣợng tử của nguyên tử và
tính chất khối của vật liệu, từ đó các tính chất khác lạ xuất hiện. [1]
Khoa học nano và công nghệ nano có ý nghĩa quan trọng và cực kì hấp
dẫn vì những lý do sau đây:
- Tƣơng tác của các nguyên tử và các điện tử trong vật liệu bị ảnh hƣởng

bởi các biến đổi trong phạm vi thang nano. Do đó, khi làm thay đổi cấu hình
trong thang nano của vật liệu thì có thể điều khiển đƣợc tính chất của vật liệu
mà không cần phải thay đổi thành phần của chúng. Ví dụ, thay đổi kích thƣớc
hạt nano sẽ làm chúng đổi màu ánh sáng phát ra.
- Vật liệu nano có diện tích bề mặt rất lớn nên rất lý tƣởng dùng vào
chức năng xúc tác cho hệ phản ứng hóa học, hấp phụ, nhả thuốc chữa bệnh từ
từ trong cơ thể, lƣu trữ năng lƣợng và liệu pháp mỹ phẩm.
- Vật liệu có chứa các cấu trúc nano có thể cứng hơn, bền hơn vật liệu
không chứ cấu trúc nano. Các hạt nano phân tán trên một môi trƣờng thích
hợp có thể tạo ra các loại vật liệu composite siêu cứng.
- Tốc độ tƣơng tác và truyền tín hiệu giữa các cấu trúc nano nhanh hơn
giữa các cấu trúc micro rất nhiều, có thể chế tạo các hệ thống nhanh hơn với
hiệu quả sử dụng năng lƣợng cao hơn.
- Vì các hệ sinh học về cơ bản có tổ chức vật chất ở thang nano nên các
bộ phận nhân tạo dùng trng tế bào có tổ chức cấu trúc nano bắt chƣớc tự nhiên
thì chúng sẽ tƣơng hợp sinh học. Điều này cực kì quan trọng trong việc bảo vệ
sức khỏe. [1]
Công nghệ nano là một khoa học liên ngành, là sự kết tinh của nhiều
thành tựu khoa học trên nhiều lĩnh vực khác nhau (bao gồm toán học, vật lý,
hoá học, y-sinh học…) và là một ngành công nghệ có nhiều tiềm năng. [2]
2.1.2 Cơ sở khoa học và ứng dụng của vật liệu nano
Một trong những đặc điểm quan trọng của vật liệu nano là kích thƣớc vô
cùng nhỏ, vì vậy số nguyên tử nằm trên bề mặt của vật liệu nano lớn hơn rất
nhiều so với vật liệu có kích thƣớc lớn hơn. Nhƣ vậy, nếu ở vật liệu thƣờng,
chỉ có một số ít nguyên tử nằm trên bề mặt, còn phần lớn các nguyên tử còn
lại nằm sâu phía bên trong, bị các lớp ngoài che chắn, thì trong cấu trúc của
vật liệu nano, hầu hết các nguyên tử đều đƣợc phơi ra bề mặt hoặc bị che chắn
không đáng kể. Do vậy diện tích bề mặt của vật liệu nano tăng lên rất nhiều so
với vật liệu thông thƣờng. Hay nói một cách khác, ở các vật liệu có kích thƣớc
nanomet, mỗi nguyên tử đƣợc tự do thể hiện toàn bộ tính chất của mình trong

tƣơng tác với môi trƣờng xung quanh. Điều này đã làm xuất hiện nhiều đặc
tính nổi trội, đặc biệt là các tính điện, quang, từ, xúc tác. [3]
4


Luận văn tốt nghiệp

SVTH: Nguyễn Hoàng Kim Ngân

Vật liệu nano là một trong những lĩnh vực nghiên cứu đỉnh cao sôi động
nhất trong thời gian gần đây. Điều đó đƣợc thể hiện bằng số các công trình
khoa học, số các bằng phát minh sáng chế, số các công ty có liên quan đến
khoa học, công nghệ nano tăng theo cấp số mũ. Sản phẩm từ vật liệu nano có
nhiều ƣu việt, trong đó có hai ƣu việt chính đó là:
- Vì kích thƣớc cấu trúc nano rất nhỏ, do đó tiêu tốn ít vật liệu, ít năng
lƣợng, ít gây ô nhiễm môi trƣờng và giá thành giảm.
- Sản phẩm công nghệ nano có nhiều tính năng mới, không thể thay thế
bằng các vật liệu khác đƣợc.
Vì vậy công nghệ nano đã nhanh chóng thâm nhập các ngành công
nghiệp và mọi lĩnh vực đời sống, các ứng dụng điển hình nhƣ:
- Công nghệ thông tin: Sự ra đời của máy tính điện tử đã mở ra cuộc
cách mạng khoa học công nghệ thông tin với những bƣớc phát triển đột phá
trong những thập niên cuối thế kỉ XX cho đến nay. Tuy nhiên, các linh kiện
máy tính sử dụng công nghệ này đã tiệm cận giới hạn lý thuyết và tiếp tục phát
triển, chúng trở nên quá đắt đỏ. Nếu không tìm ra đƣợc biện pháp thay thế hữu
hiệu các linh kiện cũ này thì sẽ không thể đáp ứng đƣợc nhu cầu của bộ nhớ
ngày càng lớn theo tốc độ phát triển rất nhanh của công nghệ thông tin. Từ đây
công nghệ nano ra đời, đã đƣa ra một giải pháp tuyệt vời cho bài toán hóc búa
này. Đó chính là chấm lƣợng tử. Chấm lƣợng tử là một hạt (bán dẫn, kim loại,
polymer) có bán kính cỡ vài nanomet. Ngƣời ta đã nghiên cứu và chế tạo đƣợc

các chip máy tính với các chấm lƣợng tử, gọi là chip nano, có độ tích hợp rất
cao, triển vọng cho phép tăng dung lƣợng bộ nhớ của máy tính lên đến có thể
chứa thông tin từ tất cả các thƣ viện trên thế giới trong thiết bị nhỏ nhƣ một
viên đƣờng. Những bộ vi xử lý đƣợc làm từ vật liệu nano khá phổ biến trên thị
trƣờng, một số sản phẩm nhƣ chuột vi tính, bàn phím cũng đƣợc phủ một lớp
nano bạc kháng khuẩn. Pin nano dù có kích thƣớc nhỏ nhƣng lƣu trữ đƣợc
nhiều điện năng hơn. [4]
- Nông nghiệp: Hiện nay, tại Việt Nam đã có một số ứng dụng của công
nghệ nano trong sản xuất các loại phân bón lá, thuốc trừ nấm bệnh cho cây
trồng. Điển hình là nguyên tố đồng (Cu) có tính chất kháng khuẩn mạnh và
càng mạnh hơn khi đƣợc chia tách thành các hạt có kích thƣớc nanomet. Nano
đồng đƣợc sử dụng nhƣ phân bón lẫn thuốc trừ nấm bệnh, vi khuẩn trên cây
trồng, trở thành một loại thuốc bảo vệ thực vật không những giúp cung cấp
dinh dƣỡng vi lƣợng đồng cho cây với liều lƣợng cực nhỏ, vừa đủ, giúp cây
thoát khỏi tình trạng ngộ độc do tích lũy đồng dƣ thừa trong đất mà còn không
độc hại cho con ngƣời và môi trƣờng. [5]

5


Luận văn tốt nghiệp

SVTH: Nguyễn Hoàng Kim Ngân

- Sức khỏe và y tế: Việc ứng dụng thành tựu của công nghệ nano vào lĩnh
vực y tế, bảo vệ sức khoẻ sẽ tạo ra bƣớc nhảy vọt mới của thị trƣờng dịch vụ y
tế và thiết bị y tế. Một số ứng dụng tiêu biểu của công nghệ nano trong lĩnh vực
này là:
+ Chẩn đoán: sử dụng các hạt nano (hạt nano vàng, nano từ, chấm lƣợng
tử,…) để đánh dấu các phân tử sinh học, vi sinh vật, phát hiện các chuỗi gen

nhờ vào cơ chế bắt cặp bổ sung của DNA hoặc cơ chế bắt cặp kháng nguyên –
kháng thể.
+ Vận chuyển thuốc: cung cấp thuốc cho từng tế bào cụ thể một cách
chính xác bằng cách sử dụng các hạt nano nhằm tăng hiệu quả, tốc độ điều trị,
tiết kiệm thuốc và tránh tác dụng phụ lên các tế bào khác.
+ Mô kỹ thuật: công nghệ nano đang nghiên cứu chế tạo và phát triển các
vật liệu nano có tính chất mô phỏng sinh học, có thể giúp tái sản xuất hoặc sửa
chữa các mô bị hƣ hỏng trong cơ thể con ngƣời, bằng cách sử dụng “giàn” dựa
trên vật liệu nano và các yếu tố tăng trƣởng.
+ Điều trị ung thƣ: sử dụng hạt nano vàng chống lại nhiều loại ung thƣ,
các hạt nano này sẽ đƣợc đƣa đến các khối u bên trong cơ thể, sau đó chúng
đƣợc tăng nhiệt độ bằng tia laser hồng ngoại chiếu từ bên ngoài đề có thể tiêu
diệt các khối u. Công nghệ nano trong tƣơng lai không xa sẽ giúp con ngƣời
chống lại những căn bệnh ung thƣ quái ác mà không cần sử dụng đến các trị
liệu độc hại và nguy hiểm. [6]
- Năng lƣợng và môi trƣờng: Giải quyết vấn đề về năng lƣợng và môi
trƣờng là một thách thức to lớn trong thế kỉ này. Trong những năm gần đây,
công nghệ nano đã giúp thu đƣợc nhiều kết quả khả quan trong lĩnh vực này.
Pin mặt trời sử dụng chất xúc tác nano để nâng cao hiệu suất chuyển năng
lƣợng của hydrocacbon thành nhiệt năng, tiết kiệm đƣợc nhiều chi phí. Các
chất làm sạch môi trƣờng cũng đang là vấn đề đƣợc quan tâm. Các loại hạt
nano hoạt tính cao có thể hấp thụ hoặc vận chuyển chất gây ô nhiễm thành
dạng keo huyền phù hoặc sol khí. Các hạt này cũng có thể tham gia vào các
quá trình hoá học phức tạp trong khí quyển hoặc trong đất mà ta có thể lựa
chọn để khắc phục hoặc làm giảm nhẹ các thảm họa ô nhiễm môi trƣờng. [7]
Ngoài những ứng dụng trên, công nghệ nano còn có rất nhiều ứng dụng
trong nhiều ngành nghề khác nhau nhƣ thực phẩm, mỹ phẩm, may mặc,…
Trên cơ sở khoa học và thực tiễn đã thu đƣợc, có thể thấy rằng chắc chắn công
nghệ nano sẽ tạo nên một cuộc cách mạng chƣa từng có trong khoa học và đời
sống.

6


Luận văn tốt nghiệp

SVTH: Nguyễn Hoàng Kim Ngân

2.1.3 Phân loại vật liệu nano
Vật liệu nano là vật liệu trong đó ít nhất một chiều có kích thƣớc
nanomet. Về trạng thái, vật liệu nano đƣợc chia thành ba loại: rắn, lỏng, khí.
Vật liệu nano đƣợc tập trung nghiên cứu hiện nay chủ yếu là vật liệu rắn, sau
đó mới tới lỏng và khí. Phân loại dựa trên tính chất vật liệu thì có các loại nhƣ:
vật liệu nano kim loại, vật liệu nano bán dẫn, vật liệu nano sinh học,… Chia
theo cấu trúc vật liệu thì có: cụm (cluster), chất keo (colloid), hạt nano
(nanoparticles), tinh thể nano (nanocrystal). Về hình dáng, vật liệu nano đƣợc
phân chia thành các loại sau:
- Vật liệu nano không chiều: cả ba chiều đều có kích thƣớc nano, không
còn chiều tự do nào cho điện tử, ví dụ: đám nano, hạt nano.
- Vật liệu nano một chiều: hai chiều có kích thƣớc nano, điện tử đƣợc tự
do trên một chiều, ví dụ: dây nano, ống nano.
- Vật liệu nano hai chiều: một chiều có kích thƣớc nano, điện tử đƣợc tự
do trên hai chiều, ví dụ: màng mỏng.
- Ngoài ra còn có vật liệu có cấu trúc nano, tức là trong đó chỉ có một
phần vật liệu có kích thƣớc nanomet, hay cấu trúc nanocomposite có cả nano
không chiều, một chiều, hai chiều đan xen lẫn nhau.
Ngƣời ta có thể phối hợp hai cách phân loại, ví dụ nhƣ “hạt nano kim
loại”, trong đó “hạt” là phân loại theo hình dáng, còn “kim loại” là phân loại
theo tính chất vật liệu. [8]
2.1.4 Chế tạo vật liệu nano
Vật liệu nano đƣợc chế tạo bằng hai phƣơng pháp: phƣơng pháp từ trên

xuống (top-down) là tạo hạt nano từ hạt có kích thƣớc lớn hơn và phƣơng
pháp từ dƣới lên (bottom-up) là hình thành hạt nano từ hạt có kích thƣớc nhỏ
hơn.
2.1.4.1 Phƣơng pháp từ trên xuống
Nguyên lý: dùng kỹ thuật nghiền và biến dạng để biến vật liệu thể khối
với tổ chức hạt thô thành cỡ hạt kích thƣớc nano. Đây là các phƣơng pháp đơn
giản, ít tốn kém nhƣng rất hiệu quả, có thể tiến hành cho nhiều loại vật liệu có
kích thƣớc khá lớn.
- Phƣơng pháp nghiền: vật liệu ở dạng bột đƣợc trộn lẫn với những viên
bi làm từ các vật liệu rất cứng và đặt trong một cái cối. Máy nghiền có thể là
nghiền lắc, nghiền rung hay nghiền quay. Các viên bi cứng va chạm vào nhau
và phá vỡ bột đến kích thƣớc nano. Kết quả thu đƣợc là vật liệu nano không
chiều (các hạt nano).
7


Luận văn tốt nghiệp

SVTH: Nguyễn Hoàng Kim Ngân

- Phƣơng pháp biến dạng: sử dụng với các kỹ thuật đặc biệt nhằm tạo ra
sự biến dạng cực lớn mà không làm phá hủy vật liệu. Nhiệt độ có thể đƣợc
điều chỉnh tùy thuộc vào từng trƣờng hợp cụ thể. Nếu nhiệt độ gia công lớn
hơn nhiệt độ kết tinh lại thì đƣợc gọi là biến dạng nóng, còn ngƣợc lại thì gọi
là biến dạng nguội. Kết quả thu đƣợc là các vật liệu nano một chiều (dây nano)
hoặc hai chiều (màng mỏng có chiều dày nanomet).
2.1.4.2 Phƣơng pháp từ dƣới lên
Nguyên lý: hình thành vật liệu nano từ các nguyên tử hoặc ion. Phƣơng
pháp này đƣợc phát triển rất mạnh mẽ vì tính linh động và chất lƣợng của sản
phẩm cuối cùng. Phần lớn các vật liệu nano hiện nay đều đƣợc chế tạo bằng

phƣơng pháp này. Phƣơng pháp từ dƣới lên có thể là phƣơng pháp vật lý,
phƣơng pháp hóa học hoặc kết hợp cả hai.
- Phƣơng pháp vật lý: là phƣơng pháp tạo vật liệu nano từ nguyên tử
hoặc chuyển pha. Nguyên tử để hình thành vật liệu nano đƣợc tạo ra từ
phƣơng pháp vật lý là bốc bay nhiệt (đốt, phún xạ, phóng điện hồ quang).
Phƣơng pháp chuyển pha là đun nóng vật liệu rồi làm nguội với tốc độ nhanh
để thu đƣợc trạng thái vô định hình, xử lý nhiệt để xảy ra chuyển pha vô định
hình – tinh thể. Phƣơng pháp vật lý thƣờng đƣợc dùng để chế tạo các hạt nano,
màng nano, ví dụ: ổ cứng máy tính.
- Phƣơng pháp hóa học: là phƣơng pháp tạo vật liệu nano từ các ion.
Phƣơng pháp hóa học có đặc điểm là rất đa dạng vì tùy thuộc vào vật liệu cụ
thể mà thay đổi kỹ thuật chế tạo cho phù hợp. Tuy nhiên, phƣơng pháp hóa
học vẫn có thể đƣợc phân chia thành hai loại chính: hình thành vật liệu nano từ
pha lỏng (phƣơng pháp kết tủa, sol-gel) và từ pha khí (nhiệt phân). Phƣơng
pháp này có thể tạo ra các hạt nano, dây nano, ống nano, màng nano, bột
nano,…
- Phƣơng pháp kết hợp: là phƣơng pháp tạo vật liệu nano dựa trên các
nguyên tắc hóa lý nhƣ điện phân, ngƣng tụ từ pha khí,... Phƣơng pháp này có
thể tạo ra các hạt nano, dây nano, ống nano, màng nano, bột nano,… [9]
2.2 Nano bạc
2.2.1 Giới thiệu về kim loại bạc
Kí hiệu hóa học của bạc là Ag, có nguồn gốc từ chữ Argentum trong
tiếng Latinh. Bạc là một kim loại chuyển tiếp, trạng thái rắn, màu trắng bóng
ánh kim, mềm, dẻo, dễ uốn. Bạc bền trong không khí, không tan trong nƣớc và
môi trƣờng kiềm nhƣng tan trong một số axit mạnh nhƣ axit nitric, sunfuric
8


Luận văn tốt nghiệp

SVTH: Nguyễn Hoàng Kim Ngân

đặc nóng… Nhiệt độ sôi, nhiệt độ nóng chảy và nhiệt thăng hoa của bạc cao
hơn nhiều so với hầu hết các kim loại khác. Về độ dẫn điện và dẫn nhiệt, bạc
đứng đầu tất cả các kim loại. Bạc cũng vƣợt xa các kim loại khác về tính dẻo,
dễ dát mỏng và dễ kéo sợi. Về mặt hoá học bạc là kim loại rất kém hoạt động.
Bạc không tác dụng với oxi không khí kể cả khi đun nóng, nên bạc đƣợc xem
là một kim loại quý điển hình. Trong tự nhiên, bạc tồn tại hai dạng đồng vị
bền là 107Ag (52%) và 109Ag (48%), hiện diện ở dạng nguyên chất, nhƣ bạc tự
sinh, hoặc dạng hợp kim với vàng hay các kim loại khác, hoặc ở trong các
khoáng vật nhƣ argentit, chlorargyrit.

Hình 2.1 Cấu trúc tinh thể bạc
Số hiệu nguyên tử: Z = 47
Khối lƣợng phân tử: 107,868 đơn vị carbon
Phân nhóm, chu kì : IB, 5
Cấu hình electron: [Kr] 4d105s1
Nhiệt độ nóng chảy: 961,78 °C (1234,93 K; 1763,2 °F)
Nhiệt độ sôi: 2162 °C (2435 K ; 3924 °F)
Độ âm điện: 1,93
Bán kính nguyên tử: 0,288 nm
Bán kính ion: 0,23 nm
2.2.2 Ứng dụng của kim loại bạc
Bạc là kim loại quý có giá trị lâu dài, đƣợc sử dụng nhƣ một khoản đầu
tƣ dạng nén, làm đồ trang sức và các đồ dùng trong gia đình. Khoa học và
công nghệ ngày càng phát triển, con ngƣời càng phát hiện ra nhiều tính chất
ƣu việt của bạc nhƣ tính quang, tính dẫn điện, dẫn nhiệt tốt nhất trong số các
kim loại…Vì vậy, bạc đã đƣợc ứng dụng nhiều trong kỹ thuật điện tử, quang
học, làm chất dẫn, chất xúc tác, chất điện phân,…
Bạc thể hiện tính độc đối với nhiều loại vi khuẩn, virus, tảo, nấm. Nhƣng

khác với các kim loại nặng khác (chì, thủy ngân), bạc không để lại ảnh hƣởng
9


Luận văn tốt nghiệp

SVTH: Nguyễn Hoàng Kim Ngân

rõ ràng tới sức khỏe và sự sống của các động vật bậc cao. Từ xa xƣa, con
ngƣời đã biết tận dụng đặc tính vƣợt trội này của bạc để phòng bệnh. Ở thời cổ
đại, ngƣời ta thƣờng thấy nhiều đồng bạc ở dƣới các giếng nƣớc, muc đích là
khử trùng nƣớc. Những năm trƣớc công nguyên, con ngƣời đã biết sử dụng
các dụng cụ bằng bạc để đựng thức ăn và đồ uống góp phần làm giảm nguy cơ
gây ngộ độc. Trong thế kỷ XX, ngƣời ta thƣờng đặt một đồng bạc trong chai
sữa để kéo dài độ tƣơi của sữa. Từ đầu thế kỷ XIX đến giữa thế kỷ XX, bạc và
các hợp chất của bạc đƣợc sử dụng để điều trị các vết bỏng và khử trùng vết
thƣơng. [10]
Sau khi nhiều loại thuốc kháng sinh ra đời và đƣợc đƣa vào ứng dụng đạt
hiệu quả cao, tác dụng kháng khuẩn của bạc dần bị lãng quên. Tuy nhiên, thực
trạng những năm gần đây cho thấy hiện tƣợng các chủng vi sinh ngày càng trở
nên kháng thuốc, các nhà khoa học đã quan tâm trở lại với việc ứng dụng khả
năng diệt khuẩn và các ứng dụng khác của bạc. Một số loại hợp chất của bạc
đƣợc bán nhƣ là thuốc điều trị một số bệnh. Bạc đƣợc sử dụng cùng với đồng
để loại bỏ các loại tảo trong bể bơi ở Mỹ bằng cách sử dụng các chất điện giải.
2.2.3 Hoạt tính kháng khuẩn của nano bạc
Bạc kim loại từ lâu đã đƣợc sử dụng làm chất diệt khuẩn, nhƣng khi ở
trạng thái phân tán với kích thƣớc nanomet thì khả năng diệt khuẩn của bạc
đƣợc tăng lên gấp bội. Nhiều nghiên cứu chỉ ra rằng hạt nano bạc cho hiệu quả
diệt khuẩn rất cao (khoảng 99%) chỉ với liều lƣợng nhỏ.
Ƣu điểm của nano Ag so với thuốc kháng sinh: nano bạc giết chết vi

khuẩn ngay lập tức bằng cơ chế ức chế hô hấp nên vi khuẩn không có khả
năng kháng lại nano bạc. Các tế bào của con ngƣời ở dạng mô nên không bị
ảnh hƣởng bởi quá trình này. Không nhƣ các thuốc kháng sinh bị hấp thụ
trong quá trình diệt khuẩn, nano bạc hoạt động nhƣ chất xúc tác mà không bị
hấp thụ hoặc hấp thụ lƣợng rất nhỏ và không ảnh hƣởng xấu đến sức khỏe.
[11]
Theo GS.Ts Phan Đình Khôi, Chủ Tịch Hội Vật lý Học Việt Nam, viện
khoa học vật liệu, nano là công nghệ của thế kỉ XXI, giúp bảo vệ và nâng cao
chất lƣợng cuộc sống. Nano bạc là một ứng dụng hoàn thiện của khoa học và
công nghệ nano đối với kim loại bạc để tăng tính năng diệt khuẩn, sát trùng,
tiêu độc và khử mùi, đƣợc ứng dụng trong một số sản phẩm nhƣ các dụng cụ
bảo quản thực phẩm, sơn, các vật liệu may mặc, mỹ phẩm… Những năm gần
đây, các nhà sản xuất thiết bị điện lạnh nhƣ Toshiba, Panasonic, Samsung đã
10


Luận văn tốt nghiệp

SVTH: Nguyễn Hoàng Kim Ngân

ứng dụng công nghệ nano bạc trong tủ lạnh, máy điều hòa, máy giặt với mục
đích diệt khuẩn.
2.2.4 Cơ chế kháng khuẩn của nano bạc
Các đặc tính kháng khuẩn của bạc bắt nguồn từ tính chất hóa học của các
ion Ag+. Hiện nay tồn tại một số quan điểm giải thích cơ chế diệt khuẩn của
hạt nano bạc đƣợc nhiều ngƣời ủng hộ nhƣ sau:
- Các nhà khoa học Hàn Quốc cho rằng: Các ion Ag+ vừa mới đƣợc giải
phóng ra từ bề mặt các hạt nano bạc sẽ tƣơng tác với các nhóm peptidoglycan
(thành phần cấu tạo nên màng tế bào của vi khuẩn) và ức chế khả năng vận
chuyển oxy của chúng vào bên trong tế bào, dẫn đến làm tê liệt vi khuẩn. Các

tế bào động vật thuộc nhóm sinh vật đa bào (con ngƣời và động vật bậc cao)
có lớp màng bảo vệ hoàn toàn khác so với tế bào vi sinh vật đơn bào (nấm, vi
khuẩn và virus). Tế bào động vật có hai lớp lipoprotein giàu liên kết đôi bền
vững có khả năng cho điện tử, do đó không cho phép các ion Ag+ xâm nhập,
vì vậy chúng không bị tổn thƣơng khi tiếp xúc với các ion Ag+. Điều này có
nghĩa nano bạc hoàn toàn không gây hại đến con ngƣời và động vật nói chung,
do cấu trúc màng tế bào bền vững và dày hơn các vi sinh vật đơn bào. [12]

Hình 2.2 Tác động của ion bạc lên vi khuẩn

11


Luận văn tốt nghiệp

SVTH: Nguyễn Hoàng Kim Ngân

- Các nhà khoa học Trung Quốc mô tả cơ chế nhƣ sau: khi ion Ag+ tƣơng
tác với lớp màng của tế bào vi khuẩn gây bệnh, nó sẽ phản ứng với nhóm
Sunphohydril (–SH) của phân tử enzym vận chuyển oxy và vô hiệu hóa enzym
này dẫn đến ức chế quá trình hô hấp của tế bào vi khuẩn. [13]

Hình 2.3 Ag+ kết hợp với nhóm – SH của enzyme vận chuyển oxi
- Ngoài ra, ion Ag+ hút mạnh các nhóm mang điện tích âm trong các
phân tử sinh học nhƣ sulfohydryl, carboxyl, phosphate phân bố ở khắp nơi trên
các tế bào vi khuẩn. Phản ứng ràng buộc này làm thay đổi cấu trúc phân tử của
các phân tử lớn, tạo ra các lỗ hổng làm thay đổi tính thấm và sự hô hấp của tế
bào. Đồng thời, ion Ag+ tấn công vào rất nhiều vị trí trong tế bào làm mất khả
năng hoạt động của các chức năng nhƣ sự tổng hợp thành tế bào, màng vận
chuyển, sự tổng hợp các axit nucleic, gây bất hoạt enzyme và làm rối loạn quá

trình sao mã DNA. Không có các chức năng này, các vi sinh vật bị kiềm chế
hoặc bị chết. [11]

Hình 2.4 Ag+ liên kết với DNA
2.2.5 Chế tạo nano bạc
Nhiều đề tài nghiên cứu khoa học trong và ngoài nƣớc đã chế tạo thành
công nano bạc bằng nhiều phƣơng pháp vật lý, hóa học khác nhau nhƣ:
- Phƣơng pháp ăn mòn laser: đây là phƣơng pháp chế tạo từ trên xuống.
Vật liệu ban đầu là một tấm bạc đƣợc đặt trong một dung dịch có chứa chất
hoạt động bề mặt. Nhờ xung động của một chùm tia laser, các hạt nano bạc có
kích thƣớc khoảng 10 nm đƣợc hình thành và đƣợc bao phủ bởi chất hoạt động
bề mặt. [14]
12