Tài liệu NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO VÀNG NANO VÀ MỘT SỐ ỨNG DỤNG

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+]/[Au3+] 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 1 66 H-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 3.7. Giá trị cực đại hấp thụ (Amax) của các mẫu sau các thời gian lưu trữ 77 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 3.11. Giá trị cực đại hấp thụ (Amax) của các mẫu sau các thời gian lưu trữ 86 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, WSC6hOX 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+]/[Au3+]: 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+]/[Au3+] 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 4 loại vi khuẩn 150 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 1