Tóm tắt Luận án Tiến sĩ Công nghệ Dệt, May: Nghiên cứu xử lý kháng khuẩn, kháng nấm cho da lợn thuộc sử dụng nano bạc tổng hợp bằng dịch chiết từ thực vật

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:28

Thêm vào BST

Báo xấu

9
lượt xem 4
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Mục tiêu nghiên cứu của luận án "Nghiên cứu xử lý kháng khuẩn, kháng nấm cho da lợn thuộc sử dụng nano bạc tổng hợp bằng dịch chiết từ thực vật" nhằm tổng hợp được nano bạc sử dụng dịch chiết từ thực vật (lá dâu tằm, lá trầu không) phù hợp để xử lý kháng khuẩn, kháng nấm cho da lợn thuộc. Đề xuất cơ chế tổng hợp nano bạc sử dụng dịch chiết thực vật...

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Tóm tắt Luận án Tiến sĩ Công nghệ Dệt, May: Nghiên cứu xử lý kháng khuẩn, kháng nấm cho da lợn thuộc sử dụng nano bạc tổng hợp bằng dịch chiết từ thực vật

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI Vũ Tiến Hiếu NGHIÊN CỨU XỬ LÝ KHÁNG KHUẨN, KHÁNG NẤM CHO DA LỢN THUỘC SỬ DỤNG NANO BẠC TỔNG HỢP BẰNG DỊCH CHIẾT TỪ THỰC VẬT Ngành: Công nghệ Dệt, May Mã số: 9540204 TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ CÔNG NGHỆ DỆT, MAY Hà Nội - 2023 1
Công trình được hoàn thành tại: Đại học Bách khoa Hà Nội Người hướng dẫn khoa học: 1. PGS.TS. Bùi Văn Huấn 2. TS. Nguyễn Ngọc Thắng Phản biện 1: Phản biện 2: Phản biện 3: Luận án được bảo vệ trước Hội đồng đánh giá luận án tiến sĩ cấp Đại học Bách khoa Hà Nội họp tại Đại học Bách khoa Hà Nội Vào hồi …….. giờ, ngày ….. tháng ….. năm ……… Có thể tìm hiểu luận án tại thư viện: 1. Thư viện Tạ Quang Bửu - ĐHBK Hà Nội 2. Thư viện Quốc gia Việt Nam 1
A. THÔNG TIN CHUNG VỀ LUẬN ÁN 1. Lý do chọn đề tài Da thuộc là vật liệu tự nhiên truyền thống, rất phù hợp và có giá trị cao, được sử dụng rộng rãi để làm các sản phẩm da (quần áo, giầy dép, găng tay, túi cặp...). Da thuộc mềm mại, thông hơi, hút ẩm tốt nên mang lại cảm giác thoải mái cho người sử dụng. Da thuộc rất đa dạng và phong phú theo dạng da nguyên liệu, theo công nghệ thuộc, dạng hoàn tất, mục đích sử dụng. Để làm các chi tiết bên ngoài của sản phẩm da thường sử dụng các da cật và da váng (được làm từ da bê, da bò, da dê, da cừu và các loại da nốt sần như da trăn, da cá sấu, da đà điểu) và được hoàn tất theo nhiều dạng khác nhau. Da lợn có nhược điểm về tính thẩm mỹ, có cấu trúc xơ collagen mịn nên dễ xẻ mỏng, có độ bền cao, độ bền mài mòn cao, mềm mại, thông hơi rất tốt, giá thành thấp nên được sử dụng nhiều để làm lớp lót cho sản phẩm da. Do có khả năng hút và giữ ẩm tốt nên khi hấp thụ mồ hôi có chứa protein, vật liệu da sẽ là nguồn dinh dưỡng cho sự phát triển của vi khuẩn và nấm mốc trên bề mặt da. Bên cạnh đó, collagen trong cấu trúc da cung cấp các điều kiện lý tưởng khác như độ ẩm, nhiệt độ và oxy cho sự phát triển của vi sinh vật. Hơn nữa, các sản phẩm da giầy hầu như không được giặt trong quá trình sử dụng nên vi sinh vật ngày càng tích tụ và phát triển. Sự phát triển của vi sinh vật trong sản phẩm da có thể gây ra mùi hôi khó chịu, bạc màu, giảm độ bền cơ học vật liệu và thậm chí gây bệnh cho da bàn chân người sử dụng. Điều kiện khí hậu nóng ẩm của Việt Nam sẽ là môi trường lý tưởng cho vi khuẩn và nấm mốc phát triển trên da thuộc trong quá trình bảo quản, vận chuyển cũng như trong quá trình sử dụng sản phẩm. Do đó, khả năng kháng khuẩn và nấm mốc của các sản phẩm da giầy đang là vấn đề được các nhà khoa học, người tiêu dùng và các doanh nghiệp quan tâm. Sản phẩm da giầy, đặc biệt là lớp lót của sản phẩm, thường tiếp xúc trực tiếp với cơ thể người. Do vậy, vật liệu để làm sản phẩm da giầy ngoài việc cần đáp ứng các yêu cầu về các chỉ tiêu cơ lý còn phải đáp ứng các yêu cầu về an toàn, vệ sinh và an toàn sinh thái. Chính vì vậy, các tác nhân để xử lý kháng khuẩn, kháng nấm cho da làm sản phẩm da giầy phải có hoạt tính cao và phổ kháng khuẩn, kháng nấm rộng, tương thích với da và các hóa chất xử lý, ổn định trên da, không làm phai màu và suy giảm các tính chất cơ lý của da, thân thiện với môi 2
trường, không độc hại đối với con người. Nano bạc (AgNPs) được biết đến với khả năng diệt được nhiều chủng vi khuẩn và nấm khác nhau với hiệu quả cao thông qua việc giải phóng liên tục các ion bạc, có khả năng phá vỡ màng tế bào vi sinh vật, cũng như làm mất hiệu lực của các enzym và các axit nuclei trong DNA. Do vậy, nano bạc đã và đang được quan tâm nghiên cứu và ứng dụng trong nhiều lĩnh vực, trong đó có xử lý kháng khuẩn cho da thuộc. Có nhiều phương pháp tổng hợp nano bạc khác nhau được nghiên cứu như phương pháp “top-down” bao gồm nổ điện, tia năng lượng cao, bào mòn bằng laze, nghiền cơ học...; hoặc phương pháp “bottom-up” bao gồm ngưng tụ nguyên tử, lắng đọng hơi hóa học.... Tuy nhiên, hầu hết các phương pháp nêu trên đều có ít nhiều hạn chế, hoặc phải sử dụng các trang thiết bị hiện đại, phức tạp, hoặc phải dùng các hóa chất đắt tiền, không thân thiện với môi trường. Gần đây, việc tổng hợp nano bạc theo phương pháp “hóa học xanh” đang được tập trung nghiên cứu. Theo phương pháp này, các hoạt chất có trong dịch chiết từ thực vật, tảo, vi khuẩn, nấm men được sử dụng để làm tác nhân khử và chất ổn định các hạt nano bạc. Các hoạt chất có trong dịch chiết từ thực vật có thể đóng vai trò là chất khử và chất ổn định hạt nano bạc thường là polyphenol, alkaloid, axit béo, protein.... Phương pháp tổng hợp này đang cho thấy nhiều ưu điểm như chi phí thấp, thân thiện với môi trường, không sử dụng nguồn năng lượng cao, không sử dụng các hóa chất độc hại và có thể tổng hợp quy mô lớn. Ở nước ta, cho đến nay, chưa có công bố về sử dụng nano bạc nói chung, nano bạc được tổng hợp sử dụng dịch chiết thực vật để xử lý kháng khuẩn, kháng nấm cho vật liệu da. Do vậy, nghiên cứu sinh đã thực hiện đề tài nghiên cứu “Nghiên cứu xử lý kháng khuẩn, kháng nấm cho da lợn thuộc sử dụng nano bạc tổng hợp bằng dịch chiết từ thực vật”. 2. Mục tiêu của luận án Tổng hợp được nano bạc sử dụng dịch chiết từ thực vật (lá dâu tằm, lá trầu không) phù hợp để xử lý kháng khuẩn, kháng nấm cho da lợn thuộc. Đề xuất cơ chế tổng hợp nano bạc sử dụng dịch chiết thực vật. Xây dựng được các quy trình công nghệ xử lý kháng khuẩn, kháng nấm bằng nano bạc cho da lợn thuộc sử dụng để làm lớp lót cho sản phẩm da (giầy dép, quần áo, găng tay da, túi cặp…) đáp ứng được các 3
yêu cầu về tính kháng khuẩn, kháng nấm và các chỉ tiêu cơ lý. Đề xuất cơ chế liên kết giữa nano bạc và da thuộc. 3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu của luận án • Đối tượng nghiên cứu Nano bạc được tổng hợp bằng phương pháp hóa học xanh sử dụng dịch chiết lá dâu tằm, lá trầu không. Da lợn thuộc được xử lý kháng khuẩn, kháng nấm bằng nano bạc tổng hợp hóa học xanh. • Phạm vi nghiên cứu Luận án nghiên cứu tổng hợp AgNPs bằng phương pháp hóa học xanh sử dụng hợp chất hữu cơ có trong dịch chiết từ lá dâu tằm, lá trầu không Việt Nam làm chất khử ion bạc và chất bảo vệ AgNPs tạo thành với các yếu tố khảo sát bao gồm nồng độ bạc nitrat và thời gian phản ứng. Hoạt tính kháng khuẩn của AgNPs tổng hợp hóa học xanh được đánh giá dựa trên khả năng ức chế sự phát triển của 4 chủng vi khuẩn và 2 chủng nấm thông dụng. Nghiên cứu xử lý kháng khuẩn, kháng nấm cho da lợn thuộc bằng AgNPs tổng hợp hóa học xanh thông qua khảo sát ảnh hưởng của mức ép và nồng độ AgNPs đến khả năng kháng khuẩn, kháng nấm. 4. Nội dung nghiên cứu của luận án Nghiên cứu tổng hợp AgNPs bằng phương pháp hóa học xanh và đánh giá đặc tính, hoạt tính kháng khuẩn, kháng nấm của nano bạc tổng hợp được. Nghiên cứu xử lý kháng khuẩn, kháng nấm cho da lợn thuộc bằng nano bạc tổng hợp xanh. 5. Phương pháp nghiên cứu của luận án Nghiên cứu lý thuyết: Khảo cứu các tài liệu, các công trình nghiên cứu của các nhà khoa học trong và ngoài nước, các bài báo khoa học liên quan đến nội dung nghiên cứu của luận án. Đánh giá các vấn đề đã được các nhà khoa học nghiên cứu, những vấn đề nghiên cứu trước còn tồn tại, từ đó xác định định hướng nghiên cứu phù hợp với điều kiện thực tiễn ở trong nước, rút ra nhận xét và đưa ra hướng nghiên cứu tiếp theo của luận án. Nghiên cứu thực nghiệm: Thực nghiệm tổng hợp AgNPs bằng phương pháp hóa học xanh và xử lý kháng khuẩn, kháng nấm cho da 4
lợn thuộc bằng AgNPs tổng hợp hóa học xanh. Phân tích và đánh giá: Sử dụng các phương pháp phân tích bao gồm HPLC/MS, UV-Vis, FTIR, XRD, SEM, EDX, TEM, TGA, AAS... để đánh giá các mẫu nghiên cứu. Sử dụng các tiêu chuẩn Quốc tế và tiêu chuẩn Việt Nam để đánh giá khả năng kháng khuẩn, kháng nấm, đo màu và tính chất cơ lý của da lợn thuộc trước và sau xử lý. Quá trình nghiên cứu và thực nghiệm được tiến hành tại các phòng, Trung tâm thí nghiệm Vật liệu Dệt may - Da giầy, Phòng thí nghiệm dự án JST - JICA ESCANBER, Đại học Bách khoa Hà Nội. Các thí nghiệm phân tích được thực hiện ở Viện Kỹ thuật nhiệt đới, Viện Khoa học vật liệu, Viện Hóa học thuộc Viện Hàn lâm KH&CN Việt Nam, Viện Khoa học và Công nghệ Quân sự Việt Nam, Viện nghiên cứu Da giầy Việt Nam. Các thí nghiệm đánh giá hoạt tính kháng khuẩn, kháng nấm tại Khoa Công nghệ Sinh học - trường Đại học Quốc tế và Viện Kỹ thuật Công nghệ cao NTT - trường Đại học Nguyễn Tất Thành. 6. Ý nghĩa khoa học của luận án Góp phần làm rõ quy trình tổng hợp nano bạc bằng phương pháp hoá học xanh sử dụng dịch chiết từ lá dâu tằm, lá trầu không. Góp phần làm rõ khả năng sử dụng AgNPs tổng hợp xanh để xử lý kháng khuẩn, kháng nấm cho da lợn thuộc. Đánh giá được ảnh hưởng của các phương pháp công nghệ (ngấm ép, ngâm tẩm, phun) đến khả năng kháng khuẩn, kháng nấm và các tính chất cơ lý của da lợn thuộc được xử lý bằng AgNPs tổng hợp hóa học xanh thông qua các kết quả phân tích theo các tiêu chuẩn. 7. Giá trị thực tiễn của luận án Đã tổng hợp được AgNPs bằng phương pháp tổng hợp xanh sử dụng dịch chiết từ lá dâu tằm, lá trầu không Việt Nam. Nano bạc thu được có đặc tính phù hợp để xử lý kháng khuẩn, kháng nấm cho da lợn thuộc. Thiết lập được các quy trình công nghệ xử lý kháng khuẩn, kháng nấm bằng AgNPs tổng hợp hóa học xanh theo các phương pháp ngấm ép, ngâm tẩm và phun cho da thuộc đáp ứng được các yêu cầu về khả năng kháng khuẩn, kháng nấm cũng như các chỉ tiêu cơ lý của vật liệu để làm lớp lót cho sản phẩm da. Phương pháp phun phù hợp để xử lý da thuộc thành phẩm, có thể áp dụng cho các cơ sở sử dụng da thuộc; 5
các phương pháp ngấm ép và ngâm tẩm phù hợp với các cơ sở sản xuất da thuộc, được thực hiện ở công đoạn hoàn tất ướt. Đã xử lý kháng khuẩn, kháng nấm bằng AgNPs tổng hợp xanh cho da lợn thuộc, đáp ứng tốt các yêu cầu về khả năng kháng khuẩn, kháng nấm cũng như các chỉ tiêu cơ lý của vật liệu làm lớp lót cho sản phẩn da. Công nghệ này có thể ứng dụng để xử lý kháng khuẩn, kháng nấm cho da thuộc sử dụng cho các mục đích khác nhau như da thuộc làm lớp chi tiết bên ngoài của sản phẩm da, làm đồ nội thất… 8. Tính mới của luận án Xây dựng được quy trình tổng hợp nano bạc sử dụng dịch chiết từ lá dâu tằm, lá trầu không Việt Nam phù hợp để xử lý kháng khuẩn, kháng nấm cho da lợn thuộc. Sử dụng AgNPs tổng hợp từ dịch chiết lá trầu không để xử lý kháng khuẩn, kháng nấm cho da lợn thuộc bằng các phương pháp công nghệ khác nhau (ngấm ép, ngâm tẩm, phun). Việc nghiên cứu ảnh hưởng của các phương pháp công nghệ đến khả năng kháng khuẩn, kháng nấm và các tính chất cơ lý của da lợn thuộc được xử lý bằng AgNPs tổng hợp xanh chưa có công trình khoa học nào công bố. 9. Kết cấu của luận án Luận án gồm 3 chương chính: Chương 1: Nghiên cứu tổng quan Chương 2: Đối tượng, nội dung và phương pháp nghiên cứu Chương 3: Kết quả và thảo luận Kết luận. 6
B. NỘI DUNG CHÍNH CHƯƠNG 1. NGHIÊN CỨU TỔNG QUAN 1.1. Tổng quan về da thuộc và xử lý kháng khuẩn, kháng nấm vật liệu da Tổng quan về da thuộc và xử lý kháng khuẩn, kháng nấm cho da thuộc: giới thiệu cấu trúc da nguyên liệu, cấu tạo hóa học và tính chất của colagen, da thuộc để sản xuất sản phẩm da và yêu cầu đối với chúng: các tác nhân kháng khuẩn, kháng nấm, cơ chế kháng khuẩn, kháng nấm và phân tích rõ một số công trình nghiên cứu trên thế giới và trong nước về xử lý kháng khuẩn, kháng nấm cho da thuộc. Qua đó cho thấy việc xử lý kháng khuẩn, kháng nấm cho da thuộc là cần thiết để nâng cao giá trị sử dụng cho da thuộc. 1.2. Nano bạc và phương pháp tổng hợp 1.2.1. Nano bạc Trình bày cấu trúc tinh thể, đặc điểm cấu tạo, các tính chất của nano bạc. 1.2.2. Phương pháp tổng hợp nano bạc Trình bày các phương pháp tổng hợp nano bạc, các phương pháp và kỹ thuật đánh giá các đặc tính của nano bạc và ứng dụng của nano bạc. Tổng hợp nano bạc bằng phương pháp hoá học xanh của các nhà khoa học trong và ngoài nước. Từ tổng quan cho thấy ở trong nước và trên thế giới có nhiều loại dung dịch chiết xuất từ thực vật đã và đang được sử dụng để tổng hợp nano bạc. Do vậy, việc nghiên cứu tìm ra loại thực vật mới để tổng hợp nano bạc là rất cần thiết, góp phần vào việc tạo ra các sản phẩm mới thân thiện môi trường, an toàn cho người sử dụng và phát triển bền vững. 1.3. Các phương pháp đánh giá hoạt tính kháng khuẩn, kháng nấm của nano bạc Ở phần này trình bày các phương pháp và các tiêu chuẩn đánh giá khả năng kháng khuẩn, kháng nấm của tác nhân kháng khuẩn, kháng nấm. Phân tích các ưu, nhược điểm cũng như ứng dụng của các phương pháp thí nghiệm này. Dựa trên cơ sở đó để lựa chọn phương pháp đánh giá hoạt tính kháng khuẩn, kháng nấm phù hợp cho đối tượng nghiên cứu. 7
1.4. Các phương pháp và kỹ thuật đánh giá khả năng kháng khuẩn và kháng nấm của vật liệu da thuộc Ở mục này trình bày các công trình nghiên cứu sử dụng AgNPs để xử lý kháng khuẩn, kháng nấm cho da thuộc, cụ thể, phân tích về các phương pháp để đưa nano bạc lên da thuộc, ảnh hưởng của da thuộc xử lý kháng khuẩn, kháng nấm bằng nano bạc đến sức khỏe người sử dụng và môi trường. Cũng như trình bày các phương pháp và các tiêu chuẩn đánh giá khả năng kháng khuẩn, kháng nấm của vật liệu da thuộc kháng khuẩn, kháng nấm. Phân tích các ưu, nhược điểm và ứng dụng của các phương pháp đánh giá này. Từ đó lựa chọn phương pháp đánh giá hoạt tính kháng khuẩn, kháng nấm phù hợp cho đối tượng nghiên cứu. CHƯƠNG 2: ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu Nano bạc được tổng hợp bằng phương pháp hóa học xanh sử dụng dịch chiết lá dâu tằm, lá trầu không. Da lợn thuộc được xử lý kháng khuẩn, kháng nấm bằng nano bạc tổng hợp xanh. Hóa chất: Hóa chất được sử dụng trong nghiên cứu này: Bạc nitrat Dụng cụ và thiết bị: Sử dụng các dụng cụ và thiết bị dùng để tổng hợp nano bạc, xử lý hoàn tất da thuộc và các thiết bị phân tích, đánh giá tính chất vật liệu. 2.2. Nội dung nghiên cứu 2.2.1. Tổng hợp nano bạc bằng phương pháp hóa học xanh 2.2.1.1. Sử dụng nguồn nguyên liệu từ lá dâu tằm Việt Nam Điều kiện chiết tách dung dịch từ lá dâu tằm: 100°C, 10 phút, R = 1:20 (g lá khô/ml nước cất). Các phương án tổng hợp nano bạc: [AgNO3] = 4, 8, 12 và 16 mM, pha loãng dịch chiết 10 lần. Thời gian phản ứng: 2, 4, 6 và 8 giờ tại nhiệt độ phòng. 2.2.1.2. Sử dụng nguồn nguyên liệu từ lá trầu không Việt Nam Điều kiện chiết tách dung dịch từ lá trầu không: 100°C, 15 phút, R = 1:40 (g lá khô/ml nước cất). 8
Các phương án tổng hợp nano bạc: [AgNO3] = 7,5, 10, 12,5 và 15 mM, pha loãng dịch chiết 20 lần. Thời gian phản ứng: 2, 4, 6 và 8 giờ tại nhiệt độ phòng. Mul, PBL AgNP@Mul AgNPMul AgNP@PBL AgNPPBL Hình 2.7. Quy trình tổng hợp nano bạc bằng phương pháp tổng hợp xanh từ dịch chiết lá dâu tằm và lá trầu không. 2.3. Phương pháp xử lý da lợn thuộc bằng dung dịch nano bạc Ở phần này trình bày các phương pháp đưa AgNPs lên da thuộc, bằng 3 phương pháp (1) ngấm ép – sấy, (2) ngâm tẩm – sấy, (3) phun – sấy để xử lý kháng khuẩn, kháng nấm cho da thuộc bằng nano bạc. Phương pháp 1: Ngấm ép Sơ đồ quy trình ngấm ép da thuộc bằng dung dịch chứa nano bạc được thể hiện trên hình 2.9. 2 lần 2 Ngấm Ép Sấy 1050C, 3 phút Da sau xử lý pLeAg Da lợn thuộc (Le) Hình 2.9. Sơ đồ quy trình ngấm ép da lợn thuộc bằng dung dịch nano bạc. Phương án 1: Xác định mức ép phù hợp Các mẫu da lợn thuộc ngâm trong dung dịch AgNPs nồng độ 160g/ml; dung tỉ 1:5 (mda/mdung dịch), trong 30 phút ở nhiệt độ phòng. Sau đó đưa lên máy ép được cài đặt các mức ép lần lượt là 70%, 80%, 90%. sấy khô ở 105±3°C trong vòng 3 phút Phương án 2: Đánh giá ảnh hưởng của nồng độ nano bạc Các mẫu da lợn thuộc ngâm trong dung dịch AgNPs tại các nồng độ:160, 80, 40 và 20 g/ml); dung tỉ 1:5 (mda/mdd), t = 30 phút, ở nhiệt độ phòng. Sau đó ép với mức ép 80% và được sấy ở 105±3°C, t = 3 phút. Quá trình lặp lại hai lần. Phương pháp 2: Ngâm tẩm 9
Sơ đồ quy trình ngâm tẩm da thuộc bằng dung dịch chứa nano bạc được thể hiện trên hình 2.10. Dung tỉ Sấy 1:5 110oC Da sau xử lý iLeAg DaDa lợn thuộc (Le) lợn thuộc mộc Ngâm tẩm Ngâm tẩm Sấy 1050C, SDL Máy sấy 3 phút Da chứa AgPBL Hình 2.10. Sơ đồ quy trình ngâm tẩm da thuộc bằng AgNPs. (Le) AgPBL mini-dryer 398 (LeAgPBL) Da lợn thuộc được ngâm trong AgNPs tại nồng độ: 160, 80, 40 và 20 g/ml; dung tỉ 1:5 (mda/mdd), t = 30 phút, ở nhiệt độ phòng. Sau đó vuốt nhẹ để loại dung dịch trên da sao cho đạt khối lượng tương ứng tại mức ép 80%. Tiếp theo, các mẫu da được sấy ở nhiệt độ ở 105±0C, t = 3 phút, quá trình lặp lại hai lần. Phương pháp 3: Phun Sơ đồ quy trình phun da lợn thuộc bằng dung dịch chứa nano bạc được thể hiện trên hình 2.11. d = 1: 0.8 Sấy Da lợn thuộc (Le) Phun Da sau xử lý Sấy 1050C, 3 phút Hình 2.11. Sơ đồ quy trình phun da lợn thuộc bằng AgNPs. Các mẫu da lợn thuộc được phun dung dịch nano bạc ở nồng độ: 160, 80, 40 và 20 g/ml tại nhiệt độ phòng. Phun lên 2 mặt da một lượng dung dịch nano bạc bằng 80% khối lượng ban đầu của mẫu da, sấy ở nhiệt độ 105±0C, t =3 phút. CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1. Kết quả tổng hợp nano bạc sử dụng dịch chiết từ lá dâu tằm và lá trầu không 3.1.1. Kết quả tổng hợp nano bạc sử dụng dịch chiết từ lá dâu tằm 3.1.1.1. Sự biến đổi màu của dung dịch trong quá trình tổng hợp nano bạc Kết quả đo UV-Vis thể hiện trên (hình 3.2) cho thấy trong khoảng bước sóng từ 300 - 700 nm, đường cong phổ hấp thụ UV-vis của dịch chiết lá dâu tằm (Mul) không có sự xuất hiện của các đỉnh lạ, trên phổ UV–Vis của AgNPMul xuất hiện đỉnh có bước sóng hấp thụ cực đại tại 453 nm đặc trưng của hạt bạc. 10
Hình 3.2. Kết quả đo phổ hấp thụ phân tử UV-Vis của dịch chiết từ lá dâu tằm (Mul) và nano bạc (AgNPMul) với nồng độ AgNO3 12 mM. 3.1.1.2. Ảnh hưởng của thời gian và nồng độ phản ứng tới quá trình tổng hợp nano bạc Hình 3.3. Kết quả phổ UV-Vis của dung Hình 3.4. Kết quả phổ UV-Vis của dung dịch Mul khi thay đổi thời gian phản ứng. dịch Mul khi thay đổi nồng độ AgNO3. Dựa trên kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của thời gian phản ứng (hình 3.3) và nồng độ bạc nitrat (hình 3.4), đã xác định được điều kiện tổng hợp AgNPMul phù hợp: nhiệt độ phòng, 6 giờ, [AgNO3] = 12mM và dịch chiết lá dâu tằm pha loãng 10 lần. Tại điều kiện này, nano bạc thu được có có 1 đỉnh hấp thụ cực đại tại bước sóng 453 nm. Điều kiện này được sử dụng để tổng hợp nano bạc cho các phân tích đánh giá tiếp theo. Kết quả đo HR-TEM của nano bạc (hình 3.5) cho thấy các hạt nano bạc tổng hợp được đều có dạng hình cầu, kích thước 20 – 40 nm và phân bố kích thước tương đối đồng đều. Điều này phù hợp với kết quả phân tích phổ hấp thụ phân tử UV-Vis và các tài liệu đã được công bố về tổng hợp nano bạc bằng phương pháp hóa học xanh. Hình 3.5. Ảnh HR-TEM của AgNPMul. Phổ FT-IR của Mul và AgNPMul (hình 3.6) đã chứng minh các hợp 11
chất có trong dịch chiết Mul đã đóng vai trò là chất khử và chất ổn định trong quá trình tổng hợp nano bạc. Từ kết quả phân tích nhiệt TGA/DTA của AgNPMul trên (hình 3.7) tính được hiệu suất quá trình tổng hợp AgNPMul là 77,84 (%). Hình 3.6. Phổ FT-IR dung dịch Mul và Hình 3.7. Kết quả phân tích nhiệt AgNPMul. TGA/DTA của AgNPMul. 3.1.2. Kết quả tổng hợp nano bạc sử dụng dịch chiết từ trầu không 3.1.2.1. Sự biến đổi màu của dung dịch trong quá trình tổng hợp nano bạc Phổ UV-Vis của dung dịch AgNPPBL hiển thị đỉnh hấp thụ khoảng 420 - 460 nm, đây được cho là do sự hình thành của AgNPPBL. 442nm 4 AgNPPBL P Hình 3.9. Phổ UV-Vis của PBL và AgNPPBL với nồng độ AgNO3 là 10 mM. 3.1.2.2. Ảnh hưởng của thời gian và nồng độ tới quá trình tổng hợp nano bạc Để khảo sát ảnh hưởng của thời gian và nồng độ AgNO3 phản ứng tới kết quả tổng hợp hạt nano bạc. Kết quả trên (hình 3.10, 3.11) đã xác định được điều kiện tổng hợp AgNPPBL phù hợp: ở nhiệt độ phòng, t = 4 giờ, [AgNO3] = 10mM và dịch chiết PBL pha loãng 20 lần. Tại điều kiện này, nano bạc thu được có 1 đỉnh hấp thụ cực đại tại bước sóng 442 nm. Điều kiện này được sử dụng để tổng hợp nano bạc cho các phân tích đánh giá tiếp theo. 12
Cường độ hấp thụ Cường độ hấp thụ Hình 3.10. Màu sắc và phổ UV-Vis của Hình 3.11. Màu sắc và phổ UV-Vis của AgNPPBL khi thay đổi thời gian tổng hợp. AgNPPBL khi thay đổi nồng độ tổng hợp. Ảnh HR-TEM của nano bạc (hình 3.12) cho thấy các hạt nano bạc tổng hợp được có dạng hình cầu, kích thước 15 – 40 nm và sự phân bố kích thước tương đối đồng đều. Điều này phù hợp với kết quả phân tích phổ hấp thụ phân tử UV-Vis và các tài liệu đã được công bố. Hình 3.12: Ảnh HR-TEM của AgNPPBL. Kết quả phân tích HPLC/MS từ lá trầu không thể hiện trong (hình 3.13) tương đồng với kết quả của các nghiên cứu đã công bố. Dung dịch chiết có chứa các hợp chất như Eugenol, Chavibetol Phenylalanine…. Đây là các chất có vai trò khử ion bạc thành nano bạc, cũng như đóng vai trò chất ổn định. (2) (3) (4) (5) (1) Hình 3.13. Kết quả phân tích HPLC/MS của dịch chiết lá trầu không. Phổ FTIR của PBL và AgNPPBL (hình 3.14) đã chứng minh các hợp chất có trong dịch chiết PBL đã đóng vai trò là chất khử và chất ổn định trong quá trình tổng hợp nano bạc. Hình 3.15 là giản đồ XRD của AgNPPBL cho thấy AgNPPBL có cấu trúc lập phương tâm mặt như các nghiên cứu đã công bố. Từ kết quả phân tích nhiệt TGA/DTA của AgNPPBL trên (hình 3.16) tính được hiệu suất quá trình tổng hợp AgNPPBL là 79,5%, nồng độ AgNPPBL trong dung dịch sau ly tâm 78,1µg/ml. 13
(a) (111) Intensity (a.u.) (200) (220) (311) 10 20 30 40 50 60 70 80 2-Theta (degrees) Hình 3.14. Phổ FT-IR của Hình 3.15. Giản đồ XRD Hình 3.16. Kết quả phân tích PBL và AgNPPBL. của AgNPPBL. nhiệt TGA/DTA của AgNPPBL. Đề xuất cơ chế tổng hợp hạt nano bạc từ dịch chiết thực vật được trình bày như trên hình 3.17. Quá trình Quá trình khử ion bạc khử ion bạc Chất khử hữu cơ Chất khử hữu cơ trong dịch chiết trong dịch chiết Ion bạc (Ag+) Sự hình thành Ion bạc (Ag+) Sự hình thành mầm tinh thể bạc mầm tinh thể bạc Nguyên tử bạc (Ag0) Nguyên tử bạc (Ag0) Nano bạc (AgNP) Nano bạc (AgNP) Sự phát triển Sự phát triển hạt nano bạc hạt nano bạc bị giới hạn bị giới hạn Hình 3.17. Đề xuất cơ chế phản ứng tổng hợp nano bạc. Kết quả tổng hợp cho thấy việc sử dụng dịch chiết lá trầu không có lợi thế hơn lá dâu tằm. Cụ thể: Điều kiện phản ứng khi sử dụng dịch chiết lá trầu không cần thời gian phản ứng, nồng độ AgNO3 thấp hơn và dung dịch chiết pha loãng hơn; kích thước hạt nano bạc tổng hợp được nhỏ hơn, hiệu suất tổng hợp tốt hơn. Do vậy luận án định hướng sử dụng dịch chiết lá trầu không cho các nghiên cứu tiếp theo. 3.2. Kết quả thử hoạt tính kháng khuẩn, kháng nấm của hai loại nano bạc 3.2.1. Kết quả thử hoạt tính kháng khuẩn, kháng nấm của hại loại nano bạc Hoạt tính kháng khuẩn của AgNPPBL và AgNPMul có khả năng kháng khuẩn tốt với 2 chủng vi khuẩn gram âm (E. coli, P. aeruginosa) và 2 chủng vi khuẩn gram dương (S. aureus, M. luteus). Theo tiêu chuẩn xét nghiệm lâm sàng CLSI. Hình 3.18. Kết quả kháng khuẩn của AgNPPBL và AgNPMul với các chủng vi khuẩn thử nghiệm. 14
M. luteus (+) S. aureus (+) 35 30.1 P. aeruginosa (-) 28.2 27.5 E.Coli (-) 30 Đường kính vòng kháng khuẩn (mm) 24.3 24.1 25 20.6 20.6 20.2 18.2 20 16.4 16.3 16.4 14.7 14.3 14.1 13 12.6 15 11.5 10.2 10.5 10 5 0 0 0 0 0 Nước cất Strep AgNPPBL AgNPPBL1/2 AgNPMUL AgNPMUL1/2 Hình 3.19. Kết quả kháng khuẩn của AgNPPBL và AgNPMul với các chủng vi khuẩn thử nghệm. PBLext và Mulext, Wce1, Wce2 không có khả năng kháng khuẩn với chủng vi khuẩn gây bệnh gram âm E. coli. AgNPPBL, AgNPMul, và AgNPce1, AgNPce2 có khả năng kháng khuẩn tốt với chủng vi khuẩn gram âm E. coli được thể hiện như trên hình 3.20. (a) (b) Hình 3.20: Kết quả đánh giá kháng khuẩn E. coli của (a) AgNPPBL, AgNPce1, AgNPce2, Wce1, PBLext và (b) AgNPMul, AgNPce1, AgNPce2, Wce2, Mulext. Kết quả thử hoạt tính kháng nấm men của hai loại nano bạc. Cả hai loại nano bạc AgNPPBL và AgNPMul đều có khả năng kháng nấm men. Kết quả thể hiện trên hình 3.21. Hình 3.21. Khả năng kháng nấm C.albicans của AgNPPBL và AgNPMul. Kết quả đánh giá hoạt tính kháng khuẩn của AgNPPBL với các nồng độ khác nhau (100, 50 và 25 μg/ml) thể hiện trên hình 3.22. Hình 3.22. Khả năng kháng khuẩn (a) E. coli, (b) P. aeruginosa và (c) S.aureus: của AgNPPBL, với các nồng độ khác nhau. 15
Kết quả từ hình 3.23, cho thấy AgNPPBL có khả năng kháng nấm men, khi giảm nồng độ AgNPPBL xuống tỷ lệ 50 μg/ml và 25 μg/ml cho thấy AgNPPBL vẫn có khả năng kháng nấm nem. Hình 3.23. Khả năng kháng nấm men của AgNPPBL (100μg/ml); AgNPPBL (50μg/ml) và AgNPPBL (25 μg/ml). Kết quả thử nghiệm hoạt tính kháng nấm mốc A. niger với các nồng độ AgNPPBL khác nhau. Kết quả thử nghiệm thể hiện trên (hình 3.24). Cho thấy AgNPPBL có khả năng kháng nấm mốc hiệu quả với chủng nấm mốc A. niger. Sau 7 ngày Sau 14 ngày Hình 3.24. Khả năng kháng nấm mốc A. niger của AgNPPBL với các nồng độ khác nhau. Như vậy, hoạt tính kháng khuẩn, kháng nấm của AgNPPBL rất tốt, đã khẳng định thêm tính hợp lý của việc lựa chọn sử dụng AgNPPBL để xử lý kháng khuẩn, kháng nấm cho da thuộc. 3.3. Kết quả xử lý kháng khuẩn, kháng nấm cho da lợn thuộc bằng nano bạc 3.3.1. Kết quả đánh giá khả năng kháng khuẩn của da lợn thuộc 3.3.1.1. Kết quả khảo sát ảnh hưởng của mức ép tới hoạt tính kháng khuẩn của da lợn thuộc sau xử lý nano bạc Hình 3.25. Khả năng kháng khuẩn của các mẫu da khi thay đổi mức ép. 16
Kết quả từ (hình 3.25) cho thấy mẫu pLeAg21 (mức ép 80%) có đường kính vòng kháng khuẩn lớn nhất (AATCC 90- 2011). Qua khảo sát ở 3 mức ép, luận án nhận thấy mức ép 80% là phù hợp để triển khai các thí nghiệm tiếp theo trong nghiên cứu này. 3.3.1.2. Kết quả đánh giá bán định lượng hoạt tính kháng khuẩn của các mẫu da lợn thuộc Kết quả khả năng kháng khuẩn của mẫu da ngấm ép tại mức ép 80% ở nồng độ AgNPs: 160, 80, 40 và 20 g/ml (AATCC 90 - 2011) với 2 chủng vi khuẩn E. coli và S. aureus. Hình 3.26. Khả năng kháng khuẩn của các mẫu da khi thay đổi nồng độ. Quan sát kết quả hình 3.26 cho thấy các mẫu da thuộc được xử lý AgNPs đều có khả năng kháng khuẩn với cả 2 chủng vi khuẩn nghiên cứu ngoài mẫu da thuộc xử lý nano bạc có nồng độ 20 g/ml với vi khuẩn S. aureus không thấy vùng ức chế. Hình 3.27. Khả năng kháng khuẩn của Hình 3.28. Khả năng kháng khuẩn của mẫu da ngâm tẩm khi thay đổi nồng độ. mẫu da phun khi thay đổi nồng độ. Kết quả đánh giá hoạt tính kháng khuẩn của mẫu da ngâm tẩm và phun ở các nồng độ 160, 80, 40 và 20 µg/ml (AATCC 90-2011) với 2 chủng vi khuẩn gây bệnh gram âm E. coli và gram dương S. aureus. Kết quả trên (hình 3.27, 3.28) cho thấy các mẫu da xử lý nano bạc có khả năng kháng khuẩn, khả năng kháng khuẩn giảm dần theo mức giảm nồng độ AgNPs. Với mẫu da xử lý AgNPs ở nồng độ 20 µg/ml chưa xác định được vùng ức chế. 3.3.1.3. Kết quả đánh giá định lượng khả năng kháng khuẩn của da lợn thuộc theo TCVN 10944:2015 17
Kết quả đánh giá hoạt tính kháng khuẩn của da thuộc được xử lý bằng AgNPs tại nồng độ 160 g/ml bằng các phương pháp ngấm ép, ngâm tẩm và phun. Có khả năng kháng khuẩn tốt với cả 2 chủng vi khuẩn E. coli và S.aureus. Hiệu suất kháng khuẩn đạt trên 99,9% sau 24 giờ tiếp xúc (bảng 3.4). Bảng 3.4. Hiệu suất kháng khuẩn của da xử lý bằng AgNPs tại nồng độ 160 g/ml. Mật độ vi khuẩn sau thời Hiệu suất kháng khuẩn Mẫu Chủng vi khuẩn gian tiếp xúc (CFU/ml) (%) 0 giờ 24 giờ 0 giờ 24 giờ Le 6,25 x 105 6,3 x 105 - - pLeAg12 E. coli (ATCC 4,66 x 105 4,5 x 102 47,02 99,92 iLeAg11 25922) 4,33 x 105 5,35 x 102 41,07 99,91 sLeAg11 3,36 x 105 4,14 x 102 46,13 99,93 Le 4,36 x 105 7,03 x 105 - - pLeAg12 S. aureus (ATCC 1,37 x 105 41 68,43 99,99 iLeAg11 29213) 1,48 x 105 36 66,03 99,99 sLeAg11 1,69 x 105 58 61,29 99,99 Bảng 3.5. Hiệu suất kháng khuẩn của da xử lý bằng nano bạc tại nồng độ 80 g/ml. Mật độ vi khuẩn sau thời Hiệu suất kháng khuẩn Mẫu Chủng vi sinh gian tiếp xúc (CFU/ml) (%) 0 giờ 24 giờ 0 giờ 24 giờ Le 7,57 x 105 8,52 x 105 - - pLeAg22 E. coli (ATCC 5,98 x 105 2,12 x 105 21,05 75,12 5 iLeAg12 25922) 6,23 x 10 1,94 x 105 17,70 77,19 sLeAg12 4,54 x 105 2,17 x 105 39,99 74,53 Le 6,44 x 105 7,50 x 105 - - 5 pLeAg22 S. aureus (ATCC 3,95 x 10 1,70 x 105 22,74 98,12 iLeAg12 29213) 5,28 x 105 1,90 x 105 18,08 97,53 sLeAg12 3,95 x 105 1,70 x 105 38,75 97,73 Kết quả trong bảng 3.5 cho thấy hiệu suất diệt khuẩn E. coli sau 24 giờ tiếp xúc của các mẫu da lợn thuộc sau xử lý ngấm ép, ngâm tẩm và phun tại nồng độ 80 g/ml tương ứng là 75,12%, 77,19% và 74,53%. Điều này cho thấy các phương pháp xử lý không có ảnh hưởng đáng kể đến khả năng kháng khuẩn của các mẫu da thuộc sau xử lý nano bạc trong nghiên cứu. Đối với mẫu da lợn thuộc được xử lý bằng nano bạc tại nồng độ 20 g/ml. Từ kết quả bảng 3.6 tỷ lệ diệt khuẩn đối với chủng vi khuẩn E. coli sau 24 giờ tiếp xúc chỉ còn 5 - 7%, đối với chủng S.aureus hiệu suất kháng khuẩn cũng giảm từ 31% đến 35%. Điều này cũng tương đồng với kết quả đánh giá bán định lượng khả năng kháng khuẩn của các mẫu da lợn thuộc sau xử lý nano bạc. 18
Bảng 3.6. Hiệu suất kháng khuẩn của da xử lý bằng nano bạc tại nồng độ 20 g/ml. Mật độ vi khuẩn sau thời Hiệu suất kháng khuẩn (%) Mẫu Chủng vi sinh gian tiếp xúc (CFU/ml) 0 giờ 24 giờ 0 giờ 24 giờ Le 7,57 x 105 8,52 x 105 - - pLeAg42 E.coli 6,44 x 105 7,99 x 105 14,99 6,20 iLeAg18 (ATCC 25922) 6,33 x 105 8,09 x 105 16,29 5,03 5 sLeAg18 6,35 x 10 7,92 x 105 16,09 7,02 Le 6,44 x 105 7,50 x 105 - - pLeAg42 S.aureus 5,24 x 105 2,34 x 105 18,70 68,87 5 iLeAg18 (ATCC 29213) 5,03 x 10 2,65 x 105 21,98 64,63 sLeAg18 4,97 x 105 2,37 x 105 22,94 68,36 3.3.2. Kết quả đánh giá khả năng kháng nấm của da lợn thuộc 3.3.2.1. Kết quả đánh giá khả năng kháng nấm men C.albicans Hình 3.34. Khả năng kháng nấm C.albicans của da trước và sau xử lý tại 3 phương pháp, nồng độ nano bạc tại 160 và 80, 49 và 20g/ml. Kết quả trên hình 3.34 cho thấy các mẫu da lợn thuộc sau xử lý nano bạc với 4 nồng độ khác nhau trên cả 3 phương pháp xử lý ngấm ép, ngâm tẩm, phun đều có khả năng kháng nấm men. Mẫu da lợn thuộc được xử lý nano bạc ở nồng độ 160 g/ml có đường kính vòng kháng nấm lớn nhất ở trên cả 3 mẫu da lợn thuộc. 3.3.2.2. Kết quả đánh giá khả năng kháng nấm mốc A.niger Hoạt tính kháng nấm mốc của các mẫu da lợn thuộc được xử lý nano bạc ở 2 nồng độ 160 và 80 g/ml bằng 3 phương pháp ngấm ép, ngâm tẩm và phun (AATCC-TM30). Kết quả trên hình 3.36 cho thấy sau 7 ngày tiếp xúc, trên mẫu da thuộc chưa xử lý đã xuất hiện các bào tử nấm mọc dầy trên bề mặt da lợn thuộc, các mẫu da lợn thuộc được xử lý nano bạc với 2 nồng độ 160 µl/ml, 80 g/ml không quan sát thấy 19