Nghiên cứu tổng hợp nano vàng từ dung dịch haucl4 với dịch chiết nước lá lô hội và ứng dụng làm chất kháng khuẩn

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG

TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM

ĐỖ THỊ HIỀN TRANG

NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP NANO VÀNG TỪ

DUNG DỊCH HAuCl4 VỚI DỊCH CHIẾT NƢỚC

LÁ LÔ HỘI VÀ ỨNG DỤNG LÀM CHẤT

KHÁNG KHUẨN

Chuyên ngành: HÓA HỮU CƠ

Mã số : 8 44 01 14

TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ

HÓA HỌC

ĐÀ NẴNG - NĂM 2018

Công trình được hoàn thành tại

Trường Đại học Sư phạm - ĐHĐN

Người hướng dẫn khoa học:

PGS.TS. LÊ TỰ HẢI

Phản biện 1: TS. Đinh Văn Tạc

Phản biện 2: TS. BS. Phạm Văn Vượng

Luận văn sẽ được bảo vệ trước Hội đồng chấm Luận văn tốt

nghiệp thạc sĩ Hóa học họp tại Trường Đại học Sư Phạm – Đại học

Đà Nẵng vào ngày 7 tháng 10 năm 2018

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

Vật liệu nano có rất nhiều ứng dụng trong các lĩnh vực Vật lí,

Hóa học, Sinh học và Y học. Việc nghiên cứu về các vật liệu nano tổng

hợp và đặc tính của chúng là một trong những lĩnh vực của công nghệ

nano đang nổi lên từ hai thập kỉ qua. Trong các loại cấu trúc nano, cấu

trúc nano kim loại có những tính chất ưu việt nên thu hút được sự quan

tâm của nhiều nhà khoa học. Trong số các nano kim loai, phải kể đến

nano vàng vì những ứng dụng trong nhiều lĩnh vực như xúc tác, điện

hóa, chẩn đoán và điều trị ung thư. Ngày nay, nano vàng cũng đã được

nghiên cứu vào mục đích ức chế sự phát triển của vi khuẩn.

Có rất nhiều kỹ thuật để tổng hợp nano kim loại nói chung, nano

vàng nói riêng. Tuy nhiên hầu hết các phương pháp rất tốn kém, sử dụng

hóa chất độc hại, gây ảnh hưởng xấu tới môi trường. Do đó, phương

pháp xanh – phương pháp tổng hợp từ dịch chiết thực vật đang chiếm ưu

thế hơn cả vì nó ít tốn chi phí, đơn giản, không dùng hóa chất độc hại

nên thân thiện với môi trường và an toàn cho người sử dụng.

Cây lô hội, tên khoa học là Aloe vera, loại cây mọc quanh năm,

có tính thích nghi tốt, dễ trồng. Từ lâu người ta đã dùng nó để làm thuốc

và thực phẩm. Đã có nhiều nghiên cứu cho thấy trong loại cây này có

chưa nhiều chất hữu cơ có tính khử nên dịch chiết của chúng có thể

được dùng để điều chế nano kim loại vàng từ hợp chất HauCl4.

Trên đây là những lí do tôi quyết định chọn đề tài: “Nghiên cứu điều

chế nano vàng từ dung dịch HAuCl4 bằng dịch chiết nước lá lô hội và

ứng dụng làm chất kháng khuẩn”.

2. Mục tiêu nghiên cứu

Tổng hợp nano vàng và khảo sát tính kháng khuẩn của nó

3. Đối tƣợng và phƣơng pháp nghiên cứu

3.1. Đối tượng

Cây lô hội được trồng tại thành phố Đà nẵng.

2

3.2. 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.

Nghiên cứu thực nghiệm

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

dung môi là nước.

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

thụ phân tử (UV-Vis), phương pháp sắc kí khí ghép khổi phổ (GC-MS)

- Phương pháp đo TEM, XRD, EDX.

- Phương pháp thử tính kháng khuẩn bằng vòng tròn kháng

khuẩn tạo ra trên điã petri.

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

- Tận dụng nguồn nguyên liệu phong phú, rẻ tiền để tổng hợp

hạt nano vàng bằng phương pháp hóa học xanh.

- Ứng dụng nano vàng làm chất kháng khuẩn.

5. Bố cục của luận văn

Ngoài phần mở đầu (2 trang), kết luận và kiến nghị (1 trang) và

43 tài liệu tham khảo, luận văn gồm có 12 bảng, 36 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

3

CHƢƠNG 1

TỔNG QUAN

1.1. VẬT LIỆU NANO

1.1.1. Khái niệm vật liệu nano

1.1.2. Tính chất đặc biệt của vật liệu nano

1.1.3. Phân loại vật liệu nano

1.1.4. Nguồn gốc lịch sử

1.1.5. Tính chất của hạt nano kim loại

1.2. HẠT NANO KIM LOẠI

1.2.1. Nguồn gốc lịch sử

1.2.2. Tính chất của hạt nano kim loại

1.3. TỔNG HỢP NANO KIM LOẠI

1.3.1. Phƣơng pháp từ trên xuống

1.3.2. Phƣơng pháp từ dƣới lên

1.4. XÁC ĐỊNH ĐẶC TRƢNG CỦA CÁC HẠT NANO KIM LOẠI

1.5. TỔNG HỢP NANO KIM LOẠI BẰNG PHƢƠNG PHÁP SINH

HỌC (SINH TỔNG HỢP NANO KIM LOẠI)

1.5.1. Nguyên liệu trong phƣơng pháp sinh tổng hợp

1.5.2. Các bƣớc của quá trình sinh tổng hợp

1.5.3. Nguyên tắc của quá trình sinh tổng hợp

1.5.4. Ƣu điểm của quá trình sinh tổng hợp

1.5.5. Chất khử sinh học

1.5.6. Ƣu điểm của việc sử dụng thực vật để điều chế nano kim loại

1.6. ỨNG DỤNG CỦA HẠT NANO KIM LOẠI

1.7. VẬT LIỆU VÀNG NANO

1.7.1. Giới thiệu về kim loại vàng

1.7.2. Hiện tƣợng cộng hƣởng plasmon bề mặt (SPR)

1.7.3. Ảnh hƣởng của hình dạng hạt nano vàng lên đặc tính quang

học

1.7.4. Ảnh hƣởng của kích thƣớc hạt nano

4

1.7.5. Ảnh hƣởng của sự kết tụ

1.7.6. Một số phƣơng pháp tổng hợp nano vàng

1.8. CÂY LÔ HỘI

1.8.1. Giới thiệu về cây lô hội

1.8.2. Nguồn gốc lịch sử

1.8.3. Thành phần hóa học

1.8.4. Ích lợi của cây lô hội

1.9. KHẢ NĂNG KHÁNG KHUẨN CỦA NANO VÀNG

1.9.1. Giới thiệu về vi khuẩn

1.9.2. Vi khuẩn E. coli

1.9.3. Ứng dụng kháng khuẩn của vàng nano

CHƢƠNG 2

NGUYÊN LIỆU, NỘI DUNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.1. Nguyên liệu, dụng cụ và hóa chất

2.1.1. Nguyên liệu

Cây lô hội

Cách lấy mẫu: Lấy cây lô hội, xanh, không bị sâu mọt, không bị

dập. Làm sạch, để rảo rồi cắt nhỏ.

2.1.2. Dụng cụ, thiết bị và hóa chất

a. Dụng cụ và thiết bị

- Bình định mức 1 lít; bếp điện; cốc thủy tinh 50mL, 100mL,

250mL; bình tam giác có nút nhám 100mL; pipet 1mL, 5mL, 10mL,

25mL, 50mL; nhiệt kế; chén sứ, giấy lọc, phễu chiết.

- Cân phân tích, bếp điện, máy khuấy từ, bếp cách thủy, máy đo

pH, đĩa Petri.

- Máy đo quang phổ tử ngoại-khả kiến UV-Vis, máy cô quay chân

không, máy đo pH, máy đo EDX, XRD, TEM.

b. Hóa chất

5

Bảng 2.1. Các hóa chất đƣợc sử dụng trong nghiên cứu đề tài

Tên hóa chất Nguồn gốc

Độ tinh

khiết

Hydrogen tetrachloroaurate (III) trihydrate

(HAuCl4.3H2O)

Merk, Đức PA

Axit clohidric (HCl) Trung Quốc P

Natri hidroxit (NaOH) Trung Quốc P

Hexan Trung Quốc P

Clorofom Trung Quốc P

Etyl axetat Trung Quốc P

Cồn 960 Trung Quốc

2.2. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU

- Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình chiết cây lô hội.

- Xác định thành phần hóa học dịch chiết nước cây lô hội.

- Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình tạo nano vàng.

- Xác định đặc trưng của hạt nano vàng điều chế được.

- Nghiên cứu khả năng kháng khuẩn của dung dịch keo nano

vàng.

2.2.1. Khảo sát các yếu tố ảnh hƣởng đến quá trình chiết cây lô hội

Hiệu suất chiết các chất hữu cơ trong cây lô hội với dung môi

nước được đánh giá thông qua hiệu suất tạo nano vàng, sau đó lấy lần

lượt 5mL mỗi dịch chiết thu được và điều chế nano vàng theo qui trình

như Hình 2.2 với 20 mL dung dịch HAuCl4 nồng độ 100ppm. Sau 60

phút, tiến hành đo phổ UV-Vis để tìm dung dịch có mật độ quang cực

đại. Dung dịch keo nào giá trị mật độ quang cực đại (Amax) lớn nhất thì

tương ứng giá trị khối lương lô hội ban đầu tối ưu nhất.

Qui trình chuẩn bị dịch chiết nước lô hội được trình bày trên

Hình 2.1.

6

Hình 2.1. Qui trình thu dịch chiết nƣớc lá lô hội

Qui trình điều chế dung dịch keo nano vàng được trình bày trên

Hình 2.2.

Hình 2.2. Qui trình điều chế dung dịch keo nano vàng

a. Khảo sát ảnh hưởng tỉ lệ khối lượng lô hội với thể tích nước cất

b. Khảo sát ảnh hưởng của thời gian chiết

2.2.2. Xác định thành phần các chất trong dịch chiết nƣớc lô hội

Sau khi có dịch chiết lô hội trong nước, lấy dịch chiết thu được tiếp

tục chiết lần lượt với các dung môi n-hexan, chloroform và etyl axetat,

đo GC-MS từng phân đoạn chiết để xác định thành phần các chất hữu

cơ. Quá trình chiết với lần lượt từng dung môi được thực hiện như Hình

2.3.

+ nước cất

Cây lô hội

tươi được

rửa sạch,

thái nhỏ

Đun trong bếp cách

thuỷ ở

100 oC, để nguội

Hỗn hợp dịch

chiết

Lọc

Dịch

chiết

7

Hình 2.3. Qui trình chiết với các dung môi hexan, cloroform, etylaxetat

Chiết với dung môi hexan

Dịch chiết nước

lá lô hôi

Dịch chiết cloroforrm

Dịch chiết hexan

Đo GC-MS

Chiết với dung môi

Cloroform

Kết quả

Dịch chiết 1

Dịch chiết 2

Đo GC-MS

Kết quả

Chiết với dung môi

etylaxetat

D Dịch chiết ịch chiết

etylaxetat

Đo GC-MS

Kết quả

8

2.2.3. Xác định thành phần hóa học trong dịch chiết cây lô hội với dung

môi etanol

Quá trình chiết lô hội trong dung môi etanol được thực hiện như Hình

2.4. Dịch chiết thu được đem đo GC-MS để xác định thành phần các

chất hữu cơ. Quá trình này được thực hiện nhằm so sánh thành phần các

chất hữu cơ thu được khi chiết với dung môi là etanol với dung môi là

nước.

Hình 2.4. Qui trình chiết cây lô hội với dung môi etanol

2.2.4. Khảo sát các yếu tố ảnh hƣởng đến quá trình tạo nano vàng.

a. Khảo sát ảnh hưởng của tỉ lệ thể tích nước lô hội với thể tích dung

dịch HAuCl4.

b. Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ tạo nano vàng.

c. Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ HAuCl4.

d. Khảo sát ảnh hưởng của pH.

2.2.5. Xác định đặc trƣng của nano vàng

a. Phương pháp phổ hồng ngoại khả kiến (Uv-Vis)

b. Phương pháp kính hiển vi điện tử truyền qua (TEM)

c. Phương pháp nhiễu xạ tia X (XRD)

d. Phương pháp phổ tán xạ năng lượng tia X (EDX)

Cây lô hội tươi được

rửa sạch, thái nhỏ Đun trong bếp cách

thuỷ 60oC, để nguội

+ etanol Hỗn hợp chiết

Lọc

Dịch chiết

Đo GCMS

Kết quả

9

2.2.6. Nghiên cứu khả năng kháng khuẩn của dung dịch keo nano

vàng.

Nghiên cứu khả năng kháng khuẩn của dung dịch keo nano vàng

được thực hiện tại phòng Vi sinh – Đại học Y-Dược – Đại học Huế với

phương pháp thử tính kháng khuẩn bằng vòng tròn kháng khuẩn tạo ra

trên điã petri, được tiến hành với vi khuẩn E. Coli.

CHƢƠNG 3

KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

3.1. KẾT QUẢ KHẢO SÁT CÁC YẾU TỐ ẢNH HƢỞNG ĐẾN

QUÁ TRÌNH CHIẾT

3.1.1. Khảo sát ảnh hƣởng tỉ lệ khối lƣợng lô hội với thể tích nƣớc

Khảo sát ảnh hưởng của tỉ lệ khối lượng lô hội với thể tích nước

cất được thực hiện bằng cách thay đổi khối lượng lô hội lần lượt là 10

gam, 20 gam, 30 gam, 40 gam, 50 gam theo qui trình điều chế dịch chiết

như Hình 2.1 với 100mL nước cất, đun trong bếp cách thủy ở 100oC

trong 30 phút.

Kết quả đo phổ UV-Vis của các mẫu dung dịch keo tại các giá

trị khối lượng lô hội khác nhau được trình bày ở Bảng 3.1.

Bảng 3.1. Giá trị Amax và

max

của các mẫu dung dịch AuNP tại các

giá trị khối lƣợng lô hội khác nhau

STT

Khối lƣợng lô

hội, gam

Giá trị mật độ

quang cực đại

(Amax)

Bƣớc sóng hấp

thụ cực đại

(

max

, nm)

1 10 0,252 554

2 20 0,300 561

3 30 0,258 562

4 40 0,221 556

5 50 0,206 558