LA38.001_Nghiên cứu chế tạo vàng nano và một số ứng dụng
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 NaBH 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 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.
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
