TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
KHOA VẬT LÝ-VẬT LÝ KỸ THUẬT
CHUYÊN NGÀNH QUANG HỌC

ĐỀ TÀI:
NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP NANO VÀNG
VÀ KHẢO SÁT KHẢ NĂNG
GẮN KẾT VỚI KHÁNG THỂ KHÁNG
VI KHUẨN E.COLI O157
1
GVHD: TS. Lâm Quang Vinh
HVTH: Phan Thị Cẩm Huệ
Hồ Thị Thanh Nhàn
Nguyễn Thị Minh Trang
MỤC LỤC
1. MỞ ĐẦU
2. TỔNG QUAN VỀ NANO VÀNG
3. CÁC PHƯƠNG PHÁP TỔNG HỢP HẠT NANO VÀNG BIẾN TÍNH BỀ MẶT
3.1 Phương pháp Turkevich
3.2 Phương pháp Perrault
3.3 Phương pháp Brust
3.4 Phương Pháp Martin
4. TỔNG HỢP NANO VÀNG ĐƯỢC BIẾN TÍNH BỀ MẶT VỚI MHDA & MCU
4.1Hóa chất
4.2 Dụng cụ
4.3 Quy trình tổng hợp
4.2Đánh giá kết quả
5. TỔNG HỢP NANO VÀNG ĐƯỢC BIẾN TÍNH BỀ MẶT VỚI MPA
5.1Hóa chất
5.2Dụng cụ
5.3Quy trình tổng hợp

chiếm tỉ lệ khá cao. Một trong những vi sinh vật gây bệnh được chú ý nhiều nhất là E. coli
O157 vì là nguyên nhân gây ra các bệnh tiêu chảy nặng, nhiễm trùng huyết, nhiễm trùng tiết
niệu và viêm màng não trẻ sơ sinh. Trong công việc hiện tại, chúng tôi tiến hành chế tạo hạt
nano vàng được biến tính bề mặt với nhóm thiol và khảo sát khả năng gắn kết với kháng thể
kháng vi khuẩn E.coli O157. Bên cạnh đó, khả năng gắn kết các hạt nano vàng sau khi chế
tạo ra với kháng thể kháng vi khuẩn E. coli O157 được đánh giá bằng phổ hấp thụ và kính
hiển vi truyền qua TEM.
TỔNG QUAN VỀ HẠT NANO VÀNG
Từ buổi bình minh của lịch sử loài người, vàng có thể nói là bề nổi của một nền văn
minh. Hơn 3.000 năm trước, tại Ai Cập và Trung Quốc con người đã ý thức vàng là kim loại
3
quý, đã biết khai thác, gia công vàng tạo ra các đồ trang sức quý giá và được xem như một
thế chấp cụ thể dự trữ cho sự phồn thịnh của một triều đại. Giá trị về mỹ thuật hay kinh tế của
vàng cho đến ngày hôm nay vẫn không có nhiều thay đổi, nhưng trong nền công nghệ nano
hiện đại với những tiềm năng ứng dụng quan trọng của hạt nano vàng trong quang học, quang
điện tử và y học, vàng nano có lẽ còn quí giá hơn vàng khối trên quan điểm thực dụng nhằm
phụng sự cho cuộc sống và hạnh phúc con người.
Ở trạng thái khối, trong các áp dụng quang học hay quang điện tử, vàng hữu dụng cho
lắm thì chỉ dùng làm gương phản chiếu. Tuy nhiên, vàng nano cho con người một lĩnh vực
nghiên cứu và ứng dụng hoàn toàn mới lạ. Khi sóng điện từ tác dụng lên hạt nano vàng, tùy
vào kích cỡ của hạt sóng điện từ sẽ có tác dụng sóng tuân theo hiệu ứng "cộng hưởng
plasmon" của các điện tử tự do bề mặt và có tác dụng hạt khi kích cỡ của vàng nhỏ hơn 2 nm
và sự phát huỳnh quang xảy ra tuân theo qui luật lượng tử như hạt bán dẫn CdSe.
Đặc điểm của kim loại là sự hiện hữu dày đặt của những điện tử tự do. Đây cũng là
nguyên nhân của sự bóng loáng bề mặt, truyền điện và truyền nhiệt ưu việt của kim loại. Khi
kim loại như vàng và bạc ở dạng hạt nano, hạt không còn màu vàng hay bạc "cố hữu" ở trạng
thái khối mà phát ra nhiều màu sắc khác nhau tùy vào kích cỡ và hình dạng. Điều này đi
ngược lại những hiểu biết thường thức trong cuộc sống hàng ngày. Hai chiếc nhẫn vàng được
nấu chảy và gia công thành một chiếc nhẫn to gấp đôi thì vẫn là chiếc nhẫn màu vàng. Thật
ra, màu sắc của hạt nano vàng và bạc từ dung dịch huyền phù đã được người La Mã áp dụng

99 nm, hạt hấp thụ sóng màu vàng (bước sóng 575 nm) và hiển thị màu xanh.
5
Sự phân cực của điện tử bề mặt do điện trường của sóng điện từ
Đường kính hạt (nm) Bước sóng hấp thụ (nm)
9 517
15 520
22 521
48 533
99 575

Với một sáng kiến độc đáo, một nhóm nghiên cứu tại Rice University (Mỹ) đã phủ
vàng lên hạt nano silica (thủy tinh) tạo nên vỏ nano vàng (nanoshell). Điều chỉnh đường kính
hạt silica đến 210 nm và độ dày của vàng làm di chuyển sự hấp thụ sóng điện từ bởi SPR đến
vùng tia cận hồng ngoại (bước sóng 800 - 2.200 nm). Phương pháp phủ vàng lên hạt thủy tinh
silica tạo ra một vật liệu lai với khả năng hấp thụ sóng bởi SPR về phía vùng phổ của những
bước sóng dài hơn vùng hồng ngoại, tiến về sóng terahertz, vi ba, những dải sóng rất quan
trọng trong công nghệ truyền thông. Trong dải sóng này, tiềm năng ứng dụng của loại hạt
nano lai trong các dụng cụ quang điện tử gần như vô hạn.
6
Sự phát huỳnh quang ánh sáng xanh của hạt nano vàng chứa 8 nguyên tử vàng
Hiệu ứng SPR sẽ biến mất khi vật liệu trở lại trạng thái khối. Khi các hạt nano vàng
tập tích đến độ lớn micromét, màu vàng nguyên thủy của kim loại vàng sẽ xuất hiện trở lại.
Ngược lại, hiệu ứng SPR cũng sẽ biến mất khi hạt nano nhỏ hơn 2 nm. Ở thứ nguyên này, ta
đi vào thế giới lượng tử. Giống như chấm lượng tử bán dẫn được đề cập bên trên, năng lượng
được lượng tử hóa thành các mức rời rạc. Sóng điện từ giờ đây có tác dụng hạt (quang tử).
Nhóm của giáo sư Robert Dickson (Georgia Institute of Techology, Mỹ) đã tạo ra những hạt
nano (chấm lượng tử) vàng với kích thước thật chính xác chứa 5, 8, 13, 23 và 31 nguyên tử.
Đây là những hạt phát huỳnh quang trong đó chùm 31 nguyên tử có đường kính lớn nhất
khoảng 1 nm. Những hạt này được xử lý bề mặt để hòa tan được trong nước. Trong dung dịch
nước, theo thứ tự kích thước từ nhỏ đến lớn khi được kích hoạt những hạt này có khả năng

với sodium citrate Na
3
C
6
H
5
O
7
được đề
xuất bởi Kumar:
2HAuCl
4
+ 3Na
3
C
6
H
5
O
7
→ 2Au
0
+ 3Na
2
C
5
H
6
O
5

Các hạt nano vàng chế tạo theo phương pháp này có kích thước trung bình 5-6 nm.
NaBH
4
đóng vai trò tác nhân khử, trong khi TOAB đóng vai trò là chất xúc tác chuyển pha và
chất làm bền. Một điều quan trọng là TOAB không bọc xung quanh hạt nano một cách vững
chắc, nhưng dung dịch sẽ bị kết tủa sau khoảng thời gian 2 tuần. Để hạn chế hiện tượng này,
một tác nhân làm bền mạnh có thể được sử dụng như thiol (alkanethiol), có thể liên kết cộng
hóa trị với hạt nano vàng, tạo ra một dung dịch gần như vĩnh cửu. Alkanethiol bảo vệ hạt nano
vàng có thể bị kết tủa nhưng sau đó sẽ được hòa tan lại. Một số tác nhân chuyển pha có thể duy
trì việc bọc với các hạt nano sau khi đã làm sạch, việc này có thể gây ảnh hưởng đến thuộc tính
vật lý của hạt như tính tan.
4. Phương pháp Martin.
Phương pháp này được phát minh bởi nhóm Martin vào năm 2010, phương pháp này
tạo ra các hạt nano vàng dạng “trần” trong nước bằng việc khử HAuCl
4
với NaBH
4
. Mặc dù
không sử dụng các chất hoạt động bề mặt như citrate, các hạt nano vàng phân tán rất bền. Phân
bố kích thước gần như đơn phân tán với đường kính có thể chính xác và tái tổng hợp trong
khoảng 3.2 đến 5.2 nm. Chìa khóa cho việc làm bền HAuCl
4
và NaBH
4
trong dung dịch stock
với HCl và NaOH lần lượt trong hơn 3 tháng và hơn 3 giờ. Hơn nữa, tỷ số của các ion NaBH
4
-
NaOH với HAuCl
4

thống làm lạnh.
Quy trình tổng hợp:
Sử dụng phương pháp Martin
Bước 1: Pha loãng 10.58mg NaBH
4
trong 20ml H
2
O để có được dung dịch NaBH4
14mM.
Bước 2: Khuấy trộn 20ml HAuCl4.3H2O 5mM trong 200ml ethanol .
Bước 3: Hòa tan 55.18mg 11-mercapto-1-undecanol và 8.65mg 16-
mercaptohexadecanoic acid vào dung dịch đang khuấy.
Bước 4: Thực hiện làm lạnh hỗn hợp dung dịch trên đến 0
o
C. Sau khi dung dịch
được làm lạnh ta nhỏ giọt 20ml NaBH
4
14mM vào. Quan sát sự đổi màu của dung
dịch ta sẽ thấy hỗn hợp nhanh chóng chuyển sang màu nâu đen. Sau 3h khuấy ta để
dung dịch kết tủa xuống đáy lọ.
10
2849. 75
Bước 5: Thực hiện quay li tâm hỗn hợp, sau đó gạn lọc lại ta sẽ được các hạt nano
vàng đã được biến tính bề mặt.
Bước 6: Hòa tan hạt nano vàng đã được biến tính vào 100ml ethanol, sau đó quay li
tâm và gạn lọc hỗn hợp, điều này giúp loại bỏ các nhóm chức chưa liên kết với bề
mặt hạt nano vàng và các tạp chất ban đầu.
Bước 7: Khuấy trộn hạt nano trong 100ml dung dịch ethanol có chứa 50ul HCl 1M
để khử hoàn toàn Na
+

Tương tự như vậy, phân tích phổ FTIR của 11-mercapto-1-undecanol (MCU) cho ta
các liên kết đặc trưng của nó tại các đỉnh 3351.96 cm
-1
( liên kết O-H), 2853.39 cm
-1
(liên kết
C-H – dao động hóa trị đối xứng), 2922.84 cm
-1
(liên kết C-H – dao động hóa trị bất đối
xứng), 1462.30 cm
-1
(liên kết C-H – dao động biến dạng), 1055.93 cm
-1
(liên kết C-OH), đỉnh
651.60 cm
-1
(liên kết S-C) và đỉnh 2559.84 cm
-1
(liên kết S-H).
12
Hình phổ FTIR của hạt nano vàng sau khi biến tính bề mặt với nhóm thiol
Quan sát phổ đồ trên ta xác định được các liên kết:
Đỉnh 3045.89 cm
-1
đặc trưng cho liên kết O-H dao động biến dạng.
Đỉnh 2920.13 và 2849.99 cm
-1
đặc trưng cho liên kết C-H dao động hóa trị đối xứng
và dao động hóa trị bất đối xứng tương ứng.
Đỉnh 1636.63 cm

TỔNG HỢP NANO VÀNG ĐƯỢC BIẾN TÍNH BỀ MẶT VỚI MPA
Nguyên vật liệu và hóa chất
• Tetrachloroauric acid trihydrate (HAuCl
4
.3H
2
O) 5mM,
• Tri-sodiumcitrate Na
3
C
6
H
5
O
7
.2H
2
O,
• Bovine serum albumin (BSA).
• Phosphate buffer 10 mM (PbS) + NaCl 0.1M (pH 7.0).
• Ethanol 99%.
• 3– mercaptopropionic acid 99%.
• Carbondimide hydrochloride (EDC).
N – Hydroxy succinimide 98% (NHS).
NHS/EDC
’
• Kháng thể.
• Vi khuẩn E.coli O.157.
Dụng cụ:
Becher 250ml, pipet, cá từ, bếp khuấy từ, cân điện tử, máy quay li tâm, tủ sấy, hệ

5
O
7
đã hòa tan ở trên vào dung dịch đang khuấy.
Bước 4: Tiếp tục khuấy cho đến khi dung dịch chuyển sang mà đỏ đậm thì hạ nhiệt độ của
bếp khuấy từ về nhiệt độ phòng để giải nhiệt. Mẫu tổng hợp xong được bọc bằng giấy bạc và
cất giữ ở nhiệt 4
0
C chờ sử dụng cho các bước tiếp theo.
Bước 5: Ly tâm dung dịch nano vàng tổng hợp trong 30 phút ở 4
0
C, 4500 vòng.
Bước 6: Loại bỏ dung dịch lấy phần cặn, thêm 100µl 3-mercaptopropionic vào 1ml dung
dịch nano vàng đã ly tâm, lắc ủ ở điều kiện phòng trong 24 giờ.
Quy trình 2: Quy trình gắn kết kháng thể lên hạt nano vàng
Bước 1: Tiếp tục cho thêm hỗn hợp EDC+NHS+kháng thể vào phần dung dịch trên và lắc ủ ở
điều kiện phòng trong 24 giờ.
Bước 2: Thêm 9µl dung dịch PbS + NaCl nhỏ vào 1ml dung dịch nano vàng, lặp lại 3 lần,
mỗi lần cách nhau 30 phút.
Bước 3: Sau đó thêm 100µl BSA vào 1ml dung dịch nano vàng và lắc ủ trong 2 giờ.
Bước 4: Cho vi khuẩn vào dung dịch nano vàng với tỉ lệ 1:1, sau đó bảo quản ở điều kiện 4
0
C
cho đến khi cần thí nghiệm.
16
ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ HẠT NANO VÀNG & HẠT NANO VÀNG BIẾN TÍNH
Đánh giá hạt nano vàng dựa trên ảnh TEM
Hình (A) Kết quả TEM của dung dịch nano vàng được chế tạo bằng phương pháp nhiệt
thông thường, (B) Đồ thị phân bố đường kính hạt.
Nhận xét: Các hạt nano vàng chế tạo ra có kích thước hình cầu, kích thước hạt khoảng từ 22 –

Dựa vào kết quả chụp XRD, cho ta thấy các đỉnh phổ tại vị trí có cường độ đỉnh d =
3.3625 (2θ = 39
0
34), d = 2.03159 (2θ = 44
0
37), d = 2.05168 (2θ = 64
0
) và d = 1.22954 (2θ =
77
0
58) tương ứng với các mặt mạng tinh thể là (111), (200), (220) và (311) của mạng lập
phương tâm mặt của tinh thể vàng. Từ các giá trị khoảng cách d
hkl
giữa các mặt mạng và chỉ
số Miller ta suy ra được các hằng số mạng tương ứng là a = 4.0769 Å, a = 4.6925 Å, a =
4.0786 Å và a = 4.0779 Å, những giá trị này rất phù hợp với giá trị chuẩn a = 4.0786 Å của
kim loại vàng có cấu trúc lập phương tâm mặt. Điều này chứng tỏ vật liệu chúng tôi tạo ra là
hạt nano vàng với cấu trúc lập phương tâm mặt.
Đánh giá phổ UV – Vis của hạt nano vàng biến tính bề mặt với MPA
Hình phổ UV – Vis của hạt nano vàng biến tính bề mặt với MPA
Dựa vào hình trên, hình dạng phổ hấp thu của hạt nano vàng sau khi được biến tính đã
có sự thay đổi, không đỉnh phổ hấp thu đặc trưng của các hạt nano vàng vì lúc này các hạt
nano vàng đã được phân tán ra rất nhỏ. Điều này sẽ được nhìn thấy rõ hơn trong việc đánh
giá dựa vào ảnh TEM. Từ kết quả trên, chúng ta có thể đánh giá sơ lược: các hạt nano vàng
đã biến tính bề mặt với MPA.
Phân tích phổ FTIR của hạt nano vàng biến tính bề mặt với MPA
19
Hình phổ FTIR của 3-mercaptopropionic (MPA).
Quan sát phổ đồ trên ta xác định được các liên kết của 3-mercaptopropionic (MPA):
 Đỉnh 3318.51 cm

thành liên kết Au-S
Đánh giá hạt nano vàng biến tính với MPA dựa trên kết quả TEM
Kết quả TEM của các hạt nano vàng biến tính bề mặt với MPA
Dựa vào ảnh TEM, các hạt nano vàng không có dạng hình cầu tròn mà bị phân tán
thành những hạt có kích thước nhỏ hơn. Kết quả cho thấy các hạt nano vàng đã gắn kết với
MPA.
21
ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ GẮN KẾT HẠT NANO VÀNG LÊN KHÁNG THỂ KHÁNG
VI KHUẨN E. COLI O.157
Phân tích phổ UV – Vis hạt nano vàng gắn kết kháng thể kháng vi khuẩn E. coli O.157
Hình phổ UV–Vis dung dịch nano vàng gắn kháng thể kháng vi khuẩn E. coli O.157
Hình 3.12 Là kết quả đo phổ UV – Vis của hạt nano vàng đã gắn kháng thể kháng vi
khuẩn E. coli O.157 và hạt nano vàng chưa gắn kháng thể. Trên đồ thị xuất hiện đỉnh phổ hấp
thu tại bước sóng 260 nm, đây là đỉnh phổ đặc trưng của kháng thể vi khuẩn E. coli O.157.
Ngoài ra không xuất hiện đỉnh hấp thu của hạt nano vàng tại vị trí 529 nm. Điều này là do tỉ
lệ nồng độ kháng thể lớn hơn rất nhiều so với lượng nano vàng, nên các kháng thể bao phủ
gần như hoàn toàn bề mặt của hạt nano vàng làm cho đỉnh hấp thu đặc trưng của hạt nano
vàng không xuất hiện trên phổ
22
Phân tích phổ FTIR của hạt nano vàng gắn kháng thể kháng vi khuẩn E. coli
Hình phổ FTIR của các hạt nano vàng gắn kết kháng thể kháng vi khuẩn E. coli O.157.
Hình trên là kết quả phổ FTIR của hạt nano vàng gắn kết kháng thể kháng vi khuẩn E.
coli O.157, hạt nano biến tính bề mặt với nhóm thiol và hạt nano vàng chưa gắn kết. Từ phổ
đồ của hình 3.13, ta thấy các liên kết tại đỉnh 1087.67 cm
-1
của hạt nano vàng gắn kết kháng
thể có cường độ yếu hơn các liên kết tại vị trí đó của hạt nano vàng biến tính bề mặt với
nhóm thiol. Điều này có thể kết luận các hạt nano vàng đã gắn kết thành công với kháng thể
kháng vi khuẩn E. coli O.157.
Đánh giá sự gắn kết các hạt vàng lên kháng thể kháng vi khuẩn E. coli O.157 dựa vào kết