ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ
Nguyễn Ngọc Hùng
NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO HẠT NANO BẠC VÀ KHẢ
NĂNG SÁT KHUẨN CỦA NÓ
KHOÁ LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC HỆ CHÍNH QUY
Ngành: Vật lý kỹ thuật
HÀ NỘI - 2011
ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ
Nguyễn Ngọc Hùng
NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO HẠT NANO BẠC VÀ KHẢ
NĂNG SÁT KHUẨN CỦA NÓ
KHOÁ LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC HỆ CHÍNH QUY
Ngành: Vật lý kỹ thuật
Cán bộ hướng dẫn: TS. Nguyễn Đức Quang
HÀ NỘI - 2011
Lời cảm ơn
Đầu tiên, em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới TS. Nguyễn Đức Quang (Khoa
VLKT – ĐHCN – ĐHQGHN) và TS. Lê Anh Tuấn (Viện tiên tiến Khoa học và công
nghệ - ĐH Bách Khoa Hà Nội) đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ em trong suốt thời gian
vừa qua.
Em xin gửi lời cám ơn tới các anh chị trong Viện Vi sinh vật và Công nghệ sinh
học – ĐHQG Hà Nội đã chỉ bảo và tạo điều kiện thuận lợi nhất để em hoàn thí nghiệm.
Em cũng xin tỏ lòng biết ơn tới các thầy cô và các anh chị khoa Vật lý kỹ thuật,
đặc biệt là GS. Lê Trần Bình, TS. Trần Đăng Khoa và TS. Hà Thị Quyến vì đã dạy
bảo và giúp đỡ em những lúc khó khăn.
Cuối cùng, em xin gửi lời cảm ơn đến gia đình và bạn bè, những người luôn ủng
hộ và động viên em trong suốt thời gian vừa qua.
Hà Nội, Ngày 19/5/2011
Nguyễn Ngọc Hùng

1-100 3
Tính chất quang 3
Hố lượng tử 3
1-100 3
Độ dài suy giảm 3
10-100 3
Độ sâu bề mặt kim loại 3
10-100 3
Tính siêu dẫn 3
Độ dài liên kết cặp Cooper 3
0,1-100 3
Độ thẩm thấu Meisner 3
1-100 3
Tính chất cơ 3
Tương tác bất định xứ 3
1-1000 3
Biên hạt 3
1-10 3
Bán kính khởi động đứt vỡ 3
1-100 3
Sai hỏng mầm 3
0,1-10 3
Độ nhăn bề mặt 3
1-10 3
Xúc tác 4
Hình học topo bề mặt 4
1-10 4
Siêu phân tử 4
Độ dài Kuhn 4
1-100 4

2.1.1.3 Quy trình tổng hợp 21
2.1.2 Cơ chế hình thành hạt nano bạc 23
2.2 Ảnh hưởng của nano bạc lên sự phát triển của vi khuẩn 24
2.2.1 Phương pháp đo OD 24
2.2.2 Các trang thiết bị 24
2.2.3 Các bước tiến hành thí nghiệm 25
2.2.3.1 Chuẩn bị môi trường 25
2.2.3.2 Cấy vi khuẩn 25
KẾT QUẢ ĐO OD 30
0(μg/ml) 30
5(μg/ml) 30
10(μg/ml) 30
15(μg/ml) 30
25(μg/ml) 30
M1 30
M2 30
M1 30
M2 30
M1 30
M2 30
M1 30
M2 30
M1 30
M2 30
0.5 30
0.154 30
0.173 30
0.129 30
0.121 30
0.130 30

0.131 30
0.124 30
0.126 30
0.131 30
0.141 30
0.145 30
0.150 30
0.162 30
2.5 30
0.610 30
0.673 30
0.117 30
0.129 30
0.128 30
0.121 30
0.143 30
0.128 30
0.151 30
0.154 30
3.0 30
0.749 30
0.877 30
0.126 30
0.122 30
0.125 30
0.119 30
0.144 30
0.140 30
0.151 30
0.155 30

0.149 30
0.156 30
0.157 30
5.0 30
1.612 30
1.645 30
0.143 30
0.139 30
0.133 30
0.121 30
0.148 30
0.151 30
0.155 30
0.157 30
5.5 30
1.675 30
1.713 30
0.107 30
0.107 30
0.081 30
0.077 30
0.104 30
0.010 30
0.111 30
0.108 30
3.3 So sánh với phương pháp đo bán kính vòng vô khuẩn 35
Chương 4: KẾT LUẬN 36
Tóm tắt nội dung khóa luận
Từ xa xưa, con người đã sử dụng bạc làm các dụng cụ chứa đồ ăn, nước uống để trị bệnh.
Trong chiến tranh thế giới thứ nhất, người ta thậm chí còn sử dụng các sản phẩm từ bạc

vi điện tử
[4]
.
1.1.2 Cơ sở khoa học của công nghệ nano
Công nghệ nano dựa trên những cơ sở khoa học chủ yếu sau:
- Chuyển tiếp từ tính chất cổ điển đến tính chất lượng tử: Đối với vật liệu vĩ
mô gồm rất nhiều nguyên tử, các hiệu ứng lượng tử được trung bình hóa với rất
nhiều nguyên tử (1 µm3 có khoảng 1012 nguyên tử) và có thể bỏ qua các thăng
giáng ngẫu nhiên. Nhưng các cấu trúc nano có ít nguyên tử hơn thì các tính
chất lượng tử thể hiện rõ ràng hơn.
- Hiệu ứng bề mặt: Khi vật liệu có kích thước nm, các số nguyên tử nằm trên
bề mặt sẽ chiếm tỉ lệ đáng kể so với tổng số nguyên tử. Chính vì vậy các hiệu
ứng có liên quan đến bề mặt, gọi tắt là hiệu ứng bề mặt sẽ trở nên quan trọng
làm cho tính chất của vật liệu có kích thước nanomet khác biệt so với vật liệu ở
dạng khối.
2
- Kích thước tới hạn: Các tính chất vật lý, hóa học của các vật liệu đều có một
giới hạn về kích thước. Nếu vật liệu mà nhỏ hơn kích thước này thì tính chất
của nó hoàn toàn bị thay đổi. Người ta gọi đó là kích thước tới hạn. Vật liệu
nano có tính chất đặc biệt là do kích thước của nó có thể so sánh được với kích
thước tới hạn của các tính chất của vật liệu
[3]
.
Bảng 1: Độ dài tới hạn của một số tính chất của vật liệu
[3]
.
Lĩnh vực Tính chất Độ dài tới hạn
(nm)
Tính chất
điện

để đánh dấu các phân tử sinh học, vi sinh vật, phát hiện các chuỗi gen nhờ vào
cơ chế bắt cặp bổ xung của DNA hoặc cơ chế bắt cặp kháng nguyên – kháng
thể.
- Vận chuyển thuốc: Cung cấp thuốc cho từng tế bào cụ thể bằng cách sử dụng
các hạt nano nhằm tiết kiệm thuốc và tránh các tác dụng phụ.
- Mô kỹ thuật: Công nghệ nano có thể giúp cơ thể tái sản xuất hoặc sửa chữa
các mô bị hư hỏng bằng cách sử dụng “giàn” dựa trên vật liệu nano và các yếu
tố tăng trưởng
[7]
.
4
Hình 1: Hạt nano vàng sử dụng trong truyền dẫn thuốc.
1.2 Hạt nano bạc
1.2.1 Giới thiệu về bạc kim loại
Cấu hình electron của bạc: 1s
2
2s
2
2p
6
3s
2
3p
6
3d
10
4s
2
4p
6

- Chi phí cho quá trình sản xuất thấp.
- Ổn định ở nhiệt độ cao.
1.2.2 Đặc tính kháng khuẩn của bạc
Bạc và các hợp chất của bạc thể hiện tính độc đối với vi khuẩn, virus, tảo và nấm .
Tuy nhiên, khác với các kim loại nặng khác (chì, thủy ngân…) bạc không thể hiện tính
độc với con người.
Từ xa xưa, người ta đã sử dụng đặc tính này của bạc để phòng bệnh. Người cổ đại
sử dụng các bình bằng bạc để lưu trữ nước, rượu dấm. Trong thế kỷ 20, người ta thường
đặt một đồng bạc trong chai sữa để kéo dài độ tươi của sữa. Bạc và các hợp chất của bạc
được sử dụng rộng rãi từ đầu thế kỷ XIX đến giữa thế kỷ XX để điều trị các vết bỏng và
khử trùng
[10]
.
Sau khi thuốc kháng sinh được phát minh và đưa vào ứng dụng với hiệu quả cao
người ta không còn quan tâm đến tác dụng kháng khuẩn của bạc nữa. Tuy nhiên, từ
những năm gần đây, do hiện tượng các chủng vi sinh ngày càng trở nên kháng thuốc,
người ta lại quan tâm trở lại đối với việc ứng dụng khả năng diệt khuẩn và các ứng dụng
khác của bạc, đặc biệt là dưới dạng hạt có kích thước nano.
6
1.2.3 Cơ chế kháng khuẩn của bạc
Hình 2: Tác động của ion bạc lên vi khuẩn.
Các đặc tính kháng khuẩn của bạc bắt nguồn từ tính chất hóa học của các ion Ag
+
.
Ion này có khả năng liên kết mạnh với peptidoglican, thành phần cấu tạo nên thành tế
bào của vi khuẩn và ức chế khả năng vận chuyển oxy vào bên trong tế bào dẫn đến làm tê
liệt vi khuẩn. Nếu các ion bạc được lấy ra khỏi tế bào ngay sau đó, khả năng hoặt động
của vi khuẩn lại có thể được phục hồi. Do động vật không có thành tế bào,vì vậy chúng ta
không bị tổn thương khi tiếp xúc với các ion này.
Có một cơ chế tác động của các ion bạc lên vi khuẩn đáng chú ý được mô tả như

lí. Nguyên lí là dùng phương pháp điện phân kết hợp với siêu âm để tạo hạt nano.
Phương pháp điện phân thông thường chỉ có thể tạo được màng mỏng kim loại. Trước
8
khi xảy ra sự hình thành màng, các nguyên tử kim loại sau khi được điện hóa sẽ tạo các
hạt nano bàm lên điện cực âm. Lúc này người ta tác dụng một xung siêu âm đồng bộ với
xung điện phân thì hạt nano kim loại sẽ rời khỏi điện cực và đi vào dung dịch.
- Phương pháp khử sinh học: Dùng vi khuẩn là tác nhân khử ion kim loại. Người
ta cấy vi khuẩn MKY3 vào trong dung dịch có chứa ion bạc để thu được hạt nano bạc.
Phương pháp này đơn giản, thân thiện với môi trường và có thể tạo hạt với số lượng
lớn
[6]
.
1.2.5 Giới thiệu về hạt nano bạc
Hạt nano bạc là các hạt bạc có kích thước từ 1 nm đến 100 nm. Do có diện tích bề
mặt lớn nên hạt nano bạc có khả năng kháng khuẩn tốt hơn so với các vật liệu khối do
khả năng giải phóng nhiều ion Ag
+
hơn.
Các hạt nano bạc có hiện tượng cộng hưởng Plasmon bề mặt. Hiện tượng này tạo
nên màu sắc từ vàng nhạt đến đen cho các dung dịch có chứa hạt nano bạc với các màu
sắc phụ thuộc vào nồng độ và kích thước hạt nano.
1.2.5.1 Các phương pháp phân tích hạt nano bạc
a) Sử dụng kính hiển vi điện tử truyền qua
Kính hiển vi điện tử truyền qua (TEM) hoạt động trên nguyên tắc giống thấu kính
quang học, chỉ khác là sử dụng sóng điện tử thay cho bước sóng ánh sáng nên có bước
sóng rất ngắn) và sử dụng các thấu kính điện từ - magnetic lens thay cho thấu kính quang
học
[5]
.
9