BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI NGUYỄN NGỌC THỊNH NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP, ĐẶC TRƯNG VẬT LIỆU TỔ
HỢP CẤU TRÚC NANO TỪ POLYME VỚI Ag, Fe
3
O
4
VÀ
ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG ỨNG DỤNG

LUẬN ÁN TIẾN SĨ HÓA HỌC

ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG ỨNG DỤNG Chuyên ngành: Hóa lý thuyết và Hóa lý
Mã số: 62440119
LUẬN ÁN TIẾN SĨ HÓA HỌC
NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC
1. PGS. TS. TRẦN ĐẠI LÂM
2. PGS. TS. VŨ ĐÌNH HOÀNG
Hà Nội – 2015 LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi dưới sự hướng
dẫn của PGS. TS. Trần Đại Lâm và PGS. TS. Vũ Đình Hoàng. Các số liệu,
LỜI CẢM ƠN

Trước tiên, tôi xin được gửi lời cảm ơn chân thành và sâu sắc nhất tới
PGS.TS. Trần Đại Lâm và PGS.TS. Vũ Đình Hoàng, những người thầy đã nhiệt
tình hướng dẫn tôi trong suốt thời gian tôi làm nghiên cứu khoa học, hết lòng giúp
đỡ tôi về vật chất và tinh thần trong thời gian tôi làm nghiên cứu sinh để tôi hoàn
thành luận án này.
Xin trân trọng cảm ơn lãnh đạo Viện Kỹ thuật Hóa học, Viện Đào tạo sau Đại
học, Trường ĐH Bách khoa Hà Nội đã đào tạo và tạo điều kiện về thời gian công
việc trong suốt thời gian tôi thực hiện luận án này.
Xin trân trọng cảm ơn các đồng nghiệp tại Bộ môn Hóa Vô cơ – Đại cương,
Bộ môn Hóa lý, Trường ĐH Bách khoa Hà Nội đã đào tạo và tạo điều kiện về thời
gian công việc trong suốt thời gian tôi thực hiện luận án này.
Xin chân thành cám ơn PGS.TS. Trần Thị Như Mai, Trường Đại học Quốc gia
Hà Nội; TS. Vũ Thị Thu, Trường Đại học Khoa học và Công nghệ Hà Nội; TS. Trần
Vĩnh Hoàng, NCS. Bùi Đình Long,ThS. Nguyễn Lê Huy, Trường Đại học Bách khoa
Hà Nội; ThS. Nguyễn Hải Bình, Viện Khoa học Vật liệu; PGS. Phạm Gia Điền, NCS.
Nguyễn Thị Ngoan, ThS. Bá Thị Châm, Viện Hóa học, Viện Hàn lâm khoa học và
Công nghệ Việt Nam; GS. G. Martra, M.G. Faga, Trường Đại học Tổng hợp Turin
(Italia) vì sự hỗ trợ nhiệt tình và những đóng góp chuyên môn quý báu.
Xin chân thành cám ơn người thân và bạn bè đã luôn ở bên, giúp đỡ và động
viên tôi trong suốt thời gian làm luận án.
Cuối cùng xin dành những lời cảm ơn sâu nặng nhất đến những người thân
thương trong gia đình tôi: Bố, mẹ, vợ, con đã giành cho tôi những tình cảm, động
viên, chia sẻ cho tôi rất nhiều trong những năm tháng làm việc vất vả này.

liệu cấu trúc nano trên nền chitosan 15
1.3. Hạt nano sắt từ (Fe
3
O
4
) 17
1.3.1. Một số tính chất của hạt sắt từ 17
1.3.2. Chế tạo vật liệu nano sắt từ và vật liệu tổ hợp cấu trúc nano có chứa hạt
nano sắt từ 20
1.4. Hệ dẫn truyền thuốc 23
1.4.1. Các hệ dẫn thuốc trên cơ sở vật liệu nano 23
1.4.2. Curcumin 25
1.5. Cảm biến sinh học 27
1.5.1. Giới thiệu 27
1.5.2. Ứng dụng polyme dẫn làm vật liệu điện cực 29
1.5.3. Ứng dụng vật liệu tổ hợp hữu cơ – vô cơ cấu trúc nano trong chế tạo cảm
biến sinh học 34
1.5.4. Cảm biến glucose (GOx sensors) 35
1.5.5. Cảm biến cholesterol (ChOx sensors) 36
1.6. Vật liệu nano ứng dụng trong hấp phụ kim loại nặng 37
1.6.1. Giới thiệu 37 1.6.2. Ứng dụng vật liệu tổ hợp cấu trúc nano nền chitosan trong hấp phụ kim
loại nặng 38
2. THỰC NGHIỆM VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 40
2.1. Nguyên liệu và hóa chất 40
2.2. Kĩ thuật thực nghiệm 40
2.2.1. Tổng hợp vật liệu nano chitosan và vật liệu cấu trúc nano trên nền chitosan
40

3
O
4
/CS 64
3.3.3. Tính chất từ của vật liệu nano Fe
3
O
4
/CS 65
4. TỔNG HỢP, ĐẶC TRƯNG VẬT LIỆU TỔ HỢP CẤU TRÚC NANO TRÊN
NỀN POLYME DẪN 67
4.1. Vật liệu Fe
3
O
4
/polypyrrol (Fe
3
O
4
/PPy) 67
4.2. Vật liệu nano Fe
3
O
4
/polyanilin/poly(styrene-co-acrylic acid) (Fe
3
O
4
/
PANi/PSA) 69

/CS trong hấp phụ Cr(VI) 83
5.3. Vật liệu nano Ag/CS trong kháng khuẩn và ức chế tế bào ung thư 90
5.4. Vật liệu tổ hợp cấu trúc nano trên nền polyme dẫn trong chế tạo cảm biến sinh
học điện hóa 94
5.4.1. Vật liệu Fe
3
O
4
/PPy ứng dụng chế tạo cảm biến sinh học điện hóa xác định
glucose 96
5.4.2. Vật liệu Fe
3
O
4
/PANi/PSA ứng dụng chế tạo cảm biến sinh học điện hóa
xác định cholesterol 99
KẾT LUẬN 109
ĐỊNH HƯỚNG NGHIÊN CỨU TIẾP THEO 111
DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ CỦA LUẬN ÁN 112
TÀI LIỆU THAM KHẢO 114 i DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT

AA
Axit ascorbic
AC

/chitosan
EDC
N-ethyl-N’-(3-dimethylaminopropyl) carbodiimide
hydrochloride
GP
Gossypol
GOx
Glucose oxidase
IR
Phổ hồng ngoại
IC50
Nồng độ ức chế 50%
PANi
Polyanilin
PBS
Dung dịch muối đệm phosphat
PPy
Polypyrrol
PVA
Poly vinyl alcol
poly(ε-caprolacton)
PECL
MIC
Nồng độ ức chế tối thiểu
MBC
Nồng độ diệt khuẩn tối thiểu
NCMCS
N-cacboxymetyl chitosan
ii



iii DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 1-1. Một số phương pháp điều chế hạt nano chitosan làm chất dẫn các loại
thuốc, protein khác nhau [47, 50, 56, 63, 93]. 12
Bảng 3-1. Các vị trí hấp thụ chính của các chất trong phản ứng 49
Bảng 3-2. Kích thước của hạt nano Ag ở các điều kiện phản ứng khác nhau. 55
Bảng 3-3. Thời gian và độ hấp phụ của phản ứng ở điều kiện nhiệt độ 80
o
C, [Ag
+
] =
3,33.10
-3
mmol/l, [CS] = 0,33 mg/l 57

iv DANH MỤC HÌNH VẼ
Hình 1.1 Cấu trúc chitin – chitosan 9
Hình 1.2 Cấu trúc tinh thể Fe
3
O
4
17
Hình 1.3 Đường cong từ hoá của vật liệu từ phụ thuộc vào kích thước [11] 19
Hình 1.4 Sơ đồ biến tính chitosan để có các dẫn xuất khác nhau [56] 25
Hình 1.5 Sơ đồ tổng hợp NOCMCS [59] 25
Hình 1.6 Cấu trúc của curcumin 26
Hình 1.7 Sơ đồ cấu tạo của cảm biến sinh học 28
Hình 1.8 Một số phần tử được sử dụng làm đầu thu sinh học [24] 29
Hình 1.9 Cơ chế hình thành PPy [52] 31
Hình 1.10 Các dạng khác nhau của polyanilin phụ thuộc vào trạng thái oxy hóa [52]
32
Hình 1.11 Au NPs và Fe
3
O
4
NPs được chức năng hóa bề mặt [52, 57] 35
Hình 1.12 Cấu trúc vật liệu tổ hợp CS/clay (a) và sự tạo phức giữa Cr(VI) với CS 39
Hình 2.1 Cấu tạo của điện cực (a) và hình ảnh thực tế của điện cực (b) [70] 42
Hình 2.2 Sơ đồ quá trình cố định enzym theo phương pháp liên kết chéo sử

và thời gian t của phản ứng 58
Hình 3.11 Phổ UV-vis của phản ứng khi thay đổi nhiệt độ phản ứng (t= 6 h, [Ag
+
]=
3,33.10
-3
mmol/l, [CS]= 0,33 mg/l) 59
Hình 3.12 Đồ thị tương quan giữa ln A và 1/T 59
Hình 3.13 Cơ chế tạo thành vật liệu Ag/CS 61
Hình 3.14 Ảnh nhiễu xạ tia X của vật liệu nano Fe
3
O
4
tinh khiết và vật liệu nano
Fe
3
O
4
/CS 62
v

Hình 3.15 Phổ IR của chitosan, Fe
3
O
4
và Fe
3
O
4
/CS 63

3
O
4
/PPy tại vòng thứ 20 67
Hình 4.2 Phổ FT-IR của màng PPy và Fe
3
O
4
/PPy 68
Hình 4.3 Ảnh SEM (a) hạt nano Fe
3
O
4
; (b) màng PPy và (c) màng Fe
3
O
4
/PPy trùng
hợp bằng phương pháp điện hóa 69
Hình 4.4 Ảnh SEM và TEM của các hạt nano Fe
3
O
4
/PSA (a,b) và màng Pt/PANi (c)
70
Hình 4.5 Phổ IR của màng PANi(a) và màng PANi/Fe
3
O
4
/PSA-ChOx (b) 70

3
O
4
/CS (a) và Cur/ Fe
3
O
4
/CS (b) 78
Hình 5.11 Curcumin phát quang dưới ánh sáng kích thích (a) và sự phát quang của
Cur/Fe
3
O
4
/CS (b) 79
Hình 5.12 Đường đẳng nhiệt Langmuir hấp phụ Ni(II) 82
Hình 5.13 Đường đẳng nhiệt Langmuir hấp phụ Pb(II) 83
Hình 5.14 Ảnh hưởng pH đến khả năng hấp phụ Cr(VI) của vật liệu nano Fe
3
O
4
/CS
84
Hình 5.15 Tỉ lệ các dạng tồn tại của Cr(VI) trong dung dịch [26] 85
Hình 5.16 Mối quan hệ giữa dung lượng hấp phụ và thời gian 86
Hình 5.17 Ảnh hưởng của nồng độ Cr(VI) ban đầu đến khả năng hấp phụ của vật liệu
86
Hình 5.18 Đồ thị đẳng nhiệt Langmuir đối với sự hấp phụ Cr(VI) 87
Hình 5.19 Đồ thị động học hấp phụ bậc một 88
Hình 5.20 Đồ thị động học hấp phụ bậc hai 89
Hình 5.21 Ảnh hiển vi thể hiện biến đổi hình thái tế bào của các dòng tế bào HepG2,

O
4
/Ppy-GOx 99
Hình 5.26 Ảnh SEM của màng PANi/Fe
3
O
4
/PSA–ChOx 100
Hình 5.27 Mô hình gắn Fe
3
O
4
/PSA-ChOx vào điện cực Pt/PANi [70] 100
Hình 5.28 Phổ CV của điện cực Pt/PANi/Fe
3
O
4
/PSA-ChOx ở các tốc độ quét khác
nhau (từ a tới j tương ứng với 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, và 100 mV/s) trong
dung dịch PBS 101
Hình 5.29 Quan hệ giữa tốc độ quét và cường độ dòng khử, oxy hóa 102
Hình 5.30 Phổ CV của điện cực Pt/PANi/Fe
3
O
4
/PSA-ChOx trong dung dịch PBS khi
không có cholesterol (a) và khi có 0.5 mM cholesterol trong khoảng điện thế từ –0.6
đến +0.6 V tốc độ quyét 50 mV/s 103
Hình 5.31 Đáp ứng dòng của cảm biến Pt/PANi/Fe
3

sức khoẻ đã được tiến hành và thu được nhiều kết quả khả quan.
Trong số các vật liệu nano sinh học, nano chitosan (CS) và các vật liệu cấu trúc nano
trên nền chitosan đã và đang thu hút sự quan tâm của đông đảo các nhà nghiên cứu trong
những năm gần đây. Những vật liệu này được điều chế từ chitosan, một polysaccharit dồi
dào trong tự nhiên, chủ yếu tìm thấy ở động vật giáp xác, côn trùng, nấm. Nano chitosan
và các dẫn xuất mang đầy đủ những đặc trưng ưu việt của chitosan như: (i) có tính tương
thích sinh học và không độc hại (đã được Cục dược phẩm và thực phẩm Hoa kỳ công
nhận), (ii) có khả năng phân hủy sinh học, (iii) có tính hấp phụ cao. Do đó, những vật liệu
này có tiềm năng ứng dụng to lớn trong nhiều lĩnh vực, đặc biệt là trong y sinh học và môi
trường. Trong y sinh học, hạt nano chitosan là một hệ vận tải quan trọng dùng để dẫn
truyền thuốc, gen và protein. Với kích thước nanomet, hạt nano chitosan dễ dàng đi qua
màng tế bào, có thể đưa vào cơ thể qua nhiều đường khác nhau như dùng ngoài da, dùng
qua đường miệng, qua mũi…. Hơn nữa, khi sử dụng nano chitosan làm hệ dẫn thuốc, hoạt
chất (thuốc) được bảo vệ bởi những hạt nano chitosan, giúp đưa thuốc đến đúng mục tiêu,
phân giải có kiểm soát, từ đó nâng cao rõ rệt hiệu quả điều trị. Trong lĩnh vực môi trường,
nano chitosan được sử dụng như một chất hấp phụ hiệu quả các chất ô nhiễm hữu cơ và
kim loại nặng. Các vật liệu tổ hợp hữu cơ – vô cơ cấu trúc nano trên nền chitosan như
Ag/CS, Fe
3
O
4
/CS đã thu hút sự chú ý của nhiều nhóm nghiên cứu trên thế giới. Phân tán
các hạt nano bạc vốn có khả năng kháng khuẩn trên nền chitosan cho phép tăng cường
2

hiệu năng kháng khuẩn của hệ vật liệu này (bản thân chitosan cũng có tính kháng khuẩn),
đồng thời chitosan đóng vai trò là mạng nền, giúp tránh quá trình kết khối và tăng tính
đồng nhất của các hạt nano bạc. Kết hợp chitosan với hạt sắt từ là một giải pháp tốt trong
dẫn truyền thuốc ung thư hướng đích khi kết hợp được hiệu ứng nhiệt trị chữa ung thư của
các hạt nano oxit sắt siêu thuận từ và khả năng dẫn thuốc của hệ bằng từ trường ngoài…

polyanilin (PANi), polypyrrol (PPy) với oxit sắt từ (Fe
3
O
4
) và bạc (Ag): nano CS,
Ag/CS, Fe
3
O
4
/CS, Fe
3
O
4
/PPy, Fe
3
O
4
/ PANi/PSA.
3

- Từ đó, nghiên cứu đánh giá khả năng ứng dụng của các loại vật liệu trên trong
y sinh học (nghiên cứu khả năng gắn và nhả curcumin là chất có hoạt tính trị liệu cao
vào nano CS và nano Fe
3
O
4
/CS, nghiên cứu khả năng kháng khuẩn và ức chế tế bào
ung thư của nano Ag/CS, nghiên cứu chế tạo cảm biến sinh học xác định hàm lượng
glucose và cholesterol của Fe
3

3
O
4
/ PANi, Fe
3
O
4
/ PANi/PSA cụ thể như sau:
- Nghiên cứu tổng hợp nano CS bằng phương pháp khâu mạch sử dụng
gossypol, đặc trưng hóa lý bằng phương pháp: phổ hồng ngoại (IR), hiển vi điện từ
quét (SEM) và hiển vi điện tử truyền qua (TEM).
- Nghiên cứu tổng hợp vật liệu nano Ag/CS sử dụng CS vừa là tác nhân khử
vừa là tác nhân ổn định. Xác định các thông số hóa lý của vật liệu bằng phổ hấp thụ
tử ngoại khả kiến (UV-Vis), TEM. Theo dõi tiến trình phản ứng tạo nano Ag/CS bằng
UV-Vis. Nghiên cứu chi tiết động học của phản ứng tổng hợp vật liệu nano Ag/CS
(xác định bậc phản ứng, năng lượng hoạt hóa ).
- Nghiên cứu tổng hợp vật liệu nano Fe
3
O
4
/CS bằng phương pháp đồng kết
tủa. Xác định các thông số đặc trưng hóa lý của vật liệu bằng các phương pháp IR,
TEM, SEM, từ kế mẫu rung (VSM).
- Nghiên cứu tổng hợp điện hóa vật liệu tổ hợp cấu trúc nano trên nền polyme
dẫn polyanilin, polypyrrol: Fe
3
O
4
/PPy, Fe
3

/ PANi/PSA làm vật liệu chế tạo cảm
biến sinh học để xác định nồng độ glucose và cholesterol.
- Nghiên cứu đánh giá khả năng hấp phụ các kim loại nặng Pb(II), Ni(II),
Cr(VI) của vật liệu nano Fe
3
O
4
/CS. Nghiên cứu chi tiết động học của quá trình hấp
phụ Cr(VI), ion khó xử lý và có độc tính cao nhất trong số những ion trên.

Phạm vi nghiên cứu và đối tượng nghiên cứu của luận án
Phạm vi nghiên cứu: Nghiên cứu tổng hợp, đặc trưng và định hướng ứng dụng
của vật liệu tổ hợp cấu trúc nano.
Đối tượng nghiên cứu:
- Một số phương pháp hóa học tổng hợp vật liệu tổ hợp cấu trúc nano.
- Một số phương pháp vật lý và hóa lý hiện đại xác định các tính chất đặc
trưng cơ bản của vật liệu tổng hợp.
- Một số định hướng ứng dụng trong y sinh học và môi trường của các
vật tổ hợp cấu trúc nano đã tổng hợp được.

Tính mới và sáng tạo của luận án
- Luận án đã nghiên cứu chi tiết động học của phản ứng tổng hợp vật liệu nano
Ag/CS. Từ đó, tìm ra được yếu tố ảnh hưởng đến quá trình tổng hợp vật liệu nano
Ag/CS. Sử dụng vật liệu Ag/CS để kháng một số loại vi khuẩn gram dương, gram
âm, nấm và ức chế 4 dòng tế bào ung thư.
- Luận án đã nghiên cứu khả năng gắn và nhả curcumin của vật liệu nano CS,
Fe
3
O
4

có kích thước cỡ micromét trở lên và chỉ có thể giải thích được khi áp dụng các quan
điểm của vật lý lượng tử [23].
Một đặc điểm quan trọng của công nghệ nano là khả năng bắc cầu nối giữa
thang kích thước nguyên tử và phân tử đến thang vĩ mô của kỹ thuật và công nghệ.
Đặc điểm này dẫn đến các hiểu biết mới cũng như mở ra khả năng chế tạo các thiết
bị công nghệ mới trong nhiều lĩnh vực ứng dụng từ điện tử đến y học [18], [23]. Các
vật liệu/linh kiện chức năng; các lớp phủ; các mảng hai và ba chiều dùng trong các
kinh kiện nano trong tương lai đã làm nên một cuộc cách mạng trong khoa học kỹ
thuật, mở ra khả năng liên kết giữa thế giới nano với thế giới micro [5, 6]. Vì vậy
khoa học công nghệ có những bước tiến nhảy vọt và công nghệ nano sẽ trở nên hết
sức quan trọng, là mối quan tâm lớn có ảnh hưởng sâu sắc đến sự phát triển kinh tế
tại nhiều nước trên thế giới [23].
1.1.2. Phân loại vật liệu nano
Dựa vào hình dáng của vật liệu, người ta có một số loại vật liệu nano sau:
- Vật liệu nano không chiều: là vật liệu mà ở đó cả ba chiều đều có kích thước
7

nano, không còn chiều tự do nào cho điện tử (sự giam hãm lượng tử xảy ra theo cả
ba chiều không gian). Các vật liệu nano cấu trúc không chiều điển hình là các đám
nano, hạt nano, chấm lượng tử nano [23].
- Vật liệu nano một chiều: là vật liệu có tỷ lệ kích thước chiều dài trên chiều
rộng (Aspect Ratio) lớn, ví dụ, thanh nano, ống nano và dây nano. Hiện nay, từ thực
nghiệm người ta cho rằng tỷ lệ aspect ratio (AR) cho hai loại (thanh và ống nano dao
động từ 5/1 đến 10/1, còn với dây nano tỷ lệ này thường lớn hơn 20/1 [23].
- Vật liệu nano hai chiều: là vật liệu trong đó một chiều có kích thước nano, điện
tử được tự do trên hai chiều (sự giam hãm lượng tử xảy ra theo một chiều trong không
gian). Các vật liệu cấu trúc hai chiều điển hình là các loại màng mỏng, giếng lượng
tử… [23].
1.1.3. Các phương pháp chế tạo vật liệu nano
Để tạo ra các vật liệu nano, hiện nay có hai cách tiếp cận chủ yếu. Cách tiếp cận

chitosan là một thành phần cấu trúc quan trọng của vỏ một số động vật không xương
sống như: côn trùng, nhuyễn thể, giáp xác và giun tròn. Trong thực vật, chitin có ở
thành tế bào nấm họ zygenmyctes, các sinh khối nấm mốc, một số loại tảo [1, 58].
Chitin là polysaccarit có đạm không độc, có khối lượng phân tử lớn. Cấu trúc
của chitin là tập hợp các monosacharit (N-acetyl-β-D-glucosamine) liên kết với nhau
bởi các cầu nối glucozit và hình thành một mạng các sợi có tổ chức. Trong các loài
thủy sản, đặc biệt là trong vỏ tôm, cua, ghẹ, hàm lượng chitin chiếm khá cao, dao
động từ 14 - 35% so với trọng lượng khô [34, 58]. Vì vậy vỏ tôm, cua, ghẹ là nguồn
nguyên liệu chính để sản xuất chitin.
Trong số các dẫn xuất của chitin thì chitosan là một trong những dẫn xuất quan
trọng nhất vì nó có hoạt tính sinh học cao và có nhiều ứng dụng trong thực tế.
Chitosan thu được bằng phản ứng deacetyl hóa chitin, biến đổi nhóm N-acetyl
thành nhóm amin ở vị trí C2 bằng kiềm hoặc bằng enzym.
Do quá trình khử acetyl xảy ra không hoàn toàn nên người ta qui ước nếu độ
deacetyl hóa (degree of deacetylation) DD > 50% thì gọi là chitosan, nếu DD < 50%
gọi là chitin [20,34].
1.2.2. Một số tính chất của chitosan
Công thức cấu tạo:
Tên gọi khoa học: Poly(1-4)-2-amino-2-deoxy-β-D-glucose; poly(1-4)-2-
amino-2-deoxy-β-D-glucopyranose.
Công thức phân tử: [C
6
H
11
O
4
N]n
Phân tử lượng: M
chitosan
= (161,07)

phụ thuộc quá trình chế biến và loại nguyên liệu. Thông thường, nhiệt độ cao, sự có
10

mặt của oxy và sức kéo có thể dẫn đến phân hủy chitosan. Giới hạn nhiệt độ là 280°C,
sự phân hủy do nhiệt có thể xẩy ra và mạch polyme nhanh chóng bị phá vỡ, do đó
khối lượng phân tử giảm. Nguyên nhân quá trình phá vỡ mạch polyme là sử dụng
nhiệt độ cao và axit đặc như HCl, H
2
SO
4
dẫn đến thay đổi khối lượng phân tử. Khối
lượng phân tử chitosan có thể xác định bằng phương pháp sắc kí, phân tán ánh sáng
hoặc đo độ nhớt [55].
Độ nhớt:
Độ nhớt là một nhân tố quan trọng để xác định khối lượng phân tử của chitosan.
Chitosan phân tử lượng cao thường làm cho dung dịch có độ nhớt cao. Một số yếu tố
trong quá trình sản xuất như mức độ deacetyl hóa, khối lượng nguyên tử, nồng độ
dung dịch, độ mạnh của lực ion, pH và nhiệt độ ảnh hưởng đến sản xuất chitosan và
tính chất của nó. Độ nhớt của chitosan trong dung dịch axit axetic tăng khi pH của
dung dịch này giảm. Tuy nhiên độ nhớt của chitosan trong dung dịch HCl lại giảm
khi pH của dung dịch HCl giảm. Do vậy, độ nhớt của chitosan là một hàm phụ thuộc
vào mức độ ion hóa cũng như lực ion. Quá trình loại protein trong dung dịch NaOH
3% và sự khử trong quá trình khử khoáng làm giảm độ nhớt của dung dịch chitosan
thành phẩm. Tương tự như vậy, độ nhớt của chitosan bị ảnh hưởng đáng kể bởi các
biện pháp xử lý vật lý (nghiền, gia nhiệt, hấp khử trùng, siêu âm) và hóa học (xử lý
bằng ozon), không tính quá trình làm lạnh thì độ nhớt của chitosan sẽ giảm khi thời
gian và nhiệt độ xử lý tăng. Dung dịch chitosan bảo quản ở 4°C được cho là ổn định
nhất [58].
Tính tan:
Chitin tan trong hầu hết các dung môi hữu cơ, trong khi đó chitosan tan trong

gian do phản ứng tự cắt mạch. Nhưng khi trọng lượng phân tử giảm thì hoạt tính
kháng khuẩn và kháng nấm không bị giảm đi. Có khả năng hấp phụ cao đối với
các kim loại nặng.
- Ở pH < 6,3, chitosan có điện tích dương;
- Trong phân tử chitosan có chứa nhóm –OH, -NHCOCH
3
trong các mắt xích
N-acetyl-D-glucosamine có nghĩa chúng vừa là alcol vừa là amin, vừa là amid.
Phản ứng hoá học có thể xảy ra ở vị trí nhóm chức tạo ra dẫn xuất thế O-, dẫn
xuất thế N-;
- Chitosan là những polyme mà các monomer được nối với nhau bởi các liên
kết α-(1-4)-glycoside; các liên kết này rất dễ bị cắt đứt bởi các chất như: axit,
bazơ, tác nhân oxy hoá và các enzym thuỷ phân [63].

1.2.3. Chế tạo vật liệu nano chitosan và vật liệu cấu trúc nano trên nền
chitosan
1.2.3.1. Chế tạo vật liệu nano chitosan
Hiện nay, có nhiều phương pháp tạo nano chitosan. Các phương pháp chủ yếu
thường được sử dụng là: phương pháp khâu mạch nhũ tương (emulsion cross-
12

linking), phương pháp giọt tụ/kết tủa (coacervation/precipitation), phương pháp hợp
nhất giọt nhũ tương (emulsion-droplet coalescence), phương pháp tạo gel ion (ionic
gelation) và phương pháp mixen đảo (reverse micellar) [1, 41, 56, 58]. Bảng 1-1 tóm
tắt một số phương pháp điều chế hạt nano chitosan làm chất dẫn các loại thuốc,
protein khác nhau.
Bảng 1-1. Một số phương pháp điều chế hạt nano chitosan làm chất dẫn các loại
thuốc, protein khác nhau [1, 47, 50, 56, 63, 93].

Phương pháp điều chế nano