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
- Xem thêm -