Tổng hợp nano bạc ứng dụng diệt vi khuẩn bằng phương pháp khử quang hoá

Chia sẻ: ViAmman2711 ViAmman2711 | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:7

Thêm vào BST

Báo xấu

29
lượt xem 2
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài viết trình bày nghiên cứu tổng hợp nano bạc trong dung dịch bằng phương pháp khử quang hoá. Đối tượng và phương pháp: Dùng ethylhydroxyl celolose (HEC) làm tác nhân khử, đồng thời là chất ổn định dung dịch nano bạc.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Tổng hợp nano bạc ứng dụng diệt vi khuẩn bằng phương pháp khử quang hoá

t¹P CHÝ Y - D−îc häc qu©n sù sè 4-2020 TỔNG HỢP NANO BẠC ỨNG DỤNG DIỆT VI KHUẨN BẰNG PHƯƠNG PHÁP KHỬ QUANG HOÁ Lê Văn Dung1, Nguyễn Minh Ngọc2, Nguyễn Tiến Thắng3 TÓM TẮT Mục tiêu: Nghiên cứu tổng hợp nano bạc trong dung dịch bằng phương pháp khử quang hoá. Đối tượng và phương pháp: Dùng ethylhydroxyl celolose (HEC) làm tác nhân khử, đồng thời là chất ổn định dung dịch nano bạc. Quá trình tổng hợp được thực hiện trong dung dịch, chiếu sáng với bước sóng 430 nm. Xác định kích thước hạt nano bằng các phương pháp: Quang phổ tử ngoại - khả kiến (UV-VIS), tán xạ ánh sáng động học (DSL). Nghiên cứu khả năng diệt vi khuẩn (VK) trên 3 chủng E. coli ATCC 25922, P. aeruginosa ATTC 27853 và S. aureus ATC29213. Kết quả và kết luận: Đã nghiên cứu thành công phương pháp tổng hợp dung dịch nano bạc để diệt VK trong nhiều đối tượng. * Từ khoá: Nano bạc; Khử quang hoá; Diệt vi khuẩn. MỞ ĐẦU thống kê, từ năm 1992 - 2014, số lượng Bạc là kim loại chuyển tiếp màu trắng, công trình công bố về phương pháp tổng mềm, có tính dẫn điện cao nhất trong tất hợp nano bạc tăng rất nhanh (năm 1992 cả nguyên tố, độ dẫn nhiệt cao nhất trong chỉ có 1 công trình, năm 2014 là 800 công tất cả kim loại, được sử dụng làm đồng trình). Các phương pháp tổng hợp nano tiền xu, đồ trang sức, chén đũa và đồ bạc phổ biến: Phương pháp khử hoá học dùng sinh hoạt. Các hợp chất của bạc [3, 4, 5, 6, 7], chiếu tia laser [8], điện hoá được dùng trong phim ảnh, bạc nitrat pha [9]. Các phương pháp tổng hợp trước đây loãng được dùng làm chất diệt VK. Trong có nhiều ưu điểm nhưng vẫn tồn tại y học, bạc là thành phần sản xuất băng những nhược điểm: Nhiều giai đoạn phức vết thương và được sử dụng như một lớp tạp, hoá chất đắt tiền, sản phẩm thu được phủ kháng sinh trong các thiết bị y kém bền theo thời gian bảo quản nên ảnh tế. Băng chứa bạc sulfadiazine hoặc bạc hưởng đến khả năng ứng dụng. Vì vậy, nano được sử dụng để điều trị nhiễm chúng tôi nghiên cứu tổng hợp nano bạc trùng bên ngoài vết thương [1, 2]. Nano qua một giai đoạn với chất khử là bạc là những hạt nano của bạc có kích hydroxylcellulose (HEC), đồng thời là chất thước từ 1 - 100 nm, hình dạng đa dạng ổn định của dung dịch nano bạc trong quá phụ thuộc vào phương pháp điều chế trình bảo quản, chất oxi hoá là bạc nitrat, (hình cầu, tứ diện, bát diện…). Có rất nhiều trong quá trình tổng hợp, chiếu sáng tử phương pháp tổng hợp nano bạc, theo ngoại để tăng tốc độ tổng hợp. 1 Bộ môn Hóa, Học viện Quân y 2 Khoa Hóa - ĐHNN – ĐHQG 3 Công ty Cổ phần Liên doanh Sơn Quốc tế Người phản hồi: Lê Văn Dung (ldungtbt@yahoo.com) Ngày nhận bài: 25/3/2020 Ngày bài báo được đăng: 12/5/2020 24
T¹P CHÝ Y - D−îc häc qu©n sù sè 4-2020 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU độ nano bạc thu được) vào bình cầu hồi 1. Vật liệu lưu chứa 50 ml dung dịch HEC 0,35%, khuấy đều, đồng thời chiếu sáng tử ngoại Hydroxyethyl cellulose (HEC) và bạc bằng đèn chiếu tử ngoại (15 watt, nitrat được cung cấp bởi Công ty Sigma- 254/365 nm) ở bước sóng 254 nm (đèn Aldrich (Mỹ). Ba chủng VK E. coli ATCC được đặt cách bình phản ứng 5 cm) đến 25922, P. aeruginosa ATTC 27853 và S. khi thu được dung dịch nano bạc có màu aureus ATC29213 được cung cấp bởi Bộ vàng nhạt đến nâu, đun sôi hồi lưu dung môn Vi sinh vật, Học viện Quân y. dịch đến khi không còn ion bạc (không có 2. Tổng hợp nano bạc phản ứng tạo kết tủa đen với dung dịch Thêm từ từ dung dịch muối bạc nitrat natri sunfua). Bảo quản dung dịch nano nồng độ 0,1M (tương ứng với các nồng bạc ở điều kiện thường, trong lọ tối màu. Phản ứng của quá trình tổng hợp như sau: hν Cellulose-CH2-CH2-OH + 4Ag+ + H2O Cellulose-CH2-COOH + 4Ag + 4H+ 3. Khảo sát dung dịch nano bạc Sau mỗi thời điểm (0 giờ, 2 giờ, 6 giờ, Khảo sát phổ UV-VIS của dung dịch 24 giờ), lấy hỗn hợp cấy lên đĩa thạch nano bạc bằng cách pha loãng các dung thành các đường song song. Ủ ấm ở dịch nano bạc đến 20,0 ppm. Thực hiện nhiệt độ thích hợp (37oC) trong thời gian đo phổ UV-VIS trên máy đo Spectro UV- quy định (24 giờ). Định lượng VK mọc trên VIS UVD-2960 (Công ty Labomed, Inc, Mỹ) đĩa thạch so với mẫu chuẩn (mẫu chuẩn với bước sóng 370 - 600 nm. Đo kích có các đường ứng với dãy nồng độ VK: thước hạt nano bạc bằng phương pháp 102, 103, 104, 105, 106, 107, 108 CFU/ml). tán xạ ánh sáng. Pha loãng dung dịch * Khả năng diệt khuẩn bề mặt tiếp xúc: nano bạc đến nồng độ 20 ppm bằng dung Các chủng VK dùng trong nghiên cứu: dịch Tween 80 nồng độ 2%, thực hiện VK 24 giờ tuổi, chủng E. coli ATCC 25922, phép đo trên máy SZ-100 - HORIBA với P. aeruginosa ATCC 27853, S. aureus góc nhiễu xạ 90o, vùng đo 0,1 - 10.000 nm, ATCC 29213. Dung dịch nano bạc được cuvet 1 cm. chia ra 2 lọ: 1 lọ giữ nguyên nồng độ ban 4. Thử hoạt tính diệt VK của dung đầu, 1 lọ được pha loãng có nồng độ dịch nano bạc bằng 1/2 dung dịch ban đầu. Tạo huyền * Xác định nồng độ ức chế VK tối thiểu dịch nồng độ 108 của từng chủng VK E. (MIC): coli, P. aeruginosa, S. aureus trên máy so Pha loãng dãy nồng độ dung dịch nano độ đục nồng độ 0,5 Mc Farland. Tạo mô bạc ở các nồng độ khác nhau (1/2; 1/4; 1/8; hình nhiễm: Với mỗi chủng VK tạo 2 mô 1/16; 1/32; 1/64), trộn mỗi dung dịch với hình nhiễm bằng cách dùng tăm bông đã lượng VK ở nồng độ nhất định (108 VK/ml). được thấm ướt bằng huyền dịch VK đã 25
t¹P CHÝ Y - D−îc häc qu©n sù sè 4-2020 chuẩn bị ở bước 2 ria lên bề mặt 2 đĩa dung dịch phun sương nano bạc. Mỗi tăm petri có đường kính 12 cm. Khi bề mặt bông được ria lên 1 đĩa thạch Muller các mô hình nhiễm se lại dùng tăm bông Hinton tương ứng để kiểm tra khả năng đã được làm ẩm bằng nước muối sinh lý diệt khuẩn. Ủ các đĩa thạch ở 37oC trong phết lên một góc đĩa, ria các tăm bông đó 24 giờ. Sau 24 giờ, lấy các đĩa thạch lên các đĩa thạch Muller Hinton tương Muller Hinton ra đọc kết quả. So sánh mỗi ứng (thời điểm 0). Phun sương dung dịch nồng độ dung dịch nano bạc tiếp xúc với nano bạc nồng độ 1 và 1/2 lên các mô 3 chủng VK tương ứng ở các thời điểm hình nhiễm. Dùng tăm bông đã được làm 1 phút, 5 phút và 15 phút với thời điểm 0. ẩm bằng nước muối sinh lý phết ngẫu Nếu không mọc VK, kết luận dung dịch nhiên lên một góc đĩa petri (1 tăm bông nano bạc diệt hoàn toàn VK; nếu có mọc cho 1 đĩa petri) ở các thời điểm 1 phút, 5 VK, kết luận dung dịch nano bạc không phút, 15 phút sau khi VK tiếp xúc với diệt hoàn toàn VK. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ BÀN LUẬN 1. Tổng hợp dung dịch nano bạc Bảng 1: Thời gian phản ứng ở các nồng độ AgNO3 khác nhau. -1 [AgNO3] (mmol.L ) 0,5 1,0 2,0 3,0 4,0 5,0 7,0 8,0 Thời gian phản ứng (phút) 15 15 25 40 60 90 150 320 Hình 1: Hình ảnh dung dịch nano bạc (Nồng độ tăng dần từ phải qua trái). Khi tăng nồng độ của AgNO3, thời gian phản ứng tăng dần, dung dịch có màu đậm dần từ vàng chanh sang đỏ, nồng độ cao nhất có màu nâu đen. 26
T¹P CHÝ Y - D−îc häc qu©n sù sè 4-2020 2. Khảo sát phổ hấp thụ UV-VIS của dung dịch nano bạc Bước sóng (nm) Hình 2: Phổ UV-VIS của các dung dịch nano bạc. Khi nồng độ dung dịch càng cao, bước sóng hấp thụ cực đại càng lớn. Các nghiên cứu đã chỉ ra bước sóng hấp thụ cực đại càng lớn, kích thước hạt nano càng lớn [10]. Như vậy, khi tăng nồng độ AgNO3 trong quá trình tổng hợp nano bạc thì kích thước hạt nano bạc tăng dần. 3. Phân tích kích thước hạt Bảng 2: Kích thước hạt nano bạc. Tên Nồng độ AgNO3 Các vùng kích thước Kích thước hạt Tỷ lệ (%) mẫu (mmol/l) hạt trung bình (nm) trung bình chung (nm) 4,1 24,0 M1 0,5 35,6 45,5 76,0 4,7 23,0 M2 1,0 37,3 47,1 77,0 4,6 17,0 M3 2,0 48,3 57,3 83,0 6,5 16,0 M4 3,0 53,7 62,7 84,0 27
t¹P CHÝ Y - D−îc häc qu©n sù sè 4-2020 7,1 18,0 M5 4,0 55,6 66,2 82,0 7,9 21,0 M6 5,0 59,4 73,1 79,0 6,8 12,0 M7 6,0 66,2 74,3 88,0 M8 7,0 73,2 100,0 73,2 Khi tăng dần nồng độ AgNO3, kích thước hạt tăng dần từ 35,6 nm (AgNO3 0,5 mmol/l) đến 73,2 nm (AgNO3 7,0 mmol/l). Tuy nhiên, từ mẫu M1 đến mẫu M7 có 2 vùng kích thước hạt nano, vùng 1 kích thước rất nhỏ (< 10 nm) với khoảng 20%, vùng 2 có kích thước lớn hơn (40 - 90 nm). Mẫu M8 không có vùng có kích thước nhỏ, chỉ có 1 vùng có kích thước lớn. 4. Nghiên cứu khả năng diệt VK * Xác định nồng độ ức chế VK tối thiểu (MIC): Bảng 3: Khả năng diệt VK E. coli ATCC 25922 của nano bạc ở các nồng độ khác nhau. Khả năng diệt VK E. coli ATCC 25922 (CFU/ml) Nồng độ nano bạc (ppm) 0 giờ 2 giờ 6 giờ 24 giờ 8 162,0 10 0 0 0 8 81,0 10 0 0 0 8 40,5 10 0 0 0 8 5 4 20,2 10 10 0 10 8 6 5 7 10,1 10 10 10 10 8 6 6 7 5,0 10 10 10 10 Mẫu chuẩn 0 giờ 2 giờ 6 giờ 24 giờ Hình 3: Hình ảnh khả năng diệt VK E. coli ATCC 25922 của dung dịch nano bạc. 28
T¹P CHÝ Y - D−îc häc qu©n sù sè 4-2020 Nồng độ dung dịch nano bạc tối ưu dùng để diệt VK E. coli ATCC 25922 là 40,5 ppm. Các dung dịch có nồng độ thấp < 10 ppm không có khả năng diệt VK. Dung dịch nồng độ 20 ppm ức chế tạm thời VK (sau 6 giờ VK vẫn phát triển). * Khả năng diệt khuẩn bề mặt tiếp xúc: Bảng 4: Khả năng diệt VK trên bề mặt tiếp xúc của dung dịch nano bạc. Nồng độ nano Nồng độ VK Nồng độ VK sau khi phun dung dịch TT Loại VK bạc (ppm) ban đầu (VK/ml) nano bạc (VK/ml) 1 phút 5 phút 15 phút 8 1 E. coli 100,0 10 0 0 0 2 ATCC 25922 50,0 10 8 0 0 0 8 3 P. aeruginosa 100,0 10 0 0 0 ATTC 27853 8 4 50.0 10 0 0 0 8 3 5 S. aureus 100,0 10 10 0 0 6 ATC 29213 50,0 10 8 10 4 10 2 0 Dung dịch nano bạc dạng phun sương bề mặt với nồng độ thử nghiệm có hiệu lực diệt khuẩn với các chủng VK Gram âm E. coli ATCC 25922, P. aeruginosa ATCC 27853 ở nồng độ nano bạc 50 ppm; hiệu lực diệt khuẩn tốt với chủng S. aureus ATCC 29213 ở nồng độ 100 ppm sau thời gian phun 5 phút. KẾT LUẬN hiệu lực diệt khuẩn với các chủng VK Gram âm E. coli ATCC 25922, P. aeruginosa Đã nghiên cứu thành công phương ATCC 27853 ở nồng độ nano bạc 50 ppm; pháp tổng hợp dung dịch nano bạc bằng hiệu lực diệt khuẩn tốt với chủng S. aureus phương pháp quang hoá sử dụng ánh ATCC 29213 ở nồng độ 100 ppm sau sáng tử ngoại bước sóng 254 nm, dùng thời gian phun 5 phút. Kết quả nghiên chất hydroxyetylcellulose làm chất khử và cứu cho thấy có thể sử dụng dung dịch ổn định dung dịch. Dung dịch nano bạc nano bạc tổng hợp được để diệt VK trong thu được có kích thước trung bình nhỏ, nhiều đối tượng. bền theo thời gian. Sử dụng các phương pháp hiện đại như quang phổ tử ngoại - TÀI LIỆU THAM KHẢO khả kiến (UV-VIS), tán xạ ánh sáng động 1. Atiyeh, Bishara S, Costagliola, et al. học (DSL) xác định kích thước hạt nano Effect of silver on burn wound infection control trong dung dịch. Nghiên cứu khả năng ức and healing: Review of the literature. Burns chế VK E. coli ATCC 25922, kết quả khả 2007; 33(2): 139-148. năng ức chế VK tốt nhất ở nồng độ nano 2. Hermans, Michel H. Silver-containing bạc 40 ppm. Dung dịch nano bạc dạng phun dressings and the need for evidence. American sương bề mặt với nồng độ thử nghiệm có Journal of Nursing 2006; 106(12):60-68. 29
t¹P CHÝ Y - D−îc häc qu©n sù sè 4-2020 3. Turkevich J, Stevenson PL, Hillier J. 7. Hada H, et al. Photoreduction of silver A study of the nucleation and growth process ion in aqueous and alcoholic solutions. J Phys in the synthesis of colloidal gold. Discuss. Chem 1976; 80(25):2728-2731. Faraday Soc 2006; 11:55-75. 8. Hu MZ, Easterly CE. A novel thermal 4. Polte J, et al. Formation mechanism of colloidal silver nanoparticles: Analogies and electrochemical synthesis method for production differ-ences to the growth of gold nanoparticles. of stable colloids of “naked” metal (Ag) nanocrystals. ACS Nano 2012; 6(7):5791-5802. Mater Sci Eng C 2009; 29(3):726-736. 5. Patakfalvi R, Dekany I. Nucleation and 9. Surudzic R, et al. Electrochemical growth of silver nanoparticles monitored by synthesis of silver nanoparticles in poly(vinyl titration microcalorimetry. J Therm Anal Calorim alcohol) solution. J Serb Chem Soc 2013; 2005; 79:587-594. 78(12):2087-2098. 6. Yoosaf K, et al. In situ synthesis of metal nanoparticles and selective naked-eye detection 10. MA Noginov, et al. The effect of gain of lead ions from aqueous media. J Phys and absorption on surface plasmons in metal Chem C 2007; 111:12839-12847. nanoparticles. Applied Physics B 2007; 86:455-460. 30