Đánh giá khả năng tiêu diệt Escherichia coli và Salmonella enterica của màng lọc polyester có gắn nano đồng

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:4

Thêm vào BST

Báo xấu

21
lượt xem 3
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Nghiên cứu đánh giá khả năng tiêu diệt vi khuẩn của nano đồng gắn trên màng PET trên hai chủng vi khuẩn Escherichia coli và Salmonella enterica. Từ những thí nghiệm kiểm chứng, màng lọc gắn nano đồng có phân bố kích thước nằm trong khoảng từ 1-300nm, chiếm tỷ lệ nhiều nhất (71%) là các hạt nano nằm trong khoảng kích thước từ 50-150nm.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Đánh giá khả năng tiêu diệt Escherichia coli và Salmonella enterica của màng lọc polyester có gắn nano đồng

Giải thưởng Sinh viên nghiên cứu khoa học Euréka lần 20 năm 2018 Kỷ yếu khoa học ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG TIÊU DIỆT ESCHERICHIA COLI VÀ SALMONELLA ENTERICA CỦA MÀNG LỌC POLYESTER CÓ GẮN NANO ĐỒNG Nguyễn Thu Quyên* Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP. Hồ Chí Minh *Tác giả liên lạc: thuquyennguyen96@gmail.com TÓM TẮT Nghiên cứu này sử dụng phương pháp hóa học, thân thiện với môi trường để gắn nano đồng lên màng lọc polyester (PET) bằng cách sử dụng acid ascorbic làm chất khử, đồng thời là chất bao (capping agent). Tiến hành thay đổi điều kiện ngâm màng PET trong dung dịch phức đồng [Cu(OH)4] 2- nhằm khảo sát khả năng gắn các hạt nano đồng trên sợi PET. Nghiên cứu đánh giá khả năng tiêu diệt vi khuẩn của nano đồng gắn trên màng PET trên hai chủng vi khuẩn Escherichia coli và Salmonella enterica. Từ những thí nghiệm kiểm chứng, màng lọc gắn nano đồng có phân bố kích thước nằm trong khoảng từ 1-300nm, chiếm tỷ lệ nhiều nhất (71%) là các hạt nano nằm trong khoảng kích thước từ 50-150nm. Bên cạnh đó, màng PET có gắn nano đồng khảo sát cũng cho thấy khả năng tiêu diệt E.coli tốt hơn S. enterica. Cụ thể, khi cho dung dịch Phosphate Buffered Saline (PBS) (pH = 7,4) lây nhiễm vi khuẩn đi qua màng lọc PET có gắn nano đồng, kết quả E. coli bị tiêu diệt hoàn toàn khi mật độ vi sinh vật đạt log5 (CFU/ml) và giảm từ log6 (CFU/ml) xuống log0,45 (CFU/ml) đạt hiệu suất tiêu diệt 99,9997%. Từ khóa: Nano đồng, CuNPs, polyester. APPLIED EVALUATING THE ABILITY TO DESTROY ESCHERICHIA COLI AND SALMONELLA ENTERICA OF POLYESTER FILTER INCORPORATED COPPER NANOPARTICLES Nguyen Thu Quyen* Ho Chi Minh City University of Technology and Education *Corresponding Author: thuquyennguyen96@gmail.com ABSTRACT This study used the chemical method which is friendly with enviroment to incorporate copper nanoparticles on polyester fabric by ascorbic acid. Ascorbic acid is not only used as a reducing agent, but also is used as a capping agent. This study evaludated the ability to destroy Escherichia coli and Salmonella enterica of polyester filter incorparated copper nanoparrticles. From the tests, the polyester filter has the size of copper nanoparticles which range from 1 to 300nm. The size of copper nanoparticles which are from 50 to 150nm accounted 71% per total of copper nanoparticles. Besides, PET filter incorparated copper nanoparrticles can destroy E. coli better than S. enterica. The desity of E. coli decreased from log6 (CFU/ml) to log0,45 (CFU/ml). The bactericidal performance is 99,9997%. Keywords: Copper nanoparticles, CuNPs, polyester. 233
Giải thưởng Sinh viên nghiên cứu khoa học Euréka lần 20 năm 2018 Kỷ yếu khoa học TỔNG QUAN nghiên cứu vì những tính năng ưu việt Trong công nghệ nano, nghiên cứu các (ví dụ, khả năng chịu mài mòn cao hạt nano kim loại như hạt nano Au, Ag, (Palova Santos, Sérgio Henrique Pt, Cu, ... là một khía cạnh quan trọng Pezzin, 2003), khả năng chống chịu tốt và tiêu biểu. Các hạt nano kim loại thể trong nhiều môi trường (Li-na, 2013) hiện những tính chất vật lý, hóa học, và sự phổ biến của màng lọc trong ứng sinh học khác biệt và vô cùng quý giá, dụng lọc thực phẩm quy mô công trong số đó là tính kháng khuẩn. Hạt nghiệp. nano được sử dụng sớm và có nhiều ứng dụng trong việc kháng khuẩn là VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP các hạt nano kim loại quý như vàng, NGHIÊN CỨU bạc. Tuy nhiên, với chi phí tổng hợp Vật liệu tốn kém, giá thành cao thì việc sử dụng Màng lọc PET, Escherichia coli nano vàng, bạc trên một quy mô lớn là VTCC-B-482 và Salmonella enterica khó có thể thực hiện được. Trong khi VTCC-B-480. đó đồng là một kim loại khá dồi dào, Phương pháp nghiên cứu phổ biến, rẻ tiền và dễ tìm thấy trong Chuẩn bị màng lọc polyester có gắn tự nhiên. Các nghiên cứu đã nêu trên nano đồng cũng cho thấy các hạt nano đồng được Phương pháp tổng hợp nano đồng dựa chế tạo ra mang những tính năng ưu theo phương pháp của Theresa A. việt không kém gì các hạt nano vàng, Dankovich & James A. Smith (2014) bạc, đặc biệt là tính kháng khuẩn. Cùng với một số thay đổi. với việc gia tăng không ngừng của các Đánh giá khả năng tiêu diệt loại vi khuẩn gây bệnh đang đe dọa Escherichia coli và Salmonella cuộc sống của con người và các sinh enterica của màng lọc polyester vật khác thì việc nghiên cứu chế tạo được gắn nano đồng sản phẩm mới có thể kháng khuẩn là Phương pháp được dựa trên nghiên cứu hướng đi mới và cấp thiết. Có rất nhiều của N. Mat Zain và cộng sự (2014) với phương pháp khác nhau để tổng hợp một số thay đổi. các hạt nano đồng, nhưng chúng tôi Các phương pháp khảo sát khác chọn phương pháp tổng hợp nano đồng Đo hàm lượng Cu2+ có trên màng bằng bằng tác nhân khử là acid ascorbic - phương pháp máy quang phổ phát xạ một loại acid không độc hại và có thể ICP-OES (Inductively couple plasma – sử dụng trong thực phẩm. Hiện nay, chỉ optical emission spectrometry). Xác có những nghiên cứu tạo hạt nano trên định sự có mặt của nano đồng, hình giấy lọc như nghiên cứu của Theresa thái kính hiển vi điện tử quét (SEM) A. Dankovich & James A. Smith kết hợp đo Energy Dispersive X-ray (2014) nghiên cứu tạo ra giấy lọc có (EDX) và phân bố kích thước hạt nano gắn nano đồng kháng E. coli nhằm mục đồng sử dụng phần mềm ImageJ đích lọc nước. Trong một nghiên cứu (Version 1,49u). khác của Theresa A. Dankovich Phân tích thống kê số liệu (2014), nhóm tác giả nghiên cứu tạo Sự khác biệt về mặt ý nghĩa thống kê giấy có gắn nano bạc sử dụng bức xạ vi giữa các điều kiện thí nghiệm được xử sóng để kháng E. coli và Enterococci lý ANOVA bằng phần mềm SPSS faecalis nhằm mục đích lọc nước. (Version 20.0, SPSS, Chicago, IL, Chúng tôi chọn màng lọc PET để USA) và Excel 2013. 234
Giải thưởng Sinh viên nghiên cứu khoa học Euréka lần 20 năm 2018 Kỷ yếu khoa học KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN A B C Hình 1. Mẫu màng lọc polyester qua các giai đoạn trong quá trình tổng hợp nano đồng (A) màng polyester ban đầu, (B) màng polyester sau khi ngâm trong dịch [Cu(OH)4] 2-, (C) màng lọc polyester đã gắn nano đồng. Ảnh hưởng của thời gian ngâm cấu trúc màng PET vốn chứa hai trong dung dịch [Cu(OH)4]2- đến nguyên tố này. Phổ này chỉ đúng với vị hàm lượng đồng tạo thành gắn trên trí đo và không mang tính đại diện cho màng lọc polyester toàn bộ màng PET có gắn nano đồng. Khi tăng thời gian ngâm màng lọc PET Kiểm tra khả năng tiêu diệt vi trong dung dịch [Cu(OH)4]2-, xét trong khuẩn của màng lọc polyester có khoảng thời gian từ 40 phút đến 120 gắn nano đồng trên Escherichia phút, hàm lượng nano đồng gắn trên coli và Salmonella enterica màng lọc PET có xu hướng tăng. Kết Khả năng tiêu diệt trên hai chủng vi quả hàm lượng đồng tăng được giải khuẩn E. coli và S. enterica khá cao thích là do thời gian ngâm màng PET còn có thể được giải thích là do kích càng lâu, màng PET bị dung dịch kiềm thước hạt nano đồng nhỏ dễ xâm nhập bẻ gãy liên kết càng nhiều và gốc - vào tế bào, diện tích bề mặt lớn tăng COO- được tạo ra càng nhiều làm Cu2+ khả năng tiếp xúc với tế bào cao hơn so liên kết tĩnh điện với màng PET tăng, với các các đồng dạng khối (Laura từ đó tạo ra nhiều hạt nano đồng. Trong Tamayo, et al., 2016; Umer, et al., nghiên cứu của (Bharat H Patel & 2012). Mặc khác, việc gắn nano đồng Debapriya Chattopadhyay, 2015), trên màng lọc PET không chỉ là chất hỗ cũng cùng thí nghiệm cố định nano trợ tạo nano đồng thời cũng góp phần đồng lên màng PET, hàm lượng đồng làm tăng hoạt tính kháng khuẩn (Laura tạo ra là 2×10-4 mg/cm2 thấp hơn Tamayo, et al., 2016). nhiều so với nghiên cứu này (960×10- Khả năng kháng khuẩn của nano đồng 4 mg/cm2) khi sử dụng acid ascorbic. trên S. enterica yếu hơn trên E. coli Hình thái, kích thước và sự phân bố điều này có thể được giải thích là do của nano đồng trên màng polyester lớp màng sinh học (biofilm) gây ra. S. Phổ EDX cho thấy sự xuất hiện của enterica và E. coli đều có khả năng tạo peak đồng tương tự nghiên cứu của màng sinh học (Claire Prigent- (Bharat H Patel & Debapriya Combaret, et al., 2001). Theo nghiên Chattopadhyay, 2015). Phổ EDX cũng cứu Diana Rodrigues và cộng sự cho thấy ngoài sự hiện diện của đồng (2011) chứng minh được rằng, khi mật còn có carbon và oxy là do thành phần độ vi khuẩn đạt ≥ 105 log (CFU/ml) thì 235
Giải thưởng Sinh viên nghiên cứu khoa học Euréka lần 20 năm 2018 Kỷ yếu khoa học mới có sự hình thành màng sinh học. Khi tăng thời gian ngâm màng lọc PET Do đó, sự khác biệt về khả năng diệt trong dụng dịch [Cu(OH)4]2-, hàm khuẩn của nano đồng đối với E. coli và lượng nano đồng tạo thành trên màng S. enterica trong nghiên cứu của chúng cũng tăng lên. Hàm lượng nano đồng tôi là phù hợp với các nghiên cứu trước tổng hợp được cao nhất đạt được là đây. 0,096mg/cm2. Các hạt nano đồng tạo thành có phân bố kích thước rộng và KẾT LUẬN đường kính hạt nano đồng tạo thành từ Thông qua nghiên cứu này, chúng tôi 50-150nm chiếm cao nhất (71%). đưa ra một số kết luận: Khả năng tiêu diệt E. coli cao, giảm Chúng tôi đã tổng hợp thành công nano được 5,5 log (CFU/ml) (hiệu suất tiêu đồng và cố định được nano đồng lên diệt 99,9997%) và S. enterica giảm màng lọc PET bằng phương pháp hóa được 2,3 log (CFU/ml) (hiệu suất tiêu học sử dụng acid ascorbic làm chất diệt 99,5%) đối với mẫu màng PET có khử, đồng thời là chất bao. hàm lượng nano đồng cao nhất. TÀI LIỆU THAM KHẢO AMIRHOSEIN BERENDJCHI, RAMIN KHAJAVI & MOHAMMAD ESMAEIL YAZDANSHENAS, 2011. Fabrication of superhydrophobic and antibacterial surface on cotton fabric by doped silica-based sols with nanoparticles of copper. Berendjchi et al; licensee Springer, pp. 1-8. BHARAT H PATEL & DEBAPRIYA CHATTOPADHYAY, 2015. Nano metal particles: Synthesis, characterization and application to textiles. ResearchGate, pp. 184-215. CAMPISI, S., SCHIAVONI, M., CHAN-THAW, C. E. & VILLA, A., 2016. Untangling the Role of the Capping Agent in Untangling the Role of the Capping Agent in. MDPI, pp. 1-21. CLAIRE PRIGENT-COMBARET, ET AL., 2001. Complex Regulatory Network Controls Initial Adhesion and Biofilm Formation in Escherichia coli via Regulation of the csgD Gene. American Society for Microbiology, p. 7213–7223. HUMBERTO PALZA, ET AL., 2010. Toward Tailor-Made Biocide Materials Based on Poly(propylene)/Copper Nanoparticles. WILEY-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, p. 563–567. 236