IX
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT ADN Phân tử mang thơng tin di truyền ADN Acid Deoxyribonucleic
ASTM Kính hiển vi lực ngun tử
Atomic scanning Tunneling
Micrscope
CFU Đơn vị hình thành lạc khuẩn Colony forming unit
CTS tan
trong nước
Chitosan tan trong nước Water soluble chitosan
Da Đơn vị khối lượng Danton
D
bh
Liều xạ bão hồ (kGy) Determination dose (kGy)
ĐĐA Độ đề axetyl Degree of deacetylation
d
tb
Kích thước hạt trung bình Average particle diameter
E.Coli Vi khuẩn E.coli Escherichia Coli
ED
50
Nồng độ ức chế 50% Effective dose 50
FE-SEM Kính hiển vi trường điện tử qt
Field emission scanning
electron microscopy
FE-TEM Kính hiển vi trường điện tử truyền qua
Field emission transmision
electron microscopy

Ultraviolet-visible
spectroscopy
XRD Phổ nhiễu xạ tia X X-Ray Diffraction
γ.Co - 60
Bức xạ gamma Cobalt – 60 Gamma ray irradiation Co-60
ξ
Thế điện động zeta Zeta potential
XIV
DANH MỤC CÁC HÌNH

Hình 1.1 Cơ chế ổn định hạt bạc nano của PVA.
Hình 1.2 Cơ chế ổn định hạt bạc nano của PVP.
Hình 1.3 Cơ chế ổn định hạt bạc nano của CTS.
Hình 1.4 Phổ hấp thụ UV-vis của keo bạc nano/PVA.
Hình 1.5 Phổ hấp thụ UV-vis của keo bạc nano, liều xạ 47,6kGy.
Hình 1.6 Ảnh TEM của hạt bạc nano.
Hình 1.7 Phổ nhiễu xạ XRD của bạc nano.
Hình 2.1
Sơ đồ quy trình chế tạo mẫu keo bạc nano.
Hình 3.1 Phổ hấp thụ UV-vis của dung dịch ion bạc và polyme trước chiếu xạ.
Hình 3.2 Phổ UV-vis của keo bạc nano và sự phụ thuộc mật độ quang (E) theo
liều xạ của keo bạc nano/PVA.
Hình 3.3 Sự phụ thuộc kích thước hạt bạc trung bình (d
tb

+
20mM/PVA 2%).
Hình 3.12 Phổ XRD của bạc nano/PVA và PVA.
Hình 3.13 Phổ UV-vis tại D
bh
của keo bạc nano/PVP với nồng độ bạc khác nhau.
Hình 3.14 Sự thay đổi E theo liều xạ của keo bạc nano/PVP với nồng độ bạc khác
nhau (PVP-K90 2%/etanol 10%).
Hình 3.15 Sự tương quan kích thước hạt bạc nano/PVP theo nồng độ ion bạc ban
đầu.
H
ình 3.16 Sự tương quan giữa D
bh
của keo bạc nano/PVP với nồng độ ion bạc ban
đầu (1-50mM).
Hình 3.17 Ảnh TEM và phân bố kích thước hạt của keo bạc nano/PVP với nồng
độ bạc khác nhau.
Hình 3.18 Ảnh TEM và phân bố kích thước hạt của keo bạc nano/PVP (PVP-K30
2%/etanol 10%) với nồng độ bạc khác nhau).
Hình 3.19 Ảnh TEM và phân bố kích thước hạt của keo bạc nano/PVP theo nồng
độ etanol khác nhau (PVP-K90 2%/Ag- 10mM).
Hình 3.20 Ảnh TEM và phân bố kích thước hạt của keo bạc nano/PVP (mẫu PVP-
K90 2%/Ag
+
- 10mM/izopropanol hoặc etanol 1M).
Hình 3.21 Ảnh TEM và phân bố kích thước hạt của keo bạc nano/PVP theo thời
gian lưu giữ (Ag

20mM/PVP-K90 2%/etanol 10%).
Hình 3.22 Phổ XRD của bạc nano/PVP và PVP.

của keo bạc nano/CTS theo nồng độ CTS khác nhau
(Ag 5mM/CTS 70).
Hình 4.13 Ảnh TEM và phân bố kích thước hạt của keo bạc nano/CTS ở các nồng
độ CTS khác nhau (Ag 5mM/CTS 70).
Hình 4.14 Phổ UV-vis của keo bạc nano/CTS với KLPT khác nhau của CTS (Ag
5mM/CTS70 1%).
Hình 4.15 Sự phụ thuộc d
tb
của keo bạc nano/CTS theo M
w
của CTS (Ag
+

5mM/CTS70 1% , M
w
=3,5-460kDa).
Hình 4.16 Ảnh TEM và phân bố kích thước hạt của keo bạc nano (Ag 5mM/CTS
70 1%) theo KLPT khác nhau của CTS.

XVII
Hình 4.17 Ảnh TEM và phân bố kích thước hạt của keo bạc nano trong chất ổn
định CTS có ĐĐA 70 và 90 (Ag
+
5mM/CTS 1%).
Hình 4.18 Ảnh TEM và phân bố kích thước hạt của keo bạc nano/CTS ở suất liều
bức xạ khác nhau (Ag 5mM/CTS70 1%-M
w
120kDa ).
Hình 4.19 Ảnh TEM và phân bố kích thước hạt của keo bạc nano/CTS sau 3
tháng lưu trữ (CTS70 2%/Ag 5mM). XI
DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 3.1 Ảnh hưởng của C
2
H
5
OH đến E, λ
max
, D
bh
và d
tb
của keo bạc nano/PVA.
Bảng 3.2 Giá trị E, λ
max
, D
bh
và d
tb
của keo bạc nano/PVA ở hai suất liều bức xạ
khác nhau (Ag 5mM).
Bảng 3.3 Sự thay đổi E, λ
max
và d
tb

+
20mM/PVP-K90 2%/Etanol 10%).
Bảng 3.10 Thế zeta của keo bạc nano 10mM/PVP-K90 2%/Etanol 10% theo pH
khác nhau (pha loãng 500lần).
Bảng 3.11 d
tb
và D
bh
của keo bạc nano/ PVA, PVP với nồng độ bạc khác nhau.
Bảng 3.12 Độ ổn định của keo bạc nano/PVA,PVP theo thời gian lưu trữ.
Bảng 3.13 Kết quả xác định hiệu suất chuyển hóa Ag
+
thành Ag
0
và hàm lượng
NO
3
-
, CH
3
CHO của keo bạc nano /PVA, PVP.

XII
Bảng 4.1 Sự phụ thuộc của E, λ
max
, D
bh
và d
tb
của keo bạc nano/CTS (CTS70

5mM/CTS70) vào nồng độ CTS.
Bảng 4.5 Sự phụ thuộc các giá trị E, λ
max
, D
bh
và d
tb
của keo bạc nano/CTS vào
KLPT của CTS (Ag 5mM/CTS70 1%).
Bảng 4.6 Các giá trị E, λ
max
, D
bh
và d
tb
của keo bạc nano/CTS có ĐĐA khác nhau
(Ag 5mM/CTS 1%).
Bảng 4.7 Sự thay đổi giá trị E, λ
max
, và d
tb
của keo bạc nano/CTS theo suất liều
bức xạ.
Bảng 4.8 Sự thay đổi các giá trị d
tb
, E và λ
max
của keo bạc nano/CTS theo thời
gian lưu trữ (Ag 5mM/CTS70( M
w

=7-9nm).
Bảng 5.3 Hiệu quả diệt vi khuẩn S. aureus của keo bạc nano ở các nồng độ khác
nhau (CTS70 2%/Ag 5mM).
Bảng 5.4 Đường kính khuẩn lạc (d, cm) nấm C. salmonicolor theo thời gian, trên
môi truờng nuôi cấy có bạc nano với nồng độ khác nhau (CTS70
2%/Ag 5mM).
Bảng 5.5 Kích thước khuẩn lạc d của C. salmonicolor sau 8 ngày nuôi cấy, trên
môi trường có 27,16ppm bạc nano và dung dịch CTS70 2% cùng nồng
độ pha loãng.
Bảng 5.6 Ảnh hưởng của nồng độ bạc nano đến t
ỉ lệ và chỉ số bệnh đối với bệnh
đạo ôn lá trên lúa (A: tỉ lệ cổ bông bị hại, %; B: chỉ số bệnh, %).
Bảng 5.7 Ảnh hưởng của nồng độ bạc nano đến tỉ lệ và chỉ số bệnh đối với bệnh
đạo ôn cổ bông trên lúa.
Bảng 5.8 Ảnh hưởng của nồng độ bạc nano đến tỉ lệ và chỉ số bệnh đố
i với bệnh
lem lép hạt trên lúa. III
MỤC LỤC

Trang
Trang phụ bìa………………………………………………………………………
Lời cam đoan……………………………………………………………………….I
Lời cảm ơn…………………………………………………………………………II
Mục lục……………………………………………………………………………III
Các chữ viết tắt……………………………………………………………… …IX
Danh mục bảng………………………………………………………………… XI
Danh mục hình………………………………………………………………….XIV

1.2.5 Các tính chất của keo bạc nano 20
1.2.5.1 Tính kháng khuẩn, kháng nấm của keo bạc nano 20
1.2.5.2 Các tính chất hóa lý của keo bạc nano 22
1.2.6 Tính chất quang học của keo bạc nano tổng hợp bằng phương pháp bức xạ
γ
-Co-60 24
1.3. Độ bền của hệ keo nano 27
1.3.1 Độ bền của hệ keo 27
1.3.2 Tác dụng keo tụ của chất điện ly 29
1.3.3 Lý thuyết bền của keo kỵ nước DLVO 29

CHƯƠNG 2: VẬT LIỆU VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU THỰC
NGHIỆM 32
2.1 Nguyên vật liệu, hóa chất 32
2.2. Thiết bị dụng cụ 33
2.3 Phương pháp thực nghiệm 34
2.3.1. Xác định ĐĐA% và M
w
của Chitosan 34
2.3.2 Chế tạo mẫu keo bạc nano 34
2.3.3 Đo phổ Uv-vis 35
2.3.4 Chụp ảnh hiển vi điện tử truyền qua (TEM) 36
2.3.5 Đo phổ nhiễu xạ tia X (XRD) 37
2.3.6 Đo thế Zeta của keo bạc nano 38
2.3.7 Xác định hàm lượng bạc tổng số 39

V
2.3.8 Phân tích lượng Ag
+
vết bằng phương pháp kích hoạt nơtron 39

bạc nano 61
3.3.3 Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ, loại chất bắt gốc tự đến các thông số đặc
trưng của keo bạc nano/PVP 63

VI
3.3.3.1 Ảnh hưởng của nồng độ etanol đến đặc trưng của keo bạc nano/PVP 63
3.3.3.2 Khảo sát ảnh hưởng của loại chất bắt gốc tự do khác nhau (etanol,
isopropanol) đến các thơng số đặc trưng của keo bạc nano/PVP 66
3.3.4 Ảnh hưởng của suất liều bức xạ đến các thơng số đặc trưng keo bạc
nano/PVP 68
3.3.5 Độ ổn định theo thời gian của keo bạc nano/PVP 69
3.3.6 Thế điện động (ξ) và phổ XRD của bạc nano/PVP 71
3.4 Nghiên cứu so sánh ảnh hưởng của loại polyme (PVA và PVP) đến d
tb
và
D
bh
của keo bạc nano 73
3.5 Xác định hiệu suất chuyển hố và các chất độc hại của q trình chế tạo
keo bạc nano /PVA, bạc nano /PVP 74

CHƯƠNG 4 : NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO BẠC NANO BẰNG PHƯƠNG
PHÁP BỨC XẠ SỬ DỤNG CHITOSAN VÀ CHITOSAN TAN NƯỚC LÀM
CHẤT ỔN ĐỊNH 78
4.1 Nghiên cứu chế tạo keo bạc nano sử dụng CTS làm chất ổn định 78
4.1.1 Phổ Uv-vis của dung dịch chitosan (CTS), CTS/Ag
+
và keo bạc nano/CTS
78
4.1.2 Ảnh hưởng nồng độ ion bạc đến các thơng số đặc trưng của keo bạc

4.3 Xác định hiệu suất chuyển hóa, nồng độ nitrat và axetandehyt khi chế tạo
bạ
c nano/CTS, CTS tan trong nước 106

CHƯƠNG 5 : NGHIÊN CỨU HOẠT TÍNH SINH HỌC CỦA KEO BẠC
NANO 109
5.1. Nghiên cứu độc tính của keo bạc nano (Phương pháp Behrens-Kaber) .109
5.2 Nghiên cứu hiệu quả ức chế vi khuẩn E.coli và S.aureus của keo bạc
nano/PVA 109
5.3. Nghiên cứu hiệu ứng kháng khuẩn và kháng nấm của bạc nano/CTS và
bạc nano/PVP 111
5.3.1. Hiệu quả diệt vi khuẩn Staphylococcus aureus 111
5.3.2. Hiệu lực kháng nấm Corticium salmonicolor 114 VIII
5.3.3 Khảo sát hiệu lực kháng nấm Piricularia ozyaza (đạo ôn) và Pseudomonas
glumae. Kuria et. Tabei (lem lép hạt) trên lúa của bạc nano/CTS tan trong nước
116

KẾT LUẬN 121
DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH LIÊN QUAN LUẬN ÁN ĐƯỢC CÔNG BỐ
123
TÀI LIỆU THAM KHẢO 124
PHỤ LỤC

MỞ ĐẦU

Khoa học và công nghệ nano là lĩnh vực khoa học và công nghệ mới, phát
triển rất nhanh chóng tạo ra các vật liệu có kích thước trong khoảng 0,1-100nm. Vật

được Bộ Y tế cho phép đăng ký sử dụng làm chất kháng khuẩn trong y tế và gia
dụng (Bộ Y tế: 09/2006/QĐ-BYT) [13].
Ngày nay, trước sự gia tăng các loại vi sinh vật gây bệnh kháng thuốc kháng
sinh, các loại nấm gây bệnh thực vật thiếu thuốc đặc trị thì việc nghiên c
ứu chế tạo
sản phẩm chứa bạc nano để tiêu diệt chúng là hướng đi mới và cấp thiết [78, 86].
Nhiều kết quả nghiên cứu chế tạo bạc nano bằng bức xạ gamma Co-60 đều xác
nhận phương pháp này có nhiều ưu điểm như: quá trình xảy ra ở nhiệt độ thường,
sản phẩm có độ tinh khiết cao, kích thước hạt đồng đều và có khả năng sản xuấ
t với
khối lượng lớn [27, 28, 58, 71].
Từ những thông tin ở trên, chúng tôi tiến hành chọn và thực hiện đề tài luận
án: “Nghiên cứu chế tạo keo bạc nano bằng bức xạ gamma Co-60 và một số ứng
dụng của chúng trong y học và nông nghiệp”.
Đề tài được tiến hành dựa trên các kết quả nghiên cứu chế tạo keo bạc nano và
thử nghiệm hiệu lực diệt vi khuẩn, nấm bệnh của chúng trên cơ
sở tham khảo một
số các công trình đã công bố [27, 28, 58, 71].
Bằng phương pháp tiếp cận hệ thống, chúng tôi tiến hành nghiên cứu chế tạo
bạc nano bằng phương pháp bức xạ gamma Co-60, khảo sát ảnh hưởng của các yếu
tố đến các thông số đặc trưng và tính chất keo bạc. Từ kết quả nghiên cứu, tìm điều
kiện thích hợp chế tạo vật liệu bạc nano để
ứng dụng làm chất sát khuẩn trong y tế
và trừ nấm bệnh trong nông nghiệp.
Nội dung nghiên cứu của luận án bao gồm:
- Nghiên cứu sự phụ thuộc của liều xạ chuyển hóa bão hòa (D
bh
) vào nồng độ
ion Ag
+

o
,
thế ion hóa thứ nhất 7,576 eV. Trong tự nhiên, bạc tồn tại hai dạng đồng vị bền Ag-
107 (52%) và Ag-109 (48%), có 29 đồng vị phóng xạ số nguyên tử khối từ 94-106,
108, 110-124 [77]. Bạc là kim loại sáng trắng, dễ dát mỏng, có độ dẫn điện và dẫn
nhiệt cao, cấu trúc tinh thể lập phương tâm diện (face-centrered cubic, fcc), tỷ trọng
~ 10g/cm
3
, nhiệt độ nóng chảy 962
0
C, nhiệt độ bay hơi 2162
0
C, không tan trong
nước, không bị tác dụng bởi oxi trong không khí, hoà tan trong axít HNO
3
và H
2
SO
4

đậm đặc [3, 19, 77].
Trong tự nhiên bạc thường có mặt trong hỗn hợp với vàng, chì và quặng đồng.
Trong lớp vỏ trái đất, bạc kim loại chiếm khoảng 0,075ppm, trung bình trong nước
biển khoảng 0,014µg/L, trong nước ngọt khoảng 0,13µg/L, trong động vật biển
khoảng 3-10ppm, động vật trên cạn khoảng 6ppm, thực vật từ 3-10ppm. Đặc biệt,
ngay trong cơ thể người, máu chứa khoảng < 2,7µg/L, xương 1,1ppm, [85]. Các
sản ph
ẩm như đồng thau, hợp kim, chất hàn, tiền đúc, nhiều chất xúc tác, kính, hỗn
hống răng, pin và các thiết bị điện đều chứa bạc nên nhu cầu về bạc kim loại là rất
lớn [77, 85]. Ngoài ra, bạc còn có tính chất sát khuẩn, chống mùi hôi, được con

Mummy (Hàn quốc) và thậm chí bạc còn có mặt trong các mặt hàng điện máy gia
dụng như tủ lạnh, máy giặt sát khuẩn của Samsung, Daewoo [23, 54, 59, 67].
1.2 Các kết quả nghiên cứu vật liệu bạc nano trong và ngoài nước
Các vật liệu kim loại nano có nhiều tính chất mới lạ so với các kim loại khối.
Ví dụ: đồng kim loại trở nên trong suốt, vàng và platin thể hiện hoạt tính xúc tác
mạnh, bạc tăng khả năng sát khuẩn. Vật liệu nano có tính chất đặc biệt là do kích
thước của nó đạt tới kích thước tới hạn của vật liệu [18].
Kim loại nano đ
ã được nghiên cứu ứng dụng trong nhiều lĩnh vực, ví dụ như :
vàng và platin nano được sử dụng trong việc xúc tác hiệu năng cao oxi hóa khí CO

5
ở nhiệt độ thấp và oxi hóa chọn lọc hydrocacbon [24, 25, 44, 69, 71], chuẩn đoán và
điều trị ung thư [77, 89]. Ngoài ra vàng nano cũng được sử dụng trong việc xác định
pháp y dấu vân tay, cảm biến và xác định hàm lượng glucoza, khí CO, kim loại
nặng, chế tạo mỹ phẩm và vi mạch trong các thiết bị điện tử [43, 83]…. Bạc nano
được dùng làm chất sát khuẩn, tiêu diệt nấm bệnh, chất xúc tác cho phản ứng hóa
học, vi mạch điện t
ử [19, 78, 86]…Việc sử dụng vật liệu của công nghệ nano trong
lĩnh vực điện tử trong thời gian vừa qua đã làm cho các thiết bị điện tử ngày càng
nhỏ, gọn, thông minh và siêu mạnh. Khi kết hợp vật liệu nano với các vật liệu bán
dẫn nano, polyme nano, compozit nano… thì khả năng tạo ra những sản phẩm mới
lạ có tính chất độc đáo là vô hạn [1, 18].
Theo nhận định của nhiều chuyên gia, công ngh
ệ nano sẽ tạo nên một cuộc
cách mạng đột phá trong nhiều ngành khoa học và đời sống, sẽ tạo ra tiền đề cho
một “thế giới nhỏ hơn và thông minh hơn” [18].
+ Tình hình nghiên cứu trong nước:
Cho đến nay rất ít các công trình nghiên cứu về kim loại nano được công bố
trên các tạp chí khoa học trong nước. Đề tài nghiên cứu về vàng và platin nano để

được sử dụng chủ yếu là : điện hóa, khử hóa học, kh
ử nhiệt, sinh học, khử do bức xạ
ion hóa … Nguyên tắc chung là khử các ion kim loại trong dung dịch thành nguyên
tử kim loại, sau đó các nguyên tử liên kết với nhau thành tập hợp rồi phát triển kích
thước thành các hạt nano. Mỗi phương pháp đều có ưu và nhược điểm riêng, các
tính chất của hệ keo bạc nano, cơ chế ổn định hạt bằng polyme cũng đã được một số
tác giả nghiên cứu [30, 37, 38, 47, 57, 65].
Sau đây là tổng hợp các kết quả nghiên cứu chế tạo vật liệu bạc nano, trong đó
đề cập kỹ đến phương pháp khử bức xạ bởi các công trình đã được công bố trên thế
giới.
1.2.1 Các phương pháp chế tạo bạc nano
Các vật liệu kim loại nano như vàng (Au), Platin (Pt), đồng (Cu), bạc (Ag)
dưới dạng bột hay dung dịch keo được chế tạo chủ yếu bằng các phương pháp sau:
1.2.1.1 Phương pháp bay hơi vậ
t lý
Bay hơi vật lý là phương pháp từ trên xuống, đó là một công cụ góp phần cho
sự phát triển công nghệ nano. Bay hơi vật lý bao gồm kỹ thuật ngưng tụ khí trơ,
đồng ngưng tụ và ngưng tụ dòng hơi phun trên bia rắn.

7
Kỹ thuật ngưng tụ khí trơ: cho hoá hơi sợi dây bạc tinh khiết ở nhiệt độ cao
trong điều kiện chân không, sau đó dòng hơi bạc nguyên tử quá bão hòa được
ngưng tụ và phát triển thành hạt bạc khi tiếp xúc với khí heli được làm lạnh bởi nitơ
lỏng.
Kỹ thuật đồng ngưng tụ: tương tự như ngưng tụ khí trơ nhưng quá trình phát
triển hạt xảy ra trên l
ớp băng dung môi thích hợp (thường là izopropanol).
Kỹ thuật ngưng tụ khí trơ
và đồng ngưng tụ được thực hiện ở nhiệt độ cao (>
2.000


8
20cm) làm cực dương (anot), hai cực đặt cánh nhau 5cm. Dung dịch điện phân gồm
KNO
3
và AgNO
3
, sử dụng polyme ổn định hạt bạc [92].
1.2.1.5 Phương pháp quang hóa
Sử dụng nguồn bức xạ UV từ đèn cực tím xenon-thuỷ ngân (150W) để chiếu
xạ hỗn hợp dung dịch ion bạc, izopropanol, axeton và các polyme làm chất ổn định.
Hạt bạc nano có kích thước trung bình ~ 7nm được tạo ra do sự khử ion bạc bởi tia
cực tím và gốc tự do tương tự như phương pháp khử bức xạ [41].
1.2.1.6 Phương pháp siêu âm
Tr
ước tiên, dung dịch ion bạc được khử thành bạc nguyên tử bằng nhiệt phân
hay chất khử, sau đó dung dịch keo bạc được xử lý siêu âm để phân tán thành hạt
bạc nano. Phản ứng nhiệt phân thực hiện ở 650
0
C, tần số siêu âm từ 20-120kHz, thu
được bạc nano có kích thước hạt ~ 20nm [65].
1.2.1.7 Phương pháp bức xạ vi sóng điện từ
Dung dịch hỗn hợp ban đầu gồm ion bạc, chất khử (như focmandehyt) và chất
ổn định (xitrat, polyvinyl pyrolidon-PVP) được chiếu xạ vi sóng điện từ. Dưới tác
dụng của sóng ngắn và nhiệt nóng phân bố đều trong dung dịch sẽ xúc tiến quá trình
khử và phát triển thành hạt bạc kim loại. Dung dịch keo bạc thu
được có kích thước
hạt trung bình ~ 15nm, tuỳ thuộc vào điều kiện phản ứng [47].
1.2.1.8 Phương pháp polyol
Ion bạc được khử thành bạc kim loại trong dung dịch nóng (60-70