Tóm tắt Luận án Tiến sĩ Hóa học: Nghiên cứu, tổng hợp, đặc trưng vật liệu lai vô cơ (Ag, F3O4) - hữu cơ (chitosan) cấu trúc nano định hướng ứng dụng trong y sinh

Chia sẻ: Na Na | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:39

Thêm vào BST

Báo xấu

128
lượt xem 21
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Mục tiêu nghiên cứu của luận án: Nghiên cứu phương pháp mới, phương pháp hóa học xanh tổng hợp vật liệu nanocompozit chứa nano bạc, nano sắt từ trên nền chitosan đơn giản, hiệu suất cao và giảm ảnh hưởng của tạp chất nhằm tăng khả năng ứng dụng trong lĩnh vực y sinh;... Sau đây là bản tóm tắt luận án.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Tóm tắt Luận án Tiến sĩ Hóa học: Nghiên cứu, tổng hợp, đặc trưng vật liệu lai vô cơ (Ag, F3O4) - hữu cơ (chitosan) cấu trúc nano định hướng ứng dụng trong y sinh

VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ ……..….***………… NGUYỄN THỊ NGOAN NGHIÊN CỨU, TỔNG HỢP, ĐẶC TRƢNG VẬT LIỆU LAI VÔ CƠ (Ag, Fe3O4) – HỮU CƠ (CHITOSAN) CẤU TRÚC NANO ĐỊNH HƢỚNG ỨNG DỤNG TRONG Y SINH Chuyên ngành: Vật liệu cao phân tử và tổ hợp Mã số: 62440125 TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ HÓA HỌC Hà Nội – 2016
Công trình đƣợc hoàn thành tại: Học viện Khoa học và Công nghệ - Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam Ngƣời hƣớng dẫn khoa học 1: PGS.TS. Trần Đại Lâm Ngƣời hƣớng dẫn khoa học 2: PGS.TS. Nguyễn Tuấn Dung Phản biện 1: … Phản biện 2: … Phản biện 3: …. Luận án sẽ được bảo vệ trước Hội đồng chấm luận án tiến sĩ, họp tại Học viện Khoa học và Công nghệ - Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam vào hồi … giờ ..’, ngày … tháng … năm 201…. Có thể tìm hiểu luận án tại: - Thư viện Học viện Khoa học và Công nghệ - Thư viện Quốc gia Việt Nam
A. GIỚI THIỆU LUẬN ÁN 1. Tính cấp thiết, ý nghĩa khoa học của đề tài luận án Chitosan là một polyme thiên nhiên là dẫn xuất của chitin được tách từ vỏ tôm cua, mai mực – nguồn phế phẩm của ngành chế biến thủy hải sản, là nguồn nguyên liệu rẻ tiền và dồi dào đồng thời gây ô nhiễm môi trường do không kịp tiêu thụ và bị phân hủy thối rữa. Do đó việc nghiên cứu tái sử dụng chitin, chitosan thành các sản phẩm hữu ích là rất quan trọng. Chitosan có các đặc tính quý báu có khả năng tương thích sinh học và phân hủy sinh học cao đã và đang được ứng dụng rộng rãi trong y sinh dược học. Nanocompozit trên nền chitosan cũng hứa hẹn có nhiều ứng dụng sinh học quan trọng do tận dụng được các đặc tính quý này của chitosan. Các chất gia cường như hạt nano bạc và nano sắt từ đã và đang thu hút sự chú ý của nhiều nhóm nghiên cứu trong nước và trên thế giới do mang các tính chất từ và tính chất quang cũng như kháng khuẩn thú vị đã được sử dụng cho các ứng dụng trong lĩnh vực y sinh, trong chẩn đoán và điều trị bệnh. Vật liệu nanocompozit kết hợp chất gia cường nano bạc, nano sắt từ trền nền polyme chitosan hứa hẹn sẽ tăng cường ứng dụng của loại vật liệu này trong lĩnh vực y sinh. Chính vì vậy mục tiêu của luận án này là nghiên cứu tổng hợp, đặc trưng, định hướng ứng dụng của hệ vật liệu nanocompozit đa chức năng trên cơ sở kết hợp nano bạc, nano sắt từ trên cơ sở chitosan nhằm kết hợp các tính chất quý báu riêng rẽ của các vật liệu thành phần, tạo ra hệ nanocompozit đa chức năng có tiềm năng ứng dụng trong lĩnh vực y sinh. Đề tài với tên “Nghiên cứu, tổng hợp, đặc trưng vật liệu lai vô cơ (Ag, F3O4) - hữu cơ (chitosan) cấu trúc nano định hướng ứng dụng trong y sinh“, được xác định không chỉ có ý nghĩa khoa học mà còn có ý nghĩa thực tiễn to lớn. 2. Mục tiêu nghiên cứu của luận án - Nghiên cứu phương pháp mới, phương pháp hóa học xanh tổng hợp vật liệu nanocompozit chứa nano bạc, nano sắt từ trên nền chitosan đơn giản,
hiệu suất cao và giảm ảnh hưởng của tạp chất nhằm tăng khả năng ứng dụng trong lĩnh vực y sinh. - Mở rộng khả năng ứng dụng của vật liệu polyme nanocompozit chứa nano bạc, nano sắt từ trên nền chitosan trong lĩnh vực y sinh ứng dụng các kỹ thuật hiện đại. - Chế tạo vật liệu mới kết hợp các tính chất từ, tính chất quang của từng thành phần trong polyme nanocompozit chứa nano bạc, nano sắt từ trên nền chitosan hướng tới hệ vật liệu đa chức năng ứng dụng trong y sinh. 3. Nội dung và mục đích nghiên cứu của luận án - Chế tạo nanocompozit chứa hạt nano bạc trên nền chitosan bằng 3 phương pháp in-situ: Khử hóa học sử dụng NaBH4, gia nhiệt và sử dụng lò vi sóng. Nghiên cứu đặc trưng tính chất, hình thái học để tìm ra phương pháp tối ưu nhất chế tạo vật liệu này thích hợp cho ứng dụng trong y sinh học: khả năng mang thuốc, khả năng diệt khuẩn. - Chế tạo nanocompozit chứa hạt nano sắt từ trên nền chitosan bằng 3 phương pháp in-situ: đồng kết tủa trong điều kiện nitơ trơ, đồng kết tủa trong hệ vi lưu và oxy hóa đồng kết tủa. Nghiên cứu các đặc trưng tính chất và hình thái học của các vật liệu, trên cơ sở kết quả lựa chọn vật liệu CS/MNPs cho các ứng dụng trong y sinh như mang curcumin, nhiệt trị ung thư, phân tách chọn lọc tế bào. - Chế tạo nanocompozit chứa hạt nano sắt từ và nano bạc trên nền chitosan bằng phương pháp phân tán ex-situ. Nghiên cứu các đặc trưng tính chất và hình thái học cũng như thử nghiệm invitro khả năng mang curcumin, khả năng nhiệt trị ung thư và tính chất diệt khuẩn của vật liệu. 4. Cấu trúc của luận án Luận án bao gồm 102 trang, bao gồm: Mở đầu (2 trang); Chương 1- Tổng quan (26 trang); Chương 2 - Thực nghiệm (13 trang); Chương 3 – Kết quả và thảo luận (41 trang) được thể hiện trong 35 hình vẽ và 7 bảng biểu; Kết luận (1 trang); một số điểm mới của luận án (1 trang); Định hướng nghiên
cứu tiếp theo (1 trang); Danh mục công trình công bố (1 trang); Tài liệu tham khảo (13 trang). 3. NỘI DUNG CỦA LUẬN ÁN CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN Chương 1 trình bày tổng quan về (i): Chitosan, curcumin và pylyme nanocompozit chitosan/kim loại; (ii): hạt nano bạc, tính chất và các phương pháp chế tạo, ứng dụng trong y sinh, nanocompozit chứa nano bạc trên nền chitosan (CS/AgNPs): tính chất, ứng dụng và ứng dụng trong y sinh; (iii): Hạt nano sắt từ, tính chất, ứng dụng trong y sinh, các phương pháp chế tạo, nanocompozit chứa hạt nano sắt từ trên nền chitosan (CS/MNPs), tính chất ứng dụng và ứng dụng trong y sinh; (iv): nanocompozit tổ hợp chứa hạt nano sắt từ và nano bạc, các tính chất, phương pháp chế tạo và ứng dụng trong y sinh. Từ đó xác định các vấn đề còn tồn tại, tính cấp thiết và triển vọng của vật liệu nanocompozit đa chức năng có khả năng ứng dụng trong trị liệu kép ung thư (hoá trị + nhiệt trị). CHƢƠNG 2. THỰC NGHIỆM 2.1. Nguyên liệu và hóa chất Chitosan dạng bột đã được xác định trọng lượng phân tử 382KD và độ deacetyl hóa tương đương: 84,5%, là sản phẩm thuộc Đề tài cấp Viện Hàn lâm KHCNVN do PGS.TS. Phạm Gia Điền chủ trì (2009 – 2010). Curcumin độ tinh khiết 95% - Viện Hóa học Công nghiệp. AgNO3, NaBH4 độ tinh khiết 99% xuất xứ Nhật. Fluorescein isothiocyanat, FeCl2.6H2O, FeCl3.4H2O độ tinh khiết 99% Sigma (Đức). NaOH độ tinh khiết 99%, NH4OH độ tinh khiết 28%, NaNO3, CH3COOH độ tinh khiết 99%, axit xitric độ tinh khiết 98%, etanol nồng độ 95o, etylaxetat nồng độ 95%, diclometan 95% xuất sứ Trung quốc. 2.2. Phƣơng pháp thực nghiệm 2.2.1. Phƣơng pháp chế tạo nanocompozit chứa nano bạc trên nền chiosan (CS/AgNPs)
Hòa tan 0,2 g CS trong 50ml dung dịch axit CH3COOH 2%, khuấy trong 1giờ ở 500C. Hòa tan 0,15 g AgNO3 trong 30ml H2O đến khi tan hoàn toàn. Nhỏ từ từ dung dịch AgNO3 vào dung dịch CS dưới điều kiện khuấy trộn mạnh để AgNO3 phân tán đồng nhất vào dung dịch CS trong 30 phút, được dung dịch A. Phương pháp sử dụng chất khử NaBH4: Cân 0,04 g NaBH4 (đảm bảo NaBH4 dư), hòa tan hoàn toàn trong 20 ml nước ở nhiệt độ khoảng 5oC, nhanh chóng nhỏ giọt vào dung dịch A trong điều kiện khuấy mạnh và nhiệt độ khoảng 30oC, phản ứng tỏa nhiệt có thể đạt nhiệt độ 40-50oC sau khi kết thúc quá trình. Quá trình khử được tiến hành trong các khoảng thời gian khác nhau: 10, 15, 30, 60 phút. NaBH4 đóng vai trò là tác nhân khử ion Ag+ thành Ag, tạo thành AgNPS trên nền CS, nanocompozit ký hiệu là CS/AgNPs1. Phương pháp gia nhiệt không sử dụng chất khử: Dung dịch A trong điều kiện khuấy mạnh được gia nhiệt tại các nhiệt độ khác nhau: 30oC, 60OC, 70oC, 90oC, khử Ag thành Ag+ tạo thành CS/AgNPs2. Tại nhiệt độ 90oC, khảo sát ảnh hưởng của thời gian phản ứng: các khoảng thời gian 1 giờ, 3 giờ, 5 giờ, 7 giờ, 9 giờ, 24 giờ, đến quá trình khử Ag+. Phương pháp sử dụng lò vi sóng không sử dụng chất khử: 50ml dung dịch A được đặt trong lò vi sóng (model MW-ER-01, Lab kits) tại 70oC, công suất 200 w trong các khoảng thời gian khác nhau: 2 phút, 5 phút, 7 phút, 10 phút và 60 phút, thu được nanocompozit CS/AgNPs3. Phƣơng pháp đƣa nanocompozit CS/AgNPs lên trên bề mặt vải Tiến hành tẩm nanocompozit CS/AgNPs trên vải theo quy trình như sau: Bước 1: Vải polyeste được cắt với diện tích chính xác 2 cm2, cân chính xác khối lượng, được làm sạch bề mặt bằng plasma. Bước 2: Nanocompozit CS/AgNPs được pha loãng trong dung dịch axit xitric 5%, nồng độ khoảng 200 ppm, khuấy đều trong 30 phút. Bước 3: vải polyeste được ngâm tẩm trong dung dịch nanocompozit CS/AgNPs 30 phút, sau đó đem sấy nhẹ ở nhiệt độ 40-50 oC trong 2 giờ. Quy
trình ngâm tẩm vải được thực hiện 3 lần, sau đó sấy khô đến khối lượng không đổi. Phƣơng pháp mang curcumin lên vật liệu CS/AgNPs Cur được hòa tan trong 10 ml etanol, khuấy ở nhiệt độ 500C để Cur tan hoàn toàn đến bão hòa. Nhỏ từ tử dung dịch Cur vào 50 ml dung dịch CS/AgNPs 200 ppm, tiếp tục khuấy ở nhiệt độ 50-60 oC đến khi xuất hiện kết tủa thì dừng quá trình. Tiếp tục khuấy thêm 30 phút tại nhiệt độ đó để dung môi etanol bay hết, dừng quá trình thu được CS/AgNPs-Cur. Sản phẩm được tiến hành đo quang phổ hấp thụ UV-vis để xác định khả năng mang Cur. 2.2.2. Chế tạo nanocompozit chứa hạt nano sắt từ trên nền chitosan (CS/MNPs) Phƣơng pháp đồng kết tủa Cân chính xác lượng muối Fe2+ và Fe3+ theo tỷ lệ số mol 1:2, hòa tan hai muối vào 20 ml nước cất, bổ sung một lượng nhỏ axit HCl nhằm hạn chế sự thủy phân của muối sắt. Cân 0,2 g CS hòa tan trong 50 ml axit axetic 2%, khuấy trong 1 giờ ở 50oC. Nhỏ từ từ dung dịch chứa hỗn hợp muối Fe vào dung dịch CS, khuấy trộn trong 30 phút để thu được dung dịch đồng nhất, được dung dịch A. Phƣơng pháp đồng kết tủa sử dụng hệ khuấy trộn trong điều kiện trơ Đưa dung dịch A vào trong thiết bị phản ứng như hình 2.3. Trước khi phản ứng tiến hành bơm sục N2 trơ trong 15 phút để loại bỏ không khí. Cân lượng NaOH phản ứng vừa đủ với lượng Fe2+ và Fe3+ theo phương trình phản ứng, hòa tan trong 20 ml H2O được dung dịch B. Mở van, nhỏ giọt từ từ dung dịch B vào dung dịch A trong khoảng 10 phút, trong điều kiện khuấy mạnh và sục N2, để phản ứng diễn ra trong 30 phút. Quan sát quá trình phản ứng qua sự thay đổi của màu sắc từ kết tủa nâu sang đen. Kết thúc quá trình pH dung dịch khoảng 8-10 đảm bảo lượng muối Fe đã phản ứng hết. Sản phẩm thu được ký hiệu CS/MNPs1.
Đổ sản phẩm sau phản ứng ra cốc có mỏ, dùng nam châm thu sắt từ và rửa với nước cất đến khi pH = 7 nhằm loại hết sản phẩm phụ và các chất dư chưa phản ứng. Kết tủa thu được phân tán trong 100ml nước cất bằng siêu âm. Dung dịch chứa nano sắt từ nồng độ 0,7% bền trong điều kiện thường. Phƣơng pháp đồng kết tủa trong hệ vi lƣu Phương pháp này dựa trên quá trình đồng kết tủa xảy ra trong các kênh vi lưu được chế tạo bởi vật liệu polymetylsilosan (PDMS). Bảng 2.1. Các điều kiện sử dụng tổng hợp CS/ MNPs2 trong kênh vi lưu Đầu vào Tác nhân phản ứng Tốc độ dòng (μl/phút) 1 DCM 80 2 Dung dịch A 15 3 NH4OH 15 Kết quả thu được ở đầu ra sản phẩm CS/MNPs2 có màu đen, các hạt CS/MNPs2 thu được bằng nam châm ngoài được rửa vài lần với nước cất cho đến khi trung tính. Phƣơng pháp oxi hóa kết tủa 0,2 g CS hòa tan trong 50 ml axit acetic 2%, khuấy trong 1giờ tại nhiệt độ 50 oC. Cân lượng chính xác FeCl2.6H2O hòa tan vào 20 ml H2O đến tan hoàn toàn. Nhỏ từ tử dung dịch FeCl2 vào dung dịch CS, khuấy đều trong 30 phút, thu được dung dịch A. Cân lượng NaNO3 + NaOH theo phương trình phản ứng, hòa tan vào 20 ml H2O đến tan hoàn toàn, thu được dung dịch B. Dưới điều kiện khuấy trộn mạnh và gia nhiệt ở 50-60 oC, nhỏ từ từ dung dịch B vào hỗn hợp dung dịch A. Quá trình phản ứng được quan sát bởi sự kết tủa và màu sắc kết tủa tạo thành. Sản phẩm CS/MNPs3 có màu đen được thu bằng nam châm và lọc rửa đến khi pH về trung tính. Phƣơng pháp phân tán CS/MNPs trong CS biến tính với chất phát quang 0,1 g CS hòa tan trong 20 ml axit axetic 2%, khuấy trong 1 giờ tại nhiệt độ 50oC. Cân 0,02 g FITC hòa tan trong 5 ml etanol. Nhỏ từ từ dung dịch FITC vào dung dịch CS trong 5 phút trong điều kiện tránh ánh sáng, tiếp tục
khuấy thêm 1giờ, được phức hợp CS-FITC (dung dịch A). Chuẩn bị 10 ml dung dịch CS/MNPs2 nồng độ 0,3 mg/ml, nhỏ giọt chậm vào 5ml dung dịch A, tránh ánh sáng, khuấy trong 30 phút, thu được FMNPs – M1. Chuẩn bị 10 ml dung dịch CS/MNPs2 nồng độ 0,3 mg/ml nhỏ giọt chậm vào 15ml dung dịch A, tránh ánh sáng, khuấy trong 30 phút thu, được FMNPs-M2. 2.2.3. Chế tạo nanocompozit chứa hạt nano bạc- sắt từ trên nền chitosan (CS/AgNPs-MNPs) Vật liệu nanocompozit CS/AgNPs-MNPs được tổng hợp bằng phương pháp phân tán ex-situ, phối trộn các thành phần CS/AgNPs và CS/MNPs: Chuẩn bị 50 ml dung dịch MNPs/CS nồng độ 0,7% và 50 ml dung dịch AgNPs/CS nồng độ 500 ppm, trộn vào nhau và khuấy mạnh trong 1 giờ tại nhiệt độ phòng. Sau đó, nanocompozit được thu lại bằng nam châm, rửa bằng nước cất để loại bỏ các thành phần dư. Phƣơng pháp mang Curcumin lên vật liệu CS/AgNPs-MNPs Phân tán 0,2g CS/AgNPs-MNPs trong 50ml H2O, nhỏ từ từ 10ml dung dịch Cur bão hòa trong etanol vào, khuấy ở nhiệt độ 50-60 oC. Đến khi xuất hiện kết tủa thì dừng lại. Tiếp tục khuấy thêm 30 phút để dung môi etanol bay hết, thu được sản phẩm CS/AgNPs-MNPs-Cur. 2.3. Các phƣơng pháp và thiết bị nghiên cứu Phương pháp xác định cấu trúc vật liệu: phân tích nhiễu xạ tia X trên thiết bị Siemens D-500 với bức xạ Cu-Kα (bước sóng λ=1,5406Ao) - Viện Khoa học vật liệu, Viện Hàn lâm KHCNVN; phân tích EDX trên máy JSM 6490-JED 2300 JEOL - Viện Khoa học vật liệu, Viện Hàn lâm KHCNVN; phương pháp phân tích IR trên máy FTIR NEXUS 670 của hãng NICOLET - Viện Kỹ thuật Nhiệt đới, Viện Hàn lâm KHCNVN. Phương pháp xác định hình thái học của vật liệu: Phương pháp kính hiển vi điện tử truyền qua TEM thực hiện trên thiết bị JEM 1010 - Viện Vệ sinh dịch tễ Trung ương; thiết bị JEM-1400 Đại học Busan – Hàn Quốc, phương pháp kính hiển vi điện tử quét xạ trường (FESEM) thực hiện trên thiết bị S4800 của hãng Hitachi (Nhật Bản), tại Viện Khoa học vật liệu - Viện Hàn lâm KHCNVN; thiết bị JSM-
6700F tại Đại học Busan – Hàn Quốc; thiết bị Hitachi S-480 tại Viện Vệ sinh dịch tễ. Phương pháp nghiên cứu tính chất hóa, lý, sinh của nanocompozit : phương pháp từ kế mẫu rung (VSM) thực hiện trên hệ từ kế mẫu rung - Viện Khoa học Vật liệu, Viện Hàn lâm KHCNVN; Phương pháp phổ tử ngoại khả kiến (UV-vis) được đo trên máy UV-vis Agilent 8453 – Viện Hóa học, Viện Hàn lâm KHCNVN; phương pháp phát huỳnh quang trên hệ đo quang, với máy đô phân giải cao tại phòng thí nghiệm trọng điểm – Viện Khoa học vật liệu- Viện Hàn lâm KHCNVN và phòng thí nghiệm phân tích huỳnh quang Đại học Busan – Hàn Quốc. Hệ laze có bước sóng kích thích 300nm và 495 nm từ Trung tâm MEMS – Đại học Busan – Hàn Quốc; phương pháp thử hoạt tính sinh học – phương pháp đục lỗ thạch được tiến hành tại Viện Hóa học – Viện Hàn lâm KHCNV. CHƢƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1. Nanocompozit chứa hạt nano bạc trên nền chitosan (CS/AgNPs) Ảnh hưởng của thời gian phản ứng đến quá trình khử Ag+ về Ag hình thành nanocompozit CS/AgNPs1, CS/AgNP2, CS/AgNP3 trong điều kiện sử dụng chất khử NaBH4, điều kiện không sử dụng chất khử có gia nhiệt và trong điều kiện lò vi sóng được khảo sát bằng các phân tích phổ UV-vis. 1.8 A 1.9 B Độ hấp thụ (a.u Độ hấp thụ (a.u 1.8 Độ hấp thụ (a.u) Độ hấp thụ (a.u) 1.6 1.7 Do hap thu (AU) Do hap thu (AU) 1.4 1.6 1.2 1.5 1.4 1.0 1.3 0.8 0 10 20 0 20 40 Thời gian 60 (phút) 80 100 120 Thời gian30(phút) 40 50 60 Thoi gian (ph) Thoi gian (ph)
1.5 D C Độ hấp thụ (a.u 1.0 Do hap thu (ABS) 0.5 0.0 0 5 10 15 20 25 Thời gian Thoi(giờ) gian (h) Hình 3.1. Sự phụ thuộc độ hấp thụ quang của CS/AgNPs vào thời gian khử: (A) CS/AgNPs1, (B) CS/AgNPs3; (C) CS/AgNPs; (D) Ảnh chụp dung dịch chứa CS/AgNPs1 và CS/AgNPs3 sau khi bổ sung HCl Phương pháp khử sử dụng NaBH4 (hình 3.1.A): Tại λmax 413 nm ABS tăng nhanh trong 30 phút đầu, sau đó hầu như không tăng. Như vậy, phản ứng khử Ag+ thành Ag diễn ra nhanh do NaBH4 là chất khử mạnh. Kết quả tương đồng với tài liệu đã công bố. Phương pháp gia nhiệt (hình 3.1C): tại λmax 400 nm trong 9 giờ đầu, cường độ hấp thụ tăng nhanh theo thời gian phản ứng, sau đó hầu như tăng không đáng kể. Do đó, chúng tôi lựa chọn 9 giờ là thời gian để tiến hành phản ứng. Phương pháp sử dụng lò vi sóng (hình 3.1B): Tại λmax 433 nm độ hấp thụ quang tăng nhanh theo thời gian phản ứng trong 10 phút đầu tiên, sau đó hầu như không tăng. Có thể kết luận 10 phút là thời điểm kết thúc phản ứng. Hình 3.1D so sánh cả 2 mẫu CS/AgNPs1 và CS/AgNPs3 với thuốc thử là ion Cl-, kết quả thu được âm tính, cả 2 dung dịch trong suốt, không xuất hiện kết tủa. Điều này chứng tỏ AgNO3 đã phản ứng hết (Ag+ đã bị khử hoàn toàn thành Ago). Phương pháp khử bằng CS trong lò vi sóng chứng tỏ ưu điểm hơn hẳn, khả năng khử mạnh trong thời gian ngắn, sản phẩm có độ tinh khiết cao.
Đặc trƣng cấu trúc Phổ IR Hình 3.2 phổ IR của CS/AgNPs2 và CS/AgNPs3 các pic của nanocompozit mới tạo thành giống các pic của CS, điều này chứng tỏ điều kiện gia nhiệt và lò vi sóng không phá vỡ trúc của CS. Như vậy phương pháp sử dụng lò vi sóng để tổng hợp CS/AgNPs3 thể hiện ưu điểm hơn hẳn về thời gian, độ tinh sạch cũng như hiệu suất của quá trình. 0,8 0,7 0,6 CS/AgNPs2 0,5 Cƣờng độ (a.u) 0,4 0,3 CS/AgNPs3 0,2 0,1 CS 0,0 4000 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500 Số sóng (cm-1) Hình 3.2. Phổ IR của nanocompozit CS/AgNPs và CS Góc nhiễu xạ 2θ Hình 3.3. Giản đồ nhiễu xạ tia X của CS/AgNPs
Hình 3.3 giản đồ nhiễu xạ tia X của nanocompozit CS/AgNPs xuất hiên các pic tại (111), (200), (220) đặc trưng cho tinh thể Ag (theo ngân hàng phổ JCPDS card No 04-0783). Phƣơng pháp EDX : Kết quả phân tích định lượng cho thấy Ag chiếm khoảng 23%. Hình thái học Hình dạng, kích thước và sự phân tán các hạt AgNPs trong nanocompozit CS/AgNPs được xác định bằng phương pháp FESEM và TEM. Trên hình 3.4 trình bày ảnh FESEM của CS và các mẫu nanocompozit CS/AgNPs chế tạo bằng các phương pháp khác nhau. A B C D Hình 3.4. Ảnh FESEM của: (A) CS; (B) CS/AgNPs1,(C) CS/AgNPs2; (D) CS/AgNPs3 Bề mặt CS có dạng vô định hình, các lớp xếp khít nhau. Trên ảnh FESEM của các tổ hợp nanocompozit CS/AgNPs có thể quan sát thấy hạt AgNPs phân tán trong mạng lưới CS, các hạt có dạng hình cầu, kích thước tương đối đồng đều với độ đơn phân tán cao, tuy nhiên qua ảnh FESEM khó
phân biệt được sự khác nhau về kích thước của ba loại nanocompozit, cần quan sát trên ảnh TEM với độ phân giải cao hơn (hình 3.5). A (a) 5 4 3 hạt counts Số 2 1 20 nm 0 0 5 10 15 20 25 30 Kích thước particle size (nm) (nm) 6 B (b) 5 4 Sốcount hạt 3 2 1 0 20 nm 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 Kích thước size (nm) (nm) 8 C (c) 7 6 5 hạt Sốcount 4 3 2 1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 20 nm Kích thước (nm) size (nm) Hình 3.5: Ảnh TEM và phân bố kích thước hạt của: (A) CS/AgNPs1, (B) CS/AgNPs2 và (C) CS/AgNPs3 Hình 3.5 trình bày ảnh TEM và biểu đồ phân bố kích thước hạt AgNPs trong các mẫu CS/AgNP1, CS/AgNPs2 và CS/AgNPs3. Cả ba phương pháp đ đều cho các hạt AgNPs dạng hình cầu, kích thước trung bình là 20, 7 và 8 nm tương ứng với các mẫu CS/AgNPs1, CS/AgNPs2 và CS/AgNPs3. Phân bố kích thước từ 5 – 27nm với CS/AgNPs1, 1-9nm với CS/AgNPs2 và 1-12nm với CS/AgNPs3.
Tính chất quang Tính chất quang của các mẫu nanocompozit CS/AgNPs1, CS/AgNPs2 và CS/AgNPs3 được nghiên cứu bằng phổ UV-vis và được trình bày trên Hình 3.6: Độ hấp thụ (a.u Bƣớc sóng (nm) Hình 3.6. Phổ hấp thụ UV-vis của CS/AgNPs1, CS/AgNPs2 và CS/AgNPs3 Trên phổ hấp thụ UV-vis của CS/AgNPs1, CS/AgNPs2, CS/AgNP3. Phổ hấp thụ thể hiện cộng hưởng plasmon bề mặt (Surface plasmon resonance – SPR), các pic 400 nm, 413 nm và 433 nm là cực đại hấp thụ ánh sáng của dung dịch chứa CS/AgNPs2, CS/AgNPs1 và AgNPs3. Thay đổi màu sắc của dung dịch tương ứng với cường độ hấp thụ trên phổ UV-vis của các dung dịch chứa 3 loại nanocompozit CS/AgNPs. Mẫu CS/AgNPs1, CS/AgNPs3 có cường độ hấp thụ cao hơn nhiều so với mẫu CS/AgNPs2 nên phương pháp khử hóa học sử dụng NaBH4 và phương pháp khử trong lò vi sóng hiệu quả hơn phương pháp gia nhiệt. Hoạt tính sinh học CS/AgNPs3 được đưa lên vải theo quy trình như phần 2.2.3, vải sau khi được ngâm tẩm sấy đến khối lượng không đổi. Đem cân trên cân phân tích
xác định lượng nanocompozit đã bám dính trên bề mặt vải và tính trung bình cho 1 cm2. Thí nghiệm được lặp lại 3 lần lấy kết quả trung bình. - Hàm lượng nanocompozit CS/AgNPs trung bình trên 1cm2 vải: 0,07752  0,07224  0,08204  0,07727(mg / cm 2 ) 3 Mẫu vải polyeste sau khi tẩm CS/AgNPs2; CS/AgNPs3 được phân tích FESEM, kết quả trình bày trên hình 3.7: A B C Hình 3.7: Ảnh FESEM của bề mặt sợi vải polyeste: (A) trước khi tẩm, (B) sau khi tẩm CS/AgNPs2, (C) sau khi tẩm CS/AgNPs3 Hoạt tính kháng vi khuẩn E.Coli của vải tẩm nanocompozit CS/AgNPs2 và CS/AgNPs3 được đánh giá qua vòng vô khuẩn trên đĩa thạch đặc. Kết quả trình bày trên hình 3.8.
CS/AgNPs3 CS/AgNPs2 Hình 3.8: Hoạt tính kháng khuẩn E.Coli của vải tẩm CS/AgNPs2 và CS/AgNPs3 Quan sát vòng vô khuẩn ta thấy CS/AgNPs3 có vòng ức chế vi khuẩn lớn hơn hẳn so với CS/AgNPs2, điều này có thể giải thích do nồng độ AgNPs trong dung dịch CS/AgNPs3 cao hơn, đã được khẳng định từ kết quả phân tích UV-vis. CS/AgNPs3 tiếp tục được thử nghiệm đánh giá nồng độ ức chế tối thiểu 50% (IC50) trên các dòng vi khuẩn và nấm: Bacillus subtilis (Bs), Escherichia coli (Ec),Pseudomonas aeruginosa (Pa), Candida albicans (Ca), Lactobacillus fermentum (Lac), Salmonella enterica (Se) kết quả trình bày trên bảng 3.1. Bảng 3.1: Kết quả xác định IC50 trên vi khuẩn và nấm của nanocompozit CS/AgNPs3 Vi khuẩn IC50 (ppm) và nấm Bs Ec Pa Ca Se Lac mốc CS/AgNPs3 33 >50 9,33 >50 >50 >50 Ta thấy CS/AgNPs3 cho thấy kết quả IC50 tương đối tốt, đặc biệt trên dòng vi khuẩn P.aeruginosa. Đây là dòng vi khuẩn gram âm thường xuất hiện trong nhiễm khuẩn bệnh viện, rất nguy hiểm do đã kháng trên rất nhiều dòng kháng sinh. Với kết quả nồng độ ức chế tối thiểu 50% vi khuẩn là 9,33 ppm.
Vật liệu CS/AgNPs3 chế tạo được hứa hẹn tiềm năng ứng dụng rộng rãi trong lĩnh vực y sinh và đặc biệt trong khử trùng bệnh viện Khả năng mang curcumin CS/AgNPs- Cur CS/AgNPs Cur CS/AgNPs-Cur Cƣờng độ (a.u Bƣớc sóng (nm) Hình 3.9: (A) Ảnh chụp dung dịch nước chứa CS/AgNPs và CS/AgNPs-Cur; (B) TLC định tính Cur trong CS/AgNPs-Cur; (C) Phổ hấp thụ UV-VIS của (A) CS/AgNPs và (B) CS/AgNPs-Cur Trên hình 3.9A cho thấy Cur phân tán tốt trong dung dịch chứa CS/AgNPs, dung dịch có màu vàng đậm hơn so với dung dịch CS/AgNPs. Cơ chế mang thuốc của nanocompozit dựa vào phức hợp Cur với lớp CS bọc xung quanh AgNPs làm tăng độ phân tán của Cur trong dung dịch.
Hình 3.9B chỉ ra kết quả định tính Cur trên sắc ký bản mỏng với hệ khai triển diclometan: metanol = 9: 0,5, ái lực của hệ dung môi trên với Cur chuẩn và cur trong CS/AgNPs-Cur tạo vết có cùng giá trị Rf (Rf = 0.8). Điều này chứng minh cho giả thiết Cur chỉ tạo phức hợp và bị hấp phụ bởi lớp CS như đã được đưa ra trong một công bố của chúng tôi có liên quan đến khả năng mang Cur của nano chitosan và không có liên kết hóa học được hình thành giữa CS/AgNPs và Cur. Hình 3.9C phổ UV-vis xác định được λmax của CS/AgNPs và CS/AgNPs- Cur lần lượt là 413 nm và 449 nm. Sự chuyển dịch về phía bước sóng dài khi có mặt Cur được lý giải do tương tác bề mặt của AgNPs và các phân tử Cur. Đồng thời cường độ hấp thụ quang cũng tăng lên so với CS/AgNPs. Điều này chứng tỏ có thể sử dụng Cur như một chất phát quang, nhằm nghiên cứu cơ chế hoạt động của các hệ mang thuốc cũng như khả năng hướng đích và lưu trữ thuốc của tế bào ung thư. 3.3. Nanocompozit chứa hạt nano sắt từ trên nền chitosan Đặc trƣng cấu trúc Cấu trúc tinh thể của các mẫu CS/MNPs1, CS/MNPs2, CS/MNPs3 được xác định bằng phương pháp nhiễu xạ tia X (XRD) trình bày trên hình 3.10. 120 (311) CS/MNPs1 CS/MNPs2 100 CS/MNPs3 80 Cƣờng độ (a.u) Cuong do (a.u) (220) (440) 60 (511) (400) 40 (422) 20 0 20 25 30 35 40 Góc nhiễu xạ (2θ) 45 50 55 60 65 70 Diffraction angle -2*theta (degree)