1 - LỜI MỞ ĐẦU

- 1 -

LỜI MỞ ĐẦU

Tính cấp thiết của đề tài

Ngày nay, khoa học và công nghệ nano được xem là một lĩnh vực công nghệ

mới. Ngành khoa học này phát triển rất nhanh chóng nhằm chế tạo ra vật liệu có

kích thước rất bé (trong khoảng từ 0,1 – 100 nm). Loại vật liệu này có nhiều tính

chất đặt biệt và khả năng ứng dụng rộng rãi trong khoa học và đời sống con người.

Vấn đề được quan tâm nhiều trong thế giới hiện đại ngày nay là làm sao chế

tạo, ứng dụng sản phẩm nano vào đời sống mà không ảnh hưởng sức khỏe của con

người cũng như môi trường chung quanh.

Trên cơ sở đó, đề tài: “NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP XANH KEO NANO

VÀNG VÀ ỨNG DỤNG CHẾ TẠO KEM TRỊ PHỎNG MAU LIỀN SẸO” được

chọn làm luận văn tốt nghiệp.

Cơ sở khoa học của đề tài

Đề tài được tiến hành dựa trên các kết quả nghiên cứu tổng hợp nano vàng và

các thử nghiệm, ứng dụng của chúng trong lĩnh vực y – sinh học thông qua các công

trình đã công bố.

Hiện nay, nano vàng được chế tạo bằng nhiều phương pháp, trong đó phương

pháp khử polyol có hỗ trợ nhiệt vi sóng đang là một phương pháp được quan tâm

hơn cả. Ưu điểm của phương pháp này là không sử dụng các chất khử độc hại, đồng

thời nhiệt vi sóng cho phản ứng nhanh, hạt nano tạo thành có kích thước nhỏ và

đồng đều, là một phương pháp tổng hợp xanh, thân thiện với môi trường. Bệnh

phỏng sau khi lành bệnh thường để lại những vết sẹo lồi hoặc lõm làm mất vẽ đẹp

của người bị phỏng, và sau đó thường phải qua khâu phẩu thuật thẩm mỹ rất đau

đớn và tốn kém. Công ty Domesco sản xuất kem nghệ trị phỏng với hoạt chất nano

curcumin, việc bổ sung nano vàng tạo hiệu ứng cộng hợp với nano curcumin cũng

như kem nền, có khả năng kích thích tế bào non phát triển, đồng thời tẩy các tế bào

chết làm cho các vết phỏng lành mau liền sẹo. Sản phẩm dung dịch keo nano vàng

- 2 -

chế tạo được được ứng dụng trong kem trị phỏng mau liền sẹo có ý nghĩa khoa học

thực tiễn cao, có khả năng ứng dụng vào trong đời sống của con người.

Mục tiêu của đề tài

Nghiên cứu quy trình tổng hợp xanh keo nano vàng bằng phương pháp khử

muối vàng trong môi trường glycerin (phương pháp polyol có hỗ trợ nhiệt vi sóng)

với tác nhân bảo vệ là polyvinyl pyrrolidone (PVP). Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng

tới kích thước hạt nano vàng tạo thành và khả năng kháng khuẩn của vàng. Định

hướng ứng dụng dung dịch keo nano vàng tạo thành trong kem trị phỏng mau liền

sẹo với đơn vi ứng dụng là công ty Domesco – Đồng Tháp.

Nội dung nghiên cứu

Bằng phương pháp khử hóa học xây dựng quy trình tổng hợp dung dịch keo

nano vàng với glycerin vừa là chất khử vừa là môi trường phân bố với tác nhân bảo

vệ là PVP.

Khảo sát sự ảnh hưởng của tỉ lệ HAuCl4/PVP, nhiệt độ phản ứng đến kích

thước của hạt nano vàng tạo thành.

Khảo sát khả năng kháng khuẩn của dung dịch keo nano vàng tạo thành.

Định hướng ứng dụng dung dịch keo nano vàng vào trong sản phẩm kem trị

phỏng mau liền sẹo.

Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài

Việc chế tạo các hạt nano vàng còn khá mới đối với nền khoa học Việt Nam

nên đề tài luận văn rất có ý nghĩa khoa học. Sản phẩm dung dịch keo nano vàng của

đề tài được ứng dụng chế tạo kem trị phỏng mau liền sẹo góp phần giải quyết vấn

đề thẩm mỹ cho người bị phỏng. Kết quả của luận án là cơ sở khoa học cho những

nghiên cứu tiếp theo việc chế tạo hạt nano kim loại khác bằng phương pháp khử

polyol. Ngoài ra, các kết quả còn là cơ sở cho các nghiên cứu ứng dụng tiếp theo

của nano vàng vào trong y học, sinh học, môi trường…

- 3 -

Chương 1: TỔNG QUAN

1.1. Khái niệm và sự ra đời của công nghệ nano

1.1.1. Khái niệm

Vật liệu nano là vật liệu trong đó có ít nhất một chiều có kích thước nano

mét. Về trạng thái của vật liệu người ta chia thành ba trạng thái rắn, lỏng, khí. Hiện

nay, vật liệu nano được nghiên cứu chủ yếu là vật liệu ở trạng thái rắn.

Về hình dáng vật liệu người ta phân chia thành các loại sau: ba chiều có kích

thước nano (hạt nano, đám nano), hai chiều có kích thước nano (màng mỏng), một

chiều (dây mỏng). Ngoài ra, còn có vật liệu có cấu trúc nano hay nanocompozit

trong đó chỉ có một phần của vật liệu có kích thước nano hoặc cấu trúc của nó có

nano không chiều.

Các chất rắn ở nhiệt độ thường có thể được chia thành kim loại, gốm, chất

bán dẫn polymer... Các chất này có thể chia nhỏ nữa thành vật liệu sinh học, vật liệu

xúc tác... Tất cả các chất này ẩn chứa nhiều tính chất khác dưới dạng nano.

1.1.2. Sự ra đời của công nghệ nano

Thuật ngữ công nghệ nano xuất hiện từ những năm 70 của thế kỷ XX liên

quan đến công nghệ chế tạo cấu trúc vi hình của mạch vi điện tử. Độ chính xác ở

đây đòi hỏi rất cao từ 0,1 – 100 nm tức là phải chính xác đến từng lớp nguyên tử,

phân tử. Mặt khác, quá trình vi hình hóa các linh kiện cũng đòi hỏi người ta phải

nghiên cứu các lớp mỏng bề dày cỡ nm, các sợi mảnh có bề ngang cỡ nm, các hạt

có đường kính cỡ nm. Phát hiện ra hàng loạt hiện tượng, tính chất mới mẻ có thể

ứng dụng vào nhiều chuyên ngành rất khác nhau để tạo thành các ngành khoa học

mới gắn thêm chữ nano. Hơn nữa, việc nghiên cứu các quá trình sống xảy ra trong

tế bào cho thấy sự sản xuất ra các chất cho sự sống như protein đều được thực hiện

bởi sự lắp ráp vô cùng tinh vi các phân tử với nhau mà thành, tức là cũng ở trong

công nghệ nano.

- 4 -

1.2. Tổng quan về tình hình nghiên cứu

Nếu thế kỷ XX được coi là cuộc cách mạng về công nghệ thông tin, thì thế kỷ

XXI hứa hẹn sẽ là thế kỷ của công nghệ nano (CNNN). Ngày nay, công nghệ nano

đang trên đà phát triển như vũ bão, sản phẩm được làm từ nguyên vật liệu có kích

cỡ nano đã được ứng dụng rộng rãi trong lĩnh vực công nghiệp và trên thị trường.

Hình 1.1: Các sản phẩm ứng dụng của CNNN

- 5 -

Góp phần trong thế giới nano không thể không nhắc đến nano vàng, với

những ứng dụng tuyệt vời không thể phủ nhận của nó.

Hình 1.2: Các lĩnh vực ứng dụng của nano vàng

1.2.1. Tình hình nghiên cứu ngoài nước

Từ xưa, ở phương đông cũng như phương tây đặc biệt là Ấn độ, Ai Cập,

Trung Quốc, ngoài chức năng làm đồ trang sức và có giá trị thay thế trong mua bán

hàng hóa, vàng còn được dùng để làm thuốc chữa bệnh. Công nghệ nano đang phát

triển với tốc độ chóng mặt và nano vàng đã thể hiện được vai trò quan trọng của nó

trong các lĩnh vực như: đầu tiên là lĩnh vực bảo vệ môi trường: phát hiện ra các ion

độc hại, xử lý nước bằng màng thẩm thấu ngược [1]… Một lĩnh vực quan trọng

không kém đó là lĩnh vực vật liệu: kết hợp với pentacene tạo nên linh kiện nhớ mới,

đầu cảm thụ điện hóa, góp phần tạo nên điện trở màng mỏng [11]… Trong lĩnh vực

- 6 -

xúc tác: xúc tác trên vật liệu xốp [13], xúc tác cho phản ứng oxy hóa CO, kết hợp

với ống carbon nano [14]… Ngoài ra, một lĩnh vực rất quan trọng thể hiện được khả

năng tuyệt vời của nano vàng đó là lĩnh vực y học, phân tích tế bào [15], phát quang

tạo ảnh sinh học [6], phát hiện và góp phần trị bệnh ung thư [15, 16]. Không dừng

lại ở đây, nano vàng vẫn đang được tiếp tục nghiên cứu để tìm ra những khả năng

tuyệt vời khác của nó. Gần đây các nhà khoa học đã thành công trong việc đưa nano

vàng vào lĩnh vực chăm sóc sức khỏe và chăm sóc sắc đẹp, cụ thể đó là đã thành

công trong việc đưa nano vàng vào trong thành phần của kem nền để chống nhăn

vùng mắt, kích thích tế bào non phát triển [17]…

1.2.2. Tình hình nghiên cứu trong nước

Ở nước ta, trong lĩnh vực nano người ta chia làm 3 khái niệm: khoa học

nano, công nghệ nano, vật liệu nano.

Khoa học nano: là ngành khoa học nghiên cứu về các hiện tượng và sự can

thiệp vào vật liệu tại các quy mô nguyên tử, phân tử và đại phân tử. Tại các quy mô

đó, tính chất của các vật liệu khác hẳn với tính chất của chúng tại quy mô lớn hơn.

Công nghệ nano: là việc thiết kế, phân tích đặc trưng, chế tạo và ứng dụng

các cấu trúc, thiết bị và hệ thống bằng việc điều khiển hình dáng và kích thước trên

quy mô nano met.

Vật liệu nano: là đối tượng của hai lĩnh vực khoa học nano và công nghệ

nano, nó liên kết hai lĩnh vực trên với nhau. Kích thước của vật liệu nano từ 0,1 nm

đến 100 nm.

Ngoài ra, các nhà hóa học còn có một khái niệm riêng gọi là hóa học nano.

Hóa học nano là các phương pháp chế tạo vật liệu và linh kiện nano bằng các phản

ứng hóa học.

Về thực chất thì nước ta chỉ mới bước đầu làm quen với các khái niệm trên.

Công nghệ nano đang ở giai đoạn nghiên cứu ở phòng thí nghiệm, bởi đầu tư cho

- 7 -

lĩnh vực này rất tốn kém. Viện khoa học và công nghệ Việt Nam đã có những

nghiên cứu mới về khoa học, công nghệ và vật liệu nano, cụ thể như:

- Xúc tác có cấu trúc nano vàng đã được triển khai từ những năm 2000 và đạt

được những kết quả rất khả quan. Xúc tác trên cơ sở nano vàng đã được ứng dụng

trong lĩnh vực xúc tác oxy hóa khí thải để giảm thiểu những chất khí độc hại như

NOX. Tuy chưa được ứng dụng vào thực tế nhưng công trình cũng đã được các nhà

khoa học trên thế giới đánh giá rất cao [4].

- Trung tâm nghiên cứu và triển khai công nghệ bức xạ - Viện năng lượng

nguyên tử Việt Nam, Viện Khoa học vật liệu ứng dụng, Viện Khoa học và công

nghệ Việt Nam, Phòng thí nghiệm công nghệ nano, Đại học Quốc Gia TP.HCM đã

hợp tác và nghiên cứu thành công nano vàng với kích thước hạt từ 16-25 nm bằng

phương pháp chiếu xạ gamma Co-60 vào dung dịch muối vàng HAuCl4 với chất ổn

định là Chitosan. Kết quả đã tạo ra được các hạt nano vàng có hình cầu và độ đồng

nhất cao [2].

1.3. Tổng quan về kim loại vàng

Vàng là nguyên tố hoá học có ký hiệu Au (L.aurum) và số nguyên tử 79

trong bảng tuần hoàn. Là kim loại chuyển tiếp mềm, dễ uốn, dễ dát mỏng, màu vàng

và chiếu sáng, vàng không phản ứng với hầu hết các hoá chất nhưng lại chịu tác

dụng của nước cường toan để tạo thành axít chloroauric cũng như chịu tác động của

dung dịch xyanua của các kim loại kiềm. Vàng có tính dẫn nhiệt và dẫn điện tốt,

không bị tác động bởi không khí. Nó không bị ảnh hưởng về mặt hoá học bởi nhiệt,

độ ẩm, ôxy và hầu hết chất ăn mòn. Kim loại này có ở dạng quặng hoặc hạt trong đá

và trong các mỏ bồi tích.

Vàng thuộc phân nhóm phụ nhóm IB, có 1 electron lớp ngoài cùng giống các

kim loại kiềm ns1, ở lớp thứ hai từ ngoài cùng vào có 18 electron.

Cấu hình: (n-1)s2(n-1)p6(n-1)d10ns1.

- 8 -

Lớp 18 electron chưa hoàn toàn bền và ở cách xa nhân nên có khả năng cho

đi một electron. Vì vậy vàng thể hiện nhiều trạng thái oxy hóa như: +1,+2,+3.

Nhưng phổ biến nhất là +1 và +3. Au(I), thường được gọi là aurous ion. Au(III)

auric là trạng thái ôxi hoá phổ biến và được thể hiện bởi AuCl3. Vàng rất khó bị oxy

hóa nhưng dễ bị khử do electron ngoài cùng khó mất hơn so với kim loại kiềm. Một

số tính chất vật lý đặc trưng của vàng như:

*Bán kính nguyên tử: R = 2,71 Ǻ .

* Năng lượng ion: 9,22 eV.

* Khối lượng riêng: 19,3 g/cm3.

* Nhiệt độ nóng chảy: 10630C.

* Nhiệt độ sôi: 28800C.

* Độ dẫn điện: λ = 40 (Hg = 1).

* Độ dẫn nhiệt: 39 (Hg = 1).

* Thế điện cực tiêu chuẩn: φ = 1,50V.

* Hàm lượng trong vỏ trái đất: HĐ = 5.10-7%

1.4. Nguyên lý chung chế tạo nano kim loại

Vật liệu nano được chế tạo bằng hai phương pháp.

- Phương pháp từ trên xuống (top-down), phương pháp tạo hạt kích thước

nano từ các hạt có kích thước lớn hơn.

- Phương pháp từ dưới lên (bottom-up), phương pháp hình thành hạt nano từ

các nguyên tử.

- 9 -

Hình 1.3: Sơ đồ chung cho các phương pháp chế tạo nano kim loại

1.4.1. Phương pháp từ trên xuống (top-down)

Nguyên lý của phương pháp này dùng kỹ thuật nghiền và biến dạng để biến

vật liệu thể khối với tổ chức hạt thô thành cỡ hạt kích thước nano. Đây là phương

pháp đơn giản, rẻ tiền nhưng khá hiệu quả, có thể tiến hành cho nhiều loại vật liệu

với kích thước khá lớn. Trong phương pháp nghiền, vật liệu ở dạng bột được trộn

lẫn với những viên bi được làm từ vật liệu rất cứng và đặt trong một cái cối. Máy

nghiền có thể là nghiền lắc, nghiền rung hoặc nghiền quay. Các viên bi cứng va

chạm vào nhau và phá vỡ bột đến kích thước nano. Kết quả thu được là vật liệu

nano không chiều (các hạt nano). Phương pháp biến dạng được sử dụng với các kỹ

thuật đặc biệt nhằm tạo ra sự biến dạng cực lớn mà không làm phá hủy vật liệu (có

thể >10 nm). Nhiệt độ có thể được điều chỉnh tùy thuộc vào từng trường hợp cụ thể.

Nếu nhiệt độ gia công lớn hơn nhiệt độ kết tinh lại thì được gọi là biến dạng nóng,

còn ngược lại thì được gọi là biến dạng nguội. Kết quả thu được là vật liệu nano

một chiều (dây nano) hoặc hai chiều (lớp có chiều dày nm). Ngoài ra, hiện nay

người ta còn dùng phương pháp quang khắc để tạo ra các cấu trúc nano phức tạp.

- 10 -

Tuy nhiên phương pháp này có nhược điểm là tạo ra vật liệu có tính đồng

nhất không cao, tốn nhiều năng lượng, trang thiết bị phức tạp [3, 7]…

1.4.2. Phương pháp từ dưới lên (bottom-up)

Nguyên lý của phương pháp này là hình thành vật liệu nano từ các nguyên tử

hoặc các ion. Phương pháp từ dưới lên được phát triển rất mạnh mẽ vì tính linh

động và chất lượng của sản phẩm cuối cùng. Phần lớn các vật liệu nano mà chúng ta

dùng hiện nay được chế tạo bằng phương pháp này. Ưu điểm của phương pháp này:

tiện lợi, kích thước các hạt nano tạo ra tương đối nhỏ, đồng đều, trang thiết bị phục

vụ cho phương pháp này cũng rất đơn giản. Phương pháp từ dưới lên có thể là

phương pháp vật lý, hóa học hoặc kết hơp cả hai phương pháp hóa-lý.

Phương pháp vật lý: là phương pháp tạo vật liệu nano từ nguyên tử hoặc

chuyển pha. Nguyên tử để hình thành vật liệu nano được tạo ra từ phương pháp vật

lý như bốc bay nhiệt. Phương pháp chuyển pha: vật liệu được nung nóng rồi cho

nguội với tốc độ nhanh để thu được trạng thái vô định hình, xử lý nhiệt để xảy ra

chuyển pha vô định hình - tinh thể (kết tinh). Phương pháp vật lý thường được dùng

để tạo ra các hạt nano, màng nano.

Phương pháp hóa học: là phương pháp tạo vật liệu nano từ các ion. Phương

pháp hóa học có đặc điểm là rất đa dạng vì tùy thuộc vào vật liệu cụ thể mà người ta

phải thay đổi kỹ thuật chế tạo cho phù hợp. Tuy nhiên chúng ta có thể phân loại các

phương pháp hóa học thành hai loại: hình thành vật liệu nano từ pha lỏng (phương

pháp kết tủa, sol-gel), và từ pha khí (nhiệt phân). Phương pháp này có thể tạo ra các

hạt nano, dây nano, ống nano, màng nano, bột nano…

Phương pháp kết hợp: là phương pháp tạo ra vật liệu nano dựa trên nguyên

tắc vật lý và hóa học như: điện phân ngưng tụ từ pha khí… phương pháp này có thể

tạo các hạt nano, dây nano, ống nano, màng nano, bột nano [3, 7]…

- 11 -

1.5. Các phương pháp chế tạo nano vàng

1.5.1. Phương pháp khử hóa học

Phương pháp khử hóa học là dùng các tác nhân hóa học để khử ion kim loại

thành kim loại. Thông thường các tác nhân hóa học ở dạng lỏng nên còn gọi là

phương pháp hóa ướt.

Dung dịch ban đầu là muối vàng HAuCl4. Tác nhân khử ion kim loại Au3+

thành Au0 là các chất hóa học như: citric acid, vitamin C, sodium borohydride

NaBH4, ethanol, ethylene glycol, glycerin, sodium citrate, poly sodium acrylate

(PSA) [8]. Nguyên tắc khử của phương pháp khử hóa học được thực hiện như sau:

(ion Au) Au3+ + X → Au0 (nguyên tử vàng kim loại) → nano Au.

Trong phương pháp này thì ion vàng Au3+ dưới tác dụng của chất khử X sẽ

tạo ra nguyên tử Au, sau đó các nguyên tử này kết hợp với nhau để tạo ra các hạt

nano Au [12].

Ứng với mỗi hóa chất sẽ có một phương pháp khử để điều chế hạt nano

vàng, mỗi phương pháp đều có cơ chế cụ thể của phương pháp đó tương ứng với

từng tác nhân cụ thể. Ví dụ như ứng với phương pháp khử citrate, có tác nhân

citrate, phương pháp khử PSA có tác nhân khử PSA [8]… Với mỗi loại tác nhân

khử sẽ tạo ra các hạt nano có chất lượng hạt, kích cỡ hạt và hình dạng hạt khác

nhau: hình cầu, hình ngũ giác, lục giác, đa giác, que, sợi… Vì vậy, việc lựa chọn

hóa chất làm tác nhân khử rất quan trọng. Điển hình như khi khử bằng sodium

citrate hạt nano vàng tạo ra có kích thước ~ 20 nm, nếu sử dụng PSA thì kích thước

hạt vàng đạt được khoảng 11 - 17 nm… mặt khác ứng với mỗi tác nhân khử khác

nhau sẽ tạo ra dung dịch nano vàng có tính bền vững khác nhau và khả năng đạt

được nano vàng từ dung dịch nano với các hóa chất này tùy vào yêu cầu tính chất

của sản phẩm mà ta sản xuất. Vì vậy khi tiến hành điều chế nano vàng bằng phương

pháp hóa học cần lựa chọn hóa chất sử dụng, nồng độ, chất ổn định… cho phù hợp

với yêu cầu của sản phẩm.

- 12 -

1.5.2. Phương pháp vật lý

Phương pháp khử vật lý dùng các tác nhân vật lý như điện tử, sóng điện từ

năng lượng cao như tia γ, tia tử ngoại, tia laser khử ion kim loại thành kim loại.

Đây là phương pháp bottom-up, hạt vàng được tạo ra từ dung dịch muối

vàng HAuCl4. Quá trình khử xảy ra như sau:

Au3+ → Au0.

Dùng tia UV chiếu sáng, các hạt nano vàng được tạo thành trong micelle

không ion: poly oxyethylene, isooctyl ether (thường được biết đến như Triton X -

100 hay TX -100) mà không cần bất cứ tác nhân khử nào khác. Ưu điểm của

phương pháp này là đơn giản và có thể tái sinh được. Trong phương pháp này TX -

100 đóng vai trò là chất khử (vì nhóm -OH của nó bị oxy hóa) vừa là chất ổn định.

Thực nghiệm cho thấy nếu nồng độ của TX - 100 = 9.9×10-3 mol dm-3, nồng độ

vàng HAuCl4 = 5×10-6 mol dm-3, cường độ chiếu sáng là 600 lux, thời gian chiếu

sáng trong vòng 20 phút, thì ta sẽ thu được dung dịch keo nano vàng có màu hồng

và hạt nano vàng tạo ra có kích thước 5nm, đỉnh hấp thu tại bước sóng λ = 523 nm.

Còn nếu sử dụng tác nhân chiếu sáng là tia γ Co-60, hạt vàng tạo ra đồng nhất

hơn và có dạng hình cầu kích thước khoảng 16 - 25 nm.

1.5.3. Phương pháp sinh học

Phương pháp khử sinh học là dùng các tác nhân khử là vi khuẩn, vi nấm, vi

rút… để làm tác nhân khử ion kim loại. Dưới tác dụng của các tác nhân này ion

vàng sẽ bị khử thành hạt nano vàng. Đây là phương pháp đơn giản, thân thiện với

môi trường và có thể tạo hạt với số lượng lớn, tuy nhiên thời gian tạo hạt nano khá

dài thông thường trên 3 ngày. Khá nhiều loại vi nấm và vi khuẩn được sử dụng như:

Bacillus subtilis, Bacillis Licheniformic, khuẩn Lactobacillus (khuẩn acid lactic),

nấm Verticillium sp.tạo ra hạt nano vàng có kích thước từ 2 - 20 nm, nấm Furasium

Oxysporum tạo ra các hạt nano vàng có kích cỡ 20 - 50 nm, khuẩn Actinomycete

như Rhodococcus và Thermomonospora tổng hợp hạt nano vàng có kích thước 7 -

- 13 -

12 nm, khuẩn Rhodopseudomonas capsulate tạo hạt có kích thước từ 10 - 20 nm,

khuẩn Pseudomonas aeruginosa cho hạt nano vàng có kích cỡ khoảng 20 - 30 nm

[10], khuẩn Escherichia coli DH5α cũng cho hạt có kích cỡ từ 20 - 30 nm…

Ngoài ra hiện nay trên thế giới người ta còn sử dụng các loại nấm mốc [9],

tảo và các loại cây trồng để chế tạo nano vàng. Như nấm Yarrowia lipolytica NCIM

3589 tổng hợp được hạt nano vàng có kích thước khá nhỏ 15 nm. Còn với cây trồng

thì hiện nay người ta đã phát hiện ra rằng có thể tổng hợp hạt nano vàng từ cỏ linh

lăng, lá cây rau mùi, vỏ cây quế với kích thước hạt từ 6,75 - 57,91 nm [5].

1.5.4. Phương pháp vi nhũ

Phương pháp vi nhũ là một trong những phương pháp đầy triển vọng vì có

khả năng kiểm soát các phản ứng hóa học xảy ra. Tỉ lệ phản ứng khử kim loại được

điều chỉnh bằng tiến trình phân bố kích thước hạt nano tạo thành, kích thước hạt

nano vàng tạo ra khoảng 2 - 20 nm.

Dung dịch micelle đảo rất sạch, nhiệt động học ổn định, bao gồm pha nước,

pha dầu, cũng có thể gọi là vi nhũ. Trong vi nhũ, những giọt nước có kích thước

nano được bao bởi những đầu ưa nước của chất hoạt động bề mặt trong khi đuôi kỵ

nước được solvate hóa bởi pha dầu. Nước chứa trong những micelle đảo có chức

năng như những thiết bị phản ứng rất nhỏ cho những phản ứng có liên quan đến quá

trình khử ion kim loại.

Dung dịch chứa muối kim loại được hòa trộn với chất khử sodium bis (2-

ethylhexyl) sulfosuccinate (ATO) trong dung môi alkane lỏng. Tác nhân khử sẽ

thúc đẩy quá trình khử của ion kim loại thành hạt nano kim loại. Sự va chạm giữa

các micelle gây nên sự tranh dành lõi, dẫn đến hạt phát triển trong micelle cho đến

khi đạt được kích thước tối đa được quyết định bởi tỉ lệ khối lượng nước/chất hoạt

động bề mặt. Theo thời gian phản ứng xảy ra các hạt nano vàng được chiết từ

micelle bởi ly tâm, rửa với dung môi để loại chất hoạt động bề mặt thừa.

- 14 -

1.5.5. Phương pháp sử dụng nhiệt vi sóng

Vi sóng là những bước sóng dài hơn tia hồng ngoại nhưng ngắn hơn sóng

radio, có tần số từ 0,3GHz tới 300 GHz.

Phương pháp sử dụng lò vi sóng để tổng hợp nano vàng sử dụng các tác nhân

hóa học để khử ion Au3+ thành Au0.

Dưới tác dụng của vi sóng, các phân tử có cực như các phân tử Au3+ và các

chất trợ khử sẽ nóng lên dưới tác dụng của nhiệt quá trình khử vàng sẽ diễn ra rất

nhanh. Các chất khử được sử dụng cho quá trình là các hợp chất polyol như:

ethylene glycol, glycerin, nước… Hạt nano vàng được tạo ra bằng phương pháp này

có kích thước đồng đều và nhỏ hơn so với các phương pháp khác. Mặt khác khi gia

nhiệt trong lò vi sóng cũng có lợi thế hơn khi gia nhiệt thông thường. Với phương

pháp gia nhiệt thông thường sẽ có những vị trí mà nhiệt độ trên bề mặt sẽ khác xa

với nhiệt độ trong lòng dung dịch. Thường thì nhiệt độ trên thành của thiết bị gia

nhiệt sẽ cao hơn so với nhiệt độ trung bình của dung dịch. Với phương pháp gia

nhiệt vi sóng, nhiệt độ được cung cấp cho toàn thiết bị gia nhiệt và nhiệt độ của cả

dung dịch hầu như đều nhau. Điều này rất quan trọng nó giúp tạo ra các hạt nano

vàng có kích thước đồng đều và nhỏ hơn so với những phương pháp khác. Ưu điểm

của phương pháp này là tốc độ đun nóng và xuyên thấu nhanh, thời gian khử vàng

diễn ra nhanh, thiết bị đơn giản, dễ sử dụng.

Khi sử dụng vi sóng chúng ta có thể sử dụng thêm chất bảo vệ và chất khử vì

nếu không dùng thì các hạt nano vàng tạo ra sẽ có thể bị kết tụ trở lại làm cho kích

thước hạt lớn hơn.

Một số kết quả từ thực nghiệm như sau:

- Quy trình Chitosan: trong quy trình này Chitosan vừa đóng vai trò chất khử

vừa đóng vai trò chất ổn định. Kết quả thu được hạt nano vàng có kích thước 16 -

25 nm.

- 15 -

- Phương pháp polyol: tạo ra hạt nano vàng với tác nhân khử là ethylene

glycol, chất ổn định là PVP. Sự hình thành hạt nano vàng trong môi trường ethylene

glycol xảy ra như sau:

CH2OH- CH2OH → CH3CHO + H2O.

6 CH3CHO + 2Au3+ → 2Au + 6H- + 2CH3COCOCH3.

Với những tỉ lệ HAuCl4/PVP khác nhau sẽ cho những hạt nano vàng có kích

thước và hình dạng khác nhau. Hình dạng của hạt nano có thể là hình cầu, hình tam

giác, hình thoi, que, sợi… kích thước hạt từ 20 - 100 nm.

1.6. Ứng dụng của nano vàng

Hình 1.4: Một vài sản phẩm ứng dụng của nano vàng

1.6.1. Trong lĩnh vực xúc tác

Tính trơ hóa học và không bị oxy hóa làm cho vàng trở thành một vật liệu

quan trọng và hữu dụng. Nhưng ở kích thước nano, tính chất của vàng thay đổi hoàn

toàn. Mặc dù khả năng chống oxy hóa bề mặt vẫn còn nhưng tính trơ của vàng khối

đã biến mất trong các hạt vàng nano. Các hạt nano vàng có khả năng xúc tác cho

nhiều phản ứng khác nhau.

1.6.1.1. Trong phản ứng oxi hóa cacbon oxit

- 16 -

Trong phản ứng chuyển hóa CO thành CO2, xúc tác nano vàng hoạt động tốt

ở nhiệt độ phòng và cả dưới nhiệt độ phòng. Điều này chưa được thấy ở các kim

loại xúc tác. Phản ứng này rất có lợi trong việc làm sạch không khí trong nhà và khí

thải xe cộ. Các hạt nano vàng được sử dụng làm xúc tác có kích thước từ 2 đến 10

nm, được gắn vào các giá mang oxit kim loại như các hạt vàng nano trên giá mang

Fe2O3 có khả năng hoạt động ở nhiệt độ -760C.

1.6.1.2. Các phản ứng liên quan đến NOx

NO và các khí NOX là các khí thải độc hại từ các động cơ xăng dầu. Cách dễ

dàng nhất để loại bỏ chúng là biến chúng thành khí nitơ bằng cách sử dụng các khí

CO, H2 hay các hydrocacbon. Thông thường các phản ứng có thể thực hiện nhờ các

xúc tác PGM (xúc tác kim loại nhóm platin), nhưng rất khó xảy ra khi động cơ vận

hành dưới điều kiện thiếu ôxy để đốt cháy nhiên liệu.

Các nhà khoa học đã chứng minh rằng trong điều kiện không có ôxy thì xúc

tác vàng nano hoạt động tốt hơn trong phản ứng khử NO bằng CO. Hoạt tính diễn ra

đáng kể thậm chí ở 270C đã chuyển hóa hoàn toàn nitơ mà nếu không sử dụng xúc

tác vàng thì nhiệt độ phản ứng phải là 1500C.

Khi khử NO bằng các hydrocacbon thì quá trình diễn ra phức tạp hơn. Việc

xúc tác vàng trên Al2O3 có hoạt tính thấp khi nồng độ khí ôxy trong luồng khí phản

ứng lớn hơn 5% cho thấy sau khi hỗ trợ chuyển NO thành NO2 sẽ tiếp tục phản ứng

khử NO2 thành nitơ bởi hydrocacbon (trái với sự khử một bước từ NO thành N2 đòi

hỏi nhiệt độ cao hơn). Xúc tác vàng đang có khả năng cạnh tranh với xúc tác tốt

nhất hiện nay là xúc tác PGM về mặt hoạt tính và khả năng chịu được độ ẩm.

1.6.1.3. Các hạt nano vàng tạo ra chất xúc tác quang mới

Phòng thí nghiệm Quốc gia Argonne thuộc Bộ Quốc Phòng Mỹ đã chế tạo

thành công một chất xúc tác ánh sáng khả kiến, bằng cách sử dụng các dây nano

clorua bạc được gắn các hạt nano vàng. Chất xúc tác này có khả năng phân hủy các

phân tử hữu cơ trong nước bị ô nhiễm.

- 17 -

Yugang Sun thuộc Trung tâm Vật liệu Nano của Phòng Thí nghiệm Argonne

cho biết, các dây nano được nghiên cứu chuyên sâu và sử dụng cho rất nhiều ứng

dụng, gồm các điện cực dẫn điện trong suốt đối với pin mặt trời và các thiết bị

quang điện. Bằng cách chuyển hóa hóa học chúng thành các dây nano clorua bạc

bán dẫn, tiếp theo là bổ sung thêm các hạt nano vàng, nhóm nghiên cứu của ông đã

tạo ra được các dây nano có các tính chất hoàn toàn mới, khác rất nhiều với các dây

nano nguyên gốc.

Các tính chất xúc tác quang của clorua bạc thông thường bị giới hạn ở các

bước sóng cực tím và xanh da trời, nhưng bằng cách bổ sung thêm các hạt nano

vàng, chúng có thể xúc tác quang dưới ánh sáng khả kiến. Ánh sáng khả kiến kích

thích các electron ở các hạt nano vàng và kích thích các phản ứng. Các thử nghiệm

đã chứng tỏ các dây nano có thêm các hạt nano vàng có thể phân hủy các phân tử

hữu cơ như xanh methylen.

Sun cho biết, nếu tạo ra một màng dây nano được gắn vàng và cho nước ô

nhiễm chảy qua, các phân tử hữu cơ có thể bị phân hủy bằng bức xạ khả kiến từ các

ánh đèn huỳnh quang hoặc mặt trời. Ông đã tiến hành với các dây nano bạc thông

thường được ôxy hóa bằng sắt clorua để tạo ra các dây nano clorua bạc. Một phản

ứng với natri tetrachloroaurate làm lắng các hạt nano vàng lên các dây. Ông cho

biết, có thể sử dụng cơ chế tương tự để làm lắng các kim loại khác như palladium và

platinum lên các dây nano clorua bạc và tạo ra các tính chất mới, ví dụ như khả

năng xúc tác trong quy trình tách nước thành hydro bằng ánh nắng.

1.6.2. Trong lĩnh vực điện tử

Các nhà nghiên cứu vừa phát triển một loại linh kiện nhớ mới sử dụng các

hạt nano vàng và hợp chất bán dẫn hữu cơ pentacene. Sự kết đôi mới này là bước

then chốt để tiến đến việc phát triển bộ nhớ sử dụng các chất dẻo hữu cơ, có khả

năng rẻ hơn và linh hoạt hơn so với các bộ nhớ silicon truyền thống sử dụng trong

máy tính, các ổ đĩa và trong các ứng dụng khác.

- 18 -

Hình 1.5: Linh kiện nhớ mới

1.6.3. Trong lĩnh vực y sinh

Lĩnh vực khác không kém phần ý nghĩa là sinh học và y học. Các phân tử

nano vàng có đặc tính tự phát nhiệt dưới tác dụng của bức xạ laser. Đặc tính này có

thể được sử dụng luân phiên hay bổ sung cho liệu pháp tia X trong chữa trị một số

bệnh ung thư. Các nhà khoa học tại viện nghiên cứu Max-Planck nghiên cứu sự phá

huỷ của các mô khoẻ mạnh bằng cách sử dụng những viên thuốc trị ung thư bên

trong khối u. Để đưa những chất này vào đúng vị trí, các nhà khoa học đã tạo ra

những viên nhộng rất nhỏ với kích thước vài nano met. Vỏ ngoài viên nhộng được

cấu tạo bởi nhiều lớp polymer rất mỏng đặt lên nhau, cho phép chúng vượt qua dễ

dàng lớp màng bên ngoài màng tế bào. Trên bề mặt viên nhộng là những phân tử

nano được sử dụng từ những nguyên tử vàng và bạc. Khi đã hấp thụ vào những tế

bào trong khối u, viên nhộng sẽ di chuyển bằng tia hồng ngoại. Sức nóng này sẽ đẩy

những phân tử vàng và bạc di chuyển khiến viên nhộng vỡ ra và phá vỡ kết cấu

những tế bào ác tính. Hiện các nghiên cứu trên chuột đã chứng minh được tính hiệu

quả của công nghệ này.

- 19 -

Ở trạng thái phân tử nano vàng cũng có khả năng cố định các nguyên tử sinh

học (kháng nguyên và kháng thể). Vì vậy, các phân tử vàng có thể sử dụng trong rất

nhiều xét nghiệm sinh học hay chuẩn đoán y khoa.

1.6.3.1. Nhận biết tế bào ung thư

Các hạt nano vàng nhiễu xạ và hấp thu ánh sáng rất tốt nên được sử dụng để

nhận biết tế bào ung thư.

Nhiều tế bào ung thư có một protein là thụ thể tác nhân phát triển biểu bì

(EFGR) trên toàn bộ bề mặt của tế bào trong khi các tế bào khỏe mạnh không bộc lộ

protein này. Bằng cách kết hợp hay kết dính các hạt vàng nano vào kháng thể của

EFGR, các nhà nghiên cứu có thể làm cho các hạt vàng tự gắn vào các tế bào ung

thư.

Hình 1.6: Nhận biết tế bào ung thư

- 20 -

Khi thêm dung dịch có các hạt vàng nano đã gắn kháng thể của EFGR vào

các tế bào ung thư và các tế bào khỏe mạnh, tế bào ung thư sẽ tự phát sáng còn tế

bào khỏe mạnh thì không liên kết với hạt nano vàng nên không phát sáng.

1.6.3.2. Bảo vệ ion Li+

Nhu cầu cho ứng dụng y sinh và công nghiệp hiện nay. Li+ liên kết với

ligand làm cho các hạt nano vàng (4 nm) kết tụ và sự kết tụ này là một cách để dập

tắt quang phổ và thay đổi màu sắc, cung cấp một phương pháp hữu ích cho việc bảo

vệ Li+ trong dung dịch nước.

1.6.3.3. Sử dụng hạt vàng nano làm tăng độ tương phản của ảnh chụp

mạch máu trên thiết bị Micro CT hoặc X quang

Những cải thiện cơ bản trong những tác nhân tương phản X-ray trong hơn

25 năm nay. Những tác nhân hiện tại có những giới hạn to lớn trong tạo ảnh y học:

chỉ tạo ảnh trong một thời gian ngắn, gây độc tố, độ tương phản kém… và những

hạt vàng đã khắc phục được những điều đó. Vàng có độ hấp thu cao hơn iot, đạt độ

tương phản tốt hơn với lượng X-ray tốt hơn. Những hạt vàng làm sạch máu chậm

hơn các tác nhân iot, cho thời gian tạo ảnh lâu hơn.

Những hình ảnh thuốc tới cơ thể và hình CT cho thấy hiệu quả của keo nano

vàng như một tác nhân dự trữ máu cho hình CT X-ray. Polyethylene glycol (PEG)

bao phủ những hạt vàng tạo thành những hạt nano cầu với kích thước 38 nm.

Những hạt nano vàng - PEG cho khả năng tương thích cao và không độc hại với

chuột. Người ta định dạng những hình ảnh ổn định để hình dung hệ thống mạch

máu, ngay lập tức cho đến 24h sau khi tiêm. Những hình ảnh CT sử dụng hạt nano

vàng cho những hình dung rõ ràng về cấu trúc khối u trong mạch máu.

- 21 -

Hình 1.7: Hình X – ray chụp 2 chân sau của chuột. Với (a) trước khi tiêm, (b) 2

phút sau khi tiêm vào tĩnh mạch những hạt nano vàng, (c) 2 phút sau khi tiêm tác

nhân tạo độ tương phản iod với một lượng tương đương

1.6.4. Trong lĩnh vực mỹ phẩm

Từ tuổi 30 trở đi, làn da phụ nữ bắt đầu xuất hiện các dấu hiệu lão hóa như

thiếu độ căng mịn và bắt đầu có nếp nhăn. Tiến trình lão hóa diễn ra nhanh hơn ở

tuổi 40 với sự xuất hiện rõ rệt của các vết nhăn, làn da khô, sần, sắc diện không

đồng đều. Nguyên nhân là do tiến trình sản sinh collagen yếu dần đi khiến da mất

dần độ căng và đàn hồi. Các sợi tạo keo như elastin và collagen cùng các tế bào cơ

bản ở trung bì giảm mạnh. Do vậy, để duy trì sự săn chắc và tuơi trẻ cho làn da, bạn

- 22 -

phải có chế độ chăm sóc định kỳ bổ sung dưỡng chất collagen để nuôi tế bào gốc

của da phát triển nhằm ngăn ngừa sự lão hóa.

Hình 1.8: Kem ứng dụng nano vàng

Serum vàng Nano được tinh luyện từ quá trình phân rã chuyển hóa thành

dạng phân tử cực nhỏ để dễ dàng thấm sâu vào tế bào đáy của da, kích thích chúng

hoạt động, loại bỏ đi những tế bào già yếu và sản sinh nhanh các tế bào mới giúp

nuôi dưỡng làn da khoẻ mạnh. Đồng thời, liệu trình cùng lúc kết hợp với serum

collagen để bổ sung dưỡng chất kích thích các sợi keo collagen tăng khả năng đàn

hồi, xóa nhanh các vết nhăn, rãnh sâu trên bề mặt da đồng thời nuôi dưỡng làn da

trẻ hóa từ tế bào gốc, duy trì sự săn chắc cho da và ngăn chặn sự hình thành các nếp

nhăn mới.

Ngoài ra, liệu trình còn kết hợp với serum bù nước dưỡng ẩm chứa nhiều

thành phần khoáng chất và các nguyên tố vi lượng được tinh chế từ thảo dược có tác

dụng ngăn ngừa viêm nhiễm, phục hồi nhanh những vùng da bị tổn thương, cung

cấp dưỡng chất, tăng cường độ ẩm để trẻ hóa da từ trong ra ngoài.

- 23 -

1.6.4.1. Thúc đẩy sự hấp thu dưỡng chất

Vi điện tử của nano vàng có thể phát ra các đợt sóng, cho phép những chất

dinh dưỡng cung cấp cho da được hấp thu nhiều hơn và sâu hơn vào trong các mô

liên kết. Những hạt nano vàng có thể xâm nhập không chỉ qua da mà còn vào trong

mô mạch liên kết, chúng bị hấp thụ sâu vào trong da và cung cấp khoáng chất cho

da. Chúng tự sinh ra tia hồng ngoại xa để bảo vệ cơ thể con người khi tiếp xúc với

tác nhân ánh sáng có hại cho da như tia tử ngoại.

1.6.4.2. Thúc đẩy sự lưu thông máu

Nano vàng có khả năng chống oxy hóa rất mạnh, thúc đẩy sự lưu thông máu,

có hiệu quả trong việc ngăn ngừa lão hóa, loại bỏ vết tàn nhan, làm cho da sạch

hơn.

Ngoài ra các hạt nano vàng hấp thụ trong da làm loại bỏ những tế bào chết,

giúp tái tạo tế bào mới nhanh chóng. Không những vậy nano vàng còn giúp thúc

đẩy tổng hợp collagen giúp duy trì khả năng đàn hồi cho da.

Vàng có khả năng giải độc vì vậy ngăn chặn được các vấn đề về mụn và điều

trị mụn. Những cation trong vàng thúc đẩy cơ thể sản xuất hormone giúp thư giản

cơ thể và tâm trí. Nano vàng được dùng trong các loại sản phẩm mỹ phẩm: lotion,

nước hoa, dầu gội đầu, kem dùng cho vùng quanh mắt, mặt nạ dưỡng da.

1.6.4.3. Khả năng chống vi khuẩn của vàng

Cũng giống như bạc, vàng cũng có khả năng diệt khuẩn. Vì vậy người ta đã

kết hợp vàng – bạc để tạo ra một lớp phủ lên vật liệu nhằm chống vi khuẩn.

1.7. Các thiết bị dùng để xác định tính chất của hạt nano vàng

Việc xác định kích thước và tính chất của hạt nano vàng được thực hiện bằng

các thiết bị:

- Máy quang phổ hấp thu (Ultraviolet-Visible (UV-Vis)).

- Nhiễu xạ tia X (Ray Diffraction (XRD)).

- 24 -

- Kính hiển vi điện tử truyền qua (Transmission Electron Microscopy

(TEM)).

1.7.1. Máy quang phổ hấp thu UV-vis (Ultraviolet-Visible)

Hình 1.9: Máy quang phổ hấp thu UV-Vis

Phương pháp phân tích được sử dụng rộng rãi từ lâu. Phổ tử ngoại và khả

kiến (UV-Vis) của các hợp chất hữu cơ gắn liền với bước chuyển electron giữa các

mức năng lượng electron trong phân tử khi các electron chuyển từ mức năng lượng

thấp lên mức năng lượng cao.

Bước chuyển dời năng lượng: ở điều kiện thường, các electron trong phân tử

nằm ở trạng thái cơ bản, khi có ánh sáng kích thích với tần số thích hợp thì các

electron sẽ hấp thụ năng lượng và chuyển lên các trạng thái kích thích có mức năng

lượng cao hơn.

Máy đo phổ UV-Vis dùng để xác định độ tinh khiết của một hợp chất, nhận

biết cấu trúc các chất, phân tích hỗn hợp xác định khối lượng phân tử. Khi tiến hành

đo phổ của mẫu thì mỗi mẫu sẽ cho ta một dạng phổ có chiều cao phổ xác định và

- 25 -

đặc trưng cho chất đó. Đối với vàng thì mũi đặc trưng là 500-580 nm, vì vậy nếu

khi đo phổ hấp thu của dung dịch vàng dạng phổ thu được có mũi với chiều cao ứng

với bước sóng khoảng 500-580 nm thì ta có thể xác định sơ bộ rằng đã tạo ra được

hạt nano vàng.

1.7.2. Nhiễu xạ tia X - Ray Diffraction (XRD)

Hình 1.10: Hệ thống Nhiễu xạ tia X - Ray Diffraction (XRD)

Phương pháp nhiễu xạ tia X được dùng để nghiên cứu cấu trúc tinh thể vật

liệu. Ngoài ra phương pháp này còn có thể ứng dụng để xác định động học của quá

trình chuyển pha, kích thước hạt và xác định trạng thái đơn lớp bề mặt của xúc tác

oxit kim loại trên chất mang.

Theo lý thuyết cấu tạo tinh thể, mạng tinh thể được xây dựng từ các nguyên

tử hay ion phân bố đều đặn trong không gian theo một quy luật xác định. Khi chùm

tia Rơnghen (tia X) tới bề mặt tinh thể và đi vào bên trong mạng tinh thể thì mạng

lưới này đóng vai trò như một cách tử nhiễu xạ đặc biệt. Các nguyên tử, ion bị kích

thích bởi chùm tia X sẽ trở thành các tâm phát ra các tia phản xạ.

Nguyên tắc cơ bản của phương pháp nhiễu xạ tia X là dựa vào phương trình

Vulf-bragg.

- 26 -

Với mỗi nguồn tia X ta có bước sóng λ xác định, khi thay đổi góc tới β, mỗi

vật liệu có giá trị d đặc trưng. So sánh d với giá trị d chuẩn xẽ xác định được cấu

trúc mạng tinh thể của chất nghiên cứu.

Khi các xúc tác oxit kim loại ở trạng thái đơn lớp bề mặt, các oxit kim loại

tồn tại ở trạng thái vô định hình. Vì vậy trạng thái đơn lớp bề mặt của xúc tác oxit

kim loại trên chất mang được xác định trên phổ XRD không có các peak đặc trưng

cho sự có mặt của tinh thể oxit kim loại hoạt động.

Khi chuyển sang trạng thái đa lớp bề mặt, trên bề mặt xúc tác sẽ xuất hiện

các tinh thể của kim loại, khi đó trên phổ XRD sẽ xuất hiện các peak đặc trưng cho

sự có mặt của tinh thể oxit kim loại.

1.7.3. Kính hiển vi điện tử truyền qua TEM (Transmission Electron

Microscopy)

Hình 1.11: Kính hiển vi điện tử truyền qua TEM

- 27 -

Kính hiển vi điện tử truyền qua TEM (Transmission Electron Microscopy) là

một thiết bị nghiên cứu vi cấu trúc vật rắn, sử dụng chùm tia điện tử có năng lượng

cao chiếu xuyên qua mẫu vật rắn mỏng và sử dụng các thấu kính từ để tạo ảnh với

độ phóng đại lớn, ảnh có thể tạo ra trên màng huỳnh quang, hay trên film quang

học, hay ghi nhận bằng các máy chụp kỹ thuật số.

Máy TEM cho phép quan sát chính xác cấu trúc nano với độ phân giải cao.

Dựa vào ảnh chụp các phân tử nano vàng ta có thể xác định được kích thước và

hình dáng của hạt nano vàng tạo thành, sự phân bố các hạt. Đối với kính hiển vi

điện tử truyền qua ảnh chụp không thể hiện phần chất bảo vệ bao quanh hạt nano

vàng.

Nguyên tắc hoạt động của máy TEM: trong phương pháp này hình ảnh thu

được chính là do sự tán xạ của chùm electron xuyên qua mẫu.

Cấu tạo gồm có ba phần chính:

- Hệ thống chiếu sáng.

- Hệ thống thấu kính.

- Hệ thống phân tích ảnh.

Ưu điểm của máy TEM:

- Có thể tạo ra ảnh cấu trúc vật rắn với độ tương phản, độ phân giải (kể cả

không gian và thời gian) rất cao. TEM cho ảnh thật của cấu trúc bên trong vật rắn

nên đem lại nhiều thông tin hơn, đồng thời rất dễ dàng tạo ra các hình ảnh này ở độ

phân giải tới cấp độ nguyên tử.

- Đi kèm với các hình ảnh chất lượng cao là nhiều phép phân tích rất hữu ích

đem lại nhiều thông tin cho nghiên cứu vật liệu.

Nhược điểm của máy TEM:

- 28 -

- Đắt tiền: TEM có nhiều tính năng mạnh và là thiết bị rất hiện đại do đó giá

thành của nó rất cao, đồng thời đòi hỏi các điều kiện làm việc cao ví dụ chân không

siêu cao, sự ổn định về điện và nhiều phụ kiện đi kèm.

- Đòi hỏi nhiều phép xử lý mẫu phức tạp cần phải phá hủy mẫu (điều này

không thích hợp với nhiều tiêu bản sinh học).

- Việc điều khiển TEM rất phức tạp và đòi hỏi nhiều bước thực hiện chính

xác cao.

- 29 -

Chương 2: THỰC NGHIỆM

2.1. Hóa chất và thiết bị - dụng cụ để chế tạo dung dịch keo nano vàng

2.1.1. Các hóa chất sử dụng

- Chất khử: glycerin C3H6(OH)3.

- Chất bảo vệ: Polyvinyl pyrrolidone (PVP), (C6H9NO)n

- Dung dịch muối vàng: HAuCl4.3H2O (1,44g/l)

- Nước tinh khiết.

Các hóa chất sử dụng đều là các hóa chất thân thiện với môi trường. Trong

đó, glycerin và polyvinyl pyrrolidone là các hóa chất sử dụng nhiều trong mỹ phẩm

và dược phẩm. Vì vậy, tất cả các hóa chất trên đều phù hợp với mục tiêu đề tài

nghiên cứu ứng dụng xanh đã đặt ra.

Bảng 2.1: Các hóa chất sử dụng

Tên hóa chất Công thức Hãng sản xuất Thành phần

Polyvinyl pyrrolidone (PVP) (C6H9NO)n BASF-Germany

Muối vàng HAuCl4.3H2O Germany 99%

Glycerin C3H6(OH)3 China 99%

Nước tinh khiết H2O Merk 100%

Dùng cho thử nghiệm vi sinh:

Vi khuẩn

E. coli

ĐH Khoa Học Tự Nhiên- Tp Hồ Chí

Minh

Mã gốc: không biết.

- 30 -

2.1.2. Các thiết bị và dụng cụ để chế tạo dung dịch keo nano vàng

- Lò vi sóng Sharp R-218L(W), 800W, Thái Lan, PTN trường Đại học Lạc

Hồng.

- Cân phân tích (max 210 gram, d=0.1mg, model TE214S, Sartorius-

Germany), PTN trường Đại học Lạc Hồng.

- Tủ sấy (max 2000C, model MOV112, Sanyo- japan), PTN trường Đại học

Lạc Hồng).

- Máy khuấy từ.

- Micropipet.

- Pipet.

- Becher.

- Nhiệt kế.

- Dụng cụ để thử nghiệm vi sinh.

- …

2.1.3. Các thiết bị phân tích dung dịch keo nano vàng

- Máy quang phổ hấp thu UV-Vis (model CARI100, Varian- Australia), PTN

Trường Đại học Khoa học Tự Nhiên.

- Máy nhiễu xạ tia XRD (D8 Advance – Bruker(Germany), PTN trọng điểm

quốc gia Vật liệu Polymer và Composite – Đại học Bách khoa Thành phố Hồ Chí

Minh.

- Kính hiển vi điện tử truyền qua TEM (JEM- 1400, Japan), PTN trọng điểm

quốc gia vật liệu Polymer và Composite – Đại học Bách khoa thành phố Hồ Chí

Minh.

- 31 -

2.2. Phương pháp nghiên cứu

2.2.1. Quy trình điều chế dung dịch keo có chứa hạt nano vàng

Quy trình được thực hiện như sau:

PVP Glycerin

HAuCl4.3H2O

Dung dịch keo nano vàng

{Nhiệt vi sóng}

UV-Vis

XRD

TEM

Thử kháng khuẩn

- 32 -

2.2.2. Thuyết minh quy trình

Dung dịch keo nano vàng được điều chế như sau:

Cho PVP vào dung dịch glycerin, tiến hành khuấy và gia nhiệt trên máy

khuấy từ cho đến khi PVP tan hết trong glycerin (dung dịch trong suốt).

Hình 2.1: Lò vi sóng

Nhỏ từ từ dung dịch muối vàng vào dung dịch PVP/glycerin đang khuấy, tiến

hành phản ứng trong lò vi sóng với các khoảng nhiệt độ khác nhau. Hạt nano vàng

được tạo ra khi dung dịch có sự chuyển biến màu, từ không màu sang màu đỏ.

Hình 2.2: Dùng micropipet lấy 1 lượng vàng xác định

- 33 -

Hình 2.3: Sự chuyển dịch từ không màu sang màu đỏ

Sau khi phản ứng xảy ra, hạt nano vàng đã được tạo ra, tiến hành khuấy ở

nhiệt độ phòng khoảng 10 phút để giải nhiệt cho dung dịch, tránh sự kết tụ của các

hạt nano vàng, giúp các hạt nano vàng có kích thước nhỏ và đồng đều.

Hình 2.4: Các mẫu thu được

Các mẫu thu được sau thí nghiệm được đưa đi phân tích UV-Vis, XRD,

TEM và thử kháng khuẩn.

2.2.3. Khảo sát hoạt tính kháng khuẩn của dung dịch keo nano vàng

Sử dụng phương pháp đếm khuẩn E. coli để xác định số lượng tế bào vi sinh

vật còn sống hiện diện trong mẫu có chứa dung dịch keo nano vàng. Tế bào sống là

tế bào có khả năng phân chia và tạo thành khuẩn trên một môi trường chọn lọc.

Phương pháp này có đặc điểm là cho phép định lượng chọn lọc vi sinh vật tùy môi

trường và điều kiện nuôi cấy. Trong phương pháp này cần pha loãng mẫu thành

nhiều độ pha loãng bậc 10 liên tiếp sao cho có độ pha loãng với mật độ tế bào thích

- 34 -

hợp để xuất hiện các khuẩn lạc riêng lẻ trên bề mặt thạch với số lượng đủ lớn để hạn

chế sai số khi đếm và tính toán. Đếm số khuẩn mọc trên môi trường thạch dinh

dưỡng từ các nồng độ pha loãng sau khi đã ủ ở 370C trong 24 - 48 giờ.

Phương pháp tiến hành: cho dịch vi khuẩn E. coli vào các đĩa Petri có chứa

dung dịch keo nano vàng. Tiến hành mẫu đối chứng tương tự với mẫu không chứa

dung dịch keo nano vàng. Sau các khoảng thời gian 5, 10, 15, 20, 24 giờ, mẫu có

chứa dung dịch keo nano vàng này được pha loãng đến 104, 105,106. Từ mỗi độ pha

loãng lấy ra 100µl đem trải trên đĩa môi trường Nutrient Agar. Ủ ở 370C trong 24

giờ rồi đếm số khuẩn lạc thu được.

Cách tính kết quả: đếm số khuẩn lạc trên các đĩa. Dùng những đĩa có số

khuẩn lạc từ 25 - 250 để tính mật độ tế bào vi sinh vật trong mẫu ban đầu.

Mi (CFU/ml)=Ai*Di/V

Trong đó Ai là số khuẩn lạc trung bình trong đĩa.

Di là độ pha loãng.

V là dung tích huyền phù tế bào cho vào mỗi đĩa (ml).

- Mật độ tế bào trung bình Mi trong mẫu ban đầu là trung bình cộng của Mi ở

các nồng độ pha loãng khác nhau. Hiệu số kháng khuẩn được xác định theo công

thức sau :

Ŋ= (N1-N2)/N1*100%

Trong đó: N1 là số khuẩn lạc trong đĩa đối chứng.

N2 là số khuẩn lạc trong đĩa chứa nano vàng.

- 35 -

Chương 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

3.1. Chế tạo dung dịch keo nano vàng

Tiến hành thực hiện phản ứng điều chế hạt nano vàng bằng cách cho dung

dịch muối vàng vào dung dịch trong suốt gồm glycerin và PVP dưới sự hỗ trợ nhiệt

của lò vi sóng. Quan sát quá trình phản ứng trong lò vi sóng thấy có sự thay đổi

màu của dung dịch, từ không màu sang màu đỏ. Điều này chứng tỏ phản ứng hóa

học chuyển hóa Au+3 thành Au0 đã xảy ra.

Hình 3.1: Sự thay đổi màu sắc trước và sau phản ứng

Cơ chế của phản ứng được đề nghị như sau:

- Dưới tác dụng của nhiệt rượu đa chức (glycerin) chuyển thành aldehid theo

cơ chế của phản ứng tách nước.

- Andehit tác dụng với dung dịch muối vàng, khử Au3+ thành Au0:

Cơ chế bảo vệ các hạt nano vàng tạo ra của PVP được thể hiện như sau:

- 36 -

3.2. Xác định sự hiện diện của nano vàng trong dung dịch keo

3.2.1. Phương pháp phân tích phổ UV – Vis

Khi tiến hành phân tích dung dịch chứa hạt nano vàng bằng phương pháp

phân tích phổ UV – Vis nếu xuất hiện các đỉnh hấp thu trong khoảng từ 500 – 580

nm thì có thể khẳng định có sự hiện diện của các hạt nano vàng.

Kết quả UV – Vis của dung dịch sau phản ứng với chất khử là grycerin

tương ứng với đỉnh hấp thu cực đại tại 538 nm và 550 nm đã khẳng định có sự hiện

diện của hạt nano vàng trong dung dịch này. Kết quả UV - Vis của các dung dịch

keo nano cho phép dự đoán kích thước hạt nano. Khi có sự chuyển dịch đỉnh hấp

thu về độ dài bước sóng lớn, kích thước hạt nano sẽ lớn hơn.

(a) (b)

Hình 3.2: Phổ UV – Vis của dung dịch sau phản ứng với chất khử glycerin

(a): Glycerin: 40 ml, PVP: 0,05 g, HAuCl4: 160 μl, 2400C

(b): Glycerin: 40 ml, PVP: 0,05 g, HAuCl4: 160 μl, 1800C

- 37 -

3.2.2. Phương pháp phân tích giản đồ nhiễu xạ tia X

Hình 3.3: Các giản đồ nhiễu xạ tia X thu được của mẫu M6 (dung dịch nano vàng

tại 1800C, nồng độ vàng 80 μl)

- 38 -

Dựa vào hình 3.3 của giản đồ nhiễu xạ tia X thu được, có thể khẳng định sự có

mặt của nano vàng. Các đỉnh của mẫu hoàn toàn phù hợp với phổ chuẩn của kim

loại vàng. Bao gồm các đỉnh d=3,3625 (2θ=380); d=2,05168 (2θ=440); 2θ=640; 2θ=

780 tương ứng với các mặt phẳng {111}, {200}, {220} và {311}.

Dựa vào Công thức Sherrer và độ bán rộng cực đại của đỉnh hấp thụ lớn nhất

chúng ta có thể tính được kích thước trung bình của hạt nano vàng thu được.

FWHMkLC.cos

..180θ

λπ

=

Trong đó:

FWHM: độ bán rộng cực đại.

180/π : chuyển đổi FWHM từ độ sang radian.

λ : bước sóng của Cu, λ=1,540596 Å

k : hệ số Sherrer, giá trị mặc định là 0,9.

Ta có:

Như vậy, chúng tôi đã chế tạo được hạt nano vàng với kích thước khoảng 8nm

bằng cách tổng hợp xanh theo phương pháp polypol có sự hỗ trợ của nhiệt vi sóng.

3.3. Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến sự hình thành hạt nano vàng

Các yếu tố có thể ảnh hưởng đến quá trình phản ứng là nồng độ các chất tham

gia phản ứng, thời gian, công suất của lò vi sóng, nhiệt độ... Trong đề tài này, chúng

tôi đã chọn 2 yếu tố để khảo sát là tỉ lệ HAuCl4/PVP và nhiệt độ.

- 39 -

3.3.1. Ảnh hưởng của tỉ lệ HAuCl4/PVP

Để khảo sát sự ảnh hưởng của tỉ lệ HAuCl4/PVP đến sự hình thành hạt nano

vàng, tiến hành khảo sát nhiều tỉ lệ HAuCl4/PVP khác nhau ở cùng một nhiệt độ

(Bảng 1).

Bảng 3.1: Các mẫu dung dịch nano vàng chế tạo được khi thay đổi

nồng độ muối vàng

Phổ UV-Vis

Mẫu Glycerin

(ml)

PVP (g)

HAuCl4.3H2O (μl) HAuCl4/PVP

Nhiệt

độ

0C

Vị trí đỉnh

Cường độ đỉnh

M1 40 0,05 80 2,304*10-3 150 549 0,30 M2 40 0,05 160 4,608*10-3 150 545 0,40 M3 40 0,05 240 6,912*10-3 150 543 0,55 M4 40 0,05 320 9,216*10-3 150 535 1,35 M5 40 0,05 480 14*10-3 150 555 1,48 M6 40 0,05 80 2,304*10-3 180 535 1,40 M7 40 0,05 160 4,608*10-3 180 538 1,70 M8 40 0,05 240 6,912*10-3 180 545 1,90 M9 40 0,05 320 9,216*10-3 180 540 2,50 M10 40 0,05 480 14*10-3 180 545 2,60 M11 40 0,05 80 2,304*10-3 210 540 1,70 M12 40 0,05 160 4,608*10-3 210 542 1,95 M13 40 0,05 240 6,912*10-3 210 542 2,50 M14 40 0,05 320 9,216*10-3 210 545 2,65 M15 40 0,05 480 14*10-3 210 544 2,80 M16 40 0,05 80 2,304*10-3 240 555 1,75 M17 40 0,05 160 4,608*10-3 240 550 2,00 M18 40 0,05 240 6,912*10-3 240 560 2,70 M19 40 0,05 320 9,216*10-3 240 555 2,90

- 40 -

- Nhóm 1: (nhóm màu xanh) nhiệt độ cố định tại 1500C. Nồng độ muối vàng

thay đổi từ 80-480 μl.

- Nhóm 2: (nhóm màu tím) nhiệt độ cố định tại 1800C. Nồng độ muối vàng


- Nhóm 3: (nhóm màu vàng) nhiệt độ cố định tại 2100C. Nồng độ muối vàng


- Nhóm 4: (nhóm màu đỏ) nhiệt độ cố định tại 2400C. Nồng độ muối vàng


Hình 3.4: Các nhóm mẫu thu được sau thí nghiệm

- 41 -

Hình 3.5: Phổ UV-Vis của các mẫu tại nhiệt độ 1500C khi thay đổi nồng độ

muối vàng từ 80 - 480 μl (M1: 80 μl; M2: 160 μl; M3: 240 μl; M4: 320 μl; M5: 480

μl)


muối vàng từ 80 - 480 μl (M6: 80 μl; M7: 160 μl; M8: 240 μl; M9: 320 μl; M10:

480 μl)

- 42 -


muối vàng từ 80 - 480 μl (M11: 80 μl; M12: 160 μl; M13: 240 μl; M14: 320 μl;

M15: 480 μl)


muối vàng từ 80 - 320 μl (M16: 80 μl; M17: 160 μl; M18: 240 μl; M19: 320 μl)

- 43 -

Dựa vào các dữ liệu phổ của bảng 3.1 ta nhận thấy rằng, với lượng glycerin

không đổi, khi tăng tỉ lệ HAuCl4/PVP, thì lượng nano vàng được tạo ra nhiều hơn

(độ hấp thụ tăng dần) và kích thước hạt cũng to hơn (đỉnh hấp thụ trong phổ UV-

Vis tăng dần). Như vậy, khi nồng độ vàng trong hỗn hợp phản ứng tăng lên, xác

suất các hạt vàng tạo ra va chạm và kết tụ lại với nhau càng cao từ đó hình thành

nên các hạt nano vàng có kích thước lớn hơn. Tuy nhiên, sự chuyển dịch bước sóng

là không nhiều chứng tỏ kích thước hạt nano vàng tạo ra cũng thay đổi không đáng

kể. Điều này cho thấy trong môi trường glycerin, PVP đã làm tốt nhiệm vụ bảo vệ

các hạt vàng tạo ra trong phản ứng.

3.3.2. Ảnh hưởng của nhiệt độ đến sự hình thành hạt nano vàng

Để khảo sát sự ảnh hưởng của nhiệt độ đến sự hình thành hạt nano vàng ta

tiến hành khảo sát trong cùng một tỉ lệ HAuCl4/PVP ở nhiều nhiệt độ khác nhau

(Bảng 2).

- Nhóm 5: (nhóm màu xanh lá) nồng độ cố định tại 2,304*10-3. Nhiệt độ

phản ứng thay đổi từ 150 – 2400C.

- Nhóm 6: (nhóm màu tím) nồng độ cố định tại 4,608*10-3. Nhiệt độ phản

ứng thay đổi từ 150 – 2400C.

- Nhóm 7: (nhóm màu vàng) nồng độ cố định tại 6,912*10-3. Nhiệt độ phản

ứng thay đổi từ 150 – 2400C.

- Nhóm 8: (nhóm màu đỏ) nồng độ cố định tại 9,216*10-3. Nhiệt độ phản ứng

thay đổi từ 150 – 2400C.

- 44 -

Bảng 3.2: Các mẫu dung dịch nano vàng chế tạo được khi thay đổi nhiệt đô

Mẫu Glycerin

(ml)

PVP (g)

HAuCl4.3H2O (μl) HAuCl4/PVP

Nhiệt

độ

0C

Vị trí đỉnh

Cường độ đỉnh

M1 40 0,05 80 2,304*10-3 150 549 0,30 M6 40 0,05 80 2,304*10-3 180 535 1,40 M11 40 0,05 80 2,304*10-3 210 540 1,70 M16 40 0,05 80 2,304*10-3 240 555 1,75 M2 40 0,05 160 4,608*10-3 150 545 0,40 M7 40 0,05 160 4,608*10-3 180 538 1,70 M12 40 0,05 160 4,608*10-3 210 542 1,95 M17 40 0,05 160 4,608*10-3 240 550 2,00 M3 40 0,05 240 6,912*10-3 150 543 0,55 M8 40 0,05 240 6,912*10-3 180 545 1,90 M13 40 0,05 240 6,912*10-3 210 542 2,50 M18 40 0,05 240 6,912*10-3 240 560 2,80 M4 40 0,05 320 9,216*10-3 150 535 1,35 M9 40 0,05 320 9,216*10-3 180 540 2,50 M14 40 0,05 320 9,216*10-3 210 545 2,65 M19 40 0,05 320 9,216*10-3 240 555 2,90

Bảng 3.3: Bước sóng trung bình theo nhiệt độ

Nhiệt độ (0C) Bước sóng trung bình (nm)

150 543

180 540

210 542

240 555

Từ các dữ liệu phổ bảng và bảng 3.3 ta nhận thấy, kích thước trung bình của

hạt nano vàng tạo ra tại nhiệt độ 2400C tương đối lớn hơn các mức nhiệt độ từ 150-

- 45 -

2100C (hạt nano vàng tạo ra tương đối ổn định và đồng đều), ở đây đã có sự chuyển

dịch đỏ về bước sóng lớn hơn.

Hiện tượng này có thể được giải thích như sau: ở nhiệt cao, chuyển động

nguyên tử của các hạt vàng tạo ra trở nên nhanh hơn, xác suất chúng gặp nhau và

kết tụ lại cao hơn dẫn đến kích thước hạt vàng tạo ra lớn hơn.

3.4. Xác định kích thước hạt nano vàng tạo thành

Chúng ta hoàn toàn có thể xác định chính xác kích thước hạt nano vàng tạo

thành dựa vào các ảnh TEM thu được.

Hình 3.9: Ảnh tem của mẫu M6 dung dịch nano vàng tại 1800C, nồng độ vàng 80

μl

- 46 -


μl


μl

- 47 -

Hình 3.10 (tại 2100C, nồng độ vàng 80 μl) cho thấy hạt nano vàng hình thành

trong khoảng từ 12 - 24 nm. Chúng đặc biệt xuất hiện với tần suất cao tại 12 - 16

nm. Theo nhiều công trình nghiên cứu đã được công bố, kích thước hạt nano vàng

thích hợp cho mỹ phẩm có kích thước từ 10 - 20 nm, vậy dung dịch keo nano vàng

của chúng tôi tổng hợp được hoàn toàn phù hợp với định hướng ứng dụng đã đề ra.

3.5. Xác định tính bền, độ ổn định của dung dịch keo nano vàng tạo thành

Tính bền của dung dịch nano vàng đã chế tạo được đánh giá theo các tiêu chí

sau:

- Dung dịch không bị đục, không có những biến đổi nhiều về tính chất lý hóa

so với dung dịch ban đầu trong quá trình lưu mẫu. Điều đó có nghĩa là trên phổ UV-

Vis không xuất hiện các đỉnh hấp thu khác thường.

- Sự kết tụ các hạt nano vàng để tạo thành các hạt vàng có kích thước lớn

hơn phải diễn ra chậm, tức là độ hấp thu của dung dịch nano vàng trên phổ UV-

Vis theo thời gian sẽ giảm không đáng kể.

Hình 3.12: Phổ UV-Vis của dung dịch keo vàng ban đầu và sau 4,5 tháng

- 48 -

Phổ UV-Vis của dung dịch keo nano vàng sau 4,5 tháng không xuất hiện

đỉnh bất thường, độ hấp thu thay đổi không đáng kể chứng tỏ dung dịch keo nano

vàng chế tạo được ổn định và có độ bền ít nhất 4,5 tháng.

3.6. Khảo sát tính kháng khuẩn của dung dịch keo nano vàng

Khảo sát tính kháng khuẩn của dung dịch keo nano vàng đã chế tạo trên loại

vi khuẩn gram âm E. Coli. Với hàm lượng 6ppm dung dịch keo nano vàng đã cho

kết quả diệt khuẩn đến 99,96%.

Bảng 3.4: Kết quả thử vi sinh

Mẫu Mật độ tế bào Hiệu suất kháng khuẩn

Đối chứng 2,50 x 106

Glycerin 8,65 x 102 99,96%

Hình 3.13: Mẫu đối chứng Hình 3.14: Mẫu kháng khuẩn

(mật độ tế bào khuẩn= 2,50 x 106) (mật độ tế bào khuẩn= 8,65 x 102)

- 49 -

Chương 4: SẢN PHẨM ỨNG DỤNG

Mỗi năm ở Mỹ có khoảng 1,250,000 người bị phỏng, 45,000 người phải vào

nhà thương và 4,500 người bị chết vì phỏng. 93% bị phỏng vì tai nạn như lửa hay

nước quá nóng trong nhà tắm. 1/3 trẻ em dưới 10 tuổi bị phỏng phải vào nhà

thương. Phần lớn phỏng do nước sôi, lửa, chạm phải dây điện hay sờ vào chỗ cắm

điện hoặc bàn ủi.

Thương tích vì phỏng làm da hư, da giữ nước và dễ bị nhiễm trùng. Lúc đầu

bị phỏng, mạch máu co lại, khó lưu thông. Máu chảy chậm, tế bào nơi phỏng bị chết

và vết phỏng sẽ bị nặng thêm. Nếu bị phỏng nặng, biểu bì và mạch máu ngoài da bị

hư, mất nhiều nước. Do vậy, người bị phỏng nặng rất nhiều nguy cơ dẫn đến tử

vong do vết thương rất dễ bị nhiễm trùng. Hơn nữa, các vết phỏng sau khi lành lặn

lại rất dễ để lại những vết sẹo. Chính vì thế, nhu cầu đặt ra là làm sao có được các

loại mỹ phẩm, dược phẩm có khả năng tối ưu nhất trong việc điều trị các vết phỏng

một cách hiệu quả, nhanh chóng và không để lại sẹo sau điều trị.

Sản phẩm ứng dụng của đề tài là “Kem trị phỏng mau liền sẹo” góp phần vào

việc tìm ra phương thức mới cho việc giải quyết các vấn đề trên. Sản phẩm đã được

DOMESCO hỗ trợ hợp tác nghiên cứu.

4.1. Da và mỹ phẩm

4.1.1. Sơ lược về da

Da là cơ quan bao bọc và chiếm 15% trọng lượng cơ thể. Da bảo vệ cơ thể

chống lại các tác nhân như vật lý, hoá học, cơ học, sinh học (vi trùng, vi nấm...) ở

môi trường chung quanh, đồng thời da "gói" các cơ quan của cơ thể lại không thể

"thất thoát" nước, máu, chất khoáng, dưỡng chất ra môi trường bên ngoài.

Da có cấu trúc gồm 3 phần: thượng bì, trung bì và hạ bì:

- 50 -

Hình 4.1: cấu tạo của da

Da đảm bảo nhiều chức phận của cơ thể.

- Chức năng bảo vệ: là hàng rào bảo vệ giữa nội mô và ngoại mô: tránh va

chạm, tác hại của những yếu tố có hại như cơ học, lý học, hoá học, vi trùng có hại.

- Chức năng điều hoà nhịêt độ: nhờ một phần xung động từ các cơ quan thụ

cảm nhiệt độ ở trung bì đến trung tâm điều hoà nhiệt độ ở đồi thị, nhờ hai cơ chế: ra

mồ hôi và phản ứng vận mạch.

- Chức năng bài tiết: da có chức năng bài tiết mồ hôi để điều hoà nhiệt độ và

thải trừ các chất cặn bã, độc hại cho cơ thể như Urê và bài tiết chất bã làm cho da

không thấm nước.

- Chức năng dự trữ chuyển hoá.

- Chức năng tạo Keratin và Melanin: nhằm bảo đảm cho sự toàn vẹn và lành

mạnh của da.

- Chức năng cảm giác: cảm giác sờ mó, tỳ ép, cảm giác nóng lạnh, cảm giác

đau. Nhờ có chức phận cảm giác mà cơ thể có thể thích ứng được với ngoại cảnh và

tránh được nhiều yếu tố có hại.

- Chức năng miễn dịch: da có liên quan đến miễn dịch qua trung gian tế bào.

- 51 -

- Chức năng ngoại hình: tạo hình dáng cơ thể con người.

Chính vì sự quan trọng từ những chức năng mà da đảm nhận nên việc bảo vệ

làn da cho mỗi người là hết sức quan trọng.

4.1.2. Mỹ phẩm

Mỹ phẩm là bất cứ chất nào dùng cho cơ thể, với mục đích làm sạch, tăng vẻ

đẹp, sự hấp dẫn và thay đổi diện mạo, giúp bảo vệ phần ngoài của cơ thể và mọi

người đều có thể dùng được.

Mỹ phẩm gồm có nhiều loại khác nhau, được dùng cho nhiều mục đích,

nhiều vị trí trên cơ thể như da, lông tóc, mắt, móng tay… Như vậy, mỹ phẩm là

những thứ cần thiết rất gần gũi với đời sống hàng ngày của chúng ta, xã hội càng

văn minh, mức sống càng cao thì việc sử dụng mỹ phẩm càng tăng thêm và các đòi

hỏi về chất lượng mỹ phẩm cũng tăng lên.

Trong xu thế của cuộc sống hiện đại ngày nay, để tăng tác dụng trị liệu riêng

biệt, người ta thường thêm vào trong mỹ phẩm các loại dược phẩm nhằm tạo ra một

dòng sản phẩm đa chức năng được gọi là dược phẩm có tính trị liệu.

Sản phẩm kem trị phỏng mau liền sẹo đang được DOMESCO hỗ trợ hợp tác

nghiên cứu thuộc dòng sản phẩm mỹ phẩm có tính trị liệu. Sản phẩm đã ứng dụng

keo nano vàng vào trong thành phần của kem nhằm phát huy tính diệt khuẩn và tái

tạo làn da của nano vàng trong việc điều trị các vết bỏng.

- 52 -

4.2 Kem trị phỏng mau liền sẹo

Bảng 4.1: Công thức kem nền (do DOMESCO cung cấp)

Nhóm Tên hóa chất Phần trăm khối lượng

A

- Cetearyl alcohol

- Monotanov202

- Glycol palmitate

- Isononyl isononanoat

2%

2%

2%

2%

B - Cyclopenta siloxane 4%

C

- Poly sorbat 80

- Methy paraben & propylparaben

- TEA

- Vitamin E

1%

0,7%

0,35%

0,05%

D - Chlophenesine

- Magne silicat

0,3%

1%

E - Nước tinh khiết 82,55%

Từ hóa chất và công thức kem nền do DOMESCO cung cấp, chúng tôi bổ

sung thành công dung dịch keo nano vàng vào trong kem. Sản phẩm đã nhận được

phản hồi của DOMESCO là khá tốt trong việc kết hợp với nano curcumin (khoảng

137 nm) trong sản phẩm kem trị phỏng mau liền sẹo.

- 53 -

Hình 4.2: Sản phẩm kem nghệ trị phỏng mau liền sẹo có chứa nano vàng

- 54 -

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

Kết luận

Đã chế tạo thành công dung dịch keo nano vàng theo phương pháp xanh

(phương pháp polyol với sự hỗ trợ của nhiệt vi sóng) với chất khử là glycerin. Hai

thông số thực nghiệm là tỉ lệ muối vàng (HAuCl4) trên chất bảo vệ PVP và nhiệt

độ phản ứng đã được khảo sát. Các kết quả trên UV-Vis, TEM chứng minh hạt

nano vàng trong dung dịch có dạng hình cầu, kích thước khá nhỏ (tập trung chủ

yếu trong khoảng 14 nm).

Tính diệt khuẩn của dung dịch keo nano vàng khá cao, đạt trên 99,96% tại

nồng độ 6 ppm.

Dung dịch keo nano vàng điều chế được có độ bền và ổn định tương đối

cao trên 4 tháng .

Dung dịch keo nano vàng chế tạo được đã được thử nghiệm sơ bộ trên sản

phẩm kem trị phỏng của Công Ty Domesco.

Kiến nghị

Tiếp tục khảo sát điều chế các dung dịch chứa hạt nano vàng với những

điều kiện về thời gian, công suất lò vi sóng, lượng PVP sử dụng để tìm ra được

những điều kiện tối ưu nhằm điều chế dung dịch keo nano vàng với hiệu suất cao,

hạt nhỏ và đồng đều hơn.

Tiếp tục thử các hoạt tính của nano vàng sau đó ứng dụng lên các sản phẩm

mỹ phẩm, chăm sóc sức khỏe, vật liệu…

- 55 -

TÀI LIỆU THAM KHẢO

TIẾNG VIỆT:

[1] Mai Chi (9/2007), “Ứng dụng các hạt nano vàng trong màng thầm thấu ngược”,

Tạp chí Công nghệ hóa chất.

[2] Nguyễn Quốc Hiến, Đặng Văn Phú, Nguyễn Thị Kim Lan, Nguyễn Tuệ Anh,

Nguyễn Xuân Dung, Bùi Duy Du, Nguyễn Thị Phương Phong (8/2008), “Chế

tạo vàng nano bằng phương pháp chiếu xạ”, Tạp chí Hóa học,1-6.

[3] Nguyễn Đức Nghĩa, Hóa học nano công nghệ nền và vật liệu nguồn (2007), Nhà

xuất bản Khoa học tự nhiên và công nghệ Hà Nội 2007, 1-66.

[4] Phạm Thuận (20/11/2008), “Bài học còn … vỡ lòng”, Báo Thế giới và Việt

Nam.

TIẾNG ANH:

[5] Agnihotri M, et al (2009), Biosynthesis of gold nanoparticles by the tropical

marine yeast Yarrowia lipolytica NCIM 3589, Mater. Lett. (2009), doi:

10.1016/j.matlet.2009.02.042.

[6] B. Devika Chithrani, Arezou A. Ghazani and Warren C. W. Chan (2006),

Determining the Size and Shape Dependence of Gold Nanoparticle Uptake

into Mammalian Cells, NANO LETTERS 2006 Vol. 6, No. 4 662-668.

[7] H. Bönnemann, K. S. Nagabhushana (2004), Chemical Synthesis of

Nanoparticles, Encyclopedia of Nanoscience and Nanotechnology 1-58883-

057-8.

[8] Irshad Hussain, Mathias Brust, Adam J. Papworth, and Andrew I. Cooper

(2003), Preparation of Acrylate-Stabilized Gold and Silver Hydrosols and

Gold-Polymer Composite Films, Langmuir 2003, 19, 4831-4835.

[9] K. Badri Narayanan, N. Sakthivel (2008), Coriander leaf mediated biosynthesis

of gold nanoparticles, Materials Letters 62, 4588–4590.

[10] M.I. Husseiny, M. Abd El-Aziz, Y. Badr, M.A. Mahmoud (2007), Biosynthesis

of gold nanoparticles using Pseudomonas aeruginosa, Spectrochimica Acta

Part A 67, 1003–1006.

- 56 -

[11] Nadejda Krasteva, Isabelle Besnard, Berit Guse, Roland E. Bauer, Klaus

Mu1llen, Akio Yasuda, and Tobias Vossmeyer (2002), Self-Assembled Gold

Nanoparticle/ Dendrimer Composite Films for Vapor Sensing Applications,

NANO LETTERS 2002 Vol. 2, No. 5 551-555.

[12] S. Kundu, H. Liang (2007), Polyelectrolyte mediated non-micellar synthesis of

monodisperse ‘aggregates’ of gold nanoparticles using a microwave approach,

Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects,

doi:10.1016/j.colsurfa.2008.07.043.

[13] Thomas F. Jaramillo, Sung-Hyeon Baeck, Beatriz Roldan Cuenya, and Eric W.

McFarland (18/12/2002), “Catalytic Activity of Supported Au Nanoparticles

Deposited from Block Copolymer Micelle”.

[14] Yu Shia, Ruizhi Yangb, Pak K. Yueta (2009), Easy decoration of carbon

nanotubes with well dispersed gold nanoparticles and the use of the material as

an electrocatalyst, CARBON 47, 1146 –1151.

[15] Z.Wang, L. Ma (2009), Gold nanoparticle probes, Coord. Chem. Rev.,

doi:10.1016/j.ccr.2009.01.005

WEBSITE:

[17] http://www.diendan.org/khoa-hoc-ky-thuat/nano-trong-y-hoc/ (tham khảo ngày

2/5/2010).

[18] http://www.nanozone.co.kr/english.htm (tham khảo ngày 3/6/2010).

1 - LỜI MỞ ĐẦU

Documents

Transcript of 1 - LỜI MỞ ĐẦU