MỤC LỤC
CHƯƠNG I ...................................................................................................................... 5
TỔNG QUAN .................................................................................................................. 5
1.1. Tổng quan về tình hình nghiên cứu .................................................................... 5
1.1.1.

Tình hình nghiên cứu ngoài nước ............................................................ 5

1.1.2.

Tình hình nghiên cứu trong nước ............................................................. 6

1.2. Tổng quan về chitosan ........................................................................................ 7
1.2.1.

Cấu trúc của chitosan ............................................................................... 7

1.2.2.

Đặc tính của chitosan ............................................................................... 8

1.2.3.

Ứng dụng của chitosan ............................................................................. 9

1.2.3.1

Trong nông nghiệp ................................................................................ 9

1.2.3.2


Ứng dụng của nano vàng ........................................................................ 15

1.4.3.1

Hạt nano vàng trong phân tích chất .................................................... 15

1.4.3.2

Hạt nano vàng trong xúc tác ............................................................... 15

1.4.3.3

Hạt nano vàng trong y sinh học .......................................................... 15

1.5. Cơ chế bảo vệ hạt nano vàng của polymer ....................................................... 16
CHƯƠNG II ................................................................................................................... 18
THỰC NGHIỆM ............................................................................................................ 18
2.1. Hoá chất và dụng cụ - thiết bị ............................................................................. 18
2.1.1 Hoá chất ........................................................................................................ 18
2.1.2 Dụng cụ ......................................................................................................... 19
2.1.3 Thiết bị sử dụng ............................................................................................ 19
2.2 Phương pháp......................................................................................................... 20
1


2.2.1 Quy trình thí nghiệm theo sơ đồ sau ............................................................. 20
2.2.2 Các phương pháp phân tích được sử dụng ................................................... 23
2.2.2.1. Phương pháp chụp ảnh TEM ................................................................ 23
2.2.2.2. Phương pháp nhiễu xạ tia X (XRD) ...................................................... 23
2.2.2.2. Phương pháp ghi phổ UV-Vis............................................................... 24

Hình 3. 2: Hình các nhóm mẫu dung dịch keo nano vàng khi sử dụng chất khử là TSC.
........................................................................................................................................ 28
Hình 3. 3: Phổ UV-Vis của các dung dịch nano vàng khi sử dụng chất khử là TSC của
các sản phẩm nhóm 1. .................................................................................................... 28
Hình 3. 4: Phổ UV-Vis của các dung dịch nano vàng khi sử dụng chất khử là TSC của
các sản phẩm nhóm 2. .................................................................................................... 29
Hình 3. 5: Phổ UV-Vis của các dung dịch nano vàng khi sử dụng chất khử là TSC của
các sản phẩm nhóm 3. .................................................................................................... 30
Hình 3. 6: Phổ UV-Vis của các dung dịch nano vàng khi sử dụng chất khử là TSC của
các sản phẩm nhóm 4. .................................................................................................... 31
Hình 3. 7: Phổ UV-Vis của các dung dịch nano vàng khi sử dụng chất khử là TSC của
các sản phẩm nhóm 5. .................................................................................................... 32
Hình 3. 8: Dung dịch keo nano vàng của nhóm 1’, với chất khử là nano chitosan, tỉ lệ
TPP:CHI = 1:4, nồng độ muối vàng là 0,0512 mM, tăng thời gian tiếp xúc với vi sóng
từ 10 phút lên 12, 14, 16, 18 phút. ................................................................................. 35
Hình 3. 9: Dung dịch keo nano vàng của nhóm 2’, với chất khử là nano chitosan, tỉ lệ
TPP:CHI = 1:5, nồng độ muối vàng là 0,0534 mM, tăng thời gian tiếp xúc với vi sóng
từ 10 phút lên 12, 14, 16, 18 phút. ................................................................................. 35
Hình 3. 10: Dung dịch keo nano vàng của nhóm 3’, với chất khử là nano chitosan, tỉ lệ
TPP:CHI = 1:6, nồng độ muối vàng là 0,0548 mM, tăng thời gian tiếp xúc với vi sóng
từ 10 phút lên 12, 14, 16, 18 phút. ................................................................................. 36
Hình 3. 11: Dung dịch keo nano vàng của nhóm 4’, với chất khử là nano chitosan, tỉ lệ
TPP:CHI = 1:6, nồng độ muối vàng là 0,1091 mM, tăng thời gian tiếp xúc với vi sóng
từ 10 phút lên 12, 14, 16, 18 phút. ................................................................................. 36
Hình 3. 12: Cấu trúc hóa học của natri TPP. ................................................................. 37
Hình 3. 13: Cơ chế tương tác giữa CS và TPP. ............................................................. 37
Hình 3. 14: Mối quan hệ giữa tinh thể và nối ngang ion: (a) chitosan tinh thể ban đầu;
(b) chitosan tạo nối ngang ion thấp; (c) chitosan tạo nối ngang ion cao. ...................... 38
3


vời và không thể phủ nhận của nó. Góp phần trong thế giới nano đó có nano vàng.
Vì vậy hiện nay, nghiên cứu về nano nói chung và nano vàng nói riêng vẫn là vấn
đề được quan tâm.
1.1.1. Tình hình nghiên cứu ngoài nước
Sự phát triển mạnh mẽ của công nghệ nano đã mang lại thật nhiều những ứng
dụng thực tiễn trong cuộc sống và tiềm tàng những ứng dụng khác vẫn còn đang
trên đà nghiên cứu và phát triển. Nano vàng đã thể hiện được vị trí riêng của mình
và lần lượt xuất hiện trong nhiều lĩnh vực. Đầu tiên là lĩnh vực bảo vệ môi trường
như xử lý nước thải bằng màng thẩm thấu ngược [3], phát hiện ra các ion kim loại
độc hại (Ruud Risel) [7]… . Trong lĩnh vực vật liệu: góp phần tạo nên điện trở
màng mỏng (Nadejda Krasteva) [8], đầu cảm thụ điện hóa (Shaojun Guo) [9], kết
hợp với pentacene tạo nên linh kiện nhớ mới [10]... . Lĩnh vực quan trọng không
kém là xúc tác: xúc tác trên vật liệu xốp (Thomas F. Jaramillo) [11], kết hợp với
ống carbon nano (Yu Shi) [12], xúc tác cho phản ứng oxy hóa CO (Ruud Grisel)
[5]… . Ngoài ra, một lĩnh vực rất quan trọng và không thể thiếu để ta có thể thấy
được tầm quan trọng, khả năng tuyệt vời của nano vàng đó chính là trong lĩnh vực y
sinh: bảo vệ ion Li+ cũng là nhu cầu cho công nghiệp hiện nay (Sherine O. Obare)
[13], đầu cảm biến sinh học biosensor (Wenjuan Wang) [13], bảo vệ DNA, phân
tích protein, thí nghiệm hoạt động của enzyme, phân tích tế bào (ZhenxinWang)
[14], phát quang, tạo ảnh sinh học (B. Devika Chithrani) [15], phát hiện và góp
phần trị bệnh ung thư [15, 31]. Trong lĩnh vực y sinh này, nano vàng vẫn đang được
tiếp tục nghiên cứu để tìm tòi thêm những khả năng tuyệt vời của nó. Vậy nano
5


vàng đã thể hiện tốt vai trò của mình trong lĩnh vực chăm sóc sức khỏe, không
những thế nano vàng còn góp phần trong lĩnh vực chăm sóc sắc đẹp, cụ thể đó là
thành phần quan trọng trong các loại kem dưỡng da để chống lão hóa [32].
1.1.2. Tình hình nghiên cứu trong nước
Trong lĩnh vực Nano, người ta chia làm 3 khái niệm: Khoa học Nano, Công

các liên kết α-(1-4)-glycoside, do vậy chitosan có thể gọi là poly
α-(1-4)-2-amino-2-deoxy-D-glucose hoặc là poly α-D- glucosamin.
OH
HO
HO

OH

O
O

OH

O
O

NH2

O
OH

NH2
n

NH2

Chitosan

Hình 1. 1: Công thức cấu tạo của chitosan.
Thực tế, deacetyl hóa thường xảy ra không hoàn toàn nên trong phân tử chitosan vẫn

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 thụ cao đối với các kim loại nặng.

•

Ở pH < 6,3, chitosan có tính điện dương cao.

8


•

Trong phân tử chitosan có chứa các nhóm chức -OH, -NHCOCH3 trong các mắt
xích N-axetyl-D-glucozamin và nhóm –OH, nhóm –NH2 trong các mắt xích Dglucosamin 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- [18].

•

Mặt khác chitosan là polime mà các monome được nối với nhau bởi các liên kết
α-(1-4)-glycoside; các liên kết này rất dễ bị cắt đứt bởi các chất hoá học như:
acid, bazơ, tác nhân oxy-hóa và các enzim thuỷ phân.

1.2.3. Ứng dụng của chitosan
1.2.3.1 Trong nông nghiệp
Dùng làm phân bón:
Chitosan bị phân hủy sinh học trong khoảng 2 tháng và giúp cải thiện đáng kể hệ vi

giảm cholesterol và lipid trong máu, chống khối u và ung thư.
Các nhà nghiên cứu cho rằng, bổ sung chitosan vào khẩu phần ăn cũng làm cho sức
khỏe tăng cường. Do đó nhiều nước đặc biệt là Nhật, chitosan và các dẫn xuất được
đưa vào thực phẩm như là một phụ gia.
1.2.3.4 Ứng dụng của chitosan trong lĩnh vực y – sinh học
Ngoài việc tạo ra thực phẩm dinh dưỡng chitosan còn tạo ra thực phẩm có ý nghĩa
quan trọng trong y học tăng cường miễn dịch cho cơ thể, có khả năng dùng cho các
bệnh nhân bị nhiễm HIV/AIDS vốn bị suy giảm hệ miễn dịch.
Chitosan-vật liệu trị bỏng: Chitosan có thể tạo dạng màng xốp hút nước mạnh và có
khả năng kết hợp sinh học với các tế bào mô, oxy thấm qua màng chitosan tương đối
dễ dàng nên có tác dụng chữa bỏng tốt.
Chitosan tác dụng làm giảm cholesterol trong ruột. So với cholestyramine là chất
thường được sử dụng như một tác nhân làm giảm cholesterol trong y học thì chitosan
có nhiều ưu điểm và được sử dụng như một tác nhân cholesterol tự nhiên[19].
Chitosan tác nhân cầm máu: do dù ở nồng độ thấp chitosan cũng có khả năng
ngưng kết các tế bào hồng cầu.
10


Chitosan có khả năng trung hòa acid nên có tác dụng chữa trị bệnh dạ dày. Điều
này đã được chứng minh ở chó và chuột. Người ta cho rằng chitosan có đặc tính tương
tự với các chất bao vùng dạ dày. Do đó, chitosan dùng điều chế chất làm giảm bớt độ
chua trong dạ dày.
Chitosan dùng làm vật liệu y sinh học và dược phẩm: chitosan được sử dụng trong
việc cấy ghép vào mô động vật, làm chỉ khâu tự tan trong phẫu thuật và làm vỏ bọc bên
ngoài các loại thuốc tan chậm.
1.3. Tổng quan về nano chitosan
Chitosan được sử dụng làm nguyên liệu điều chế hạt nano chitosan trong những
năm gần đây. Với nhiều tính năng như tính tương thích sinh học, phân hủy sinh học,
bám dính màng và không độc hại, nó trở thành nguyên liệu cho nhiều ứng dụng y sinh

Au+ tạo thành các nguyên tử Au, sau đó các nguyên tử này sẽ liên kết với nhau tạo ra
hạt nano vàng. Các phương pháp chế tạo top-down ít được dùng nhưng trong thời gian
gần đây có nhiều tiến bộ trong việc nghiên cứu theo phương pháp này.
1.4.1.1.Phương pháp khử hóa học
Vàng được chuẩn bị bằng cách khử dung dịch acid chloroauric (HAuCl4) bằng các
tác nhân khử như sodium citrate, quá trình khử này bị chi phối bởi một số yếu tố như
nhiệt độ, nồng độ của tác nhân phản ứng. Ngoài ra, một số tác nhân khử khác thường
được dùng tetrakis(hydroxymethyl)phosphoniumchloride (THPC), borohydride.
1.4.1.2.Phương pháp ăn mòn laser
Đây là phương pháp từ trên xuống [22]. Vật liệu ban đầu là một tấm vàng được đặt
trong một dung dịch có chứa một chất hoạt hóa bề mặt. Một chùm laser xung có bước
sóng 532 nm, độ rộng xung là 10 ns, tần số 10 Hz, năng lượng mỗi xung là 90 mJ,
đường kính vùng kim loại bị tác dụng từ 1-3 mm. Dưới tác dụng của chùm laser xung,
các hạt nano vàng có kích thước khoảng 10 nm được hình thành và được bao phủ bởi

12


chất hoạt động bề mặt CnH

2n+1SO4Na

với n = 8, 10, 12, 14 với nồng độ từ 0,001 đến

0,1 M.
1.4.1.3.Phương pháp khử vật lí
Phương khử vật lí dùng các tác nhân vật lí như điện tử [23], sóng điện từ năng lượng
cao như tia gamma [24], tia tử ngoại [25], tia laser [26] khử ion kim loại thành kim
loại. Dưới tác dụng của các tác nhân vật lí, có nhiều quá trình biến đổi của dung môi và
các phụ gia trong dung môi để sinh ra các gốc hóa học có tác dụng khử ion thành kim

hưởng của quá trình tương tác giữa các hạt.
1.4.2.2.Tính chất điện
Tính dẫn điện của vàng rất tốt, hay điện trở của vàng nhỏ nhờ vào mật độ điện tử tự
do cao trong đó. Đối với vật liệu khối, các lí luận về độ dẫn dựa trên cấu trúc vùng
năng lượng của chất rắn. Điện trở của vàng đến từ sự tán xạ của điện tử lên các sai
hỏng trong mạng tinh thể và tán xạ với dao động nhiệt của nút mạng (phonon).
1.4.2.3.Tính chất từ
Vàng có tính nghịch từ ở trạng thái khối do sự bù trừ cặp điện tử. Khi vật liệu thu
nhỏ kích thước thì sự bù trừ trên sẽ không toàn diện nữa và vật liệu có từ tính tương
đối mạnh.
1.4.2.2 Tính chất nhiệt
Nhiệt độ nóng chảy Tm của vật liệu phụ thuộc vào mức độ liên kết giữa các nguyên
tử trong mạng tinh thể. Trong tinh thể, mỗi một nguyên tử có một số các nguyên tử lân
cận có liên kết mạnh gọi là số phối vị. Các nguyên tử trên bề mặt vật liệu sẽ có số phối
vị nhỏ hơn số phối vị của các nguyên tử ở bên trong nên chúng có thể dễ dàng tái sắp
xếp để có thể ở trạng thái khác hơn. Như vậy, nếu kích thước của hạt nano giảm, nhiệt
độ nóng chảy sẽ giảm. Ví dụ: hạt nano vàng ở kích thước 2 nm có Tm = 500°C, kích
thước 6 nm có Tm = 950°C [27].

14


1.4.3. Ứng dụng của nano vàng
1.4.3.1 Hạt nano vàng trong phân tích chất
Hạt nano vàng có thể được sử dụng như một cảm biến, tính chất quang của nano vàng
có thể thay đổi khi liên kết với các phân tử nhất định, cho phép phát hiện và định lượng
các chất phân tích [33].
1.4.3.2 Hạt nano vàng trong xúc tác
Hạt nano vàng làm xúc tác trong phản ứng oxy hóa CO thành CO2 được ứng dụng
dùng trong các máy làm sạch không khí trong nhà, dùng trong mặt nạ khí, dùng để làm

Các hệ có nước hầu hết được làm ổn định bằng cách sử dụng một lớp đôi tĩnh điện,
cũng có thể ngăn chặn sự keo tụ bằng một lớp các phân tử hữu cơ hấp phụ dày, lớp này
tạo nên lớp chắn không gian. Khi các lớp của các hệ gần nhau chồng lên nhau, chuyển
động tự do của mạch bị giảm bớt, kết quả làm giảm entropy của hệ. Đồng thời, các
phân tử dung môi bao quanh mạch polymer bị ép chặt khiến mất năng lượng, về cơ bản
áp lực thẩm thấu được tạo ra có xu hướng hút chất lỏng quay trở lại khoảng trống giữa

16


các hạt rời ra. Để tạo ra một lớp chắn hữu hiệu, lớp hấp phụ cần phải đáp ứng các yêu
cầu sau: (1) Bề mặt hạt phải được bao phủ hoàn toàn (nhằm ngăn chặn mạch polymer
tiếp xúc với các hạt, gây ra hiện tượng gọi là keo tụ liên kết cầu), (2) Polymer cần phải
neo chắc vào bề mặt để nó không bị chuyển vị trong va chạm Brown, (3) Lớp phải đủ
dày (thông thường > 3 nm) để giữ các điểm tiếp cận gần nhất bên ngoài phạm vi của
lực hút Van der Waals, (4) Phần không được neo của polymer cần phải được solvate
hoá hoàn toàn bằng chất lỏng. Các copolymer khối là các lớp chắn không gian đặc biệt
hữu hiệu, do một đầu có thể được hấp phụ mạnh trên bề mặt, còn đầu kia có ái lực cao
đối với dung môi. Ái lực của dung môi đối với polymer càng cao thì việc làm ổn định
bằng enthalpy càng lớn. Trong việc làm ổn định điện không gian, lực đẩy tĩnh điện
được kết hợp với hiệu ứng không gian [4].

17


CHƯƠNG II

THỰC NGHIỆM
2.1. Hoá chất và dụng cụ - thiết bị
2.1.1 Hoá chất


Trisodiumcitrat (TSC)

C6H5Na3O7.2H2O Trung Quốc

99,0%.

Sodium Tripoliphosphate

Na5P3O10

Trung Quốc

99,0%

Nước tinh khiết

Merck

95,0%.

NaOH

Trung Quốc

96,0%

KOH

Trung Quốc

KHTN, Tp. HCM).
• Lò vi sóng, Sharp R-219, Nhật Bản, (Phòng Hoá Lý Ứng Dụng, ĐH KHTN
Tp. HCM).
• Máy ly tâm, Rotofix 32A (Bộ môn Hoá vô cơ, ĐH KHTN, Tp. HCM).
• Máy đo pH IQ Scientific Instruments, (Phòng Hoá lý ứng dụng, ĐH KHTN Tp.
HCM).
• Máy quang phổ UV-Vis-NIR-V670, JACCO, Nhật (Phòng Hóa lý ứng dụng,
ĐH KHTN, Tp. HCM).
• Máy TEM, JEM-1400, Nhật (Phòng thí nghiệm polyme, ĐH Bách Khoa, Tp.
HCM).
• Máy nhiễu xạ tia X BRUKER XRD-D8 ADVANCE, Đức (Viện Khoa Học Vật
Liệu Ứng Dụng-Viện Khoa Học Công Nghệ Việt Nam).

19


2.2 Phương pháp
2.2.1 Quy trình thí nghiệm theo sơ đồ sau
Cân chitosan (CHI)

CH3COOH (99.5%)
Pha trong nước cất 2 lần
Khuấy từ 1500 vòng/phút, 2 giờ
CH3COOH (10%)

Hoà tan chitosan vào CH3COOH (10%)

Dung dịch muối vàng
HAuCl4


bằng pipet vào dung dịch trên, khuấy đều.
Bước 4: Cho một thể tích dung dịch muối vàng bằng micropipet vào dung dịch
trên, khuấy đều.
Dùng micropipet lấy một lượng xác định dung dịch muối vàng cho vào dung
dịch đang được khuấy trên bếp điện từ trên. Dung dịch muối vàng có màu vàng,
nhưng thể tích dung dịch muối vàng cho vào là rất nhỏ so với thể tích của chitosan
nên màu của dung dịch vẫn là trong suốt.
Bước 5: Phản ứng trong lò vi sóng.

21


Hình 2. 2.Thực hiện phản ứng trong lò vi sóng.
Đưa dung dịch có chứa Chitosan, TSC 5% hoặc TPP 0,25%, muối vàng vào lò
vi sóng, tiến hành phản ứng với các công suất khác nhau, chọn thời gian thực hiện
+3
0
phản ứng chuyển Au → Au để chế tạo hạt nano vàng. Nhận diện sự hình

thành của hạt nano vàng bằng việc quan sát sự chuyển màu của dung dịch từ
không màu sang màu hồng. Khi dung dịch có màu hồng tức là có phản ứng xảy ra
và khi đó hạt nano vàng đã được tạo thành.
Bước 6: Khuấy dung dịch sau phản ứng để tránh sự kết tụ của các hạt nano
vàng.
Cốc dung dịch sau khi đã chuyển thành màu hồng trong lò vi sóng, được lấy ra
và đặt trên bếp khuấy từ, khuấy khoảng 15 phút để giải nhiệt cho dung dịch.
Các dung dịch nano vàng sau phản ứng sẽ được lưu trữ để xác đinh tính chất
của chúng.

22

chitosan. (2) Dùng phương pháp tạo gel ion giữa Chitosan và Tripoliphosphat để tạo
nano chitosan và nano chitosan tạo thành khử muối vàng thành các hạt nano vàng.
- Với phương pháp khử bằng TSC, thời gian tiếp xúc với vi sóng tốt nhất là 10
phút. Khi tăng nồng độ muối vàng, tăng chất khử, đỉnh phổ nằm trong khoảng từ 523
đến 528 nm, với cường độ đỉnh tăng dần.
- Với phương pháp sử dụng TPP và Chitosan, đã khảo sát các yếu tố ảnh hưởng
đến quá trình tạo hệ keo như: nồng độ muối vàng, tỷ lệ TPP:CHI, thời gian tiếp xúc với
vi sóng. Kết quả cho thấy với nồng độ muối vàng (ứng với thể tích 0,25 ml), ti lệ TPP:
CHI = (1:6), thời gian 18 phút cho kết quả tốt nhất. Kết quả cũng cho thấy khi tăng
nồng độ muối vàng hoặc tăng thời gian phản ứng có sự dịch chuyển đỉnh hấp thu về
bước sóng cao hơn và cường độ đỉnh hấp thu mạnh hơn.
- Các kết quả phân tích XRD đã minh chứng hạt nano tạo thành là hạt nano vàng,
với các đỉnh trùng với giản đồ chuẩn của kim loại vàng.
- Các kết quả TEM cho thấy hạt nano vàng tạo thành có dạng hình cầu kích thước
dưới 10 nm (với thể tích muối vàng là 0,25 ml). Tăng nồng độ muối vàng, có sự xuất
hiện của hạt có hình ovan tam giác do sự phát triển dị hướng của hạt nano.

48