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

TR

B GIÁO D C VÀ ÀO T O
NG
I H C BÁCH KHOA HÀ N I
---------------------------------------

NGUY N NG C TH NH

NGHIÊN C U T NG H P,
C TR NG V T LI U T
H P C U TRÚC NANO T POLYME V I Ag, Fe3O4 VÀ
ÁNH GIÁ KH N NG NG D NG

LU N ÁN TI N S HÓA H C

Hà N i – 2015


TR

B GIÁO D C VÀ ÀO T O
NG
I H C BÁCH KHOA HÀ N I
---------------------------------------

NGUY N NG C TH NH

NGHIÊN C U T NG H P,
C TR NG V T LI U T
H P C U TRÚC NANO T POLYME V I Ag, Fe3O4 VÀ

ÁNH GIÁ KH N NG NG D NG

Chuyên ngành: Hóa lý thuy t và Hóa lý
Mã s : 62440119

LU N ÁN TI N S HÓA H C

NG

IH

NG D N KHOA H C

1. PGS. TS. TR N
2. PGS. TS. V

I LÂM

ÌNH HỒNG

Hà N i – 2015


L I CAM OAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên c u c a riêng tơi d
d n c a PGS. TS. Tr n

i Lâm và PGS. TS. V

is h

ng

ình Hồng. Các s li u,

k t qu nêu trong lu n án là trung th c và ch a t ng đ

c ai công b trong

b t c cơng trình nào khác.

T p th h

PGS.TS Tr n

i Lâm

ng d n

PGS. TS. V

Tác gi lu n án

ình Hồng

Nguy n Ng c Th nh


L IC M

Tr

c tiên, tơi xin đ

PGS.TS. Tr n
tình h

c g i l i c m

i Lâm và PGS.TS. V

N
n chân thành và sâu s c nh t t i

ình Hoàng, nh ng ng

i th y đã nhi t

ng d n tôi trong su t th i gian tôi làm nghiên c u khoa h c, h t lòng giúp

đ tôi v m i m t trong th i gian tơi làm nghiên c u sinh đ tơi hồn thành lu n án
này.
Xin trân tr ng c m n lãnh đ o Vi n K thu t Hóa h c, Vi n
h c, Tr

ng

ào t o sau

i

H Bách khoa Hà N i đã đào t o và t o đi u ki n v th i gian công

vi c trong su t th i gian tôi th c hi n lu n án này.
Xin trân tr ng c m n các đ ng nghi p t i B mơn Hóa Vơ c –
B mơn Hóa lý, Tr

ng

ic

ng,

H Bách khoa Hà N i đã đào t o và t o đi u ki n v th i

gian công vi c trong su t th i gian tôi th c hi n lu n án này.
Xin chân thành cám n PGS.TS. Tr n Th Nh Mai, Tr
Hà N i; TS. V Th Thu, Tr

ng

ng

i h c Qu c gia

i h c Khoa h c và Công ngh Hà N i; TS. Tr n

V nh Hồng, NCS. Bùi ình Long,ThS. Nguy n Lê Huy, Tr

ng

i h c Bách khoa

Hà N i; ThS. Nguy n H i Bình, Vi n Khoa h c V t li u; PGS. Ph m Gia i n, NCS.
Nguy n Th Ngoan, ThS. Bá Th Châm, Vi n Hóa h c, Vi n Hàn lâm khoa h c và
Công ngh Vi t Nam; GS. G. Martra, M.G. Faga, Tr

ng

i h c T ng h p Turin

(Italia) vì s h tr nhi t tình và nh ng đóng góp chun môn quý báu.
Xin chân thành cám n ng

i thân và b n bè đã luôn

bên, giúp đ và đ ng

viên tôi trong su t th i gian làm lu n án.
Cu i cùng xin dành nh ng l i c m n sâu n ng nh t đ n nh ng ng
th

i thân

ng trong gia đình tơi: B , m , v , con đã giành cho tôi nh ng tình c m, đ ng

viên, chia s cho tơi r t nhi u trong nh ng n m tháng làm vi c v t v này.

Nghiên c u sinh

Nguy n Ng c Th nh


M cl c
DANH M C CÁC CH

VI T T T.......................................................................... i

DANH M C CÁC B NG ........................................................................................ iii
DANH M C HÌNH V ............................................................................................ iv
M

U .................................................................................................................... 1

1. T NG QUAN ........................................................................................................ 6
1.1. V t li u nano.................................................................................................... 6
1.1.1. Gi i thi u .................................................................................................. 6
1.1.2. Phân lo i v t li u nano ............................................................................. 6
1.1.3. Các ph

ng pháp ch t o v t li u nano.................................................... 7

1.2. Chitosan ........................................................................................................... 8
1.2.1. Gi i thi u .................................................................................................. 8
1.2.2. M t s tính ch t c a chitosan ................................................................... 8
1.2.3. Ch t o v t li u nano chitosan và v t li u c u trúc nano trên n n chitosan
.......................................................................................................................... 11
1.2.4. Tình hình nghiên c u trong và ngoài n c v v t li u nano chitosan và v t
li u c u trúc nano trên n n chitosan ................................................................. 15
1.3. H t nano s t t (Fe3O4) .................................................................................. 17

1.3.1. M t s tính ch t c a h t s t t ................................................................ 17
1.3.2. Ch t o v t li u nano s t t và v t li u t h p c u trúc nano có ch a h t
nano s t t ......................................................................................................... 20
1.4. H d n truy n thu c....................................................................................... 23
1.4.1. Các h d n thu c trên c s v t li u nano .............................................. 23
1.4.2. Curcumin ................................................................................................ 25
1.5. C m bi n sinh h c ......................................................................................... 27
1.5.1. Gi i thi u ................................................................................................ 27
1.5.2.

ng d ng polyme d n làm v t li u đi n c c.......................................... 29

1.5.3. ng d ng v t li u t h p h u c – vô c c u trúc nano trong ch t o c m
bi n sinh h c ..................................................................................................... 34
1.5.4. C m bi n glucose (GOx sensors) ........................................................... 35
1.5.5. C m bi n cholesterol (ChOx sensors) .................................................... 36
1.6. V t li u nano ng d ng trong h p ph kim lo i n ng ................................... 37
1.6.1. Gi i thi u ................................................................................................ 37


1.6.2. ng d ng v t li u t h p c u trúc nano n n chitosan trong h p ph kim
lo i n ng ........................................................................................................... 38
2. TH C NGHI M VÀ PH

NG PHÁP NGHIÊN C U .................................... 40

2.1. Nguyên li u và hóa ch t ................................................................................ 40
2.2. K thu t th c nghi m ..................................................................................... 40
2.2.1. T ng h p v t li u nano chitosan và v t li u c u trúc nano trên n n chitosan
.......................................................................................................................... 40

2.2.2. T ng h p v t li u t h p c u trúc nano trên n n polyme d n ng d ng làm
v t li u c m bi n sinh h c ................................................................................ 41
2.3. Ph

ng pháp kh o sát tính ch t v t li u ........................................................ 44

2.3.1. Ph

ng pháp hi n vi đi n t quét (SEM) .............................................. 44

2.3.2. Ph

ng pháp hi n vi đi n t truy n qua (TEM) ................................... 44

2.3.3. Ph

ng pháp nhi u x tia X (XRD) ...................................................... 45

2.3.4. Ph

ng pháp ph h p th UV-Vis ......................................................... 45

2.3.5. Ph

ng pháp t k m u rung (VSM) ..................................................... 45

2.3.6. Ph

ng pháp ph h ng ngo i (IR) ......................................................... 45

2.3.7. Các ph
2.3.8. Ph

ng pháp nghiên c u đi n hóa .................................................. 46

ng pháp th ho t tính kháng khu n ................................................ 47

2.3.9. Các phân tích đi n hóa ........................................................................... 48
2.3.10.

ng đ ng nhi t h p ph và đ ng h c h p ph ................................. 50

3. T NG H P,
C TR NG V T LI U T H P C U TRÚC NANO TRÊN
N N CHITOSAN ..................................................................................................... 53
3.1. V t li u nano gossypol chitosan (GPCS) ...................................................... 53
3.1.1. C u trúc c a v t li u nano GPCS ........................................................... 53
3.1.2. Hình thái c a v t li u GPCS................................................................... 55
3.2. V t li u nano b c/chitosan (Ag/CS) .............................................................. 56
3.2.1. C u trúc c a v t li u nano Ag/CS .......................................................... 56
3.2.2. Hình thái c a nano Ag/CS ...................................................................... 58
3.2.3. Kh o sát đ ng h c c a ph n ng t ng h p nano Ag/CS ........................ 60
3.3. V t li u nano oxit s t t /chitosan (Fe3O4/CS) .............................................. 66
3.3.1. C u trúc c a v t li u nano Fe3O4/CS ...................................................... 66
3.3.2. Hình thái c a v t li u nano Fe3O4/CS .................................................... 69
3.3.3. Tính ch t t c a v t li u nano Fe3O4/CS ................................................ 70
4. T NG H P,
C TR NG V T LI U T H P C U TRÚC NANO TRÊN
N N POLYME D N ............................................................................................... 72
4.1. V t li u Fe3O4/polypyrrol (Fe3O4/PPy) ........................................................ 72

4.2. V t li u nano Fe3O4/polyanilin/poly(styrene-co-acrylic acid) (Fe3O4/
PANi/PSA) ........................................................................................................... 74
5. NGHIÊN C U ÁNH GIÁ KH N NG NG D NG C A V T LI U T
H P C U TRÚC NANO TRÊN N N CHITOSAN, POLYANILIN VÀ
POLYPYRROL ........................................................................................................ 77
5.1. V t li u nano GPCS và Fe3O4/CS trong d n truy n curcumin...................... 77
5.1.1. V t li u nano GPCS trong d n truy n curcumin .................................... 77
5.1.2. V t li u nano Fe3O4/CS trong d n truy n curcumin .............................. 81
5.2. V t li u nano Fe3O4/CS trong h p ph kim lo i n ng ................................... 84
5.2.1. V t li u nano Fe3O4/CS trong h p ph Ni(II) và Pb(II) ................................. 85
5.2.2. V t li u nano Fe3O4/CS trong h p ph Cr(VI) ............................................... 86
5.3. V t li u nano Ag/CS trong kháng khu n và c ch t bào ung th .............. 93
5.4. V t li u t h p c u trúc nano trên n n polyme d n trong ch t o c m bi n sinh
h c đi n hóa .......................................................................................................... 96
5.4.1. V t li u Fe3O4/PPy ng d ng ch t o c m bi n sinh h c đi n hóa xác đ nh
glucose .............................................................................................................. 96
5.4.2. V t li u Fe3O4/PANi/PSA ng d ng ch t o c m bi n sinh h c đi n hóa
xác đ nh cholesterol .......................................................................................... 99
K T LU N ............................................................................................................ 109
NH H

NG NGHIÊN C U TI P THEO ....................................................... 111

DANH M C CÁC CƠNG TRÌNH Ã CƠNG B C A LU N ÁN ................ 112
TÀI LI U THAM KH O ...................................................................................... 114
PH L C ............................................................................................................... 125

DANH M C CÁC CH

AA

Axit ascorbic

AC

Acetaminophen

Ag/CS

Ag/chitosan

AgNPs

H t nano b c

AuNPs

H t nano vàng

ChOx
CS

Cholesterol oxidase
chitosan

Cur

Curcumin

CV

Ph

DLS

Tán x laser

FDA

C cd

FESEM
Fe3O4/CS
EDC

VI T T T

ng pháp th vòng
c ph m Hoa k

Hi n vi đi n t phát x tr

ng

Fe3O4/chitosan
N-ethyl-N’-(3-dimethylaminopropyl) carbodiimide
hydrochloride

GP

Gossypol

GOx

Glucose oxidase

IR

Ph h ng ngo i

IC50

N ng đ

c ch 50%

PANi

Polyanilin

PSA

Poly(styrene-co-acrylic acid)

PBS

Dung d ch mu i đ m phosphat

PPy

Polypyrrol

PVA

Poly vinyl alcol

PECL

poly( -caprolacton)

MIC

N ng đ

MBC

N ng đ di t khu n t i thi u

c ch t i thi u

i


NCMCS
NHS

N-cacboxymetyl chitosan

N-hydroxysuccinimide

OCMCS

O-cacboxymetyl chitosan

SEM

Kính hi n vi đi n t quét

SWV

Ph

TEM

Kính hi n vi đi n t truy n qua

UA
UV vis
XRD

ng pháp Vơn-Ampe sóng vng

Axit uric
Ph h p th electron
Gi n đ nhi u x tia X

ii

DANH M C CÁC B NG

B ng 1-1. M t s ph ng pháp đi u ch h t nano chitosan làm ch t d n các lo i
thu c, protein khác nhau [1, 47, 50, 56, 63, 93]. ..................................................... 12
B ng 3-1. Các v trí h p th chính c a các ch t trong ph n ng ............................ 54
B ng 3-2. Kích th c c a h t nano Ag các đi u ki n ph n ng khác nhau......... 60
B ng 3-3. Th i gian và đ h p ph c a ph n ng đi u ki n nhi t đ 80oC, [Ag+] =
3,33.10-3 mmol/l, [CS] = 0,33 mg/l .......................................................................... 62
B ng 3-4. Giá tr t c đ ph n ng các nhi t đ khác nhau .................................. 65
B ng 3-5. Các v trí h p th chính c a m u chitosan, Fe3O4, Fe3O4/CS ................ 67
B ng 5-1. Các thơng s c a q trình h p ph Ni(II) và Pb(II) b ng Fe3O4/CS .... 86
B ng 5-2.Các thơng s c a ph ng trình đ ng nhi t Langmuir. ............................ 90
B ng 5-3. Thông s ph ng trình đ ng h c b c m t. ............................................. 91
B ng 5-4. Thông s ph ng trình đ ng h c b c hai ............................................... 92
B ng 5-5. So sánh kh n ng h p ph Cr(VI) v i m t s v t li u h p ph [26, 42] 93
B ng 5-6. Ho t tính kháng khu n c a nano Ag/CS ................................................. 94
B ng 5-7. Giá tr IC50 xác đ nh đ i v i các dòng t bào HepG2, Lu, MCF-7 và KB
.................................................................................................................................. 94
B ng 5-8. Quan h gi a t c đ quét và c ng đ dòng kh , oxy hóa................... 101
B ng 5-9. C ng đ dịng khi thêm cholesterol vào h đi n hóa .......................... 104
B ng 5-10.
nh y c a c m bi n ......................................................................... 106

iii


DANH M C HÌNH V
Hình 1.1 C u trúc chitin – chitosan ........................................................................... 9
Hình 1.2 C u trúc tinh th Fe3O4 ............................................................................. 17

Hình 1.3
ng cong t hố c a v t li u t ph thu c vào kích th c [11] .......... 19
Hình 1.4 S đ bi n tính chitosan đ có các d n xu t khác nhau [56] ................... 25
Hình 1.5 S đ t ng h p NOCMCS [59] ................................................................. 25
Hình 1.6 C u trúc c a curcumin .............................................................................. 26
Hình 1.7 S đ c u t o c a c m bi n sinh h c ........................................................ 28
Hình 1.8 M t s ph n t đ c s d ng làm đ u thu sinh h c [24] ......................... 29
Hình 1.9 C ch hình thành PPy [52] ...................................................................... 31
Hình 1.10 Các d ng khác nhau c a polyanilin ph thu c vào tr ng thái oxy hóa [52]
.................................................................................................................................. 32
Hình 1.11 Au NPs và Fe3O4 NPs đ c ch c n ng hóa b m t [52, 57] .................. 35
Hình 1.12 C u trúc v t li u t h p CS/clay (a) và s t o ph c gi a Cr(VI) v i CS 39
Hình 2.1 C u t o c a đi n c c (a) và hình nh th c t c a đi n c c (b) [70] ........ 42
Hình 2.2 S đ quá trình c đ nh enzym theo ph ng pháp liên k t chéo
s
d ng tác nhân glutaraldehyde .................................................................................. 44
Hình 2.3 Ph ng pháp quét th tuy n tính đa chu k .............................................. 46
Hình 2.4 Quan h gi a đi n th và dòng đi n trong ph ng pháp CV ................... 46
Hình 3.1 Ph n ng gi a chitosan và gossypol t o thành GPCS ............................. 53
Hình 3.2 Ph IR c a chitosan (a), gossypol(b) và GPCS(c) .................................... 54
Hình 3.3 Các d ng đ ng phân tautome c a gossypol .............................................. 55
Hình 3.4 nh FE-SEM c a v t li u GPCS ............................................................... 56
Hình 3.5 Ph UV–vis c a h t nano các đi u ki n ph n ng khác nhau: ............. 57
Hình 3.6 Ph UV-vis c a ph n ng theo th i gian ( nhi t đ 80oC, [Ag+] = 3,33.103
mmol/l, [CS] = 0,33 mg/l) ........................................................................................ 58
Hình 3.7 Gi n đ nhi u x tia X c a nano Ag/CS ................................................... 58
Hình 3.8 nh TEM c a các m u .............................................................................. 59
Hình 3.9 C u trúc lõi – v c a v t li u nano Ag/CS ................................................ 60




Hình 3.10 Quan h gi a ln  A∞ − At  và th i gian t c a ph n ng ......................... 63
A


∞



Hình 3.11 Ph UV-vis c a ph n ng khi thay đ i nhi t đ ph n ng (t= 6 h, [Ag+]=
3,33.10-3 mmol/l, [CS]= 0,33 mg/l) .......................................................................... 64
Hình 3.12
th t ng quan gi a ln A và 1/T......................................................... 64
Hình 3.13 C ch t o thành v t li u Ag/CS ............................................................. 66
Hình 3.14 nh nhi u x tia X c a v t li u nano Fe3O4 tinh khi t và v t li u nano
Fe3O4/CS ................................................................................................................... 67
iv


Hình 3.15 Ph IR c a chitosan, Fe3O4 và Fe3O4/CS ............................................... 68
Hình 3.16 C ch hình thành Fe3O4/CS [35] ........................................................... 69
Hình 3.17 nh TEM c a Fe3O4 (a) và Fe3O4/CS (b,c) ............................................. 70
Hình 3.18
ng cong t hóa c a Fe3O4 và Fe3O4/CS ........................................... 70
Hình 4.1 Trùng h p đi n hóa màng Fe3O4/PPy theo ph ng pháp CV t i th t -0,2V
t i +0,9V, t c đ 50mV/s, trong 20 vịng. Hình chèn bên trong là so sánh ph trùng
h p đi n hóa màng PPy và Fe3O4/PPy t i vịng th 20 ........................................... 72
Hình 4.2 Ph FT-IR c a màng PPy và Fe3O4/PPy .................................................. 73
Hình 4.3 nh SEM (a) h t nano Fe3O4 ; (b) màng PPy và (c) màng Fe3O4/PPy trùng

h p b ng ph ng pháp đi n hóa .............................................................................. 74
Hình 4.4 nh SEM và TEM c a các h t nano Fe3O4/PSA (a,b) và màng Pt/PANi (c)
.................................................................................................................................. 75
Hình 4.5 Ph IR c a màng PANi(a) và màng PANi/Fe3O4/PSA-ChOx (b) .......... 75
Hình 5.1 Ph IR c a curcumin, GPCS và Cur/GPCS .............................................. 78
Hình 5.2 nh SEM c a h t GPCS tr c (a) và sau khi t i curcumin (b) ................ 79
Hình 5.3 Ph hu nh quang c a curcumin và Cur/GPCS ......................................... 79
Hình 5.4 Các d ng tautome c a curcumin ............................................................... 80
Hình 5.5 Ph Uv-Vis và đ ng chu n c a curcumin ............................................... 80
Hình 5.6 Quá trình nh curcumin t h t nano Cur/GPCS ...................................... 81
Hình 5.7 Quy trình ch t o ph c h Cur/Fe3O4/CS ................................................ 82
Hình 5.8 Huy n phù s t t (a), Fe3O4/CS (b) và cur/Fe3O4/CS (c).......................... 82
Hình 5.9 Ph DSL c a Fe3O4/CS (a) và Cur/ Fe3O4/CS (b) .................................... 83
Hình 5.10 nh FE-SEM c a v t li u Fe3O4/CS (a) và Cur/ Fe3O4/CS (b) .............. 83
Hình 5.11 Curcumin phát quang d i ánh sáng kích thích (a) và s phát quang c a
Cur/Fe3O4/CS (b) ...................................................................................................... 84
Hình 5.12
ng đ ng nhi t Langmuir h p ph Ni(II) ........................................... 85
Hình 5.13
ng đ ng nhi t Langmuir h p ph Pb(II) .......................................... 86
Hình 5.14 nh h ng pH đ n kh n ng h p ph Cr(VI) c a v t li u nano Fe3O4/CS
.................................................................................................................................. 87
Hình 5.15 T l các d ng t n t i c a Cr(VI) trong dung d ch [26] .......................... 88
Hình 5.16 M i quan h gi a dung l ng h p ph và th i gian ............................... 89
Hình 5.17 nh h ng c a n ng đ Cr(VI) ban đ u đ n kh n ng h p ph c a v t li u
.................................................................................................................................. 89
Hình 5.18
th đ ng nhi t Langmuir đ i v i s h p ph Cr(VI).......................... 90
Hình 5.19
th đ ng h c h p ph b c m t ........................................................... 91

Hình 5.20
th đ ng h c h p ph b c hai ............................................................ 92
Hình 5.21 nh hi n vi th hi n bi n đ i hình thái t bào c a các dòng t bào HepG2,
Lu, MCF-7 và KB sau 72 gi x lý có nano Ag/CS t i các n ng đ khác nhau: 100
µg/ml (a), 25 µg/ml (b) và 6.25 µg/ml (c) và khơng có nano Ag/CS (d) .................. 95

v


Hình 5.22 Ph CV c a đi n c c Pt/Fe3O4/PPy-GOx trong dung d ch PBS khi khơng
có glucose (a) và khi có 10mM glucose (b); 15mM glucose (c)............................... 96
Hình 5.23
ng đ c tuy n đáp ng dòng c a c m bi n Pt/Fe3O4/PPy-GOx và
Pt/PPy/GOx t i E=+0,7V (vs. Ag/AgCl) khi nh ng l ng glucose đ c thêm vào h
đi n hóa .................................................................................................................... 97
Hình 5.24
ng đ c tuy n đáp ng dòng c a c m bi n Pt/Fe3O4/PPy-GOx t i
E=+0,7V (vs. Ag/AgCl) khi nh ng l ng glucose đ c thêm vào h đi n hóa ....... 98
Hình 5.25
ng chu n c a c m bi n Pt/Fe3O4/Ppy-GOx ..................................... 99
Hình 5.26 nh SEM c a màng PANi/Fe3O4/PSA–ChOx ....................................... 100
Hình 5.27 Mơ hình g n Fe3O4/PSA-ChOx vào đi n c c Pt/PANi [70] ................. 100
Hình 5.28 Ph CV c a đi n c c Pt/PANi/Fe3O4/PSA-ChOx các t c đ quét khác
nhau (t a t i j t ng ng v i 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, và 100 mV/s) trong
dung d ch PBS ........................................................................................................ 101
Hình 5.29 Quan h gi a t c đ quét và c ng đ dịng kh , oxy hóa ................... 102
Hình 5.30 Ph CV c a đi n c c Pt/PANi/Fe3O4/PSA-ChOx trong dung d ch PBS khi
khơng có cholesterol (a) và khi có 0.5 mM cholesterol trong kho ng đi n th t –0.6
đ n +0.6 V t c đ qut 50 mV/s............................................................................ 103
Hình 5.31 áp ng dịng c a c m bi n Pt/PANi/Fe3O4/PSA-ChOx khi thêm 0,2mM

cholesterol trong dung d ch PBS (pH=7) d i th +0,18v .................................... 104
Hình 5.32
ng chu n c a c m bi n Pt/PANi/Fe3O4/PSA-ChOx là hàm c a n ng
đ cholesterol ......................................................................................................... 105
Hình 5.33 áp ng dòng c a c m bi n Pt/PANi/Fe3O4/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 d ch
PBS (pH=7) d i th +0,18v ................................................................................. 106

vi


M

U

Lí do ch n đ tài
Trên th gi i, cơng ngh nano là m t l nh v c còn khá m i m nh ng đã thu hút
đ

c s quan tâm r t l n c a c ng đ ng khoa h c và các hãng s n xu t. Nhi u thành

t u ng d ng công ngh và v t li u nano trong các ngành v t li u đi n t , quang đi n
t , v t li u t , y sinh h c đã đ

c ghi nh n.

Vi t Nam, các nghiên c u v ch t o và ng d ng công ngh nano đã đ
phát đ ng t n m 1997. T đó đ n nay, nhi u nghiên c u theo h
b n v công ngh và v t li u nano và sau đó là h
ng d ng trong v t lý-đi n t , hoá h c, môi tr

s c kho ... đã đ

c ti n hành và thu đ

c

ng khoa h c c

ng nghiên c u c b n đ nh h

ng

ng, sinh h c-nông nghi p, ch m sóc

c nhi u k t qu kh quan.

Trong s các v t li u nano sinh h c, nano chitosan (CS) và các v t li u c u trúc nano
trên n n chitosan đã và đang thu hút s quan tâm c a đông đ o các nhà nghiên c u trong
nh ng n m g n đây. Nh ng v t li u này đ c đi u ch t chitosan, m t polysaccharit d i
dào trong t nhiên, ch y u tìm th y đ ng v t giáp xác, côn trùng, n m. Nano chitosan
và các d n xu t mang đ y đ nh ng đ c tr ng u vi t c a chitosan nh : (i) có tính t ng
thích sinh h c và khơng đ c h i (đã đ

cC cd

c ph m và th c ph m Hoa k cơng

nh n), (ii) có kh n ng phân h y sinh h c, (iii) có tính h p ph cao. Do đó, nh ng v t li u
này có ti m n ng ng d ng to l n trong nhi u l nh v c, đ c bi t là trong y sinh h c và môi
tr

ng. Trong y sinh h c, h t nano chitosan là m t h v n t i quan tr ng dùng đ d n

truy n thu c, gen và protein. V i kích th

c nanomet, h t nano chitosan d dàng đi qua

màng t bào, có th đ a vào c th qua nhi u đ

ng khác nhau nh dùng ngoài da, dùng

qua đ ng mi ng, qua m i…. H n n a, khi s d ng nano chitosan làm h d n thu c, ho t
ch t (thu c) đ

c b o v b i nh ng h t nano chitosan, giúp đ a thu c đ n đúng m c tiêu,

phân gi i có ki m sốt, t đó nâng cao rõ r t hi u qu đi u tr . Trong l nh v c môi tr
nano chitosan đ

ng,

c s d ng nh m t ch t h p ph hi u qu các ch t ô nhi m h u c và

kim lo i n ng. Các v t li u t h p h u c – vô c c u trúc nano trên n n chitosan nh
Ag/CS, Fe3O4/CS đã thu hút s chú ý c a nhi u nhóm nghiên c u trên th gi i. Phân tán
các h t nano b c v n có kh n ng kháng khu n trên n n chitosan cho phép t ng c ng
1


hi u n ng kháng khu n c a h v t li u này (b n thân chitosan c ng có tính kháng khu n),

đ ng th i chitosan đóng vai trị là m ng n n, giúp tránh q trình k t kh i và t ng tính
đ ng nh t c a các h t nano b c. K t h p chitosan v i h t s t t là m t gi i pháp t t trong
d n truy n thu c ung th h ng đích khi k t h p đ

c hi u ng nhi t tr ch a ung th c a

các h t nano oxit s t siêu thu n t và kh n ng d n thu c c a h b ng t tr ng ngoài…
Nh ng n m g n đây, các nghiên c u ch t o c m bi n sinh h c (biosensors) ng
d ng trong hóa h c phân tích đã và đang thu hút đ

c s quan tâm c a các nhà khoa

h c trong và ngoài n

c. C m bi n sinh h c đo tín hi u đi n hóa (electrochemical

biosensor) đáp ng đ

c các yêu c u c a hóa h c phân tích hi n đ i đó là có kh n ng

phân tích nhanh theo th i gian th c (real-time), có đ nh y, đ ch n l c và chính xác
cao; thi t b phân tích nh g n, s d ng đ n gi n, có giá thành phù h p. Trong c m
bi n sinh h c, các polyme d n đi n nh polypyrrol, polyanilin ngày càng đ

c ng d ng

nhi u, tuy nhiên đ cho c m bi n có đ nh y cao thì v t li u đi n c c ph i có đ d n cao,
s trao đ i đi n t d dàng. Do đó, vi c pha t p các h t nano kim lo i ho c oxit kim lo i
vào polypyrrol và polyanilin là m t gi i pháp th ng đ

c áp d ng.

Trên th gi i, v t li u t h p h u c – vơ c có ch a chitosan, polypyrrol, polyanilin
v i các h t nano (Ag, Fe3O4) đã đ c nghiên c u khá nhi u và đ

c đánh giá là m t trong

nh ng h v t li u có ti m n ng ng d ng r t l n. Tuy nhiên, t i Vi t Nam, các nghiên c u
h u nh m i ch d ng nghiên c u ph ng pháp ch t o (qui mơ phịng thí nghi m) và
đ c tr ng h v t li u, ch a đ a ra đ

c c s lý thuy t lý do ph i k t h p v t li u h u c

v i vô c c ng nh th nghi m các ng d ng c a chúng m t cách có h th ng.
Vì nh ng lí do đã đ c p đ n trên, chúng tôi quy t đ nh ch n đ tài nghiên c u c a
lu n án là “Nghiên c u t ng h p, đ c tr ng v t li u t h p c u trúc nano t polyme v i
Ag, Fe3O4 và đánh giá kh n ng ng d ng”.

M c tiêu c a lu n án
- M c tiêu c a lu n án là nghiên c u t ng h p, đ c tr ng hóa lý các v t li u t
h p c u trúc nano d a trên n n polyme thiên nhiên chitosan (CS) và polyme d n
polyanilin (PANi), polypyrrol (PPy) v i oxit s t t (Fe3O4) và b c (Ag): nano CS,
Ag/CS, Fe3O4/CS, Fe3O4/PPy, Fe3O4/ PANi/PSA.

2


- T đó, nghiên c u đánh giá kh n ng ng d ng c a các lo i v t li u trên trong
y sinh h c (nghiên c u kh n ng g n và nh curcumin là ch t có ho t tính tr li u cao
vào nano CS và nano Fe3O4/CS, nghiên c u kh n ng kháng khu n và c ch t bào

ung th c a nano Ag/CS, nghiên c u ch t o c m bi n sinh h c xác đ nh hàm l
glucose và cholesterol c a Fe3O4/ PPy, Fe3O4/ PANi/PSA) và môi tr

ng

ng (nghiên c u

kh n ng x lý kim lo i n ng Pb(II), Ni(II), Cr(VI) c a nano Fe3O4/CS).

N i dung c a lu n án
1. Nghiên c u t ng h p, đ c tr ng v t lý và hóa h c m t s v t li u t h p c u
trúc nano trên n n polyme thiên nhiên chitosan và polyme d n polyanilin (PANi),
polypyrrol (PPy) v i ôxit s t t (Fe3O4) và b c (Ag): nano CS, Ag/CS, Fe3O4/CS
Fe3O4/PPy, Fe3O4/ PANi, Fe3O4/ PANi/PSA c th nh sau:
- Nghiên c u t ng h p nano CS b ng ph
gossypol, đ c tr ng hóa lý b ng ph

ng pháp khâu m ch s d ng

ng pháp: ph h ng ngo i (IR), hi n vi đi n t

quét (SEM) và hi n vi đi n t truy n qua (TEM).
- Nghiên c u t ng h p v t li u nano Ag/CS s d ng CS v a là tác nhân kh
v a là tác nhân n đ nh. Xác đ nh các thơng s hóa lý c a v t li u b ng ph h p th
t ngo i kh ki n (UV-Vis), TEM. Theo dõi ti n trình ph n ng t o nano Ag/CS b ng
UV-Vis. Nghiên c u chi ti t đ ng h c c a ph n ng t ng h p v t li u nano Ag/CS
(xác đ nh b c ph n ng, n ng l

ng ho t hóa...).

- Nghiên c u t ng h p v t li u nano Fe3O4/CS b ng ph

ng pháp đ ng k t

t a. Xác đ nh các thông s đ c tr ng hóa lý c a v t li u b ng các ph

ng pháp IR,

TEM, SEM, t k m u rung (VSM).
- Nghiên c u t ng h p đi n hóa v t li u t h p c u trúc nano trên n n polyme
d n polyanilin, polypyrrol: Fe3O4/PPy, Fe3O4/ PANi/PSA. Xác đ nh các đ c tr ng
hóa lý c a v t li u b ng ph

ng pháp SEM, IR, ph

ng pháp đi n hóa: quét th vòng

(CV), đo dòng.
2. Nghiên c u đánh giá kh n ng ng d ng c a các lo i v t li u t h p c u
trúc nano t ng h p đ

c trong y sinh h c và môi tr

3

ng.


- Nghiên c u g n curcumin (Cur) là ch t có ho t tính tr li u q vào nano CS
và Fe3O4/CS. Nghiên c u kh n ng nh curcumin c a v t li u, nh m đánh giá kh

n ng ng d ng nano Fe3O4/CS trong d n thu c h

ng đích.

- Nghiên c u đánh giá kh n ng ng d ng c a v t li u nano Ag/CS trong di t
m t s lo i vi khu n gram âm, gram d

ng, n m và c ch 4 dòng t bào ung th .

- Nghiên c u ng d ng Fe3O4/PPy, Fe3O4/ PANi/PSA làm v t li u ch t o c m
bi n sinh h c đ xác đ nh n ng đ glucose và cholesterol.
- Nghiên c u đánh giá kh n ng h p ph các kim lo i n ng Pb(II), Ni(II),
Cr(VI) c a v t li u nano Fe3O4/CS. Nghiên c u chi ti t đ ng h c c a q trình h p
ph Cr(VI), ion khó x lý và có đ c tính cao nh t trong s nh ng ion trên.

Ph m vi nghiên c u và đ i t

ng nghiên c u c a lu n án

Ph m vi nghiên c u: Nghiên c u t ng h p, đ c tr ng và đ nh h

ng ng d ng

c a v t li u t h p c u trúc nano.
it

ng nghiên c u:
- M t s ph

ng pháp hóa h c t ng h p v t li u t h p c u trúc nano.

- M t s ph

ng pháp v t lý và hóa lý hi n đ i xác đ nh các tính ch t đ c

tr ng c b n c a v t li u t ng h p.
- M t s đ nh h

ng ng d ng trong y sinh h c và môi tr

v t t h p c u trúc nano đã t ng h p đ

ng c a các

c.

Tính m i và sáng t o c a lu n án
- Lu n án đã nghiên c u chi ti t đ ng h c c a ph n ng t ng h p v t li u nano
Ag/CS. T đó, tìm ra đ

cy ut

nh h

ng đ n quá trình t ng h p v t li u nano

Ag/CS. S d ng v t li u Ag/CS đ kháng m t s lo i vi khu n gram d

ng, gram

âm, n m và c ch 4 dòng t bào ung th .
- Lu n án đã nghiên c u kh n ng g n và nh curcumin c a v t li u nano CS,
Fe3O4/CS đây là c s đ có th k t h p curcumin (m t lo i d

c li u quý có kh

n ng h tr đi u tr ung th ) và nghiên c u s d n truy n thu c h
bào ung th d a trên tính ch t quang c a curcumin.
4

ng đích đ n t


- Lu n án đã nghiên c u t ng h p đ

c các lo i v t li u có kh n ng s d ng

làm c m bi n sinh h c đ xác đ nh glucose và cholesterol. ây là c s đ có th ch
t o c m bi n sinh h c phát hi n các b nh liên quan t i hàm l
cholesterol trong máu.

5

ng glucose và


1. T NG QUAN
1.1. V t li u nano
1.1.1. Gi i thi u

V t li u nano là v t li u mà c u trúc c b n c u thành nên nó có kích th c n m
thang nano. Các tính ch t m i c a v t ch t đ c phát hi n thang nano có các hi u
ng đ c bi t liên quan đ n kích th c. Vì v y, h u h t các tính ch t c a v t li u nano
ph thu c vào tính ch t và kích th c c a các “viên g ch c b n” t o nên chúng, t c
là ph thu c vào tính ch t c a các q trình v t lý x y ra thang kích th c đi n hình
c a nguyên t và phân t , hay nói đúng h n là trung gian gi a các kích th c v
mơ và các kích th c phân t ho c nguyên t [2, 18]. Khi gi m kích th c xu ng
thang nano, v t li u có nh ng tính ch t khác bi t so v i các v t li u có kích th c
thang micro cùng lo i. Ngay c các tính ch t đ c tr ng cho b n ch t c a v t li u nh
h ng s đi n mơi, đi m nóng ch y, chi t su t c ng có th b thay đ i. Ngồi ra cịn
có nhi u tính ch t đ c tr ng khác c a v t li u nh : ho t tính b m t, di n tích b m t;
các tính ch t nhi t, đi n, t , quang h c, c h c, hóa h c th m chí c sinh h c… c a
v t li u c ng b thay đ i khi gi m kích th c [18]. Trong các q trình và các hi u
ng x y ra thang nano, c h c l ng t đóng vai trị quan tr ng ch đ o. Các tính
ch t nh áp su t chuy n pha, đi m nóng ch y, tính ch t quang h c, quang đi n t ,
xúc tác, tính ch t t hay đi n c ng khác so v i v t li u cùng thành ph n thơng th ng
có kích th c c micromét tr lên và ch có th gi i thích đ c khi áp d ng các quan
đi m c a v t lý l ng t [23].
M t đ c đi m quan tr ng c a công ngh nano là kh n ng b c c u n i gi a
thang kích th c nguyên t và phân t đ n thang v mô c a k thu t và công ngh .
c đi m này d n đ n các hi u bi t m i c ng nh m ra kh n ng ch t o các thi t
b công ngh m i trong nhi u l nh v c ng d ng t đi n t đ n y h c [18], [23]. Các
v t li u/linh ki n ch c n ng; các l p ph ; các m ng hai và ba chi u dùng trong các
kinh ki n nano trong t ng lai đã làm nên m t cu c cách m ng trong khoa h c k
thu t, m ra kh n ng liên k t gi a th gi i nano v i th gi i micro [5, 6]. Vì v y
khoa h c cơng ngh có nh ng b c ti n nh y v t và công ngh nano s tr nên h t
s c quan tr ng, là m i quan tâm l n có nh h ng sâu s c đ n s phát tri n kinh t
t i nhi u n c trên th gi i [23].
1.1.2. Phân lo i v t li u nano

D a vào hình dáng c a v t li u, ng

i ta có m t s lo i v t li u nano sau:

- V t li u nano không chi u: là v t li u mà
6

đó c ba chi u đ u có kích th

c


nano, khơng cịn chi u t do nào cho đi n t (s giam hãm l ng t x y ra theo c
ba chi u không gian). Các v t li u nano c u trúc không chi u đi n hình là các đám
nano, h t nano, ch m l ng t nano... [23].
- V t li u nano m t chi u: là v t li u có t l kích th c chi u dài trên chi u
r ng (Aspect Ratio) l n, ví d , thanh nano, ng nano và dây nano. Hi n nay, t th c
nghi m ng i ta cho r ng t l aspect ratio (AR) cho hai lo i (thanh và ng nano dao
đ ng t 5/1 đ n 10/1, còn v i dây nano t l này th ng l n h n 20/1 [23].
- V t li u nano hai chi u: là v t li u trong đó m t chi u có kích th c nano, đi n
t đ c t do trên hai chi u (s giam hãm l ng t x y ra theo m t chi u trong không
gian). Các v t li u c u trúc hai chi u đi n hình là các lo i màng m ng, gi ng l ng
t … [23].
1.1.3. Các ph

ng pháp ch t o v t li u nano

t o ra các v t li u nano, hi n nay có hai cách ti p c n ch y u. Cách ti p c n
th nh t là ti p c n t trên xu ng (top-down), t c là xu t phát t các kích c l n, nh
nh t là micromét, sau đó làm gi m kích th c đ c tr ng c a v t li u xu ng kích th c

nanomét. Các s n ph m ch t o theo cách này có th đi u ch nh kích th c khá t t,
có đ c tr ng v t lý r t rõ. Các ph ng pháp th ng s d ng là các ph ng pháp v t
lý ki u quang kh c, đi kèm v i các chùm ion, các chùm h t, chùm đi n t . Nh ng
ph ng pháp này có th ch t o các v t li u có kích th c c 50 nm, tuy nhiên, ch t
l ng hình thái h c khơng cao, khá t n kém và địi h i ph i có h th ng máy móc
thi t b hi n đ i [23].
Cách ti p c n th hai là ti p c n t d i lên (bottom-up), t c là ch y u s
d ng các ph ng pháp hóa h c đ l p ghép các đ n v nguyên t ho c phân t l i v i
nhau nh m thu đ c các c u trúc nano. Cách ti p c n này v n còn t ng đ i m i,
đang ngày càng thu hút s chú ý c a nhi u nhóm nghiên c u trên th gi i và khơng
địi h i các thi t b hi n đ i [2, 18, 23].
So v i các ph ng pháp v t lý (top-down) đã đ c th ng m i hóa trong các
ng d ng cơng nghi p đ ch t o ra các c u trúc nano, các ph ng pháp hóa h c đang
chi m u th v kh n ng thu đ c các d ng c u trúc nano có hình thái h c t t và
tính đ ng nh t cao. M t s ph ng pháp nh sol-gel, th y nhi t, khuôn m m hi n
đang tr thành nh ng ph ng pháp ch y u đ c s d ng đ t ng h p các d ng c u
trúc nano khác nhau [2, 18]. u đi m chính c a các ph ng pháp này là kh n ng
đi u khi n quá trình k t t a, vì v y mà các s n ph m thu đ c có đ đ ng đ u cao,
có th đi u khi n đ c kích th c d dàng [2]. c bi t là ph ng pháp th y nhi t
k t h p v i s d ng các lo i khuôn m m đáp ng t t các yêu c u v ch t o có đi u
7


khi n các lo i c u trúc nano th p chi u nh các h t, lá thanh, ng, dây… nano khác
nhau v i phân b kích th c h p, đ ng đ u và hi u su t hình thành cao [2,23].

1.2. Chitosan
1.2.1. Gi i thi u

Chitin là m t polysacharit t n t i trong t nhiên v i s n l ng r t l n (đ ng th

hai sau cellulose), đ c tìm th y c trong đ ng v t và th c v t. Trong đ ng v t,
chitosan là m t thành ph n c u trúc quan tr ng c a v m t s đ ng v t không x ng
s ng nh : côn trùng, nhuy n th , giáp xác và giun tròn. Trong th c v t, chitin có
thành t bào n m h zygenmyctes, các sinh kh i n m m c, m t s lo i t o... [1, 58].
Chitin là polysaccarit có đ m khơng đ c, có kh i l ng phân t l n. C u trúc
c a chitin là t p h p các monosacharit (N-acetyl- -D-glucosamine) liên k t v i nhau
b i các c u n i glucozit và hình thành m t m ng các s i có t ch c. Trong các lồi
th y s n, đ c bi t là trong v tôm, cua, gh , hàm l ng chitin chi m khá cao, dao
đ ng t 14 - 35% so v i tr ng l ng khơ [34, 58]. Vì v y v tơm, cua, gh là ngu n
nguyên li u chính đ s n xu t chitin.
Trong s các d n xu t c a chitin thì chitosan là m t trong nh ng d n xu t quan
tr ng nh t vì nó có ho t tính sinh h c cao và có nhi u ng d ng trong th c t .
Chitosan thu đ c b ng ph n ng deacetyl hóa chitin, bi n đ i nhóm N-acetyl
thành nhóm amin v trí C2 b ng ki m ho c b ng enzym.
Do q trình kh acetyl x y ra khơng hồn tồn nên ng

i ta qui

cn uđ

deacetyl hóa (degree of deacetylation) DD > 50% thì g i là chitosan, n u DD < 50%
g i là chitin [20,34].
1.2.2. M t s tính ch t c a chitosan

Cơng th c c u t o:
Tên g i khoa h c: Poly(1-4)-2-amino-2-deoxy- -D-glucose; poly(1-4)-2amino-2-deoxy- -D-glucopyranose.
Công th c phân t : [C6H11O4N]n
Phân t l

ng: Mchitosan = (161,07)n

Chitosan có c u trúc tuy n tính t các đ n v 2-amino-2-deoxy- -Dglucosamine liên k t v i nhau b ng liên k t -(1-4) glucozit. Công th c c u t o c a
chitosan đ c trình bày trong Hình 1.1.

8


Hình 1.1 C u trúc chitin – chitosan
Qua c u trúc c a chitin – chitosan (Hình 1.1) ta th y chitin ch có m t nhóm
ch c ho t đ ng là -OH (H

nhóm hydroxyl b c 1 linh đ ng h n H

nhóm hydroxyl

b c 2 trong vịng 6 c nh) cịn chitosan có 2 nhóm ch c ho t đ ng là -OH, -NH2, do
đó chitosan d dàng tham gia ph n ng hóa h c h n chitin. Trong th c t các m ch
chitin - chitosan đan xen nhau, vì v y t o ra nhi u s n ph m đ ng th i, vi c tách và
phân tích chúng r t ph c t p.
M c đ deacetyl hóa:
Q trình deacetyl hóa bao g m q trình lo i nhóm acetyl kh i chu i phân t
chitin và hình thành phân t chitosan v i nhóm amin ho t đ ng hóa h c cao. M c đ
deacetyl hóa là m t đ c tính quan tr ng c a q trình s n xu t chitosan b i vì nó nh
h

ng đ n tính ch t hóa lý và kh n ng ng d ng c a chitosan sau này. M c đ

deacetyl hóa c a chitosan vào kho ng 56%-99% (nhìn chung là 80%) ph thu c vào
loài giáp xác và ph

ng pháp s d ng. Có r t nhi u ph

ng pháp đ xác đ nh m c

đ deacetyl hóa c a chitosan bao g m: chu n đ đi n th , quang ph h ng ngo i,
chu n đ b ng HI…[63].
Tr ng l

ng phân t :

Chitosan là polyme sinh h c có kh i l
th

ng ph m có kh i l

ng phân t cao. Các s n ph m chitosan

ng kho ng 100.000-1.200.000 dalton, kh i l

ph thu c quá trình ch bi n và lo i nguyên li u. Thông th
9

ng chitosan

ng, nhi t đ cao, s có


m t c a oxy và s c kéo có th d n đ n phân h y chitosan. Gi i h n nhi t đ là 280°C,
s phân h y do nhi t có th x y ra và m ch polyme nhanh chóng b phá v , do đó
kh i l

ng phân t gi m. Nguyên nhân quá trình phá v m ch polyme là s d ng

nhi t đ cao và axit đ c nh HCl, H2SO4 d n đ n thay đ i kh i l
l

ng phân t chitosan có th xác đ nh b ng ph

ng phân t . Kh i

ng pháp s c kí, phân tán ánh sáng

ho c đo đ nh t [55].
nh t:
nh t là m t nhân t quan tr ng đ xác đ nh kh i l
Chitosan phân t l

ng cao th

ng phân t c a chitosan.

ng làm cho dung d ch có đ nh t cao. M t s y u t

trong quá trình s n xu t nh m c đ deacetyl hóa, kh i l
dung d ch, đ m nh c a l c ion, pH và nhi t đ
tính ch t c a nó.

nh h

ng ngun t , n ng đ

ng đ n s n xu t chitosan và

nh t c a chitosan trong dung d ch axit axetic t ng khi pH c a

dung d ch này gi m. Tuy nhiên đ nh t c a chitosan trong dung d ch HCl l i gi m
khi pH c a dung d ch HCl gi m. Do v y, đ nh t c a chitosan là m t hàm ph thu c
vào m c đ ion hóa c ng nh l c ion. Q trình lo i protein trong dung d ch NaOH
3% và s kh trong q trình kh khống làm gi m đ nh t c a dung d ch chitosan
thành ph m. T

ng t nh v y, đ nh t c a chitosan b

nh h

ng đáng k b i các

bi n pháp x lý v t lý (nghi n, gia nhi t, h p kh trùng, siêu âm) và hóa h c (x lý
b ng ozon), khơng tính q trình làm l nh thì đ nh t c a chitosan s gi m khi th i
gian và nhi t đ x lý t ng. Dung d ch chitosan b o qu n

4°C đ

c cho là n đ nh

nh t [58].
Tính tan:
Chitin tan trong h u h t các dung môi h u c , trong khi đó chitosan tan trong
các dung d ch axit pH d
đ

i 6,0. Các axit h u c nh axetic, formic và lactic th

c s d ng đ hòa tan chitosan. Th

ng

ng s d ng nh t là dung d ch axit axetic 1%

t i pH 4,0. Chitosan c ng tan trong dung d ch HCl 1% nh ng khơng tan trong H2SO4
và H3PO4.

pH cao, có th x y ra hi n t

ng k t t a ho c đơng t ngun nhân là

do hình thành h n h p poly ion v i ch t keo anion. Tính tan c a dung d ch còn b nh
h

ng c a m c đ deacetyl hóa.
T l n ng đ gi a chitosan và axit r t quan tr ng.
10

n ng đ dung môi h u c


cao h n 50%, chitosan v n ho t đ ng nh là m t ch t gây nh t giúp cho dung d ch
m n. Có m t vài nhân t

nh h

ng đ n tính ch t dung d ch chitosan bao g m nhi t

đ và th i gian q trình deacetyl hóa, n ng đ các ch t ki m, vi c x lý s b , kích
th

c c a các ph n t [58].
M t s tính ch t lý hóa khác c a chitosan:
- Khơng đ c, tính t
nên khơng gây d
tr

ng ng sinh h c cao và có kh n ng phân hu sinh h c
ng và không gây ph n ng ph , không gây tác h i đ n môi

ng;

- C u trúc n đ nh;
- Tan t t trong dung d ch axit loãng (pH < 6,3) và k t t a nh ng giá tr pH cao
h n;
- Có tính kháng khu n t t;
- Là h p ch t cao phân t nên tr ng l

ng phân t c a nó gi m d n theo th i

gian do ph n ng t c t m ch. Nh ng khi tr ng l

ng phân t gi m thì ho t tính

kháng khu n và kháng n m khơng b gi m đi. Có kh n ng h p ph cao đ i v i

các kim lo i n ng.
-

pH < 6,3, chitosan có đi n tích d

ng;

- Trong phân t chitosan có ch a nhóm –OH, -NHCOCH3 trong các m t xích
N-acetyl-D-glucosamine có ngh a chúng v a là alcol v a là amin, v a là amid.
Ph n ng hố h c có th x y ra

v trí nhóm ch c t o ra d n xu t th O-, d n

xu t th N-;
- Chitosan là nh ng polyme mà các monomer đ

c n i v i nhau b i các liên

k t -(1-4)-glycoside; các liên k t này r t d b c t đ t b i các ch t nh : axit,
baz , tác nhân oxy hoá và các enzym thu phân [63].

1.2.3. Ch t o v t li u nano chitosan và v t li u c u trúc nano trên n n
chitosan
1.2.3.1. Ch t o v t li u nano chitosan

Hi n nay, có nhi u ph
th

ng đ

c s

d ng là: ph

ng pháp t o nano chitosan. Các ph
ng pháp khâu m ch nh t
11

ng pháp ch y u

ng (emulsion cross-


linking), ph

ng pháp gi t t /k t t a (coacervation/precipitation), ph

ng pháp h p

nh t gi t nh t

ng (emulsion-droplet coalescence), ph

ng pháp t o gel ion (ionic

gelation) và ph

ng pháp mixen đ o (reverse micellar) [1, 41, 56, 58]. B ng 1-1 tóm

t t m t s ph

ng pháp đi u ch h t nano chitosan làm ch t d n các lo i thu c,

protein khác nhau.
B ng 1-1. M t s ph

ng pháp đi u ch h t nano chitosan làm ch t d n các lo i

thu c, protein khác nhau [1, 47, 50, 56, 63, 93].
Ph

ng pháp đi u ch nano

Thu c/ protein

chitosan
Gel ion
Ph

Insulin, ricin, BSA, cyclosporine A

ng pháp gi t t /k t t a

H p nh t gi t nh t

DNA/Doxorubicin

ng

Axit gadopentetic

Mixen đ o

Ph
đ

ng pháp khâu m ch nh t

Doxorubicin

ng: H n h p nh t

ng n

c trong d u

c t o ra b ng cách phân tán dung d ch chitosan trong d u. Nh ng gi t l ng đ

làm b n b i ch t ho t đ ng b m t. Dung d ch nh t
b ng tác nhân t o n i thích h p nh

ng sau đó đ

c

c khâu m ch

glutaraldehyde. Hai nhóm –CHO c a

glutaraldehyde s ph n ng v i nhóm –NH2 c a chitosan đ khâu m ch t o h t nano

chitosan [59].
Ph

ng pháp gi t t /k t t a: Ph

ng pháp này s d ng tính ch t c a chitosan

là không tan trong dung d ch ki m. B i v y, chitosan s b k t t a, t o gi t ngay khi
dung d ch chitosan ti p xúc v i dung d ch ki m. Dung d ch ki m có th là NaOH.
Dung d ch chitosan s đ

c m t thi t b nén phun vào dung d ch ki m đ t o h t

nano.

12