Tổng quan
Tổng quan về nano Bạc
Kim loại bạc đã được người Caldians phát hiện từ năm 4000 TCN và là kim loại được sử dụng phổ biến thứ ba sau vàng và đồng Với sự tiến bộ trong khoa học và công nghệ, bạc không chỉ được dùng làm trang sức mà còn nổi bật với khả năng kháng khuẩn mạnh mẽ Sự gia tăng các bệnh nhiễm trùng do vi sinh vật đã thu hút sự quan tâm của các nhà khoa học đối với nano bạc Nano bạc sở hữu nhiều tính chất đặc trưng và hữu ích, như tính xúc tác và khả năng dẫn điện, dẫn nhiệt, mà những đặc tính này phụ thuộc vào kích thước, hình dáng và hóa bề mặt của nó.
Nano bạc là các hạt bạc có kích thước từ 1-100 nanomet, với kích thước trung bình khoảng 25 nanomet trong dung dịch Khi bạc ở dạng nano, diện tích tiếp xúc của nó được tăng cường, dẫn đến khả năng kháng khuẩn, virus và nấm cao hơn.
2.1.1 Tính chất chung của Bạc và AgNPs
Bạc là kim loại có khả năng dẫn điện xuất sắc nhờ vào mật độ điện tử tự do cao, dẫn đến điện trở thấp Kích thước hạt nhỏ của nano bạc giúp tăng cường tính dẫn điện, vì vậy nó thường được sử dụng làm linh kiện dẫn điện trong bảng mạch điện tử.
Nguyên tử trong mạng tinh thể bạc liên kết với các nguyên tử lân cận tạo thành các liên kết bền, được gọi là số phối vị Số phối vị càng lớn, nghĩa là nguyên tử có nhiều liên kết bền hơn, sẽ dẫn đến việc tăng nhiệt độ nóng chảy của vật liệu Tuy nhiên, số phối vị thay đổi theo vị trí của nguyên tử; cụ thể, nguyên tử ở bề mặt có số phối vị nhỏ hơn so với nguyên tử ở trung tâm Do đó, việc tăng diện tích bề mặt sẽ làm giảm nhiệt độ nóng chảy của vật liệu.
Khi hạt nano bạc tiếp xúc với ánh sáng có bước sóng nhất định, trường điện từ của ánh sáng kích thích các điện tử tự do trong kim loại dao động Điều này dẫn đến sự phân tách điện tích trong mạng tinh thể ion, tạo ra dao động lưỡng cực theo phương điện trường ánh sáng Biên độ dao động đạt cực đại tại một tần số cụ thể, được gọi là hiện tượng cộng hưởng plasmon bề mặt (Surface Plasmon resonance).
Khi tần số ánh sáng tới cộng hưởng với tần số nội tại của electron dẫn gần bề mặt hạt nano, hiện tượng hấp thụ và tán xạ ánh sáng xảy ra mạnh mẽ Trong phổ hấp thụ và tán xạ, dải cộng hưởng plasmon bề mặt xuất hiện với cường độ cực đại Tính chất quang của hạt nano bạc chịu ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố như mật độ, hình dáng, kích thước và môi trường xung quanh Đỉnh phổ hấp thụ sẽ dịch về phía bước sóng ngắn khi kích thước hạt giảm và dịch về phía bước sóng dài khi kích thước hạt tăng lên.
Chính vì vậy, hạt nano bạc được ứng dụng trong chế tạo các bộ phận cảm ứng và lọc quang học trong các thiết quang học.
2.1.2 Khả năng kháng khuẩn của AgNPs
Nano bạc nổi bật với khả năng diệt khuẩn vượt trội, nhờ vào đặc tính kháng khuẩn của nó Hiệu quả kháng khuẩn của AgNPs phụ thuộc vào kích thước, độ pH và nồng độ ion trong môi trường Khi bạc ở dạng nano, diện tích bề mặt tiếp xúc với vi khuẩn và nấm được gia tăng, từ đó nâng cao hiệu quả diệt khuẩn của nano bạc.
AgNPs giải phóng các ion Ag +, là cơ chế chính trong hoạt động kháng khuẩn của chúng Để duy trì tính kháng khuẩn và độc tính đối với vi sinh vật, Ag cần ở trạng thái ion hóa Các ion Ag + tạo phức với nucleic acid và các nhóm photphat, tương tác đặc biệt với nucleoside Nghiên cứu cho thấy đặc tính kháng khuẩn của nano bạc xuất phát từ lực hút tĩnh điện giữa tế bào vi sinh vật âm tính và hạt nano bạc dương tính, tạo liên kết với peptidoglycan, ức chế chức năng vận chuyển qua màng tế bào, từ đó làm tê liệt vi khuẩn Tuy nhiên, đối với con người và động vật bậc cao, thành tế bào được bao bọc bởi hai lớp lipoprotein bền vững, ngăn cản sự xâm nhập của các ion bạc, do đó AgNPs không gây hại cho con người và động vật bậc cao.
Hình 2.1: Tác động của AgNPs khi tiếp xúc với thành tế bào của vi khuẩn 12
Khi các ion Ag+ được tế bào hấp thụ, enzym hô hấp bị ngưng hoạt động, dẫn đến sự sản xuất các loại oxy phản ứng (ROS) và làm gián đoạn quá trình giải phóng adenosine triphosphat (ATP) Ngoài ra, các ion Ag+ có khả năng liên kết với các base của DNA, trung hòa điện tích của gốc phosphate, từ đó ngăn chặn quá trình sao chép DNA, gây ra sự kiềm chế hoặc chết của vi sinh vật.
Hình 2.2: Quá trình gây chết tế bào vi khuẩn khi có sự hiện diện của AgNPs 12
Nghiên cứu đã chỉ ra rằng hạt nano bạc có khả năng tiêu diệt nhiều loại vi khuẩn, bao gồm Staphylococcus aureus và Pseudomonas aeruginosa Do đó, hạt nano bạc được ứng dụng phổ biến trong thiết bị y tế và dược phẩm.
2.1.3 Phân tán hạt nano bạc
Hạt Nano phải có kích thước nhỏ hơn 100nm, và việc phân tán các hạt AgNPs trong môi trường là rất quan trọng để tránh hiện tượng kết tụ, điều này ảnh hưởng đến tính năng của nano bạc Do đó, sự chú ý ngày càng tăng đối với việc lựa chọn chất hoạt động bề mặt không chỉ giúp phân tán hạt nano mà còn nâng cao các tính năng của nano bạc.
Tổng quan chất hoạt động bề mặt Gemini
Các muối alkylammonium bậc bốn dimeric, được gọi là gemini, là một loại hoạt động bề mặt hiện đại Những hợp chất này bao gồm hai nhóm alkyl dài và hai đầu cation được kết nối bằng một trình liên kết, có thể có nhiều cấu trúc khác nhau như ngắn - dài, linh hoạt – cố định, phân cực hoặc không phân cực.
Cấu trúc của chất hoạt động bề mặt gemini cho thấy hiệu quả vượt trội so với các chất hoạt động bề mặt đơn phân thông thường, như việc giảm nồng độ micelle tới hạn (CMC), tăng khả năng giảm sức căng bề mặt và thúc đẩy hoạt động kháng khuẩn.
Ngày nay, sự biến đổi khí hậu và thiên tai như bão lũ, hạn hán đang gia tăng trên toàn cầu, khiến vật liệu phân hủy sinh học trở nên quan trọng trong việc giảm ô nhiễm môi trường Phương pháp hóa học xanh trong việc tổng hợp AgNPs sử dụng dịch chiết từ thực vật làm tác nhân khử, giúp hạn chế ô nhiễm (chẳng hạn như dịch chiết cỏ mực và lá húng chanh) Do đó, khả năng phân hủy sinh học của Gemini ngày càng thu hút sự quan tâm của các nhà khoa học trong ứng dụng làm chất phân tán hạt nano.
Việc sử dụng chất hoạt động bề mặt Gemini mang lại hiệu quả cao hơn ở nồng độ thấp so với các chất tương tự đơn phân Chất hoạt động bề mặt Gemini có đặc tính kháng khuẩn hiệu quả chống lại vi khuẩn và nấm, giúp nâng cao khả năng kháng khuẩn của nano bạc trong nhiều lĩnh vực đời sống và công nghiệp.
2.2.1 Lịch sử phát triển của Gemini
Báo cáo đầu tiên về chất hoạt động bề mặt gemini được trình bày bởi Bunton, trong đó nghiên cứu về chất hoạt động bề mặt amoni bromua bậc bốn và các đặc tính hấp phụ của chúng trong pha nước Sau đó, Devinsky đã tiến hành các nghiên cứu về một loạt các chất hoạt động bề mặt amoni gemini bậc bốn cation, trong khi Okahara tập trung vào cấu trúc của chất hoạt động bề mặt gemini anion Năm 1991, Menger và các cộng sự đã chính thức gán thuật ngữ "gemini" cho loại chất hoạt động bề mặt này.
‘‘ gemini ”cho mô tả các loại chất hoạt động bề mặt bậc hai
Thuật ngữ chất hoạt động bề mặt gemini đã được mở rộng để bao gồm các họ chất hoạt động bề mặt kép và hai đuôi, không phụ thuộc vào nhóm đầu, chuỗi đuôi hay bộ đệm Nghiên cứu của Menger 28 đã chỉ ra ảnh hưởng của dị vòng đầu và thủy tinh thể axetylen đến hành vi micellization của chất hoạt động bề mặt cation gemini Đến nay, nhiều loại chất hoạt động bề mặt gemini với các điện tích ion khác nhau và các nhóm chất đệm đã được tổng hợp, tùy thuộc vào loại ứng dụng mà các nhà nghiên cứu và nhà hóa học đang hướng tới.
Hình 2.3: Cấu trúc cơ bản của Gemini.
Chất hoạt động bề mặt Gemini là một nhóm chất hoạt động bề mặt bao gồm hai phần tử lưỡng tính được kết nối với một chuỗi đệm, có thể là kỵ nước hoặc ưa nước, với độ dài và tính chất khác nhau Những chất này đang thu hút sự chú ý vì chức năng vượt trội so với chất hoạt động bề mặt monome truyền thống Ý tưởng thiết kế gemini cho phép liên kết hai chất hoạt động bề mặt, mở ra khả năng kiểm soát hình dạng của các tập hợp chất này Đặc tính hóa lý của chất hoạt động bề mặt gemini có thể được điều chỉnh cho các mục đích cụ thể bằng cách thay đổi cấu trúc của chúng Cấu trúc phân tử của chất hoạt động bề mặt gemini được phân chia thành hai dạng chính.
A B Hình 2.4: Cấu trúc của Gemini A) Cấu trúc đối xứng B) Cấu trúc bất đối xứng 29
2.2.3 Một số tính chất của Gemini
Chất hoạt động bề mặt có xu hướng hấp phụ tại bề mặt, ảnh hưởng đến việc giảm sức căng bề mặt nhờ vào cấu trúc hóa học đặc biệt của chúng Khả năng giảm sức căng bề mặt của chúng phụ thuộc vào việc thay thế các phân tử dung môi bằng các phân tử chất hoạt động bề mặt Cơ chế của chất hoạt động bề mặt cation gemini là hấp phụ các nhóm ưa nước vào pha phân cực và các nhóm kỵ nước vào pha không phân cực Nghiên cứu cho thấy chất hoạt động bề mặt Gemini có giá trị CMC thấp hơn, với nồng độ micelle tới hạn cao hơn so với muối amoni bậc bốn đơn lượng Do đó, chất hoạt động bề mặt Gemini hiệu quả hơn trong việc giảm sức căng bề mặt so với các chất tương tự đơn lượng.
Hình 2.5: Micelle của chất hoạt động bề mặt thông thường và Gemini.
2.2.3.2 Hoạt tính tan huyết (Hemolycity)
Chất hoạt động bề mặt Gemini alkylamoni có tính amphiphilic, cho phép chúng tương tác với nhiều bề mặt và màng hồng cầu Nghiên cứu của Łuczyński và cộng sự cho thấy chuỗi hydrocacbon của chất này thâm nhập vào lớp lipid kỵ nước của màng hồng cầu, dẫn đến sự tương tác giữa các phân tử lipid và gây ra hiện tượng ly giải tế bào Hoạt tính tan huyết được đo bằng HC50, tức là nồng độ cần thiết để gây tan máu 50% tổng số hồng cầu, và phụ thuộc vào cấu trúc của chất hoạt động bề mặt Các nghiên cứu chỉ ra rằng hoạt tính tan máu tăng lên với chiều dài chuỗi alkyl, với các hợp chất có 10 và 12 nguyên tử cacbon thể hiện hoạt tính cao nhất, trong khi chuỗi ngắn hơn chỉ gây tan máu ở nồng độ rất cao Hơn nữa, chuỗi đơn cũng cho thấy hoạt tính tan huyết tương tự như gemini với chiều dài chuỗi alkyl tương đương.
2.2.3.3 Khả năng chống ăn mòn Ăn mòn là một quá trình suy giảm (xuống cấp) các đặc tính của vật liệu do tương tác giữa bề mặt và môi trường, dẫn đến những thay đổi trong vật liệu đặc tính vì sự phân hủy cấu trúc của vật liệu Vấn đề ăn mòn ảnh hưởng đến nhiều lĩnh vực công nghiệp, dầu mỏ và khí đốt, điện tử, thực phẩm, sơn, chất phủ, hàng hải, hóa chất, ô tô và trong cuộc sống hàng ngày Để hạn chế quá trình này người ta sử dụng các chất ức chế ăn mòn, là các chất hóa học mà khi được thêm vào, với một lượng nhỏ, vào môi trường ăn mòn, sẽ giảm đáng kể tốc độ ăn mòn của kim loại 33 Cơ chế hoạt động chung của ăn mòn hữu cơ chất ức chế dựa trên sự hấp phụ các phân tử của chất ức chế lên bề mặt kim loại bằng cách dịch chuyển phân tử nước và tạo thành một lớp màng bảo vệ Vì vậy, việc sử dụng các chất ức chế ăn mòn hữu cơ, đặc biệt là các chất hoạt động bề mặt cation gemini, là phương pháp hiệu quả và thiết thực nhất 34 , đặc biệt để kiểm soát sự ăn mòn do axit gây ra 35
Vi sinh vật đóng vai trò quan trọng trong nhiều quá trình trao đổi chất và công nghệ sinh học, nhưng cũng gây ra bệnh tật và suy giảm chất lượng của các vật liệu kỹ thuật như gỗ, giấy, và kim loại Để giảm thiểu rủi ro từ hoạt động vi sinh, các hợp chất hóa học có khả năng diệt khuẩn như phenol, hợp chất halogen, chất oxi hóa, và hợp chất amoni bậc bốn thường được sử dụng Trong số đó, hợp chất amoni bậc bốn là nhóm chất diệt khuẩn quan trọng nhất do phổ hoạt động rộng, tính an toàn trong ứng dụng và chi phí thấp.
Cơ chế diệt khuẩn của cation amoni bậc bốn bắt đầu bằng việc hấp phụ lên bề mặt tế bào vi khuẩn có điện tích âm, sau đó các chuỗi hydrocacbon dài thâm nhập vào lớp màng tế bào, làm tăng tính kỵ nước và gây ra sự phá vỡ màng tế bào Sự hư hỏng này dẫn đến việc giải phóng ion kali và các thành phần cấu tạo tế bào có trọng lượng phân tử thấp, cuối cùng gây ra cái chết cho tế bào vi sinh vật Hoạt động diệt khuẩn thường được thực hiện ở nồng độ ức chế tối thiểu (MIC), là nồng độ cần thiết để ngăn chặn sự phát triển của vi sinh vật, và MIC này bị ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố như nồng độ chất diệt khuẩn, thời gian tiếp xúc, pH, nhiệt độ, cũng như sự hiện diện của chất hữu cơ hoặc các hợp chất khác Hơn nữa, MIC còn phụ thuộc vào bản chất, số lượng, vị trí và tình trạng của vi sinh vật.
Hoạt tính diệt khuẩn của chất hoạt động bề mặt gemini phụ thuộc vào loại vi sinh vật, trong đó vi khuẩn Gram dương nhạy cảm hơn vi khuẩn Gram âm với chất diệt khuẩn amoni Điều này xuất phát từ cấu trúc màng tế bào, với màng tế bào vi khuẩn Gram dương dễ bị xâm nhập bởi chất hoạt động bề mặt do có lớp peptidoglycan, trong khi màng tế bào Gram âm chủ yếu được cấu tạo bởi lipopolysaccharid và protein, hạn chế sự xâm nhập của chất diệt vi sinh Sự nhạy cảm của vi sinh vật với gemini alkylammonium microbiocide giảm dần theo thứ tự: vi khuẩn Gram dương > nấm > vi khuẩn Gram âm Ngoài ra, hoạt tính diệt khuẩn cũng phụ thuộc vào chủng vi sinh vật, với các chủng môi trường có khả năng chống chịu cao hơn so với các chủng trong phòng thí nghiệm.
Cấu trúc của chất diệt khuẩn đóng vai trò quan trọng trong khả năng kháng khuẩn của chúng Các muối Gemini alkylamonium thể hiện hiệu quả vượt trội so với các chất diệt khuẩn đơn phân, với giá trị MIC thấp hơn từ 17–70 lần Chẳng hạn, MIC chống lại Staphylococcus aureus là 0,0036 M đối với gemini –12-6-12 và 0,252 M đối với dodecyltrimethyl ammonium bromide (DTAB) Điều này xảy ra nhờ vào việc chất hoạt động bề mặt gemini không chỉ có hai nguyên tử nitơ dương mà còn có hai chuỗi dài ưa béo, giúp tăng cường khả năng hấp phụ và thâm nhập vào tế bào vi sinh vật.
2.2.5.1 Chất ổn định hạt nano
Hạt nano (NP) có nhiều ứng dụng trong y học, vật lý, quang học và điện tử, với kích thước và hình thái quyết định đặc tính và ứng dụng của chúng Các thông số này có thể điều chỉnh thông qua các chất hoạt động bề mặt, đóng vai trò như khuôn mẫu mềm hoặc bộ điều khiển nano Tiwari et al đã mô tả phương pháp xử lý hạt để chuẩn bị các hạt nano vàng, bạc và hợp kim vàng-bạc bằng chất hoạt động bề mặt gemini Các NPs thu được ổn định và được đặc trưng bởi các phương pháp như UV-vis, XPS, TEM, EDS và điện thế zeta.
Tính chất của Gemini 16-6-16 phù hợp với vai trò làm chất ổn định hạt AgNPs
Gemini là tên gọi của một nhóm lớn các chất hoạt động bề mặt, do đó việc lựa chọn chất thích hợp cho quá trình ổn định và phân tán hạt nano bạc là rất quan trọng Nghiên cứu gần đây cho thấy 1, 6-Bis (N, N-hexadecyldimethylammonium) adipate, hay còn gọi là 16-6-16, là một chất hoạt động bề mặt Gemini hiệu quả trong việc ổn định AgNPs, mang lại lợi ích kinh tế và môi trường Chất này có hoạt động bề mặt cao gấp 10 đến 100 lần, CMC thấp hơn đáng kể so với các chất hoạt động bề mặt thông thường, cùng với khả năng hòa tan tốt hơn và nhiệt độ Kraft thấp.
Keystone của nghiên cứu về chất hoạt động bề mặt là xác định nồng độ micelle tới hạn (CMC), tức là nồng độ tối thiểu mà tại đó các hạt kết tụ thành mixen Các muối dimeric alkylamonium có giá trị CMC thấp hơn nhiều so với muối monome, điều này mở ra nhiều khả năng ứng dụng tuyệt vời cho chúng.
Chất hoạt động bề mặt
Hoạt động chống vi khuẩn của chất hoạt động bề mặt gemini COCO, 16-6-16 đã được kiểm tra trên vi khuẩn gram âm và gram dương, sử dụng Bacillus subtilis và E coli làm mẫu Kết quả cho thấy Bacillus subtilis có khả năng sống sót bị ảnh hưởng bởi nồng độ COCO, 16-6-16, với 60% khả năng sống sót ở nồng độ 4 —M và chỉ 20% ở nồng độ 8 —M Ngược lại, E coli chỉ bị tác động độc hại khi nồng độ vượt quá 8 —M Điều này cho thấy tác dụng chống vi khuẩn mạnh mẽ hơn đối với vi khuẩn gram dương so với gram âm, với sự giảm đáng kể khả năng tồn tại của vi khuẩn gram dương khi điều trị bằng COCO Gemini 16-6-16.
16 Vi khuẩn gram dương có độc lực mạnh hơn vi khuẩn gram âm do sự hiện diện của peptidoglycan trên thành tế bào của chúng
Hình 2.8: Khả năng kháng khuẩn của Gemini 16-6-16 a) Bacillus subtilis b) E Coli 56
Kết quả nghiên cứu cho thấy chất hoạt động bề mặt gemini COCO, 16-6-16 có khả năng chống vi khuẩn, cho thấy tiềm năng ứng dụng của nó trong việc nâng cao khả năng kháng khuẩn của AgNPs.
Năm 2019, Alam và cộng sự đã tiến hành nghiên cứu về ảnh hưởng của gemini 16-6-16 đối với khả năng tồn tại và độc tính của tế bào thông qua thử nghiệm MTT Kết quả cho thấy chất hoạt động bề mặt này không ảnh hưởng đến khả năng sống sót của tế bào ở nồng độ lên đến 10 —M Đặc biệt, ở nồng độ khoảng 6–8 —M, gemini 16-6-16 không gây ra tác dụng độc hại nào cho tế bào, trong khi lại có khả năng gây chết tế bào vi sinh vật đáng kể Những phát hiện này rất hứa hẹn, vì nồng độ ngăn chặn sự phát triển của vi sinh vật không ảnh hưởng đến khả năng tồn tại của tế bào động vật có vú, cho thấy chất hoạt động bề mặt này có tiềm năng ứng dụng cao trong các lĩnh vực công nghiệp.
Tổng hợp Gemini 16-6-16
Để tổng hợp Gemini 16-6-16, 5,2 mmol N, N-dimetylhexadecylamin và 2,5 mmol adipoyl clorua được hòa tan riêng biệt trong 70 và 30 ml THF Sau đó, cho hỗn hợp
N, N-dimetylhexadecylamin vs THF vào 1 bình cầu 3 cổ đáy tròn, khô Thêm từng giọt dung dịch adipoyl clorua qua một phễu chiết gắn vào bình phản ứng, trong khi vẫn giữ khuấy hỗn hợp bằng máy khuấy từ Phản ứng được tiếp tục trong 24 giờ ở 35 ° C.
Hình 2.9: Quy trình sản xuất Gemini 16-6-16.
Ngoài ra, chất hoạt động bề mặt Gemini có thể được tổng hợp bằng phương pháp không sử dụng chất xúc tác, góp phần vào quá trình tổng hợp xanh và giảm thiểu ô nhiễm môi trường.
Hình 2.10: Quy trình sản xuất Gemini 16-6-16 không xúc tác.
Ứng dụng làm chất ổn định AgNPs
Bogumił Bryck và cộng sự đã tiến hành khảo sát khả năng ổn định và phân tán hạt nano bạc thông qua việc tạo cấu trúc micelle giữa chất hoạt động bề mặt gemini 16-6-16 và AgNPs được hình thành từ việc khử AgNO3 bằng NaBH4 Họ giải thích rằng các chất hoạt động bề mặt cation gemini có thể hấp phụ trên bề mặt hạt nhờ vào tương tác tĩnh điện giữa nhóm đầu mang điện tích dương và các chất phản điện trên bề mặt hạt nano, dẫn đến sự hình thành các lớp phủ và giảm thiểu sự kết tụ của các hạt.
Hình 3.1: Cấu trúc micelle của 16-6-16 với AgNPs
Ông và cộng sự đã chỉ ra rằng sự điều chỉnh tỉ lệ mol giữa chất hoạt động bề mặt gemini 16-6-16 và Ag có tác động đáng kể đến quá trình hình thành micelle, cũng như khả năng ổn định và phân tán của hạt nano bạc.
Bảng 3.1: Bố trí thí nghiệm tỉ lệ mol Ag/Gemini:
Thí nghiệm Chất hoạt động bề mặt Tỉ lệ mol Ag/Gemini
Phương pháp UV-vis là công cụ quan trọng để theo dõi sự hình thành và ổn định của nano bạc, với đỉnh hấp thụ thường nằm trong khoảng 350–450 nm và dịch chuyển về phía bước sóng dài hơn khi kích thước hạt tăng Hình 3.2 trình bày phổ UV-Vis của AgNPs được ổn định bởi 16-6-16, với ba tỷ lệ mol khác nhau giữa Ag và gemini: nAg / n16-6-16 = 2,5; 5; 10 Kết quả cho thấy, từ thí nghiệm có nồng độ gemini cao nhất (thí nghiệm 1) đến thấp nhất (thí nghiệm 3), đỉnh hấp thụ tăng dần với các giá trị lần lượt là 0,286, 0,332 và 0,359 Điều này cho thấy độ hấp thụ liên quan trực tiếp đến nồng độ, và do sự khác biệt không đáng kể, có thể kết luận rằng 16-6-16 có khả năng ổn định AgNPs hiệu quả trong một phạm vi rộng các tỷ lệ mol nAg / n16-6-16.
Hình 3.2: Phổ UV-vis của AgNPs thí nghiệm 1,2,3 50
Bảng 3.2: kết quả phổ UV-vis của thí nghiệm 1,2,3 50
Thí nghiệm Wavelength (nm) Đỉnh hấp thụ
Nghiên cứu của Siddiq và cộng sự đã chỉ ra rằng chất hoạt động bề mặt Gemini 16-6-16 có hiệu quả kinh tế và môi trường trong việc ổn định và phân tán hạt nano bạc (AgNPs) Họ đã xác định sự hình thành hạt nano bạc trong dung dịch qua phương pháp đo UV-vis với đỉnh hấp thu tại 400 nm và XRD Tiếp theo, nhóm nghiên cứu đã sử dụng HR TEM và DLS để đo kích thước hạt nano được hình thành nhờ Gemini 16-6-16.
Kết quả từ chụp HR TEM cho thấy hạt nano bạc có kích thước từ 8 đến 17nm, với kích thước trung bình là 10nm ±1 Ngược lại, kết quả từ máy phân tích DLS cho thấy kích thước hạt dao động từ 2 đến 50nm Sự khác biệt này là do hiện tượng tán xạ ánh sáng động (DLS) cung cấp toàn bộ kích thước liên hợp, bao gồm cả lớp ổn định của chất hoạt động bề mặt Điều này chỉ ra rằng hạt nano đã hình thành cấu trúc micelle với Gemini 16-6-16.
Hình 3.4: Kết quả chụp HR TEM 53
Tiềm năng Zeta có thể được sử dụng để đánh giá độ ổn định của chất keo chứa AgNPs, với giá trị thế Zeta dương trên +30 mV hoặc âm dưới −30 mV được coi là ổn định Các hạt nano kim loại có kích thước lớn thường có giá trị Zeta tuyệt đối cao, giúp chúng đẩy lùi nhau và không có lực phân bổ để kết tụ Ngược lại, khi giá trị thế Zeta thấp, các hạt có thể kết tụ do thiếu lực đẩy Kết quả đo thế Zeta của AgNP kết hợp với Gemini 16-6-16 đạt 49,2 mV, cho thấy sự ổn định tốt của các AgNP được tổng hợp.
Hình 3.6: Kết quả đo điện thế Zeta của AgNPs kết hợp với Gemini 16-6-16 làm chất ổn định 53
Chất hoạt động Gemini 16-6-16 có khả năng ổn định và phân bố hạt nano bạc hiệu quả, giúp bảo quản AgNPs tránh sự kết tụ và nâng cao các tính năng của nano bạc.
Ứng dụng làm chất diệt khuẩn
Nano bạc nổi bật với khả năng kháng khuẩn mạnh mẽ, có hiệu quả với nhiều loại vi khuẩn, bao gồm cả gram âm và gram dương Mặc dù cơ chế hoạt động của hạt AgNPs vẫn chưa được xác định rõ ràng, việc sử dụng chất hoạt động bề mặt Gemini 16-6-16 không chỉ giúp ổn định và phân tán hạt nano mà còn nâng cao khả năng kháng khuẩn của nano bạc Hiệu quả kháng khuẩn của AgNPs đã được kiểm nghiệm qua phương pháp đếm, cho thấy rằng hiệu suất tiêu diệt phụ thuộc vào nồng độ của AgNPs đối với E coli và S aureus Kết quả cho thấy hơn 70% tế bào E coli và S aureus bị tiêu diệt tại nồng độ 1,5 và 5,0 µg/mL AgNPs.
3.7 A và B) Tăng nồng độ AgNPs đến 2,0 và 6,0 àg / mL gõy ra 99,9% và 98% tiờu diệt tế bào Tương tự, thí nghiệm động học phụ thuộc vào thời gian (Xem hình 3.7 C) cho thấy rằng hơn 90% tế bào bị giết bởi AgNP ở cựng nồng độ (2,0 và 6,0 àg / mL) trong vòng 7 giờ và 98-99,9% Việc giết chết được ghi nhận khi tăng thời gian ủ lên 8 h Nồng độ và thời gian do đó, hoạt động kháng khuẩn phụ thuộc, gợi ý rằng sự tương tác của AgNPs với E coli và S.aureus gây chết tế bào 53
Hình 3.7: (A và B) Hiệu quả tiêu diệt E coli và S aureus(C) phụ thuộc vào nồng độcho biết thời gian bị giết bởi AgNPs 53