NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO VÀNG NANO VÀ MỘT SỐ ỨNG DỤNG · 2020-02-20 · bỘ giÁo dỤc vÀ ĐÀo tẠo ĐẠi hỌc huẾ lÊ thỊ lÀnh nghiÊn cỨu chẾ tẠo vÀng

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

ĐẠI HỌC HUẾ

LÊ THỊ LÀNH

NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO VÀNG NANO

VÀ MỘT SỐ ỨNG DỤNG

LUẬN ÁN TIẾN SĨ HÓA HỌC

HUẾ - NĂM 2015

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

ĐẠI HỌC HUẾ

LÊ THỊ LÀNH

NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO VÀNG NANO

VÀ MỘT SỐ ỨNG DỤNG

Chuyên ngành: Hóa lý thuyết và Hóa lý

Mã số: 62.44.01.19

LUẬN ÁN TIẾN SĨ HÓA HỌC

NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC

1. GS. TS. Trần Thái Hòa

2. PGS. TS. Nguyễn Quốc Hiến

HUẾ - NĂM 2015

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi, các số liệu và kết quả

nghiên cứu nêu trong luận án là trung thực, được các đồng tác giả cho phép sử

dụng và chưa từng được công bố trong bất kỳ một công trình nào khác.

Tác giả

Lê Thị Lành

LỜI CẢM ƠN

Trước hết, tôi xin được tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến GS.TS. Trần Thái Hòa và

PGS.TS. Nguyễn Quốc Hiến, các thầy đã tận tình hướng dẫn, hỗ trợ và định hướng

cho tôi trong suốt thời gian thực hiện luận án.

Xin bày tỏ những lời cảm ơn đặc biệt đến TS. Đinh Quang Khiếu, TS.

Nguyễn Hải Phong, các thầy đã hướng dẫn, giúp đỡ tôi trong suốt quá trình thực

hiện đề tài.

Xin chân thành cảm ơn Ban chủ nhiệm khoa Hóa học trường Đại học Khoa

học Huế, Bộ môn Hóa lý, Bộ môn Hóa Phân tích đã tạo điều kiện thuận lợi về cơ sở

vật chất cho tôi trong suốt quá trình thí nghiệm.

Xin cảm ơn Ban giám hiệu, khoa Khoa học đại cương, trường Cao đẳng

Kinh tế - Kỹ thuật Quảng Nam, đã tạo nhiều điều kiện thuận lợi và giúp đỡ tôi trong

công tác để tôi hoàn thành tốt luận án này.

Tôi cũng xin cảm ơn TS. Nguyễn Thanh Định, khoa Hóa, trường Đại học

British Columbia, Canada; TS. Võ Thành Thìn, phân viện Thú y miền Trung đã hỗ

trợ và giúp đỡ tôi trong việc tìm kiếm tài liệu và phân tích các đặc trưng các mẫu

thực nghiệm trong luận án này.

Xin cảm ơn các bạn học viên cao học Hóa lý khóa 2011-2013 đã hỗ trợ tôi

trong quá trình thực hiện luận án.

Cuối cùng, tôi cảm ơn gia đình, bạn bè, các đồng nghiệp đã động viên giúp

đỡ tôi hoàn thành luận án này.

Lê Thị Lành

MỤC LỤC

Trang

Trang phụ bìa

Lời cam đoan

Lời cảm ơn

Mục lục

Danh mục các từ viết tắt

Danh mục các bảng

Danh mục các hình

MỞ ĐẦU 1

CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU 4

1.1. VẬT LIỆU VÀNG NANO .........................................................................4

1.1.1. Tính chất cộng hưởng plasmon bề mặt ..................................................4

1.1.2. Tổng hợp vàng nano dạng cầu ...............................................................8

1.1.3. Tổng hợp vàng nano dạng thanh ..........................................................11

1.1.4. Cấu trúc của vàng nano dạng thanh .....................................................15

1.1.5. Cơ chế phát triển của vàng nano dạng thanh .......................................16

1.1.6. Một số khái niệm liên quan đến vàng nano dạng thanh ......................19

1.2. GIỚI THIỆU VỀ CHITOSAN ................................................................20

1.2.1. Cấu trúc của chitosan ............................................................................20

1.2.2. Độ deacetyl hóa của chitosan ...............................................................20

1.2.3. Phản ứng N-acetyl hóa chitosan tạo chitosan tan .................................22

1.3. ỨNG DỤNG VÀNG NANO ĐỂ XÁC ĐỊNH MELAMIN

TRONG SỮA ...........................................................................................23

1.3.1. Giới thiệu về melamin ........................................................................23

1.3.2. Sử dụng vàng nano để xác định hàm lượng melamin trong sữa .........24

1.4. ỨNG DỤNG ĐIỆN CỰC BIẾN TÍNH VÀNG NANO ĐỂ XÁC

ĐỊNH HÀM LƢỢNG AXIT URIC BẰNG PHƢƠNG PHÁP

VON-AMPE HÒA TAN ...........................................................................25

1.4.1. Giới thiệu phương pháp von-ampe hòa tan .........................................25

1.4.2. Các điện cực sử dụng trong phương pháp von-ampe hòa tan ..............26

1.4.3. Sử dụng điện cực biến tính vàng nano để xác định axit uric bằng phương

pháp von-ampe hòa tan ..........................................................................27

1.5. NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG KHÁNG KHUẨN CỦA VÀNG NANO 29

1.5.1. Giới thiệu về vi khuẩn ..........................................................................29

1.5.2. Ứng dụng kháng khuẩn của vàng nano ................................................30

CHƢƠNG 2. NỘI DUNG, PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU VÀ THỰC

NGHIỆM

2.1. MỤC TIÊU ................................................................................................32

2.2. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU .....................................................................32

2.3. CÁC PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .................................................32

2.3.1. Phương pháp phổ tử ngoại - khả kiến (Uv-Vis) ..................................32

2.3.2. Phương pháp hiển vi điện tử truyền qua (TEM) .................................34

2.3.3. Phương pháp quang phổ hồng ngoại (IR) ...........................................34

2.3.4. Phương pháp nhiễu xạ tia X (XRD) ....................................................36

2.3.5. Phương pháp sắc ký thẩm thấu gel (GPC) ...........................................37

2.3.6. Phương pháp phổ tán xạ năng lượng tia X (EDX) ..............................37

2.3.7. Phương pháp phổ cộng hưởng từ hạt nhân (NMR) .............................38

2.3.8. Phổ phản xạ khuếch tán tử ngoại – khả kiến (UV-Vis/DR) .................39

2.3.9. Phương pháp phân tích sắc ký lỏng hiệu năng cao (HPLC) ................40

2.3.10. Phương pháp đo độ nhớt .....................................................................40

2.3.11. Phương pháp phân tích điện hóa .......................................................41

2.3.12. Phương pháp thống kê ........................................................................42

2.4. THỰC NGHIỆM ......................................................................................43

2.4.1. Hóa chất ...............................................................................................43

2.4.2. Điều chế chitosan tan trong nước ........................................................44

2.4.3. Tổng hợp vàng nano dạng cầu bằng phương pháp khử sử dụng

chitosan tan trong nước làm chất khử vừa làm chất ổn định ................45

2.4.4. Tổng hợp vàng nano dạng thanh bằng phương pháp phát triển

mầm sử dụng CTAB làm chất bảo vệ ................................................49

2.4.5. Nghiên cứu sử dụng vàng nano dạng cầu để xác định melamin trong

mẫu sữa .................................................................................................53

2.4.6. Nghiên cứu chế tạo điện cực vàng nano để xác định axit uric bằng

phương pháp von-ampe hòa tan ..........................................................56

2.4.7. Nghiên cứu khả năng kháng khuẩn của vàng nano .............................58

CHƢƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

3.1. TỔNG HỢP VÀNG NANO DẠNG CẦU BẰNG PHƢƠNG PHÁP

KHỬ SỬ DỤNG CHITOSAN TAN TRONG NƢỚC LÀM CHẤT KHỬ VÀ

CHẤT ỔN ĐỊNH .............................................................................................60

3.1.1. Điều chế chitosan tan trong nước .......................................................60

3.1.2. Tổng hợp vàng nano dạng cầu .............................................................67

3.2. TỔNG HỢP VÀNG NANO DẠNG THANH BẰNG PHƢƠNG PHÁP

PHÁT TRIỂN MẦM SỬ DỤNG CTAB LÀM CHẤT BẢO VỆ ................90

3.2.1. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình tổng hợp vàng nano dạng thanh 91

3.2.2. Cơ chế hình thành vàng nano dạng thanh......................................... 108

3.2.3. Tính chất, hình thái và cấu trúc của vật liệu vàng nano dạng thanh 109

3.3. ỨNG DỤNG VÀNG NANO ĐỂ XÁC ĐỊNH HÀM LƢỢNG

MELAMIN TRONG SỮA ........................................................................... 111

3.3.1. Kết quả thiết lập đường chuẩn .......................................................... 112

3.3.2. Cơ chế phản ứng giữa vàng nano và melamin ................................. 115

3.3.3. Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng ......................................................... 116

3.3.4. Đánh giá độ tin cậy của phương pháp .............................................. 117

3.3.5. Xác định melamin trong mẫu sữa ..................................................... 119

3.3.6. Ảnh hưởng của một số ion, aminoacetic axit và vitamin C đến

quá trình xác định melamin trong sữa ............................................... 121

3.4. NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO ĐIỆN CỰC BIẾN TÍNH VÀNG NANO

ĐỂ XÁC ĐỊNH AXIT URIC BẰNG PHƢƠNG PHÁP VON-AMPE

HÒA TAN ................................................................................................. 123

3.4.1. Khảo sát đặc tính điện hóa của các loại điện cực ............................. 125

3.4.2. Nghiên cứu quá trình biến tính điện cực .......................................... 127

3.4.3. Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến tín hiệu hòa tan ................... 130

3.4.4. Đánh giá độ tin cậy của phương pháp .............................................. 135

3.4.5. Áp dụng thực tế ................................................................................ 138

3.5. NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG KHÁNG KHUẨN CỦA VÀNG NANO146

Kết luận chính của luận án .......................................................................... 151

Danh mục các công trình của tác giả

Tài liệu tham khảo

Phụ lục

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT TRONG LUẬN ÁN

AA Axit ascorbic

AR Tỷ lệ cạnh (Aspect Ratio)

CV Phương pháp von-ampe vòng (Circle Voltammetry)

CTAB Cetyl trimethyl ammonium bromide

CTS Chitosan

ĐĐA Độ deacetyl (Degree of Deacetylation)

EDX Phổ tán xạ năng lượng tia X (Energy Dispersive X-ray

spectrum)

DP-ASV Phương pháp von-ampe hòa tan anot xung vi phân (Differential

Pulse Anodic Stripping Voltammetry)

ELISA Xét nghiệm hấp thụ miễn dịch liên kết với enzyme

(Enzyme-Linked Immunosorbent Assay)

L-cys L-cystein

GNR Nano vàng dạng que (gold nanorods)

GNP Nano vàng dạng cầu (gold nanoparticles)

GCE Điện cực than thủy tinh (Glassy Cacbon Electrode)

GC-MS Sắc ký khí ghép khối phổ (Gas Chromatography-Mass

Spectrometry)

GPC Sắc ký thẩm thấu gel (Gel Permeation Chromatography)

HPLC Sắc ký lỏng hiệu năng cao (High Performance Liquid

Chromatography)

IR Phổ hồng ngoại (Infrared Spectroscopy)

LC-MS Sắc ký lỏng ghép nối khối phổ (Liquid Chromatography-Mass

Spectrometry)

LOD Giới hạn phát hiện (Limit of Detection)

LOQ Giới hạn định lượng (Limit of Quantitative)

LSPR Cộng hưởng plasmon bề mặt theo trục dọc (Longitudinal

Surface Plasmon Resonance)

Mel Melamin

NMR Phổ cộng hưởng từ hạt nhân (Nuclear Magnetic Resonace)

PBS: Đệm phosphate (Photphate Buffer Solution)

R Hệ số hấp thụ quang

SEM Hiển vi điển tử quét (Scanning Electron Microscopy)

SPR Cộng hưởng plasmon bề mặt (Surface Plasmon

Resonance)

TEM Hiển vi điển tử truyền qua (Transmission Electron

Microscopy)

TSPR Cộng hưởng plasmon bề mặt theo trục ngang (Transverse

Surface Plasmon Resonance)

TPP Sodium tripolyphosphate

WE Điện cực làm việc (Working Electrode)

WSC Chitosan tan trong nước (Water Soluble Chitosan)

XPS Phổ quang điện tử tia X (X-ray Photoelectron Spectroscopy)

XRD Nhiễu xạ tia X (X-Ray Diffraction)

UA Axit uric

UPD Sự khử dưới thế (Under Potential Deposition)

DANH MỤC CÁC BIỂU BẢNG

Trang

Bảng 2.1. Các loại hoá chất sử dụng chính trong luận án 43

Bảng 2.2. Ký hiệu mẫu chitosan acetyl hóa tại các thời gian phản ứng khác nhau 45

Bảng 2.3. Ký hiệu mẫu WSC tại các thời gian phản ứng với H2O2 khác nhau 45

Bảng 2.4. Ký hiệu mẫu GNP tại các thời gian khử khác nhau 47

Bảng 2.5. Ký hiệu mẫu GNP tại các nhiệt độ khử khác nhau 47

Bảng 2.6. Ký hiệu mẫu GNP tại các nồng độ Au3+

khác nhau 48

Bảng 2.7. Ký hiệu mẫu GNP tại các nồng độ WSC khác nhau 48

Bảng 2.8. Ký hiệu mẫu GNP với các WSC có khối lượng phân tử khác nhau 49

Bảng 2.9. Ký hiệu mẫu GNP gia tăng độ ổn định 49

Bảng 2.10. Ký hiệu mẫu GNR tại các tỷ lệ mol [Ag+]/[Au

3+] khác nhau 51

Bảng 2.11. Ký hiệu các mẫu GNR tại các tỷ lệ mol [AA]/[Au3+

] khác nhau 52

Bảng 2.12. Ký hiệu các mẫu GNR với các nồng độ CTAB khác nhau 52

Bảng 2.13. Ký hiệu các mẫu GNR tại các nồng độ Au3+

khác nhau 53

Bảng 2.14. Ký hiệu các mẫu GNR tại các giá trị pH khác nhau 53

Bảng 3.1. Độ deacetyl hóa (ĐĐA) và khả năng hòa tan trong nước của mẫu 62

chitosan axetyl hóa với các thời gian phản ứng khác nhau

Bảng 3.2. ĐĐA và Mw của các mẫu WSC tại các thời gian phản ứng oxi hóa 64

khác nhau

Bảng 3.3. Độ chuyển dịch hóa học các proton của CTS và WSC trong phổ 66

1H-NMR

Bảng 3.4. Giá trị cực đại hấp thụ (Amax) của các mẫu sau các thời gian lưu trữ 71

Bảng 3.5. Bước sóng hấp thụ cực đại (max), cực đại hấp thụ (Amax) và kích thước 73

hạt (d) của GNP tại các nồng độ Au3+

khác nhau

Bảng 3.6. Bước sóng hấp thụ cực đại (max), cực đại hấp thụ (Amax) và 75

kích thước hạt (d) của GNP tại các nồng độ WSC khác nhau


Bảng 3.8. Tốc độ ban đầu được tính ở 30 phút 84

Bảng 3.9. Bậc phản ứng (a) của Au3+

tính từ tốc độ ban đầu 85

Bảng 3.10. Giá trị hằng số tốc độ phản ứng k và bậc phản ứng của WSC 85

tính theo tốc độ ban đầu


Bảng 3.12. Bước sóng hấp thụ cực đại (max), cực đại hấp thụ (Amax) và kích thước 89

hạt của các mẫu vàng nano tại các tỷ lệ [Au3+

]/[Au0] khác nhau

Bảng 3.13. Sự thay đổi thế khử tiêu chuẩn của Au3+

và Au+

105

Bảng 3.14. Giá trị tỷ lệ A650/A520 và độ lệch chuẩn tương đối tại các nồng độ 113

melamin khác nhau

Bảng 3.15. Giá trị tỷ lệ A650/A520 và thời gian chuyển màu của dung dịch 116

vàng nano-melamin tại hai kích thước hạt khác nhau

Bảng 3.16. Hệ số tương quan (R), độ nhạy (b, hệ số góc), LOD và LOQ của 118

phương pháp trắc quang sử dụng vàng nano để xác định melamin

Bảng 3.17. Kết quả xác định melamin trong 7 mẫu sữa thật sử dụng vàng nano 120

và phương pháp HPLC

Bảng 3.18. So sánh phương pháp trắc quang sử dụng vàng nano GNP để xác định 123

melamin trong sữa với một số nghiên cứu khác

Bảng 3.19. Các thông số được cố định ban đầu trong phương pháp DP- ASV 124

Bảng 3.20. Các thông số cố định trong phương pháp CVS 124

Bảng 3.21. Giá trị Ep, Ip, b, và RSD của các điện cực làm việc trong DP-ASV 125

Bảng 3.22. Giá trị Ep, Ip, b, và RSD của các điện cực làm việc trong CVS 126

Bảng 3.23. Giá trị Ep, Ip, b, và RSD tại các nồng độ L-cystein khác nhau 128

Bảng 3.24. Giá trị Ep, Ip, b, và RSD với các vòng quét khác nhau 129

Bảng 3.25. Điều kiện thích hợp để biến tính điện cực 130

Bảng 3.26. Giá trị Ep, Ip, và RSD với các giá trị pH khác nhau 131

Bảng 3.27. Giá trị Ep, Ip, b, và RSD với các tốc độ quét khác nhau 134

Bảng 3.28. Các điều kiện thí nghiệm để xác định UA bằng phương pháp DP-ASV 135

sử dụng điện cực GCE/L-cys/GNP

Bảng 3.29. Kết quả xác định khoảng tuyến tính của phương pháp DP-ASV 136

Bảng 3.30. Hệ số tương quan (r), độ nhạy (b, hệ số góc), LOD và LOQ của 137

phương pháp DP-ASV dùng điện cực GCE/L-cys/GNP

Bảng 3.31. Các giá trị Ip,TB và độ lệch chuẩn tại các giá trị nồng độ UA khác nhau 138

Bảng 3.32. Ký hiệu và lý lịch mẫu 139

Bảng 3.33. Độ thu hồi của một số mẫu nước tiểu 140

Bảng 3.34. Nồng độ UA trong một số mẫu nước tiểu 141

Bảng 3.35. Nồng độ UA trong mẫu nước tiểu xác định bằng 2 điện cực 142

Bảng 3.36. Độ thu hồi của một số mẫu huyết thanh 143

Bảng 3.37. Nồng độ của UA trong năm mẫu huyết thanh 144

Bảng 3.38. So sánh phương pháp DP-ASV sử dụng điện cực biến tính vàng nano 145

để xác định axit uric với một số nghiên cứu khác

Bảng 3.39. Kết quả nghiên cứu khả năng kháng khuẩn của vàng nano 149

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ

Trang

Hình 1.1. Màu sắc của các keo vàng nano theo kích thước hạt 4

Hình 1.2. Cộng hưởng plasmon bề mặt 5

Hình 1.3. Hiện tượng SPR của vàng nano dạng cầu 6

Hình 1.4. Hiện tượng SPR xảy ra theo trục dọc và trục ngang của GNR (a); 7

phổ UV-Vis tương ứng của GNR (b)

Hình 1.5. Sự phụ thuộc của hiện tượng SPR vào hình dạng và kích thước 8

của hạt vàng nano

Hình 1.6. Phổ UV-Vis (a) và ảnh TEM (b) của vàng nano sử dụng chitosan 10

làm chất khử và chất ổn định

Hình 1.7. Ảnh TEM (a) và phân bố kích thước hạt (b) của vàng nano sử dụng 11

chitosan làm chất khử và chất ổn định

Hình 1.8. Ảnh TEM của vàng nano dạng thanh với AR 4 13

Hình 1.9. Sơ đồ tổng hợp GNR bằng phương pháp phát triển mầm của Jana và 13

cộng sự năm 2001(a) và được Nikoobakht cải tiến năm 2003 (b)

Hình. 1.10. Mô hình cấu trúc vàng nano của Wang và cộng sự (a), Gain và 16

Harmer (b), Murphy và cộng sự (c) và Liz-Marzán và cộng sự (d)

Hình 1.11. Cơ chế hình thành hạt vàng nano dạng thanh trong trường hợp 17

không có AgNO3

Hình 1.12. Cơ chế hình thành hạt vàng nano dạng thanh từ hạt mầm đơn tinh thể (a) 19

và hạt mầm multiply twinned (b) dưới sự định hướng của Ag+

Hình 1.13. Cấu trúc của chitosan 20

Hình 1.14. Cấu tạo của melamin 23

Hình 1.15. Sự kết hợp giữa melamin và axit cyanuric 24

Hình 1.16. Công thức cấu tạo của L-cystein 27

Hình 1.17. Cấu trúc phân tử của axit uric 28

Hình 1.18. Tinh thể axit uric kết tủa trong khớp xương 28

Hình 1.19. Khả năng kháng khuẩn của vàng nano 31

Hình 2.1. Sơ đồ nguyên lý của kính hiển vi điện tử truyền qua 34

Hình 2.2. Các tia X nhiễu xạ trên các mặt tinh thể chất rắn 36

Hình 2.3. Nguyên tắc tán xạ tia X dùng trong phổ EDX 38

Hình 2.4. Phản xạ gương và phản xạ khuyếch tán từ bề mặt nhám 39

Hình 2.5. Quy trình điều chế WSC 44

Hình 2.6. Sơ đồ tổng hợp vàng nano dạng cầu (GNP) sử dụng WSC 46

Hình 2.7. Sơ đồ tổng hợp vàng nano dạng thanh (GNR) 50

Hình 2.8. Quy trình xác định melamin trong mẫu sữa thật 55

Hình 2.9. Sơ đồ tiến trình thí nghiệm theo phương pháp von-ampe vòng 57

Hình 2.10. Sơ đồ tiến trình thí nghiệm theo phương pháp DP-ASV 57

Hình 3.1. Phổ IR của các mẫu chitosan acetyl hóa với các thời gian khác nhau 60

Hình 3.2. Giản đồ XRD của CTS và WSC 63

Hình 3.3. Phổ FTIR của WSC3hOX, WSC6

hOX và WSC18

hOX 64

Hình 3.4. Chitosan (a), chitosan tan dạng rắn (b) và dung dịch chitosan tan (c) 65

Hình 3.5. Phổ 1H-NMR của CTS (a); WSC (b) 66

Hình 3.6. Hai loại mắt xích monomer trong mạch phân tử chitosan 67

Hình 3.7. Phổ UV-Vis (a) và giản đồ biểu diễn cực đại hấp thụ (b) của GNP tại 68

các thời gian khử khác nhau

Hình 3.8. Phổ UV-Vis của WSC, Au3+

, GNP-2h và GNP-8h 68

Hình 3.9. Ảnh TEM với độ phân giải khác nhau và phân bố kích thước hạt của 69

GNP tại các thời gian khử 8 và 31 giờ

Hình 3.10. Phổ UV-Vis của GNP tại các nhiệt độ khử khác nhau 70

Hình 3.11. Phổ UV-Vis của GNP tại các nồng độ Au3+

khác nhau 72

Hình 3.12. Ảnh TEM của GNP có độ phân giải khác nhau tại các nồng độ Au3+

: 73

0,25; 0,50; 1,00 và 1,50 mM

Hình 3.13. Phổ UV-Vis của GNP tại các nồng độ WSC khác nhau 74

Hình 3.14. Ảnh TEM của GNP có độ phân giải khác nhau tại các nồng độ WSC: 75

0,25; 0,50 và 1,00%

Hình 3.15. Phổ UV-Vis của GNP với các WSC có khối lượng phân tử khác nhau 76

Hình 3.16. Phổ UV-Vis (a) và giản đồ XRD của WSC, GNP (b) 78

Hình 3.17. Ảnh TEM có độ phân giải khác nhau và phân bố kích thước hạt 78

của GNP

Hình 3.18. Phổ FT-IR của WSC trước và sau khi bị oxi hóa bởi Au3+

(WSCOX) 79

Hình 3.19. Phổ UV-Vis/DR (a) và giản đồ EDX (b) của GNP 81

Hình 3.20. Cơ chế phản ứng khử Au3+

bằng WSC 82

Hình 3.21. Đồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa: (a) logA và log[Au3+

]; 84

(b) logk‟ và log[WSC]

Hình 3.22. Phổ UV-Vis của GNP với các nồng độ WSC thêm khác nhau 86

Hình 3.23. Phổ UV-Vis của GNP tại các tỷ lệ [Au3+

]/[Au0] khác nhau 88

Hình 3.24. Ảnh TEM của các hạt vàng nano GNP tổng hợp bằng phương pháp 88

phát triển mầm tại các tỷ lệ [Au3+

]/[Au0] khác nhau

Hình 3.25. Mô hình minh họa sự phát triển hạt mầm trong trường hợp: không có 90

dư Au3+

trong dung dịch (a) và có dư Au3+

trong dung dịch (b)

Hình 3.26. Phổ UV-Vis (a); và đồ thị biểu diễn bước sóng hấp thụ cực đại của dao 92

động LSPR và tỷ số độ hấp thụ quang (R) của dao động LSPR/dao

động TSPR (b) tại các tỷ lệ mol [Ag+]/[Au

3+]: 0,0; 0,1; 0,2; 0,3; 0,4 và 0,5

Hình 3.27. Sơ đồ minh họa tương tác của ánh sáng phân cực trên vàng nano 93

dạng cầu (A) và dạng thanh (B)

Hình 3.28. Ảnh TEM của các mẫu GNR tại các tỷ lệ mol [Ag+]/[Au

3+] khác nhau 94

Hình 3.29. Vị trí của nguyên tử Ag (dạng cầu màu đỏ) trên mặt tinh thể (110) (a), 96

(100) (b) và (111) (c) của cấu trúc lập phương

Hình 3.30. Cơ chế hình thành GNR dưới sự định hướng của ion Ag+

97

Hình 3.31. Phổ UV-Vis (a) và đồ thị biểu diễn bước sóng hấp thụ cực đại của 98

dao động LSPR, tỷ số độ hấp thụ quang R (b) tại các tỷ lệ mol [AA]/[Au3+

]:

1,0; 1,5; 2,0; 2,5

Hình 3.32. Ảnh TEM có độ phân giải khác nhau của các mẫu GNR tại các tỷ lệ mol 99

[AA]/[Au3+

]: 1,0; 1,5; 2,0; và 2,5

Hình 3.33. Phổ UV-Vis (a) và đồ thị biểu diễn cực đại hấp thụ của dao động LSPR 101

và tỷ số độ hấp thụ quang R (b) tại các nồng độ Au3+

: 5; 10; 15 và 20 mM

Hình 3.34. Ảnh TEM của các mẫu GNR tại các nồng độ Au3+

khác nhau 102

Hình 3.35. Phổ UV-Vis (a) và đồ thị biểu diễn bước sóng hấp thụ cực đại của dao 103

động LSPR và tỷ số độ hấp thụ quang R (b) tại các nồng độ CTAB

khác nhau

Hình 3.36. Ảnh TEM của các mẫu GNR tại các nồng độ CTAB khác nhau 104

Hình 3.37. Phổ UV-Vis (a); và đồ thị biểu diễn bước sóng hấp thụ cực đại của dao 106

động LSPR và tỷ số độ hấp thụ quang R (b) tại các giá trị pH khác nhau

Hình 3.38. Sự phụ thuộc khả năng khử của AA vào pH 106

Hình 3.39. Ảnh TEM của các mẫu GNR tại các giá trị pH khác nhau 108

Hình 3.40. Giai đoạn tạo mầm trong quá trình tổng hợp GNR 108

Hình 3.41. Cơ chế phát triển của GNR dưới sự định hướng của Ag+ và CTAB 109

Hình 3.42. Phổ UV-Vis (a) và giản đồ XRD (b) của GNR 110

Hình 3.43. Ảnh TEM với các độ phân giải khác nhau của GNR 110

Hình 3.44. Giản đồ EDX của GNR 111

Hình 3.45. Sự thay đổi màu (a) và phổ UV-Vis (b) của dung dịch vàng nano và 113

vàng nano-melamin với các nồng độ melamin khác nhau (mg/L)

Hình 3.46. Đồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa tỷ lệ A650/A520 và CMel 114

Hình 3.47. Phổ UV-Vis và ảnh TEM của vàng nano khi không có melamin (a) và 114

khi có melamin (b)

Hình 3.48. Cơ chế phản ứng giữa GNPbt và melamin 115

Hình 3.49. Ảnh hưởng của giá trị pH đến tỷ lệ A650/A520 117

Hình 3.50. Phổ UV-Vis của GNP-Mel tại CMel=1,00 mg/L, lặp lại 7 lần 119

Hình 3.51. Hình ảnh xác định melamin trong mẫu sữa 119

Hình 3.52. Phổ UV-Vis của các dung dịch vàng nano-sữa 120

Hình 3.53. Ảnh hưởng của các ion, aminoacetic axit (AA) và vitamin C (VC) đến 121

tỷ lệ A650/A520 tại các nồng độ khác nhau của tác nhân ảnh hưởng (a)

và tại nồng độ chất ảnh hưởng bằng 0,10 g/L (b)

Hình 3.54. Dung dịch vàng nano GNP trước và sau khi thêm dung dịch sữa 122

(đã xử lý) có chứa melamin hoặc các yếu tố ảnh hưởng khác

Hình 3.55. Đường von-ampe hòa tan của UA theo các lần thêm chuẩn (a); đường 126

von-ampe hòa tan của UA trong 4 lần lặp lại (b) điện cực GCE/L-cys/GNP

Hình 3.56. Các đường CVS của 3 loại điện cưc khác nhau 126

Hình 3.57. Quá trình biến tính điện cực GCE 127

Hình 3.58. Sự phụ thuộc của Ip. UA vào nồng độ L-cystein 127

Hình 3.59. Đường von-ampe hòa tan của UA sau các lần thêm chuẩn (a); đường 128

von-ampe hòa tan của UA trong 4 lần lặp lại với nồng độ L-cystein

1,0 mM (b)

Hình 3.60. Sự phụ thuộc của Ip. UA vào số vòng quét L-cystein 129

Hình 3.61. Đường von-ampe hòa tan của UA sau các lần thêm chuẩn (a); Đường 130

von-ampe hòa tan của UA trong 4 lần lặp lại với số vòng quét 20 vòng

Hình 3.62. Sự phụ thuộc của Ip vào pH (a) và các đường von-ampe hòa tan của 131

UA tại giá trị pH khác nhau (b)

Hình 3.63. Đường hồi quy tuyến tính biểu diễn mối tương quan giữa Ep và pH 132

Hình 3.64. Các đường von-ampe của UA ở các tốc độ quét từ 20 đến 120 mV/s 134

Hình 3.65. Đường von-ampe hòa tan của UA với khoảng nồng độ 2†100 μM 136

Hình 3.66. Đồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa Ip và CUA (TN1) 136

Hình 3.67. Đường von-ampe hòa tan của UA, lặp lại 9 lần 138

a) CUA = 6 μM; b) CUA =20 μM; c) CUA = 40 μM

Hình 3.68. Đường von-ampe hòa tan của UA: TN1 (a); TN2 (b) của mẫu NT1 141

và TN1 (c); TN2 (d) của mẫu NT5

Hình 3.69. Đường von-ampe hòa tan của UA của mẫu NT4 sau 3 lần lặp lại 142

Hình 3.70. Đường von-ampe hòa tan của UA ở 2 lần chế tạo điện cực (mẫu NT4) 142

Hình 3.71. Đường von-ampe hòa tan của UA: TN1 (a); TN2 (b) của mẫu HT2 và 144

TN1 (c); TN2 (d) của mẫu HT4

Hình 3.72. Đường von-ampe hòa tan của UA của mẫu HT2 sau 3 lần lặp lại 144

Hình 3.73. Kết quả kháng khuẩn của mẫu GNP (a: quan sát bằng mắt thường; 146

b: sử dụng thuốc thử Alamar Blue)

Hình 3.74. Kết quả kháng khuẩn của mẫu GNR (a,b: quan sát bằng mắt thường; 148

c,d: sử dụng thuốc thử Alamar Blue)

Hình 3.75. Biểu đồ biểu thị giá trị MIC của vàng nano và kháng sinh đối với 150

4 loại vi khuẩn

1

MỞ ĐẦU

Vàng nano là một trong những vật liệu kích thước nano đang thu hút sự quan

tâm của nhiều nhà khoa học trong và ngoài nước bởi những tính chất quang học độc

đáo của chúng, đặc biệt là hiện tượng cộng hưởng plasmon bề mặt (surface plasmon

resonance, SPR) [35], [39], [81], [93], [102], [126] và những ứng dụng to lớn của

chúng trong nhiều lĩnh vực khác nhau như xúc tác [4], [19], [87], điện hóa [26],

[45], [104], [105], cảm biến sinh học [40], [93], [103], khuếch đại tán xạ Raman bề

mặt (surface enhanced Raman scattering, SERS) [32], đặc biệt là trong y học để

chẩn đoán và điều trị ung thư [18], [39], [40], [126].

Cho đến nay, đã có nhiều phương pháp khác nhau được nghiên cứu để tổng

hợp vàng nano như phương pháp chiếu xạ [1], [23], [65], [66], phương pháp khử

hóa học [4], [12], [43], khử sinh học [13], [43], [52], phương pháp điện hóa [63],

[122], phương pháp quang hóa [70], phương pháp phát triển mầm [10], [17], [40],

[115], [127], ... Mỗi phương pháp đều tạo ra các hạt vàng nano với hình dạng, kích

thước khác nhau như dạng cầu, dạng thanh, dạng sợi, hình tam giác, hình lăng trụ,

hình tứ diện, hình lập phương, ... [28], [31], [70]. Chẳng hạn, để tổng hợp ra vàng

nano dạng cầu thì phương pháp phổ biến nhất là sử dụng tác nhân khử hóa học như

NaBH4 hay natri citrate [4], [12]. Tuy nhiên, nhược điểm của phương pháp này là

sử dụng các tác nhân độc hại, gây ảnh hưởng đối với môi trường. Gần đây, các nhà

khoa học đã sử dụng "phương pháp xanh” (green method) [13], [37], [80], [92] để

tổng hợp vàng nano dạng cầu với mục đích khắc phục hạn chế nói trên. Trong khi

đó, để tổng hợp vàng nano dạng thanh thì phương pháp được cho là tối ưu nhất cho

đến thời điểm hiện tại là phương pháp phát triển mầm [70], [93], [96]. Sản phẩm tạo

thành từ phương pháp này có độ đơn phân tán, có thể kiểm soát được tỷ lệ

dài/ngang (tỷ lệ cạnh) bằng cách thay đổi các yếu tố ảnh hưởng [70], [96].

Nhiễm bẩn melamin trong sữa gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến sức khỏe

của trẻ em và là một vấn đề thu hút sự chú ý của đông đảo cộng đồng xã hội [12],

[20], [22], [44]. Do đó, việc xác định melamin trong thực phẩm nói chung và trong

sữa nói riêng là điều hết sức cần thiết. Cho đến nay, các phương pháp thường được

sử dụng, đó là sắc ký khí ghép nối khối phổ (GC/MS) [41], sắc ký lỏng ghép nối

2

khối phổ (LC/MS) [41], [95], sắc ký lỏng hiệu năng cao (HPLC) [85], ELISA [49],

[95]. Nhìn chung, những phương pháp này có độ chính xác cao nhưng yêu cầu thiết

bị đắt tiền, tốn nhiều thời gian và phải có chuyên viên thực hiện. Gần đây, một số

tác giả trên thế giới đã tìm ra phương pháp mới, sử dụng vàng nano để xác định

melamin với ưu điểm rẻ, nhanh, đơn giản và độ nhạy cao [32], [33], [36], [112].

Dựa vào sự thay đổi màu của dung dịch vàng nano khi có mặt melamin, có thể dễ

dàng định tính melamin bằng mắt thường. Đồng thời, có thể định lượng hàm lượng

melamin trong sữa dựa vào phép đo trắc quang. Các hạt vàng nano được tổng hợp

từ các phương pháp khác nhau đã được sử dụng cho mục đích này. Tuy nhiên, việc

sử dụng vàng nano để xác định melamin vẫn chưa được nghiên cứu một cách đầy đủ.

Phương pháp von-ampe hòa tan là một phương pháp phân tích điện hóa hiện

đại với nhiều ưu điểm như chi phí thấp, độ nhạy cao, giới hạn phát hiện thấp, độ

chọn lọc cao [34], [98], [106]. Điện cực làm việc thường được sử dụng là điện cực

thủy ngân với ưu điểm là có khả năng tạo hỗn hống được với nhiều kim loại, đồng

thời khoảng thế hoạt động về phía âm lớn [106]. Tuy nhiên, nhược điểm của nó là

dễ tắc mao quản và độc tính cao [34], [98]. Do vậy, xuất hiện ngày càng nhiều các

công trình nghiên cứu biến tính điện cực để khắc phục hạn chế này, trong đó điện

cực biến tính vàng nano đang thu hút sự quan tâm đáng kể của nhiều nhà khoa học

bởi những tính chất độc đáo của nó khi ở kích thước nano. Hiện nay, các nhà khoa

học trên thế giới đã chế tạo thành công điện cực biến tính vàng nano để xác định

một số ion kim loại và hợp chất hữu cơ [45], [62], [98]. Trong đó, việc xác định axit

uric trong các đối tượng sinh học đang nhận được sự quan tâm lớn bởi vì nồng độ

axit uric trong mẫu huyết thanh, nước tiểu sẽ giúp chúng ta biết dấu hiệu của một số

bệnh, đặc biệt là bệnh gout [26], [34], [45], [68], [98], [104], [109].

Hiện nay, hiện tượng kháng thuốc của vi khuẩn đang trở nên ngày càng phổ

biến. Do vậy, các nhà khoa học đã nghiên cứu sử dụng các hạt nano kim loại với

mục đích ức chế sự phát triển của vi khuẩn. Đã có một số công bố tổng hợp vàng

nano từ các dịch chiết quả nho, hoa hướng dương, trà, ... và sử dụng vàng nano tổng

hợp được để ức chế vi khuẩn với nhiều khả quan [11], [13], [24], [52], [55]. Tuy

nhiên, nghiên cứu kháng khuẩn của vàng nano cũng chưa được phát triển đầy đủ.

3

Mặc dù vàng nano đã được nghiên cứu và ứng dụng trong nhiều lĩnh vực

khác nhau, tuy nhiên vẫn còn nhiều vấn đề mới mẻ, hứa hẹn nhiều khám phá mới từ

chúng. Trong xu thế đó, tại Việt Nam hiện nay cũng có nhiều nhà khoa học quan

tâm nghiên cứu tổng hợp vàng nano cũng như khảo sát các ứng dụng của chúng.

Tuy nhiên, chưa có một công trình nào nghiên cứu một cách hệ thống quá trình tổng

hợp vàng nano cũng như các yếu tố ảnh hưởng. Do vậy, tiếp tục đi sâu nghiên cứu

tổng hợp và khảo sát các ứng dụng của chúng là rất cần thiết.

Xuất phát từ thực tế trên, chúng tôi chọn đề tài: "Nghiên cứu chế tạo vàng

nano và một số ứng dụng”.

Cấu trúc của luận án:

Phần mở đầu

Chƣơng 1. Tổng quan

Chƣơng 2. Nội dung, phương pháp nghiên cứu và thực nghiệm

Chƣơng 3. Kết quả thảo luận gồm các vấn đề chính sau:

- Nghiên cứu tổng hợp vàng nano dạng cầu (ký hiệu GNP) sử dụng chitosan

tan trong nước làm chất khử và chất ổn định

- Nghiên cứu tổng hợp vàng nano dạng thanh (ký hiệu GNR) bằng phương

pháp phát triển mầm sử dụng CTAB làm chất bảo vệ

- Nghiên cứu một vài ứng dụng của vàng nano:

+ Nghiên cứu sử dụng vàng nano để phát hiện melamin trong sữa

+ Nghiên cứu sử dụng điện cực biến tính vàng nano để xác định axit uric

+ Nghiên cứu khả năng kháng khuẩn của vàng nano

Phần nhận xét chung và kết luận

Danh mục các bài báo liên quan đến luận án

4

CHƢƠNG 1

TỔNG QUAN TÀI LIỆU

1.1. VẬT LIỆU VÀNG NANO

Vật liệu nano kim loại nói chung và vàng nano nói riêng đang nhận được sự

quan tâm của các nhà khoa học bởi những tính chất quan trọng, đặc biệt là hiện

tượng cộng hưởng plasmon bề mặt [35], [39], [81], [93], [102] và những ứng dụng

rộng rãi của chúng trong nhiều lĩnh vực khác nhau như xúc tác [4], [19], [87], điện

hóa [26], [45], [104], [105], khả năng chống oxi hóa [64], phát hiện và điều trị ung

thư [18], [39], [40], .... Các hạt vàng nano với kích thước từ 1 nm đến lớn hơn 100

nm có tính chất quang, điện độc đáo, khác hẳn so với vật liệu vàng dạng khối (bulk

material) [39]. Trong đó, sự khác nhau đáng chú ý giữa vàng nano và kim loại vàng

dạng khối là sự thay đổi màu sắc của chúng, cụ thể là sẽ chuyển từ màu vàng sang

màu đỏ tía, màu tím hoặc màu xanh phụ thuộc vào kích thước của hạt vàng nano

(hình 1.1). Sự thay đổi màu sắc này là do hiệu ứng plasmon bề mặt tạo ra.

Hình 1.1. Màu sắc của các keo vàng nano theo kích thước hạt [126]

1.1.1. Tính chất cộng hƣởng plasmon bề mặt

Một trong những tính chất quan trọng của vàng nano là hiệu ứng plasmon bề

mặt (surface plasmon resonance: SPR). Chính nhờ tính chất này mà vàng nano được

ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau, đặc biệt là trong chẩn đoán và điều trị

ung thư [18], [39], [93].

5

Hình 1.2. Hiện tượng cộng hưởng plasmon bề mặt [126]

Hiện tượng “cộng hưởng plasmon bề mặt” (SPR) được giải thích là: điện

trường của sóng điện từ tác động lên các electron tự do trên bề mặt hạt nano, làm

electron bị dồn về một phía, gây ra sự phân cực (hình 1.2) [35], [126]. Sau đó, dưới

tác dụng của lực phục hồi Coulombic, các electron sẽ trở lại vị trí ban đầu. Vì có

bản chất sóng, nên điện trường dao động làm cho sự phân cực này dao động theo.

Sự dao động này được gọi là “plasmon”. Khi tần số dao động của đám mây electron

trùng với tần số của một bức xạ điện từ nào đó, sẽ gây ra sự dao động hàng loạt của

các electron tự do. Hiện tượng này gọi là “cộng hưởng plasmon bề mặt” (SPR) [39],

[126]. Như vậy, hiện tượng cộng hưởng plasmon bề mặt là sự kích thích các

electron tự do bên trong vùng bán dẫn, dẫn tới sự hình thành các dao động đồng

pha. Khi kích thước của một tinh thể nano kim loại nhỏ hơn bước sóng của bức xạ

tới, khi tần số photon tới cộng hưởng với tần số dao động của electron tự do ở bề

mặt sẽ xuất hiện hiện tượng cộng hưởng plasmon bề mặt. Đối với hạt vàng nano,

dao động cộng hưởng plasmon dẫn tới sự hấp thụ mạnh của ánh sáng vùng khả

kiến. Điều này dẫn tới sự thay đổi lớn về màu sắc của dung dịch vàng nano. Số

lượng và vị trí của dãi plasmon phụ thuộc chủ yếu vào kích thước và hình thái của

hạt vàng nano. Vì vậy, peak cộng hưởng có thể xuất hiện trong vùng khả kiến đến

vùng hồng ngoại gần. Ngoài ra, hằng số điện môi của vật liệu cấu trúc nano, chỉ số

khúc xạ của môi trường xung quanh, trạng thái của bề mặt (dung môi, chất ổn định)

hay khoảng cách giữa các hạt cũng ảnh hưởng đến vị trí và hình dạng của cộng

hưởng plasmon bề mặt [35], [102].

6

* Sự phụ thuộc tính chất SPR vào hình thái và kích thƣớc của vật liệu

a) Vàng nano dạng cầu (gold nanoparticles: GNP)

Tính chất quang của vàng

nano dạng cầu có thể được tính

toán theo thuyết của Mie [81]. Lần

đầu tiên Mie giải thích sự thay đổi

màu sắc của hệ keo vàng nano

dạng cầu bằng cách giải phương

trình Maxwell. Bằng cách này,

ông đã mô tả tính chất quang học

(tán xạ và hấp thụ) của vàng nano

dạng cầu ở bất kỳ kích thước nào.

Theo đó, đối với vàng nano dạng cầu, SPR xảy ra ở vùng khả kiến tại bước sóng

khoảng 520-540 nm (hình 1.3). Nếu kích thước (d) của hạt tăng lên thì cực đại hấp

thụ ứng với SPR sẽ dịch chuyển về vùng có bước sóng dài, tức là vùng ánh sáng đỏ

(red-shift). Tuy nhiên, khi hạt cầu lớn đến một kích thước nào đó, sẽ trở thành dạng

khối (bulk) và hiện tượng SPR sẽ biến mất.

b) Vàng nano dạng thanh (gold nanorods: GNR)

Đối với vàng nano dạng thanh, tính chất quang học có thể được hiểu rõ dựa vào

thuyết Gans [35], [81]. Theo đó, trên phổ UV-Vis xuất hiện 2 peak hấp thụ cực đại:

Một cực đại hấp thụ tương ứng với cộng hưởng plasmon bề mặt dọc theo trục ngang

(transverse surface plasmon resonane: TSPR) và một dao động theo trục dọc

(longitudinal surface plasmon resonance: LSPR) của hạt (hình 1.4). Trong đó, dao

động TSPR có cực đại nằm trong vùng khả kiến (khoảng 520-540 nm), còn dao động

LSPR có cường độ mạnh hơn rất nhiều so với dao động TSPR và có cực đại nằm

trong vùng có bước sóng lớn hơn, từ vùng khả kiến đến vùng hồng ngoại gần phụ

thuộc vào tỷ số cạnh (tỷ số giữa trục dọc/trục ngang hay tỷ số dài/ngang) của vật liệu.

Khi tỷ số cạnh tăng, LSPR dịch chuyển về vùng hồng ngoại gần (NIR), trong khi

TSPR gần như không thay đổi [31], [35], [81], [102]. Ngoài ra, bước sóng hấp thụ

cực đại của dao động LSPR còn phụ thuộc nhiều vào chỉ số khúc xạ của môi trường

7

xung quanh nó. Khi chỉ số khúc xạ tăng, thì SPR có xu hướng chuyển sang vùng sáng

màu đỏ và sự dịch chuyển SPR gần như tuyến tính với chỉ số khúc xạ [102]. Đây là

một tính chất quan trọng được áp dụng trong các ứng dụng về cảm biến plasmon.

Cũng theo thuyết Gans, cực đại hấp thụ của dao động LSPR tỷ lệ tuyến tính

với tỷ số cạnh (tỷ số dài/ngang, aspect ratio: AR) theo phương trình sau:

LSPR (nm) = 95AR + 420 (1.1)

Hình 1.4. Hiện tượng SPR xảy ra theo trục dọc và trục ngang của GNR

(a); phổ UV-Vis tương ứng của GNR (b)

Tóm lại, hình dạng và kích thước của hạt vàng nano ảnh hưởng đáng kể đến

hiện tượng cộng hưởng plasmon bề mặt của chúng, cụ thể là: hạt dạng cầu chỉ có

một cực đại hấp thụ với bước sóng max 520 nm và khi tăng kích thước (d) thì

max cũng tăng theo (hình 1.5) [31]. Trong khi đó, vàng nano dạng thanh có 2 cực

đại hấp thụ: 1 cực đại hấp thụ có bước sóng max 520 nm và 1 cực đại hấp thụ

có bước sóng nằm trong vùng khả kiến đến hồng ngoại gần tùy thuộc vào tỷ số

AR, cụ thể là AR tăng thì cực đại hấp thụ càng dịch chuyển về vùng hồng ngoại

gần như minh họa ở hình 1.5.

8

Hình 1.5. Sự phụ thuộc của hiện tượng SPR vào hình dạng và kích thước

của hạt vàng nano [31]

1.1.2. Tổng hợp vàng nano dạng cầu (GNP)

Kể từ khi lần đầu tiên Faraday nghiên cứu sự tạo thành keo vàng bằng cách

khử AuCl4- bằng phospho năm 1857, đã có nhiều phương pháp tổng hợp keo vàng

nano được công bố. Nói chung, phương pháp tổng hợp vàng nano có thể được chia

thành ba nhóm chính: nhóm phương pháp hóa học, nhóm phương pháp bức xạ và

nhóm phương pháp khử sinh học. Phương pháp bức xạ sử dụng các bức xạ tử ngoại,

khả kiến, vi sóng, bức xạ gama, ... [1], [23], [65], [66] để khử AuCl4- về Au

0 trong

sự có mặt của chất ổn định thích hợp. Phương pháp này cho hiệu suất tổng hợp cao

nhưng yêu cầu phải có thiết bị tương ứng. Nguyên tắc chung của phương pháp khử

hóa học là sử dụng một chất khử nào đó để khử Au3+

trong muối vàng thành nguyên

tử Au0, để tránh sự kết dính các hạt lại với nhau, chất bảo vệ được sử dụng. Trong

nhóm phương pháp này, trước hết phải kể đến phương pháp Turkevich. Phương

pháp này được phát minh bởi Turkevich và các cộng sự [43], [100] vào năm 1951,

sau đó được cải tiến bởi Frens [43] vào năm 1970, và là một phương pháp tổng hợp

vàng nano đơn giản nhất cho đến thời điểm hiện tại. Nhìn chung, phương pháp này

tạo ra các hạt vàng nano đơn phân tán dạng cầu tan trong nước với kích thước từ 10-

20 nm và độ bền cao. Các hạt lớn hơn cũng có thể được tạo ra bằng phương pháp này

nhưng sẽ mất nhiều quy trình công nghệ hơn trong việc duy trì tính phân tán cũng

như hình dạng hạt. Quy trình tạo hạt vàng nano liên quan đến phản ứng giữa một

9

lượng dung dịch nóng chloauric với dung dịch natri citrate. Ở đây, natri citrate vừa

đóng vai trò làm chất khử vừa là tác nhân làm bền.

Phương pháp khử hóa học tiếp theo đó là phương pháp Brust. Phương pháp

này được phát hiện bởi Brust và Schiffrin [15], [43] vào đầu những năm 1990. Các

hạt vàng nano chế tạo theo phương pháp này có kích thước trung bình khoảng 5-6

nm. NaBH4 đóng vai trò là tác nhân khử, trong khi tetraoctylammonium bromide

(TOAB) đóng vai trò là chất xúc tác chuyển pha và chất làm bền. Tuy nhiên, TOAB

không bọc xung quanh hạt nano một cách vững chắc, do đó dung dịch sẽ bị kết tủa

sau khoảng thời gian 2 tuần. Để hạn chế hiện tượng này, một tác nhân làm bền mạnh

được sử dụng như thiol (alkanethiol), có thể liên kết cộng hóa trị với hạt vàng nano.

Năm 2009, Perault và Chan [74] đã phát minh ra phương pháp mới để tổng

hợp vàng nano (phương pháp Perault), sử dụng hydroquione để khử HAuCl4 trong

dung dịch có chứa sẵn các hạt vàng nano. Trong phương pháp này, các hạt vàng

nano có thể đóng vai trò là chất cầu nối với hydroquinone để xúc tác việc khử các

ion vàng trên bề mặt. Sự tồn tại các chất ổn định như các ion citrate có thể tạo ra

việc mọc các hạt có kiểm soát. Phương pháp này có thể tạo ra các hạt nano với kích

thước rất lớn, khoảng 30-250 nm.

Một phương pháp khử hóa học khác được nhóm tác giả Eah phát minh vào

năm 2010, gọi là phương pháp Martin [59]. Phương pháp này tạo ra các hạt vàng

nano trong nước bằng việc khử HAuCl4 bởi NaBH4. Mặc dù không sử dụng các

chất hoạt động bề mặt như citrate, nhưng các hạt vàng nano có sự phân tán cao.

Nhìn chung, các phương pháp khử hóa học tạo ra sản phẩm có độ phân tán

cao. Tuy nhiên, nhược điểm của chúng là sử dụng các tác nhân khử như natri

citrate, NaBH4, … là những hóa chất độc hại, gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến môi

trường. Để khắc phục vấn đề này, các nhà khoa học đã nghiên cứu sử dụng “phương

pháp xanh” (green method) [13], [37], [80], [92] để tổng hợp vật liệu vàng nano.

Trong phương pháp này, tác nhân được sử dụng (dung môi, chất khử và chất bảo

vệ) là các hóa chất không độc hại, thường là các polymer có tính tương hợp sinh

học. Raveendran và cộng sự [82] lần đầu tiên sử dụng phương pháp xanh để tổng

hợp vàng nano với dung môi là nước, chất khử là -D-glucose và chất ổn định là

10

tinh bột. Sau đó, nhóm tác giả này đã sử dụng -D-glucose vừa làm chất khử và

chất ổn định để tổng hợp vàng nano. Bên cạnh glucose và tinh bột, chitosan là một

polysaccharide được sử dụng nhiều cho mục đích này bởi hai lý do sau: Thứ nhất,

chitosan là dẫn xuất của chitin – polysaccharide có mặt rộng rãi trong tự nhiên. Thứ

hai là, sự có mặt của một lượng lớn các nhóm amino (-NH2) và nhóm hydroxyl

(-OH) tự do trong mạch chitosan đã làm cho nó có những đặc tính hóa lý đặc biệt

như polycation, tạo phức và tạo màng. Theo Huang và cộng sự [38], chitosan được

sử dụng nhiều để làm chất khử và chất ổn định trong tổng hợp vàng nano bởi có cấu

trúc giàu oxy trong nhóm hydroxyl và ete. Hơn nữa, chitosan là một polymer có

tính tương hợp sinh học, phân hủy sinh học, do đó ngày càng có nhiều công trình sử

dụng chitosan để tổng hợp vàng nano [110].

Wei và cộng sự [110], [111] đã sử dụng chitosan làm làm chất khử và chất

ổn định để tổng hợp nano bạc và vàng. Sản phẩm thu được có màu đỏ tía và có cực

đại hấp thụ tại bước sóng 520 nm. Ảnh TEM hình 1.6b cho thấy, có xuất hiện các

hạt dạng cầu nhưng phân bố kém đồng đều.

Hình 1.6. Phổ UV-Vis (a) và ảnh TEM (b) của vàng nano sử dụng chitosan

làm chất khử và chất ổn định [110]

Cùng thời gian đó, Sun và cộng sự [97] cũng đã tổng hợp thành công vàng

nano dạng cầu chỉ sử dụng chitosan vừa làm chất khử vừa làm chất ổn định. Ảnh

TEM và phân bố kích thước hạt hình 1.7 cho thấy, các hạt vàng nano dạng cầu đã

được hình thành với kích thước trung bình 27,58 nm nhưng kém đồng đều, thể hiện

ở giá trị sai số chuẩn (SD) lớn (SD = 12,27).

11

Hình 1.7. Ảnh TEM (a) và phân bố kích thước hạt (b) của vàng nano sử

dụng chitosan làm chất khử và chất ổn định [97]

Gần đây nhất, năm 2013, Siemieniec [92] đã sử dụng phương pháp xanh để

tổng hợp vàng nano và bạc, dùng dịch chiết cây xanh để khử HAuCl4 và AgNO3.

Như vậy, việc tổng hợp vàng nano sử dụng chitosan có ưu điểm không gây

ảnh hưởng tới môi trường. Tuy nhiên, chitosan có nhược điểm là chỉ tan được trong

axit mà không tan trong nước hay môi trường trung tính. Điều này làm hạn chế

phần nào khả năng ứng dụng của vàng nano được tổng hợp từ chúng. Trong luận án

này, chúng tôi nghiên cứu điều chế chitosan tan trong nước từ chitosan và lần đầu

tiên sử dụng chúng để làm chất khử đồng thời làm chất ổn định để tổng hợp vàng

nano dạng cầu (GNP).

1.1.3. Tổng hợp vàng nano dạng thanh (GNR)

Trong những năm qua, có nhiều phương pháp được phát triển để có thể định

hướng và kiểm soát quá trình phát triển bất đẳng hướng của vật liệu vàng nano. Dựa

trên cơ chế hình thành của vật liệu, các phương pháp đó có thể phân thành 3 nhóm

như sau [96]:

12

1.1.3.1. Phương pháp khử quang hóa

Phương pháp này xuất hiện vào những năm 1990, bằng cách sử dụng bức xạ

UV ( = 254 nm), người ta có thể tổng hợp được vàng nano dạng thanh với sự có

mặt của chất bảo vệ CTAB. Tuy nhiên, hiệu suất tổng hợp thấp và có một lượng lớn

hạt dạng cầu tạo thành trong phương pháp này. Hiệu suất tổng hợp tăng lên và tỷ số

AR có thể kiểm soát được khi thêm AgNO3 vào để định hướng phát triển đồng thời

thêm chất đồng hoạt động bề mặt (co-surfactant) như tetradodecylamonium

bromide (TDAB). Dù vậy, phương pháp khử quang hóa vẫn có nhược điểm, đó là

thời gian phản ứng dài (cần chiếu bức xạ đến 48 giờ), do vậy sau đó người ta cải

tiến bằng cách kết hợp bức xạ UV với sử dụng chất khử là axit ascorbic. Bằng cách

này, có thể rút ngắn thời gian khử xuống còn 1 giờ và tổng hợp được vàng nano

dạng thanh với tỷ số AR nhỏ hơn 5 [89], [96].

1.1.3.2. Phương pháp điện hóa

Phương pháp này được phát minh bởi Wang và cộng sự [108]. Theo đó,

muối vàng được khử trên điện cực platin khi có mặt hỗn hợp hai chất hoạt động bề

mặt là CTAB và TDAB. Phương pháp này đơn giản, có thể tạo ra vàng nano với tỷ

số AR khoảng 1-7. Tuy nhiên, các hạt vàng nano được tạo ra theo phương pháp này

có sự phân bố kích thước rộng và chứa một lượng lớn hạt dạng cầu, điều này làm

hạn chế ứng dụng của chúng [122].

1.1.3.3. Phương pháp phát triển mầm

Phương pháp phát triển mầm rất phổ biến trong việc tổng hợp vật liệu vàng

nano dạng thanh với ưu điểm quy trình đơn giản, hiệu suất tổng hợp cao, thu được

sản phẩm với kích cỡ, hình thái mong muốn, độ đơn phân tán cao và có thể kiểm

soát được tỷ số dài/ngang [67], [89], [96]. Phương pháp này được phát minh đầu

tiên vào năm 1989 khi Wiesner và Wokaun [114] nghiên cứu sự tạo thành bất đẳng

hướng của vàng nano bằng cách thêm hạt mầm vàng vào dung dịch phát triển có

chứa HAuCl4. Hạt mầm được tạo ra từ phản ứng khử HAuCl4 với phospho và sự

phát triển của hạt mầm bắt đầu bằng cách thêm H2O2. Tuy nhiên, khái niệm phát

triển mầm mới thật sự bắt đầu vào năm 2001 bởi Jana và cộng sự [42] khi họ nghiên

13

cứu tổng hợp vàng nano dạng thanh bằng cách

thêm vàng nano dạng cầu được bảo vệ bằng

natri citrate vào dung dịch phát triển HAuCl2

hình thành do phản ứng khử của HAuCl4 với

axit ascorbic khi có mặt CTAB và ion bạc.

Axit ascorbic chỉ có thể khử được ion vàng về

nguyên tử vàng khi có mặt hạt nano kim loại

xúc tác. Các hạt vàng nano dạng thanh với tỷ

số AR khoảng bằng 4 (hình 1.8) được tạo thành khi thêm hạt mầm có

kích thước 3,5 nm vào dung dịch phát triển. Sau đó, để tăng tỷ số cạnh của hạt vàng

nano, nhóm tác giả này đã cải tiến và mở rộng phương pháp phát triển mầm thành 3

giai đoạn và không sử dụng AgNO3. Trong đó, sản phẩm của giai đoạn thứ nhất làm

mầm cho giai đoạn 2 và giai đoạn 2 làm mầm cho giai đoạn 3 (hình 1.9a). Phương

pháp này tạo ra sản phẩm có tỷ số AR cao (lên đến 25) nhưng có nhược điểm là tạo

ra một lượng lớn hạt dạng cầu. Ngoài ra, cũng có một số nghiên cứu thêm axit nitric

vào giai đoạn thứ 3 nhằm mục đích tăng tỷ số cạnh AR [115].

Hình 1.9. Sơ đồ tổng hợp vàng nano dạng thanh bằng phương pháp phát triển mầm

của Jana và cộng sự năm 2001(a) và được Nikoobakht cải tiến năm 2003 (b) [67]

Đến năm 2003, Nikoobakht và El-Sayed [67] đã có hai cải tiến mới cho

phương pháp này, đó là: thay natri citrate bằng CTAB trong quá trình hình thành

[42]

14

mầm và sử dụng ion Ag+ để kiểm soát tỷ số AR. Phương pháp này bao gồm hai giai

đoạn (hình 1.9b):

- Giai đoạn tạo mầm: sử dụng tác nhân khử mạnh NaBH4 để khử Au3+

trong

AuCl4- về Au

0. Giai đoạn này tạo ra một lượng lớn hạt mầm trong một thời gian

ngắn (thường là 2-5 giờ). Muối kim loại được khử trong nước, trong không khí ở

nhiệt độ phòng và tạo ra các hạt mầm dạng cầu với kích thước khoảng 3-4 nm và

thường được bảo vệ bằng chất hoạt động bề mặt CTAB.

- Giai đoạn phát triển mầm: sử dụng chất khử yếu axit ascorbic (vitamin C)

để khử ion kim loại vàng trong sự có mặt của chất định hướng cấu trúc và chất ổn

định. Quá trình khử xảy ra chậm trên bề mặt hạt mầm. Trong giai đoạn này, chất

định hướng cấu trúc (thường là Ag+) đóng vai trò quyết định tới sự phát triển bất

đẳng hướng của hạt mầm để tạo ra dạng thanh. Bạc nitrate được thêm vào dung dịch

phát triển trước khi thêm mầm để kiểm soát hình thái của hạt vàng nano dạng thanh

và thu được sản phẩm với tỷ lệ cạnh mong muốn.

Phương pháp này cho sản phẩm vàng nano dạng thanh với hiệu suất cao

(99%) và tỷ số cạnh AR khoảng 1,5 đến 4,5. Ngoài ra, để tăng tỷ số AR, người ta

còn sử dụng chất đồng hoạt động bề mặt (co-surfactant) như benzyl

dimethylhexadecyl ammonium chloride (BDAC) [93], [96] hoặc hợp chất vòng

thơm [121].

Hiệu suất tổng hợp, độ đơn phân tán, hình thái và kích thước của vật liệu có

thể được kiểm soát bằng cách điều chỉnh các thông số như: nồng độ, kích thước và

lượng mầm, nồng độ muối vàng, nồng độ axit ascorbic, nồng độ chất hoạt động bề

mặt, nhiệt độ, pH, ...

Trong luận án này, chúng tôi tổng hợp vàng nano dạng thanh bằng phương

pháp phát triển mầm, nghiên cứu ảnh hưởng của các yếu tố như tỷ lệ mol

[Ag+]/[Au

3+], tỷ lệ mol [AA]/[Au

3+], nồng độ Au

3+, nồng độ CTAB cũng như giá trị

pH đến tính chất plasmon và tỷ số AR của sản phẩm tạo thành.

1.1.4. Cấu trúc của vàng nano dạng thanh

15

Nghiên cứu đặc tính cấu trúc của vàng nano là một nhân tố rất quan trọng bởi

hai nguyên nhân. Thứ nhất là hiểu được đặc điểm cấu trúc tinh thể thì mới có thể

hiểu được cơ chế hình thành của vàng nano. Hơn nữa, đặc tính của vật liệu phụ

thuộc rất nhiều vào hướng phát triển của vàng nano dạng thanh [35], [71], [93],

[96], [94], [118].

Để xác định cấu trúc tinh thể của vàng nano dạng thanh, người ta thường sử

dụng các phương pháp hiển vi điện tử truyền qua (TEM), hiển vi điện tử truyền qua

có độ phân giải cao (HRTEM), phổ nhiễu xạ điện tử chọn lọc (SAED) [47], [71].

Theo Sisco [93] và Susanne [96], có sự khác nhau về cấu trúc của vàng nano

dạng thanh tổng hợp bằng phương pháp điện hóa và phương pháp phát triển mầm.

Các tinh thể kim loại lập phương thường chứa các mặt (111), (100) và (110). Sự kết

hợp của các mặt này sẽ kiểm soát hình dạng của chúng.

Cấu trúc tinh thể của vàng nano dạng thanh tổng hợp bằng phương pháp điện

hóa được Wang và cộng sự [108] nghiên cứu sử dụng kỹ thuật TEM, HRTEM và

phổ nhiễu xạ electron. Theo nhóm tác giả, các hạt vàng nano dạng thanh với tỷ số

AR từ 3 đến 7 có cấu trúc đơn tinh thể, đều đặn, không có khuyết tật hay dính lại

với nhau. Hướng phát triển của nano dạng thanh là hướng [001] và có thiết diện bát

diện. Mặt bên được giới hạn bởi các mặt (100) và (110) xen kẽ nhau và do đó đầu

mút của vàng nano dạng thanh được giới hạn lần lượt bởi các mặt (100) và (111)

(hình 1.10a).

Trong khi đó, Gai và Harmer [30] đưa ra mô hình cấu trúc tinh thể của vàng

nano có tỷ số AR cao tổng hợp bằng phương pháp phát triển mầm ba giai đoạn, sử

dụng mầm bao bọc bởi citrate và không có bạc nitrate trong dung dịch phát triển.

Theo mô hình này, hạt vàng nano phát triển theo hướng [100], các mặt bên sẽ là

(110) và (100) và kết thúc là 5 mặt (111) giống nhau (pentatwinned) (hình 1.10b).

Ngoài ra, Murphy và cộng sự [42] cho rằng, các hạt vàng nano dạng thanh

tổng hợp bằng phương pháp phát triển mầm 2 giai đoạn, sử dụng hạt mầm được bao

bọc bằng CTAB và có mặt AgNO3 trong dung dịch phát triển là các đơn tinh thể với

các mặt bên là (110) và mặt kết thúc là (100) (hình 1.10c).

16

Hình 1.10. Mô hình cấu trúc vàng nano của Wang và cộng sự (a) [108], Gain và

Harmer (b) [30], Murphy và cộng sự (c) [42] và Liz-Marzán và cộng sự (d) [21]

Gần đây, Liz-Marzán và cộng sự [21] đã thiết lập mô hình cấu trúc mới cho

hạt vàng nano dạng thanh có tỷ lệ AR nhỏ được tổng hợp trong sự có mặt của bạc

nitrate và chất hoạt động bề mặt. Dựa vào ảnh TEM phân giải cao của hạt vàng

nano dạng thanh thẳng đứng, nhóm tác giả này cho rằng các mặt bên của các hạt

vàng nano dạng thanh đều là các mặt có chỉ số cao (higher-index) (250). Các hạt

vàng nano phát triển theo hướng [001] và các mặt đầu mút không khác so với mô

hình của Wang và cộng sự, gồm các mặt (111) và (110) (hình 1.10d).

1.1.5. Cơ chế phát triển của hạt vàng nano dạng thanh

Cơ chế phát triển của vàng nano dạng thanh đã và đang được nhiều nhà khoa

học quan tâm nghiên cứu. Theo đó, đã tồn tại nhiều quan điểm khác nhau khi giải

thích cơ chế hình thành của hạt vàng nano dạng thanh. Nhìn chung, có thể chia

thành hai nhóm chính:

1.1.5.1. Cơ chế phát triển của vàng nano dạng thanh trong trường hợp không

thêm bạc nitrate

17

Trên cơ sở mô hình cấu trúc tinh thể của vàng nano dạng thanh đã đưa ra,

Gai và Harmer [30] cho rằng cơ chế phát triển của vàng nano dạng thanh dựa trên

quá trình tối thiểu hóa năng lượng bề mặt. Theo nhóm tác giả, đầu tiên trong giai

đoạn tạo mầm, có nhiều hạt mầm dạng 5 cạnh ghép đôi (pentatwinned) được tạo

thành. Trong quá trình phát triển mầm, liên kết giữa các phân tử chất hoạt động bề

mặt với mặt (110) mạnh hơn do năng lượng bề mặt tự do của mặt này thấp hơn so

với các mặt còn lại. Vì vậy, mặt (110) được bảo vệ bằng CTAB, do đó hạt mầm sẽ

phát triển theo hướng [100] và kết quả là vàng nano dạng thanh được hình thành

(hình 1.11).

Hình 1.11. Cơ chế hình thành hạt vàng nano dạng thanh trong trường hợp

không có AgNO3 [96]

Mặc dù đề xuất mô hình cấu trúc khác cho vàng nano nhưng Murphy và

cộng sự [42] đề nghị cơ chế phát triển vàng nano dạng thanh tương tự như Gai và

Hamer. Theo đó, sự phát triển của hạt vàng nano dạng thanh dựa trên sự hấp phụ

của chất hoạt động bề mặt lên các mặt của hạt mầm với mức độ ưu tiên khác nhau.

Họ cho rằng, phân tử CTAB sẽ ưu tiên hấp phụ lên mặt bên (100). Do đó, quá trình

phát triển sẽ bị giới hạn theo một hướng nào đó dẫn đến sự hình thành dạng thanh.

Trong khi đó, Liz-Marzán và cộng sự [21] cho rằng, ban đầu có sự hình

thành phức giữa CTA+ và AuCl4

-. Việc thêm axit ascorbic dẫn đến sự hình thành

phức AuI-CTAB. Au

I tạo liên kết mạnh hơn với mixen CTAB, do đó tần số va chạm

với hạt mầm vàng là cực nhỏ, chính điều này làm giảm tốc độ phát triển tinh thể.

18

1.1.5.2. Cơ chế phát triển của hạt vàng nano dạng thanh trong trường hợp có

thêm bạc nitrate

Có hai cơ chế phát triển hạt vàng nano dạng thanh được đề nghị trong trường

hợp này. Cơ chế thứ nhất dựa vào sự hình thành phức giữa ion Ag+ và CTAB [67],

[69], [71]. Phức này sẽ hấp phụ ưu tiên lên một mặt tinh thể nào đó và sẽ hạn chế sự

phát triển theo hướng này. Do đó, hạt mầm sẽ phát triển theo những hướng khác

không chứa phức này, dẫn tới sự phát triển bất đẳng hướng của hạt vàng nano. Sự

có mặt của phức CTAB-Ag có thể được xác định bằng phương pháp phổ quang điện

tử tia X (X-ray photoelectron spectroscopy, XPS) hoặc khối phổ (mass

spectrometry, MS). Ngoài ra, bằng kỹ thuật XPS và 1H-NMR, một số tác giả đã cho

rằng, phức CTAB-Ag hấp phụ lên bề mặt nguyên tử vàng mạnh hơn so với CTAB.

Cơ chế thứ hai dựa trên sự khử dưới thế (underpotential deposition, UPD)

của ion Ag+ thành Ag

0 [40], [47], [67], [71], [96]. Quá trình khử Ag

I ưu tiên xảy ra

trên mặt (110), do đó tạo thành một lớp đơn nguyên tử Ag0 trên mặt (110), làm hạn

chế sự phát triển theo hướng này, kết quả là tạo ra sự phát triển bất đẳng hướng của

hạt vàng và hình thành vàng nano dạng thanh. Sự khử dưới thế là quá trình khử xảy

ra ở một thế âm hơn rất nhiều so với thế khử thực tế của nó.

Ngoài ra, Liu và Guyot-Sionnest [53] cho rằng, cấu trúc của hạt mầm ban

đầu sẽ xác định cấu trúc tinh thể của hạt vàng nano dạng thanh. Hạt mầm được điều

chế với chất bảo vệ là CTAB có cấu trúc đơn tinh thể trong khi hạt mầm được bao

bọc bằng citrate có cấu trúc đa song tinh (ghép hợp) (multiply twinned). Vì vậy, hai

loại hạt mầm này sẽ tạo nên hai dạng nano thanh khác nhau. Hạt mầm đa song tinh

(multiply twinned) sẽ phát triển thành dạng tháp đôi 5 mặt giống nhau (penta-

twinned bipyramids) (hình 1.12b). Sự hình thành các hạt vàng nano đơn tinh thể sử

dụng hạt mầm đơn tinh thể là do sự phát triển chậm của hạt nano dạng thanh khi có

mặt ion Ag+ (hình 1.12a).

19

Hình 1.12. Cơ chế hình thành hạt vàng nano dạng thanh từ hạt mầm đơn tinh thể

(a) và hạt mầm multiply twinned (b) dưới sự định hướng của Ag+ [96]

1.1.6. Một số khái niệm liên quan đến GNR

Thông thường, để đánh giá tính chất của vật liệu GNR, người ta thường xem

xét các kết quả thu được từ phổ UV-Vis và ảnh TEM, đó là:

a. Phổ UV-Vis của vật liệu GNR sẽ có 2 peak hấp thụ đặc trưng, bao gồm

một peak tương ứng với dao động TSPR (~ 520 nm) có cường độ yếu và một peak

ứng với dao động LSPR có cường độ lớn hơn nằm trong vùng khả kiến hoặc hồng

ngoại gần tùy thuộc vào tỷ số cạnh của vật liệu [10], [17], [86].

b. Cực đại hấp thụ ứng với dao động LSPR của GNR: Theo tài liệu [28],

[30], [39], [40], LSPR liên quan đến tỷ số cạnh AR. Nếu LSPR càng dịch về vùng

hồng ngoại gần thì tỷ số cạnh càng lớn và ngược lại.

c. Tỷ số độ hấp thụ quang của dao động LSPR/dao động TSPR (tỷ số

LSPR/TSPR, ký hiệu R) [39], [40]. Tỷ số này cho biết hiệu suất của quá trình tổng

hợp GNR. Hiệu suất thấp đồng nghĩa với một lượng lớn các hạt vàng nano dạng cầu

hình thành, do đó sẽ làm tăng độ hấp thụ quang ở dao động TSPR. Điều này được

giải thích là do dao động SPR của vàng nano dạng cầu và dao động TSPR của GNR

đều có cực đại hấp thụ nằm trong khoảng 520 nm. Vì vậy, sự có mặt của vàng nano

dạng cầu sẽ làm tăng độ hấp thụ quang của dao động TSPR, làm tỷ số R giảm.

20

d. Tỷ số cạnh: là tỷ số giữa chiều dài và chiều ngang của hạt vàng nano dạng

thanh, ký hiệu AR. Theo các tài liệu tham khảo [40], [67], [89] có mối quan hệ

tuyến tính giữa tỷ số cạnh và bước sóng hấp thụ cực đại của dao động LSPR, cụ thể

là khi AR tăng thì bước sóng cực đại hấp thụ sẽ dịch chuyển về vùng bước sóng dài

(chuyển dịch đỏ). Ngoài ra, một số nghiên cứu [9], [40] còn cho thấy tỷ số cạnh có

ảnh hưởng đáng kể đến khả năng ứng dụng của của vàng nano dạng thanh, đặc biệt

là khả năng phát hiện và điều trị ung thư.

1.2. GIỚI THIỆU VỀ CHITOSAN

1.2.1. Cấu trúc của chitosan

Chitosan (ký hiệu là CTS) là một polysaccharide mạch thẳng cấu tạo từ các

mắt xích D-glucosamine liên kết tại vị trí β-(1-4), là sản phẩm deacetyl hóa của

chitin, trong đó nhóm (-NH2) thay thế một phần nhóm (-NHCOCH3) ở vị trí C2 phụ

thuộc vào độ deacetyl (ĐĐA) [27], [83], [84].

Hình 1.13. Cấu trúc của chitosan [27]

1.2.2. Độ deacetyl hóa của chitosan

Độ deacetyl hóa (ĐĐA) cho biết mức độ acetyl hóa của chitosan. Quá trình

deacetyl hóa là quá trình loại nhóm acetyl khỏi chuỗi phân tử chitin và hình thành

phân tử CTS với nhóm amino hoạt động hóa học cao. Độ acetyl hóa là một đặc tính

quan trọng của quá trình sản xuất CTS bởi vì nó ảnh hưởng đến tính chất hóa lý và

khả năng ứng dụng của sản phẩm.

Có nhiều phương pháp khác nhau để xác định ĐĐA của CTS bao gồm: Phổ

cộng hưởng từ hạt nhân 1H-NMR, phổ hồng ngoại, chuẩn độ bằng HI,…[25], [46],

[50]. Trong khuôn khổ luận án, chúng tôi chỉ trình bày phương pháp 1H-NMR và

phổ IR để xác định ĐĐA của chitosan.

21

Xác định ĐĐA bằng phương pháp 1H-NMR [25], [50]: Đây là một trong những

phương pháp chính xác nhất để xác định ĐĐA. Từ phổ 1H-NMR, ĐĐA được xác

định theo một trong các công thức sau:

HAc

(H2-H6)

1I

3ĐĐA (%) = 1 1001

I6

(1.2)

HAc

(H1-GlnNAC)

IĐĐA (%) = 1 100

3 I

(1.3)

HAc

(H2-GlnN)

1I

3ĐĐA (%) = 1 100I

(1.4)

1(H GlnN)

(H1-GlnN) (H1-GlnNAC)

IĐĐA (%) = 1 100

I I

(1.5)

1(H GlnN)

(H1-GlnN) HAc

IĐĐA (%) = 1 100

1I I

3

(1.6)

Trong đó: + IHAc là cường độ peak của 3 hydro trong nhóm –CH3

+ IH2-H6: là tổng cường độ peak của H2, H3, H4, H5 và H6

+ IH1-GlnNAc: là cường độ peak của H1(N-Acetylglucosamine)

+ IH1-GlnN: là cường độ peak của H1 (D-glucosamine)

+ Công thức (1.2) và (1.6) được áp dụng cho tất cả chitosan

+ Công thức (1.3) được áp dụng cho chitosan có ĐĐA=79-98%

+ Công thức (1.4) được áp dụng cho chitosan có ĐĐA > 40%

+ Công thức (1.5) được áp dụng cho chitosan có ĐĐA < 90%

Xác định ĐĐA bằng phương pháp IR [25], [46]: Đây là một trong những

phương pháp được sử dụng phổ biến để xác định ĐĐA. Từ phổ IR, ĐĐA được xác

định theo một trong các công thức sau:

22

33,1

100100(%)

3450

1655

A

AĐĐA (1.7)

33,1

100100(%)

2870

1655

A

AĐĐA (1.8)

115100(%)

3450

1655

A

AĐĐA (1.9)

03133,0

03822,0

100(%) 1420

1320

A

A

ĐĐA (1.10)

Trong đó: A1655, A3450, A2870, A1320 và A1420 lần lượt là độ hấp thụ tại các vị

trí số sóng tương ứng.

1.2.3. Phản ứng N-acetyl hóa chitosan tạo chitosan tan

Chitosan, một dẫn xuất của chitin, là một polymer được sử dụng rộng rãi

trong nhiều lĩnh vực khác nhau bởi chúng có những ưu điểm như khả năng kháng

khuẩn, tương hợp sinh học, khả năng phân hủy sinh học, khả năng hấp phụ kim loại

nặng trong nước, làm lành vết thương, ... đặc biệt chúng được xem là một vật liệu

sinh học [83]. Tuy nhiên, chitosan có nhược điểm là hòa tan kém trong nước và các

dung dịch có pH trung tính [50]. Điều này đã làm hạn chế khả năng ứng dụng của

chúng trong đời sống. Do vậy, nhiều công trình đã nghiên cứu biến tính chitosan để

tăng độ hòa tan như làm giảm khối lượng phân tử chitosan. Lu và cộng sự [57],

Wang và cộng sự [107] đã nghiên cứu cắt mạch chitosan bằng phương pháp bức xạ

kết hợp với tác nhân H2O2 đã thu được chitosan có độ hòa tan tốt hơn. Trong khi đó,

Abdel-Aziz và cộng sự [6] đã nghiên cứu cắt mạch chitosan có khối lượng phân tử

88.000 Da tạo chitosan có khối lượng phân tử thấp hơn (5000 Da) bằng enzyme từ

vi khuẩn có lợi Bacuillus alvei nhằm mục đích tăng độ hòa tan của chitosan. Ngoài

ra, một số tác giả còn biến tính chitosan thành các dẫn xuất có khả năng hòa tan tốt

như cacboxylmetyl chitosan, chitosan-g-poly(etilen glycol), N-phthaloyl chitosan.

Tuy nhiên, những phương pháp này vẫn còn hạn chế bởi vì tạo ra chitosan có khối

lượng phân tử thấp hoặc là oligochitosan chỉ tan trong dung dịch có pH < 7. Mặt

23

khác, các biến đổi hóa học hay cắt mạch có thể làm thay đổi cấu trúc của chitosan

dẫn đến chitosan bị mất đi những tính chất hóa lý ban đầu của chúng.

Để khắc phục những hạn chế trên, Lu và cộng sự [56] đã nghiên cứu điều

chế chitosan tan trong nước (water soluble chitosan: WSC) bằng phương pháp

N-acetyl hóa sử dụng anhydrid acetic với nhiều ưu điểm là quy trình đơn giản,

nhanh, ít tác nhân, hiệu suất điều chế cao và đặc biệt là tạo ra chitosan có khả năng

tan tốt trong nước. Sản phẩm tạo thành là chitosan acetyl có ĐĐA dao động từ 37%

đến 62% phụ thuộc vào các yếu tố như nồng độ H+, thời gian acetyl hóa, dung môi,

lượng andehyde, ... Sau đó, Nguyễn Ngọc Duy và cộng sự [64] đã cải biến quy trình

của Lu và cộng sự, sử dụng bức xạ hoặc tác nhân oxi hóa là H2O2 mà không sử

dụng dung môi độc là pyridin để điều chế chitosan tan, đã tạo ra được chitosan có

khả năng hòa tan tốt trong nước.

Trong luận án này, chúng tôi sử dụng phương pháp acetyl hóa chitosan bằng

anhydrid acetic theo quy trình của Nguyễn Ngọc Duy và cộng sự [64] để điều chế

chitosan tan trong nước và sử dụng sản phẩm để tổng hợp vàng nano.

1.3. ỨNG DỤNG VÀNG NANO ĐỂ XÁC ĐỊNH MELAMIN TRONG SỮA

1.3.1. Giới thiệu về melamin

Melamin (tên đầy đủ 1,3,5-triazine-2,4,6-triamine) là một bazơ hữu cơ có

công thức hóa học C3H6N6 và có công thức cấu tạo như sau [12], [20], [22], [32]:

Hình 1.14. Công thức cấu tạo của melamin

Melamin trở thành đề tài được bàn luận nhiều vào năm 2007 khi các nhà

khoa học xác định rằng nguyên nhân làm cho hàng trăm con vật nuôi chết là do

nhiễm bẩn melamin trong thức ăn [33]. Đặc biệt là vụ một số loại sữa Trung Quốc

bị nhiễm bẩn melamin làm ít nhất 6 trẻ em tử vong và hơn 54000 trẻ em phải nhập

viện vì bị bệnh liên quan đến thận [32], [36], [44], [49].

24

Trong phân tử melamin, nitơ chiếm 66% khối lượng. Vì hàm lượng nitơ cao

nên melamin được một số nhà sản xuất đưa vào trong thực phẩm, đặc biệt là trong

sữa nhằm mục đích tăng hàm lượng protein. Cơ sở để họ thực hiện điều này là

những phương pháp kiểm tra như phương pháp Kjeldahl và phương pháp Dumas đo

hàm lượng protein trong thực phẩm thông qua việc xác định hàm lượng nitơ [33],

[44], [51], [58], [75].

Bản thân melamin không có độc tính ở liều thấp nhưng khi vào trong cơ thể,

melamin dễ dàng kết hợp với axit cyanuric qua liên kết hydro tạo kiểu liên kết phân

tử hình mái ngói, lắng đọng, gây sỏi thận và thậm chí dẫn đến tử vong [33].

Hình 1.15. Sự kết hợp giữa melamin và axit cyanuric

1.3.2. Sử dụng vàng nano để xác định hàm lƣợng melamin trong sữa

Việc xác định melamin trong thực phẩm nói chung và trong sữa nói riêng là

điều vô cùng cần thiết. Cho đến nay, đã có nhiều phương pháp khác nhau để định

tính và định lượng melamin trong thực phẩm như: sắc ký lỏng ghép nối khối phổ

(LC-MS) [44], [95], sắc ký khí ghép nối khối phổ (GC-MS) [44], sắc ký lỏng hiệu

năng cao (HPLC) [85], xét nghiệm hấp thụ miễn dịch liên kết với enzym (ELISA)

[49], ... Tuy nhiên, những phương pháp này có nhược điểm là phải dùng những thiết

bị đắt tiền, phức tạp, tốn thời gian và phải có chuyên viên thực hiện [33], [57]. Vì

vậy, việc phát triển một phương pháp đơn giản, nhanh và rẻ để xác định melamin

đang thu hút sự quan tâm của các nhà khoa học.

Gần đây, đã có một số công trình trên thế giới nghiên cứu sử dụng các hạt

vàng nano để xác định melamin trong sữa và các sản phẩm từ sữa [12], [20], [22],

http://vi.wikipedia.org/wiki/S%E1%BA%AFc_k%C3%AD

http://en.wikipedia.org/wiki/High_performance_liquid_chromatography

http://en.wikipedia.org/wiki/High_performance_liquid_chromatography

25

[32], [33], [36], [51], [112]. Ưu điểm chính của phương pháp này là có thể định tính

melamin trong mẫu sữa bằng mắt thường dựa vào sự thay đổi màu của dung dịch từ

đỏ tía sang xanh tối (hay màu tím) khi thêm melamin vào vàng nano. Do đó, không

cần đến các thiết bị phức tạp, tốn kém. Phương pháp này phát hiện melamin với độ

nhạy cao. Cao và cộng sự [20] đã dựa vào liên kết hydro giữa melamin và 1-(2-

mercaptoethyl)-1,3,5-triazinane-2,4,6-trione (MTT) để xác định melamin trong sữa

sử dụng vàng nano được bảo vệ bằng MTT. Tuy nhiên, phương pháp này khá phức

tạp vì trước hết phải tổng hợp MTT, sau đó tổng hợp vàng nano sử dụng MTT.

Sau đó, một số tác giả đã sử dụng vàng nano tổng hợp từ các phương pháp

khác nhau để xác định melamin trong sữa với giới hạn phát hiện thấp hơn.

Mặc dù đã có một số công bố trên thế giới sử dụng vàng nano để xác định

melamin nhưng theo sự tìm hiểu của chúng tôi thì tại Việt Nam, chưa có nghiên cứu

nào cho mục đích này. Trên cơ sở đó, trong luận án này chúng tôi sử dụng vàng

nano dạng cầu tổng hợp được để định tính và định lượng melamin trong sữa.

1.4. ỨNG DỤNG ĐIỆN CỰC BIẾN TÍNH VÀNG NANO ĐỂ XÁC ĐỊNH

HÀM LƢỢNG AXIT URIC BẰNG PHƢƠNG PHÁP VON-AMPE HÒA TAN

1.4.1. Giới thiệu phƣơng pháp von-ampe hòa tan

Phương pháp von – ampe hòa tan (SV) là một phương pháp có độ nhạy, độ

chính xác cao, xác định nhanh các chất có nồng độ thấp, thiết bị không phức tạp

[106]. Với những ưu điểm trên, hiện nay phương pháp von-ampe hòa tan đang được

sử dụng rộng rãi để xác định lượng vết các kim loại cũng như các hợp chất hữu cơ.

Nguyên tắc: Quá trình phân tích cũng bao gồm hai giai đoạn: giai đoạn làm

giàu và giai đoạn hòa tan [106].

- Giai đoạn làm giàu: Bản chất của giai đoạn này là tập trung chất cần phân

tích trong dung dịch lên trên bề mặt điện cực làm việc (WE) ở một thế và thời gian

xác định. Trong giai đoạn làm giàu, dung dịch được khuấy trộn đều bằng khuấy từ

hoặc dùng điện cực rắn đĩa quay. Quá trình tập trung chất phân tích lên trên bề mặt

WE có thể bằng hai cách, đó là điện phân làm giàu hoặc hấp phụ làm giàu.

26

Sau giai đoạn này, thế trên WE được giữ nguyên nhưng ngừng khuấy hoặc

ngừng quay điện cực trong khoảng thời gian từ 2 s đến 30 s để chất phân tích phân

bố đều trên bề mặt điện cực làm việc.

- Giai đoạn hòa tan: Thực chất của giai đoạn này là hòa tan chất phân tích ra

khỏi bề mặt WE bằng cách quét thế về phía dương hơn (gọi là quét anot).

1.4.2. Các điện cực sử dụng trong phƣơng pháp von-ampe hoà tan

Các loại điện cực được sử dụng trong phương pháp von-ampe hòa tan gồm:

- Điện cực làm việc (WE): như điện cực rắn đĩa quay bằng kim loại hoặc vật

liệu nền là cacbon, điện cực giọt thủy ngân tĩnh (SMDE), điện cực giọt thủy ngân

treo (HMDE), điện cực màng kim loại (MeFE) hoặc điện cực biến tính,… [98]

- Điện cực so sánh: thường là điện cực calomen hoặc bạc-clorua bạc

- Điện cực phù trợ: thường dùng là một điện cực platin.

Có nhiều loại điện cực làm việc được sử dụng [106]. Ở đây, chúng tôi chỉ đề

cập đến loại điện cực biến tính bằng nano kim loại và màng polymer – một loại điện

cực được quan tâm nghiên cứu nhiều trong những năm gần đây bởi chúng được ứng

dụng rộng rãi trong lĩnh vực biến tính điện cực [26], [45], [62], [106], [109].

Trong số các nano kim loại sử dụng cho mục đích này, vàng nano đang được

quan tâm nhiều vì những tính chất đặc biệt của nó như có thể nâng cao độ dẫn,

thuận lợi cho việc chuyển điện tử và nâng cao giới hạn phát hiện của phương pháp

von - ampe do sự bất thường của chúng về tính chất vật lý và hóa học [34], [45],

[62], [98], [109]. Ngoài ra, các hạt nano kim loại vàng có diện tích bề mặt cao, hiệu

quả chuyển khối, hoạt động điện xúc tác cao và thân thiện với môi trường [109].

Tuy nhiên, vấn đề đặt ra là các lớp nano kim loại vàng trên bề mặt điện cực thường

dễ tróc và do đó không ổn định điện, hạn chế ứng dụng của nó trong cảm biến. Vì

vậy, cần có một chất kết dính để cố định hạt vàng nano trên bề mặt điện cực. Dựa

trên sự ổn định của màng hữu cơ, điện cực phủ màng hữu cơ có thể được sử dụng

như một chất nền cho sự kết bám của hạt vàng nano, phân phối ổn định và đồng

nhất hạt vàng nano trên bề mặt điện cực, nhiều điểm hoạt động điện hơn có thể dẫn

đến phân tích tín hiệu lớn hơn.

27

Trong số các loại polymer dẫn điện và các chất kết dính thường được sử

dụng, L-cystein (ký hiệu là L-cys) là 1 α-axit amin với công thức hóa học

HO2CCH(NH2)CH2SH, L-cys, đặc biệt hữu ích cho việc biến tính điện cực [109].

O

OH

SH

H2N

Hình 1.16. Công thức cấu tạo của L-cystein [109]

L -cys có nhiều tính năng nổi trội, như lớp màng này rất ổn định và khó có

thể loại bỏ ra khỏi bề mặt; phân tử L-cys chứa nhóm thiol có ái lực mạnh với kim

loại như Au, có thể hình thành liên kết S-Au bằng liên kết cộng hóa trị. Do đó, có

thể phân tán các hạt nano kim loại (như Au) lên bề mặt điện cực và tạo ra các điểm

điện xúc tác [34], [109].

Điện cực biến tính bởi L-cys và vàng nano đã được sử dụng để xác định axit

ascorbic, dopamin, axit uric [34], [109], …và nhiều hợp chất hữu cơ khác với ưu

điểm là làm tăng độ nhạy và khoảng tuyến tính của điện cực.

1.4.3. Sử dụng điện cực biến tính vàng nano để xác định axit uric bằng phƣơng

pháp von-ampe hòa tan anot

1.4.3.1. Giới thiệu về axit uric

Axit uric (2,6,8-trioxypurine) là hợp chất không màu, không mùi và không vị,

với công thức phân tử C5H4N4O3 [26], [45], [61].

Hình 1.17. Công thức cấu tạo và cấu trúc phân tử của axit uric [61]

Phần lớn axit uric trong máu ở dạng tự do, chỉ có khoảng ít hơn 4% gắn với

protein huyết thanh. Nồng độ axit uric trung bình trong máu ở nam là 5,1 ± 1,0

mg/dL (420 μmol/L), ở nữ là 4,0 ± 1,0 mg/dL (360 μmol/L) [34], [61]. Khi nồng độ

7

9

1 6

3

28

axit uric trong máu cao (trên 420 µmol/L đối

với nam hay trên 380 µmol/L đối với nữ) thì

chúng có thể kết tủa thành các tinh thể dài

hình kim, đầu nhọn tích tụ trong khớp xương

và là nguyên nhân của bệnh gout (viêm khớp,

sưng khớp) [26], [61] (hình 1.18).

Ngoài ra, việc tăng axit uric trong máu

còn dẫn tới một số bệnh lý khác như: béo phì, đái tháo đường, tăng huyết áp, xơ vữa

động mạch, nhồi máu cơ tim,… [34], [61], [98], [109].

1.4.3.2. Xác định axit uric bằng phương pháp điện hóa sử dụng điện cực biến

tính vàng nano

Việc xác định axit uric trong huyết thanh và nước tiểu là điều hết sức cần

thiết. Các phương pháp thường được sử dụng đó là phương pháp huỳnh quang,

phương pháp trắc quang, sắc ký lỏng hiệu năng cao (HPLC), sắc ký ion và enzym

[72], [94], [119], … Tuy nhiên, đa số các phương pháp này thường phức tạp, tốn

kém và hạn chế về độ nhạy, độ chọn lọc và độ thu hồi. Phương pháp điện hóa ra đời

có thể cung cấp một phương pháp rẻ, đơn giản và nhanh chóng trong việc xác định

axit uric. Trong số các phương pháp điện hóa hiện đại thì phương pháp von-ampe

hòa tan là phương pháp có độ nhạy và độ chính xác cao, cho phép xác định hàm

lượng vết nhiều kim loại, cũng như hợp chất hữu cơ, … trong đó có axit uric.

Du và cộng sự [26] đã tiến hành biến tính điện cực sợi cacbon với graphit và

vàng nano để xác định dopamin và axit uric, với khoảng tuyến tính cho axit uric là

12,6 – 413,62 μM với chi phí thấp, dễ chế tạo và hoàn toàn khả thi. Điện cực glassy

cacbon biến tính bởi polyimidazole và hạt vàng nano đã được Wang và cộng sự

[105] nghiên cứu chế tạo và phát triển để xác định axit ascorbic, dopamine, axit uric

bằng phương pháp von-ampe hòa tan anot xung vi phân (DV), với khoảng tuyến

tính cho axit uric là 6,0 – 486,0 μM; giới hạn phát hiện (LOD) là 0,5 μM. Điện cực

được ứng dụng trong phân tích mẫu thực: viên Vitamin C, mẫu huyết thanh, mẫu

nước tiểu, thu được nhiều kết quả khả quan, với độ thu hồi nằm trong khoảng

95,0% đến 108,6%.

Hình 1.18. Tinh thể axit uric

kết tủa trong khớp xương [64]

29

Trong luận án này, chúng tôi sẽ nghiên cứu chế tạo điện cực biến tính bằng

hạt vàng kích thước nano trên nền glassy cacbon (GC) có phủ lớp màng L-cys và sử

dụng điện cực này để phân tích axit uric trong huyết thanh và nước tiểu bằng

phương pháp von-ampe hòa tan anot.

1.5. NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG KHÁNG KHUẨN CỦA VÀNG NANO

1.5.1. Giới thiệu về vi khuẩn

Vi khuẩn là sinh vật có kích thước bé nhỏ tồn tại ở dạng đơn bào, có cấu tạo

gồm lớp màng ở bên ngoài và bên trong là ADN [16], [24]. Có hai nhóm vi khuẩn

chính: vi khuẩn gram dương và vi khuẩn gram âm. Ở đây, chúng tôi chỉ giới thiệu

một số loài vi khuẩn gây ngộ độc thực phẩm, được sử dụng để nghiên cứu khả năng

kháng khuẩn của vàng nano, đó là:

- Vi khuẩn Escherichia coli (E. Coli) O157:H7 (E20/ E29): E. coli là vi

khuẩn sống trong đường ruột người và động vật, đặc biệt ở trâu bò. Có nhiều loại vi

khuẩn E. coli. Đa số các vi khuẩn này không nguy hiểm. Tuy nhiên, E. coli

O157:H7 có thể gây bệnh trầm trọng ở người như gây tiêu chảy nghiêm trọng và hư

hại thận [128].

- Vi khuẩn Salmonella typhimurium (S1) hoặc Salmonella enteritidis (S4):

Trực khuẩn Salmonella thuộc bộ Eubacteriales, họ Enterobacteriaceae. Giống

Salmonella gồm 2 loài: S. enterica và S. bongori đã được phân chia thành trên 2000

serotyp theo bảng phân loại Kauffmann-White trên cơ sở cấu trúc của kháng

nguyên thân O, kháng nguyên lông H và đôi khi các kháng nguyên vỏ (kháng

nguyên K). Vi khuẩn này gây ngộ độc thực phẩm, viêm ruột [128].

- Vi khuẩn Listeria monocytogenes (L. monocytogenes) là một vi khuẩn

Gram dương kị khí tùy nghi. Đây là vi sinh vật gây ngộ độc thực phẩm nguy hiểm,

chúng có thể phát triển trong những điều kiện nhiệt độ (4C) mà một số vi khuẩn

khác không phát triển được. Tuy tỷ lệ mắc bệnh không cao (khoảng 0,7 ca/100.000

người) nhưng tỷ lệ tử vong lại rất cao, có thể tới 20 – 30%, đặc biệt ở phụ nữ có

thai, trẻ sơ sinh, người già và những người suy giảm miễn dịch [128].

http://vi.wikipedia.org/w/index.php?title=Vi_khu%E1%BA%A9n_Gram_d%C6%B0%C6%A1ng&action=edit&redlink=1

http://vi.wikipedia.org/w/index.php?title=Vi_khu%E1%BA%A9n_Gram_d%C6%B0%C6%A1ng&action=edit&redlink=1

http://vi.wikipedia.org/w/index.php?title=K%E1%BB%8B_kh%C3%AD_t%C3%B9y_ti%E1%BB%87n&action=edit&redlink=1

30

- Vi khuẩn Staphylococcus aureus là một loài tụ cầu khuẩn Gram dương kỵ

khí tùy nghi và là nguyên nhân thông thường nhất gây ra nhiễm khuẩn trong các

loài tụ cầu. Nó là một phần của hệ vi sinh vật sống thường trú ở da được tìm thấy ở

cả mũi và da. Khoảng 20% dân số loài người là vật mang lâu dài của S. aureus. Sắc

tố carotenoid staphyloxanthin làm nên tính chất màu vàng của S. aureus, vốn có thể

thấy được từ các khúm cấy trên thạch của vi khuẩn này [128].

1.5.2. Ứng dụng kháng khuẩn của vàng nano

Thông thường, để tiêu diệt các vi khuẩn, người ta thường sử dụng các kháng

sinh. Tuy nhiên, nhược điểm của việc sử dụng kháng sinh là gây rối loạn hệ tiêu hóa

của người và động vật. Quan trọng hơn là hiện nay, các nghiên cứu [16], [24], [52],

[55] cho thấy, các chủng vi sinh vật (vi khuẩn) có hiện tượng kháng thuốc do việc

sử dụng thuốc kháng sinh một cách bừa bãi và điều này đang trở thành mối đe dọa

lớn đối với sức khỏe của con người. Do đó, việc tìm ra một con đường mới để giải

quyết vấn đề trên là điều cần thiết. Một trong những con đường có nhiều hứa hẹn

thành công, đó là sử dụng các hạt nano kim loại. Do có ưu điểm là kích thước nhỏ,

diện tích bề mặt lớn nên các hạt nano kim loại có thể dễ dàng tiếp xúc với các vi

khuẩn [55], [76], [78]. Điều này làm tăng khả năng kháng khuẩn của các hạt nano

kim loại. Trong số các nano kim loại thì vàng nano được sử dụng rộng rãi bởi vì nó

có diện tích bề mặt lớn [24] và có khả năng chống oxi hóa bề mặt [76]. Các nghiên

cứu khả năng kháng khuẩn của vàng nano cho thấy mức độ kháng khuẩn phụ thuộc

rất nhiều vào hình dạng và kích thước hạt của chúng [16], [76], [78].

Năm 2011, Zawrah và cộng sự [124] đã thử nghiệm sử dụng hạt vàng nano

dạng cầu để nghiên cứu khả năng kháng khuẩn của 6 loại vi khuẩn khác nhau. Kết

quả là vàng nano có khả năng ức chế được sự phát triển của vi khuẩn với đường

kính vòng vô khuẩn khoảng 13 mm.

Sau đó, đến năm 2012, Liny và cộng sự [52] đã tổng hợp vàng nano sử dụng

dịch chiết hoa hướng dương để khử AuCl4- và sử dụng vàng nano này để nghiên

cứu khả năng kháng khuẩn của 3 loại vi khuẩn A. Flavus, E. Coli và Strpetobcillus.

đã thu được kết quả khả quan với đường kính của vòng kháng khuẩn từ 15-31 mm.

http://vi.wikipedia.org/wiki/T%E1%BB%A5_c%E1%BA%A7u_khu%E1%BA%A9n

http://vi.wikipedia.org/w/index.php?title=Gram-d%C6%B0%C6%A1ng&action=edit&redlink=1

http://vi.wikipedia.org/w/index.php?title=Sinh_v%E1%BA%ADt_k%E1%BB%B5_kh%C3%AD_t%C3%B9y_nghi&action=edit&redlink=1

http://vi.wikipedia.org/w/index.php?title=Sinh_v%E1%BA%ADt_k%E1%BB%B5_kh%C3%AD_t%C3%B9y_nghi&action=edit&redlink=1

http://vi.wikipedia.org/w/index.php?title=Nhi%E1%BB%85m_khu%E1%BA%A9n_do_t%E1%BB%A5_c%E1%BA%A7u&action=edit&redlink=1

http://vi.wikipedia.org/w/index.php?title=H%E1%BB%87_vi_sinh_v%E1%BA%ADt_s%E1%BB%91ng_th%C6%B0%E1%BB%9Dng_tr%C3%BA_%E1%BB%9F_da&action=edit&redlink=1

http://vi.wikipedia.org/w/index.php?title=S%E1%BA%AFc_t%E1%BB%91&action=edit&redlink=1

http://vi.wikipedia.org/w/index.php?title=S%E1%BA%AFc_t%E1%BB%91&action=edit&redlink=1

http://vi.wikipedia.org/wiki/Carotenoid

http://vi.wikipedia.org/w/index.php?title=Staphyloxanthin&action=edit&redlink=1

31

Gần đây, năm 2013, Prema và cộng sự [78]

đã tổng hợp vàng nano từ phản ứng khử HAuCl4

bằng natri citrate với các tác nhân làm bền khác

nhau như tinh bột, chitosan và nghiên cứu khả

năng ức chế của chúng với 8 loại vi khuẩn khác

nhau. Kết quả vòng vô khuẩn nhận được từ 7 đến

30 mm (hình 1.19).

Cùng thời gian đó, Lokina và cộng sự [55]

đã nghiên cứu khả năng kháng khuẩn của vàng

nano được tổng hợp sử dụng dịch chiết quả nho

làm chất khử. Theo đó, 6 loại vi khuẩn được

chọn để nghiên cứu và kết quả thu được nồng độ ức chế tối thiểu (MIC) từ 0,08 đến

1,25 mg/mL.

Hòa cùng xu hướng trên, trong luận án này, chúng tôi nghiên cứu khả năng

kháng khuẩn của hai loại vàng nano dạng cầu và dạng thanh với bốn loại vi khuẩn

khác nhau đã được liệt kê ở trên.

Hình 1.19. Khả năng kháng khuẩn

của vàng nano [78]

32

CHƢƠNG 2

NỘI DUNG, PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

VÀ THỰC NGHIỆM

2.1. MỤC TIÊU

Tổng hợp vàng nano dạng cầu, dạng thanh và khảo sát một vài ứng dụng của

chúng.

2.2. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU

- Nghiên cứu tổng hợp vàng nano dạng cầu (GNP) bằng phương pháp khử sử

dụng WSC làm chất khử đồng thời làm chất ổn định.

- Nghiên cứu tổng hợp vàng nano dạng thanh (GNR) bằng phương pháp phát

triển mầm sử dụng cetyltrimethylammonium bromide (CTAB) làm chất bảo vệ.

- Nghiên cứu sử dụng vàng nano để xác định melamin trong sữa.

- Nghiên cứu chế tạo điện cực biến tính vàng nano để phân tích axit uric

trong huyết thanh và nước tiểu.

- Nghiên cứu khả năng kháng khuẩn của vàng nano.

2.3. CÁC PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.3.1. Phƣơng pháp phổ tử ngoại – khả kiến (UV–Vis) [2], [5]

Phổ UV-Vis là loại phổ electron, ứng với mỗi electron chuyển mức năng

lượng ta thu được một vân phổ rộng, là một phương pháp định lượng xác định nồng

độ của các chất thông qua độ hấp thụ ánh sáng của dung dịch.

C

----------------

I0 I

l

33

Nguyên tắc: Cho chùm ánh sáng có độ dài bước sóng xác định trong vùng

khả kiến (Vis) hay trong vùng tử ngoại gần (UV) đi qua vật thể hấp thụ (thường ở

dạng dung dịch). Dựa vào lượng ánh sáng đã bị hấp thụ bởi dung dịch mà suy ra

nồng độ (hàm lượng) của dung dịch đó.

Cường độ tia tới: Io = I

A + I

r + I (2.1)

Trong đó: Io

là cường độ ban đầu của nguồn sáng; I là cường độ ánh sáng sau

khi đi qua dung dịch; IA là cường độ ánh sáng bị hấp thụ bởi dung dịch và I

r là

cường độ ánh sáng phản xạ bởi thành cuvet và dung dịch, giá trị này được loại bỏ

bằng cách lặp lại 2 lần đo.

Cường độ hấp thụ bức xạ của 1 chất được xác định dựa trên sự giảm cường

độ chùm bức xạ khi chiếu qua dung dịch chứa chất khảo sát và được chứng minh

bởi định luật hấp thụ ánh sáng của Bouguer-Lambert-Beer.

0IA = lg εlC

I (2.2)

Trong đó: A là độ hấp thụ hoặc mật độ quang; C là nồng độ mol chất ban đầu

(mol/L); l là bề dày lớp dung dịch mà ánh sáng đi qua (cm); là hệ số hấp thụ (nếu

C = 1 mol/L, l = 1 cm thì được gọi là hệ số hấp thụ phân tử gam; nếu C = 1%

(v/v), l = 1 cm thì được gọi là hệ số hấp thụ riêng (E)).

Như vậy, độ hấp thụ của dung dịch tỷ lệ với nồng độ (C) và bề dày (l) của

lớp chất khảo sát.

Chúng tôi sử dụng phổ UV-Vis để xác định bước sóng hấp thụ cực đại của

vàng nano. Vàng nano có tính chất cộng hưởng plasmon bề mặt, nhờ đó nó có thể

hấp thụ các tia bức xạ thích hợp. Ngoài ra, các hạt vàng nano dạng thanh (GNR) có

tỷ số cạnh (chiều dọc/chiều ngang) càng lớn thì bước sóng hấp thụ cực đại càng

dịch chuyển về vùng hồng ngoại gần. Chính vì vậy, chúng tôi dùng phổ UV-Vis để

đánh giá sơ bộ tỷ số cạnh, hình thái cũng như hiệu suất tổng hợp GNR.

Trong luận án này, phổ UV-Vis được ghi trên thiết bị Jasco V-630 UV-Vis

spectrophotometer.

2.3.2. Phƣơng pháp hiển vi điện tử truyền qua (TEM) [2], [3], [5]

34

Kính hiển vi điện tử truyền qua là một thiết bị nghiên cứu vi cấu trúc vật rắn,

sử dụng chùm 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 (có thể tới hàng triệu lần).

Ảnh có thể được tạo ra trên màn huỳnh quang, hay trên màng quang học, hay được

ghi nhận bằng các máy chụp kỹ thuật số.

Phương pháp TEM cho bức ảnh chân thực về kích thước hạt của vật liệu.

Nhờ cách tạo ảnh nhiễu xạ, vi nhiễu xạ và nano nhiễu xạ, kỹ thuật hiển vi điện tử

truyền qua còn cho biết nhiều thông tin chính xác về cách sắp xếp các nguyên tử

trong mẫu, theo dõi được cách sắp xếp đó trong chi tiết từng hạt, từng diện tích cỡ

micromet vuông và nhỏ hơn. Nguyên lý hoạt động của phương pháp đo TEM được

trình bày trên hình 2.1.

Hình 2.1. Sơ đồ nguyên lý hoạt động của thiết bị hiển vi điện tử truyền qua

Trong luận án này, ảnh TEM được đo trên máy Jeol-JEM 1010 transmision

elecctron microscope (Nhật).

2.3.3. Phƣơng pháp quang phổ hồng ngoại (IR) [3], [5]

Phổ hồng ngoại là phép phân tích phổ biến cho biết các liên kết và các nhóm

chức trong vật liệu phân tích. Phương pháp IR dựa trên sự tương tác của các bức xạ

điện từ trong miền hồng ngoại (400 - 4000 cm-1

) với các phân tử nghiên cứu. Quá

trình tương tác đó có thể dẫn đến sự hấp thụ năng lượng, có liên quan chặt chẽ đến

cấu trúc của các phân tử.

http://vi.wikipedia.org/wiki/%C4%90i%E1%BB%87n_t%E1%BB%AD

http://vi.wikipedia.org/wiki/Th%E1%BA%A5u_k%C3%ADnh_t%E1%BB%AB

http://vi.wikipedia.org/wiki/Quang_h%E1%BB%8Dc

35

Nguyên tắc chung: Khi chiếu một chùm tia đơn sắc có bước sóng nằm trong

vùng hồng ngoại qua mẫu phân tích, một phần năng lượng bị hấp thụ làm giảm

cường độ tia tới. Sự hấp thụ này tuân theo định luật Lambert-Beer.

A= lg(I0/ I) =lC (2.3)

Trong đó: + A: mật độ quang

+ T = I0/I: độ truyền qua

+ : hệ số hấp thụ

+ l: chiều dày cuvet (cm)

+ C: nồng độ chất nghiên cứu (mol/L)

Phương trình (2.3) là phương trình cơ bản cho các phương pháp phân tích

phổ hấp thụ nguyên tử cũng như phân tử. Đường cong biểu diễn sự phụ thuộc mật

độ quang và chiều dài bước sóng kích thích gọi là phổ.

Hầu hết các phân tử khi dao động có gây ra sự thay đổi moment lưỡng cực

điện, có khả năng hấp thụ bức xạ hồng ngoại để cho hiệu ứng phổ hồng ngoại hay

(phổ dao động). Theo quy tắc này, các phân tử có hai nguyên tử giống nhau không

cho hiệu ứng phổ hồng ngoại .

Khi tần số dao động của nhóm nguyên tử nào đó trong phân tử ít phụ thuộc

vào các thành phần còn lại của phân tử thì tần số dao động đó được gọi là tần số đặc

trưng cho nhóm đó. Các tần số đặc trưng cho nhóm (hay còn gọi là tần số nhóm)

thường được dùng để phát hiện các nhóm chức trong phân tử.

Dựa vào tần số đặc trưng, cường độ đỉnh trong phổ hồng ngoại, người ta có

thể phán đoán trực tiếp về sự có mặt của các nhóm chức, các liên kết xác định trong

phân tử nghiên cứu, từ đó xác định được cấu trúc của chất nghiên cứu.

Trong luận án này, phổ IR được đo trên máy IR-Prestige-21 (Shimadzu)

trong vùng 400-4000 cm-1

.

2.3.4. Phƣơng pháp nhiễu xạ tia X (XRD) [5]

Chiếu một chùm tia X đơn sắc có bước sóng λ tới một tinh thể chất rắn. Theo

lý thuyết cấu tạo tinh thể, mạng tinh thể được xây dựng từ các nguyên tử hay ion

36

phân bố đều đặn trong không gian theo một trật tự nhất định, các mặt tinh thể sẽ

cách nhau một khoảng đều đặn d. Khi chùm tia X tới bề mặt tinh thể và đi sâu vào

bên trong mạng lưới thì tinh thể mạng lưới này giống như một cách tử nhiễu xạ đặc

biệt tạo ra hiện tượng nhiễu xạ của các tia X.

Mối quan hệ của khoảng cách giữa hai mặt phẳng tinh thể song song (d), góc

giữa phương tia X tới và mặt phẳng tinh thể (θ) và bước sóng tia X (λ) được biểu

diễn bởi phương trình Vulf-Bragg [4]:

2dsinθ = nλ (2.4)

Trong đó: n là bậc nhiễu xạ (n = 1, 2, 3, …)

Từ định luật Bragg có thể xác định khoảng cách giữa các mặt mạng dhkl khi đã

biết λ và góc nhiễu xạ θ tương ứng với vạch nhiễu xạ thu được. Mỗi một chất tinh

thể khác nhau sẽ được đặc trưng bằng các giá trị dhkl khác nhau. So sánh giá trị dhkl

thu được với giá trị dhkl của mẫu chuẩn cho phép ta xác định được mẫu nghiên cứu

có chứa các loại khoáng vật nào. Do vậy, phương pháp nhiễu xạ tia X có thể xác

định được thành phần pha tinh thể của vật liệu. Kiểm tra sự đơn pha (độ tinh khiết)

của vật liệu, xác định được kích thước tinh thể, cấu trúc tinh thể,…

Hình 2.2. Các tia X nhiễu xạ trên các mặt tinh thể chất rắn

Giản đồ XRD của các mẫu nghiên cứu được đo trên thiết bị Brucker D8

Advance, ống phát tia X với anod bằng Cu có bước sóng λ (CuKα)= 1,5406 Å.

2.3.5. Phƣơng pháp sắc ký thẩm thấu gel (GPC)

Bước sóng 1

Bước sóng 2

Mặt

phẳng

nguyên

tử

Góc tới Góc phản

xạ

37

Phương pháp sắc ký thẩm thấu gel được dùng để tách các cấu tử dựa vào

khối lượng phân tử của chúng. Vì vậy, người ta có thể dùng phương pháp này để

xác định khối lượng phân tử của chất cần phân tích.

Nguyên lý hoạt động: GPC là một thiết bị sắc ký có thể xác định được khối

lượng phân tử của các hợp chất cao phân tử. Hỗn hợp được tách dựa theo kích

thước của phân tử các chất phân tích được phân bố khác nhau vào trong các mao

quản của pha tĩnh. Các phân tử có kích thước nhỏ sẽ di chuyển vào bên trong mao

quản nên được rửa giải ra sau, và ngược lại.

Loại sắc ký này được áp dụng để tách hỗn hợp các chất có khối lượng phân

tử lớn và không có khả năng phân ly thành ion. Nó được áp dụng để xác định khối

lượng các chất có khối lượng phân tử lớn phục vụ cho các ngành công nghiệp sơn,

chế tạo polymer trong đời sống,...

Để xác định khối lượng phân tử của chitosan (CTS) bằng phương pháp GPC,

người ta bơm dung dịch CTS vào cột của thiết bị GPC, rửa giải bằng đệm acetate.

Sau đó so sánh thời gian lưu của cấu tử rửa giải được với chất chuẩn, từ đó suy ra

khối lượng phân tử của CTS.

Trong luận án này, khối lượng phân tử của CTS và WSC được xác định trên

máy GPC 110, detector RI, Agilent -Mỹ.

2.3.6. Phƣơng pháp phổ tán xạ năng lƣợng tia X (EDX) [2], [3], [5]

Phổ tán xạ năng lượng tia X (thường được ký hiệu là EDX, EDS hoặc

XEDS) (từ đây gọi là phổ EDX) là kỹ thuật phân tích thành phần hóa học của vật

rắn dựa vào việc ghi lại phổ tia X phát ra từ vật rắn do tương tác với chùm điện tử

có năng lượng cao.

Nguyên tắc của phương pháp EDX là dựa trên sự tương tác giữa nguồn tia X

kích thích và mẫu cần phân tích. Mỗi nguyên tố hoá học có một thành phần nguyên

tử xác định tạo ra các vạch phổ đặc trưng cho nguyên tố đó. Để tạo bức xạ đặc trưng

từ mẫu, một dòng năng lượng cao của các hạt tích điện như điện tử, photon, hay

chùm tia X được chiếu vào mẫu cần phân tích. Thông thường, các điện tử trong

mẫu ở các trạng thái cơ bản (chưa bị kích thích) và chúng xoay quanh hạt nhân ở

38

các mức năng lượng khác nhau. Khi kích thích bằng một chùm tia X, điện tử sẽ

nhảy lên một mức năng lượng cao hơn, tạo nên một lỗ trống điện tử, một điện tử

khác từ lớp bên ngoài có năng lượng cao hơn nhảy vào để điền vào lỗ trống đó.

Bước nhảy này giải phóng năng lượng dưới dạng năng lượng tia X tán xạ.

Hình 2.3. Nguyên tắc tán xạ tia X dùng trong phổ EDX

Trong luận án này, phương pháp EDX được sử dụng để xác định thành phần

nguyên tố của vàng nano dạng cầu và dạng thanh, được đo trên máy JEOL-6490-JED-

2000.

2.3.7. Phƣơng pháp phổ cộng hƣởng từ hạt nhân (NMR) [5]

Phổ cộng hưởng từ hạt nhân (NMR) được xây dựng trên nguyên tắc spin hạt

nhân. Trong nguyên tử, hạt nhân tự quay quanh trục có moment động lượng riêng

và tạo ra spin hạt nhân, dưới tác dụng của từ trường ngoài thì có thể chia thành 2

mức năng lượng. NMR hoạt hóa spin hạt nhân khi nguyên tố có số proton hoặc

neutron lẻ. Như thế 1H nhạy với nguyên tử hydro nhất.

Trong một phân tử, một hạt nhân được bao bọc bởi các điện tử và các hạt

nhân có từ tính khác ở lân cận. Do đó tác dụng thực của từ trường ngoài vào hạt

nhân nghiên cứu không hoàn toàn giống với từng hạt nhân độc lập. Khi đó, có 2 yếu

tố ảnh hưởng đến tác dụng của từ trường ngoài lên hạt nhân nghiên cứu là sự che

chắn của đám mây điện tử xung quanh hạt nhân và ảnh hưởng của các hạt nhân bên

cạnh có trong phân tử. Trong một phân tử, tùy theo cấu trúc mà tần số cộng hưởng

của proton (hay 13

C) khác nhau. Tổng số các peak cộng hưởng đó tạo thành phổ

NMR của phân tử. Phân tử với cấu trúc khác nhau sẽ có phổ NMR đặc trưng khác

nhau. Hai yếu tố quan trọng trong phổ cộng hưởng từ hạt nhân là vị trí peak (cho

Hạt nhân

Điện tử nhảy ra

Kích thích ngoài

http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/9/9f/EDX-scheme.svg

39

biết độ dịch chuyển hóa học) và hình dạng peak (cho biết tương tác của hạt nhân

đang xét với các hạt nhân kế cận). Vị trí và hình dạng peak trong phổ NMR cho biết

cấu trúc phân tử đang xét.

Trong luận án này, chúng tôi ghi phổ 1H-MNR trên máy JEOL JNM

CMX300, Japan, Nhật Bản với dung môi là HOD.

2.3.8. Phổ phản xạ khuếch tán tử ngoại khả kiến (UV-Vis/DR) [2], [3], [5]

Khi dòng ánh sáng va đập vào mẫu rắn có hai loại phản xạ xảy ra: Phản xạ

gương và phản xạ khuếch tán. Phản xạ gương (specular reflectance) liên quan đến

quá trình phản xạ của dòng tia tới và tia phản xạ có cùng góc (như gương phẳng).

Phản xạ khuếch tán (diffuse reflectance) liên quan đến dòng tia tới phản xạ theo tất

cả mọi hướng. Phản xạ khuếch tán và phản xạ gương được minh họa ở hình 2.4.

Hình 2.4. Phản xạ gương và phản xạ khuyếch tán từ bề mặt nhám

Bức xạ phản xạ khuếch tán nằm ở vùng tử ngoại, khả kiến hay vùng hồng

ngoại còn gọi là phổ phản xạ khuếch tán tử ngoại khả kiến (từ đây gọi là phổ UV-

Vis/DR). Đối với vật liệu hấp thụ ánh sáng, khi dòng tia tới có cường độ (Io) chiếu

vào vật liệu hấp thụ đi qua một lớp mỏng có độ dày là l, với hệ số hấp thụ ().

Cường độ (I) của tia ló được tính theo định luật hấp thụ Lambert đã biết:

-αl

oI I e (2.5)

Việc đo sự phản xạ khuếch tán được thực hiện bởi một phổ kế UV-Vis gắn

với một thiết bị phản xạ khuếch tán (còn gọi là quả cầu tích phân) có khả năng tập

hợp dòng phản xạ. Quả cầu tích phân là một quả cầu rỗng được phủ bên trong vật

liệu trắng có mức độ phản xạ khuếch tán xấp xỉ 1. Quả cầu có một khe có thể cho

40

dòng ánh sáng đi qua và tương tác với vật liệu cần đo và vật liệu so sánh. Vật liệu

trắng với hệ số khuếch tán cao thường là polytetrafluoroethylene (PTFE) hay

barium sulfate (BaSO4).

Trong luận án này phổ UV – Vis/DR được đo trên máy GBC Instrument -

2885 trong vùng từ 200 đến 800 nm.

2.3.9. Phƣơng pháp sắc ký lỏng hiệu năng cao (HPLC) [85]

Phương pháp HPLC là phương pháp chia tách trong đó pha động là chất lỏng

còn pha tĩnh chứa trong cột là chất rắn đã được phân chia dưới dạng tiểu phân hoặc

một chất lỏng đã phủ lên một chất mang rắn hay là một chất mang đã được biến đổi

bằng liên kết hóa học với các nhóm chức hữu cơ. Quá trình sắc ký lỏng dựa trên cơ

chế hấp phụ, phân bố, trao đổi ion hay phân loại theo kích cỡ (rây phân tử).

Trong luận án này, chúng tôi sử dụng phương pháp HPLC để phân tích hàm

lượng melamin, sử dụng máy Series 20A Shimadzu (Nhật) với các điều kiện sắc ký

như sau: Quá trình tách được thực hiện trên một cột C18 (150mm x 3.2mm ID, kích

thước hạt 5 µm). Pha động (0,1% Trifluoroacetic - TFA / methanol là 90:10) được

bơm với tốc độ dòng 0.3 mL/ phút với bước sóng phát hiện ở 240 nm. Melamin

được tách ra ở thời gian lưu là 13,6 phút.

2.3.10. Phƣơng pháp đo độ nhớt

Trong luận án này, chúng tôi tiến hành đo độ nhớt của hỗn hợp dung dịch

WSC và HAuCl4 trước và sau phản ứng với dung môi là H2O bằng nhớt kế

Ubbelohde 50113/Ic (đường kính mao quản 0,84 mm). Quá trình được thực hiện

qua các bước sau:

1. Chuẩn bị 20 mL hỗn hợp dung dịch gồm WSC 0,5% + Au3+

0,5 mM,

2. Xác định thời gian chảy của dung môi H2O (0),

3. Xác định thời gian chảy của hỗn hợp dung dịch WSC 0,5% + Au3+

0,5

mM trước phản ứng (1),

4. Xác định thời gian chảy của hỗn hợp dung dịch WSC 0,5% + Au3+

0,5

mM sau phản ứng (2),

41

Mỗi giá trị thời gian chảy được đo 3 lần rồi lấy giá trị trung bình.

Quá trình đo được tiến hành ở 25C. Nhiệt độ được ổn định bằng máy ổn

nhiệt với sai số nhiệt độ là 0,1C.

5. Tính toán độ nhớt

Độ nhớt tương đối được tính theo phương trình (2.6).

tđ = /o = /o (2.6)

Độ nhớt riêng được tính theo phương trình (2.7).

r = (-o)/o = tđ-1 = /o-1 (2.7)

2.3.11. Phƣơng pháp phân tích điện hóa

Trong luận án này, chúng tôi sử dụng phương pháp von-ampe vòng và von-

ampe hòa tan anot để phân tích axit uric.

- Phương pháp von-ampe vòng: được sử dụng nhằm nghiên cứu đặc tính của

axit uric trên điện cực biến tính bằng vàng kích thước nano.

- Phương pháp von-ampe hòa tan anot: Chúng tôi sử dụng phương pháp von-

ampe hòa tan anot (ASV) dùng xung vi phân (DP) nhằm nghiên cứu xác định hàm

lượng axit uric trên điện cực biến tính bằng vàng kích thước nano.

Quy trình thí nghiệm của phương pháp von-ampe vòng và von ampe-hòa tan

anot sử dụng xung vi phân (DP-ASV) được trình bày trong phần thực nghiệm (hình

2.9 và hình 2.11).

2.3.12. Phƣơng pháp thống kê

Trong luận án này, chúng tôi sử dụng phương pháp thống kê để xử lý số liệu

thực nghiệm và đánh giá độ tin cậy của phương pháp phân tích bằng các phần mềm

như Origin 8.0, Excel 2007, SPSS-19, ...

Ngoài ra, chúng tôi còn sử dụng phần mềm Photoshop để tính toán kích

thước và phân bố kích thước của các hạt vàng nano. Sau đó tính kích thước trung

bình hạt của mẫu bằng thuật toán xử lý thống kê. Cụ thể như sau:

42

- Giá trị trung bình được tính theo công thức:

k

i i

i=1i

k

i

i=1

n d

X

n

(2.8)

Trong đó: + di (nm) là giá trị giữa tổ thứ i của số tổ k

+ ni là số hạt đếm được (tần xuất) của tổ i

+ iX là giá trị trung bình

- Độ lệch chuẩn s: 2s = s

2k

i iki=12

i i2 i=1

n d

n dn

sn 1

(2.9)

- Độ lệch chuẩn trung bình tb: α;ν

stb = t

n

Trong đó: t tra bảng Studen với bậc tự do v = n-1, = 95 %

- Kích thước trung bình của hạt vàng nano: dtb = Xi tb (2.10)

43

2.4. THỰC NGHIỆM

2.4.1. Hoá chất

Bảng 2.1. Các loại hoá chất được sử dụng trong luận án

Tên hoá chất Nguồn gốc Độ tinh khiết

- Hydrogen tetrachloroaurate (III) trihydrate

(HAuCl4.3H2O)

Merck, Ðức

PA

- Cetyltrimethylammonium bromide, CTAB Merck, Ðức PA

- Bạc nitrate (AgNO3) Merck, Ðức PA

- Natri borohydride (NaBH4) Hàn Quốc PA

- Axit L-ascorbic (AA) Canada PA

- Axit Sulfuric (H2SO4) Merck, Ðức PA

- Melamin Merck, Ðức PA

- Tripolyphosphate Merck, Ðức PA

- Axit Tricloacetic Merck, Ðức PA

- Axit Uric (AU) Merck, Ðức PA

- L-cystein Merck, Ðức PA

- Kali dihydro phosphate (KH2PO4 ) và K2HPO4 Kanto, Nhật Bản PA

- Kali hydroxide Merck, Ðức PA

- Axit clohydric Merck, Ðức PA

- Axit Lactic Trung Quốc PA

- Anhydrid acetic Trung Quốc PA

- Amoniac Trung Quốc PA

- Chitosan có ĐĐA ≈ 91% và MW = 171.103 Da Trung Quốc PA

- Hydro peroxit Trung Quốc PA

- Ethanol Trung Quốc PA

2.4.2. Điều chế chitosan tan trong nƣớc

44

Trong nghiên cứu này, chúng tôi điều chế chitosan tan trong nước (WSC) từ

CTS theo quy trình của Nguyễn Ngọc Duy và cộng sự [64]. Quy trình điều chế

WSC được trình bày trên hình 2.5.

Hình 2.5. Quy trình điều chế WSC

- Khảo sát ảnh hưởng của thời gian phản ứng acetyl hóa đến độ deacetyl

(ĐĐA) của CTS và WSC được thực hiện như sau: WSC được điều chế theo quy

trình hình 2.5 với các thời gian phản ứng acetyl hóa lần lượt là 1; 2; 3; 4 và 5 giờ.

ĐĐA được xác định bằng phương pháp phổ hồng ngoại. Khối lượng phân tử trung

bình của các sản phẩm được xác định bằng phương pháp GPC.

Xác định ĐĐA bằng phương pháp hồng ngoại: Tiến hành chụp phổ hồng

ngoại của sản phẩm và tính ĐĐA theo công thức 1.7 trang 22.

Ký hiệu các mẫu chitosan acetyl hóa với các thời gian khác nhau được trình

bày trên bảng 2.2.

45

Bảng 2.2. Ký hiệu mẫu chitosan acetyl hóa tại các thời gian phản ứng khác nhau

STT Tên mẫu Thời gian acetyl hóa, giờ

1 CTS-0hAC 0

2 CTS-1hAC 1

3 CTS-2hAC 2

4 CTS-3hAC 3

5 CTS-5hAC 5

- Khảo sát ảnh hưởng của thời gian phản ứng với H2O2 0,5% (phản ứng oxi

hóa) đến khối lượng phân tử trung bình của WSC được thực hiện như sau: WSC

được điều chế theo quy trình hình 2.5. Ở đây, chúng tôi thay đổi thời gian phản ứng

của CTS với H2O2 lần lượt là 3; 6 và 18 giờ. Sản phẩm được xác định ĐĐA và khối

lượng phân tử trung bình (Mw). Ký hiệu mẫu WSC ứng với các thời gian phản ứng

với H2O2 khác nhau được trình bày trên bảng 2.3.

Bảng 2.3. Ký hiệu mẫu WSC tại các thời gian phản ứng với H2O2 khác nhau

STT Tên mẫu Thời gian phản ứng

với H2O2, giờ

1 WSC-3hOX 3

2 WSC-6hOX 6

3 WSC-18hOX 18

2.4.3. Tổng hợp vàng nano dạng cầu bằng phƣơng pháp khử sử dụng WSC vừa

làm chất khử vừa làm chất ổn định

Trong phần này, chúng tôi nghiên cứu tổng hợp vàng nano dạng cầu (GNP)

bằng phương pháp khử sử dụng WSC điều chế được ở trên làm tác nhân khử đồng

thời làm tác nhân ổn định theo quy trình hình 2.6, cụ thể như sau: Cho 5,0 mL dung

dịch HAuCl4 10 mM vào 50 mL dung dịch WSC 1%. Sau đó định mức thành

100 mL dung dịch bằng nước cất, thu được 100 mL dung dịch gồm (Au3+

0,5 mM

46

và WSC 0,5%). Hỗn hợp được khuấy đều bằng máy khuấy từ 30 phút. Sau khi dung

dịch chuyển từ màu vàng sang màu đỏ tía, chuyển hỗn hợp vào máy ổn nhiệt ở 85oC

trong thời gian 8 giờ, có khuấy dung dịch. Tính chất của sản phẩm được xác định

bằng phổ UV-Vis, TEM và XRD.

Hình 2.6. Sơ đồ tổng hợp vàng nano dạng cầu (GNP) sử dụng WSC

- Khảo sát ảnh hưởng của thời gian khử được thực hiện như sau: Quy trình

tổng hợp GNP được thực hiện như trình bày trên hình 2.6. Nồng độ Au3+

và WSC

lần lượt là 0,5 mM và 0,5%, nhiệt độ khử là 85C. Ở đây, chúng tôi theo dõi ảnh

hưởng của thời gian khử đến tính chất của vàng nano bằng cách lấy mẫu từ dung

dịch sau các thời gian khử là 2; 4; 6; 8; 10; 24; 31; 34; 36 giờ. Tiến hành đo UV-Vis

các mẫu này và chụp TEM một số mẫu đại diện. Ký hiệu mẫu GNP ứng với các

thời gian khử khác nhau được trình bày trên bảng 2.4.

47

Bảng 2.4. Ký hiệu mẫu GNP tại các thời gian khử khác nhau

STT Tên mẫu Thời gian khử,

giờ

Nhiệt độ

khử, C

Nồng độ

Au3+

, mM

Nồng độ

WSC, %

1 GNP-2h 2 85 0,5 0,5

2 GNP-4h 4 85 0,5 0,5

3 GNP-6h 6 85 0,5 0,5

4 GNP-8h 8 85 0,5 0,5

5 GNP-10h 10 85 0,5 0,5

6 GNP-24h 24 85 0,5 0,5

7 GNP-31h 31 85 0,5 0,5

8 GNP-34h 34 85 0,5 0,5

9 GNP-36h 36 85 0,5 0,5

- Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ khử được thực hiện như sau: Quy trình

tổng hợp GNP được thực hiện như trình bày trên hình 2.6. Nồng độ Au3+

và WSC

lần lượt là 0,5 mM và 0,5%. Ở đây, nhiệt độ phản ứng được thay đổi là 65, 75, 85

và 95C. Ký hiệu mẫu được trình bày trên bảng 2.5.

Bảng 2.5. Ký hiệu mẫu GNP tại các nhiệt độ khử khác nhau

STT Tên mẫu Nhiệt độ

khử, C

Thời gian

khử, giờ

Nồng độ

Au3+

, mM

Nồng độ

WSC, %

1 GNP-65C 65 tối ưu 0,5 0,5

2 GNP-75C 75 tối ưu 0,5 0,5

3 GNP-85C 85 tối ưu 0,5 0,5

4 GNP-95C 95 tối ưu 0,5 0,5

- Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ Au3+

được thực hiện như sau: Quá trình

khử được thực hiện ở 85C, nồng độ WSC được cố định là 0,5%. Thay đổi nồng độ

48

dung dịch Au3+

lần lượt là 0,25; 0,50; 1,00 và 1,50 mM. Ký hiệu các mẫu được trình

bày trên bảng 2.6.

Bảng 2.6. Ký hiệu mẫu GNP tại các nồng độ Au3+

khác nhau

STT Tên mẫu Nồng độ

Au3+

, mM

Nồng độ

WSC, %

Nhiệt độ

khử, C

Thời gian

khử, giờ

1 GNP-Au0,25 0,25 0,5 tối ưu tối ưu




- Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ WSC được thực hiện như sau: Quá trình

khử được thực hiện ở 85C, nồng độ Au3+

được cố định là 0,5 mM. Thay đổi nồng

độ dung dịch WSC lần lượt là 0,25; 0,50 và 1,00%. Ký hiệu các mẫu GNP được

trình bày trên bảng 2.7.

Bảng 2.7. Ký hiệu mẫu GNP tại các nồng độ WSC khác nhau


WSC, %

Nồng độ

Au3+

, mM

Nhiệt độ

khử, C

Thời gian

khử, giờ

1 GNP-WSC0,25 0,25 tối ưu tối ưu tối ưu



- Khảo sát ảnh hưởng của khối lượng phân tử của WSC được thực hiện như

sau: Quá trình tổng hợp GNP được trình bày trên hình 2.6. Ở đây, chúng tôi thay

đổi WSC có khối lượng phân tử khác nhau. Các WSC có khối lượng phân tử trung

bình khác nhau được điều chế như mục 2.4.2 và bảng 2.3, cụ thể là WSC3hOX,

WSC6hOX và WSC18

hOX. Ký hiệu mẫu GNP tổng hợp từ các WSC khác nhau

được trình bày trên bảng 2.8.

Bảng 2.8. Ký hiệu mẫu GNP với các WSC có khối lượng phân tử khác nhau

49

STT Tên mẫu Loại WSC Nồng độ

WSC, %

Nồng độ

Au3+

, mM

Nhiệt độ

khử, C

1 GNP/WSC3hOX WSC3

hOX 0,5 0,5 85

2 GNP/WSC6hOX WSC6

hOX 0,5 0,5 85

3 GNP/WSC18hOX WSC18

hOX 0,5 0,5 85

- Khảo sát khả năng gia tăng độ ổn định của vàng nano được thực hiện như

sau: GNP được tổng hợp theo sơ đồ trình bày trên hình 2.6. Ở đây, chúng tôi thêm

WSC3hOX với nồng độ lần lượt là 0,1%, 0,3% và 0,5% vào dung dịch sau phản

ứng. Sau đó chúng tôi lưu mẫu và theo dõi độ ổn định của các mẫu này bằng cách

đo độ hấp thụ của chúng tại các thời gian lưu mẫu khác nhau. Ký hiệu các mẫu

được trình bày trên bảng 2.9.

Bảng 2.9. Ký hiệu mẫu GNP gia tăng độ ổn định

STT Tên mẫu WSC thêm,

%

Nồng độ

WSC, %

Nồng độ

Au3+

, mM

Nhiệt độ

khử, C

1 GNP 0,0 tối ưu tối ưu tối ưu

2 GNP/WSCthêm0,1 0,1 tối ưu tối ưu tối ưu



2.4.4. Tổng hợp vàng nano dạng thanh bằng phƣơng pháp phát triển mầm sử

dụng CTAB làm chất bảo vệ

Trong phần này, chúng tôi nghiên cứu tổng hợp vàng nano dạng thanh (ký

hiệu: GNR) bằng phương pháp phát triển mầm [118], sử dụng CTAB làm chất bảo

vệ. Quy trình tổng hợp vàng nano dạng thanh được trình bày trên hình 2.7, gồm 2

giai đoạn chính:

2.4.4.1. Giai đoạn tạo mầm vàng

50

Dung dịch mầm vàng được chuẩn bị như sau: Cho 250 L HAuCl4 10 mM

vào 7,5 mL CTAB 0,1 M. Sau đó thêm nhanh 0,6 mL NaBH4 0,01 M lạnh vào hỗn

hợp trên, thu được dung dịch có màu nâu sáng. Dung dịch này được khuấy mạnh

trong 2 phút, sau đó giữ yên ở nhiệt độ phòng. Mầm vàng được sử dụng trong vòng

2-5 giờ.

2.4.4.2. Giai đoạn phát triển mầm

Hình 2.7. Sơ đồ tổng hợp vàng nano dạng thanh (GNR)[118]

Chuẩn bị hỗn hợp dung dịch gồm: 25 mL CTAB 0,1 M, 1,25 mL HAuCl4 10

mM, 0,5 mL H2SO4 0,5 M, 1 mL AgNO3 10 mM. Hỗn hợp dung dịch có màu vàng

cam. Sau đó thêm tiếp 0,2 mL AA (axit ascorbic) 0,1 M vào hỗn hợp thì ngay lập

tức dung dịch chuyển từ màu vàng cam sang không màu (dung dịch này được gọi là

dung dịch phát triển).

Sau khi dung dịch chuyển từ màu vàng cam sang không màu, thêm 80 L

mầm vàng ở trên vào dung dịch phát triển. Hỗn hợp này được để yên trong 16 giờ ở

nhiệt độ phòng. Sau đó, tiến hành li tâm với tốc độ 9000 vòng/phút trong 30 phút,

51

thu kết tủa và phân tán trở lại trong nước cất 2 lần, thu được dung dịch vàng nano

dạng thanh (GNR) màu đỏ nâu.

- Khảo sát ảnh hưởng của tỷ lệ mol [Ag+]/[Au

3+] trong dung dịch phát triển

được thực hiện như sau: Quá trình tổng hợp GNR được thực hiện như quy trình

hình 2.7. Ở đây, chúng tôi thay đổi tỷ lệ mol [Ag+]/[Au

3+] trong dung dịch phát triển

lần lượt là: 0,0; 0,1; 0,2; 0,3; 0,4 và 0,5. Ký hiệu các mẫu GNR ứng với các tỷ lệ

mol [Ag+]/[Au

3+] khác nhau được trình bày trong bảng 2.10.

Bảng 2.10. Ký hiệu mẫu GNR tại các tỷ lệ mol [Ag+]/[Au

3+] khác nhau

STT Tên mẫu [Ag+]/[Au

3+] [AA]/[Au

3+]

Nồng độ

Au3+

, mM

Nồng độ

CTAB, M pH

1 GNR-Ag-0,0 0,0 1,0 10 0,1 1,7

2 GNR-Ag-0,1 0,1 1,0 10 0,1 1,7

3 GNR-Ag-0,2 0,2 1,0 10 0,1 1,7

4 GNR-Ag-0,3 0,3 1,0 10 0,1 1,7

5 GNR-Ag-0,4 0,4 1,0 10 0,1 1,7

6 GNR-Ag-0,5 0,5 1,0 10 0,1 1,7

- Khảo sát ảnh hưởng của tỷ lệ mol [AA]/[Au3+

] (AA: axit ascorbic) trong

dung dịch phát triển được thực hiện như sau: Quá trình tổng hợp GNR được thực

hiện theo quy trình hình 2.7. Ở đây, tỷ lệ mol [AA]/[Au3+

] trong dung dịch phát

triển được thay đổi lần lượt là: 1,0; 1,5; 2,0; và 2,5. Ký hiệu các mẫu GNR tại các tỷ

lệ mol [AA]/[Au3+

] khác nhau được trình bày trong bảng 2.11.

52

Bảng 2.11. Ký hiệu các mẫu GNR tại các tỷ lệ mol [AA]/[Au3+

] khác nhau

STT Tên mẫu [AA]/[Au3+

] [Ag+]/[Au

3+]

Nồng độ

Au3+

, mM

Nồng độ

CTAB, M pH

1 GNR-AA-1,0 1,0 0,2 10 0,1 1,7

2 GNR-AA-1,5 1,5 0,2 10 0,1 1,7

3 GNR-AA-2,0 2,0 0,2 10 0,1 1,7

4 GNR-AA-2,5 2,5 0,2 10 0,1 1,7

- Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ Au3+

trong dung dịch phát triển được thực

hiện như sau: Quá trình tổng hợp GNR được thực hiện theo quy trình hình 2.7. Ở

đây, chúng tôi thay đổi nồng độ Au3+

trong dung dịch phát triển lần lượt là: 5; 10;

15; và 20 mM. Ký hiệu các mẫu GNR ứng với các nồng độ Au3+

khác nhau được

trình bày trong bảng 2.12.

Bảng 2.12. Ký hiệu các mẫu GNR với các nồng độ Au3+

khác nhau


Au3+

, mM [Ag

+]/[Au

3+] [AA]/[Au

3+]

Nồng độ

CTAB, M pH

1 GNR- Au3+

-5 5 0,2 1,0 0,1 1,7

2 GNR- Au3+

-10 10 0,2 1,0 0,1 1,7

3 GNR- Au3+

-15 15 0,2 1,0 0,1 1,7

4 GNR- Au3+

-20 20 0,2 1,0 0,1 1,7

- Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ dung dịch CTAB trong dung dịch phát

triển được thực hiện như sau: Quá trình tổng hợp GNR được thực hiện theo quy

trình hình 2.7. Ở đây, chúng tôi thay đổi nồng độ CTAB trong dung dịch phát triển

lần lượt là: 0,05; 0,10; 0,15; và 0,20 M. Ký hiệu các mẫu GNR ứng với các nồng độ

CTAB khác nhau được trình bày trong bảng 2.13.

53

Bảng 2.13. Ký hiệu các mẫu GNR với các nồng độ CTAB khác nhau


CTAB, M [Ag

+]/[Au

3+] [AA]/[Au

3+]

Nồng độ

Au3+

, mM pH

1 GNR-CTAB-0,05 0,05 0,2 1,0 10 1,7

2 GNR-CTAB-0,10 0,10 0,2 1,0 10 1,7

3 GNR-CTAB-0,15 0,15 0,2 1,0 10 1,7

4 GNR-CTAB-0,20 0,20 0,2 1,0 10 1,7

- Khảo sát ảnh hưởng của giá trị pH được thực hiện như sau: Tổng hợp GNR

theo quy trình hình 2.7. Ở đây, chúng tôi cố định các giá trị: tỷ lệ Ag+/Au

3+ = 0,2; tỷ

lệ AA/Au3+

= 1,0; nồng độ Au3+

= 10 mM và nồng độ CTAB = 0,1 M. Giá trị pH

trong dung dịch phát triển được thay đổi lần lượt là 1,0; 1,7; 2,0; 2,4 và 2,8 bằng

cách thay đổi thể tích axit H2SO4 thêm vào trong dung dịch phát triển. Ký hiệu các

mẫu vàng nano GNR ứng với các giá trị pH khác nhau được trình bày trong bảng

2.14.

Bảng 2.14. Ký hiệu các mẫu GNR tại các giá trị pH khác nhau

STT Tên mẫu pH [Ag+]/[Au

3+] [AA]/[Au

3+]

Nồng độ

Au3+

, mM

Nồng độ

CTAB, M

1 GNR-pH-1,0 1,0 0,2 1,0 10 0,1

2 GNR-pH-1,7 1,7 0,2 1,0 10 0,1

3 GNR-pH-2,0 2,0 0,2 1,0 10 0,1

4 GNR-pH-2,4 2,4 0,2 1,0 10 0,1

5 GNR-pH-2,8 2,8 0,2 1,0 10 0,1

2.4.5. Nghiên cứu sử dụng vàng nano dạng cầu để xác định hàm lƣợng

melamin trong mẫu sữa

Quá trình xác định melamin trong mẫu sữa được thực hiện như sau:

2.4.5.1. Biến tính vàng nano GNP bằng sodium tripolyphosphate (Na5P3O10)

54

Trong nghiên cứu này, chúng tôi sử dụng tripolyphosphate (TPP) để biến

tính vàng nano dạng cầu (GNP). Quá trình biến tính vàng nano được thực hiện như

sau: Đầu tiên, GNP được li tâm với tốc độ =9000 vòng/phút trong 30 phút. Cặn

được phân tán lại trong 5 mL nước cất 2 lần. Sau đó nhỏ từ từ 1 mL TPP 0,05 M

vào dung dịch GNP, có khuấy từ, thu được dung dịch vàng nano đã biến tính, ký

hiệu GNP-bt.

2.4.5.2. Xây dựng đường chuẩn

- Trước hết, pha các dung dịch melamin có nồng độ lần lượt là: 0,05; 0,10;

0,20; 0,50; 1,00; 5,00; 10,0 mg/L.

- Tiếp theo, lấy 1 mL dung dịch melamin (không màu) cho vào 0,5 mL dung

dịch vàng nano GNP (có màu đỏ tía). Dung dịch chuyển từ màu đỏ tía sang màu tím

hoặc màu xanh tối trong khoảng 2 phút.

- Đo mật độ quang của các dung dịch trên, lập tỷ lệ A650/A520. Vẽ đường biểu

diễn quan hệ giữa tỷ lệ A650/A520 và nồng độ melamin (CMel).

2.4.5.3. Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng

a) Ảnh hưởng của kích thước hạt vàng nano

Khảo sát ảnh hưởng của kích thước hạt được thực hiện như sau: Quá trình

xác định melamin bằng vàng nano được thực hiện như mục 2.4.5.2. Ở đây, chúng

tôi chọn hai loại hạt nano có kích thước khác nhau, lần lượt là 8,6 nm và 15,8 nm để

nghiên cứu ảnh hưởng của kích thước hạt đến quá trình phân tích melamin trong sữa.

b) Ảnh hưởng của giá trị pH

Trong phần này, giá trị pH được thay đổi từ 3 đến 12, cụ thể là pH = 3; 4; 5;

6; 7; 8; 9; 10; 11 và 12, sử dụng dung dịch NaOH 1 M để điều chỉnh pH.

2.4.5.4. Xác định melamin trong mẫu sữa

Quy trình xác định melamin trong mẫu sữa thật được trình bày trên hình 2.8

[30]. Đầu tiên, mẫu sữa được tiền xử lý, loại protein bằng axit tricloacetic. Lấy

5 mL sữa chứa melamin cho vào ống li tâm. Sau đó, thêm 1,5 mL dung dịch

CCl3COOH 300 g/L vào, khuấy mạnh trong 5 phút bằng máy khuấy từ. Tiếp theo,

tiến hành li tâm với tốc độ 9000 vòng/phút trong 5 phút, thu dịch lọc. Điều chỉnh về

55

pH = 7 bằng dung dịch NaOH 1 M, lọc lấy dịch lọc (không màu). Sau đó dịch lọc

được cho vào 2,5 mL dung dịch vàng nano (màu đỏ tía), thực hiện phản ứng ở nhiệt

độ phòng. Sau khoảng 2 phút, dung dịch chuyển từ màu đỏ tía sang màu tím hoặc

màu xanh tối (tùy thuộc vào nồng độ melamin trong mẫu sữa). Sau đó, ghi phổ UV-

Vis, lập tỷ lệ A650/A520. Kết hợp với đường chuẩn để suy ra nồng độ melamin có

trong mẫu sữa ban đầu.

Hình 2.8. Quy trình xác định melamin trong mẫu sữa

2.4.5.5. Khảo sát ảnh hưởng của một số ion thường gặp trong sữa, aminoacetic

axit (AA) và vitamin C (VC) đến quá trình xác định melamin trong mẫu sữa

Để xem xét ảnh hưởng của các yếu tố đến quá trình phân tích melamin trong

sữa, chúng tôi khảo sát ảnh hưởng của một vài ion hay gặp trong sữa như Ca2+

,

Mg2+

, Zn2+

, Fe3+

, Na+, aminoacetic axit (AA) và vitamin C. Quá trình được thực

hiện như sau: Pha melamin vào trong sữa với nồng độ 10-3

g/L. Pha lần lượt các

muối CaCl2, MgCl2, ZnCl2; FeCl3, NaCl, AA và VC với các nồng độ 0,01; 0,02;

0,05; 0,10; 0,15; 0,20; 0,50; 1,00 và 5,00 g/L vào sữa. Sau đó, thực hiện quá trình

xác định melamin như quy trình hình 2.8 ở trên. Vẽ đồ thị biểu diễn mối quan hệ

giữa tỷ lệ A650/A520 với nồng độ của các ion.

56

Sau đó, cho đồng thời 5 dung dịch muối trên, AA và VC vào dung dịch sữa

rồi tiến hành xác định melamin theo quy trình như trên. Biểu diễn mối quan hệ giữa

tỷ lệ A650/A520 với tổng nồng độ các chất ảnh hưởng.

2.4.6. Nghiên cứu chế tạo điện cực biến tính vàng nano để phân tích axit uric

bằng phƣơng pháp von-ampe hòa tan anot

Trong nội dung này, chúng tôi nghiên cứu chế tạo điện cực biến tính bằng

vàng kích thước nano trên nền glassy cacbon (GCE) và sử dụng điện cực biến tính

này để phân tích axit uric bằng phương pháp von-ampe hòa tan anot. Sau đó áp

dụng để phân tích một số mẫu thực tế như mẫu huyết thanh và nước tiểu.

2.4.6.1. Chuẩn bị điện cực nền

Quá trình chuẩn bị điện cực nền (GCE) được thực hiện qua các bước sau:

- Mài GCE với Al2O3 0,05 m và ngâm trong dung dịch KOH 2 M;

- Tiến hành siêu âm trong dung dịch H2SO4 2 M;

- Rửa bằng ethanol, nước cất 2 lần, để khô tự nhiên ở nhiệt độ phòng.

- Làm sạch GCE bằng cách quét von-ampe vòng (CV) từ 0,0 V đến 1,0 V

trong dung dịch đệm phosphate (PBS 1 M, pH = 7,0 ) và rửa bằng nước cất 2 lần.

2.4.6.2. Biến tính điện cực GCE bằng L-cys và vàng nano

- Dung dịch được sử dụng để biến tính gồm: PBS (pH = 7) 0,1 M và L-cys

10-3

M ;

- Trước hết, tiến hành quét von-ampe vòng (CV) từ –1,5 V đến 2,5 V với tốc

độ quét v = 100 mV/s;

- Sau đó, ngâm điện cực GCE trong dung dịch vàng nano trong 12 giờ ở 4C

và để khô tự nhiên ở nhiệt độ phòng.

2.4.6.4. Sử dụng phương pháp phân tích điện hóa để phân tích axit uric

a. Phương pháp von-ampe vòng (CV)

Quy trình thí nghiệm của phương pháp CV được thể hiện qua hình 2.9.

57

Hình 2.9. Sơ đồ tiến trình thí nghiệm theo phương pháp CV

b. Phương pháp von-ampe hòa tan anot sử dụng xung vi phân (DP-ASV)

Quy trình thí nghiệm của phương pháp DP-ASV được thể hiện trên hình 2.10.

Hình 2.10. Sơ đồ tiến trình thí nghiệm theo phương pháp DP-ASV

2.4.7. Nghiên cứu khả năng kháng khuẩn của vàng nano

Nghiên cứu khả năng kháng khuẩn của vàng nano được thực hiện tại Bộ môn

Nghiên cứu Vi trùng, Phân viện Thú y miền Trung, Nha Trang. Quá trình gồm các

bước sau:

Nghỉ 15 s

1. Giai đoạn làm giàu:

- Dung dịch phân tích: 1 ml đệm phosphate (CPBS ; pH: 3,2), V ml dung dịch

chất phân tích (UA), thêm nước cất 2 lần vừa đủ 10 ml (V1 ml);

- Áp thế và thời gian điện phân: Edep (200mV) và tdep (20s); (vòng/phút).

2. Giai đoạn hòa tan:

- Quét thế theo chiều anot, khoảng quét thế từ -200 mV đến 800 mV;

- Sử dụng kỹ thuật DP để đo tín hiệu hòa tan (Ep và Ip);

- Tín hiệu hòa tan: Ip và Ep, trong đó và Ip,UA CUA

- Tiến hành định lượng bằng phương pháp thêm chuẩn.

Chuẩn bị dung dịch phân tích: đệm phosphate (pH: 3,2);

CUA và nước cất 2 lần vừa đủ 10 mL

Thế bắt đầu (-200mV)

(+)

Quét von-ampe vòng: -200800, 100 (mV/s)

Thế kết thúc (800mV)

(–)

Quét đi (–) (+) Quét về (+) (–)

58

2.4.7.1. Chuẩn bị nguyên liệu

- Môi trường nuôi cấy vi khuẩn: BHI (Brain Heart Infusion) (Merck, Đức).

Chuẩn bị môi trường theo hướng dẫn của nhà sản xuất.

- Chủng vi khuẩn: do Bộ môn Nghiên cứu Vi trùng (Phân viện Thú y Miền

Trung) cung cấp, gồm:

1. Escherichia coli (E. Coli) O157:H7

2. Salmonella typhimurium

3. Listeria monocytogenes

4. Staphylococcus aureus (ATCC 29231)

- Kháng sinh Kanamycin (Merck, Đức)

2.4.7.2. Chuẩn bị canh khuẩn

Dùng que cấy vô trùng lấy lần lượt 4 chủng vi khuẩn Escherichia coli,

Salmonella typhimurium, Listeria monocytogenes, Staphylococcus aureus cho vào 4

ống nghiệm chứa môi trường BHI. Lắc đều các ống nghiệm, để trong tủ ấm 37C

trong 8 giờ. Xác định số lượng vi khuẩn trong canh khuẩn bằng phương pháp quang

phổ kế. Tiến hành pha loãng canh khuẩn để đạt nồng độ 1x105

cfu/mL.

2.4.7.3. Kiểm tra khả năng kháng khuẩn của vàng nano

Khả năng kháng khuẩn của vàng nano được xác định dựa trên nồng độ tối

thiểu MIC (minimum inhibitory concentration) có khả năng ức chế sự phát triển của

vi khuẩn trên môi trường lỏng [124].

Trong đề tài này, chúng tôi thử khả năng kháng khuẩn của 2 loại vàng nano:

vàng nano dạng cầu (GNP) và dạng thanh (GNR).

Tiến hành phản ứng, các vàng nano được pha loãng bậc 2 từ nồng độ 50

µg/mL đến 0,0002 µg/mL bằng môi trường BHI trên đĩa nhựa 96 lỗ vô trùng với thể

tích 100 µL/lỗ. Đồng thời, mẫu kháng sinh Kanamycin cũng được pha loãng tương

tự từ nồng độ 50 µg/mL đến 0,0002 µg/mL. Sau đó, các chủng vi khuẩn tương ứng

có đậm độ là 1x105 cfu/mL được bổ sung vào lỗ đĩa tương ứng với thể tích 100

59

µL/lỗ. Ủ ấm đĩa ở 370C trong 24 giờ. Kết quả có thể đánh giá bằng mắt thường hoặc

sử dụng chất chỉ thị Alamar Blue.

+ Đánh giá bằng mắt thường: quan sát sự đổi màu của môi trường. Nếu môi

trường có màu vàng tươi, không lắng cặn: không có vi khuẩn phát triển (vàng nano

đã ức chế được sự phát triển của vi khuẩn). Môi trường đục và có lắng cặn: có vi

khuẩn phát triển (vàng nano không ức chế được sự phát triển của vi khuẩn).

+ Đánh giá bằng chỉ thị Alamar Blue: bổ sung 20 µL Alamar Blue 10X vào

tất cả các lỗ, ủ ấm đĩa ở 370C trong 2 giờ và đọc kết quả. Alamar Blue là chất chỉ thị

cho sự phát triển của tế bào vi khuẩn. Màu của môi trường sẽ chuyển từ xanh sang

hồng nhạt nếu có vi khuẩn phát triển trong môi trường, nếu môi trường không đổi

màu tức là hạt vàng nano đã ức chế được sự phát triển của vi khuẩn. Sự thay đổi

màu trên các lỗ đĩa được đánh giá và ghi nhận.

Giá trị MIC được xác định tại nồng độ vàng nano thấp nhất có khả năng ức

chế sự phát triển của vi khuẩn (môi trường có màu vàng tươi hoặc màu xanh).

60

CHƢƠNG 3

KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

3.1. TỔNG HỢP VÀNG NANO DẠNG CẦU BẰNG PHƢƠNG PHÁP KHỬ

SỬ DỤNG CHITOSAN TAN TRONG NƢỚC LÀM CHẤT KHỬ VÀ CHẤT

ỔN ĐỊNH

3.1.1. Điều chế chitosan tan trong nƣớc

Trong luận án này, chúng tôi sử dụng phương pháp acetyl hóa chitosan bằng

anhydrid acetic theo quy trình hình 2.5 để điều chế chitosan tan trong nước (WSC).

Ảnh hưởng của thời gian phản ứng acetyl hóa đến độ deacetyl và thời gian

phản ứng oxi hóa với H2O2 đến khối lượng phân tử trung bình (Mw) của WSC đã

được khảo sát trong nghiên cứu này.

3.1.1.1. Ảnh hưởng của thời gian phản ứng N- acetyl hóa đến độ deacetyl (ĐĐA)

của chitosan acetyl hóa

Hình 3.1. Phổ FT-IR của các mẫu chitosan acetyl hóa với các thời gian khác nhau

61

Các mẫu dung dịch CTS được acetyl hóa với các thời gian phản ứng khác

nhau lần lượt là 1; 2; 3; 4 và 5 giờ như đã trình bày ở mục 2.4.2 (trang 44). Phổ FT-

IR của CTS ban đầu và các sản phẩm acetyl hóa được trình bày trên hình 3.1.

Phổ FT-IR của CTS ban đầu (CTS-0hAC) và các mẫu chitosan acetyl hóa

hình 3.1 cho thấy, chitosan acetyl hóa có các dao động đặc trưng của CTS, đó là:

Dao động hóa trị của liên kết -O-H (OH) xuất hiện ở số sóng 3450 cm-1

[8], [22],

[35], [74]. Dao động hóa trị của liên kết –C-H xuất hiện ở số sóng 2920 cm-1

[35],

[74]. Peak xuất hiện ở số sóng 1655 cm-1

và 1597 cm-1

lần lượt đặc trưng cho dao

động hóa trị của liên kết C=O trong amide I và N-H trong amide II [46], [56]. Dao

động biến dạng của liên kết –CH3 được thể hiện bởi dao động tại số sóng 1420 cm-1

và peak xuất hiện ở số sóng 1089 cm-1

được cho là của liên kết C-O-C [56], [79].

Như vậy, phổ hồng ngoại của các mẫu chitosan acetyl hóa (CTS-1hAC; CTS-2

hAC;

CTS-3hAC và CTS-5

hAC) không xuất hiện đỉnh hấp thụ mới so với CTS ban đầu

(CTS-0hAC) mà chỉ khác về giá trị độ hấp thụ (A), đặc biệt là độ hấp thụ tăng mạnh

ở các dao động 1597 cm-1

(amide II) và 1420 cm-1

(-COCH3) đối với các mẫu

chitosan acetyl hóa, thể hiện rõ ở các mẫu CTS-2hAC, CTS-3

hAC và CTS-5

hAC.

Kết quả này chứng tỏ quá trình acetyl hóa xảy ra chủ yếu trên nhóm amino của CTS

theo phản ứng 3.1:

Độ deacetyl (ĐĐA) của các mẫu chitosan acetyl hóa được xác định bằng

phương pháp hồng ngoại (theo công thức 1.7) và độ tan của các dung dịch này được

đánh giá thông qua mức độ đồng thể của dung dịch. Kết quả xác định ĐĐA và khả

năng hòa tan của các mẫu chitosan acetyl hóa tại các thời gian phản ứng khác nhau

được trình bày trong bảng 3.1.

(3.1)

62

Bảng 3.1. Độ deacetyl (ĐĐA) và khả năng hòa tan trong nước của mẫu

chitosan acetyl hóa với các thời gian phản ứng khác nhau

Tên mẫu Thời gian phản ứng,

giờ ĐĐA, %

Khả năng hòa tan

trong nước

CTS-0hAC 0 91,1 Không tan

CTS-1hAC 1 73,2 Không tan

CTS-2hAC 2 50,1 Tan

CTS-3hAC 3 49,8 Tan

CTS-5hAC 5 49,6 Tan

Kết quả cho thấy, khi tăng thời gian phản ứng acetyl hóa thì ĐĐA giảm dần

và sau 2 giờ phản ứng quá trình acetyl hóa gần như không thay đổi với ĐĐA

khoảng 49 - 50%. Ngoài ra, bảng 3.1 còn cho thấy, mẫu chitosan ban đầu và mẫu

tương ứng với thời gian acetyl hóa là 1 giờ không tan trong nước, trong khi các mẫu

có thời gian acetyl hóa là 2; 3 và 5 giờ thì tan tốt trong nước. Lẽ ra WSC sẽ khó tan

hơn CTS vì nhóm acetyl (–NHCOCH3) khó tạo liên kết hydro với H2O hơn so với

nhóm amin (-NH2). Tuy nhiên, thực tế là WSC tan tốt hơn CTS trong khi khối

lượng của chúng không chênh lệch đáng kể (MW,CTS = 171.103 so với MW,WSC =

165.103). Nguyên nhân của sự thay đổi độ tan của WSC là do sự khác nhau về độ

kết tinh. Theo giản đồ XRD hình 3.2, CTS xuất hiện 3 peak nhiễu xạ ở góc 2 là

10,5, 20,1 và 22,2, trong khi đó WSC chỉ xuất hiện một peak ở góc 2 là 20,2.

Qin và cộng sự [79] cũng thu được kết quả tương tự với góc 2 của CTS là 10,4,

19,8 và 21,8 và WSC cũng chỉ xuất hiện một peak ở góc 2 là 19,8 chứng tỏ

mức độ tinh thể của WSC kém hơn so với chitosan. Điều này có thể là do trong

phân tử WSC, nhóm –NHCOCH3 và nhóm –NH2 sắp xếp luân phiên nhau, tạo nên

cấu trúc điều hòa lập thể và do đó WSC có cấu trúc vô định hình.

63

Hình 3.2. Giản đồ XRD của CTS và WSC

Từ kết quả khảo sát, chúng tôi chọn thời gian phản ứng acetyl hóa CTS là 2

giờ để điều chế chitosan tan.

3.1.1.2. Ảnh hưởng của thời gian phản ứng với H2O2 (phản ứng oxi hóa) đến

khối lượng phân tử trung bình (Mw) của WSC

Các mẫu WSC được điều chế theo quy trình hình 2.5 với thời gian của phản

ứng oxi hóa giữa CTS và H2O2 lần lượt là 3; 6; 18 giờ như đã trình bày ở mục 2.4.2.

Trong phần này, chúng tôi thay đổi thời gian phản ứng với H2O2 với mong muốn

thu được các WSC có khối lượng phân tử khác nhau. Sau đó, sử dụng các WSC có

khối lượng phân tử khác nhau này để tổng hợp vàng nano GNP với mục đích khảo

sát ảnh hưởng của khối lượng phân tử trung bình của WSC đến quá trình tổng hợp

vàng nano.

Phổ hồng ngoại của các mẫu WSC tại các thời gian phản ứng với H2O2 khác

nhau được trình bày trên hình 3.3. Kết quả cho thấy, phổ IR của các mẫu WSC cũng

có các peak đặc trưng của CTS như trình bày ở mục 3.1.1.1. Từ kết quả phổ IR,

chúng tôi tính được ĐĐA của WSC theo công thức 1.7. Kết quả được trình bày ở

trên bảng 3.2.

64

Hình 3.3. Phổ FT-IR của WSC3hOX, WSC6

hOX và WSC18

hOX

Khối lượng phân tử trung bình của các mẫu WSC được xác định bằng

phương pháp sắc ký thẩm thấu gel GPC. Kết quả được trình bày ở phụ lục 1, 2, 3 và

bảng 3.2.

Kết quả bảng 3.2 cho thấy, khi tăng thời gian của phản ứng giữa CTS với

H2O2 thì sản phẩm thu được có ĐĐA thay đổi không đáng kể, trong khi đó khối

lượng phân tử trung bình của chúng giảm. Điều này được giải thích là do đã có xảy

ra quá trình cắt mạch của CTS khi cho CTS phản ứng với H2O2 và khi tăng thời

gian phản ứng thì quá trình cắt mạch xảy ra nhiều hơn làm cho khối lượng phân tử

trung bình giảm.

Bảng 3.2. Độ deacetyl (ĐĐA) và Mw của các mẫu WSC tại các thời gian

phản ứng oxi hóa khác nhau

Tên mẫu Thời gian phản

ứng với H2O2, giờ ĐĐA, %

Khối lượng phân

tử, Mw.103

WSC-3hOX 3 50,1 165

WSC-6hOX 6 49,3 146

WSC-18hOX 18 47,6 115

65

Sau khi khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến độ deacetyl và khối lượng phân

tử trung bình của CTS, chúng tôi xác định một số tính chất của sản phẩm. Hình 3.4

là hình ảnh của CTS, WSC dạng bột và dạng dung dịch.

Hình 3.4. Chitosan (a), chitosan tan dạng rắn (b) và dung dịch chitosan tan (c)

Sản phẩm được xác định cấu trúc bằng phương pháp phổ cộng hưởng từ hạt

nhân proton (1H-NMR). Kết quả được trình bày trên hình 3.5 và bảng 3.3. Trên hình

3.5a, peak xuất hiện ở độ chuyển dịch 2,55 ppm thể hiện đặc trưng cho 3 hydro của

nhóm -CH3 trong nhóm acetyl (ký hiệu H-Ac). Peak xuất hiện ở 3,55 ppm được cho

là H-2 của mắt xích monomer deacetyl (ký hiệu H-2D). Cụm peak xuất hiện ở độ

chuyển dịch từ 4,10 – 4,30 ppm thể hiện đặc trưng của các hydro H2-H6 (H2, H3,

H4, H5 và H6) trong vòng pyranose. Các peak xuất hiện ở 5,05 ppm và 5,31 ppm

lần lượt là của H1 của mắt xích monomer acetyl (ký hiệu H-1A) và monomer

deacetyl (ký hiệu H-1D) [50]. Mạch polymer của của phân tử CTS luôn tồn tại các

mắt xích khác nhau của hai loại monomer, đó là monomer acetyl (ký hiệu A) và

monomer deacetyl (ký hiệu D) (hình 3.6).

Hình 3.5b cho thấy, trên phổ 1H-NMR của WSC cũng xuất hiện các peak với

độ chuyển dịch hóa học giống với CTS (bảng 3.3). Tuy nhiên, cường độ peak H-Ac

và H-1(A) của WSC tăng rất nhiều so với CTS. Điều này được giải thích là do trong

phân tử chitosan tan (WSC)-chitosan acetyl hóa tồn tại nhiều mắt xích monomer

acetyl, do đó số lượng H của nhóm acetyl (H-Ac) và H-1 acetyl (H-1A) nhiều hơn

so với mẫu CTS. Kết quả là tín hiệu hay cường độ của những peak này mạnh hơn

[50]. Ngoài ra, trên phổ 1H-NMR của WSC còn xuất hiện peak ở độ chuyển dịch

khoảng 2,5 ppm được cho là H của axit acetic và một vài peak có độ chuyển dịch

nhỏ hơn 2,0 ppm, dự đoán là do trong quá trình điều chế WSC đã lẫn tạp chất.

66

Hình 3.5. Phổ 1H-NMR của CTS (a); WSC (b)

Bảng 3.3. Độ chuyển dịch hóa học các proton trong CTS và WSC

trên phổ 1H-NMR

Mẫu

Độ chuyển dịch hóa học (ppm)

H1-D H1-A H-2/6 H-2-D H-Ac

CTS 5,31 5,05 4,10-4,30 3,55 2,55

WSC 5,21 5,05 4,05-4,30 3,50 2,49

67

Hình 3.6. Hai loại mắt xích monomer trong mạch phân tử chitosan [50]

Từ kết quả phổ 1H-NMR, có thể tính được độ ĐĐA của CTS và WSC. Có

nhiều công thức tính ĐĐA như đã liệt kê ở mục 1.2.2 trang 21. Ở đây, chúng tôi sử

dụng công thức 1.2 là công thức được sử dụng phổ biến và có thể áp dụng cho tất cả

các loại chitosan có ĐĐA khác nhau [46], [50]. Kết quả ĐĐA của CTS và WSC lần

lượt là 89,8% và 51,2%. Kết quả này sai lệch không đáng kể so với kết quả tính

bằng phương pháp IR ở trên (91,1% và 50,1%).

3.1.2. Tổng hợp vàng nano dạng cầu

Trong luận án này, chúng tôi tổng hợp vàng nano dạng cầu (GNP) sử dụng

chitosan tan trong nước (WSC) làm chất khử và chất ổn định.

Quá trình tổng hợp được thực hiện theo sơ đồ hình 2.6 trang 46. Trong phần

này, các yếu tố ảnh hưởng như thời gian khử, nhiệt độ khử, nồng độ Au3+

, nồng độ

WSC cũng sẽ được khảo sát. Tiếp theo, tính chất của sản phẩm sẽ được thảo luận.

Kế tiếp, chúng tôi thảo luận về cơ chế hình thành hạt vàng nano dạng cầu, nghiên

cứu quá trình động học của phản ứng khử Au3+

bằng WSC. Ngoài ra, nghiên cứu

khả năng gia tăng độ ổn định cũng như tăng kích thước hạt cũng đã được khảo sát

trong phần này.

3.1.2.1. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình tổng hợp GNP

a) Ảnh hƣởng của thời gian khử

Thời gian khử được khảo sát bằng cách cứ sau 2 giờ chúng tôi tiến hành lấy

mẫu và đo UV-Vis, cho đến khi cực đại hấp thụ không thay đổi, tức là đến thời

điểm bão hòa.

68

Hình 3.7. Phổ UV-Vis (a) và giản đồ biểu diễn cực đại hấp thụ (b) của GNP tại các

thời gian khử khác nhau

Phổ UV-Vis của các dung dịch vàng nano tại các thời gian khử khác nhau

được trình bày trên hình 3.7. Kết quả cho thấy, khi tăng thời gian khử thì cực đại

hấp thụ tăng, chứng tỏ càng khử được nhiều Au3+

về vàng kim loại ở dạng nano.

Điều này hoàn toàn phù hợp với kết quả của Shih và cộng sự [90] khi tác giả tổng

hợp vàng nano sử dụng chitosan làm tác nhân khử và ổn định. Tuy nhiên, đường

cong trên hình 3.6b cho thấy, cực đại hấp thụ (Amax) tăng nhanh trong thời gian đầu

của phản ứng nhưng trở nên chậm

hơn sau khoảng 8 giờ và sau 31 giờ

thì hầu như không tăng thêm nữa,

lúc này phản ứng khử đã đạt đến

trạng thái bão hòa. Điều này hoàn

toàn phù hợp với quy luật tốc độ

phản ứng, tức là khi nồng độ Au3+

lớn, thì tốc độ phản ứng tạo thành

vàng nano lớn và giảm khi nồng độ

Au3+

giảm.

Ngoài ra, từ phổ UV-Vis hình

3.8 cho thấy, dung dịch Au3+

có cực

đại hấp thụ tại bước sóng 288 nm, dung dịch vàng nano tại thời gian khử 2 giờ có

xuất hiện cực đại hấp thụ tại bước sóng 290 nm, chứng tỏ trong dung dịch vẫn còn


,

GNP-2h và GNP-8h

69

chứa Au3+

, trong khi đó tại thời gian khử là 8 giờ không xuất hiện peak này chứng

tỏ, tại thời điểm này, Au3+

gần như đã được khử hoàn toàn về Au0. Sở dĩ, cực đại

hấp thụ vẫn tiếp tục tăng khi tăng thời gian phản ứng khử lên hơn 8 giờ có thể là do

đã có sự bay hơi nước một phần nào đó.

Phổ UV-Vis hình 3.7 còn cho thấy, càng về sau thì peak cực đại hấp thụ của

vàng nano càng tù chứng tỏ rằng các hạt càng kém đồng đều khi thời gian phản ứng

càng dài. Để kiểm chứng điều này, chúng tôi tiến hành chụp ảnh TEM hai mẫu đại

diện có thời gian khử khác nhau, lần lượt là mẫu 8 giờ và 31 giờ để so sánh. Kết quả

được trình bày ở hình 3.9.

Hình 3.9. Ảnh TEM với độ phân giải khác nhau và phân bố kích thước hạt

của GNP tại các thời gian khử 8 và 31 giờ

Kết quả ảnh TEM và phân bố kích thước hạt hình 3.9 cho thấy, các hạt vàng

nano thu được với 2 thời gian khử khác nhau đều có dạng cầu với kích thước

khoảng 8 - 15 nm. Kết quả tính toán kích thước hạt cho thấy, với mức kiểm định

thống kê = 0,05%, kiểm định chuẩn t độc lập, kích thước trung bình của hạt vàng

nano với thời gian khử 31 giờ [số hạt (N) = 200; kích thước trung bình (M) = 8,98;

độ lệch chuẩn (SD2) = 3,53] lớn hơn so với mẫu 8 giờ (N = 200; M = 8,56;

70

SD1 = 2,56) nhưng không đáng kể về mặt thống kê (t(362,931) = 1,434; P = 0,152 >

0,05). Ngoài ra, kết quả cũng cho thấy, mẫu 31 giờ có kích thước hạt kém đồng đều

hơn mẫu 8 giờ (SD2 > SD1). Điều này có thể được giải thích là đã có một lượng nhỏ

hạt vàng nano tạo ra kết tụ lại với nhau tạo thành hạt có kích thước lớn hơn trong

thời gian phản ứng quá dài (31 giờ). Từ kết quả khảo sát trên, chúng tôi nhận thấy

sau 8 giờ phản ứng cực đại hấp thụ vẫn tăng nhưng tăng không đáng kể trong khi

thời gian phản ứng khá dài (31 giờ). Mặc khác, độ đồng đều của hạt giảm khi tăng

thời gian phản ứng khử. Do vậy, chúng tôi chọn thời gian khử là 8 giờ để khảo sát

các yếu tố tiếp theo.

b) Ảnh hƣởng của nhiệt độ khử

GNP được tổng hợp theo quy

trình hình 2.6 trang 46. Ở đây, nồng

độ WSC và Au3+

được cố định là

0,5% và 0,5 mM, thời gian phản ứng

khử được chọn là 8 giờ. Chúng tôi

thay đổi nhiệt độ khử với các giá trị

lần lượt là: 65, 75, 85 và 95C.

Phổ UV-Vis của dung dịch vàng nano tại các nhiệt độ khử khác nhau được

trình bày trên hình 3.10. Kết quả cho

thấy, khi tăng nhiệt độ phản ứng từ

65C lên 95C thì cực đại hấp thụ

(Amax) của dung dịch vàng nano cũng tăng theo.

Để khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ khử đến độ ổn định của dung dịch vàng

nano, chúng tôi tiến hành lưu mẫu để kiểm tra. Kết quả bảng 3.4. cho thấy, ở nhiệt

độ khử 65C và 75C, giá trị cực đại hấp thụ của các mẫu giảm dần theo thời gian

lưu trữ và bị keo tụ sau 3 tháng. Trong khi đó, với mức kiểm định = 0,05, kiểm

định t một phía, mẫu được tổng hợp ở 85C sau 3 tháng lưu trữ, cực đại hấp thụ

(M = 1,335) không khác so với cực đại hấp thụ tại thời điểm ban đầu, 1 tháng, 2

tháng (N = 3, M = 1,341, SD = 0,003) về mặt thống kê (t(2) = 3,464, P = 0,074).

Hình 3.10. Phổ UV-Vis của GNP tại các

nhiệt độ khử khác nhau

71

Như vậy, mẫu vàng nano được tổng hợp ở 85C bền hơn so với các mẫu ở nhiệt độ

65C và 75C. Điều này có thể được giải thích là do ở nhiệt độ cao, tốc độ phản ứng

tăng, do đó tạo ra hàng loạt mầm cùng một lúc làm cho kích thước hạt nhỏ, độ phân

tán hẹp hơn, vì vậy hệ bền hơn. Tuy nhiên, khi tiếp tục tăng nhiệt độ khử thì kết quả

lưu mẫu cho thấy mặc dù mẫu vàng nano ở nhiệt độ 95C không bị keo tụ sau 3

tháng lưu trữ nhưng với mức kiểm định = 0,05, kiểm định t một phía, cực đại hấp

thụ sau 3 tháng lưu trữ (M = 1,277) giảm đáng kể so với cực đại hấp thụ tại thời

điểm ban đầu, 1 tháng, 2 tháng (N = 3, M = 1,370, SD = 0,021) về mặt thống kê (t(2)

= 7,851, P = 0,016 < 0,05), chứng tỏ kém bền hơn so với mẫu ở 85C. Nguyên nhân

có thể là do ở nhiệt độ cao hơn, WSC bị cắt mạch thành hợp chất có khối lượng

phân tử nhỏ hơn và do đó khả năng bảo vệ kém hơn.

Bảng 3.4. Giá trị cực đại hấp thụ (Amax) của các mẫu sau các thời gian lưu trữ

Nhiệt độ (C)

Cực đại hấp thụ (Amax)

Ban đầu 1 tháng 2 tháng 3 tháng

65 0,989 0,935 0,821 Keo tụ

75 1,185 1,173 1,098 Keo tụ

85 1,344 1,341 1,338 1,335

95 1,390 1,371 1,349 1,277

Như vậy, trong khoảng nhiệt độ khảo sát, vàng nano bền nhất khi khử ở

85C. Vì vậy, chúng tôi chọn nhiệt độ 85C để khảo sát các yếu tố tiếp theo.

c) Ảnh hƣởng của nồng độ Au3+

Trong phần này, GNP được tổng hợp từ dung dịch chứa WSC có nồng độ cố

định là 0,5% và nồng độ của Au3+

thay đổi lần lượt là 0,25; 0,50; 1,00 và 1,50 mM,

nhiệt độ khử được cố định ở 85C và thời gian khử được chọn là 8 giờ.

72

Kết quả ghi phổ UV-Vis hình

3.11 cho thấy, bước sóng hấp thụ cực

đại (max) của các dung dịch vàng nano

ứng với các nồng độ Au3+

0,25; 0,50;

1,00 và 1,50 mM lần lượt là 520; 524;

526 và 530 nm (bảng 3.5), tức là khi

tăng nồng độ Au3+

thì có sự dịch

chuyển đỏ của bước sóng hấp thụ cực

đại, hay nói cách khác bước sóng hấp

thụ cực đại của dung dịch vàng nano

chuyển dần về phía bước sóng dài hơn.

Kết quả ghi phổ UV-Vis của các dung dịch cũng cho thấy, khi tăng nồng độ Au3+

thì

cực đại hấp thụ cũng tăng theo đồng thời peak hấp thụ cực đại càng tù hơn, đặc biệt

là mẫu ứng với nồng độ Au3+

1,50 mM.

Ảnh TEM có độ phân giải khác nhau của các mẫu vàng nano tại các nồng độ

Au3+

khác nhau được trình bày trên hình 3.12. Kết quả cho thấy, các hạt vàng nano

tại các nồng độ Au3+

khác nhau đều có dạng cầu, tức là khi thay đổi nồng độ Au3+

từ 0,25 đến 1,50 mM không làm thay đổi hình thái của hạt GNP. Tuy nhiên, kích

thước trung bình của các hạt vàng nano tăng theo nồng độ của Au3+

, tương ứng với

sự tăng dần của bước sóng hấp thụ cực đại. Newman và cộng sự (2007) cho rằng

kích thước hạt vàng nano tăng thì bước sóng hấp thụ cực đại của chúng sẽ có sự

dịch chuyển đỏ, tức là dịch chuyển về vùng có bước sóng dài hơn. Kết quả ảnh

TEM khá phù hợp với kết quả của Huang và cộng sự (2007) [37] khi tác giả tổng

hợp vàng nano bằng phương pháp chiếu xạ sử dụng poly (N-vinyl pyrrolidone) làm

tác nhân ổn định. Nguyen Tue Anh và cộng sự (2010) [66] cũng cho kết quả tương

tự khi các tác giả sử dụng phương pháp chiếu xạ tia Gama Co-60 để tổng hợp vàng

nano với tác nhân ổn định là alginate. Tuy nhiên, kết quả ảnh TEM và bảng 3.5

cũng cho thấy, khi tăng nồng độ Au3+

thì cùng với sự tăng kích thước của hạt, độ

đồng đều của các hạt giảm đi, đặc biệt là mẫu vàng nano ứng với nồng độ Au3+

1,50

Hình 3.11. Phổ UV-Vis của GNP tại

các nồng độ Au3+

khác nhau

73

mM kém đồng đều, các hạt có xu hướng kết dính lại với nhau để tạo hạt có kích

thước to hơn.

Hình 3.12. Ảnh TEM của GNP có độ phân giải khác nhau và giản đồ phân bố kích

thước hạt tại các nồng độ Au3+

: 0,25; 0,50; 1,00 và 1,50 mM

Bảng 3.5. Bước sóng hấp thụ cực đại (max), cực đại hấp thụ (Amax) và kích thước

hạt (d) của GNP tại các nồng độ Au3+

khác nhau

Ký hiệu mẫu Nồng độ Au3+

, mM max, nm Amax d, nm

GNP-Au0,25 0,25 520 1,053 5,92 0,72

GNP-Au0,50 0,50 524 1,344 8,56 0,98

GNP-Au1,00 1,00 526 1,619 15,08 1,33

GNP-Au1,50 1,50 530 1,725 29,80 2,93

74

Như vậy, có thể thấy nồng độ Au3+

ban đầu đóng vai trò quan trọng trong

phản ứng khử Au3+

. Khi tăng nồng độ Au3+

thì mặc dù tốc độ phản ứng khử tăng

nhưng kích thước hạt vẫn tăng là do các cluster đã kết tụ lại với nhau khi nồng độ

Au3+

lớn. Từ kết quả khảo sát, chúng tôi chọn nồng độ Au3+

là 0,5 mM cho các

nghiên cứu tiếp theo.

d) Ảnh hƣởng của nồng độ WSC

GNP được tổng hợp theo quy

trình mô tả trên hình 2.6. Ở đây, chúng

tôi cố định nồng độ Au3+

là 0,5 mM và

thay đổi nồng độ WSC lần lượt là 0,25;

0,50; và 1,00%, nhiệt độ được cố định ở

85oC và thời gian phản ứng khử là 8 giờ.

Kết quả ghi phổ UV-Vis của các

dung dịch vàng nano ứng với các nồng

độ WSC khác nhau được trình bày trên

hình 3.13. Phổ UV-Vis cho thấy, bước

sóng hấp thụ cực đại (max) của dung dịch vàng nano ứng với nồng độ WSC 0,25;

0,50 và 1,00% lần lượt là 528; 522 và 518 nm (bảng 3.6), tức là khi tăng nồng độ

WSC thì bước sóng hấp thụ cực đại có sự dịch chuyển xanh, hay nói cách khác là

chuyển dần về vùng có bước sóng ngắn hơn. Kết quả ghi phổ cũng cho thấy, khi

tăng nồng độ của WSC thì cực đại hấp thụ của các dung dịch vàng nano giảm.

Để khảo sát ảnh hưởng của nồng độ WSC đến hình thái và kích thước của

hạt vàng nano, chúng tôi tiến hành chụp ảnh TEM của các mẫu để so sánh. Kết quả

cho thấy, khi tăng nồng độ WSC thì kích thước trung bình của các hạt vàng nano

giảm, tương ứng với sự giảm dần của bước sóng hấp thụ cực đại. Sự giảm kích

thước trung bình hạt khi tăng nồng độ WSC có thể được giải thích là do khi lượng

chất khử càng nhiều thì tốc độ tạo mầm càng lớn, do đó tạo ra các hạt càng nhỏ hơn.

Một nguyên nhân khác cũng ảnh hưởng đến kích thước của hạt vàng nano là do khi

nồng độ WSC cao thì khả năng bảo vệ lớn, tức là ngăn cản sự kết tụ của các hạt lại

với nhau để tạo thành hạt lớn hơn, kết quả là kích thước của hạt giảm. Kết quả này


nồng độ WSC khác nhau

75

khá phù hợp với nghiên cứu của Shih và cộng sự (2009) [90] khi tác giả tổng hợp

bột vàng nano và hạt vàng nano sử dụng huyền phù chitosan làm chất khử.

Hình 3.14. Ảnh TEM của GNP có độ phân giải khác nhau và giản đồ phân bố kích

thước hạt tại các nồng độ WSC: 0,25; 0,50 và 1,00%


hạt (d) của GNP tại các nồng độ WSC khác nhau

Ký hiệu mẫu Nồng độ WSC, % max, nm Amax d, nm

GNP-WSC0,25 0,25 528 1,750 16,48 1,24

GNP-WSC0,50 0,50 522 1,344 8,56 0,98

GNP-WSC1,00 1,00 518 0,654 6,88 0,70

76

Từ kết quả khảo sát ảnh hưởng của nồng độ Au3+

và WSC, có thể rút ra được

quy luật: hệ hạt có kích thước càng lớn thì càng đa phân tán và bước sóng hấp thụ

cực đại sẽ dịch chuyển về vùng bước sóng dài hơn. Ở đây, chúng tôi chọn nồng độ

WSC là 0,5% cho các khảo sát tiếp theo.

e) Ảnh hƣởng của khối lƣợng phân tử trung bình của WSC

Như đã trình bày ở mục 3.1.1.2, sau khi điều chế được các WSC có khối

lượng phân tử trung bình khác nhau, ký hiệu là WSC3hOX có Mw = 165.10

3,

WSC6hOX có Mw = 146.10

3, WSC18

hOX có Mw = 115.10

3, chúng tôi sử dụng các

WSC này để tổng hợp GNP với mục đích khảo sát ảnh hưởng của khối lượng phân

tử trung bình của WSC đến độ ổn định của sản phẩm.

Phổ UV-Vis của các mẫu vàng

nano được trình bày trên hình 3.15. Kết

quả cho thấy, khi giảm khối lượng phân

tử trung bình của WSC thì vàng nano

thu được có cực đại hấp thụ tăng dần.

Điều này có thể được giải thích là do khi

WSC bị cắt mạch bằng H2O2, có nhiều

nhóm cacbonyl (–CHO) hình thành. Khi

tăng dần thời gian phản ứng của

chitosan với H2O2 thì khối lượng phân

tử của WSC càng giảm đồng thời càng

có nhiều nhóm –CHO được tạo ra hơn,

do vậy tốc độ khử sẽ nhanh hơn (theo sơ

đồ 3.1 trang 80). Kết quả là cực đại hấp thụ (Amax) cũng sẽ tăng khi khối lượng phân

tử của WSC giảm. Tuy nhiên, chúng tôi dự đoán rằng nếu tiếp tục giảm khối lượng

phân tử của WSC thì có thể cực đại hấp thụ sẽ không tăng thêm nữa vì khi giảm

khối lượng phân tử của WSC thì khả năng bảo vệ của chúng sẽ kém hơn.

Để khảo sát ảnh hưởng của khối lượng phân tử trung bình của WSC đến độ

ổn định của vàng nano, chúng tôi đã lưu mẫu để kiểm tra. Kết quả lưu mẫu bảng 3.7

cho thấy, mẫu GNP/WSC3hOX có cực đại hấp thụ hầu như không thay đổi sau 3

Hình 3.15. Phổ UV-Vis của GNP với các

WSC có khối lượng phân tử khác nhau

77

tháng lưu trữ, trong khi đó cực đại hấp thụ của mẫu GNP/WSC6hOX và

GNP/WSC18hOX giảm dần theo thời gian lưu trữ, đặc biệt là mẫu GNP/WSC3

hOX

có cực đại hấp thụ giảm nhanh và bị keo tụ sau 3 tháng lưu trữ.


Tên mẫu

Cực đại hấp thụ (Amax)


GNP/WSC3hOX 1,344 1,341 1,338 1,335

GNP/WSC6hOX 1,444 1,402 1,321 1,102

GNP/WSC18hOX 1,563 1,456 1,012 Keo tụ

Kết quả khảo sát cho thấy để tăng khả năng ổn định của vàng nano GNP,

WSC phải có khối lượng phân tử trung bình lớn.

3.1.2.2. Tính chất, hình thái và cấu trúc của vàng nano dạng cầu GNP

Sau khi khảo sát các yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến quá trình tổng hợp,

tính chất của GNP, chúng tôi chọn điều kiện thích hợp để tổng hợp GNP là: Thời

gian khử: 8 giờ; nhiệt độ khử: 85C; nồng độ Au3+

: 0,5 mM và nồng độ WSC: 0,5%

và xác định một số tính chất của sản phẩm.

Hình 3.16a biểu diễn phổ UV-Vis của dung dịch WSC, Au3+

và GNP. Kết

quả cho thấy, dung dịch WSC và Au3+

/WSC không xuất hiện cực đại hấp thụ tại

vùng ánh sáng khả kiến. Tuy nhiên, dung dịch Au3+

0,50 mM có cực đại hấp thụ tại

bước sóng (max) 288 nm. Nguyen Ngoc Duy và cộng sự [64] cũng đã có kết quả

tương tự khi xác định bước sóng hấp thụ cực đại của dung dịch Au3+

là 286 nm và

cho rằng, các peak này sẽ dịch chuyển về phía bước sóng dài hơn khi tăng nồng độ

của Au3+

. Sau 8 giờ phản ứng ở 85C, sản phẩm tạo thành có màu đỏ tía và có xuất

hiện một peak mới tại bước sóng 520 nm. Ngoài ra, trên phổ UV-Vis của dung dịch

vàng nano không thấy xuất hiện peak của Au3+

, chứng tỏ phản ứng khử Au3+

bằng

WSC đã xảy ra hoàn toàn. Theo các tài liệu tham khảo [7], [13], [34], [73], ... , vàng

78

nano dạng cầu với đường kính từ 5-50 nm có cực đại hấp thụ trong khoảng 520 –

530 nm.


, GNP (a) và giản đồ XRD của

WSC, GNP (b)

Giản đồ XRD của WSC và GNP hình 3.16b cho thấy, WSC tồn tại chủ yếu ở

dạng vô định hình, trong khi giản đồ XRD của GNP có 4 peak nhiễu xạ Bragg đặc

trưng của vàng tinh thể tại các vị trí 38,2o; 44,7

o; 64,7

o và 77,7

o với các peak khá

mạnh tương ứng với các mặt (111); (200); (220) và (311). Từ kết quả ghi phổ XRD

và dựa vào tiêu chuẩn JCPDS:00-001-1172 có thể kết luận rằng vàng nano GNP là

tinh thể có cấu trúc lập phương tâm mặt.

Hình 3.17. Ảnh TEM có độ phân giải khác nhau và phân bố kích thước hạt

của GNP

Ảnh TEM và phân bố kích thước hạt của GNP được trình bày trên hình 3.17.

Kết quả cho thấy, sản phẩm tạo thành là các hạt nano dạng cầu với đường kính

trung bình là d = 8,56 ± 0,98 nm và phân bố tương đối đồng đều.

79

Hình 3.18. Phổ FT-IR của WSC trước và sau khi bị oxi hóa bởi Au3+

(WSCOX)

Phổ hồng ngoại của WSC trước và sau phản ứng với Au3+

được trình bày

trên hình 3.18. Kết quả cho thấy, trên giản đồ phổ hồng ngoại của WSC xuất hiện

các peak đặc trưng của chitosan, đó là peak xuất hiện ở số sóng 3450 cm-1

ứng với

dao động hóa trị của nhóm hydroxyl (O-H); peak ở số sóng 2930 cm-1

đặc trưng cho

liên kết C-H, các peak ở số sóng 1655 cm-1

và 1597 cm-1

lần lượt là dao động hóa trị

của nhóm C=O của amide I và N-H của amide II. Peak xuất hiện ở số sóng 1079

cm-1

tương ứng với liên kết C-O-C. Phổ hồng ngoại của WSC sau khi bị oxi hóa

bằng Au3+

(WSCox) cũng có các peak đặc trưng của chitosan. Tuy nhiên, từ phổ IR

của WSCOX trong khoảng số sóng từ 1600 cm-1

đến 1780 cm-1

cho thấy, có xuất

hiện peak mới ở số sóng 1740 cm-1

. Sự xuất hiện của peak này được cho là có sự

tạo thành nhóm cacboxyl (-COOH) trong phân tử WSC [23]. Từ kết quả xác định

độ nhớt ở phụ lục 4 cho thấy, độ nhớt riêng (r) của dung dịch WSC sau phản ứng

giảm (từ 2,3 xuống 1,7), chứng tỏ WSC đã bị thủy phân trong quá trình phản ứng

với Au3+

. Theo Sun và cộng sự [89], trong môi trường axit, chitosan sẽ thủy phân

một phần nào đó (mạch chitosan bị phá vỡ một phần) hình thành dạng hemi-acetalic

với nhóm andehydic (-CHO) ở cuối mạch (theo sơ đồ 3.1). Do đó, khi phản ứng với

dung dịch Au3+

thì nhóm –CHO sẽ bị oxi hóa thành nhóm –COOH và Au3+

sẽ bị

khử về Au0. Kết quả xác định độ pH cho thấy, hỗn hợp dung dịch WSC 0,5% và

80

Au3+

0,5 mM trước phản ứng có pH = 5,1 và giảm xuống sau phản ứng tạo vàng

nano (pH = 4,2). Do đó, chúng tôi dự đoán rằng, WSC sẽ bị thủy phân trong quá

trình phản ứng và sẽ bị oxi hóa tạo thành nhóm cacboxyl sau phản ứng với Au3+

(sơ

đồ 3.1) làm cho môi trường axit hơn.

Sơ đồ 3.1. Sơ đồ minh họa sự phá hủy mạch chitosan [97]

Ngoài ra, trên phổ hồng ngoại của WSCOX còn xuất hiện peak ở số sóng

1020 cm-1

. Theo Raveendran và cộng sự [82], có sự tạo thành liên kết phối trí giữa

vàng nano GNP và nguyên tử nitơ/oxy của phân tử WSC theo sơ đồ 3.2, làm tăng

cường độ peak ở số sóng 1020 cm-1

.

Sơ đồ 3.2. Sự tạo thành liên kết phối trí giữa GNP và ion kim loại [82]

Phổ UV-Vis/DR của GNP trên hình 3.19a cho thấy, sản phẩm có sự xuất

hiện của cực đại hấp thụ tại bước sóng khoảng 530 nm. Kết quả này một lần nữa

khẳng định vàng nano dạng cầu đã được tạo thành với hiệu ứng plasmon bề mặt

nằm trong vùng bước sóng từ 520 – 530 nm.

81

Hình 3.19. Phổ UV-Vis/DR (a) và giản đồ EDX (b) của GNP

Để xem xét thành phần nguyên tố có trong mẫu sản phẩm, chúng tôi tiến

hành ghi phổ EDX. Kết quả được trình bày trên hình 3.19b. Giản đồ EDX cho thấy,

mẫu sản phẩm chứa các nguyên tố Au, C, O, K, Ca và Cl. Sự có mặt của một lượng

lớn C và O được cho là do sản phẩm vàng nano được bảo vệ bởi lớp chitosan (chứa

C và O) và trong thiết bị phân tích mẫu. Sự xuất hiện của nguyên tố Kali và Canxi

có thể là do bản thân chitosan đã hấp thụ các nguyên tố này.

Như vậy, bằng việc sử dụng chitosan tan (WSC) vừa làm chất khử vừa làm

chất ổn định, chúng tôi đã tổng hợp thành công vàng nano dạng cầu GNP với ưu

điểm không sử dụng axit để hòa tan chitosan nên sản phẩm vàng nano tinh khiết

hơn, thuận lợi cho các mục đích ứng dụng y sinh học, dược phẩm, mỹ phẩm. Hơn

nữa, trong quá trình tổng hợp, chỉ sử dụng chitosan tan vừa làm chất khử đồng thời

làm chất ổn định mà không sử dụng bất kỳ hóa chất nào khác, do đó không gây ảnh

hưởng đến môi trường.

3.1.2.3. Cơ chế hình thành vàng nano dạng cầu

Từ các kết quả khảo sát và dựa vào các tài liệu tham khảo [8], [14], [33],

chúng tôi cho rằng cơ chế hình thành vàng nano như sau:

82

Đầu tiên, theo sơ đồ 3.1 trên, khi cho WSC tác dụng với HAuCl4 thì WSC sẽ

khử Au3+

về Au0, đồng thời nhóm –CHO hemi sẽ bị oxi hóa thành nhóm cacboxyl

(-COOH) theo phản ứng 3.2:

Tiếp theo, các ion AuCl4- trong dung dịch sẽ hấp phụ lên trên bề mặt nguyên

tử vàng Auo và tạo ra một lớp tích điện âm. Theo Bhumkar và cộng sự [14]; Guan

và cộng sự [33], trong dung dịch, chitosan là một polycation. Do đó, các điện tích

âm -

4AuCl sẽ hút các polycation WSC mang điện tích trái dấu và tạo ra một lớp bảo

vệ thứ nhất. Sau đó, các polycation WSC sẽ tiếp tục tạo ra lớp bảo vệ thứ 2 với đầu

dương hướng ra ngoài (hình 3.20). Chính cấu trúc này đã làm cho hạt vàng nano

phân tán đều trong nước mà không bị kết bám lại với nhau. Quá trình hình thành

vàng nano dạng cầu được mô tả như sau:

Hình 3.20. Cơ chế phản ứng khử Au3+

bằng WSC

83

3.1.2.4. Nghiên cứu động học của phản ứng khử Au3+

bằng WSC

Động học hình thức của phản ứng khử Au3+

bằng WSC được nghiên cứu

bằng phương pháp nồng độ đầu và được mô tả bằng công thức 3.1.

3+ a bdCr = = k.[Au ] .[WSC]

dti (3.1)

Trong đó: [Au3+

] và [WSC] là nồng độ của dung dịch HAuCl4 và chitosan

tan (%); a, b là bậc phản ứng của Au3+

và WSC; k là hằng số tốc độ [(%)(1-a-b)

(giây)-1

].

Tại thời điểm ban đầu của phản ứng, tốc độ đầu có thể mô tả bằng phương

trình 3.2.

3+ a bt ii i

A -AdC C Ar = = = = = k.[Au ] .[WSC]

dt t t ti

(3.2)

Trong đó: + Ai và At là mật độ quang tại thời điểm ban đầu và thời gian t

+ t (s) là khoảng thời gian tính từ lúc bắt đầu đến thời điểm t

Trong trường hợp nồng độ WSC rất lớn so với Au3+

(bảng 3.8) thì phương

trình 3.2 có thể viết lại như sau:

' 3+ at ii

A -Ar = = k . [Au ]

ti (3.3)

với ' b

ik = k. [WSC]

Lấy logarit 3.3, ta được phương trình:

logri = logk‟ + alog[Au

3+] (3.4)

Trên cơ sở thực nghiệm, chúng tôi chọn nồng độ đầu tại thời điểm 30 phút.

Tại mỗi nồng độ WSC cố định, vẽ đồ thị biểu diễn mối quan hệ của logri theo

log[Au3+

]. Có ba đồ thị tương ứng với ba nồng độ WSC cố định là 0,25%, 0,50% và

1,00% được trình bày trên hình 3.21a. Kết quả cho thấy, trong cả ba đồ thị đều có

mối tương quan tuyến tính rất cao giữa logri với log[Au3+

] với hệ số R2 lớn (R

2 =

0,998 và 0,999). Giá trị đoạn cắt trục tung và độ dốc của đường thẳng sẽ là các giá

trị logk‟ và a, từ đó có thể suy ra được a và k

‟. Giá trị a (a1, a2, a3) cho mỗi nồng độ

WSC được trình bày trên bảng 3.9.

Bảng 3.8. Tốc độ ban đầu được tính ở 30 phút

84

[WSC] (%) [Au3+

] (%) [WSC]/ [Au3+

] ri (%.s-1

)

0,25 0,0030 83,33 0,221

0,25 0,0059 42,37 0,445

0,25 0,0089 28,09 0,673

0,25 0,0118 21,19 0,856

0,25 0,0148 16,89 1,115

0,50 0,0030 166,67 0,207

0,50 0,0059 84,75 0,428

0,50 0,0089 56,18 0,642

0,50 0,0118 42,37 0,837

0,50 0,0148 33,78 1,089

1,00 0,0030 333,33 0,185

1,00 0,0059 169,49 0,389

1,00 0,0089 112,36 0,613

1,00 0,0118 84,74 0,799

1,00 0,0148 67,57 0,981

-2.6 -2.5 -2.4 -2.3 -2.2 -2.1 -2.0 -1.9 -1.8

-0.8

-0.7

-0.6

-0.5

-0.4

-0.3

-0.2

-0.1

0.0

0.1

0.2

log

A

log[Au3+

]

WSC0,25

WSC0,50

WSC1,00

Hình 3.21. Đồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa: (a) logri và log[Au3+

];

(b) logk’ và log[WSC]

Bảng 3.9. Bậc phản ứng (a) của Au3+

tính từ tốc độ ban đầu

(a) (b)

85

Bậc phản ứng (a) Độ dốc (a) logk'

R2 Giá trị p

a1 1,003 1,879 0,999 0.000

a2 1,025 1,906 0,998 0.000

a3 1,053 1,932 0,999 0.000

Do: ' b

ik = k. [WSC] (3.5)

Suy ra: logk‟ = logk + blog[WSC]i (3.6)

Hồi quy tuyến tính logk‟ theo log[WSC]i được trình bày trên hình 3.21b. Kết

quả cho thấy, các số liệu thực nghiệm hầu như nằm trên đường thẳng mô hình với

hệ số tương quan cao (R2 = 0,999). Kết quả hồi quy tuyến tính trong bảng 3.10 cho

thấy, các hệ số hồi quy đều có ý nghĩa về mặt thống kê (p < 0,01). Độ dốc của

đường thẳng chính là bậc phản ứng của WSC (b).

Bảng 3.10. Giá trị hằng số tốc độ phản ứng k và bậc phản ứng của WSC tính theo

tốc độ ban đầu

Độ dốc b

(Bậc phản ứng) log k k p

0,088 1,932 85,5 0.000

Từ kết quả khảo sát cho thấy, phương pháp nồng độ đầu cho kết quả rất lặp

lại và thuận lợi cho việc nghiên cứu động học. Phương trình động học của phản ứng

khử Au3+

bằng WSC là: r = k. [Au3+

]. [WSC]0,088

(%.s-1

) với k = 85,5 s-1

(%-0,088

).

3.1.2.5. Nghiên cứu khả năng gia tăng độ ổn định của vàng nano

Như đã trình bày ở phần tổng quan, vàng nano được ứng dụng rộng rãi trong

nhiều lĩnh vực khác nhau như công nghiệp, nông nghiệp, y học, mỹ phẩm, trong đời

sống, ... Để tăng khả năng ứng dụng của chúng thì vàng nano phải bền trong một

thời gian nhất định. Do vậy, trong nghiên cứu này, chúng tôi thêm chất bảo vệ WSC

với các nồng độ lần lượt là 0,1%; 0,3% và 0,5% vào dung dịch sau phản ứng nhằm

mục đích gia tăng độ ổn định của vàng nano.

86

Phổ UV-Vis của các dung dịch

vàng nano có nồng độ WSC thêm vào

khác nhau được trình bày trên hình

3.22. Kết quả cho thấy, bước sóng

hấp thụ cực đại của các dung dịch

không chênh lệch nhau, nhưng cực

đại hấp thụ (Amax) lại giảm do sự pha

loãng của dung dịch khi thêm WSC.

Để khảo sát khả năng gia tăng

độ ổn định của vàng nano khi thêm WSC, chúng tôi tiến hành lưu mẫu để kiểm tra.

Kết quả cho thấy, khi thêm WSC vào

dung dịch sau phản ứng thì vàng nano

bền hơn, cụ thể là sau thời gian 6 tháng

lưu trữ, mẫu có thêm WSC không bị keo tụ. Đặc biệt với mức kiểm định = 0,05,

kiểm định t một phía, mẫu ứng với nồng độ WSC thêm 0,3%, sau 6 tháng lưu trữ,

cực đại hấp thụ (M = 1,078) không khác so với cực đại hấp thụ tại thời điểm ban

đầu, 3 tháng, 5 tháng (N = 3, M = 1,082, SD = 0,002) về mặt thống kê (t(2) = 3,606, P =

0,069).


Tên mẫu

Amax


GNP 1,344 1,335 1,304 keo tụ

GNP-0,1 1,185 1,182 1,145 1,025

GNP-0,3 1,084 1,083 1,080 1,078

GNP-0,5 0,865 0,856 0,832 0,821

Hình 3.22. Phổ UV-Vis của GNP với các

nồng độ WSC thêm khác nhau

87

Từ kết quả khảo sát, chúng tôi nhận thấy, để tăng độ ổn định của dung dịch

vàng nano GNP, nhằm tăng khả năng ứng dụng của chúng, thì có thể thêm WSC

vào sau phản ứng với nồng độ thích hợp. Trong nghiên cứu này, với khoảng nồng

độ WSC khảo sát, chúng tôi nhận thấy, nồng độ WSC 0,3% là nồng độ thích hợp để

dung dịch vàng nano được bảo vệ ổn định trong 6 tháng lưu trữ.

3.1.2.6. Nghiên cứu tăng kích thước hạt bằng phương pháp phát triển mầm

Theo các tài liệu tham khảo [14], [66], vàng nano được sử dụng cho nhiều

mục đích khác nhau tùy thuộc vào kích thước của chúng. Chẳng hạn, các hạt vàng

nano với kích thước trung bình nhỏ hơn 5 nm được sử dụng làm chất xúc tác cho

phản ứng chuyển hóa khí CO thành CO2 ở nhiệt độ thấp (35 K) [66]. Trong khi đó,

nghiên cứu của Chithrani và cộng sự cho thấy, kích thước tối ưu để hạt vàng nano

có thể hấp thụ vào tế bào là 50 nm. Bhumkar và cộng sự [14] đã sử dụng hạt vàng

nano với kích thước 10-50 nm để vận chuyển insulin. El-Sayed và cộng sự [39],

[40] cũng đã sử dụng hạt vàng nano với kích thước 30 - 40 nm để chẩn đoán và điều

trị ung thư. Như vậy, sau khi tổng hợp được các hạt vàng nano, việc nghiên cứu

điều chỉnh gia tăng kích thước hạt của chúng là vấn đề cần thiết để chúng có khả

năng ứng dụng đa dạng hơn. Trong luận án này, chúng tôi nghiên cứu điều chỉnh

tăng kích thước của các hạt vàng nano bằng phương pháp phát triển hạt mầm với

mục đích làm tăng kích thước hạt của hạt vàng nano nhằm góp phần mở rộng phạm

vi ứng dụng của chúng.

Hạt mầm được sử dụng trong phương pháp này là các hạt vàng nano được

tổng hợp từ mẫu Au3+

1 mM và WSC 0,5% với kích thước trung bình là 15,08 nm.

Ở đây, các hạt mầm đóng vai trò là tâm phát triển. Như vậy, sau khi thêm dung dịch

Au3+

1 mM vào dung dịch hạt mầm thì các ion Au3+

này hấp phụ lên trên bề mặt

của hạt mầm và sẽ bị khử, tạo thành các hạt có kích thước lớn hơn.

88

Phổ UV-Vis của các dung dịch

vàng nano tạo thành bằng phương

pháp phát triển mầm với các tỷ lệ

[Au3+

]/[Au0] khác nhau được trình

bày trên hình 3.23. Kết quả cho thấy,

cực đại hấp thụ (Amax) của các dung

dịch không sai khác nhau nhiều khi

thay đổi tỷ lệ [Au3+

]/[Au0]. Nhưng

khi tăng dần tỷ lệ [Au3+

]/[Au0] từ 2

đến 8 thì bước sóng hấp thụ cực đại

(max) của dung dịch vàng nano dịch

chuyển dịch về phía có bước sóng dài hơn, cụ thể là từ 522 lên 526; 528; và 532 nm

nhưng khi tiếp tục tăng tỷ lệ này lên 10 thì max lại giảm xuống 531nm.

Hình 3.24. Ảnh TEM của các hạt vàng nano GNP tổng hợp bằng phương pháp

phát triển mầm tại các tỷ lệ [Au3+

]/[Au0] khác nhau

Kết quả ảnh TEM hình 3.24 và bảng 3.12 cho thấy, khi tăng tỷ lệ

[Au3+

]/[Au0] từ 2 lên 8 thì kích thước trung bình hạt cũng tăng theo và đạt cực đại

tại tỷ lệ [Au3+

]/[Au0] bằng 8. Tại tỷ lệ này kích thước hạt tăng gấp đôi so với hạt


tỷ lệ [Au3+

]/[Au0] khác nhau

89

mầm ban đầu (tăng từ 15,08 nm lên 34,83 nm). Tuy nhiên, nếu tiếp tục tăng tỷ lệ

này lên bằng 10 thì kích thước hạt lại không tăng thêm nữa, đồng thời xuất hiện một

số hạt có xu hướng tạo thành hình thoi. Kết quả này phù hợp với nghiên cứu của

Nguyen Tue Anh và cộng sự [66] khi các tác giả sử dụng phương pháp gia tăng

kích thước hạt bằng phương pháp phát triển mầm, tổng hợp vàng nano bằng phương

pháp chiếu xạ.


hạt (d) của các mẫu vàng nano tại các tỷ lệ [Au3+

]/[Au0] khác nhau

[Au3+

]/[Au0] max, nm Amax d, nm

2 522 1,221 24,6 1,7

4 526 1,231 27,2 1,5

6 528 1,242 30,6 1,3

8 532 1,282 34,8 1,9

10 531 1,245 34,0 1,7

Sự tăng kích thước hạt khi thêm Au3+

vào dung dịch hạt mầm có thể được

giải thích dựa vào cơ chế chín muồi Ostwald. Theo đó, các phân tử trên bề mặt của

hạt kém bền hơn các phân tử bên trong lòng của hạt, do đó các hạt trên bề mặt có xu

hướng vỡ ra thành những hạt nhỏ tan vào dung dịch, khi đạt đến độ siêu bão hòa thì

các hạt này có xu hướng kết tinh trên bề mặt của các hạt lớn ở bên trong và tạo

thành hạt có kích thước lớn hơn. Tuy nhiên, bề mặt của hạt sẽ phát triển đến một

mức độ nhất định và sau đó sẽ không tiếp tục phát triển thêm nữa. Điều này giải

thích vì sao, khi tăng tỷ lệ [Au3+

]/[Au0] từ 2 đến 8 thì kích thước hạt cũng tăng lên

nhưng khi tiếp tục tăng tỷ lệ này lên đến 10 thì kích thước hạt lại không tăng nữa.

Tuy nhiên, khi tiếp tục tăng tỷ lệ [Au3+

]/[Au0] thì lúc này dung dịch hạt mầm đã hấp

phụ bão hòa Au3+

nên sẽ có một lượng dư Au3+

trong dung dịch, do vậy sẽ tạo ra

các cluster mới có kích thước nhỏ hơn (hình 3.25b), làm cho kích thước trung bình

của hạt giảm.

90

Hình 3.25. Mô hình minh họa sự phát triển hạt mầm trong trường hợp: không có

dư Au3+

trong dung dịch (a) và có dư Au3+

trong dung dịch (b)

Như vậy bằng phương pháp phát triển mầm, chúng tôi có thể điều chỉnh gia

tăng kích thước hạt. Tùy vào mục đích sử dụng khác nhau, có thể thay đổi tỷ lệ

[Au3+

]/[Au0] để thu được kích thước hạt mong muốn.

3.2. TỔNG HỢP VÀNG NANO DẠNG THANH (KÝ HIỆU: GNR) BẰNG

PHƢƠNG PHÁP PHÁT TRIỂN MẦM SỬ DỤNG CTAB LÀM CHẤT BẢO VỆ

Như đã trình bày trong phần tổng quan, vàng nano dạng thanh (GNR) với ưu

điểm là có 2 hiệu ứng plasmon bề mặt, trong đó hiệu ứng plasmon bề mặt theo trục

dọc (LSPR) có bước sóng nằm trong vùng hồng ngoại gần (NIR). Do vậy, nó được

nghiên cứu nhiều cho khả năng phát hiện và điều trị ung thư. Theo các tài liệu tham

khảo [39], [40], khi được chiếu bằng bức xạ laser có bước sóng thích hợp nằm ở

vùng hồng ngoại gần, các hạt vàng nano có khả năng tiêu diệt tế bào ung thư bằng

cách phân hủy màng tế bào. Điều đặc biệt là bức xạ hồng ngoại gần không giết tế

bào lành. Nhằm hướng tới mục tiêu trên, trong đề tài này, chúng tôi nghiên cứu

tổng hợp vàng nano dạng thanh bằng phương pháp phát triển mầm [118], sử dụng

CTAB làm chất bảo vệ.

Quy trình tổng hợp vàng nano dạng thanh được trình bày trên hình 2.7, trang

50. Trong quy trình này, đầu tiên sử dụng chất khử mạnh (NaBH4) để khử Au3+

tạo

ra các hạt mầm dạng cầu, được bảo vệ bởi chất hoạt động bề mặt CTAB. Sau đó,

91

trong giai đoạn phát triển mầm, muối vàng sẽ được khử bởi một chất khử yếu hơn

thường là axit ascorbic (AA) với sự có mặt của chất định hướng là Ag+ và CTAB.

AA không đủ mạnh để khử Au3+

về Au0 ở nhiệt độ phòng. Tuy nhiên, khi có mặt

hạt mầm vàng, thì phản ứng khử sẽ xảy ra trên bề mặt hạt mầm và mầm vàng đồng

thời đóng vai trò xúc tác thúc đẩy phản ứng xảy ra. Kết quả là tạo ra các hạt có kích

thước lớn hơn. Chất định hướng sẽ đóng vai trò quyết định hình dạng của hạt vàng

nano.

3.2.1. Các yếu tố ảnh hƣởng đến quá trình tổng hợp GNR

Theo các tài liệu tham khảo [85], [88], có nhiều yếu tố ảnh hưởng đến quá

trình tổng hợp cũng như tính chất, hình thái của sản phẩm vàng nano dạng thanh.

Trong phần này, chúng tôi khảo sát ảnh hưởng của một số yếu tố, đó là: tỷ lệ mol

[Ag+]/[Au

3+], [AA]/[Au

3+], nồng độ Au

3+, nồng độ CTAB và giá trị pH.

3.2.1.1. Ảnh hưởng của tỷ lệ [Ag+]/[Au

3+]

Các nghiên cứu tổng hợp vàng nano dạng thanh cho thấy, tỷ lệ [Ag+]/[Au

3+]

trong dung dịch phát triển là một trong các nhân tố có ảnh hưởng đáng kể đến hình

thái và kích thước của hạt vàng nano [93], [96]. Xiang và cộng sự [118] cho rằng,

việc thêm một lượng nhỏ ion Ag+ đóng vai trò quan trọng trong quá trình tổng hợp

vàng nano. Kết quả nghiên cứu của Huang và cộng sự [39] cho thấy, trong quá trình

tổng hợp vàng nano bằng phương pháp polyol biến tính, khi tăng dần tỷ lệ

[Ag+]/[Au

3+] thì các tinh thể vàng cũng thay đổi dần hình thái từ bát diện sang bát

diện cụt, hình lập phương, ...

Quy trình tổng hợp GNR được trình bày trên hình 2.7. Ở đây, chúng tôi cố

định các yếu tố: tỷ lệ mol [AA]/Au3+

= 1,0; nồng độ Au3+

= 10 mM; nồng độ CTAB

= 0,1 M; pH =1,7 và thay đổi tỷ lệ [Ag+]/[Au

3+] trong dung dịch phát triển lần lượt

là 0,0; 0,1; 0,2; 0,3; 0,4 và 0,5.

Phổ UV-Vis của các dung dịch GNR tại các tỷ lệ [Ag+]/[Au

3+] khác nhau

được trình bày trên hình 3.26. Kết quả cho thấy, đối với trường hợp không thêm ion

Ag+

vào dung dịch phát triển (tức là tỷ lệ [Ag+]/[Au

3+] = 0,0) thì dung dịch GNR thu

được chỉ xuất hiện một cực đại hấp thụ với cường độ mạnh ở vùng khả kiến

92

(khoảng 530 nm) gọi là dao động TSPR. Theo các tài liệu tham khảo [93], [96],

trong trường hợp không có Ag+ thì dung dịch vàng nano sẽ có một cực đại hấp thụ

có cường độ mạnh ở vùng khả kiến và một cực đại hấp thụ có cường độ rất yếu ở

bước sóng khoảng 1400 nm. Do máy đo UV-Vis chỉ cho phép đo với giá trị bước

sóng lớn nhất là 1000 nm nên chỉ có thể không ghi nhận được dao động LSPR. Khi

cho Ag+ vào hỗn hợp dung dịch phát triển thì trên phổ UV-Vis của GNR xuất hiện

hai cực đại hấp thụ, đó là: cực đại hấp thụ tại vùng khả kiến (với bước sóng khoảng

520 nm) (dao động TSPR) và vùng hồng ngoại gần (khoảng 850 nm) (dao động

theo trục dọc LSPR) và cường độ hấp thụ của LSPR cao hơn hẳn so với cường độ

hấp thụ của TSPR (tức là ALSPR >> ATSPR).

Hình 3.26. Phổ UV-Vis (a); và đồ thị biểu diễn bước sóng hấp thụ cực đại của dao

động LSPR và tỷ số độ hấp thụ quang (R) của dao động LSPR/dao động TSPR (b)

tại các tỷ lệ mol [Ag+]/[Au

3+]: 0,0; 0,1; 0,2; 0,3; 0,4 và 0,5

Hiện tượng xuất hiện thêm dải hấp thụ ở vùng hồng ngoại gần (dao động

LSPR) khi các hạt vàng nano có hình thái dạng thanh có thể được giải thích như

sau: Sự tương tác của ánh sáng lên các hạt kích thước nano của kim loại quý tạo

thành sự cộng hưởng điện tử bề mặt plasmon (SPR). Điện trường E vuông góc với

ánh sáng của tia tới theo hướng K gây ra một dao động của các điện tử của kim loại,

ở đó lõi kim loại tích điện dương. Dao động phân cực này cộng hưởng với tia tới tại

bước sóng xác định phụ thuộc vào hình dáng và kích thước của hạt nano. Trong khi

các dạng nano cầu cho dải SPR ở vùng khả kiến, thì các vàng nano dạng thanh cho

hai dải SPR: dải bước sóng dài mạnh ở vùng hồng ngoại tương ứng với các dao

93

động điện tử dọc theo chiều dài (chiều dọc) của nano thanh (dao động LSPR) và dải

SPR yếu ở vùng khả kiến tương ứng với các dao động điện tử của chiều ngang của

nano thanh (dao động TSPR) như minh họa trên hình 3.27 [40].

Hình 3.27. Sơ đồ minh họa tương tác của ánh sáng phân cực trên vàng nano dạng

cầu (A) và dạng thanh (B) [40]

Từ hình 3.26b ta thấy, trong trường hợp có mặt ion Ag+, bước sóng hấp thụ

cực đại (max) của dao động LSPR chuyển dịch về vùng bước sóng dài (hồng ngoại

gần) khi tăng tỷ lệ [Ag+]/[Au

3+] từ 0,1 đến 0,3. Nhưng nếu tiếp tục tăng tỷ lệ này lên

0,4; 0,5 thì bước sóng hấp thụ cực đại của dao động LSPR lại giảm. Trong khi đó,

khi tăng tỷ lệ [Ag+]/[Au

3+] từ 0,1 đến 0,2 thì tỷ số hấp thụ quang R tăng và tỷ số này

giảm mạnh khi tiếp tục tăng tỷ lệ [Ag+]/[Au

3+]. Như đã trình bày ở trên, tỷ số độ

hấp thụ quang R cho biết hiệu suất tổng hợp vàng nano dạng thanh. R càng lớn thì

hiệu suất càng cao, tức là có một lượng lớn vàng nano dạng thanh được tạo thành.

Ngược lại, nếu R thấp thì đồng nghĩa với việc có một lượng lớn hạt vàng nano dạng

cầu được tạo thành sau phản ứng. Như vậy, từ kết quả hình 3.26b, chúng tôi nhận

định rằng, đối với trường hợp không có Ag+ thì không tạo thành vàng nano dạng

thanh. Jana và cộng sự cũng đã nghiên cứu tổng hợp vàng nano dạng thanh bằng

phương pháp phát triển mầm ba giai đoạn sử dụng hạt mầm được bảo vệ bởi natri

citrate và không có mặt ion Ag+ đã thu được vàng nano dạng thanh có tỷ lệ cạnh AR

lớn nhưng hiệu suất tổng hợp thấp. Kết quả khảo sát còn cho thấy, tại tỷ lệ

94

[Ag+]/[Au

3+] = 0,2 thì R đạt cực đại tức là hiệu suất tổng hợp vàng nano dạng thanh

đạt giá trị cao nhất hay nói cách khác, tại tỷ lệ này, sản phẩm tạo thành sẽ có một

lượng rất nhỏ hạt dạng cầu.

Để kiểm chứng điều này và để khảo sát ảnh hưởng của tỷ lệ [Ag+]/[Au

3+] đến

hình thái của hạt vàng nano, chúng tôi tiến hành chụp ảnh TEM các mẫu để so sánh.

Hình 3.28. Ảnh TEM của các mẫu GNR tại các tỷ lệ [Ag+]/[Au

3+]khác nhau

Kết quả ảnh TEM hình 3.28 cho thấy, mẫu GNR tại tỷ lệ [Ag+]/[Au

3+] = 0

chứa các hạt dạng cầu, tam giác, và một lượng nhỏ dạng thanh với tỷ lệ AR rất lớn

( 15). Từ kết quả này có thể suy luận rằng, phổ UV-Vis của dung dịch vàng nano

trong trường hợp này sẽ có một cực đại hấp thụ với cường độ yếu ở bước sóng

khoảng 1300-1400 nm nhưng do điều kiện máy đo nên không thể ghi nhận trong

phổ UV-Vis. Khi thêm Ag+

vào dung dịch phát triển, sản phẩm thu được chủ yếu là

các hạt dạng thanh và khi tăng dần tỷ lệ [Ag+]/[Au

3+] từ 0,1 đến 0,3 thì hạt có xu

hướng dài hơn, tức là tỷ lệ dài/ngang (AR) của GNR tăng. Tuy nhiên, nếu tiếp tục

tăng tỷ lệ [Ag+]/[Au

3+] lên 0,4 và 0,5 thì giá trị AR lại giảm đồng thời sản phẩm

xuất hiện nhiều hạt dạng cầu hơn, đặc biệt là mẫu ứng với tỷ lệ [Ag+]/[Au

3+] bằng

0,5. Kết quả này khá phù hợp với nhận định của El-Sayed và cộng sự [36] cho rằng

95

khi tăng nồng độ Ag+ trong dung dịch phát triển thì các hạt vàng nano tạo thành có

tỷ lệ AR cũng tăng theo nhưng chỉ tăng đến một giới hạn nhất định rồi sẽ giảm

xuống nếu tiếp tục tăng nồng độ Ag+.

Từ kết quả khảo sát, chúng tôi nhận thấy, sự có mặt của ion Ag+ trong dung

dịch phát triển đóng vai trò quan trọng trong quá trình tổng hợp vàng nano dạng

thanh. Thứ nhất, sự có mặt của ion Ag+

làm tăng hiệu suất tổng hợp vàng nano dạng

thanh (tăng giá trị R). Hơn nữa, có thể kiểm soát tỷ lệ cạnh AR của vàng nano dạng

thanh bằng cách thay đổi tỷ lệ [Ag+]/[Au

3+].

Như đã trình bày ở trên, cực đại hấp thụ của dao động LSPR phản ánh tỷ số

cạnh trong khi hệ số độ hấp thụ quang cho biết hiệu suất của quá trình tổng hợp

vàng nano dạng thanh. Ở đây, có sự phù hợp giữa kết quả ảnh TEM và UV-Vis, cụ

thể là có sự tương đồng giữa cực đại hấp thụ LSPR với tỷ lệ cạnh và giữa hệ số hấp

thụ quang với hiệu suất tổng hợp. Trong khoảng tỷ lệ [Ag+]/[Au

3+] khảo sát, tỷ lệ

cạnh đạt giá trị cực đại tại tỷ lệ [Ag+]/[Au

3+] bằng 0,3. Tuy nhiên, mẫu vàng nano

tại tỷ lệ [Ag+]/[Au

3+] bằng 0,2 có giá trị AR không nhỏ hơn nhiều so với tỷ lệ 0,3

(cụ thể là 5,4 so với 5,1), hơn nữa tại tỷ lệ này, quá trình tổng hợp vàng nano dạng

thanh đạt hiệu suất cao nhất thể hiện ở giá trị R đạt cực đại. Do vậy, chúng tôi chọn

tỷ lệ [Ag+]/[Au

3+] = 0,2 là tỷ lệ thích hợp để tổng hợp vật liệu vàng nano dạng thanh

trong điều kiện khảo sát.

Khi giải thích vai trò của ion Ag+ đối với sự hình thành vàng nano dạng

thanh và tỷ số AR, đã có nhiều ý kiến khác nhau. Một số tác giả trước đây [39] cho

rằng khi cho Ag+

vào dung dịch phát triển thì Ag+ sẽ kết hợp với ion Br

- của CTAB

tạo thành cặp Ag-Br và Ag-Br sẽ hấp phụ lên các bề mặt hạt vàng nano với mức độ

ưu tiên khác nhau, dẫn đến sự phát triển bất đẳng hướng của hạt vàng nano.

Nikoobakht và El-Sayed [67] cho rằng, sự tạo thành cặp Ag-Br làm giảm mật độ

điện tích âm của ion Br-, do đó làm giảm lực đẩy của các nhóm chất hoạt động bề

mặt CTAB cạnh nhau, kết quả là hình thành vàng nano dạng thanh. Theo Sisco

[93], Ag+ sẽ tạo phức với CTAB thành AgBr2-CTAB và phức này sẽ liên kết với

các mặt tinh thể của hạt mầm theo mức độ ưu tiên khác nhau do đó tạo ra vàng nano

dạng thanh. Trong khi đó, Murphy và cộng sự [42], [69] giải thích rằng, mặc dù ion

96

Ag+ trong dung dịch CTAB sẽ không bị khử bởi axit ascorbic trong môi trường axit

nhưng Ag+

có thể bị khử thành Ag0 trên bề mặt kim loại (chất nền) ở một giá trị thế

thấp hơn rất nhiều so với thế khử thực tế của nó gọi là khử dưới thế (underpotential

deposition, UPD), nhờ đó tạo thành một đơn lớp nguyên tử Ag trên bề mặt của

vàng. Theo Susanne [96] và Familie [28], quá trình khử dưới thế Ag+

về Ago trên

các mặt giảm dần theo thứ tự sau : (110) > (100) > (111), điều này được giải thích là

do số lượng phối trí của Ag với mặt (110) của vàng nhiều hơn so với mặt (100) và

mặt (111) (hình 3.29).

a b c

Hình 3.29. Vị trí của nguyên tử Ag (dạng cầu màu đỏ) trên mặt tinh thể (110) (a),

(100) (b) và (111) (c) của cấu trúc lập phương [96]

Như vậy, quá trình khử dưới thế của Ag+ xảy ra trên mặt mạng (110) nhanh

hơn mặt (111) và (100) hay nói cách khác, phản ứng khử dưới thế Ag+ ưu tiên xảy

ra trên mặt (110). Sự tạo thành Ago trên mặt (110) làm giới hạn sự phát triển của hạt

mầm theo hướng <110>, nghĩa là mặt mạng (110) được bảo vệ. Điều này dẫn đến

sự phát triển bất đẳng hướng của mầm vàng và kết quả là hình thành vàng nano

dạng thanh (hình 3.30). Như vậy, khi tăng nồng độ Ag+ thì sẽ thúc đẩy quá trình

phát triển bất đẳng hướng của hạt mầm. Kết quả là hạt dài hơn (tỷ số AR tăng). Tuy

nhiên, nếu tiếp tục tăng nồng độ Ag+ thì lúc này sẽ tiếp tục xảy ra quá trình khử

dưới thế chậm của Ag+ trên mặt (100) hoặc (111), làm ngưng quá trình phát triển

bất đẳng hướng của hạt vàng nano (hình 3.30), do đó AR sẽ không tăng thêm nữa.

Điều này có thể giải thích cho kết quả vàng nano dạng thanh trong trường hợp có

mặt Ag+ có tỷ lệ cạnh nhỏ hơn so với trường hợp không có Ag

+. Theo Susanne

[96], sự giảm tỷ lệ cạnh AR của vàng nano khi tăng nồng độ Ag+ là do tương tác

của chúng với ion Br- của CTAB, tức là do ảnh hưởng của lực ion (ionic strength

97

effect). Ngoài ra, khi lượng Ag+ đưa vào quá lớn, thì lúc này tất cả các bề mặt của

vàng nano đều có thể hấp phụ ion Ag+, dẫn đến sự phát triển theo các hướng là như

nhau, do đó xuất hiện các hạt cầu nhiều hơn.

Hình 3.30. Cơ chế hình thành GNR dưới sự định hướng của ion Ag+ [40]

3.2.1.2. Ảnh hưởng của tỷ lệ mol AA/[Au3+

]

Nghiên cứu ảnh hưởng của axit ascorbic (AA) đến quá trình tổng hợp vàng

nano dạng thanh của Susanne [96] cho thấy, sự thay đổi rất nhỏ tỷ lệ [AA]/[Au3+

]

trong dung dịch phát triển cũng dẫn đến sự biến đổi rất lớn vị trí bước sóng hấp thụ

cực đại của dao động LSPR cũng như tỷ lệ cạnh của hạt vàng nano dạng thanh.

Trong nghiên cứu này, tỷ lệ [AA]/[Au3+

] trong dung dịch phát triển được

thay đổi lần lượt là 1,0; 1,5; 2,0; và 2,5. Hình 3.31a biểu diễn phổ UV-Vis của các

mẫu GNR tại các tỷ lệ [AA]/[Au3+

] khác nhau. Kết quả cho thấy, phổ UV-Vis của

các mẫu sản phẩm đều có hai peak hấp thụ đặc trưng cho vật liệu GNR.

98

Hình 3.31. Phổ UV-Vis (a) và đồ thị biểu diễn bước sóng hấp thụ cực đại của dao

động LSPR, tỷ số độ hấp thụ quang R (b) tại các tỷ lệ [AA]/[Au3+

]: 1,0; 1,5; 2,0; 2,5

Kết quả hình 3.31b cho thấy, khi tăng tỷ lệ [AA]/[Au3+

] thì bước sóng hấp

thụ cực đại (max) của dao động LSPR chuyển dịch về vùng bước sóng ngắn hơn

(chuyển dịch xanh) đồng thời tỷ số hấp thụ quang R cũng giảm. Do đó, hiệu suất

tổng hợp GNR sẽ giảm dần khi tăng tỷ lệ [AA]/[Au3+

]. Như vậy, để sản phẩm tạo

thành không chứa nhiều hạt nano dạng cầu thì tỷ lệ [AA]/[Au3+

] càng nhỏ càng tốt.

Chúng tôi cũng đã khảo sát tỷ lệ [AA]/[Au3+

] <1. Tuy nhiên, ở tỷ lệ này, lượng AA

không đủ để khử Au3+

, cụ thể là khi cho lượng AA tương ứng vào dung dịch phát

triển thì không làm mất màu dung dịch.

Để khảo sát ảnh hưởng của tỷ lệ [AA]/[Au3+

] đến hình thái của sản phẩm,

chúng tôi tiến hành chụp ảnh TEM các mẫu để so sánh. Kết quả ảnh TEM của các

hạt vàng nano ở hình 3.32 cho thấy, khi tăng tỷ lệ [AA]/[Au3+

] thì các hạt có xu

hướng phát triển theo chiều ngang, tức là tỷ số AR giảm dần. Hầu hết các nghiên

cứu ảnh hưởng của nồng độ AA đều cho kết quả là khi tăng nồng độ AA thì dẫn đến

giảm tỷ số cạnh của hạt vàng nano [28], [93], [96]. Điều này có thể được giải thích

là do khi tăng tỷ lệ [AA]/[Au3+

] thì tốc độ phát triển mầm tăng lên, làm tăng quá

trình phát triển đẳng hướng của hạt mầm vàng. Kết quả là tỷ lệ cạnh của các hạt

giảm. Hơn nữa, hình 3.32 cho thấy, nếu tiếp tục tăng tỷ lệ [AA]/[Au3+

] lên 2,5 thì

sản phẩm thu được không còn dạng thanh mà phát triển thành dạng hình giống

xương chi động vật (dog bone). Có thể thấy, khi tăng nồng độ AA vượt quá một

giới hạn nào đó, các hạt sẽ phát triển chủ yếu 2 đầu của hạt, tức là ưu tiên phát triển

99

mặt (111) tạo ra dạng hình khúc xương. Cơ chế của việc hình thành dạng khúc

xương khi thêm dư AA vẫn chưa được hiểu một cách thấu đáo. Tuy nhiên, theo

Murphy và cộng sự [42], việc thêm axit ascorbic vào dung dịch vàng nano dạng

thanh sẽ dẫn tới xảy ra quá trình khử các ion vàng còn sót lại trong dung dịch. Lúc

này, các hạt vàng nano dạng thanh trong dung dịch sẽ đóng vai trò là mầm cho phản

ứng khử. Vì vậy, việc thêm axit ascorbic sẽ tạo ra phản ứng khử của ion vàng theo

một vài mức độ ưu tiên nào đó, kết quả là hình thành hạt vàng nano dạng khúc

xương. Familie [28] cũng đã thu được sản phẩm vàng nano hình khúc xương khi

tác giả thêm lượng dư AA vào dung dịch phát triển.

Hình 3.32. Ảnh TEM có độ phân giải khác nhau của các mẫu GNR tại các tỷ lệ

[AA]/[Au3+

]: 1,0; 1,5; 2,0; và 2,5

Ngoài ra, nếu quan sát kỹ ảnh TEM hình 3.32 ta nhận thấy có xuất hiện một

lượng nhỏ hình giống như ngôi sao (star-shape). Điều này có thể lý giải là do sự

phát triển của mặt tinh thể (111) của các hạt mầm khi thêm lượng lớn AA vào dung

dịch phát triển. Elechiguerra và cộng sự đã nghiên cứu tổng hợp thành công vàng

nano hình ngôi sao sử dụng hạt mầm hình khối và hình bát diện bằng cách điều

chỉnh các hạt ưu tiên phát triển bề mặt tinh thể (111).

Như đã trình bày ở phần thực nghiệm, quá trình tổng hợp vàng nano dạng

thanh bằng phương pháp phát triển mầm gồm 2 giai đoạn: giai đoạn tạo mầm vàng

và giai đoạn phát triển mầm. Giai đoạn tạo mầm vàng tạo ra một lượng lớn hạt mầm

100

trong một thời gian ngắn, mầm vàng được tạo thành khi nồng độ của mẫu đạt quá

bão hòa. Sau đó, xảy ra quá trình phát triển mầm chậm do sự khuếch tán của chất

tan lên bề mặt của các tinh thể mầm vàng. Trong giai đoạn này, axit ascorbic được

sử dụng làm chất khử với mục đích tách quá trình khử thành 2 bước. Vì axit

ascorbic là một axit yếu, không thể khử Au3+

trong dung dịch CTAB về Au0 ở điều

kiện axit mà chỉ khử Au3+

về Au1+

(phản ứng 3.3). Sau khi thêm mầm vàng vào

dung dịch phát triển thì Au1+

sẽ bị khử về Au0 trên bề mặt của mầm vàng. Quá trình

khử Au3+

về Au0

được chia thành 2 bước nên tránh được sự tạo thêm mầm vàng

trong suốt quá trình phát triển mầm, vì vậy có thể kiểm soát được hình dạng và kích

thước của các hạt tạo thành. Quá trình khử ion Au3+

bằng axit ascorbic có thể được

mô tả như sau:

- Đầu tiên, khử Au3+

về Au1+

theo phương trình 3.3:

CTA-AuBr4 + C6H8O6 → CTA-AuBr2 + C6H6O6 + 2H+ + 2Br

- (3.3)

- Sau đó, khử Au1+

về Au0:

2CTA-AuBr2 + C6H8O6 → 2Au + C6H6O6 + 2CTA+ + 2H

+ + 4Br

- (3.4)

Phương trình tổng quát của quá trình khử ion vàng bằng axit ascorbic sẽ là:

2CTA-AuBr4 + 3C6H8O6 → 2Au + C6H6O6 + 2CTA+ + 6H

+ + 8Br

- (3.5)

Từ kết quả khảo sát, chúng tôi nhận thấy rằng, chất khử AA cũng là một nhân

tố quan trọng ảnh hưởng đáng kể đến hình thái, kích thước của hạt vàng nano dạng

thanh. Trong điều kiện thí nghiệm như trên, tỷ lệ [AA]/[Au3+

] thích hợp cho quá

trình tổng hợp vàng nano dạng thanh là 1,0.

3.2.1.3. Ảnh hưởng của nồng độ Au3+

GNR được tổng hợp theo quy trình 2.7 trang 50. Ở đây, chúng tôi cố định

các yếu tố: [Ag+]/[Au

3+] = 0,2; [AA]/[Au

3+] = 1; [CTAB] = 0,1 M; pH = 1,7 và

thay đổi nồng độ Au3+

trong dung dịch phát triển lần lượt là 5; 10; 15 và 20 mM.

Kết quả ghi phổ UV-Vis của các mẫu GNR tại các nồng độ Au3+

khác nhau được

trình bày trên hình 3.33.

101

Hình 3.33. Phổ UV-Vis (a) và đồ thị biểu diễn cực đại hấp thụ của dao động LSPR

và tỷ số độ hấp thụ quang R (b) tại các nồng độ Au3+

: 5; 10; 15 và 20 mM

Từ kết quả ghi phổ UV-Vis hình 3.33a cho thấy, các mẫu GNR đều có hai

cực đại hấp thụ, đó là cực đại hấp thụ ở vùng khả kiến và hồng ngoại gần. Hình

3.33b cho thấy, ở nồng độ Au3+

thấp (5 mM) thì cực đại hấp thụ LSPR và tỷ số hấp

thụ quang R của hạt vàng nano đều nhỏ. Khi tăng nồng độ Au3+

từ 5 lên 10 mM thì

cả hai giá trị này tăng nhanh và đạt cực đại tại giá trị nồng độ Au3+

bằng 10 mM.

Tuy nhiên, nếu tiếp tục tăng nồng độ Au3+

lên cao hơn nữa thì cực đại của dao động

LSPR lại chuyển về vùng bước sóng ngắn hơn (chuyển dịch xanh) đồng thời tỷ số

hấp thụ quang R cũng giảm.

Ảnh TEM của các mẫu có nồng độ Au3+

khác nhau trên hình 3.34 cho thấy,

khi tăng nồng độ Au3+

từ 5 đến 10 mM thì tỷ số cạnh của hạt vàng nano tăng từ 4,1

lên 5,1 và tỷ số này giảm xuống nếu tiếp tục tăng nồng độ Au3+

lên nữa. Một điều

đặc biệt ở đây là khi tăng nồng độ Au3+

đến 20 mM thì hình dạng của hạt đã thay

đổi, cụ thể là chuyển từ dạng thanh (rod) sang dạng kim tự tháp đôi

(likebipyramids) (hình 3.34). Sự thay đổi hình dạng của hạt vàng nano khi tăng

nồng độ Au3+

vượt quá một giới hạn nào đó chưa được hiểu một cách rõ ràng, cần

phải nghiên cứu thêm.

102

Hình 3.34. Ảnh TEM của các mẫu GNR tại các nồng độ Au3+

khác nhau

Từ các kết quả khảo sát, chúng tôi chọn nồng độ Au3+

bằng 10 mM cho các

thí nghiệm tiếp theo.

3.2.1.4. Ảnh hưởng của nồng độ CTAB

Trong tổng hợp vàng nano dạng thanh bằng các phương pháp hóa học nói

chung và phương pháp phát triển mầm nói riêng, việc sử dụng chất hoạt động bề

mặt là yêu cầu cần thiết. Thông thường, người ta hay sử dụng CTAB làm tác nhân

bảo vệ trong quá trình tổng hợp vàng nano dạng thanh.

Phổ UV-Vis của các dung dịch vàng nano tại các nồng độ CTAB khác nhau

được trình bày trên hình 3.35. Kết quả cho thấy, tại nồng độ CTAB bằng 0,01 M,

phổ UV-Vis của vật liệu tổng hợp được chỉ có một cực đại hấp thụ ~ 520 nm, chứng

tỏ rằng GNR không hình thành nếu không có sự định hướng của chất hoạt động bề

mặt CTAB, hoặc khi nồng độ CTAB quá thấp (≤ 0,01 M). Khi tăng nồng độ CTAB

thì bước sóng hấp thụ cực đại ứng với dao động LSPR và tỷ số LSPR/TSPR đều

103

tăng và đạt cực đại khi nồng độ CTAB bằng 0,1 M. Tuy nhiên, khi nồng độ CTAB

lớn hơn 0,1 M thì cả hai thông số này đều giảm mạnh. Như vậy, nồng độ CTAB

thích hợp là 0,1 M. Kết quả này hoàn toàn phù hợp với kết quả khảo sát của tác giả

Hormozi và cộng sự.

Hình 3.35. Phổ UV-Vis (a) và đồ thị biểu diễn bước sóng hấp thụ cực đại của dao

động LSPR và tỷ số độ hấp thụ quang R (b) tại các nồng độ CTAB khác nhau

Ảnh TEM của các mẫu GNR tại các nồng độ CTAB khác nhau được trình

bày trên hình 3.36. Kết quả cho thấy, ở nồng độ CTAB nhỏ (0,01 M) thì sản phẩm

thu được chủ yếu là các hạt dạng cầu, có một ít hạt hình tam giác, không thấy xuất

hiện dạng thanh tương ứng với kết quả ghi phổ UV-Vis không có cực đại hấp thụ

của dao động LSPR. Khi tăng nồng độ CTAB lên 0,05 M thì lúc này các hạt dạng

thanh đã được tạo thành và tiếp tục tăng đến 0,1 M thì các hạt dạng thanh có tỷ số

AR tăng. Tuy nhiên, nếu tiếp tục tăng nồng độ CTAB thì tỷ lệ AR lại giảm. Từ kết

quả khảo sát, chúng tôi nhận thấy trong điều kiện thí nghiệm như trên thì nồng độ

CTAB tối ưu cho quá trình tổng hợp vàng nano dạng thanh là 0,1 M.

104

Hình 3.36. Ảnh TEM của các mẫu GNR tại các nồng độ CTAB khác nhau

Khi giải thích về vai trò của CTAB trong quá trình tổng hợp vàng nano dạng

thanh, Park Kyuongweon [70] cho rằng, trong dung dịch phát triển, CTAB sẽ tạo

phức với muối vàng theo phản ứng 3.6:

AuCl4- + 4CTAB CTA-AuBr4 + 4Cl

- + 3CTA

+ (3.6)

Sự hình thành phức CTA-AuBr4 sẽ làm cho thế khử tiêu chuẩn của chúng

giảm xuống vì phức thường bền hơn so với trạng thái ion kim loại (bảng 3.13). Hơn

nữa, bảng 3.13 cũng cho thấy, thế khử của cặp AuBr4-/AuBr2

- nhỏ hơn so với cặp

AuCl4-/AuCl2

-, tương tự cặp AuBr2

-/Au

o cũng có thế khử tiêu chuẩn nhỏ hơn so với

cặp AuCl2-/Au

o. Như vậy, thế khử tiêu chuẩn của phức Brom nhỏ hơn Clo, hay nói

cách khác phức CTA-AuBr4 bền hơn. Đây là lý do tại sao tác nhân khử yếu như AA

không thể khử phức Brom của Au3+

về Auo trong khi AA dễ dàng khử AuCl4

- về

nguyên tử vàng tạo ra các hạt nano dạng cầu. Như vậy, CTAB có vai trò tạo phức

với muối vàng, làm cho quá trình khử xảy ra chậm hơn, do đó có thể kiểm soát

được quá trình phát triển mầm vàng.

Bảng 3.13. Sự thay đổi thế khử tiêu chuẩn của Au3+

và Au+

105

Bán phản ứng Thế tiêu chuẩn (V)

Au3+

/Au+

Au3+

+ 2e- Au

+ 1,400

AuCl4- + 2e

- AuCl2

- + 2Cl

- 0,926

AuBr4- + 2e

- AuBr2

- + 2Br

- 0,805

Au+/Au

o

Au+ +1e

- Au

o 1,710

AuCl2- + 1e

- Au + 2Cl

- 1,154

AuBr2- + 1e

- Au + 2Br

- 0,962

Axit ascorbic C6H6O6 + 2H+ + 2e

- → C6H8O6 0,13

Khi giải thích về sự định hướng của CTAB đối với sự hình thành GNR,

Murphy và cộng sự [40] cho rằng, CTA+ liên kết với các bề mặt vàng nano với mức

độ ưu tiên khác nhau dựa vào sự phân bố không gian của nó. Vì khoảng cách giữa

nguyên tử vàng trên các mặt phẳng bên (100) và (110) với nhóm CTA+ gần hơn so

với mặt (111). Do đó, CTA+ sẽ có xu hướng tạo thành lớp kép trên mặt mạng (100)

hoặc (110). Vì vậy, hạt sẽ phát triển theo hướng dọc theo trục <110> trên mặt (111)

và các mặt khác không chứa CTA+. Kết quả là tạo thành hạt nano dạng thanh (rod)

(hình 3.41). Điều này có thể giải thích tại sao ở nồng độ CTAB rất nhỏ thì không

xuất hiện các hạt dạng thanh.

3.2.1.5. Ảnh hưởng của giá trị pH

Vàng nano dạng thanh GNR được tổng hợp theo quy trình hình 2.7. Ở đây,

chúng tôi thay đổi các giá trị pH lần lượt là 1,0; 1,7; 2,0; 2,4 và 2,8. Phổ UV-Vis

của các dung dịch vàng nano tại các giá trị pH khác nhau được trình bày trên hình

3.37. Kết quả cho thấy, tất cả các mẫu đều có hai cực đại hấp thụ tương ứng với dao

động TSPR và LSPR. Như vậy, trong khoảng pH khảo sát, sản phẩm hình thành đều

là các vàng nano dạng thanh. Từ hình 3.37b ta thấy, khi giảm dần giá trị pH thì cả

cực đại LSPR và tỷ số R đồng thời tăng. Tuy nhiên, tỷ số độ hấp thụ quang lại giảm

trong khoảng giá trị pH từ 1,7 đến 1. Từ kết quả này có thể kết luận, hiệu suất tổng

hợp vàng nano dạng thanh đạt cực đại tại pH = 1,7.

106

Hình 3.37. Phổ UV-Vis (a); và đồ thị biểu diễn bước sóng hấp thụ cực đại của

dao động LSPR và tỷ số độ hấp thụ quang R (b) tại các giá trị pH khác nhau

Sự ảnh hưởng của giá trị pH đến quá trình hình thành GNR có thể được giải

thích như sau: bản thân axit ascorbic là một chất khử yếu và khả năng khử của nó bị

giảm mạnh trong môi trường axit [28], [70].

O

OHHO

H

CHOH

CH2OH

O

O

O-HO

H

CHOH

CH2OH

OO

O--O

H

CHOH

CH2OH

O

O

O-O

H

CHOH

CH2OH

O

- H+- H+

+ H++ H+

- e+ e Eo 2

pK1pK2

+ e - e Eo 1

O

OHO

H

CHOH

CH2OH

O

+ H+

- H+

pKr

acid ascorbic monoanion dianion

semidehydroascorbate dehydroascorbate anion

Hình 3.38. Sự phụ thuộc khả năng khử của AA vào pH

Trong dung dịch, axit ascorbic tồn tại đồng thời 2 dạng khác nhau dưới một

cân bằng: ascorbate monoanion và ascorbate dianion, được minh họa ở hình 3.38.

Theo cơ chế phản ứng này, đầu tiên axit ascorbic mất một proton (pK1)

chuyển thành dạng monoanion. Monoanion sau đó lại mất tiếp một proton (pK2)

107

chuyển thành dạng dianion. Theo nguyên lý chuyển dịch cân bằng Le Chatalier, ở

pH thấp trong môi trường tồn tại chủ yếu 2 dạng là: axit ascorbic và monoanion,

trong đó chỉ có dạng monoanion có tính khử (E0 = 0,076 V). Ngoài ra, pK2<< pK1

nên dạng dianion là không đáng kể ở giá trị pH thấp. Nhưng nếu ở pH cao, cân bằng

dịch chuyển tạo thành dạng dianion (E0 = 0,766 V) có tính khử mạnh hơn so với

dạng monoanion. Điều này giải thích vì sao khả năng khử của axit ascorbic bị giảm

trong môi trường axit. Chính điều này là có lợi cho sự phát triển bất đẳng hướng của

các hạt mầm. Như vậy, khi giảm dần giá trị pH thì khả năng khử của AA sẽ bị giảm

dần hay nói cách khác, tốc độ khử sẽ chậm dần. Do đó quá trình phát triển bất đẳng

hướng của các hạt sẽ ưu tiên xảy ra, kết quả là các hạt dạng thanh hình thành với

hiệu suất tổng hợp cao hơn. Tuy nhiên, khi chúng tôi tiếp tục giảm pH xuống bằng

1 thì giá trị R lại giảm. Ngoài ra, khi tốc độ khử chậm dần, quá trình phát triển bất

đẳng hướng ưu tiên xảy ra thì tỷ số cạnh của các hạt cũng sẽ tăng. Để kiểm chứng

điều này, chúng tôi tiến hành chụp ảnh TEM của các mẫu. Kết quả được trình bày ở

hình 3.39.

Kết quả ảnh TEM hình 3.39 cho thấy, khi giảm dần pH từ 2,8 xuống 1,0 thì

tỷ lệ cạnh AR của sản phẩm tăng dần, cụ thể là tăng từ 2,8 lên 5,4. Kết hợp kết quả

ghi phổ UV-Vis và ảnh TEM, chúng tôi chọn pH = 1,7 là giá trị tối ưu để tổng hợp

vàng nano dạng thanh GNR.

108

Hình 3.39. Ảnh TEM của các mẫu GNR tại các giá trị pH khác nhau

3.2.2. Cơ chế hình thành vàng nano dạng thanh

Cơ chế hình thành GNR dưới sự định hướng của chất hoạt động bề mặt

CTAB và Ag+ được minh họa ở hình 3.41, gồm 2 giai đoạn:

3.2.2.1. Giai đoạn tạo mầm tinh thể

Trước hết, NaBH4 sẽ khử nhanh Au3+

về Au0, tạo ra một lượng mầm vàng

lớn trong thời gian ngắn, theo phản ứng 3.7 và được minh họa trên hình 3.40.

HAuCl4 + NaBH4 Au + BH3 + HCl + NaCl (3.7)

Hình 3.40. Giai đoạn tạo mầm trong quá trình tổng hợp GNR

109

3.2.2.2. Giai đoạn phát triển mầm

Cơ chế phát triển mầm của hạt vàng nano được trình bày trên hình 3.41.

Trong giai đoạn này, khi có mặt của mầm vàng, Au3+

sẽ bị khử chậm về Au0

trên bề

mặt hạt mầm bởi chất khử yếu là axit ascorbic. Lúc này, các ion AuCl4- có trong

dung dịch sẽ hấp phụ lên trên bề mặt hạt vàng nano tạo ra một lớp tích điện âm, hút

các ion mang điện tích trái dấu CTA+ của chất hoạt động bề mặt CTAB bằng lực

hút tĩnh điện. Như đã trình bày ở phần 3.2.1.4, CTA+ sẽ có xu hướng tạo thành lớp

kép trên mặt mạng (100) hoặc (110). Vì vậy, hạt sẽ phát triển theo hướng dọc theo

trục <110> trên mặt (111) và các mặt khác không chứa CTA+. Kết quả là tạo thành

hạt nano dạng thanh (rod).

Ngoài ra, như đã trình bày ở mục 3.2.1.1, trong quá trình phát triển mầm có

xảy ra quá trình khử Ag+ về Ag

o trên mặt (110). Điều này dẫn đến sự phát triển bất

đẳng hướng của mầm vàng và kết quả là tạo thành vàng nano dạng thanh.

Hình 3.41. Cơ chế phát triển của GNR dưới sự định hướng của Ag+ và CTAB

3.2.3. Tính chất, hình thái và cấu trúc của vật liệu vàng nano dạng thanh

Sau khi khảo sát một số yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến sự hình thành của

GNR, chúng tôi chọn điều kiện tổng hợp như sau: [Ag+]/[Au

3+] = 0,2; [AA]/[Au

3+]

= 1,0; [Au3+

] = 10 mM; [CTAB] = 0,1 M và pH = 1,7.

Sản phẩm được xác định tính chất, hình thái bằng phổ UV-Vis, XRD, ảnh

TEM. Kết quả ghi phổ UV-Vis, XRD được trình bày trên hình 3.42a. Từ phổ UV-

Vis hình 3.42a cho thấy, sản phẩm tạo thành có xuất hiện hai cực đại hấp thụ đặc

trưng cho vật liệu vàng nano dạng thanh, đó là một cực đại hấp thụ tại vùng khả

110

kiến với bước sóng 530 nm (dao động TSPR) và một cực đại hấp thụ tại vùng hồng

ngoại gần với bước sóng 918 nm (dao động LPRS), trong đó cực đại hấp thụ của

dao động LPRS có cường độ hấp thụ lớn hơn của dao động TSPR, cụ thể là hệ số

hấp thụ quang (R) của LPRS/TPRS = 2,25.

Hình 3.42. Phổ UV-Vis (a) và giản đồ XRD (b) của GNR

Giản đồ XRD hình 3.42b của GNR cho thấy, có xuất hiện 4 peak nhiễu xạ

Bragg mạnh đặc trưng tại 38,2o; 44,7

o; 64,7

o và 77,6

o tương ứng với các mặt (111);

(200); (220) và (311). Theo JCPDS No. 04 – 067 – 4142, sản phẩm là tinh thể vàng

nano có cấu trúc lập phương tâm mặt, trong đó mặt mạng (111) có cường độ lớn

nhất. Điều này một lần nữa xác nhận lại giả thuyết về sự phát triển của các hạt mầm

ưu tiên trên mặt mạng (111) dưới sự định hướng của Ag+ và CTAB.

Hình 3.43. Ảnh TEM với các độ phân giải khác nhau của GNR

Ảnh TEM với các độ phân giải khác nhau của nano GNR được trình bày trên

hình 3.43. Kết quả cho thấy, sản phẩm thu được chủ yếu là các hạt vàng nano dạng

thanh với hệ số AR = 5,13 0,32, có độ đơn phân tán cao, phân bố đồng đều, không

có sự kết tụ của các hạt lại với nhau. Ngoài ra, còn có một lượng nhỏ các hạt dạng

111

cầu. Điều này hoàn toàn phù hợp với kết quả ghi phổ UV-Vis, trong đó cực đại hấp

thụ có cường độ mạnh tại vùng hồng ngoại gần (khoảng 880 nm) ứng với sự hấp thụ

ánh sáng của một lượng lớn các hạt dạng thanh có trong sản phẩm. Còn cực đại hấp

thụ có cường độ yếu hơn tại vùng khả kiến (khoảng 520 nm) ứng với sự hấp thụ ánh

sáng của một lượng nhỏ các hạt dạng cầu có mặt trong sản phẩm tạo thành.

Để xem xét thành phần nguyên tố có trong mẫu sản phẩm, chúng tôi tiến

hành chụp phổ EDX. Kết quả hình 3.44 cho thấy, thành phần nguyên tố có trong

mẫu bao gồm: C, O, S, Br và Au.

Hình 3.44. Giản đồ EDX của GNR

Như vậy, đến đây chúng tôi đã tổng hợp thành công vàng nano với 2 dạng

đặc trưng là dạng cầu, dạng thanh và để khẳng định khả năng ứng dụng của chúng,

tiếp theo chúng tôi nghiên cứu một số ứng dụng của chúng.

3.3. ỨNG DỤNG VÀNG NANO DẠNG CẦU ĐỂ XÁC ĐỊNH HÀM LƢỢNG

MELAMIN TRONG SỮA

Như đã trình bày ở phần tổng quan, melamin là một triamine chứa hàm

lượng nitơ cao (66%). Do vậy, đã có một số công ty sản xuất sữa củaTrung Quốc đã

cố ý đưa chúng vào trong sữa với mục đích tăng hàm lượng protein giả. Bằng cách

này, nhà sản xuất có thể đánh lừa được người tiêu dùng bởi vì hàm lượng protein

được xác định bằng cách tính tổng nitơ có trong mẫu (phương pháp Kjeldahl và

Dumas). Khi đi vào trong cơ thể, melamin sẽ kết hợp với axit cyanuric (thông qua

đường ăn uống) tạo ra dẫn xuất có độc tính cao, đặc biệt là đối với thận, gây sỏi

thận và thậm chí có thể dẫn đến tử vong. Các nghiên cứu cho thấy, hàm lượng

0.00 1.00 2.00 3.00 4.00 5.00 6.00 7.00 8.00 9.00

keV

001

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

1000

Cou

nts

CK

aO

Ka

SLl

SKa

SKb

BrL

lB

rLa

AuM

z

AuM

aA

uMb

AuM

r

AuM

1

AuM

sum

AuL

l

AuL

a

112

melamin trong thực phẩm trên giới hạn an toàn (2,5 mg/L của Mỹ và UK; 1,0 mg/L

của Trung Quốc) ảnh hưởng nghiêm trọng đối với chức năng thận và có thể gây tử

vong ở vật nuôi và trẻ em. Do vậy, việc tìm ra phương pháp xác định melamin trong

sữa đã thu hút sự quan tâm của nhiều nhà khoa học.

Cho đến nay, các phương pháp được sử dụng phổ biến cho việc xác định

melamin được sử dụng là: sắc ký khí (GC), sắc ký lỏng (LC), sắc ký lỏng ghép khối

phổ (LC-MS), sắc ký khí ghép khối phổ (GC-MS), sắc ký lỏng hiệu năng cao

(HPLC) và phương pháp xét nghiệm hấp thụ miễn dịch liên kết với enzyme

(ELISA). Tuy nhiên, nhược điểm của những phương pháp này là tốn kém, tốn thời

gian, phức tạp và phải có chuyên viên. Do vậy cần tìm ra một phương pháp đơn

giản, rẻ tiền, độ nhạy cao để xác định melamin.

Gần đây, các nhà khoa học trên thế giới đã nghiên cứu sử dụng vàng nano để

xác định melamin trong sữa với ưu điểm là đáp ứng được mục tiêu trên. Vàng nano

mà các tác giả sử dụng được tổng hợp từ nhiều phương pháp khác nhau như khử

bằng natribohydrate, bằng natri citrate, …. Trong đề tài này, chúng tôi nghiên cứu

sử dụng vàng nano dạng cầu sử dụng chitosan tan trong nước (GNP) để xác định

melamin trong sữa.

Quy trình xác định melamin trong sữa sử dụng vàng nano GNP gồm 3 giai

đoạn chính như đã trình bày trong phần thực nghiệm, mục 2.4.5.

3.3.1. Kết quả thiết lập đƣờng chuẩn

Kết quả thiết lập đường chuẩn hình 3.45a cho thấy, có sự thay đổi màu của

dung dịch vàng nano khi thêm melamin với các nồng độ khác nhau, cụ thể là dung

dịch chuyển từ màu đỏ tía sang màu tím và khi tăng dần nồng độ melamin thì dung

dịch chuyển sang màu xanh tối.

113

Hình 3.45. Sự thay đổi màu (a) và phổ UV-Vis (b) của dung dịch vàng nano và

vàng nano-melamin với các nồng độ melamin khác nhau (mg/L)

Kết quả ghi phổ UV-Vis của các dung dịch với các nồng độ melamin khác

nhau trên hình 3.45b cho thấy, trong khi dung dịch vàng nano chỉ có một cực đại

hấp thụ với bước sóng nằm trong vùng khả kiến (đường màu đen, GNP), các dung

dịch vàng nano-melamin có hai cực đại hấp thụ, một cực đại có bước sóng khoảng

520 nm (giống vàng nano) và một cực đại hấp thụ khác tại bước sóng khoảng 650

nm. Hình 3.45b còn cho thấy, khi tăng dần nồng độ của melamin thì cực đại hấp thụ

tại bước sóng 520 nm giảm dần trong khi cực đại hấp thụ tại bước sóng 650 nm thì

tăng dần. Do đó, tỷ lệ A650/A520 cũng tăng dần cùng với việc tăng nồng độ của

melamin (bảng 3.14).

Bảng 3.14. Giá trị tỷ lệ A650/A520 và độ lệch chuẩn tương đối tại các nồng độ

melamin khác nhau

CMel (mg/L)

0 0,05 0,1 0,2 0,5 1 5 10

A650/A520 (a)

0 0,121 0,230 0,446 1,150 2,132 3,430 4,566

RSD (%) (b)

- 1,266 1,095 2,075 0,593 0,797 0,481 0,952

(a): giá trị trung bình với n =3,

(b): độ lệch chuẩn tương đối

Đồ thị biểu diễn mối quan hệ tỷ lệ A650/A520 và nồng độ melamin được trình

bày trên hình 3.46. Kết quả cho thấy, tỷ lệ A650/A520 có mối tương quan tuyến tính

với nồng độ melamin trong khoảng nồng độ từ 0,05 đến 1,00 mg/L với hệ số tương

quan lớn (R2 = 0,998).

b

114

Hình 3.46. Đồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa tỷ lệ A650/A520 và CMel

Từ kết quả trên, chúng tôi nhận thấy, có sự khác nhau rõ rệt giữa dung dịch

vàng nano trước và sau khi thêm melamin. Trong khi dung dịch vàng nano có màu

đỏ tía, chỉ có một cực đại hấp thụ tại bước sóng 520 nm ứng với các hạt dạng cầu

phân bố đồng đều thì dung dịch vàng nano-melamin có màu tím hoặc màu xanh, có

hai cực đại hấp thụ tại bước sóng 520 nm và 650 nm, đồng thời có sự kết dính giữa

các hạt với nhau (hình 3.47).

Hình 3.47. Phổ UV-Vis và ảnh TEM của vàng nano khi không có melamin

(a) và khi có melamin (b)

3.3.2. Cơ chế phản ứng của vàng nano và melamin

Cơ chế phản ứng giữa vàng nano và melamin được mô tả trên hình 3.48.

Theo Bhumkar và cộng sự [14]; Guan và cộng sự [33], trong dung dịch, chitosan là

một polycation. Do đó, khi cho chúng phản ứng với tác nhân oxi hóa là Au3+

thì sẽ

có xảy ra tương tác tĩnh điện mạnh giữa polycation này và anion AuCl4- tạo thành

115

vàng nano. Ở đây, ngoài vai trò là tác nhân khử, chitosan còn là tác nhân bảo vệ

vàng nano. Như vậy, hạt vàng nano sẽ được bao bọc bởi một lớp chitosan tích điện

dương. Khi cho TPP vào dung dịch vàng nano thì sẽ hình thành một lớp tích điện

âm trên bề mặt hạt vàng nano.

Hình 3.48. Cơ chế phản ứng giữa GNP-bt và melamin (Mel)

Vì phân tử melamin có chứa 3 nhóm amin (-NH2), do đó nó dễ dàng liên kết

với bề mặt hạt vàng nano thông qua các nhóm amine này [30]. Nghiên cứu của Li

và cộng sự [51] cho thấy, phân tử melamin liên kết với mặt (111) của vàng nano.

Như vậy, khi cho melamin (mang điện tích dương) vào dung dịch GNP-bt, dưới tác

dụng của lực hút tĩnh điện của các điện tích trái dấu, các phân tử melamin kéo các

hạt vàng nano lại với nhau làm cho các hạt vàng nano không còn phân bố đều đặn

nữa mà sẽ kết dính lại với nhau (ảnh TEM hình 3.48). Đồng thời dung dịch chuyển

từ màu đỏ tía sang màu tím hoặc màu xanh tối.

3.3.3. Khảo sát các yếu tố ảnh hƣởng

116

Theo Cao và cộng sự [20], Guan và cộng sự [33], có nhiều yếu tố ảnh hưởng

đến quá trình phân tích melamin sử dụng vàng nano như kích thước hạt vàng nano,

lượng vàng nano, giá trị pH, nhiệt độ và thời gian phản ứng. Trong khuôn khổ luận

án, chúng tôi chỉ khảo sát ảnh hưởng của kích thước hạt và giá trị pH đến quá trình

xác định melamin trong mẫu sữa.

3.3.3.1. Ảnh hưởng của kích thước hạt

Chúng tôi sử dụng 2 loại hạt vàng nano với kích thước khác nhau lần lượt là

8,6 nm (mẫu KT1) và 15,8 nm (KT2). Nồng độ melamin được cố định là 1,00

mg/L. Kết quả cho thấy, mẫu KT2 có thời gian chuyển màu lâu hơn so với mẫu

KT1 đồng thời tỷ lệ A650/A520 của mẫu KT2 cũng nhỏ hơn mẫu KT1. Như vậy,

trong phương pháp xác định melamin bằng vàng nano, hạt vàng nano có kích thước

nhỏ sẽ nhạy với melamin hơn so với hạt có kích thước lớn. Điều này có thể là do

khi giảm kích thước của hạt vàng nano thì năng lượng bề mặt của nó tăng lên, vì

vậy hạt vàng nano có kích thước nhỏ sẽ dễ liên kết với phân tử melamin hơn so với

hạt có kích thước lớn.

Bảng 3.15. Giá trị tỷ lệ A650/A520 và thời gian chuyển màu của dung dịch vàng

nano-melamin tại hai kích thước hạt khác nhau

Mẫu Kích thước hạt (nm)

A650/A520 Thời gian chuyển màu

(phút)

KT1 8,6 2,132 2

KT2 15,8 1,017 15

Từ kết quả khảo sát, chúng tôi chọn hạt vàng nano có kích thước bằng

8,6 nm để xác định melamin.

3.3.3.2. Ảnh hưởng của giá trị pH

117

Melamin là một bazơ yếu với

pKa bằng 5,05, do đó nó sẽ bị ảnh

hưởng bởi giá trị pH của môi

trường. Ở đây, chúng tôi thay đổi

giá trị pH từ 3 đến 12 sử dụng

NaOH 1M. Kết quả được trình bày

trên hình 3.49. Có thể thấy, trong

môi trường axit và bazơ thì tỷ lệ giá

trị A650/A520 nhỏ. Tỷ lệ này đạt giá

trị cực đại tại pH bằng 7. Kết quả này tương đồng với nghiên cứu của Li và cộng sự

[51] khi tác giả sử dụng vàng nano tổng hợp bằng phương pháp khử HAuCl4 bằng

NaBH4 có sử dụng natri citrate để

xác định melamin.

Sự giảm tỷ lệ A650/A520 trong

môi trường axit hoặc bazơ là do trong môi trường này, melamin có thể bị phân hủy,

mất dần một, hai rồi ba nhóm melamin, cuối cùng tạo thành axit cyanuric. Axit này

không kết hợp được với vàng nano. Từ kết quả khảo sát, chúng tôi chọn pH trung

tính để nghiên cứu xác định melamin trong sữa.

3.3.4. Đánh giá độ tin cậy của phƣơng pháp

Để có thể áp dụng phương pháp sử dụng vàng nano để xác định melamin

trong mẫu sữa thật, chúng tôi tiến hành đánh giá độ tin cậy của phương pháp. Các

đại lượng thống kê dùng để đánh giá bao gồm: khoảng tuyến tính, giới hạn phát

hiện (LOD), giới hạn định lượng (LOQ) và độ lặp lại.

3.3.4.1. Khoảng tuyến tính

Khoảng tuyến tính được khảo sát trong khoảng nồng độ melamin 0,05- 10,0

mg/L, mỗi thí nghiệm được lặp lại 3 lần. Như đã trình bày ở phần 3.3.1, bảng 3.14,

tỷ lệ A650/A520 có mối tương quan tuyến tính với nồng độ melamin trong khoảng

Hình 3.49. Ảnh hưởng của giá trị pH đến

tỷ lệ A650/A520

118

nồng độ 0,05 – 1,00 mg/L với phương trình đường chuẩn có dạng: A650/A520 =

0,0211 0,00203) + (2,13 ± 0,0436).CMel, hệ số tương quan R2 = 0,998.

3.3.4.2. Giới hạn phát hiện (LOD) và giới hạn định lượng (LOQ)

Giới hạn phát hiện và giới hạn định lượng của phương pháp được tính toán

dựa vào phương pháp thống kê – áp dụng phương pháp bình phương tối thiểu, xây

dựng phương trình hồi quy tuyến tính biểu diễn mối tương quan giữa A650/A520 và

CMel, theo dạng: A650/A520 = a + bCMel, trong khoảng nồng độ của melamin từ 0,05

đến 1,00 mg/L từ 3 thí nghiệm song

song. Kết quả được trình bày ở bảng

3.16.

Bảng 3.16. Hệ số tương quan (R), độ

nhạy (b, hệ số góc), LOD và LOQ của

phương pháp trắc quang sử dụng vàng nano để xác định melamin

Số thí nghiệm R b (L/mg) LOD (mg/L) LOQ (mg/L)

1 0,9995 2,150 0,039 0,117 ÷ 0,156

2 0,9992 2,138 0,051 0,153 ÷ 0,204

3 0,9990 2,135 0,056 0,168 ÷ 0,224

Trung bình

0,9992 2,141 0,049 0,117 ÷ 0,224

Từ bảng 3.16 cho thấy, phương pháp trắc quang sử dụng vàng nano để xác

định melamin có độ nhạy cao (2,141 L/mg) và có giới hạn phát hiện thấp (0,049

mg/L hay 4,9.10-5

g/L).

3.3.4.3. Độ lặp lại

Độ lặp lại của phương pháp được

xác định tại nồng độ melamin bằng 1,00

mg/L, thí nghiệm được lặp lại 7 lần.

Kết quả trên hình 3.50 cho thấy,

các đường gần như trùng khít nhau.

Hình 3.50. Phổ UV-Vis của GNP-Mel

tại CMel=1,00 mg/L, lặp lại 7 lần

119

Hơn nữa, tỷ lệ A650/A520 trung bình của 7 thí nghiệm bằng 2,131 với độ lệch chuẩn

tương đối (RSDTN) là 0,564%, nhỏ hơn rất nhiều so với giá trị độ lệch chuẩn tương

đối tính theo hàm Horwizt ( )10lg.5,01()lg.5,01( 9

22 C

HRSD =45,25%). Như vậy,

phương pháp trắc quang sử dụng vàng nano để xác định melamin có độ lặp lại rất

tốt.

Từ các kết quả trên cho thấy, có thể sử dụng vàng nano để xác định hàm lượng

melamin trong mẫu sữa bằng phương pháp trắc quang.

3.3.5. Xác định melamin trong mẫu sữa thực tế

Sau khi thiết lập được đường chuẩn, khảo sát ảnh hưởng của các yếu tố cũng

như đánh giá độ tin cậy của phương pháp, chúng tôi tiến hành xác định nồng độ

melamin trong 7 mẫu sữa nước với thành phần gồm: năng lượng, protein, chất béo,

cacbohydrate, vitamin A, vitamin D3, vitamin C, canxi, magie, selen.

Hình 3.51. Hình ảnh xác định melamin trong mẫu sữa

Quy trình xác định melamin trong mẫu sữa được trình bày theo sơ đồ hình

2.8, mục 2.4.5.4 với nồng độ melamin thêm vào lần lượt là 0,05; 0,08; 0,10; 0,40;

0,50; 0,80 và 1,00 mg/L. Hình ảnh xác định melamin trong mẫu sữa mô tả trên hình

3.51 cho thấy, mẫu sữa sau khi tiền xử lý và li tâm thu được dung dịch không màu,

khi cho dung dịch này vào dung dịch vàng nano (màu đỏ tía) thì lập tức vàng nano

sẽ chuyển từ màu đỏ tía sang màu tím hoặc màu xanh tối.

120

Phổ UV-Vis của 7 dung dịch

mẫu sữa-vàng nano được trình bày

trên hình 3.52. Kết quả cho thấy, tất

cả các mẫu đều có hai cực đại hấp

thụ tại bước sóng khoảng 520 nm và

650 nm. Từ phổ UV-Vis và phương

trình đường chuẩn, có thể tính toán

được nồng độ melamin trong các

mẫu sữa. Kết quả bảng 3.17 cho thấy, độ thu hồi dao động từ 94 – 127%. Như vậy,

phương pháp này có độ đúng tương đối tốt.

Bảng 3.17. Kết quả xác định melamin trong 7 mẫu sữa thật sử dụng vàng nano và

phương pháp HPLC

Mẫu CMel10

-3 (g/l) Độ thu hồi

(%)

Phân tích bằng

HPLC (yi) Thêm vào (c) Tính được (xi)

1 0,05

0,047 0,03 94

0,051

2 0,08

0,089 0,01 111

0,083

3 0,10

0,094 0,01 94

0,095

4 0,40

0,430 0,20 108

0,390

5 0,50

0,489 0,01 98 0,527

6 0,80 0,760 0,10 95

0,840

7 1,00 1,207 0,04 127 0,995

Ngoài ra, chúng tôi cũng đã tiến hành phân tích HPLC để xác định melamin

trong các mẫu sữa trên. Kết quả được trình bày ở phụ lục 5 - 11 và bảng 3.17. Với

mức kiểm định = 0,05; kiểm định cặp t cho thấy, phép đo quang (N = 7, M =

0,445, SD = 0,426) không khác so với kết quả phân tích HPLC (N = 7, M = 0,426,

SD = 0,381) về mặt thống kê (t(6) = 0,549; P = 0,603). Do đó có thể kết luận, hai

Hình 3.52. Phổ UV-Vis của các dung

dịch nano vàng-sữa

121

phương pháp trắc quang sử dụng vàng nano và phương pháp HPLC không khác

nhau về mặt thống kê khi xác định melamin trong mẫu sữa thật.

3.3.6. Ảnh hƣởng của một số ion, aminoacetic axit (AA) và axit ascorbic

(vitamin C) đến quá trình xác định melamin trong sữa

Để xem xét quá trình phân tích melamin trong mẫu sữa có bị tác động bởi

một số thành phần có trong mẫu sữa hay không, chúng tôi đã tiến hành nghiên cứu

ảnh hưởng của một vài ion thường có trong mẫu sữa (như Ca2+

, Mg2+

, Zn2+

, Fe3+

và

Na+) cũng như ảnh hưởng của aminoacetic axit (AA) và vitamin C (VC) đến quá

trình xác định melamin trong sữa tại nồng độ melamin bằng 1,00 mg/L. Kết quả

được trình bày trên hình 3.53.

(a) (b)

Hình 3.53. Ảnh hưởng của các ion, AA và VC đến tỷ lệ A650/A520 tại các nồng độ

khác nhau của tác nhân ảnh hưởng (a) và tại nồng độ chất ảnh hưởng bằng 0,10

g/L (b) (ghi chú: TC: ảnh hưởng tổng, nồng độ melamin: 1,00 mg/L)

Đồ thị hình 3.53a cho thấy, các ion, aminoacetic axit và vitamin C với nồng

độ từ 0,01 đến 5,00 g/L có ảnh hưởng không đáng kể đến quá trình phân tích

melamin trong sữa, cụ thể là chúng làm giảm tỷ lệ A650/A520 nhưng không đáng kể

thể hiện ở các đường A650/A520 gần như nằm ngang. Hình 3.53b cho thấy, vitamin C

có ảnh hưởng nhiều nhất đến tỷ lệ A650/A520. Trong số các ion kim loại khảo sát thì

Fe3+

có ảnh hưởng lớn nhất, rồi đến Zn2+

, ion Na+ hầu như không ảnh hưởng đến

quá trình xác định melamin trong sữa. Đồ thị 3.53b ta còn thấy, khi cho cùng một

lúc các ion kim loại và vitamin C vào dung dịch vàng nano – melamin thì ảnh

122

hưởng tổng không phải là tổng các ảnh hưởng, thể hiện ở giá trị A650/A520 chỉ nhỏ

hơn một ít so với trường hợp Fe3+

.

Hình 3.54. Dung dịch vàng nano GNP trước và sau khi thêm dung dịch sữa (đã xử

lý) có chứa melamin hoặc các yếu tố ảnh hưởng khác (0,1 g/L)

Ngoài ra, hình 3.54 còn cho thấy, chỉ có melamin (trong mẫu sữa) mới làm

đổi màu của dung dịch vàng nano từ màu đỏ tía sang màu xanh tối, các yếu tố khác

không làm làm đổi màu dung dịch vàng nano kể cả aminoacetic axit.

Từ các kết quả khảo sát trên chúng tôi cho rằng, có thể sử dụng vàng nano để

định tính sự có mặt của melamin trong mẫu sữa bằng mắt thường mà không cần

dùng bất kỳ thiết bị đắt tiền nào khác. Ngoài ra, bằng phương pháp trắc quang sử

dụng vàng nano có thể định lượng được melamin trong mẫu sữa thật với ưu điểm là

nhanh, giới hạn phát hiện thấp (0,049 mg/L).

Kết quả bảng so sánh giới hạn phát hiện LOD và khoảng tuyến tính (bảng

3.18) của phương pháp trắc quang sử dụng vàng nano dạng cầu tổng hợp được để

xác định melamin với các nghiên cứu khác cho thấy, giới hạn phát hiện của nghiên

cứu này thấp hơn các công bố khác, chỉ cao hơn so với tài liệu [33].

123

Bảng 3.18. So sánh phương pháp trắc quang sử dụng vàng nano GNP để xác định

melamin trong sữa với một số nghiên cứu khác

Vật liệu LOD

(mg/L)

Khoảng tuyến

tính (mg/L) Tài liệu tham khảo

GNP/WSC 0,049 0,05 – 0,10 Của nghiên cứu này

GNP/NaBH4/Natri citrate 0,4 1 – 80 [51]

GNP/Natri citrate 0,5 0,55 – 1,00 [12]

GNP/NaBH4/Natri citrate 0,062 0,065 – 0,2 [32]

GNP/Chitosan/TPP 0,006 0,001 –

10 [33]

GNP/Natri citrate 0,15 0,11 –

0,5 [36]

3.4. NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO ĐIỆN CỰC BIẾN TÍNH VÀNG NANO ĐỂ

XÁC ĐỊNH AXIT URIC BẰNG PHƢƠNG PHÁP VON-AMPE HÒA TAN

Phương pháp von-ampe hòa tan là phương pháp có độ nhạy và độ chính xác

rất cao, cho phép xác định hàm lượng vết nhiều nguyên tố. Tuy nhiên, ứng dụng của

phương pháp này mới chỉ phát triển mạnh ở việc xác định các nguyên tố kim loại,

việc xác định các hợp chất hữu cơ vẫn còn nhiều hạn chế. Hơn nữa, trong phương

pháp von-ampe hòa tan, điện cực làm việc thường được sử dụng là các điện cực

thủy ngân, màng bismut, điện cực kim loại, ... điện cực nano kim loại chưa được

phát triển nhiều. Trong đề tài này, với mong muốn mở rộng phạm vi ứng dụng của

phương pháp von-ampe và phát triển điện cực biến tính; chúng tôi nghiên cứu chế

tạo điện cực vàng nano để xác định axit uric trong các mẫu sinh học bằng phương

pháp von-ampe hòa tan anot sử dụng xung vi phân (ký hiệu DP-ASV). Dựa vào các

tài liệu tham khảo [91], [98], chúng tôi cố định các thông số ban đầu như trình bày

ở bảng 3.19.

124

Bảng 3.19. Các thông số được cố định ban đầu trong phương pháp DP- ASV

STT Điều kiện thí nghiệm Ký hiệu Giá trị Đơn vị

1 pH của dung dịch nghiên cứu pH 4 -

2 Đệm phosphate PBS 0,1 M

3 Biên độ xung Uample 50 mV

4 Tốc độ quay điện cực ω 2000 rpm

5 Thế điện phân làm giàu EDep -200 mV

6 Thời gian điện phân làm giàu tDep 60 s

7 Thời gian đo tmeas 2,0 ms

8 Thời gian mỗi bước thế tstep 0,3 S

9 Bước nhảy thế Ustep 6,0 mV

10 Tốc độ quét thế v 20 mV/s

11 Khoảng quét thế Erange –200 ÷ +800 mV

12 Thời gian nghỉ trest 15 s

Phương pháp von-ampe vòng (CV) được sử dụng để nghiên cứu đặc tính

von-ampe hòa tan của axit uric, cũng như đặc tính điện hóa của các loại điện cực.

Các thông số đo được cố định như ở bảng 3.20.

Bảng 3.20. Các thông số cố định trong phương pháp CV


1 pH của dung dịch nghiên cứu pH 4

2 Thế điện phân làm giàu Edep –200 mV

3 Tốc độ quay điện cực ω 2000 Rpm

4 Thời gian làm giàu TDep 60 S

5 Thời gian nghỉ t rest 15 S

6 Khoảng thế hoạt động Erange –200 ÷ +800 mV

3.4.1. Khảo sát đặc tính điện hóa của các loại điện cực

125

Để khảo sát đặc tính điện hóa của các loại điện cực khác nhau, chúng tôi tiến

hành thí nghiệm với 3 loại điện cực: điện cực glassy cacbon (GCE); điện cực biến

tính bởi hạt vàng nano trên nền glassy cacbon (GCE/GNP) và điện cực biến tính bởi

màng L-cys và hạt vàng nano trên nền glassy cacbon (GCE/L-cys/GNP).

Tiến hành 2 thí nghiệm:

+ Thí nghiệm 1 (TN1): dung dịch nghiên cứu có thể tích là 10 mL, đệm PBS

với nồng độ là 0,1 M (pH = 4,0). Tiến hành thêm chuẩn 5 lần, mỗi lần 6 μM dung

dịch chuẩn UA. Tiến trình thí nghiệm được thực hiện bằng phương pháp DP-ASV.

Kết quả được trình bày ở phụ lục 12 và bảng 3.21.

Bảng 3.21. Giá trị Ep, Ip, b, và RSD của các điện cực làm việc trong DP-ASV

Loại điện cực Ep,TB (mV)(*)

Ip,TB (μA)(*)

RSD (%) b (μA/μM)

GCE 603 1,552 0,29 0,056

GCE/GNP 597 0,113 5,57 0,004

GCE/L-cys/GNP 611 19,00 2,78 0,711

Ep: thế đỉnh hòa tan, IP: cường độ dòng, (* )

giá trị trung bình với n = 4, điều kiện thí

nghiệm (ĐKTN) như ở bảng 3.19.

Từ bảng 3.21, có thể thấy điện cực GCE/GNP có cường độ dòng (Ip) rất thấp

và độ lặp lại của Ip kém (RSD = 5,57%). Nguyên nhân có thể là do khả năng bám

dính của vàng nano trên bề mặt điện cực nền GC kém, do đó ảnh hưởng đến tín hiệu

đường von-ampe hòa tan của UA. Bảng 3.21 cũng cho thấy, so với điện cực GCE

không biến tính thì điện cực GCE/L-cys/GNP có cường độ dòng Ip lớn gấp 12 lần,

tín hiệu ổn định và độ lặp lại tốt. Ngoài ra, hình 3.55 cho thấy đường von-ampe hòa

tan của axit uric với các peak rất cân đối với hệ số tương quan R = 0,992. Do đó,

điện cực biến tính bởi màng L-cys và hạt vàng nano rất khả quan trong việc xác

định axit uric.

126

Hình 3.55. Đường von-ampe hòa tan của UA theo các lần thêm chuẩn (a); đường

von-ampe hòa tan của UA trong 4 lần lặp lại (b) (điện cực GCE/L-cys/GNP)

+ Thí nghiệm 2 (TN2): dung dịch nghiên cứu có thể tích là 10 mL, đệm PBS

với nồng độ là 0,1 M (pH = 4,0), dung dịch chuẩn UA nồng độ 30 μM. Tiến trình

thí nghiệm được thực hiện bằng phương pháp CV, mỗi lần đo tiến hành quét vòng,

4 lần lặp lại. Kết quả được trình bày trong hình 3.56 và bảng 3.22.

Bảng 3.22. Giá trị Ep, Ip, b, và RSD của các điện cực làm việc trong CV

Loại điện cực Ep,TB (mV)(*)

Ip,TB (μA)(*)

RSD (%)

GCE 603 2,610 5,05

GCE/GNP 604 2,498 4,06

GCE/L-cys/GNP 576 8,108 1,39

(*)giá trị trung bình với n = 4, ĐKTN như ở bảng 3.20.

Hình 3.56. Các đường CV của 3 loại điện cực khác nhau

Kết quả cho thấy, đối với cả 3 loại điện cực đều xuất hiện đỉnh hòa tan anot

(Epa), không xuất hiện đỉnh hòa tan catot. Do đó, có thể cho rằng quá trình điện hóa

127

xảy ra bề mặt điện cực của UA là quá trình bất thuận nghịch. Như vậy, có thể

nghiên cứu xác định axit uric bằng phương pháp von-ampe hòa tan anot xung vi

phân (DP-ASV).

3.4.2. Nghiên cứu quá trình biến tính điện cực

Quá trình biến tính điện cực bằng màng L-cys và GNP được mô tả trên hình

3.57 gồm 2 giai đoạn, đó là giai đoạn tạo màng L-cys và gắn kết GNP.

Hình 3.57. Quá trình biến tính điện cực GCE

3.4.2.1. Khảo sát nồng độ L-cys

Trong phần này, chúng tôi khảo sát ảnh hưởng của nồng độ L-cys đến quá

trình biến tính điện cực với các giá trị nồng độ lần lượt là 0,5; 1,0; 2,0; 4,0; 8,0 mM.

Cố định số vòng quét là 10 vòng. Kết quả được thể hiện trên hình 3.58, bảng 3.23

và phụ lục 13.

Từ hình 3.58, ta thấy khi nồng độ

L-cys là 0,5 mM, Ip thu được thấp hơn

so với các nồng độ còn lại. Các nồng độ

từ 1,0 đến 8,0 mM thu được giá trị Ip

không có sự khác nhau đáng kể, tuy

nhiên cao nhất vẫn tại nồng độ 1,0 mM.

Kết quả này phù hợp với một số nghiên

cứu đã được công bố [34], [109].

Bảng 3.23. Giá trị Ep, Ip, b, và RSD tại

các nồng độ L-cys khác nhau

Hình 3.58. Sự phụ thuộc của Ip. UA vào

nồng độ L-cys

128

Nồng độ L-cys (mM) Ep

(mV)(*)

Ip,TB (μA)(*)

RSD(%) b (μA/μM)

0,5

608 14,17 2,28 0,456

1,0

620 23,51 2,26 0,791

2,0

620 19,75 2,39 0,676

4,0

615 22,68 2,19 0,734

8,0

605 18,20 0,37 0,569

(*)giá trị trung bình với n = 4, ĐKTN như ở bảng 3.19.

Hình 3.59 cho thấy, tại nồng độ L-cys là 1,0 mM, tín hiệu dòng đỉnh hòa tan

thu được khá cao, độ lặp lại tốt và phương trình hồi quy tuyến tính sau các lần thêm

chuẩn có hệ số tương quan cao (R = 0,997).

Từ kết quả khảo sát trên, chúng tôi chọn nồng độ của dung dịch L-cys là

1,0 mM để biến tính điện cực.

Hình 3.59. Đường von-ampe hòa tan của UA sau các lần thêm chuẩn (a); đường

von-ampe hòa tan của UA trong 4 lần lặp lại với nồng độ L-cys 1,0 mM (b)

3.4.2.2. Khảo sát số vòng quét L-cys

Ngoài nồng độ của L-cys thì bề dày của lớp màng cũng là một yếu tố ảnh

hưởng nhiều đến tín hiệu hòa tan. Chính vì vậy, chúng tôi tiến hành nghiên cứu ảnh

hưởng của việc tạo màng L-cys trên bề mặt điện cực GC. Các thí nghiệm được thực

129

hiện bằng phương pháp von-ampe vòng (CV) từ -1,5 đến +2,5 V trong dung dịch L-

cys nồng độ 1,0 mM với đệm PBS, pH=7.

Tiến hành các thí nghiệm với các

điện cực có số vòng quét trong giai đoạn

tạo màng L-cys được thay đổi theo các

giá trị 10, 20, 30, 40, 50, 60 vòng. Tại

mỗi trường hợp với số vòng quét khác

nhau, tiến hành ghi đường DP-ASV của

UA. Kết quả được trình bày trong hình

3.60; 3.61, bảng 3.24.

Bảng 3.24. Giá trị Ep, Ip, b, và RSD với

các vòng quét khác nhau

Số vòng quét Ep,TB (mV) (*)

Ip, TB (μA)(*)

RSD (%) b (μA/μM)

10 611 19,00 2,77 0,711

20 620 23,51 2,26 0,791

30 620 17,61 2,98 0,607

40 625 16,55 3,64 0,574

50 635 10,76 5,48 0,393

60 626 11,01 4,84 0,400

(*) giá trị trung bình với n = 4, ĐKTN như ở bảng 3.19 và CL-Cys = 1,0 mM

Từ kết quả bảng 3.24, ta thấy khi tăng số vòng quét (n) từ 10 đến 20 vòng, giá

trị cường độ dòng (Ip) của UA tăng và đạt cực đại tại n = 20, sau đó giảm dần.

Ngoài ra, có thể thấy số vòng quét càng tăng thì độ lặp lại của các kết quả đo kém,

độ nhạy giảm.

Đường DP-ASV của UA với số vòng quét n = 20 trên hình 3.61, cho thấy

cường độ Ip cao (Ip = 23,51), độ lặp lại tốt (RSD = 2,26%).

Hình 3.60. Sự phụ thuộc của Ip. UA vào

số vòng quét L-cys

130

Hình 3.61. Đường von-ampe hòa tan của UA sau các lần thêm chuẩn (a); Đường

von-ampe hòa tan của UA trong 4 lần lặp lại với số vòng quét 20 vòng (b)

Từ kết quả khảo sát, chúng tôi chọn số vòng quét n = 20 để biến tính điện cực

và điều kiện thích hợp để chế tạo điện cực được trình bày ở bảng 3.25.

Bảng 3.25. Điều kiện thích hợp để biến tính điện cực

Thông số Giá trị Đơn vị

Nồng độ L-cys 1,0 mM

Số vòng quét 20 Vòng

Thời gian ngâm 12 giờ

3.4.3. Nghiên cứu các yếu tố ảnh hƣởng đến tín hiệu hòa tan

3.4.3.1. Ảnh hưởng của pH

pH môi trường là yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến quá trình oxi hóa axit

uric trên bề mặt điện cực [34], [45], [109]. Ở đây, pH có giá trị từ 2 - 9, cụ thể là:

2,2; 3,2; 4,1; 4,8; 5,8; 6,8; 8,0 và 8,8. Các thí nghiệm được tiến hành theo phương

pháp DP-ASV, mỗi thí nghiệm tiến hành đo lặp lại 5 lần. Kết quả được trình bày

trên hình 3.62, bảng 3.26 và phụ lục 14.

A) B)

131

Hình 3.62. Sự phụ thuộc của Ip vào pH (a) và các đường von-ampe hòa tan của UA

tại giá trị pH khác nhau (b)

Bảng 3.26. Giá trị Ep, Ip, và RSD với các giá trị pH khác nhau

pH Ep,TB (mV) (*)

Ip,TB (μA) (*)

RSD (%)

2,2 712 28,07 18,6

3,2 641 26,06 3,06

4,1 613 26,06 4,17

4,8 536 25,50 1,86

5,8 436 15,63 1,84

6,8 386 6,675 1,36

8,0 328 5,898 1,94

8,8 278 2,587 13,5

(*)giá trị trung bình với n = 4; ĐKTN như ở bảng 3.19

Từ kết quả trên cho thấy, tại pH = 2,2, giá trị Ip của UA thu được lớn hơn so

với giá trị Ip tại pH = 3,2. Tuy nhiên, tại giá trị pH này, độ lặp lại rất kém

(RSD = 18,6%). Khi tăng pH từ 3,2 đến 4,8, Ip cao và khá ổn định, độ lặp lại của Ip

khá tốt (RSD = 1,86% - 3,06%). Tại pH = 8,8, giá trị Ip rất thấp và độ lặp lại kém

(RSD = 13,5%). Như vậy, tại các giá trị pH quá thấp hay quá cao, độ ổn định của

điện cực kém, làm hạn chế quá trình oxi hóa của UA trên bề mặt điện cực.

Từ kết quả khảo sát, chúng tôi chọn pH = 3,2 cho các nghiên cứu tiếp theo.

132

Một vấn đề nhận thấy từ kết quả thực nghiệm là khi pH tăng thì thế đỉnh hòa

tan (Ep) giảm dần, tức là Ep dịch chuyển về phía âm dần, điều này được thể hiện

trên hình 3.62b.

Mặt khác, từ các kết quả ở bảng 3.26 và hình 3.62b, khi xây dựng phương

trình hồi quy tuyến tính biểu diễn mối tương quan giữa Ep (V) vào pH (hình 3.64)

thu được phương trình như sau:

Ep = (0,860 ± 0,0530) + (-0,0675 ± 0,0090) pH , R = 0,9920 (3.7)

1 2 3 4 5 6 7 8 9 100.200

0.300

0.400

0.500

0.600

0.700

0.800

E p

(V

)

pH

Hình 3.63. Đường hồi quy tuyến tính biểu diễn mối tương quan giữa Ep và pH

Theo phương trình Nernst, tại nhiệt độ 298K (25C), mối quan hệ giữa Ep

và pH của một cặp oxy hóa khử liên hợp được biểu diễn qua biểu thức như sau:

a

P o b

0,0591 Ox pE = E + log - 0,0591 pH

n R n (3.8)

Trong đó, p là số proton trao đổi, n là số điện tử trao đổi.

Từ 3.8, ta có:

'

P o

pE = E - 0,0591 pH

n (3.9)

Từ (3.7) và (3.9), ta có 0,0675 = 0,0592*p/n hay p = 1,14 n. Như vậy, có thể

cho rằng số proton trao đổi bằng số điện tử trao đổi của UA trên bề mặt điện cực

GCE/L-cys/GNP.

133

Theo một số tác giả [62], [68], số điện tử trao đổi của UA là 2 (n = 2). Vậy,

p = n = 2 và cơ chế quá trình oxi hóa UA có thể được thể hiện như sau:

3.4.3.2. Ảnh hưởng của tốc độ quét thế

Trong phương pháp von - ampe hòa tan, tốc độ quét thế có ảnh hưởng rất lớn

đến cường độ dòng hòa tan. Nếu tốc độ quét thế nhanh thì rút ngắn được thời gian

phân tích, cường độ dòng đỉnh cao, nhưng đồng thời độ cân đối của peak lại giảm,

có thể xảy ra hiện tượng mất đỉnh peak. Ngược lại, khi tốc độ quét thế chậm, độ lặp

lại của phép ghi đo cao, peak thu được có hình dạng cân đối, tuy nhiên tín hiệu hòa

tan lại thấp [34]. Do đó, ta phải chọn tốc độ quét thế hợp lý để giảm thời gian đo,

đồng thời đảm bảo độ chính xác của phép đo và độ trơn, cân đối của đường cong

von-ampe.

Tốc độ quét thế (v) được xác định qua bước nhảy thế (Ustep, mV) và thời gian

mỗi bước thế (tstep, s) theo công thức (3.10) [34]:

v (mV/s) = Ustep / tstep (3.10)

Trong các thí nghiệm, cố định tstep = 0,1 s và tiến hành khảo sát Ustep từ 2 mV

đến 12 mV là khoảng cho phép của thiết bị đo [61]. Khi Ustep biến thiên trong

khoảng từ 2 mV đến 12 mV, tức là v thay đổi trong khoảng từ 20 mV/s đến 120

mV/s. Kết quả nghiên cứu được trình bày trong hình 3.64, bảng 3.27.

134

Hình 3.64. Các đường von-ampe của UA ở các tốc độ quét từ 20 đến 120 mV/s

Bảng 3.27. Giá trị Ep, Ip, b, và RSD với các tốc độ quét khác nhau.

v (mV/s) Ep,TB (mV) (*)

Ip,TB (μA)(*)

RSD (%) b (μA/μM)

20 647 11,20 1,58 0,397

40 661 18,55 2,66 0,620

60 666 21,65 1,81 0,736

80 670 26,10 0,21 0,768

100 678 29,90 1,78 0,968

120 685 33,27 1,42 0,986

(*)giá trị trung bình với n = 4; ĐKTN như ở bảng 3.19, pH = 3,2

Từ kết quả trên cho thấy, khi tăng tốc độ quét thế (v) thì dòng đỉnh hòa tan

(Ip,UA) tăng. Tuy nhiên, khi tăng v từ 60 đến 120 mV/s, số điểm đo trong quá trình

quét giảm, do Ustep tăng dẫn đến trong quá trình ghi đo tín hiệu bỏ qua cực đại của

peak, mất đỉnh peak hoặc làm peak bị biến dạng. Ngoài ra, thế đỉnh (Ep) bị dịch

chuyển về phía dương khi tăng v.

Từ kết quả khảo sát, chúng tôi chọn tốc độ quét thế v = 20 mV/s.

3.4.4. Đánh giá độ tin cậy của phƣơng pháp

135

Để có thể áp dụng điện cực biến tính vàng nano vào phân tích các mẫu thực

tế, chúng tôi tiến hành đánh giá độ tin cậy của phương pháp. Các đại lượng thống kê

dùng để đánh giá bao gồm: khoảng tuyến tính, giới hạn phát hiện (LOD), giới hạn

định lượng (LOQ) và độ lặp lại.

3.4.4.1. Khoảng tuyến tính

Khoảng tuyến tính được khảo sát trong khoảng nồng độ UA 2-100 μM với

các điều kiện thí nghiệm như trình bày ở bảng 3.28.

Bảng 3.28. Các điều kiện thí nghiệm để xác định UA bằng phương pháp DP-ASV

sử dụng điện cực GCE/L-cys/GNP


1 Nồng độ L-cys CL-cys 1,0

mM

2 Số vòng quét nCV 20 vòng

3 pH của dung dịch nghiên cứu pH 3 -

4 Biên độ xung ∆E 80 mV

4 Tốc độ quay điện cực ω 2000 rpm

5 Thế điện phân làm giàu EDep 200 mV

6 Thời gian điện phân làm giàu tDep 60 s

11 Thời gian đo tmeas 2,0 s

12 Thời gian mỗi bước thế tstep 0,3 s

13 Bước nhảy thế Ustep 6,0 mV

14 Tốc độ quét thế v 20 mV/s

15 Khoảng quét thế Erange –200 ÷ 800 mV

Tiến trình thí nghiệm: dung dịch nghiên cứu có thể tích là 10 mL, đệm PBS

với nồng độ là 0,1 M (pH = 3,2). Tiến hành thêm chuẩn 8 lần với nồng độ các lần

thêm lần lượt là: 2; 4; 6; 12; 20; 40; 60; 100 μM, thí nghiệm được tiến hành lặp lại 3

lần. Kết quả thu được ở hình 3.65, bảng 3.29.

136

Hình 3.65. Đường von-ampe hòa tan của UA với khoảng nồng độ 2÷100 μM

Bảng 3.29. Kết quả xác định khoảng tuyến tính của phương pháp DP-ASV

Thông số CUA (M)

0 2 4 6 12 20 40 60 100

TN1 Ip-TB (µA)

(a) 0 1,684 4,650 7,675 16,750 25,507 49,247 68,710 92,637

RSD (%) (b)

- 0,480 0,506 2,075 1,783 0,980 3,709 0,777 1,699

TN2 Ip-TB (µA)

(a) 0 2,417 5,630 9,032 18,373 25,890 49,473 68,613 91,637

RSD (%) (b)

- 1,153 1,000 1,120 1,121 0,392 0,407 0,549 1,347

TN3 Ip-TB (µA)

(a) 0 2,211 5,405 8,885 18,427 27,117 52,407 70,717 91,277

RSD (%) (b)

- 0,960 1,149 0,798 3,057 2,761 2,061 0,468 0,290

(a): giá trị trung bình với n = 4,

(b): độ lệch chuẩn tương đối

Hình 3.66. Đồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa Ip và CUA (TN1)

137

Hình 3.66 biểu diễn mối quan hệ giữa IP và CUA đối với TN1. Kết quả cho

thấy có sự tương quan tuyến tính giữa IP và CUA trong khoảng nồng độ 2†40 μM,

với hệ số tương quan R > 0,99. Các phương trình hồi quy thu được từ 3 thí nghiệm:

+ IP = (-1,149 ±0,239) + (1,483 ± 0,097) CUA , R = 0,9998 (TN1)

+ IP = (-0,165 ±0,961) + (1,386 ± 0,142) CUA , R = 0,9973 (TN2)

+ IP = ( 0,051 ±0,430) + (1,591 ± 0,149) CUA , R = 0,9977 (TN3)

3.4.4.2. Giới hạn phát hiện và giới hạn định lượng

LOD và LOQ của phương pháp được tính toán dựa vào phương pháp thống

kê – áp dụng phương pháp bình phương tối thiểu, xây dựng phương trình hồi quy

tuyến tính biểu diễn mối tương quan giữa Ip vào CUA, theo dạng: Ip = a + bCUA,

trong khoảng nồng độ của UA từ 2 đến 40 μM từ 3 thí nghiệm song song. Kết quả

được trình bày trong bảng 3.30.

Bảng 3.30. Hệ số tương quan (R), độ nhạy (b, hệ số góc), LOD và LOQ của

phương pháp DP-ASV dùng điện cực GCE/L-cys/GNP

Số thí nghiệm R b (A/μM) LOD (μM) LOQ* (μM)

1 0,9998 1,483 2,50 7,5 ÷ 10,0

2 0,9973 1,386 3,00 9,0 ÷ 12,0

3 0,9977 1,591 2,49 7,5 ÷ 10,0

Trung bình

0,9983 1,487±0,103 2,66± 0,29 7,5 ÷ 12,0

Phương pháp DP-ASV dùng điện cực GCE/L-cys/GNP để xác định axit uric

đạt được độ nhạy cao, dao động trong khoảng từ 1,386 μA/μM đến 1,591 μA/μM và

LOD thấp là 2,66 ± 0,29 μM.

3.4.4.3. Độ lặp lại của tín hiệu hòa tan

Kết quả xác định độ lặp lại Ip của UA với 3 nồng độ khác nhau của UA là 6;

20; và 40 μM, mỗi thí nghiệm tiến hành ghi đo lặp lại 9 lần. Kết quả được trình bày

trên hình 3.67 và bảng 3.31.

138

Hình 3.67. Đường von-ampe hòa tan của UA, lặp lại 9 lần

a) CUA = 6 μM; b) CUA =20 μM; c) CUA = 40 μM

Bảng 3.31. Các giá trị Ip,TB và độ lệch chuẩn tại các giá trị nồng độ UA khác nhau

Thông số

Nồng độ UA (μM)

6 20 40

Ip, TB (n = 9) 4,974 19,023 40,878

RSDTN 3,609 2,089 0,938

RSDH (%) 15,98 13,33 12,01

Kết quả thu được cho thấy, độ lặp lại của Ip-UA ở cả ba nồng độ có giá trị độ

lệch chuẩn tương đối (RSD) dao động trong khoảng từ 0,938% đến 3,609%. Độ lặp

lại rất tốt, điều này được thể hiện trên các đường von-ampe hòa tan gần như trùng

khít nhau (hình 3.67). Hơn nữa, so với RSD tính theo hàm Horwizt thì các giá trị

RSD ở 3 nồng độ đều nhỏ hơn rất nhiều.

Từ kết quả khảo sát độ tin cậy của phương pháp cho thấy, có thể sử dụng

điện cực biến tính GCE/L-cys/GNP để xác định UA bằng phương pháp DP-ASV.

3.4.5. Áp dụng thực tế

Sau khi kiểm tra độ đúng của phương pháp, chúng tôi sử dụng điện cực biến

tính GCE/L-cys/GNP tự chế tạo để xác định hàm lượng UA trong các mẫu sinh học

(mẫu nước tiểu và huyết thanh) bằng phương pháp DP – ASV.

- Đối với mẫu nước tiểu, chúng tôi lấy mẫu của những người bình thường và

lấy vào buổi sáng sau khi thức dậy. Mẫu sau khi lấy được đựng trong chai thủy tinh

139

(10 mL) đã được rửa sạch và tiến hành bảo quản trong tủ lạnh ở 4C.

- Đối với mẫu huyết thanh, chúng tôi lấy mẫu máu của một số bệnh nhân đến

khám tại Phòng khám sức khỏe nghề nghiệp, Trung tâm Y tế dự phòng, Sở Y tế,

tỉnh Thừa Thiên Huế. Mẫu máu sau khi lấy không thêm chất chống đông và tiến

hành li tâm với tốc độ 5000 vòng/phút ở nhiệt phòng 25C để tách lấy phần huyết thanh.

3.4.5.1. Lý lịch mẫu

Lý lịch mẫu nước tiểu và mẫu huyết thanh được trình bày trên bảng 3.32.

Bảng 3.32. Ký hiệu và lý lịch mẫu

Mẫu Mẫu nước tiểu Mẫu huyết thanh

1 2 3 4 5 1 2 3 4 5

Kí hiệu NT1 NT2 NT3 NT4 NT5 HT1 HT2 HT3 HT4 HT5

Đối tượng Nữ Nam Nữ Nữ Nữ Nam Nữ Nữ Nữ Nữ

Tuổi 51 28 26 22 26 48 36 26 35 40

3.4.5.2. Kết quả phân tích

a) Mẫu nƣớc tiểu

Axit uric được tạo ra trong quá trình chuyển hóa các axit nhân của mọi tế bào

trong cơ thể và được đào thải ra ngoài chủ yếu qua nước tiểu. pH của nước tiểu

quyết định độ hòa tan của axit uric. Chúng tôi tiến hành phân tích axit uric trong

nước tiểu với mẫu không xử lý. Nồng độ UA trong mẫu được xác định bằng

phương pháp thêm chuẩn.

Trước khi phân tích hàm lượng axit uric trong mẫu nước tiểu chúng tôi tiến

hành kiểm tra độ đúng của phương pháp. Độ đúng được đánh giá thông qua giá trị

độ thu hồi (Recovery – Rev) trên mẫu thật thêm chuẩn (Spike samples). Các mẫu

thật được lựa chọn là mẫu NT1, NT4 và NT5. Đối với mỗi mẫu, tiến hành 2 thí

nghiệm song song.

Thí nghiệm 1 (TN1, mẫu thật): dung dịch phân tích gồm 50 μL mẫu, 1 mL

đệm PBS 1,0 M và nước cất được thêm vào cho vừa đủ 10 mL, tiến hành thêm

140

chuẩn 3 lần, mỗi lần 30 L UA 2,0 mM, tức là 6 μM. Sau đó, tiến hành ghi đo bằng

phương pháp DP-ASV, mỗi lần đo lặp lại 3 lần với các điều kiện thí nghiệm như ở

bảng 3.28. Kết quả tính toán nồng độ thu được giá trị là C1 (μM).

Thí nghiệm 2 (TN2, mẫu thật thêm chuẩn): lấy 1 mL mẫu, thêm 30 μL

dung dịch chuẩn UA nồng độ 4,0 mM , lắc đều thu được dung dịch (A). Dung dịch

phân tích gồm: 50 μL dung dịch A, 1 mL đệm PBS 1,0 M và nước cất vừa đủ 10

mL. Tiếp theo tiến hành tương tự như TN1. Kết quả tính toán nồng độ thu được giá

trị là C2 (μM). Khi đó độ thu hồi được tính bởi công thức [23]:

2 1

o

C -CRev(%) = × 100%

C (3.9)

Trong đó, C0 (μM) là nồng độ chất phân tích được thêm chuẩn vào trong mẫu

thật; C1 (μM) là nồng độ chất phân tích trong mẫu thật; C2 (μM) là nồng độ chất

phân tích trong mẫu thật đã được thêm chuẩn (μM).

Kết quả được trình bày ở hình 3.68, bảng 3.33 và phụ lục 15, 16, 17.

Bảng 3.33. Độ thu hồi của một số mẫu nước tiểu

Mẫu C1 (μM) Co(μM) C2 (μM) Rev (%)

NT1

7,93 6,00 13,61 94,72

7,32 6,00 14,19 114,5

7,38 6,00 14,41 117,1

NT4 12,12 6,00 19,62 125,0

12,22 6,00 19,80 126,4

NT5

14,91 6,00 21,56 110,8

15,02 6,00 21,91 114,9

14,49 6,00 21,23 112,4

141

Hình 3.68. Đường von-ampe hòa tan của UA: TN1 (a); TN2 (b) của mẫu NT1 và

TN1 (c); TN2 (d) của mẫu NT5

Từ kết quả trên cho thấy, giá trị độ thu hồi nằm trong khoảng từ 94,7% đến

126,4% là có thể chấp nhận được.

Tiếp theo, tiến hành phân tích 05 mẫu nước tiểu với tiến trình thí nghiệm như

ở TN1, kết quả được trình bày trong bảng 3.34 và phụ lục 1519

Bảng 3.34. Nồng độ UA trong một số mẫu nước tiểu

Số thí nghiệm

lặp lại

Hàm lượng UA trong mẫu nước tiểu (mM)

NT1 NT2 NT3 NT4 NT5

1 1,59 2,44 1,14 2,41 2,98

2 1,47 2,43 1,30 2,46 3,00

3 1,48 2,28 1,37 2,56 2,90

TB Sd 1,51±0,07 2,38±0,09 1,27±0,11 2,47±0,08 2,96±0,06

Từ kết quả, cho thấy độ lặp lại của các mẫu trong 3 lần đo là khá tốt.

Một vấn đề cần quan tâm là độ ổn định của điện cực qua các lần chế tạo khác

nhau như thế nào. Để kiểm tra điều này, chúng tôi tiến hành phân tích một mẫu

nước tiểu trên 2 điện cực được chế tạo 2 lần khác nhau, mỗi thí nghiệm lặp lại 3 lần,

kết quả được trình bày ở hình 3.69, bảng 3.35 và phụ lục 16, 24.

142

Hình 3.69. Đường von-ampe hòa tan của UA của mẫu NT4 sau 3 lần lặp lại

Bảng 3.35. Nồng độ UA trong mẫu nước tiểu xác định bằng 2 điện cực

Số TN Điện cực chế tạo

Lần 1 Lần 2

1 12,62 12,03

2 12,94 12,31

3 13,28 12,78

TB Sd 12,95± 0,33 12,37±0,38

Hình 3.70. Đường von-ampe hòa tan của UA ở 2 lần chế tạo điện cực (mẫu NT4)

Từ kết quả ở hình 3.70 và bảng 3.35 cho thấy, nồng độ UA trong mẫu phân

tích không khác nhau đáng kể giữa 2 lần chế tạo điện cực. Như vậy, có thể khẳng

định rằng điện cực có độ ổn định tốt.

b) Mẫu huyết thanh

143

Mẫu máu, sau khi được li tâm, lấy phần dịch trong ở trên – huyết thanh - đem

đi phân tích. Phần lớn axit uric trong máu ở dạng tự do, nhỏ hơn khoảng 4% gắn với

protein trong huyết thanh, do đó một số công trình nghiên cứu đã tiến hành phân

tích UA trong mẫu huyết thanh mà không qua quá trình xử lý.

Tương tự như đối với mẫu nước tiểu, tiến hành xác định độ thu hồi của

phương pháp đối với mẫu huyết thanh. Tiến trình thí nghiệm giống như với mẫu

nước tiểu.

Thí nghiệm 1: thể tích mẫu lấy là 100 μL;

Thí nghiệm 2: lấy 0,5 mL mẫu, thêm 15 μL dung dịch chuẩn UA nồng độ

1 mM, lắc đều, thu được dung dịch (B), lấy 100 μL dung dịch đem phân tích.

Kết quả được trình bày ở hình 3.71, bảng 3.36 và phụ lục 19, 20, 21.

Bảng 3.36. Độ thu hồi của một số mẫu huyết thanh

Mẫu C1 (μM) Co (μM) C2 (μM) Rev (%)

HT1

5,662 6,000 13,08 123,6

6,246 6,000 13,39 119,1

6,415 6,000 13,63 120,3

HT2

3,796 6,000 10,93 118,9

3,989 6,000 11,14 119,2

4,118 6,000 11,24 118,7

HT4

5,041 6,000 11,98 115,7

5,135 6,000 12,27 118,9

5,058 6,000 12,22 119,3

Có thể nhận thấy giá trị độ thu hồi nằm trong khoảng từ 115,7% đến 123,6%

là khá tốt, chứng tỏ phương pháp có độ đúng tốt.

144

Hình 3.71. Đường von-ampe hòa tan của UA: TN1 (a); TN2 (b) của mẫu HT2 và

TN1 (c); TN2 (d) của mẫu HT4

Sau đó, chúng tôi tiến hành phân tích 05 mẫu huyết thanh với các thí nghiệm

như ở TN1. Đối với hai mẫu HT3 và HT5 chỉ tiến hành phân tích một lần, còn các

mẫu HT1, HT2 và HT4 tiến hành ba thí nghiệm lặp lại. Các kết quả được trình bày

trong hình 3.72, bảng 3.37 và phụ lục 19, 20, 21.

Bảng 3.37. Nồng độ của UA trong một số mẫu huyết thanh

Số thí nghiệm

lặp lại

Hàm lượng UA trong mẫu huyết thanh (M)

HT1 HT2 HT3 HT4 HT5

1 557 380 424,40 504 240,12

2 625 400 - 514 -

3 642 412 - 506 -

TB Sd 608±45 397±16 - 508±5 -

Hình 3.72. Đường von-ampe hòa tan của UA của mẫu HT2 sau 3 lần lặp lại

145

Từ kết quả bảng 3.37 cho thấy, độ lặp lại của các mẫu trong 3 lần đo là khá

tốt với RSD nhỏ hơn 7,5%. Hàm lượng UA trong mẫu HT1 (nam) cao hơn các mẫu

HT2 đến HT4 – là các mẫu nữ. bình thường (137 M) và hai mẫu HT3 và HT4 cao

hơn giới hạn trên (393 M).

Như vậy, chúng tôi đã chế tạo thành công điện cực biến tính vàng nano và L-

Cystein và sử dụng điện cực này để xác định được hàm lượng axit uric trong các

mẫu nước tiểu và huyết thanh với kết quả quan.

Bảng 3.38. So sánh phương pháp DP-ASV sử dụng điện cực biến tính vàng nano để

xác định axit uric với một số nghiên cứu khác

Điện cực Phƣơng pháp LOD (µM) Khoảng tuyến

tính (µM)

Tài liệu tham

khảo

GCE-Lys-GNP DP-ASV, pH=7 2,66 2 – 40 Của nghiên

cứu này

GNP--CD–

Gra/GCE SWV, pH = 2 0,21 0,5 – 600 [94]

PDDA–

AuNPs/GNP/GCE DPV, pH = 7 0,1 0,5 – 20,0 [119]

L-Cys/Au DP,HAc-HaAc

(pH = 4,6) 10 1-1000 [105]

GE/Au/GE/CFE DPV, pH = 7 12,6 12,6–413,6 [45]

CNT-AgHCFNPs/

GC

CV, pH = 2

(CABS) 0,06 2,0 – 150 [26]

β-CD (β-cyclodextrin); PDDA (poly(diallyldimethylammonium chloride)); GNP (graphene

nanosheets); CFE(carbon fiber electrode );CNT (multi-walled carbon Nanotubes);

AgHCFNPs(Silver hexacyanoferrate nanoparticles); L-Cys (L-cyse

Kết quả so sánh giới hạn phát hiện LOD và khoảng tuyến tính của phương

pháp DP-ASV sử dụng điện cực biến tính vàng nano tổng hợp được để xác định axit

uric với các nghiên cứu khác cho thấy, giới hạn phát hiện của nghiên cứu này ở mức

độ trung bình so với các nghiên cứu khác.

3.5. NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG KHÁNG KHUẨN CỦA VÀNG NANO

146

Như đã trình bày trong phần tổng quan, phương pháp sử dụng kháng sinh

được sử dụng rộng rãi cho mục đích kháng khuẩn. Tuy nhiên, việc sử dụng kháng

sinh có nhược điểm là gây rối loạn hệ tiêu hóa của người, động vật và nguy hiểm

hơn là hiện tượng kháng thuốc [11], [78] của các chủng vi khuẩn gây khó khăn cho

công tác điều trị bệnh. Do vậy, những năm gần đây các nhà khoa học đã nghiên cứu

sử dụng hạt nano kim loại với mục đích kháng khuẩn. Với ưu điểm là diện tích bề

mặt lớn, không độc, hiệu ứng đa hóa trị, hiệu ứng quang nhiệt [11], [80] và có khả

năng chống oxi hóa [64] nên vàng nano cùng với nano bạc đang được sử dụng rộng

rãi cho mục đích này.

Trong đề tài này, chúng tôi nghiên cứu khả năng kháng khuẩn của cả 2 loại

vàng nano tổng hợp được, đó là: vàng nano dạng cầu (GNP) và dạng thanh (GNR).

Ở đây, 4 loại vi khuẩn được chọn là các loại vi khuẩn có khả năng gây ngộ độc thực

phẩm, gồm Escherichia Coli (ký hiệu: E. C), Salmonella typhimurium (S. T),

Listeria monocytogenes (L. M), Staphylococcus aureus (S. A). Quá trình nghiên cứu

khả năng kháng khuẩn được trình bày trong phần thực nghiệm, mục 2.4.9. Kết quả

được trình bày ở hình 3.73, hình 3.74 và bảng 3.39.

Ghi chú: Ký hiệu mẫu như bảng 3.39, A: mẫu + E.C; B: mẫu + S. T; C: mẫu+ L. M; D: mẫu+ S. A;

E: Ks + E.C; F: Ks + S. T; G: Ks + L. M; H: Ks + S. A

Hình 3.73. Kết quả kháng khuẩn của mẫu GNP (a: quan sát bằng mắt thường; b:

sử dụng thuốc thử Alamar Blue)

Hình 3.73 biểu thị hình ảnh khả năng kháng khuẩn của vàng nano dạng cầu

(GNP). Trong đó, hình 3.73a là quan sát bằng mắt thường, hình 3.73b là sau khi đã

147

bổ sung thuốc thử Alamar Blue. Cột 0 là là cột đối chứng, tức là chỉ chứa vi khuẩn,

không thêm vàng nano hay kháng sinh. Các cột từ 1 đến 11 chứa vi khuẩn và có bổ

sung vàng nano hoặc kháng sinh với nồng độ giảm dần theo phương thức pha loãng

bậc 2 và tương ứng với bảng 3.39. Các dòng A đến H được ký hiệu ở bên dưới hình.

Từ hình ảnh ta thấy, vi khuẩn phát triển làm cho môi trường BHI vẫn đục, lắng cặn

(cột 0, hình 3.73a) và khi thêm thuốc thử Alamar Blue vào thì môi trường chuyển

sang màu hồng (cột 0, hình 3.73b). Khi cho kháng sinh Kanamycin (Ks) vào để ức

chế sự phát triển của vi khuẩn thì môi trường sẽ không bị đục mà có màu vàng tươi,

không lắng cặn đồng thời môi trường sẽ giữ nguyên màu xanh khi thêm thuốc thử

Alamar Blue vào (dãy E, F, G, H trừ cột 0).

Từ hình 3.73 ta thấy, khi cho vàng nano dạng cầu (nồng độ từ 0,150,0

µg/mL) vào các ống nghiệm có chứa vi khuẩn, thì môi trường có màu vàng tươi,

không lắng cặn (hình 3.73a) và khi bổ sung thuốc thử Alamar Blue vào thì môi

trường vẫn giữ nguyên màu xanh (hình 3.73b). Kết quả này chứng tỏ vàng nano

dạng cầu có khả năng ức chế cả 4 chủng vi khuẩn Escherichia Coli, Salmonella

Typhimurium, Listeria monocytogenes và Staphylococcus aureus. Mặt khác, ta thấy

khả năng kháng khuẩn của vàng nano dạng cầu đối với 4 loại vi khuẩn trên là gần

như nhau, tức là nồng độ tối thiểu của vàng nano có khả năng ức chế vi khuẩn

(MIC) là 0,1 µg/mL, trừ trường hợp đối với vi khuẩn Salmonella Typhimurium thì

MIC là 0,2 µg/mL.

Hình 3.74 biểu thị hình ảnh kháng khuẩn của vàng nano dạng thanh (GNR).

Kết quả cho thấy vàng nano dạng thanh cũng có khả năng ức chế sự phát triển của

cả 4 chủng vi khuẩn trên và khả năng kháng khuẩn của GNR rất tốt, thể hiện ở nồng

độ ức chế tối thiểu nhỏ, đặc biệt là đối với 2 loại vi khuẩn Listeria monocytogenes

(MIC < 0,0002 µg/mL) và Staphylococcus aureus (MIC = 0,0008 µg/mL). Từ hình

3.74 và bảng 3.34 cho thấy, khả năng kháng khuẩn của vàng nano dạng thanh đối

với các loại vi khuẩn là khác nhau, điều này được thể hiện rõ ở giá trị MIC của

GNR đối với các vi khuẩn khác nhau nhiều (cụ thể là MICE.C = 0,05 µg/mL; MICS.T

= 0,2 µg/mL; MICL.M < 0,0002 µg/mL và MICS.A = 0,0008 µg/mL). Kết quả cũng

cho thấy, nồng độ ức chế tối thiểu của vàng nano dạng thanh đối với 2 loại vi khuẩn

148

Listeria monocytogenes và Staphylococcus aureus nhỏ hơn so với kháng sinh

Kanamycin.

Ghi chú: Ký hiệu mẫu như bảng 3.39, A: mẫu + E.C; B: mẫu + S. T; C: mẫu+ L. M; D: mẫu+ S. A;

E: Ks + E.C; F: Ks + S. T; G: Ks + L. M; H: Ks + S. A

Hình 3.74. Kết quả kháng khuẩn của mẫu GNR (a,b: quan sát bằng mắt thường;

c,d: sử dụng thuốc thử Alamar Blue)

149

Bảng 3.39. Kết quả nghiên cứu khả năng kháng khuẩn của vàng nano

Ký hiệu 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 0

Nồng độ

vàng nano

(µg/mL)

Mẫu

50 25 12,5 6,25 3,125 1,56 0,78 0,39 0,2 0,1 0,05 0,025 0,0125 0,0063 0,0031 0,0016 0,0008 0,0004 0,0002

Mẫu

đối

chứng

GNP + + + + + + + + + + - - - - - - - - - E. C

+ + + + + + + + + - - - - - - - - - - S. T

+ + + + + + + + + + - - - - - - - - - L. M

+ + + + + + + + + + - - - - - - - - - S. A

GNR

+ + + + + + + + + + + - - - - - - - - E. C

+ + + + + + + + + - - - - - - - - - - S. T

+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + L. M

+ + + + + + + + + + + + + + + + + - - S. A

Kháng sinh

Kanamycin

(Ks)

+ + + + + + + + + + + + - - - - - - - E. C

+ + + + + + + + + + + - - - - - - - - S. T

+ + + + + + + + + + + + - - - - - - - L. M

+ + + + + + + + + + + + + + - - - - - S. A

Ghi chú: Mẫu đối chứng: không có vàng nano hoặc kháng sinh

+: ức chế được vi khuẩn; -: không ức chế được vi khuẩn

149

Hình 3.75. Biểu đồ biểu thị giá trị MIC của vàng nano và kháng sinh đối với 4 loại

vi khuẩn

Hình 3.75 biểu thị giá trị MIC của vàng nano dạng cầu (GNP), vàng nano

dạng thanh (GNR) và kháng sinh Kanamycin đối với 4 loại vi khuẩn Escherichia

Coli, Salmonella Typhimurium, Listeria monocytogenes và Staphylococcus aureus.

Kết quả cho thấy vàng nano dạng thanh có khả năng kháng khuẩn tốt hơn dạng cầu,

thể hiện ở giá trị MIC của GNR nhỏ hơn nhiều so với MIC của GNP, trừ trường

hợp đối với vi khuẩn Salmonella Typhimurium thì cả hai loại này đều có giá trị MIC

như nhau. Điều đáng chú ý ở đây là giá trị MIC của vàng nano dạng thanh nhỏ hơn

so với kháng sinh Kanamycin đối với 2 loại vi khuẩn Listeria monocytogenes và

Staphylococcus aureus.

Từ kết quả khảo sát khả năng kháng khuẩn của vàng nano, chúng tôi nhận

thấy cả 2 loại vàng nano tổng hợp được đều có khả năng ức chế được sự phát triển

của vi khuẩn, trong đó vàng nano dạng thanh (GNR) có khả năng kháng khuẩn tốt

hơn, đặc biệt là đối với 2 loại vi khuẩn Listeria monocytogenes và Staphylococcus

aureus thì GNR có khả năng ức chế tốt hơn so với kháng sinh Kanamycin.

CÁC KẾT LUẬN CHÍNH CỦA LUẬN ÁN

Từ các kết quả thu được, chúng tôi rút ra các kết luận như sau:

1. Đã điều chế được chitosan tan trong nước (WSC) có độ deacetyl hóa

(ĐĐA) khoảng 50% từ chitosan. Lần đầu tiên sử dụng WSC làm chất khử đồng thời

làm chất ổn định, đã tổng hợp thành công vàng nano dạng cầu (GNP) với độ đồng

đều, độ bền cao, kích thước trung bình khoảng 8 nm. Điều kiện tối ưu để điều chế

vàng nano là: Nồng độ WSC: 0,5%; nồng độ Au3+

: 0,5 mM; nhiệt độ khử: 85oC và

thời gian khử: 8 giờ. Đã điều chỉnh tăng kích thước hạt vàng nano bằng phương

pháp phát triển mầm, bằng cách thay đổi tăng tỷ lệ [Au3+

]/[Au0], có thể thu được

kích thước hạt trong khoảng từ 24 đến 35 nm. Kết quả nghiên cứu động học của

phản ứng khử Au3+

bằng WSC cho thấy, phương pháp nồng độ đầu cho kết quả rất

lặp lại và thuận lợi cho việc nghiên cứu động học và tìm được phương trình động

học của phản ứng khử Au3+

bằng WSC là: r = k. [Au3+

]. [WSC]0,088

(%.s-1

) với k =

85,5 s-1

(%-0,088

).

2. Bằng phương pháp phát triển mầm, chúng tôi đã tổng hợp thành công

vàng nano dạng thanh (GNR) có độ đơn phân tán cao, kích thước hạt trung bình

khoảng 15 nm 76 nm. Trong quá trình tổng hợp vàng nano dạng thanh, CTAB và

Ag+ đóng vai trò là chất định hướng cho sự phát triển bất đẳng hướng của hạt mầm

để tạo thành dạng thanh. Các điều kiện tối ưu để tổng hợp GNR là: Tỷ lệ mol

Ag+/Au

3+ = 0,2; tỷ lệ mol AA/Au

3+ = 1,5; nồng độ Au

3+ = 10 mM; nồng độ chất

hoạt động bề mặt CTAB = 0,1 M và giá trị pH = 1,7.

3. Sử dụng vàng nano dạng cầu GNP, bằng mắt thường có thể định tính được

sự có mặt của melamin trong sữa đồng thời có thể định lượng được melamin trong

sữa bằng phương pháp trắc quang, sử dụng vàng nano cầu GNP với nhiều ưu điểm

như nhanh, rẻ tiền, giới hạn phát hiện thấp 0,049 mg/L, khoảng tuyến tính từ 0,05 –

1,00 mg/L, có độ nhạy, độ lặp lại cao.

4. Đã chế tạo thành công điện cực biến tính vàng nano và L-cys và đã sử

dụng chúng để xác định axit uric bằng phương pháp DP-ASV. Kết quả cho thấy,

phương pháp này có độ lặp lại cao với độ lệch chuẩn tương đối (RSD) dao động từ

0,94% đến 3,61% với 9 phép đo lặp lại (n = 9). Khoảng tuyến tính từ 2 đến 40 µM

với độ nhạy là 1,487 ± 0,103 μA/μM. Giới hạn phát hiện (LOD) là 2,66 ± 0,29 μM

và giới hạn định lượng (LOQ) là 7,47†12 μM. Đã tiến hành áp dụng xác định axit

uric trong hai đối tượng mẫu thực tế, đó là mẫu nước tiểu và mẫu huyết thanh.

5. Kết quả nghiên cứu khả năng kháng khuẩn của hai loại vàng nano cho

thấy, vàng nano dạng cầu và vàng nano dạng thanh đều có khả năng ức chế được sự

phát triển của vi khuẩn; trong đó vàng nano dạng thanh (GNR) có khả năng kháng

khuẩn tốt hơn, đặc biệt là đối với 2 loại vi khuẩn Listeria monocytogenes và

Staphylococcus aureus thì GNR có khả năng ức chế tốt hơn so với kháng sinh

Kanamycin.

Như vậy, công trình luận án đã tổng hợp được vàng nano dạng cầu có kích

thước trong khoảng từ 8 – 15 nm và vàng nano dạng thanh với đường kính khoảng

15 nm 76 nm, có triển vọng trong ứng dụng phân tích các hợp chất và một số ứng

dụng khác.

KIẾN NGHỊ

Để hoàn thiện đề tài này, chúng tôi xin kiến nghị: Tiếp tục nghiên cứu, phát

triển ứng dụng vàng nano trong mỹ phẩm, y sinh học, đặc biệt trong lĩnh vực phát

hiện và điều trị bệnh.

CÁC CÔNG TRÌNH LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN

A. Các bài báo trên tạp chí

1. Lê Thị Lành, Nguyễn Trần Quỳnh Chi, Đinh Quang Khiếu, Trần Thái Hòa

(2012), “Nghiên cứu tổng hợp nano vàng hình que bằng phương pháp phát

triển mầm”, Tạp chí Khoa học và Công nghệ, 50 (3B), tr. 295-300.

2. Lê Thị Lành, Nguyễn Thị Thanh Hải, Trần Thái Hòa (2012), “Tổng hợp

nano vàng sử dụng chitosan tan trong nước làm chất khử và chất ổn định”,

Tạp chí Khoa học, Đại học Huế, 74A (5), tr. 65-75.

3. Lê Thị Lành, Nguyễn Thị Thanh Hải, Trần Thái Hòa (2012), “Nghiên cứu

ảnh hưởng của thời gian phản ứng khử đến quá trình tổng hợp keo vàng nano

với việc sử dụng chitosan tan làm chất khử và chất ổn định”, Tạp chí Công

nghiệp Hóa chất, 12, tr. 25-29.

4. Mai Duy Hiển, Lê Thị Lành, Đinh Quang Khiếu, Lê Thị Thanh Tuyền, Trần

Thái Hòa (2013), “Ảnh hưởng của các thông số đến quá trình tổng hợp vật

liệu nano vàng dạng que cho việc bọc silica”, Tạp chí Hóa học, 51 (6ABC),

tr. 229 – 233.

5. Thi Lanh Le, Quang Khieu Dinh, Thai Hoa Tran, Hai Phong Nguyen, Thi

Le Hien Hoang, Quoc Hien Nguyen (2014), “Synthesis of water soluble

chitosan stabilized gold nanoparticles and detection of uric acid”, IOP

Publishing Vietnam Academy of Science and Technology, Advances in

Natural Sciences: Nanoscience and Nanotechnology, 5, pp. 1-6.

6. Le Thi Lanh, Nguyen Quoc Hien, Tran Thai Hoa, Dinh Quang Khieu

(2013), “A study on the synthesis of gold nanoparticles using water soluble

chitosan as reducer/stabilizer agent”, Tạp chí Hóa học, đã nhận đăng.

7. Nguyễn Hải Phong, Lê Thị Lành, Hoàng Thị Lệ Hiền, Trần Thị Tố Loan,

Nguyễn Văn Hợp, Trần Thị Phương Diệp (2014), “Nghiên cứu phát triển

điện cực đĩa than thủy tinh được biến tính với L-Cystein và vàng nano cho

phương pháp von-ampe hòa tan anot xung vi phân xác định axit uric”, Tạp

chí phân tích Hóa, Lý và Sinh học, 19 (3), tr. 51 – 57.

8. Lanh T. Le, Hai - Phong Nguyen, Quang - Khieu Dinh, Thai - Long Hoang,

Quoc - Hien Nguyen, Thai - Hoa Tran and Thanh - Dinh Nguyen (2015),

“Water-Soluble Acetylated Chitosan-Stabilized Gold Nanosphere

Bioprobes”, Materials Chemistry and Physics, 149-150, pp. 324-332.

B. Tham gia hội nghị

9. Le Thi Lanh, Nguyen Tran Quynh Chi, Nguyen Quoc Hien, Dinh Quang

Khieu and Tran Thai Hoa (2013), “Study on synthesis of gold nanoparticles

using water soluble chitosan as reducer/stabilizer agent and detection of

melamine in milk based on label-free gold nanoparticles”, Proceedings The

4th International Workshop on Nanotechnology and Application, pp. 462-

466, 14-16 November 2013, Vung Tau, Vietnam.

TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tiếng Việt

1. Nguyễn Quốc Hiến và cộng sự (2009), “Chế tạo vàng nano bằng phương

pháp chiếu xạ”, Tạp Chí Hóa học, 47, tr. 174 – 179.

2. Phạm Luận (2006), Phương pháp phân tích phổ nguyên tử, NXB Đại học

Quốc

Hà Nội.

3. Hồ Viết Quý (2000), Phân tích lí – Hóa, NXB Giáo dục, Hà Nội.

4. Nguyễn Công Tráng, Trần Thị Minh Nguyệt, Nguyễn Quang Huấn, Lại

Xuân Nghiễm, Nguyễn Doãn Thái, Đỗ Thái Chân, Trần Quế Chi, Nguyễn

Quốc Trung (2007), “Nghiên cứu công nghệ chế tạo và hoạt tính xúc tác của

nano vàng trên chất mang Fe2O3”, Tạp chí Hóa học, 45 (6), tr. 671 – 675.

5. Nguyễn Đình Triệu (1999), Các phương pháp vật lý ứng dụng trong hoá

học, NXB Đại học Quốc gia Hà Nội.

Tiếng Anh

6. Abdel-Aziz S. M., Moafi F. E. (2008), “Preparation of low molecular weight

chitosan by extracellular enzymes produced by bacillus alvei”, Journal of

Applied Sciences Research, 4 (12), pp. 1755-1761.

7. Adlim, Bakar M. A. (2008), “Preparation of chitosan – gold nanoparticles: Part

1 (of 2). Effect of reducing technique”, Indonesian Journal of Chemistry, 8 (2),

pp. 184-188.

8. Adlim, Bakar M. A. (2008), “Preparation of chitosan – gold nanoparticles: Part

2: The role of chitosan”, Indonesian Journal of Chemistry, 8 (3), pp. 320-326.

9. Alanazi F. K., RadwaA. A., Alsarra I. A. (2010), “Biopharamaceutical

applications of nanogold”, Saudi Pharmaceutical Journal, 18, pp.179-193.

10. Alice M. (2007), “Factors that Affect the Synthesis of Gold Nanorods”,

National Nanotechnology Infrastructure Network, 21, pp. 32-33.

11. Azam A., Ahmed F., Arshi N., Chaman M. and Naqvi A.H. (2009), “One step

synthesis and characterization of gold nanoparticles and their antibacterial

activities against E. coli (ATCC 25922 strain)”, International Journal of

Theoretical & Applied Sciences, 1(2), pp. 1-4.

12. Bai L. Y., Dong C. X., Zhang Y. P., Lic W., Chen J. (2011), “Comparative

Studies on the Quick Recognition of Melamine Using Unmodified Gold

Nanoparticles and p-Nitrobenzenesulfonic Grafted Silver Nanoparticles”,

Journal of the Chinese Chemical Society, 58, pp. 846-852.

13. Banoee M., Mokhtari N., Sepahi A. A., Fesharaki P. J., Monsef-Esfahani H.

R., Ehsanfar Z., Khoshayand M. R. and Shahverdi A. R. (2010), “The green

synthesis of gold nanoparticles using the ethanol extract of black tea and its

tannin free fraction”, Iranian Journal of Materials Science & Engineering, 7

(1), pp. 48-54.

14. Bhumkar D. R., Joshi H. M., Sastry M., Pokharkar V. B. (2007), “Chitosan

reduced gold nanoparticles as novel carriers for transmucosal delivery of

insulin”, Pharmaceutical Research, 24 (8), pp. 1415-1426.

15. Brust M., Walker M., Bethell D., Schiffrin D. J., Whyman R. (1994),

“Synthesis of Thiol-derivatised Gold Nanoparticles in a Two-phase Liquid-

Liquid System”, Chemical Communications, 7, pp. 801-802.

16. Burygin G. L., Khlebtsov B. N., Shantrokha A. N., Dykman L. A.,

Bogatyrev V. A., Khlebtsov N. G. (2009), “On the Enhanced Antibacterial

Activity of Antibiotics Mixed with Gold Nanoparticles”, Nanoscale

Research Letters, 4, pp. 794–801.

17. Busbee B. D., Obare S. O., Murphy K. J. (2003), “An Improved Synthesis

of Hight-Aspect-Ratio Gold Nanorods”, Advanced Materials, 15 (5), pp.

414-418.

18. Cai W., Gao T., Hong H., Sun J. (2008), “Applications of gold nanoparticles

in cancer nanotechnology”, Nanotechnology Science and Applications, 1, 17-

32.

19. Campbell C. T., Sharp J. C., Charles T., Yao Y. X., Karpb E. M., Silbaughb

T. L. (2011), “Insights into catalysis by gold nanoparticles and their support

effects through surface science studies of model catalysts”, Faraday

Discussions, 152, pp. 227-239.

20. Cao Q., Zhaoa H., Hea Y., Li X., Zeng L., Ding N., Wang J., Yang J., Wang

G. (2010), “Hydrogen-bonding-induced colorimetric detection of melamine

by nonaggregation-based Au-NPs as a probe”, Biosensors and

Bioelectronics, 25, pp. 2680–2685.

21. Carbó-Argibay E., Rodríguez-González B., Gómez-Graña S., Guerrero-

Martínez A., Pastoriza-Santos I., Pérez-Juste J., Liz-Marzán L. M. (2010),

“The Crystalline Structure of Gold Nanorods Revisited: Evidence for

Higher-Index Lateral Facets”, Angewandte Chemie International Edition, 49,

pp. 9397-9400.

22. Chen W., Deng H. H., Hong L., Wu Z. Q., Wang S., Liu A. L., Lin X. H.,

Xia X. H. (2012), “Bare gold nanoparticles as facile and sensitive

colorimetric probe for melamine detection”, Analyst: The Royal Soceity of

Chemistry, 137, pp. 5382–5386.

23. Choofong S., Suwanmala P., Pasanphan W. (2010), “Water-Soluble

chitosan – Gold composite nanoparicles: Preparation by radiolysis method”,

International conference on composite material”, 316, pp. 2134-2140.

24. Cui Y., Zhao Y., Tian Y., Zhang W., Lü X., Jiang X. (2012), “The

molecular mechanism of action of bactericidal gold nanoparticles on

Escherichia coli”, Biomaterials, 33, pp. 2327-2333.

25. Czechowska-Biskup R., Jarosińska D., Rokita B., Ulański P., Rosiak J. M.

(2012), “Determination of degree of deacetylation of chitosan – Comparision

of methods”, Progress on Chemistry and Application of Chitin and Its

Derivatives, 17, pp. 5-20.

26. Du J., Yue R., Ren F., Yao Z., Jiang F., Yang P., Du Y. (2013),

“Simultaneous determination of uric acid and dopamine using a carbon fiber

electrode modified by layer-by-layer assembly of graphene and gold

nanoparticles” , Gold Bulletin, 46, pp. 137-144.

27. Elson S. A. (2012), “Characterization and Properties of Chitosan”,

Biotechnology of Biopolymers, 5, pp. 91-110.

28. Familie F. (2010), Rodlike Gold-Nanoparticles: Synthesis, Characterization

and Biofunctionalization, Berichter: Universitätsprofessor Dr. Martin Möller

Universitätsprofessor Dr. Alexander Böker.

29. Freier T., Koh H. S., Kazazian K., Shoichet M. S. (2005), “Controlling cell

adhension and degradation of chitosan films by N-acetylation”, Biomaterials,

26, pp. 5872-5878.

30. Gai P. L., Harmer M. A. (2002), “Surface atomic defect structures and

growth of gold nanorods”, Nano Letters, 2, pp. 771-774.

31. Gao Jie, Xu Min (2008), “Metal Nanoparticles of Various Shapes”, ECE-

580 Mid-term Paper, pp. 1-19.

32. Giovannozzi A. M. , A. Nastro, A. M. Rossi (2012), “A surface enhanced

Raman scattering investigation using gold nanoparticles for melamine

detection”, Analyst: The Royal Soceity of Chemistry, 77, pp. 321- 324.

33. Guan H., Yu J., Chi D. (2013), “Label-free colorimetric sensing of

melamine based on chitosan – stabilized gold nanoparticles probes”, Food

Control, 32, pp. 35 – 41.

34. Hu G., Ma Y., Guo Y., Shao S. (2008), “Electrocatalytic oxidation and

simultaneous determination of uric acid and ascorbic acid on the gold

nanoparticles-modified glassy carbon electrode”, Electrochimica Acta, 53,

pp. 6610–6615.

35. Huang H. J., Yu C. P., Chang H. C., Chiu K. P., Chen H. M., Liu R. S., Tsai

D. P. (2007), “Plasmonic optical properties of single gold nano-rod”, Optics

Express, 15 (12), pp. 7132-7139.

36. Huang H., Li L., Zhoua G., Liua Z., Ma Q., Feng Y., Zeng G., Tinnefeld P., He

Z. (2011), “Visual detection of melamine in milk samples based on label-free

and labeled gold nanoparticles”, Talanta, 85, pp. 1013– 1019.

37. Huang H., Yang X. (2004), “Synthesis of polysaccharide-stabilized gold and

silver nanoparticles: a green method”, Cabohydrate Research, 339, pp. 2627 –

2631.

38. Huang L., Zhai M., Peng J., Xu L., Li J., Wei G. (2007), “Synthesis, size

control and fluorescence studies of gold nanoparticles in cacboxymethylated

chitosan aqueous solutions”, Journal of Colloid and Interface Science, 316,

pp. 398-404.

39. Huang X., Jain P. K, El-Sayed I. H., El-Sayed M. A. (2007), “Gold

nanoparticles: interesting optical properties and recent applications in cancer

diagnostics and therapy”, Nanomedicine, 2 (5), pp. 681-693.

40. Huang X., Neretia S., El-Sayed M. A. (2009), “Gold nanorods: From

synthesis and properties to biological and biomedical applications”,

Advanced Materials, 21, pp. 4880-4910.

41. Hussain S. T., Iqbal M., Mazhar M. (2009), “Size control synthesis of starch

capped gold nanoparticles”, Journal of Advanced Research, 11, pp. 1383–

1391.

42. Jana N. R., Gearheart L., Murphy C. J. (2001), “Seed-Mediated Growth

Approach for Shape Controlled Synthesis of Spheroidal and Rodlike Gold

Nanoparticles using a Surfactant Template”, Advanced Materials, 13, pp. 1389-

1393.

43. Jin R. (2001), “Synthesis of gold nanoparticles”, Science, 294, pp. 31-47.

44. Jorma Lampinen (2009), “The detection of melamine in milk products”,

Food Engineering & Ingredients, 123, pp. 22 – 25.

45. Kannan P., John S. A., (2009), “Determination of nanomolar uric and

ascorbic acids using enlarged gold nanoparticles modified electrode”,

Analytical Biochemistry, 386, pp. 65–72.

46. Kasaai M. R. (2009), “Various methods for determination of the degree of

N-Acetylation of chitin and chitosan: A review”, Journal of Agricultural and

Food Chemistry, 57 (5), pp. 1667-1676.

47. Katz-Boon H., Rossouw C. J., Weyland M., Funston A. M., Mulvaney P., and

Etheridge J. (2011), “Three-Dimensional Morphology and Crystallography of

Gold Nanorods”, Nano Letters, 11, pp. 273–278.

48. Kumar A. B. V., Varadaraj M. C., Gowda L. R., Tharanathan R. N. (2007),

“Low molecular weight chitosans-Preparation with the aid of pronase,

characterization and their bactericidal activity towards Bacillus cereus and

Escherichia coli”, Biochimica et Biophysica Acta, 1770, pp. 495–505.

49. Lampinen J., Perälä A., Reija-Riitta H. (2009), High Sensitivity ELISA Assays

for the Detection of Melamine Residuals in Milk, Thermo Fisher Scientific,

Vantaa, Finland.

50. Lavertu M., Xia Z., Serreqi A. N., Berrada M., Rodrigues A., Wang D.,

Buschmann M. D., Gupta Ajay (2003), “A validated 1H-NMR method for

the determination of the degree of deacetylation of chitosan”, Journal of

Pharmaceutical and Biomedical Analysis, 32, pp. 1149-1158.

51. Li L., Li B., Cheng D., Mao L. (2010), “Visual detection of melamine in

raw milk using gold nanoparticles as colorimetric probe”, Food Chemistry,

122, pp. 895–900.

52. Liny P., Divya T. K., Barasa M., Nagaraj B., Kríhnamurthy N. B. and Dinesh

R. (2012), “Preparation of gold nanoparticles from helianthus annuus (Sun

flower) flowers and evaluation of their antimicrobial activities”, International

Journal of Pharmacy and Biological Sciences, 3, pp. 439-446.

53. Liu M. Z., Guyot-Sionnest P. (2005), “Mechanism of silver (I)-assisted growth

of gold nanorods and bipyramids”, Journal of Physical Chemistry B, 109, pp.

22192-22200.

54. Liu X., Huang H., Liu G., Zhou W., Chen Y., Jin Q. and Ji J. (2013),

“Multidentate zwitterionic chitosan oligosaccharide modified gold

nanoparticles: stability, biocompatibility and cell interactions”, Nanoscale, 5,

pp. 3982–3991.

55. Lokina S., Narayanan V. (2013), “Antimicrobial and Anticancer Activity of

Gold Nanoparticles Synthesized from Grapes Fruit Extract”, Chemical Science

Transactions, 2(S1), pp. S105-S110. 2006

56. Lu S., Song X., Cao D., Chen Y., Yao K. (2004), “Preparation of water-

soluble chitosan”, Journal of Applied Polymer Science, 91, pp. 3497 – 3503.

57. Lu Y., Wei G., Peng J. (2004), “Radiation degradation of chitosan in the

presence of H2O2”, Chinese Journal of Polymer Science, 22 (5), pp. 439-444.

58. Ma P., Liang F., Sun Y., Jin Y., Chen Y., Wang X., Zhang H., Gao D., Song

D. (2013), “Rapid determination of melamine in milk and milk powder by

surface-enhanced Raman spectroscopy and using cyclodextrin-decorated

silver nanoparticles”, Microchimica Acta, 180, pp. 1173–1180.

59. Martin M. N., Basham J. I., Chando P., Eah S. K. (2010), "Charged gold

nanoparticles in non-polar solvents: 10-min synthesis and 2D self-assembly",

Langmuir, 26, pp. 7410- 7415.

60. Mathew W. (2012), The Synthesis and Characterization of Gold and Silver

Nanoparticles in Formal and Informal Settings, Materials Engineering

Department, California Polytechnic State University, San Luis Obispo.

61. McCrudden Francis H. (2008), Uric Acid: The chemistry, Physiology and

Phathology, Bamuel Usher, Havard University.

62. Nair S. S., John S. A., Sagara T. (2009), “Simultaneous determination of

paracetamol and ascorbic acid using tetraoctylammonium bromide capped

gold nanoparticles immobilized on 1,6-hexanedithiol modified Au

electrode”, Electrochimica Acta, 54, pp. 6837–6843.

63. Nguyen Ngoc Long, Le Van Vu, Chu Dinh Kiem, Sai Cong Doanh, Cao Thi

Nguyet, Pham Thi Hang, Nguyen Duy Thien, Luu Manh Quynh (2009),

“Synthesis and optical properties of colloidal gold nanoparticles”, Journal of

Physics, 187, pp. 234 – 243.

64. Nguyen Ngoc Duy, Dang Xuan Du, Dang Van Phu, Le Anh Quoc, Bui Duy

Du, Nguyen Quoc Hien (2013), “Synthesis of gold nanoparticles with seed

enlargement size by -irradiation and investigation of antioxidant

activity”, Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering

Aspects, 436, pp. 633-638.

65. Nguyen Quoc Hien, Dang Van Phu, Nguyen Ngoc Duy, Le Anh Quoc

(2012), “Radiation synthesis and characterization of hyaluronan capped gold

nanoparticles”, Carbohydrate Polymers, 89, pp. 537- 541.

66. Nguyen Tue Anh, Dang Van Phu, Nguyen Ngoc Duy, Bui Duy Du, Nguyen

Quoc Hien (2010), “Synthesis of alginate stabilized gold nanoparticles by -

irradiation with controllable size using different Au3+

concentration and seed

particles enlargement”, Radiation Physics and Chemistry, 79, pp. 405-408.

67. Nikoobakht Babak and El-Sayed Mostafa A. (2003), “Preparation and

Growth Mechanism of Gold Nanorods (NRs) Using Seed-Mediated Growth

Method”, Chemistry of Materials, 15, pp. 1957-1962.

68. Niu L. M., Li N. B., Kang W.J. (2007), “Electrochemical behavior of uric

acid at a penicillamine self-assembled gold electrode”, Microchimica Acta,

159, pp. 57–63.

69. Orendorff C. J., Murphy C. J. (2006), “Quantitation of Metal Content in the

Silver-Assisted Growth of Gold Nanorods”, Journal of Physical Chemistry

B, 110, pp. 3990-3994.

70. Park K. (2006), Synthesis, Characterization, and Self –Assembly of Size

Tunable Gold Nanorods, A Dissertation Presented to The Academic Faculty,

In Partial Fulfillment of the Requirements for the Degree Doctor of

Philosophy in the School of Polymer, Textile and Fiber Engineering, Georgia

Institute of Technology.

71. Park K., Drummy L. F., Wadams R. C., Koerner H., Nepal D., Fabris L.,

and Varia R. A. (2013), “Growth Mechanism of Gold Nanorods”, Chemistry

of Materials, 25, pp. 555−563.

72. Perell´o J., Sanchis P., Grases F., (2005), “Determination of uric acid in

urine, saliva and calcium oxalate renal calculi by high-performance liquid

chromatography/mass spectrometry”, Journal of Chromatography B, 824,

pp. 175–180.

73. Pérez-Juste J., Liz Marzán L. M., Carnie S., Chan D. Y. C., and Murvaney

P. (2004), “Electric-Field-Directed Growth of Gold Nanorods in Aqueous

Surfactant Solutions”, Advanced Functional Materials, 14 (6), pp. 571-579.

74. Perrault S. D, Chan W. C. W. (2009), "Synthesis and Surface Modification

of Highly Monodispersed, Spherical Gold Nanoparticles of 50-200 nm",

Journal of the American Chemical Soceity, 131, pp. 17042-17043.

75. Ping H., Zhang M., Li H., Li S., Chen Q., Sun C., Zhang T. (2012), “Visual

detection of melamine in raw milk by label-free silver nanoparticles”, Food

Control, 23, pp. 191 – 197.

76. Pornpattananangkul D., Zhang L., Olson S., Aryal S., Obonyo M., Vecchio

K., Huang C.-M. and Zhang L. (2011), “Bacterial Toxin-Triggered Drug

Release from Gold Nanoparticle-Stabilized Liposomes for the Treatment of

Bacterial Infection”, Journal of the American Chemical Society, 133, pp.

4132–4139.

77. Pradeep T. (2005), Nano: the essentials understanding nanoscience and

nanotechnology, Tata McGraw-Hill, India.

78. Prema P. and Thângpandiyan S. (2013), “In-vitro antibacterial activity of

gold nanoparticles capped with polysaccharide stabilizing agents”,

International Journal of Pharmacy and Pharmaceutical Sciences, 5 (1), pp.

310-314.

79. Qin C., Li H., Xiao Q., Liu Y., Zhu J., Du Y. (2006), “Water soluble of

chitosan and its antimicrobial activity”, Carbohydrate Polymers, 63, pp. 367-

374.

80. Rajeshkumar S., .Malarkodi C., Vanaja M., Gnanajobitha G., Paulkumar K.,

Kannan C. and Ankmn GEadurai G. (2013) “Antibacterial activity of algae

mediated synthesis of gold nanoparticles from Turbinaria conoides”, Der

Pharma Chemica, 5 (2), pp. 224-229.

81. Rastar A., Yazdanshenas M. E., Rashidi A., Bidoki S. M. (2013),

“Theoretical Review of Optical Properties of Nanoparticles”, Journal of

Engineered Fibrers and Fabrics, 8, pp. 85-97.

82. Raveendran P., Fu J., Wallen S. L. (2006), “A simple and green method for

the synthesis of Au, Ag, and Au–Ag alloy nanoparticles”, Green Chemistry,

8, pp. 34 – 38.

83. Rinaudo M. (2006), “Chitin and chitosan: Properties and application”,

Progress in Polymer Science, 31, pp. 603-632.

84. Rotta J., Minati E., Manique Baret P. L. (2011), “Determination of structural

and mechanical properties, diffractometry, and thermal analysis of chitosan

and hydroxypropylmethylcellulose (HPMC) films plasticized with sorbitol”,

Ciência e Tecnologia de Alimentos Campinas, 31 (2), pp. 450-455.

85. Salman M., El-Sayed S. A. H., Al-Amoudi M. S., Salman L., Mohammed T.

and Bazaid S. A. (2012), “ Identification and Determination of Melamine in

Milk by High Performance Liquid Chromatography – UV Detector”, Der

Pharma Chemica, 4 (2), pp. 737-748.

86. Samal A. K., Sreeprasad T. S., Pradeep T. (2010), “Investigation of the role of

NaBH4 in the chemical synthesis of gold nanorods”, Journal of Nanoparticles

Research, 12, pp. 1777–1786.

87. Seoudi R., Said D. A. (2011), “Studies on the Effect of the Capping

Materials on the Spherical Gold Nanoparticles Catalytic Activity”, World

Journal of Nano Science and Engineering, 1, pp. 51-61.

88. Sha H., DingBin L., Zhuo W., KaiYong C., XingYu J. (2011), “Utilization

of unmodified gold nanoparticles in colorimetric detection”, Science China

Physics, Mechanics Astronomy, 54 (10), pp. 1757–1765.

89. Sharma V., Kyoungweon P., Mohan S. (2009), “Colloid dispersion of gold

nanorods: Historical background, optical properties, seed-mediated

synthesis, shape separation and self-assembly”, Material Science and

Engineering R, 65, pp. 1-38.

90. Shih C. M., Shieh Y. T., Twu Y. K. (2009), “Preparation of gold

nanopowders and nanoparticles using chitosan suspensions”, Carbohydrate

Polymers, 78, pp. 309-315.

91. Shipway A. N., Lahav M., Willner I. (2000), “Nanostructured Gold Colloid

Electrodes”, Advanced Materials, 12 (13), pp. 993 – 998.

92. Siemieniec J. (2013), “Synthesis of silver and gold nanoparticles using

methods of green chemistry”, Chemik, 67 (10), pp. 842–847.

93. Sisco P. N. (2010), Gold nanorods: Applications in chemical sensing,

biological imaging and effects on 3-dimentional tissue culture, Dissertation

submitted in partial fulfillment of the requirements for the degree of Doctor

of Philosophy in Chemistry in the Graduate College of the University of

Illinois at Urbana-Champaign.

94. Stanknov M., Djurdjevi P., Stankov D.,(2003), “Determination of uric acid

in human serum by an enzymatic method using N-methyl-N-(4-

aminophenyl)-3- methoxyaniline reagent”, Journal of Serbian Chemical

Society, 68, pp. 691–698.

95. Suhaimi D., Lily Suhaida M.S., Is mail M. and Wan Syahidah H. (2011),

“Monitoring of melamine in milk and feed using elisa and LCMS/MS

screening methods”, Malaysian Journal of Veterinary Research, 2 (2), pp. 1-

8.

96. Susanne K. (2011), Seed-mediated Synthesis of High Aspect Ratio Nanorods

and Nanowires of Gold and Silver, A dissertation submitted to ETH

ZURICH for the degree of Dr. sc. ETH Zürich Dipl.-Ing. Univ., Technische

Universität München.

97. Sun C., Qu R., Chen H., Ji C., Wang C., Sun Y., Wang B. (2008),

“Degradation behavior of chitosan chains in the „green‟ synthesis of gold

nanoparticles”, Carbohydrate Research, 343, pp. 2595-2599.

98. Tian X., Cheng C., Yuan H., Du J., Xiao D., Xie S., Choi M. M. F.,(2012),

“Simultaneous determination of l-ascorbic acid, dopamine and uric acid with

gold nanoparticles–β-cyclodextrin–graphene-modified electrode by square

wave voltammetry”, Talanta, 93, pp. 79– 85.

99. Tran Thai-Hoa, Nguyen Thanh-Dinh (2011), “Controlled growth of uniform

noble metal nanocrystals: Aqueous-based synthesis and some applications in

biomedicine”, Colloids and Surfaces B: Biointerfaces, 88, pp. 1– 22.

100. Turkevich J., Stevenson P.C., Hillier J. (1951), "A study of the nucleation

and growth processes in the synthesis of colloidal gold", Discussions of

Faraday Soceity, 11, pp. 55-75.

101. Ujang Z., Diah M., Rashid A. H. A., Halim A. S. (2011), “The

Development, Characterization and Application of Water Soluble Chitosan”,

Biotechnology of Biopolymers, 34, pp. 100-130.

102. Verma S. S., Jagmeet S. S. (2012), “Influence of aspect ratio and

surrounding medium on Localized Surface Plasmon Resonance (LSPR) of

gold nanorod”, Optical Society of India, 41 (2), pp. 89-93.

103. Vigderman L., Bishnu P. K., Euger R. Z. (2012), “Functional Gold

Nanorods: Synthesis, Self-assembly and Sensing Applications”, Advanced

Materials, 24, pp. 4811-4841.

104. Vulcu A., Grosana C., Muresanb L. M., Pruneanua S., Olenic L. (2013)

“Modified gold electrodes based on thiocytosine/guanine-gold nanoparticles

for uric and ascorbic acid determination”, Electrochimica Acta, 88,pp. 839–

846.

105. Wang C., Yuan R., Chai Y., Chen S., Hu F., Zhang M. (2012),

“Simultaneous determination of ascorbic acid, dopamine, uric acid and

tryptophan on gold nanoparticles/overoxidized-polyimidazole composite

modified glassy carbon electrode”, Analytica Chimica Acta, 741, pp. 15– 20.

106. Wang J. (2006), Analytical Electrochemistry, 3rd

Edition, John Wiley & Sons

Inc., USA. growth

107. Wang S. M., Huang Q. Z., Wang Q. S. (2005), “Study on the synergetic

degradation of chitosan with ultraviolet light and hydrogen peroxide”,

Carbohydrate Research, 340,pp. 1143–1147.

108. Wang Z. L., Mohamed M. B., Link S., El-Sayed M. A. (1999),

“Crystallographic facets and shapes of gold nanorods of different aspect

ratios” , Surface Science, 440, pp. L809 – L814.

109. Wang Y., (2011), “The electrochemistry of uric acid at a gold electrode

modified with L-cysteine, and its application to sensing uric urine”,

Microchimica Acta 172, pp. 419–424.

110. Wei D., Qian W. (2008), “Facile synthesis of Ag and Au nanoparticles

utilizing chitosan as a mediator agent”, Colloids and Surfaces B:

Biointerfaces, 62, , pp. 136-142.

111. Wei D., Qian W., Shi Y., Ding S., Sia Y. (2007), “Mass synthesis of single-

crystal gold nanosheets based on chitosan”, Carbohydrate Research, 342, pp.

2494-2499.

112. Wei F., Lam R., Cheng S., Lu S., Ho D., Li N. (2010), “Rapid detection of

melamine in whole milk mediated by unmodified gold nanoparticles”,

Applied Physics Letters, 96, pp. 133 – 136.

113. Wei Q., Jian J., and Jiacong S. (2008), “pH Controlled Synthesis of High

Aspect-Ratio Gold Nanorods”, Journal of Nanoscience and Nanotechnology,

8, pp. 5708-5714.

114. Wiesner J., Wokaun A. (1989), “Anisometric gold colloids. Preparation,

characterization, and optical properties”, Chemical Physic Letter, 157, pp.

569 – 575.

115. Wu H. Y., Chu H-C., Kuo T-J., Kuo C-L., Huang M. H. (2005), “Seed-

Mediated Synthesis of High Aspect Ratio Gold Nanorods with Nitric Acid”,

Chemistry of Materials, 17 (25), pp. 6447-6451.

116. Xia F., Zuob X., Yang R., Xiao Y., Kang D., Bélisleb A. V., Gong X.,

Yuena J. D., Hsua B. B. Y., Heegera A. J., Plaxcob K. W. (2010),

“Colorimetric detection of DNA, small molecules, proteins, and ions using

unmodified gold nanoparticles and conjugated polyelectrolytes”, Applied

Biological Science, 107 (24), pp. 10837 – 10841.

117. Xia Y., Xiong Y., Lim B., Skrabalak S. E. (2009), “Shape-controlled

synthesis of metal nanocrystals: Simple chemistry meets complex physics?”,

Angewandte. Chemie International Edition, 48, pp. 60-103.

118. Xiang Y., Wu X., Liu D., Feng L., Zhang K., Chu W., Zhou W., Xie S.

(2008), “Tuning the morphology of gold nanocrystals by switching the

growth of {110} facet from restriction to preference”, Journal of Physical

Chemistry C, 112, pp. 3203-3208.

119. Xue Y., Zhao H., Wu Z., Li X., He Y., Yuan Z., (2011), “The comparison of

different gold nanoparticles/graphene nanosheets hybrid nanocomposites in

electrochemical performance and the construction of a sensitive uric acid

electrochemical sensor with novel hybrid nanocomposites”, Biosensors and

Bioelectronics, 29, pp. 102– 108.

120. Yang Z., Hu G., Chen X., Zhao J., Zhao G., (2007), “The nano-Au self-

assembled glassy carbon electrode for selective determination of epinephrine

in the presence of ascorbic acid ”, Colloids and Surfaces B: Biointerfaces,

54, pp. 230–235.

121. Ye X., Jin L., Caglayan H., Chen J., Xing G., Zheng C., Nguyen V. D.,

Kang Y., Engheta N., Kagan C. R., and Murray C. B. (2012), “Improved

Size-Tunable Synthesis of Monodisperse Gold Nanorods through the Use of

Aromatic Additives”, Journal of American Chemical Society, 6 (3), pp.

2804–2817.

122. Ying Y. , Chang S-S. , Lee C-L. , Wang C. R. C. (1997), “Gold Nanorods:

Electrochemical Synthesis and Optical Properties”, Journal of Physical

Chemistry B, 101 (34), pp. 6661–6664.

123. Yo Li Chen (2008), Preparation and characterization of water-soluble

chitosan gel for skin hydration, Thesis submitted in fulfillment of the

requirements for the degree of Master of Science, Universiti Sains Malaysia.

124. Zawrah M. F. and Sherein I. Abd El-Moez (2011), “Antimicrobial Activities

http://pubs.acs.org/action/doSearch?action=search&author=Chang%2C+S&qsSearchArea=author

http://pubs.acs.org/action/doSearch?action=search&author=Lee%2C+C&qsSearchArea=author

http://pubs.acs.org/action/doSearch?action=search&author=Wang%2C+C+R+C&qsSearchArea=author

of Gold Nanoparticles against Major Foodborne Pathogens”, Life Science

Journal, 8(4), pp. 37-45.

125. Zhang L., Wenxin N., Guobao X. (2012), “Synthesis and applications of

noble nanocrystals with high-enegry facets”, Nano Today, 7, pp. 586-605.

126. Zhen W. (2013), “Plasmon-resonant gold nanoparticles for cancer optical

imaging”, Science China: Physics, Mechanics Astronomy, 56, pp. 506-

513.

127. Ziegler C., Eychmuller A. (2011), “Seeded growth synthesis of uniform gold

nanoparticles with diameters of 15-300 nm”, The Journal of Physical

Chemistry C, 115, pp. 4502-4506.

Trang web

128. http://tapchithucpham.com/?p1154.

PHẦN PHỤ LỤC

Phụ lục 1: Kết quả ghi phổ GPC của WSC3hOX



Phụ lục 4: Kết quả xác định độ nhớt của hỗn hợp dung dịch WSC và HAuCl4

trƣớc và sau phản ứng

STT τ0 τ1 τ2

1 56 127 98

2 56 128 97

3 57 127 96

TB 56 127 97

tđ = /o = /o 2,3 1,7

r = (-o)/o = tđ-1 = /o-1 1,3 0,7

Phụ lục 5: Phổ HPLC xác định melamine của mẫu sữa 001







Phụ lục 12: (A) Đƣờng von-ampe hòa tan của UA theo các lần thêm chuẩn

(B) Đƣờng von-ampe hòa tan của UA trong 4 lần lặp lại

(1): Điệncực GCE, (2): Điệncực GCE/GNPs, (3): Điệncực GCE/L-cys/GNP

(1B)

(1A) (2A) (3A)

(2B) (3B)

Phụ lục 13: (A) Đƣờng von-ampe hòa tan của UA theo các lần thêm chuẩn

(B) Đƣờngvon-ampe hòa tan của UA trong 4 lần lặp lại

(1): 0,5.10-3

(M), (2): 1.10-3

(M), (3): 2.10-3

(M), (4): 4.10-3

(M), (5):8.10-3

(M)

(A) (B)

1)

2)

3)

Phụ lục 14: Đƣờng von-ampe hòa tan của UA tai các giá trị pH khác nhau

(1): pH = 2,2, (2): pH = 3,2, (3): pH = 4,1, (4): pH = 4,8, (5): pH = 5,8,

(6): pH=6,8, (7): pH= 8 , (8): pH= 8,8

5)

(A) (B)

(1)

4)

(2) (3) (4)

(7) (8) (6) (5)

Phụ lục 15: (A) Các đƣờng von-ampe hòa tan xác định mẫu NT1

(B) Các đƣờng von-ampe hòa tan – thêm C0

(A) (B)


(B) Các đƣờng Von-ampe hòa tan – thêm C0

(A) (B)


(B) Các đƣờng von-ampe hòa tan– thêm C0

(A) (B)

Phụ lục 18: Các đƣờng von-ampe hòa

tan xác định mẫu nƣớc tiểu NT2

Phụ lục 19: Các đƣờng von-ampe hòa

tan xác định mẫu NT3

Phụ lục 20: (A) Các đƣờng von-ampe hòa tan xác định mẫu HT1


(A) (B)





(A) (B)

(A) (B)

Phụ lục 23: Đƣờng von-ampe hòa tan xác định mẫu(A) : HT3, (B) : HT5

Phụ lục 24: Các đƣờng von-ampe hòa tan xác định mẫu NT4 (lần 2)

(A) (B)

Documents

NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO VÀNG NANO VÀ MỘT SỐ ỨNG DỤNG · 2020-02-20 · bỘ giÁo dỤc vÀ ĐÀo tẠo ĐẠi hỌc huẾ lÊ thỊ lÀnh nghiÊn cỨu chẾ tẠo vÀng