Nghiên cứu tổng hợp nano bạc từ dung dịch agno3 bằng dịch chiết nước lá chè xanh và khả năng kháng khuẩn của nó trên vật liệu cacbon hoạt tính.

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG

VÕ THỊ TIẾP

NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP NANO BẠC

TỪ DUNG DỊCH AgNO3 BẰNG

DỊCH CHIẾT NƯỚC LÁ CHÈ XANH

VÀ KHẢ NĂNG KHÁNG KHUẨN CỦA NÓ

TRÊN VẬT LIỆU CACBON HOẠT TÍNH

Chuyên ngành : Hóa hữu cơ

Mã số : 60.44.27

TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

Đà Nẵng - Năm 2014

Công trình được hoàn thành tại

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG

Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS. Lê Tự Hải

Phản biện 1: PGS.TS. Lê Thị Liên Thanh

Phản biện 2: TS. Đặng Quang Vinh

Luận văn đã được bảo vệ trước Hội đồng chấm Luận văn thạc

sĩ Khoa học họp tại Đại học Đà Nẵng vào ngày 29 tháng 06

năm 2014

Có thể tìm hiểu luận văn tại:

- Trung tâm Thông tin - Học liệu, Đại học Đà Nẵng

- Thư viện Trường Đại học Sư phạm, Đại học Đà Nẵng

1

MỞ ĐẦU

1. Lý do chọn đề tài

Ngày nay công nghệ nano phát triển mạnh mẽ và được ứng

dụng trong nhiều lĩnh vực như: y học, sinh học, công nghệ xúc tác,

công nghệ thông tin, dệt may, mỹ phẩm…trong đó công nghệ nano

bạc được các nhà nghiên cứu đặc biệt quan tâm.

Ở kích thước nano, bạc tăng hoạt tính sát khuẩn lên gấp

50000 lần so với ở kích thước ion. Các hạt nano bạc có thể tiêu diệt

được 650 loài vi khuẩn khác nhau chỉ trong vòng một phút. Tất cả

các vi khuẩn đều không bị lờn với kháng sinh bạc và vì thế các hạt

nano bạc không bị mất tác dụng. Ngoài ra, các hạt nano bạc sẽ giúp

tạo ra các oxygen hoạt tính từ trong không khí hoặc trong nước và từ

đó phá hủy các tế bào của vi khuẩn. Các hạt nano bạc được đưa vào

trong mọi chất dẻo và ứng dụng khá rộng rãi trong đời sống. Nano

bạc đưa vào các polimer như polietylen (PE), polipropylen (PP), các

loại giấy, vải…có khả năng diết chết ba loại vi khuẩn: tụ cầu khuẩn

vàng, Bacillus và E. coli.

Điều chế bạc nano có rất nhiều phương pháp khác nhau, nhưng

phương pháp sinh học được xem là rẻ tiền và ít rủi ro nhất. Tăng cường

mối quan tâm đến vấn đề môi trường, trong đề tài này, sử dụng phương

pháp tổng hợp hạt nano bạc bằng cách sử dụng các chất chiết xuất từ

thực vật. Quá trình điều chế hạt nano là lành tính, không sử dụng bất kỳ

hóa chất độc hại nào.

Ở Việt Nam cũng như trên thế giới, cây chè được biết đến từ

rất lâu bởi những công dụng tuyệt vời của nó. Cây chè có tên khoa học

là Camellia sinensis thuộc họ Theaceae. Là loài cây mà lá và chồi của

chúng được dùng để sản xuất trà. Cây chè có nguồn gốc từ khu vực

Đông Nam Á, nhưng ngày nay được trồng phổ biến ở nhiều nơi trên thế

2

giới, trong các khu vực nhiệt đới và cận nhiệt đới. Nó là loại cây xanh

lâu năm mọc thành bụi hoặc các cây nhỏ, thông thường được xén tỉa để

thấp hơn 3 mét khi được trồng để lấy lá.

Việt Nam là nước nhiệt đới gió mùa, khí hậu nóng ẩm là

điều kiện thuận lợi cho việc sinh sôi và phát triển của các loài vi

khuẩn gây bệnh ảnh hưởng đến sức khỏe con người. Việc tìm một

biện pháp hạn chế ngăn ngừa các vi khuẩn có hại để bảo vệ cộng

đồng là rất cần thiết và đang được xã hội quan tâm.

Với những lý do trên, chúng tôi chọn đề tài nghiên cứu với

nội dung "Nghiên cứu tổng hợp nano bạc từ dung dịch AgNO3

bằng dịch chiết nước lá chè xanh và khả năng kháng khuẩn của

nó trên vật liệu cacbon hoạt tính".

2. Mục tiêu nghiên cứu

- Xây dựng quy trình điều chế hạt nano bạc từ dung dịch

AgNO3 bằng dịch chiết nước lá chè xanh.

- Thử tác dụng kháng khuẩn của hạt nano bạc tổng hợp được

trên vật liệu cacbon hoạt tính.

3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

Lá chè xanh được thu hái tại Đà Nẵng.

4. Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu lý thuyết

- Thu thập các thông tin tài liệu liên quan đến đề tài.

- Xử lý các thông tin về lý thuyết để đưa ra các vấn đề cần

thực hiện trong quá trình thực nghiệm.

Phương pháp thực nghiệm

- Phương pháp chiết tách: phương pháp chưng ninh sử dụng

dung môi là nước.

- Phương pháp xác định các thông số hóa lý: xác định độ ẩm,

3

hàm lượng tro.

- Phương pháp phân tích công cụ: phương pháp quang phổ

hấp thụ phân tử (UV-Vis), TEM, EDX, XRD.

- Kiểm tra tính kháng khuẩn của nano bạc trên vật liệu

cacbon hoạt tính với vi khuẩn E. coli.

5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài

- Nghiên cứu này giúp cho chúng ta hiểu biết rõ hơn về

phương pháp điều chế hạt nano bạc bằng phương pháp hóa học, lành

tính, ít độc hại.

- Tận dụng nguồn nguyên liệu sẵn có rất nhiều ở nước ta là

lá chè, để tổng hợp hạt nano bạc.

- So với các phương pháp khử trùng truyền thống, nano bạc

có tính kháng khuẩn cao, không tạo sản phẩm phụ gây độc với môi

trường và con người. Có khả năng ứng dụng trong xử lí môi trường.

6. Bố cục của luận văn

Ngoài phần mở đầu (3 trang), kết luận và kiến nghị (2 trang)

và 35 tài liệu tham khảo, luận văn gồm có 7 bảng, 40 hình và 3

chương như sau:

Chương 1 – Tổng quan

Chương 2 – Nguyên liệu và phương pháp nghiên cứu

Chương 3 – Kết quả và thảo luận

4

CHƯƠNG 1

TỔNG QUAN

1.1. KHÁI QUÁT VỀ CÔNG NGHỆ NANO

1.1.1. Lịch sử hình thành của công nghệ nano

1.1.2. Vật liệu nano

a. Khái niệm

b. Các loại vật liệu nano

1.1.3. Cơ sở khoa học

1.1.4. Tình hình nghiên cứu về hạt nano trong và ngoài

nước

1.1.5. Ứng dụng của vật liệu nano

1.1.6. Các phương pháp tổng hợp vật liệu nano

a. Phương pháp đi từ trên xuống (top-down)

b. Phương pháp đi từ dưới lên (bottom-up)

1.2. HẠT NANO BẠC

1.2.1. Giới thiệu về bạc kim loại

1.2.2. Đặc tính kháng khuẩn của bạc

1.2.3. Cơ chế kháng khuẩn của bạc

1.2.4. Giới thiệu về hạt nano bạc

1.2.5. Các phương pháp chế tạo hạt nano bạc

a. Phương pháp ăn mòn laze

b. Phương pháp khử hóa học

c. Phương pháp vật lý

d. Phương pháp hóa lý

e. Phương pháp sinh học

1.2.6. Tính chất của hạt nano bạc

1.2.7. Ảnh hưởng của nano bạc đến sức khỏe con người

5

1.2.8. Ứng dụng của nano bạc

1.3. TỔNG QUAN VỀ CÂY CHÈ

1.3.1. Giới thiệu chung

1.3.2. Đặc điểm cây chè

1.3.3. Thành phần hóa học

1.3.4. Tác dụng dược lý - Công dụng

1.4. KHÁI QUÁT VI KHUẨN

1.4.1. Khái niệm chung về vi khuẩn

1.4.2. Sơ lược về vi khuẩn ESCHERICHIA COLI (E.

COLI)

1.4.3. Tính chất nuôi cấy

1.4.4. Khả năng gây bệnh

1.4.5. Triệu chứng nhiễm khuẩn và cách phòng ngừa

1.5. CACBON HOẠT TÍNH (THAN HOẠT TÍNH)

1.5.1. Tổng quan về than hoạt tính

1.5.2. Các dạng than hoạt tính

1.5.3. Công dụng của than hoạt tính

6

CHƯƠNG 2

NGUYÊN LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.1. NGUYÊN LIỆU, DỤNG CỤ VÀ HÓA CHẤT

2.1.1. Nguyên liệu

Lá chè tươi, được mua tại chợ Hòa Mỹ, thành phố Đà Nẵng.

Cách lấy mẫu: Lấy lá chè tươi, xanh, không bị sâu mọt, không

bị dập, không bị đỏ lá. Làm sạch lá, để khô rồi xé nhỏ.

2.1.2. Dụng cụ và hóa chất

2.2. XÁC ĐỊNH THÔNG SỐ HÓA LÝ

2.2.1. Xác định độ ẩm

2.2.2. Xác định hàm lượng tro

2.3. KHẢO SÁT CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN QUÁ

TRÌNH CHIẾT LÁ CHÈ

2.3.1. Khảo sát tỉ lệ rắn/lỏng

2.3.2. Khảo sát thời gian chiết

2.4. ĐỊNH DANH THÀNH PHẦN NHÓM CHẤT HÓA HỌC

TRONG DỊCH CHIẾT LÁ CHÈ

2.4.1. Định tính nhóm chất tanin

2.4.2. Định tính nhóm chất flavonoid

2.4.3. Định tính nhóm chất saponin

2.4.4. Định tính nhóm chất alkaloid

2.5. KHẢO SÁT CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN QUÁ

TRÌNH TẠO NANO BẠC

2.5.1. Khảo sát nồng độ dung dịch bạc nitrat

2.5.2. Khảo sát tỉ lệ thể tích dịch chiết

2.5.3. Khảo sát pH môi trường tạo nano bạc

2.5.4. Khảo sát nhiệt độ tạo nano bạc

7

2.6. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU HẠT NANO BẠC

2.6.1. Phương pháp phổ tử ngoại và phổ khả kiến (UV￾VIS)

2.6.2. Kính hiển vi điện tử truyền qua (TEM)

2.6.3. Phổ tán sắc năng lượng tia X (EDX)

2.6.4. Phổ nhiễu xạ tia X (XRD)

2.7. KHẢ NĂNG KHÁNG KHUẨN CỦA NANO BẠC TRÊN

CACBON HOẠT TÍNH

2.7.1. Môi trường nuôi vi khuẩn E. coli

2.7.2. Hấp phụ nano bạc trên than hoạt tính

2.7.3. Đánh giá khả năng kháng khuẩn của nano bạc tẩm

trên than hoạt tính

2.8. SƠ ĐỒ QUY TRÌNH THỰC NGHIỆM TỔNG HỢP NANO

BẠC VÀ KHẢ NĂNG KHÁNG KHUẨN CỦA NÓ TRÊN

CACBON HOẠT TÍNH

8

CHƯƠNG 3

KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

3.1. KẾT QUẢ XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ HÓA LÍ

3.1.1. Xác định độ ẩm

Độ ẩm trung bình trong mẫu lá chè tươi là 60,17%. Với độ ẩm

này, chúng tôi không bảo quản nguyên liệu trong thời gian dài mà

thu mua và xử lý mẫu trong từng buổi thí nghiệm.

3.1.2. Xác định hàm lượng tro

Hàm lượng tro trung bình trong mẫu lá chè là rất thấp, chiếm

5,06% khối lượng lá.

3.2. KẾT QUẢ KHẢO SÁT CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN

QUÁ TRÌNH CHIẾT LÁ CHÈ

3.2.1. Khảo sát tỉ lệ rắn/lỏng

Để khảo sát sự phụ thuộc của khả năng tạo dịch chiết lá chè

xanh tối ưu (tức dịch chiết có khả năng tạo bạc nano tốt nhất) vào tỉ

lệ khối lượng lá chè/thể tích nước, chúng tôi đã tiến hành thí nghiệm

với các thông số như sau:

- Thời gian chiết: 15 phút.

- Thời gian tạo nano bạc: 30 phút.

- Nhiệt độ tạo nano bạc: nhiệt độ phòng.

- Nồng độ dung dịch AgNO3: 1mM.

- Tỉ lệ thể tích dịch chiết / dung dịch AgNO3 = 2ml/30ml.

- Môi trường pH = 5,09.

Tiến hành: Cân 4 mẫu lá chè với các khối lượng biến thiên m

gam, cho vào 4 bình cầu, chưng ninh với 200ml nước cất, trong

khoảng thời gian 15 phút. Lọc lấy dịch chiết. Lấy 2ml dịch chiết nhỏ

vào bình tam giác chứa sẵn 30ml dung dịch AgNO3, lắc đều, để thời

gian tạo nano bạc 30 phút. Sau đó đem dung dịch chứa hạt nano bạc

vừa tạo ra pha loãng 10 lần rồi đo UV-Vis. Chọn khối lượng lá chè

9

tối ưu ứng với giá trị mật độ quang cao nhất.

Đối với thông số tỉ lệ rắn lỏng, cố định thể tích nước V(H2O) =

200ml, còn giá trị khối lượng mẫu lá chè biến thiên: m = 10 gam, 15

gam, 20 gam, 25 gam.

Kết quả khảo sát sự phụ thuộc của khả năng tạo nano bạc vào

tỉ lệ rắn lỏng được biểu diễn ở hình 3.1.

Hình 3.1. Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng của tỉ lệ rắn/lỏng đến quá

trình tạo nano bạc

F Nhận xét: Từ hình 3.1 cho thấy khi tỉ lệ rắn/lỏng là khoảng

20g/200ml thì mật độ quang đo được là cao nhất (Amax = 0,098732),

nghĩa là hạt tạo thành là nano bạc và lượng nano bạc tạo thành là tốt

nhất và nếu tiếp tục tăng khối lượng mẫu lá chè thì giá trị mật độ

quang giảm dần. Có thể giải thích như sau: khi khối lượng mẫu lá

chè vượt quá 20 gam thì các chất chiết ra nhiều đã làm các hạt nano

bạc tạo ra nhanh, dễ keo tụ lại, hạt tạo thành có kích thước lớn gây

giảm mật độ quang. Vì vậy, tỉ lệ rắn lỏng thích hợp là khoảng

20g/200ml.

3.2.2. Khảo sát thời gian chiết

Để khảo sát sự phụ thuộc của khả năng tạo dịch chiết lá chè tối

ưu (tức dịch chiết có khả năng tạo bạc nano tốt nhất) vào thời gian

10

chiết, chúng tôi đã tiến hành thí nghiệm với các thông số như sau:

- Tỉ lệ rắn/lỏng: 20,00g lá chè /200ml nước cất.

- Thời gian tạo nano bạc: 30 phút.

- Nhiệt độ tạo nano bạc: nhiệt độ phòng.

- Nồng độ dung dịch AgNO3: 1mM.

- Tỉ lệ thể tích dịch chiết / dung dịch AgNO3 = 2ml/30ml.

- Môi trường pH = 5,09.

Tiến hành: Cân 20,00g mẫu lá chè, chưng ninh với 200ml

nước cất, trong khoảng thời gian t phút. Lọc lấy dịch chiết. Lấy 2ml

dịch chiết nhỏ vào bình tam giác chứa sẵn 30ml dung dịch AgNO3,

lắc đều, để thời gian tạo nano bạc trong 30 phút. Sau đó đem dung

dịch chứa hạt nano bạc vừa tạo ra pha loãng 10 lần rồi đo UV-Vis.

Chọn thời gian tối ưu ứng với giá trị mật độ quang cao nhất.

Đối với thông số thời gian chiết, các giá trị biến thiên: t = 5

phút, 10 phút, 15 phút, 20 phút, 25 phút.

Kết quả khảo sát sự phụ thuộc của khả năng tạo dịch chiết lá

chè tối ưu vào thời gian chiết được biểu diễn ở hình 3.3.

Hình 3.3. Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng của thời gian chiết đến quá

trình tạo nano bạc