Đồ án tốt nghiệp GVHD: ThS Nguyễn Thiện Thảo MỤC LỤC DANH MỤC CÁC BẢNG v DANH MỤC CÁC HÌNH vi CHƯƠNG 1: ĐẶT VẤN ĐỀ CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ LUẬN 2.1 GIỚI THIỆU VỀ VẬT LIỆU NANO 2.1.1 Khái niệm công nghệ nano vật liệu nano .3 2.1.2 Phân loại vật liệu nano .3 2.1.3 Cơ sở khoa học công nghệ nano 2.1.3.1 Chuyển tiếp từ tính chất cổ điển đến tính chất lượng tử 2.1.3.2 Hiệu ứng bề mặt 2.1.3.3 Hiệu ứng kích thước 2.1.4 Các phương pháp tổng hợp vật liệu nano 2.1.4.1 Phương pháp từ xuống 2.1.4.2 Phương pháp từ lên .6 2.1.5 Ứng dụng vật liêu nano 2.2 NANO ĐỒNG 2.2.1 Giới thiệu đồng kim loại 2.2.1.1 Giới thiệu chung 2.2.1.2 Tính chất vật lý 2.2.1.3 Tính chất hóa học đồng 10 2.2.2 Khả kháng khuẩn đồng .10 2.2.3 Các phương pháp chế tạo nano đồng .12 2.2.3.1 Phương pháp phân hủy nhiệt 12 2.2.3.2 Phương pháp tổng hợp có hỗ trợ sóng siêu âm 13 2.2.3.3 Phương pháp điện hóa 13 2.2.3.4 Phương pháp khử hóa học .13 2.2.4 Phương pháp đánh giá vật liệu nano 14 2.2.4.1 Quang phổ UV–Vis 14 SVTH: Nguyễn Minh Lưng Đồ án tốt nghiệp GVHD: ThS Nguyễn Thiện Thảo 2.2.4.2 Đánh giá kích thước hạt thông qua kỹ thuật TEM 14 2.2.4.3 Kính hiển vi điện tử quét (SEM) 14 2.2.4.4 Phương pháp phổ nhiễu xạ tia X (XRD) 15 2.2.5 Ứng dụng nano đồng 15 2.3 TỔNG QUAN VỀ CÂY BÀNG 16 2.3.1 Đặc điểm chung bàng 16 2.3.2 Phân bố sinh thái học 16 2.3.3 Thành phần hóa học 17 2.4 TỔNG QUAN VỀ CHỦNG nấm Colletotrichum spp 17 2.4.1 Sơ lược chủng nấm Colletotrichum spp 17 2.4.1.1 Giới thiệu chung 17 2.4.1.2 Cơ chế gây bệnh Colletotrichum spp 17 CHƯƠNG 3: ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 19 3.1 ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU 19 3.2 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .19 3.2.1 Dụng cụ hóa chất 19 3.2.1.1 Hóa chất 19 3.2.1.2 Dụng cụ 19 3.2.1.3 Thiết bị sử dụng .19 3.2.2 KHẢO SÁT QUY TRÌNH TỔNG HỢP NANO ĐỒNG TỪ DỊCH CHIẾT LÁ BÀNG 20 3.2.2.1 Khảo sát điều kiện ảnh hưởng đến tạo dịch chiết 20 3.2.2.2 Khảo sát yếu tố ảnh đến trình tạo nano đồng .21 3.2.3 Nghiên cứu khả kháng khuẩn nano đồng 24 3.2.3.1 Môi trường nuôi cấy 24 3.2.3.2 Cách tiến hành thử khả kháng khuẩn dung dịch keo nano đồng 24 CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 26 4.1 NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP NANO ĐỒNG TỪ DUNG DICH CuSO4 BẰNG TÁC NHÂN KHỬ DỊCH CHIẾT LÁ BÀNG 26 4.1.1 Thu dịch chiết bàng 26 SVTH: Nguyễn Minh Lưng Đồ án tốt nghiệp GVHD: ThS Nguyễn Thiện Thảo 4.1.2 Quy trình thực 27 4.1.3 Kết khảo sát điều kiện ảnh hưởng đến tạo dịch chiết 28 4.1.3.1 Kết khảo sát thời gian tạo dịch chiết 28 4.1.3.2 Kết khảo sát tỉ lệ rắn/lỏng 30 4.1.4 Kết khảo sát yếu tố ảnh đến trình tạo nano đồng .32 4.1.4.1 Khảo sát nồng độ dung dịch đồng sulfat 32 4.1.4.2 Kết khảo sát tỉ lệ thể tích dịch chiết 34 4.1.4.3 Kết khảo sát thời gian phản ứng 35 4.1.4.4 Kết khảo sát pH môi trường tạo nano đồng .36 4.1.5 Kết khảo sát đặc tính nano đồng 38 4.1.6 Kết nghiên cứu khả kháng khuẩn nano đồng 39 CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 41 5.1 KẾT LUẬN 41 5.2 KIẾN NGHỊ .41 CHƯƠNG 6: TÀI LIỆU THAM KHẢO 42 SVTH: Nguyễn Minh Lưng Đồ án tốt nghiệp GVHD: ThS Nguyễn Thiện Thảo DANH MỤC CÁC BẢ Bảng Số nguyên tử lượng bề mặt nano hình cầu Bảng 2.2 Độ dài tới hạn số tính chất vật liệu 5Y Bảng Hóa chất 19 Bảng Dụng cụ .19 Bảng 3 Thiết bị sử dụng 20 Bảng Khảo sát thời gian tạo dịch chiết .20 Bảng Khảo sát tỉ lệ rắn/lỏng 21 Bảng Khảo sát nồng độ dung dịch đồng sulfat 22 Bảng Khảo sát tỉ lệ thể tích dịch chiết 23 Bảng Khảo sát thời gian tạo nano đồng 23 Bảng Khảo sát pH môi trường tạo nano đồng Bảng 4.1 Độ hấp thu bước sóng cực đại nano đồng tạo thành theo thời gian chiết 29 Bảng Độ hấp thu bước sóng cực đại nano đồng tạo thành theo khối lượng bàng 31 Bảng 4.3 Độ hấp thu bước sóng cực đại nano đồng tạo thành theo nồng độ đồng sulfat 33 Bảng 4.5 Độ hấp thu bước sóng cực đại nano đồng tạo thành theo thời gian phản ứng .36 Bảng 4.6 Độ hấp thu bước sóng cực đại nano đồng tạo thành theo thời gian phản ứng Bảng Kết đánh giá khả ức chế nấm Colletotrichum spp dung dịch nano đồng sau ngày cấy 40 SVTH: Nguyễn Minh Lưng Đồ án tốt nghiệp GVHD: ThS Nguyễn Thiện Thảo DANH MỤC CÁC HÌNH Hình Một dạng đồng tồn tự nhiên Hình 2 Cơ chế kháng khuẩn vật liệu nano đồng 11 Hình Cây bàng 16 Hình Thu dịch chiết bàng 26 Hình Phản ứng tạo nano đồng .27 Hình Quy trình thực nghiệm .27 Hình 4 Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng thời gian chiết đến trình tạo nano .29 Hình Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng tỉ lệ rắn/lỏng đến trình tạo nano đồng 31 Hình Ảnh hưởng nồng độ dung dịch CuSO4 đến trình tạo nano đồng 33 Hình Ảnh hưởng tỉ lệ thể tích dịch chiết đến trình tạo nano đồng 34 Hình Ảnh hưởng thời gian phản ứng đến trình tạo nano đồng .36 Hình Ảnh hưởng pH mơi trường đến q trình tạo nano đồng .37 Hình 10 Ảnh TEM nano đồng tổng hợp tác nhân khử dịch chiết bàng 38 Hình 11 Hình ảnh mẫu đối chứng mẫu nấm Colletotrichum spp phát triển mơi trường có nano đồng nồng độ khác 39 Hình 12 Theo dõi đường kính nấm Colletotrichum spp phát triển theo ngày 39 SVTH: Nguyễn Minh Lưng Đồ án tốt nghiệp GVHD: ThS Nguyễn Thiện Thảo CHƯƠNG 1: ĐẶT VẤN ĐỀ Trong năm gần đây, vật liệu nano phát triển nhanh chóng tính chất đặc biệt hẳn so với vật liệu khối từ hiệu ứng bề mặt kích thước nhỏ chúng, việc tổng hợp nano kim loại với kích thước nhỏ hình dạng khác mục tiêu quan trọng để khám phá tính chất chúng khả ứng dụng vào lĩnh vực như: quang học, hóa học, xúc tác, thiết bị sinh học [1] Trong công nghệ nano, việc nghiên cứu kích thước nano vấn đề quan trọng, mà tiêu biểu nghiên cứu nano kim loại nano Au, Ag, Pt,… Các nano kim loại thể tính chất vật lý, hóa học, sinh học khác biệt quý giá, đặc biệt tính kháng nấm, khuẩn Nano sử dụng sớm có nhiều ứng dụng việc kháng khuẩn nano kim loại quý vàng, bạc Tuy nhiên, kim loại quý có giá thành cao nên hạn chế khả ứng dụng chúng việc sản xuất với quy mô lớn Gần đây, nano đồng xem lựa chọn tốt để thay cho nano kim loại giá thành rẻ, khả dẫn điện - nhiệt tốt, có tính chất từ, quang học, hoạt tính xúc tác hay khả kháng nấm, kháng khuẩn ưu việt không nano vàng, bạc [2], [3] Các nano đồng giải phóng liên tục ion đồng, ion đồng tác động trực tiếp lên tế bào vi khuẩn theo chế đặc thù Hoạt động giải phóng ion đồng tăng cường nano đồng kích thước nhỏ diện tích bề mặt lớn cho phép tương tác gần với màng tế bào vi khuẩn Hoạt động kháng khuẩn nano đồng xu hướng thay dạng Cu (I) dạng Cu (II) Nano đồng liên kết với phân tử DNA tạo trật tự cấu trúc xoắn ốc nhờ liên kết ngang nucleic acid làm hỏng protein quan trọng nhờ liên kết với nhóm carboxyl amino sulfhydryl axit amin, điều làm cho protein tạo enzyme khơng hiệu [4] Nó làm cho protein bề mặt tế bào không hoạt động, protein cần cho việc chuyển vật chất qua màng tế bào, ảnh hưởng lên bền vững màng tế bào lipid màng tế bào Các ion đồng bên tế bào vi khuẩn làm ảnh hưởng đến q trình sinh học, thấy nano đồng có ảnh hưởng lên protein enzyme vi khuẩn tạo cho đồng có đặc tính kháng khuẩn [5], [14] Chính vậy, tổng hợp SVTH: Nguyễn Minh Lưng Đồ án tốt nghiệp GVHD: ThS Nguyễn Thiện Thảo nano đồng với tính chất vượt trội tiền đề cho nhiều lĩnh vực ứng dụng như: điện – điện tử, quang học, xúc tác, hóa học, sinh học Hiện nay, nano đồng tổng hợp nhiều phương pháp khác như: chiếu xạ điện tử, trình plasma, phương pháp khử hóa học, phân hủy nhiệt, khử điện hóa, Đặc biệt phát triển trình tổng hợp nano đồng sử dụng dịch chiết xuất thực vật đóng vai trò quan trọng đường tiết kiệm chi phí, thân thiện với mơi trường khơng sử dụng hóa chất độc hại Đặc biệt hơn, phương pháp tổng hợp nano an toàn để ứng dụng lĩnh vực y sinh học Trong tổng hợp nano phương pháp hóa học khác dẫn đến diện số loại hóa chất độc hại bề mặt nano, làm hạn chế gây tác hại không mong muốn ứng dụng lĩnh vực y sinh học [6] Cây bàng có tên khoa học Terminalia catappa L Tính đến nay, có hàng trăm cơng trình nghiên cứu bàng bao gồm lĩnh vực chiết tách, xác định thành phần hóa học hợp chất hữu chứng minh bàng có chứa nhóm chất Saponines, Flavonoids, Tannins, Ở Việt Nam, bàng dễ trồng, phát triển tốt, có mặt hầu hết địa bàn nước [6] Chính lý trên, để tăng cường mối quan tâm đến vấn đề mơi trường, giảm chi phí tổng hợp đặc biệt tạo nano để ứng dụng vào lĩnh vực y sinh học Tổng hợp nano đồng từ dịch chiết bàng phương pháp hóa học xanh, khơng sử dụng hóa chất độc hại không gây ô nhiễm môi trường nên đề tài sử dụng dịch chiết bàng để tổng hợp nano đồng định hướng ứng dụng xử lý nấm bệnh đặc biệt quan tâm nghiên cứu đề tài SVTH: Nguyễn Minh Lưng Đồ án tốt nghiệp GVHD: ThS Nguyễn Thiện Thảo CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ LUẬN 2.1 GIỚI THIỆU VỀ VẬT LIỆU NANO 2.1.1 Khái niệm công nghệ nano vật liệu nano Công nghệ nano: ngành công nghệ liên quan đến việc thiết kế, phân tích, chế tạo ứng dụng cấu trúc, thiết bị hệ thống việc điều khiển hình dáng, kích thước quy mô nanomet (nm, 1nm = 10-9 m) Ranh giới công nghệ nano khoa học nano khơng rõ ràng, nhiên chúng có chung đối tượng vật liệu nano Công nghệ nano bao gồm bốn vấn đề (cơ sở khoa học nano, phương pháp quan sát can thiệp quy mô nanomet, chế tạo vật liệu nano, ứng dụng vật liệu nano) [8] Vật liệu nano: vật liệu chiều có kích thước nanomet Chúng có nhiều đặc tính trội nhờ: kích thước đặc biệt