Phần I
MỞ ĐẦU
1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ
Ngày nay, khi mức sống của người dân ngày càng được cải thiện và
nâng cao thì nhu cầu về lương thực, thực phẩm cũng tăng, đặc biệt là
những thực phẩm bổ dưỡng như sữa. Sữa rất giàu dinh dưỡng, hầu như có
đủ các chất cần thiết cho việc tạo thành các tổ chức của cơ thể. Vì vậy nó
là loại thực phẩm rất quý, đặc biệt với trẻ em. Trong sữa có khoảng 90%
là nước và có đủ chất dinh dưỡng như protein(cazein), chất béo, đường
lactoza cùng các vitamin A, D, E, B
2
, B
6,
B
12,
và

các chất khoáng. Sữa tươi
chưa đun thì còn chứa một số enzim như photphataza, peroxydaza...giúp
cho việc tiêu hóa dễ dàng.
Tuy vậy, vốn là môi trường giàu dinh dưỡng nên sữa cũng là môi
trường thuận lợi cho sự xâm nhập và phát triển của nhiều loại vi khuẩn gây
ảnh hưởng xấu tới chất lượng sữa và sức khỏe người tiêu dùng. Theo thống
kê của nghành y tế, thú y nước ta đã đưa ra những con số cảnh báo về tình
trạng mất vệ sinh an toàn thực phẩm, trong đó có tình trạng mất an toàn về
sữa. Mặc dù có sự quan tâm cửa các cơ quan quản lý nhà nước nhưng số vụ
ngộ độc vẫn tăng dần, cùng với đó là là số người bị ngộ độc và tử vong do
ngộ độc ngày càng nhiều. Theo số liệu của cục vệ sinh an toàn thực phẩm –
bộ y tế, trong 5 năm (2001-2005) cả nước xảy ra hơn 1000 vụ với hơn
23.000 người bị ngộ độc thực phẩm, có hơn 260 người tử vong . Trong đó có
sữa tươi, do sữa không được quản lý chặt chẽ và bảo quản tốt.

TỔNG QUAN TÀI LIỆU
2.1. HIỂU BIẾT VỀ CÔNG NGHỆ NANO
2.1.1 Giới thiệu về công nghệ nano
Năm 1959, trong bài nói chuyện với tiêu đề “ there is plenty of room
at the bottom” Tiến sĩ Richach Feynman (Nhà vật lý Mỹ 1918-1988) đã phác
họa khả năng hình thành một nền công nghệ mới trong đó con người có thể
di chuyển chồng chập các loại nguyên tử, phân tử để thiết kế một dụng cụ ở
kích cỡ vi mô hay thiết kế các dụng cụ lớn từ cấu trúc phân tử của chúng.
Bài nói chuyện được ghi nhận như là nhận thức đầu tiên vê công nghệ nano
của loài người. Vậy công nghệ nano là gì?
Công nghệ nano (tiếng anh là nanotechnology) là ngành công nghệ có
liên quan đến việc thiết kế, phân tích, chế tạo và ứng dụng các cấu trúc và
thiết bị và hệ thống bằng việc điều khiển hình dáng và kích thước trên qui
mô na nô mét (nm, 1nm =10
-9
m).
Công nghệ nano bao gồm các mảng chính sau:
- Cơ sở khoa học nano:
+ Chuyển từ tính chất cổ điển sang tính chất lượng tử: Ở mức độ vĩ
mô các tính chất vật lí của vật chất có thể giải thích bởi các định luật cơ học
của Newton. Tuy nhiên khi kích thước vật chất ở mức nano mét hay nhỏ hơn
thì các giải thích bằng các định luật của Newton không còn chính xác nữa.
Để giải thích các hiện tượng vật lí của vật chất ở mức độ này, một mảng vật
lí mới đã ra đời với tên là “cơ học lượng tử”. Cơ học lượng tử giải thích
chính xác các hiện tượng vật lí xảy ra ở mức độ vĩ mô. Ở mức độ nano mét
các tính chất lượng tử của vật chất được thể hiện rõ.
3
+ Hiệu ứng bề mặt: vật liệu ở qui mô nano mét mật độ nguyên tử ở bề
mặt chiếm tỉ lệ lớn so với tổng số nguyên tử. Chính vì vậy mà các vật liệu
này tạo ra hiệu ứng bề mặt nó tạo ra tính chất vượt trội hơn hẳn của vật liệu

2.1.2 Quá trình phát triển của công nghệ nano trên thế giới và tại Việt Nam:
2.1.2.1 Trên thế giới:
Công nghệ nano là ngành công nghệ mới nhưng tiềm năng ứng dụng của
nó là rất lớn, nó có khả năng làm thay đổi toàn diện bộ mặt cuộc sống của chúng
ta. Chính vì vậy, ngay từ khi ra đời nó nhận được sự ủng hộ rất nhiệt tình của
toàn thế giới. Hầu hết các quốc gia và các khu vực kinh tế trên thế giới đã và
đang không ngừng chi ra những khoản tài chính khổng lồ để có thể đạt được
những mục tiêu nghiên cứu và ứng dụng nền công nghệ mới mẻ này. Cùng với
công nghệ thông tin và công nghệ sinh học, công nghệ nano sẽ là công nghệ của
thế kỷ 21, nó được xem là đòn bẩy để thay đổi nền kinh tế thế giới.
Hình 1. Bản đồ phân bố công nghệ nano trên thế giới
)
5
Đi tiên phong trong phong trào đầu tư cho công nghệ nano là Mỹ.
Bằng việc đầu tư một lượng lớn tài chính để xây dựng những trung tâm và
phòng thí nghiệm, viện nghiên cứu đào tạo về công nghệ nano, ngay từ
những ngày đầu Mỹ đã thu được nhiều thành quả từ ngành công nghệ này.
Liên minh châu Âu với tiềm lực kinh tế to lớn của mình cũng đã tiếp
theo Mỹ đầu tư cho sự phát triển ngành công nghệ nano. Tại châu Á, một
loạt các quốc gia cũng đang tham gia đầu tư vào công nghệ này, trong đó
Nhật Bản, Trung Quốc là các quốc gia dẫn đầu. Trong khi đó các quốc gia
như Hàn Quốc, Ấn Độ, Đài Loan.. cũng đang không ngừng đầu tư và phát
triển công nghệ nano trên đất nước mình.
Hình 2. Tổng số vốn đầu tư vào công nghệ nano tại một số quốc gia trên
thế giới năm 2003 (Theo vietsicience)
6
Bảng 1: Ước tính đầu tư vào nghiên cứu và phát triển (R&D) công nghệ
nano giai đoạn 1997 - 2005 của các Chính phủ
(triệu USD)(Theo vietsicence)
Khu vực 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005

- Điện tử và cơ khí: Máy tính và bóng đèn nano
Rất nhiều hãng máy tính lớn trên thế giới đang nghiên cứu chế tạo ra
các linh kiện máy tính nano. Những máy tính này có các linh kiện được thiết
kế thông qua việc xắp xếp các nguyên tử mới có khả nằng lưu giữ và xử lý
thông tin lớn gấp rất nhiều lần so với các máy tính hiên nay. Trên thị trường
hiện này đã xuất hiện những con chíp máy tính được thiết kế ở mức độ này.
Ngoài ra, những sản phẩm liên quan đến điện tử như máy nghe nhạc ipod,
điện thoại di động... ứng dụng công nghệ nano cũng đã được tung ra thị
trường như là một cơn sốt công nghệ.
Các bóng đèn, các bảng hiển thị thông tin, các loại màn hình máy tính
có sợi tóc là ống nano carbon ngày càng có mặt nhiều trên thị trường.
Trong lĩnh vực cơ khí thì công nghệ nano hiện nay đã xâm nhập và
phát triển nhiều nhất trong nghành công nghiệp ô tô. Những sản phẩm như
gương kính ô tô, sơn phủ… tất cả đang tạo ra một cuộc chạy đua công nghệ.
- Y dược:
Chẩn đoán ung thư và các bệnh truyền nhiễm: Các thiết bị chẩn đoán
bệnh điển hình như kính hiển vi lực nguyên tử, các chíp điện tử ứng dụng
công nghệ nano đã được đưa vào sử dụng. Bằng các thiết bị này các bác sỹ
có thể chẩn đoán chính xác bệnh sớm nhất, đây có thể coi là một bước đột
phá của y học hiện đại. Ngoài ra người ta cũng đang nghiên cứu và đưa vào
thử nghiệm các robot nano có khả năng mang thuốc đến mô bệnh để tiêu diệt
căn bệnh một cách triệt để.
- Năng lượng: Pin nano và nguồn năng lượng sạch
8
Năng lượng là một vấn đề toàn cầu, nó càng trở nên bức xúc khi nhu
cầu sử dụng của con người ngày càng tăng trong khi các nguồn năng lượng
truyền thống ngày càng cạn kiệt.Công nghệ nano ra đời đang góp phần giải
quyết vấn đề toàn cầu này. Nhờ công nghệ này chúng ta có thể tạo ra các
loại pin với năng lượng cao, thời gian sử dụng dài nó đang là chìa khóa cho
vấn đề năng lượng.Những loại pin này có khả năng quang hợp nhân tạo do

như một chất sát khuẩn từ khoảng hơn 100 năm nay .
Nano bạc nói đến khả năng hoạt động ở cấp độ phân tử, nhõm nguyên
tử sử dụng các hạt nano bạc (các hạt bạc có kích thước nanomet), để đạt
được hiệu quả kháng khuẩn vượt trội của bạc.
Ở dạng cấu trúc hạt nano bạc được xem là an toàn và là tác nhân sinh
học chống lại và ngăn chặn sự nhiễm khuẩn. Mối hạt nano bạc có kích thước
từ 1-100 nm, chúng bao gồm một tập hợp nhất định các nguyên tử bạc, số
lượng tùy thuộc vào kích thước của hạt nano.Mỗi hạt nano bạc có kích thước
9 nm có chứa khoảng 2400 nguyên tử bạc. Các hạt nano bạc có thể được
hoặc không được tích điện trên bề mặt của nó và có thể giải phóng ra các ion
bạc. Một số tài liệu đã chứng minh rằng khả năng diệt khuẩn của bạc có liên
quan trực tiếp đến số lượng ion bạc được giải phóng.
2.2.2. Các ứng dụng của nano bạc
Nano bạc hiện nay được áp dụng trong rất nhiều các lĩnh vực.
Hầu như tất cả các ứng dụng này đều liên quan đến tính chất kháng
khuẩn của kim loại bạc. Ở kích thước nano hiệu quả diệt khuẩn của bạc
tăng lên nên đây là một ưu thế lớn của các hạt nano bạc so với các sản
phẩm sát khuẩn khác.
10
- Trong lĩnh vực hàng tiêu dùng: Các sản phẩm như tủ lạnh, máy điều
hòa, đồ dùng trẻ em, quần áo…với nhiều nhãn mác khác nhau nhưng đều
được quảng cáo khả năng diệt khuẩn đang được bầy bán trên thị trường với
số lượng rất lớn.
- Trong y học: Bạc được sử dụng trong y tế từ rất lâu trong lịch sử
nhân loại. Ngay tử thời xa xưa, Hipocrat đã công nhận bạc có tính chất ngăn
chặn được một số bếnh cho con người. Bạc được sử dụng như một kháng
sinh tự nhiên dưới dạng muối bạc nitrat trước khi con người phát minh ra
các kháng sinh như hiện nay.
Do bạc có tính sát khuẩn tự nhiên đặc biệt khi sử dụng như một chất
sát khuẩn thì bạc không có tác dụng phụ khi nó không tác dụng với các

công các phân tử lipid màng và dẫn tới sự phá hủy các chức năng của màng
tế bào.
Tác dụng của hạt nano đối với vi khuẩn E.coli:
Các vi khuẩn có cấu trúc màng khác nhau, đó là cơ sở để phân ra hai
nhóm vi khuẩn gram (-) và (+). Sự khác nhau về cấu trúc nằm trong sự tổ
chức các nhóm peptidoglycan (là các trùng hợp chứa các acidamin và các
nhóm đường nằm bên ngoài màng sinh chất và tạo nên cấu tạo thành tế bào),
là yếu tố quan trọng tạo nên cấu trúc màng tế bào. Các vi khuẩn gram (-)
chứa một lớp peptidoglycan mỏng (2-3nm), chiếm 5-20% khối lượng khô
của thành tế bào, nằm giữa màng tế bào chất và thành tế bào bên ngoài. Lớp
màng ngoài của tế bào vi khuẩn E.coli được tạo nên chủ yếu từ tập hợp các
phân tử Lipopolysaccharride (LPS) xếp sát lại với nhau, tạo ra một lớp màng
có hiệu quả thấm.
12
Nguồn:
ee.fr/khaocuu/nguyenlandung/cautructebaovk.htm .
Tổng điện tích tế bào vi khuẩn ở giá trị pH sinh học là âm do sự thừa
các nhóm carboxylic, chúng phân ly tạo ra bề mắt tích điện âm của tế bào.
Sự trái ngược về điện tích làm cho vi khuẩn và các hạt nano dính chặt vào
nhau và có tác dụng sinh học do có lực hút tĩnh điện. Điều này phù hợp với
trạng thái gắn chặt của các hạt nano với tế bào vi khuẩn phụ thuộc vào diện
tích bề mặt có hiệu lực tác dụng. Hạt nano bạc có diện tích bề mặt có hiệu
quả phản ứng lớn nên nó tăng hiệu quả kháng khuẩn so với các hạt có kích
cỡ lớn hơn, vì vậy mà chúng tác dụng độc với các vi sinh vật. Mặt khác do tế
bào vi khuẩn gram (+) có lớp peptidolycan dày hơn ở tế bào vi khuẩn
gram(-) nên nó cho phép các hạt bạc xâm nhập ít hơn, theo đó các vi khuẩn
gram (+) cũng ít nhạy cảm hơn các vi khuẩn gram (+).Cơ chế diệt khuẩn do
sự xâm nhập của các hạt nano vào bên trong tế bào vẫn chưa được hiểu hoàn
toàn. Nhưng các nghiên cứu chỉ ra rằng: Khi E.coli được xử lý với bạc có sự
thay đổi cấu trúc hình thái học trên màng tế bào và nó gây ra sự tăng tính

hydrogen cũng có thể liên quan đến. Ngoài ra các ion bạc có xu hướng tác
dụng thông qua sự liên kết với các nhóm chức chức năng của các enzyme.
Các ion bạc gây ra sự giải phóng các ion K
+
từ vi khuẩn. Vì vậy, tương bào
hay màng tương bào là nơi liên quan đến nhiều enzyme quan trọng là vùng
đích tác dụng quan trọng của các ion bạc.
14
Các ion bạc gây ức chế sự sinh trưởng của tế bào vi khuẩn một cách rõ
rệt và được lắng đọng lại trong các không bào và vách tế bào giống như các
hạt nhỏ. Chúng ức chế quá trình phân chia tế bào, phá hủy màng tế bào và
các yếu tố bên trong tế bào. Kích thước các tế bào vi khuẩn tăng lên, màng
tương cùng các thành phần của tương bào và lớp màng ngoài tế bào có cấu
trúc không bình thường. Cuối cùng, các ion bạc tác dụng với các acid
nucleic. Mặc dù ý nghĩa của sự tác dụng này đối với hoạt tính gây chết tế
bào vi khuẩn của các ion bạc chưa được hiểu rõ nhưng các ion bạc ưu tiên
tác dụng với các bazơ hơn là các nhóm phosphate trên các acid nucleic. Tác
dụng này làm các DNA mất khả năng tự nhân lên dẫn đến không tạo vòng
được. Mặt khác các ion bạc còn có thể tương tác với phospholipids ở các
bơm proton trên màng tế bào vi khuẩn, điều này dẫn đến sự đình trệ các
gradient proton trên màng và do đó gây ra ngưng trệ các cơ chế tổng hợp tế
bào kết quả làm chết tế bào.
Các ion bạc rõ ràng là không chỉ có một cơ chế tác động. Chúng tương
tác với một lượng lớn các quá trình ở mức độ phân tử bên trong tế bào vi
sinh vật và do đó gây ra rất nhiều hậu quả như từ giảm sinh trưởng phát
triển, mất hiệu quả hoạt động cho tới gây chết tế bào. Các cơ chế này phụ
thuộc vào cả nồng độ ion bạc hiện diện và tính mẫn cảm của loài vi sinh vật
15
đối với bạc. Thời gian tiếp xúc, nhiệt độ, pH và cả sự hiện diện của nước tự
do đều ảnh hưởng đến cả tốc độ và mức độ của tác dụng kháng khuẩn.