Nghiên cứu điều chế dung dịch nano bạc bằng phương pháp hóa học và đánh giá khả năng kháng khuẩn

Trong bài viết này, dung dịch nano bạc nồng độ cao (1000 ppm) được điều chế bằng phương pháp hóa học từ tiền chất AgNO3 với chất khử NaBH4 và chất ổn định PVP. Các đặc trưng lý, hóa của sản phẩm được xác định bằng phương pháp phổ UV-Vis, XRD và TEM.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Nghiên cứu điều chế dung dịch nano bạc bằng phương pháp hóa học và đánh giá khả năng kháng khuẩn NGHIÊN CỨU ĐIỀU CHẾ DUNG DỊCH NANO BẠC BẰNG PHƯƠNG PHÁP HÓA HỌC VÀ ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG KHÁNG KHUẨN Mạc Đình Thiết1*, Vũ Đình Ngọ2, Nguyễn Mạnh Tiến2, Hoàng Thị Kim Vân2, Nguyễn Thị Lan Anh3, Nguyễn Hữu Diễn4 1 Phòng KHCN & ĐBCLGD, Trường Đại học Công nghiệp Việt Trì 2 Khoa Công nghệ Hóa học và Môi trường, Trường Đại học Công nghiệp Việt Trì 3 Khoa Kỹ thuật phân tích, Trường Đại học Công nghiệp Việt Trì 4 Công ty Hóa chất 21- Bộ Quốc phòng * Email: macthiet@gmail.com Tóm tắt Trong bài báo này, dung dịch nano bạc nồng độ cao (1000 ppm) được điều chế bằng phương pháp hóa học từ tiền chất AgNO3 với chất khử NaBH4 và chất ổn định PVP. Các đặc trưng lý, hóa của sản phẩm được xác định bằng phương pháp phổ UV-Vis, XRD và TEM. Kết quả cho thấy dung dịch nano bạc có đỉnh hấp thụ cực đại ở bước sóng ~ 400 nm, các hạt nano bạc phân bố khá đồng đều và có kích thước trung bình 20 - 25 nm. Dung dịch nano bạc điều chế được có khả năng kháng khuẩn tốt với cả hai loại vi khuẩn Gram (-) E. coli và vi khuẩn Gram (+) Sta. aureus. Từ khóa: nano bạc, hoạt tính kháng khuẩn STUDY ON THE PREPARATION OF NANOSILVER SOLUTION BY CHEMICAL METHOD AND EVALUATION OF ITS ANTIBACTERIAL ABILITY Abstract In this paper, high concentration (1000 ppm) silver nanoparticles solutions were prepared by chemical method from AgNO3 precursor with NaBH4 reducing agent and PVP stabilizer. The physical and chemical characteristics of the products were determined by UV-vis spectroscopy, XRD, and TEM. The results showed that silver nano solutions had maximum absorption peak at ~ 400 nm, the silver nanoparticles were distributed quite uniformly and had an average size of 20 - 25 nm. The prepared silver nano solutions have good antibacterial ability against both Gram (-) E. coli and Gram (+) Sta. Aureus. Keywords: silver nanoparticles, antibacterial activity 1. ĐẶT VẤN ĐỀ Từ xa xưa, con người đã sử dụng bạc làm các dụng cụ chứa đồ ăn, nước uống để trị bệnh. Cùng với sự ra đời và phát triển của công nghệ nano, nano bạc đã được chế tạo và mở ra nhiều lĩnh vực ứng dụng của bạc. Nano bạc là một trong những vật liệu nano quan trọng nhất trong số các nano kim loại, đó là do tính chất độc đáo và đa chức năng của 178 nano bạc bao gồm hoạt tính kháng khuẩn cao, tính dẫn điện, dẫn nhiệt tốt và tính năng xúc tác hiệu quả. Ngày nay, nano bạc đóng một vai trò quan trọng trong công nghệ nano, đặc biệt trong các ứng dụng để khử trùng với nhiều ưu điểm tích cực như: khả năng tiêu diệt vi khuẩn, diệt virus, chống tái nhiễm khuẩn, chống nấm, khử mùi hiệu quả cao; diệt khuẩn nhanh, không gây kích ứng, an toàn với con người và môi trường. Dễ dàng tìm thấy trên thị trường những sản phẩm có ứng dụng vật liệu nano bạc kháng khuẩn, từ tủ lạnh, điều hòa, máy giặt cho đến thuốc điều trị ngoài da, băng gạc điều trị vết thương, các sản phẩm chăm sóc cá nhân từ người lớn đến trẻ nhỏ… Với các ứng dụng và nhu cầu thị trường về nano bạc ngày càng lớn, nhiều nhà khoa học đã và đang tiếp tục đầu tư nghiên cứu nano bạc để mở rộng ứng dụng trong các lĩnh vực: y tế, may mặc, đồ gia dụng, xử lý môi trường nước... nhất là khi bùng phát đại dịch SARS-CoV-2 [1-4]. Trong bài báo này, chúng tôi trình bày kết quả nghiên cứu điều chế dung dịch nano bạc theo phương pháp khử hóa học và đánh giá khả năng kháng khuẩn của nó. 2. THỰC NGHIỆM 2.1. Hóa chất Các hóa chất sử dụng trong nghiên cứu gồm: AgNO3, NaBH4, PVP 40000 Da, NaOH, (loại PA, Trung Quốc). 2.2. Dụng cụ, thiết bị Dụng cụ: Cốc thủy tinh, pipet, buret, đũa thủy tinh, ống đong, ống li tâm, bình tia nước cất, cối nghiền mã não, chén nung, máy khuấy từ có điều nhiệt, máy li tâm, tủ sấy (Memmert), cân điện tử có độ chính xác  10-4 g (Satorious)... Thiết bị: Các thiết bị phân tích đặc trưng của sản phẩm nano bạc như chụp ảnh TEM (máy TEM JEOL JEH-1010, Japan), phổ UV-Vis (máy UV-Vis Specord 50 Analytik jena, Germany), phổ nhiễu xạ tia X (máy D8 Advance-Bruker-Germany). 2.3. Điều chế dung dịch nano bạc Nhỏ từ từ 5 ml dung dịch bạc nitrat (AgNO3 7.10-2 M) vào 25 ml dung dịch PVP trong điều kiện khuấy mạnh (~ 1000 v/p), ta thu được dung dịch A. Nhỏ từ từ 5 ml dung dịch chất khử natri bohydrua (NaBH4 3,5.10-2 M) vào dung dịch A trong điều kiện khuấy mạnh thu được dung dịch B. Điều chỉnh pH của dung dịch B bằng dung dịch NaOH và tiếp tục khuấy mạnh 2 giờ ở nhiệt độ phòng để quá trình khử diễn ra hoàn toàn. Dung dịch nano bạc thu được có màu nâu đen. 2.4. Khảo sát hiệu uả kháng khuẩn của dung dịch nano bạc Khảo sát tính kháng khuẩn của dung dịch nano bạc với hai loại vi khuẩn Escherichia coli ATCC 8739 (E. coli) và Staphylococcus aureus ATCC 6538 (Sta. aureus) được tiến hành trên đĩa LB đặc (phương pháp đĩa thạch). Sử dụng 2 đĩa LB đặc cho thí nghiệm này, 1 đĩa nuôi E.coli và 1 đĩa nuôi Sta. aureus; thử nghiệm khả năng kháng khuẩn của 179 nano bạc bằng phương pháp đục lỗ, nhỏ vào mỗi lỗ 50 µl nano bạc, và nuôi cấy sau 12 giờ ở buồng nuôi cấy. Các khảo sát đánh giá hoạt tính kháng khuẩn của dung dịch nano bạc được thực hiện tại Trung tâm Kiểm nghiệm Phú Thọ. 2.5. Phương pháp nghiên cứu Phổ UV-Vis được tiến hành đo bằng máy UV-Vis Specord 50 Analytik jena (Germany); Ảnh TEM được chụp trên máy JEM 1010 (Japan). Phổ nhiễu xạ tia được ghi trên máy D8 Advance-Bruker (Germany). 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1. Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ chất chống co cụm PVP Kết quả phản ánh ảnh hưởng của chất chống co cụm PVP tới việc tạo thành hạt nano bạc thu được ở Bảng 1 và Hình 1. ...