Xem mẫu
- TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM, ĐẠI HỌC HUẾ | HNKHT 2018
NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP NANO ĐỒNG VÀ ỨNG DỤNG
LÊ MỸ HẠNH1, VÕ VĂN TÂN2
1
Học viên Cao học, Khoa Hóa học, Trường Đại học Sư phạm, Đại học Huế
2
Trường Đại học Sư phạm, Đại học Huế
Tóm tắt: Phương pháp tổng hợp xanh nano đồng bằng cách sử dụng các dịch chiết
lá chè xanh và vỏ trái chuối hột với dung dịch đồng nitrat đã được nghiên cứu. Phổ
UV-Vis của nano đồng trong dịch chiết vỏ trái chuối hột tươi và dịch chiết lá chè tươi
cho peak có cường độ lớn với bước sóng đặc trưng của nano đồng từ 560 – 580 nm.
Ảnh TEM cho thấy nano Cu có dạng hình cầu, phân bố đồng đều với kích thước từ
4,18 – 5,11 nm. Dung dịch nano đồng tổng hợp được có hoạt tính kháng các chủng vi
khuẩn gram (+) là Staphylococcus aureus và gram (-) là Escherichia coli.
Từ khóa: Nano đồng, dịch chiết lá chè, kháng khuẩn.
1. ĐẶT VẤN ĐỀ
Các nghiên cứu gần đây cho thấy các hạt nano đồng có tính năng ưu việt không kém gì
các hạt nano vàng, bạc, đặc biệt tính kháng khuẩn. Nano đồng đã được tổng hợp bằng nhiều
phương pháp khác nhau, thường hướng đến mục tiêu chung là tạo ra các hạt nano có kích thước
nhỏ, độ đồng đều cao nhằm khai thác tối đa khả năng ứng dụng [4]. Quá trình tổng hợp xanh
bằng cách sử dụng chiết xuất các loại thực vật đóng một vai trò quan trọng, bởi đó là con đường
ít tốn kém, thân thiện với môi trường và không liên quan đến bất kỳ hóa chất độc hại. Đặc biệt,
đây là phương pháp tổng hợp sạch các hạt nano, an toàn để ứng dụng trong các lĩnh vực y sinh
học [1, 2].
Dịch chiết từ lá chè xanh (Camellia sinenssis) và vỏ trái chuối hột (Musa balbisiana Colla)
là nguyên liệu rất phổ biến, có chứa nhiều catechin, flavanoid, polyphenol,… [3, 5, 6] những
thành phần này khử hiệu quả cũng như ổn định trong quá trình tạo nano đồng.
Trong bài báo này, chúng tôi sử dụng phương pháp xanh để tổng hợp hạt nano đồng bằng
cách sử dụng các chất chiết xuất là dịch chiết lá chè xanh và vỏ trái chuối hột với dung dịch
đồng nitrat.
2. THỰC NGHIỆM
2.1. Hóa chất, nguyên liệu
- Cu(NO3)2, C2H5OH, một số hóa chất khác, nước cất.
- Lá chè xanh, trái chuối hột được thu mua tại chợ Đông Ba, thành phố Huế, sau đó rửa
sạch rồi bảo quản kín trong tủ lạnh (8oC).
2.2. Phương pháp nghiên cứu
- Phương pháp tổng hợp: Sử dụng phương pháp tổng hợp xanh bằng dịch chiết chè xanh
và vỏ trái chuối hột để tổng hợp nano đồng, thân thiện với môi trường [1, 2].
- Phương pháp đánh giá sản phẩm: Sử dụng các phương pháp: phổ UV-Vis khảo sát hiệu
ứng Plasmon của bề mặt nano đồng bằng thiết bị UV-1800 và phổ hồng ngoại khảo sát các hợp
chất hữu cơ làm bền nano đồng bằng thiết bị FT-IR (Shimadzu – Nhật Bản) tại Trường Đại
học Sư phạm, Đại học Huế. Ảnh TEM chụp hình thái hạt nano bạc trên thiết bị (HF-3300,
Hitachi) tại Viện Khoa học Vật liệu, Viện Hàn lâm Khoa học Việt Nam. Thử nghiệm hoạt tính
sinh học trên chủng vi khuẩn tại viện Hóa học, Viện Hàn lâm Khoa học Việt Nam.
240
- KỶ YẾU HỘI NGHỊ KHOA HỌC TRẺ 2018 | 11/2018
3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
3.1. Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình chiết lá chè và vỏ trái chuối hột
3.1.1. Nghiên cứu điều chế dịch chiết
a) b)
Hình 1. Phổ hồng ngoại dịch chiết lá chè (a) và dịch chiết vỏ trái chuối hột (b)
Từ các phổ hồng ngoại ở hình 1, có thể thấy các peak của cả hai loại dịch chiết lá chè và
vỏ trái chuối hột đều có dạng tương tự nhau: 3427,51 – 3354,21 cm-1 (nhóm –OH liên kết hiđro),
1656,85 - 1647,21 cm-1 (nhóm COO-), 1280,73 – 1274,95 cm-1 (eter). Các nhóm chức này là
của các hợp chất polyphenol, flavonoid, alkaloid và là đặc trưng của dịch chiết lá chè và vỏ trái
chuối hột có thể tham gia phản ứng tạo nano Cu.
Che tuoi
2.4 Dich chiet
Che tuoi
2.2
Che kho
2.0
1.8
Mat do quang, (dvtd)
1.6
1.4 Che kho
1.2
1.0
0.8
Dich chiet
0.6
0.4
0.2
0.0
555 570 585 600 615 630
a) Buoc song, nm
b)
Hình 2. Phổ UV-Vis so sánh mật độ quang của dịch chiết và dung dịch nano
từ dịch chiết lá chè (a), dịch chiết vỏ chuối hột (b)
Từ phổ UV-Vis trên hình 2, có thể thấy dịch chiết lá chè và dịch chiết vỏ trái chuối hột
chưa tham gia phản ứng với dung dịch Cu(NO3)2 nên không cho peak đặc trưng.
Các đường phổ UV-Vis của sản phẩm nano Cu tạo thành từ dịch chiết lá chè và dịch chiết
vỏ trái chuối hột với dung dịch Cu(NO3)2 cho peak đặc trưng của nano đồng nằm trong khoảng
từ 550 – 600 nm; cũng nhận thấy mật độ quang của dịch chiết chè tươi (2,26323 đvtđ) là mạnh
hơn chè khô (1,26783 đvtđ) và mật độ quang của dịch chiết vỏ trái chuối hột tươi (2,52324
đvtđ) là mạnh hơn vỏ trái chuối hột khô (1,77826 đvtđ). Điều này đúng, bởi vì cùng một đơn vị
khối lượng thì chè khô và vỏ chuối hột khô có các hợp chất hữu cơ đã bị mất tác dụng nên khả
năng tạo nano đồng yếu hơn. Từ đó, lựa chọn lá chè tươi và vỏ trái chuối hột tươi để tiến hành
đun lấy dịch chiết.
3.1.2. Ảnh hưởng của tỷ lệ rắn/lỏng tạo dịch chiết
Từ phổ UV-Vis trên hình 3, cho thấy khi tăng khối lượng lá chè hoặc vỏ trái chuối hột từ
5 gam đến 10 gam thì mật độ quang tăng do nồng độ các chất hữu cơ tạo nano đồng trong dịch
chiết tăng. Khi tỷ lệ rắn/ lỏng là 10 g/100 mL thì giá trị mật độ quang (đvtđ) đo được đối với
dịch chiết lá chè là Amax = 2,53830 và đối với dịch chiết vỏ trái chuối hột là Amax = 2,49744,
241
- TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM, ĐẠI HỌC HUẾ | HNKHT 2018
nghĩa là lượng nano đồng tạo thành là tốt nhất. Nếu tiếp tục tăng tỷ lệ rắn/ lỏng đó, thì dung
dịch nước chiết chứa nhiều chất hữu cơ làm hạt nano đồng tạo ra nhanh, dễ bị keo tụ thành các
hạt kích thước lớn hơn (qua ảnh TEM). Do đó, có thể chọn tỷ lệ rắn lỏng tối ưu để hình thành
nano đồng là 10 g/100 mL.
2.6 10g/100ml
5g/100ml
2.4 10g/100ml
2.2 15g/100ml
20g/100ml
2.0
15g/100ml
Mat do quang
1.8
1.6
1.4 20g/100ml
1.2
5g/100ml
1.0
0.8
0.6
0.4
0.2
0.0
540 560 580 600 620 640 660
a) Buoc song, nm b)
Hình 3. Phổ UV-Vis khảo sát ảnh hưởng của tỷ lệ rắn/ lỏng tạo dịch chiết lá chè (a)
và dịch chiết vỏ trái chuối hột (b) đến quá trình hình thành nano đồng
3.2. Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng của dung dịch Cu(NO3)2 đến quá trình hình thành nano đồng
3.2.1. Ảnh hưởng của nồng độ
0,0005M 0,0002M
3,8 0,0003M
3.8 0,0020 mM 0,0002 mM 3,6 0,0004M
3.6 0,0005 mM 3,4 0,0005M
3.4
0,0010 mM 0,0010 mM 3,2 0,0004M
3.2 0,0020 mM 3,0
3.0 2,8
0,0005 mM
2.8
2,6
Mat do quang
2.6
2,4
Mat do quang
2.4 0,0003M
2.2 2,2
2.0 2,0
1.8 1,8 0,0002M
1.6 1,6
0,0002 mM
1.4 1,4
1.2 1,2
1.0 1,0
0.8
0.6
0,8
0.4
0,6
0.2 0,4
0.0
550 575 600 625 650 675 700 725 750 775
555 570 585 600 615 630 645
a) Buoc song, nm
b) Buoc song, nm
Hình 4. Phổ UV-Vis khảo sát ảnh hưởng của nồng độ Cu(NO3)2 đến quá trình
hình thành nano đồng từ dịch chiết lá chè (a) và dịch chiết vỏ trái chuối hột (b)
Từ phổ UV-Vis trên hình 4, cho thấy nồng độ dung dịch Cu(NO3)2 tăng dần từ 0,2 mM
đến 2,0 mM thì giá trị mật độ quang đo được cũng tăng dần, nghĩa là lượng nano đồng tổng hợp
được cũng tăng. Tuy nhiên trong quá trình bảo quản dung dịch chứa hạt nano đồng, thấy xuất
hiện sự kết tủa đồng ở các mẫu có nồng độ 1,0 mM; 2,0 mM. Nghĩa là hạt nano đồng được tạo
thành khi nồng độ dung dịch Cu(NO3)2 từ 1 mM trở lên là không bền trong điều kiện khảo sát.
Do đó có thể chọn nồng độ dung dịch Cu(NO3)2 thích hợp là 0,5 mM, đối với dịch chiết lá chè,
thì mật độ quang (đvtđ) Amax = 2,78320 và nồng độ dung dịch Cu(NO3)2 là 0,2 mM đối với dịch
chiết vỏ chuối hột, thì mật độ quang (đvtđ) Amax = 2,17010. Như vậy dịch chiết lá chè được
phối hợp với nồng độ dung dịch Cu(NO3)2 ở 0,5 mM; còn dịch chiết vỏ trái chuối hột được phối
hợp với nồng độ dung dịch Cu(NO3)2 ở 0,2 mM để tổng hợp nano đồng. Điều này có thể do
thành phần các chất hữu cơ có trong dịch chiết lá chè tham gia phản ứng khử Cu2+ tốt hơn dịch
chiết vỏ trái chuối hột.
3.2.2. Ảnh hưởng của tỷ lệ dịch chiết và dung dịch Cu(NO3)2
Từ phổ UV-Vis trên hình 5, cho thấy nano đồng được tạo ra với tỷ lệ dịch chiết lá chè và
dịch chiết vỏ trái chuối hột với dung dịch Cu(NO3)2 là 1:5 (mL/mL). Kết quả mật độ quang
Amax = 2,90135 đối với dịch chiết lá chè và Amax = 2,65514 đối với dịch chiết vỏ trái chuối hột,
nghĩa là lượng nano đồng tạo thành ở tỷ lệ này là tốt nhất.
242
- KỶ YẾU HỘI NGHỊ KHOA HỌC TRẺ 2018 | 11/2018
Do đó, có thể chọn tỷ lệ dịch chiết lá chè, dịch chiết vỏ trái chuối hột với dung dịch
Cu(NO3)2 tối ưu nhất là 1:5 (mL/mL) để tạo nano đồng. (1)
(1)
1:5
3.0 1:3
1:2
2.8 1:2 1:3
2.6 1:5
1:6
2.4
1:6
2.2
Mat do quang
2.0
1.8
1.6
1.4
1.2
1.0
0.8
0.6
540 550 560 570 580 590 600 610 620 630 640 650
a) Buoc song, nm
b)
Hình 5. Phổ UV-Vis khảo sát ảnh hưởng của tỷ lệ dịch chiết lá chè (a)
và dịch chiết vỏ trái chuối hột (b) với dung dịch Cu(NO3)2
3.2.3. Ảnh hưởng của pH
3.2 pH = 8 pH = 5
3.0 pH = 6
pH = 7
2.8
pH = 8
2.6
pH = 9
2.4 pH = 9
2.2
Mat do quang
2.0
1.8
pH = 7
1.6
1.4 pH = 6
1.2 pH = 5
1.0
0.8
0.6
0.4
0.2
540 555 570 585 600 615 630 645
a) Buoc song, nm
b)
Hình 6. Phổ UV-Vis khảo sát ảnh hưởng của pH đến quá trình hình thành nano đồng
từ dịch chiết lá chè (a) và vỏ trái chuối hột (b)
Từ phổ UV-Vis hình 6, cho thấy giá trị mật độ quang tăng lên dần khi pH tăng từ 5 đến
8. Ở pH = 9 lượng hiđroxit đồng tạo thành, dẫn đến hiện tượng keo tụ, hạt nano đồng tổng hợp
được rất ít, làm giảm mật độ quang. Do đó, có thể chọn giá trị pH tối ưu là 8, đảm bảo giá trị
mật độ quang (đvtđ) khá cao Amax = 3,01312 đối với dịch chiết chè và Amax = 3,31476 đối với
dịch chiết vỏ trái chuối hột.
3.2.4. Ảnh hưởng của thời gian
3.2 35p
10p
3.0
50p 15p
2.8
25p
2.6 25p 35p
2.4 50p
2.2 15p
Mat do quang
2.0
1.8
1.6
1.4 10p
1.2
1.0
0.8
0.6
0.4
0.2
0.0
540 560 580 600 620 640 660 680 700
a) Buoc song, nm
b)
Hình 7. Phổ UV-Vis khảo sát ảnh hưởng của thời gian đến quá trình hình thành nano đồng
từ dịch chiết lá chè (a) và dịch chiết vỏ trái chuối hột (b)
243
- TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM, ĐẠI HỌC HUẾ | HNKHT 2018
Từ phổ UV-Vis hình 7, cho thấy thời gian tổng hợp nano đồng tăng thì mật độ quang
cũng tăng, đối với dịch chiết chè ở thời gian 35 phút cho mật độ quang (đvtđ) Amax = 2,98122;
đối với dịch chiết vỏ trái chuối hột ở thời gian 25 phút cho mật độ quang Amax = 2,87854.
3.2.5. Ảnh hưởng của nhiệt độ
o
90 C
3.0
o
2.8 o t phong
100 C o
2.6 50 C
o
2.4 90 C
o
2.2 100 C
Mat do quang
2.0
1.8
1.6
1.4 o
t phong
1.2
o
1.0 50 C
0.8
0.6
0.4
0.2
0.0
560 580 600 620 640 660 680 700 720 740
a) Buoc song, nm
b)
Hình 8. Phổ UV-Vis khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ đến quá trình hình thành nano đồng
từ dịch chiết lá chè (a) và dịch chiết vỏ trái chuối hột (b)
Từ phổ UV-Vis hình 8, cho thấy khi nhiệt độ tăng dần lên 90oC thì mật độ quang tăng
dần. Khi nhiệt độ ở 90oC thì mật độ quang (đvtđ) đạt giá trị Amax = 3,12011 đối với dịch chiết
chè và Amax = 3,82099 đối với dịch chiết vỏ trái chuối hột. Nhưng khi tăng nhiệt độ trên 90oC
phản ứng xảy ra mạnh làm xuất hiện các hạt có kích thước lớn hơn. Do đó chọn nhiệt độ phản
ứng là 90oC để tổng hợp nano đồng từ dịch chiết lá chè và dịch chiết vỏ trái chuối hột.
3.3. Sản phẩm nano đồng đã tổng hợp được
a)
b) c)
Hình 9. Các hình ảnh nano đồng đã tổng hợp được
Dung dịch nano đồng đã tổng hợp được (a); Ảnh TEM mẫu nano đồng thu được từ
dịch chiết lá chè (b) và dịch chiết vỏ trái chuối hột (c)
Từ ảnh sản phẩm nano đồng đã tổng hợp được trên hình 9 (a), cho thấy nano đồng là dung
dịch trong suốt và có màu đỏ. Kết quả ảnh TEM trên hình 9 (b) và (c) cho thấy, sản phẩm nano
đồng có dạng hình cầu, phân bố tương đối đồng đều. Các hạt nano đồng tổng hợp từ dịch chiết
lá chè có kích thước từ 4,18 nm đến 5,11 nm; sản phẩm nano đồng từ dịch chiết trái chuối hột
244
- KỶ YẾU HỘI NGHỊ KHOA HỌC TRẺ 2018 | 11/2018
có kích thước từ 4,31 nm đến 5,06 nm. Như vậy, các kết quả trên đã khẳng định dịch chiết lá
chè xanh và vỏ trái chuối hột có khả năng khử khá tốt để tạo nano đồng.
3.4. Hoạt tính sinh học của nano đồng
Bảng 1. Kết quả thử hoạt tính sinh học của dung dịch nano đồng đã tổng hợp được
Đường kính vòng vô khuẩn, (mm)
Tên mẫu Gram (+) Gram (-) Nấm
Staphylococcus aureus Escherichia coli Candida albicans
Nano đồng 14 4 0
Dung dịch nano đồng đã tổng hợp được có khả năng kháng 2 chủng vi sinh vật gram (+)
là Staphylococcus aureus và gram (-) Escherichia coli, nhưng không có tác dụng kháng chủng
nấm men Candida albicans.
4. KẾT LUẬN
Đã nghiên cứu tổng hợp nano đồng bằng dịch chiết lá chè ở các điều kiện tối ưu là chiết
dịch chè tươi ở 50oC, trong 30 phút, tỷ lệ rắn/ lỏng là 10 gam/100mL; với dung dịch Cu(NO3)2
tỷ lệ 1:5 (mL/mL) nồng độ 0,5 mM, trong môi trường pH = 8, thời gian tổng hợp tạo nano đồng
là 35 phút, ở nhiệt độ 90oC.
Đã nghiên cứu tổng hợp nano đồng bằng dịch chiết vỏ trái chuối hột ở các điều kiện tối
ưu là chiết dịch vỏ trái chuối hột tươi ở 50oC trong 30 phút, tỷ lệ rắn/lỏng là 10 g/100mL; với
dung dịch Cu(NO3)2 tỷ lệ 1:5 (mL/mL) nồng độ 0,2 mM, trong môi trường pH = 8, thời gian
tổng hợp tạo nano đồng là 25 phút, ở nhiệt độ 90oC.
Phổ UV-Vis của nano đồng trong dịch chiết vỏ trái chuối hột tươi và dịch chiết lá chè
tươi cho peak có cường độ lớn với bước sóng đặc trưng của nano đồng từ 560 – 580 nm.
Ảnh TEM của nano đồng được tổng hợp từ dịch chiết lá chè và dịch chiết vỏ trái chuối
hột cho thấy nano Cu có dạng hình cầu, phân bố đồng đều với kích thước từ 4,18 – 5,11 nm.
Đã thử nghiệm tính hoạt tính sinh học của dung dịch nano đồng tổng hợp được. Kết quả
mẫu thử có hoạt tính kháng các chủng vi khuẩn gram (+) là Staphylococcus aureus (tụ cầu
khuẩn) và gram (-) là Escherichia coli (tiêu chảy).
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] Võ Văn Tân, Ngô Xuân Trí (2017). Nghiên cứu tổng hợp nano bạc từ nitrat bạc bằng dịch chiết
lá chè Truồi. Tạp chí Hóa học và Ứng dụng, số 2 (T.38), tr. 30-33.
[2] Võ Văn Tân, Phan Thị Thủy Tiên, Trần Đồng Linh Chi (2018). Nghiên cứu tổng hợp nano bạc
từ dung dịch AgNO3 với dịch chiết vỏ trái chuối hột, Tạp chí Hóa học và Ứng dụng, số 2 (T.42),
tr. 42-46.
[3] Đặng Ngọc Dung, Phạm Thiện Ngọc, Nguyễn Thị Hà (2002). Chiết xuất và đánh giá sơ bộ
thành phần polyphenol lá chè xanh Việt Nam, Tạp chí Nghiên cứu Y học, số 18, tr.35 – 39.
[4] Cao Văn Dư, Nguyễn Thị Phương Phong, Nguyễn Thị Kim Phượng (2013). Nghiên cứu tổng
hợp và điều chỉnh kích thước hạt nano đồng trong hệ glycerin/PVP, Tạp chí Hóa học, T.51 (2C),
tr. 745-749.
[5] Bùi Mỹ Linh, Huỳnh Tú Quyên (2001). Chiết xuất và phân lập một số hợp chất kém phân cực
trong chuối hột, Tạp chí Y học thành phố Hồ Chí Minh, phụ bản số 6, tr. 145 - 147.
[6] Arawande JO, Komolafe EA (2010). Antioxidative potentials of banana and plantain peel
extracts on crude palm oil, Ethnobot Leafl 14:559–569.
245
- TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM, ĐẠI HỌC HUẾ | HNKHT 2018
Title: THE SYNTHESIS OF COPPER NANO PARTICLES AND APPLICATION
Abstract: The synthesis of copper nano particlest with reducing agents, obtains from the extracts of
dried fresh tea leaf and banana skin are researched. The results shows that the extracts from fresh tea
leaf and banana skin are better than other. The absorption spectrum of Cu particles is in the 560 – 580
nm band. TEM shows copper nano particles are spheres with size of 4.18 – 5.11 nm. The antibacterial
activity of Cu- nano has been tested, which is efficient against bacterial strains of Staphylococcus aureus
and Escherichia coli.
Keywords: Copper nano, tea leaf, Musa balbisiana Colla, antibacterial activity.
246
nguon tai.lieu . vn
