Luận án 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

4

CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU

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 NANO29

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)

Cetyl trimethyl ammonium bromide

Chitosan

CTAB

CTS

ĐĐA

EDX

Độ deacetyl (Degree of Deacetylation)

Phổ tán xạ năng lượng tia X (Energy Dispersive X-ray

spectrum)

DP-ASV

ELISA

Phương pháp von-ampe hòa tan anot xung vi phân (Differential

Pulse Anodic Stripping Voltammetry)

Xét nghiệm hấp thụ miễn dịch liên kết với enzyme

(Enzyme-Linked Immunosorbent Assay)

L-cystein

L-cys

GNR

GNP

Nano vàng dạng que (gold nanorods)

Nano vàng dạng cầu (gold nanoparticles)

Điện cực than thủy tinh (Glassy Cacbon Electrode)

Sắc ký khí ghép khối phổ (Gas Chromatography-Mass

Spectrometry)

GCE

GC-MS

GPC

Sắc ký thẩm thấu gel (Gel Permeation Chromatography)

Sắc ký lỏng hiệu năng cao (High Performance Liquid

Chromatography)

HPLC

IR

Phổ hồng ngoại (Infrared Spectroscopy)

Sắc ký lỏng ghép nối khối phổ (Liquid Chromatography-Mass

Spectrometry)

LC-MS

LOD

LOQ

LSPR

Giới hạn phát hiện (Limit of Detection)

Giới hạn định lượng (Limit of Quantitative)

Cộng hưởng plasmon bề mặt theo trục dọc (Longitudinal

Surface Plasmon Resonance)

Mel

NMR

PBS:

R

Melamin

Phổ cộng hưởng từ hạt nhân (Nuclear Magnetic Resonace)

Đệm phosphate (Photphate Buffer Solution)

Hệ số hấp thụ quang

SEM

SPR

Hiển vi điển tử quét (Scanning Electron Microscopy)

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

WE

Sodium tripolyphosphate

Điện cực làm việc (Working Electrode)

Chitosan tan trong nước (Water Soluble Chitosan)

Phổ quang điện tử tia X (X-ray Photoelectron Spectroscopy)

Nhiễu xạ tia X (X-Ray Diffraction)

Axit uric

WSC

XPS

XRD

UA

UPD

Sự khử dưới thế (Under Potential Deposition)

DANH MỤC CÁC BIỂU BẢNG

Trang

43

Bảng 2.1. Các loại hoá chất sử dụng chính trong luận án

Bảng 2.2. Ký hiệu mẫu chitosan acetyl hóa tại các thời gian phản ứng khác nhau

Bảng 2.3. Ký hiệu mẫu WSC tại các thời gian phản ứng với H₂O₂khác nhau

Bảng 2.4. Ký hiệu mẫu GNP tại các thời gian khử khác nhau

Bảng 2.5. Ký hiệu mẫu GNP tại các nhiệt độ khử khác nhau

Bảng 2.6. Ký hiệu mẫu GNP tại các nồng độ Au³⁺khác nhau

Bảng 2.7. Ký hiệu mẫu GNP tại các nồng độ WSC khác nhau

Bảng 2.8. Ký hiệu mẫu GNP với các WSC có khối lượng phân tử khác nhau

Bảng 2.9. Ký hiệu mẫu GNP gia tăng độ ổn định

45

47

48

49

Bảng 2.10. Ký hiệu mẫu GNR tại các tỷ lệ mol [Ag⁺]/[Au³⁺] khác nhau

Bảng 2.11. Ký hiệu các mẫu GNR tại các tỷ lệ mol [AA]/[Au³⁺] khác nhau

Bảng 2.12. Ký hiệu các mẫu GNR với các nồng độ CTAB khác nhau

Bảng 2.13. Ký hiệu các mẫu GNR tại các nồng độ Au³⁺khác nhau

Bảng 2.14. Ký hiệu các mẫu GNR tại các giá trị pH khác nhau

Bảng 3.1. Độ deacetyl hóa (ĐĐA) và khả năng hòa tan trong nước của mẫu

chitosan axetyl hóa với các thời gian phản ứng khác nhau

51

52

53

62

Bảng 3.2. ĐĐA và M_wcủa các mẫu WSC tại các thời gian phản ứng oxi hóa

khác nhau

64

66

Bảng 3.3. Độ chuyển dịch hóa học các proton của CTS và WSC trong phổ

¹H-NMR

Bảng 3.4. Giá trị cực đại hấp thụ (A_max) của các mẫu sau các thời gian lưu trữ

Bảng 3.5. Bước sóng hấp thụ cực đại (_max), cực đại hấp thụ (A_max) và kích thước

hạt (d) của GNP tại các nồng độ Au³⁺khác nhau

71

73

Bảng 3.6. Bước sóng hấp thụ cực đại (_max), cực đại hấp thụ (A_max) và

75

kích thước hạt (d) của GNP tại các nồng độ WSC khác nhau

Bảng 3.7. Giá trị cực đại hấp thụ (A_max) của các mẫu sau các thời gian lưu trữ

Bảng 3.8. Tốc độ ban đầu được tính ở 30 phút

77

84

85

Bảng 3.9. Bậc phản ứng (a) của Au³⁺tính từ tốc độ ban đầu

Bảng 3.10. Giá trị hằng số tốc độ phản ứng k và bậc phản ứng của WSC

tính theo tốc độ ban đầu

Bảng 3.11. Giá trị cực đại hấp thụ (A_max) của các mẫu sau các thời gian lưu trữ

Bảng 3.12. Bước sóng hấp thụ cực đại (_max), cực đại hấp thụ (A_max) và kích thước

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⁺

Bảng 3.14. Giá trị tỷ lệ A₆₅₀/A₅₂₀và độ lệch chuẩn tương đối tại các nồng độ

melamin khác nhau

86

89

105

113

Bảng 3.15. Giá trị tỷ lệ A₆₅₀/A₅₂₀và thời gian chuyển màu của dung dịch

vàng nano-melamin tại hai kích thước hạt khác nhau

116

118

120

123

Bảng 3.16. Hệ số tương quan (R), độ nhạy (b, hệ số góc), LOD và LOQ của

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

và phương pháp HPLC

Bảng 3.18. So sánh phương pháp trắc quang sử dụng vàng nano GNP để xác định

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

Bảng 3.20. Các thông số cố định trong phương pháp CVS

Bảng 3.21. Giá trị E_p, I_p, b, và RSD của các điện cực làm việc trong DP-ASV

Bảng 3.22. Giá trị E_p, I_p, b, và RSD của các điện cực làm việc trong CVS

Bảng 3.23. Giá trị E_p, I_p, b, và RSD tại các nồng độ L-cystein khác nhau

Bảng 3.24. Giá trị E_p, I_p, b, và RSD với các vòng quét khác nhau

Bảng 3.25. Điều kiện thích hợp để biến tính điện cực

124

125

126

128

129

130

Bảng 3.26. Giá trị E_p, I_p, và RSD với các giá trị pH khác nhau

Bảng 3.27. Giá trị E_p, I_p, b, và RSD với các tốc độ quét khác nhau

Bảng 3.28. Các điều kiện thí nghiệm để xác định UA bằng phương pháp DP-ASV

sử dụng điện cực GCE/L-cys/GNP

131

134

135

Bảng 3.29. Kết quả xác định khoảng tuyến tính của phương pháp DP-ASV

Bảng 3.30. Hệ số tương quan (r), độ nhạy (b, hệ số góc), LOD và LOQ của

phương pháp DP-ASV dùng điện cực GCE/L-cys/GNP

136

137

Bảng 3.31. Các giá trị Ip,_TBvà độ lệch chuẩn tại các giá trị nồng độ UA khác nhau

Bảng 3.32. Ký hiệu và lý lịch mẫu

138

139

140

141

142

143

144

145

Bảng 3.33. Độ thu hồi của một số mẫu nước tiểu

Bảng 3.34. Nồng độ UA trong một số mẫu nước tiểu

Bảng 3.35. Nồng độ UA trong mẫu nước tiểu xác định bằng 2 điện cực

Bảng 3.36. Độ thu hồi của một số mẫu huyết thanh

Bảng 3.37. Nồng độ của UA trong năm mẫu huyết thanh

Bảng 3.38. So sánh phương pháp DP-ASV sử dụng điện cực biến tính vàng nano

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

Hình 1.2. Cộng hưởng plasmon bề mặt

4

5

6

7

Hình 1.3. Hiện tượng SPR của vàng nano dạng cầu

Hình 1.4. Hiện tượng SPR xảy ra theo trục dọc và trục ngang của GNR (a);

phổ UV-Vis tương ứng của GNR (b)

Hình 1.5. Sự phụ thuộc của hiện tượng SPR vào hình dạng và kích thước

của hạt vàng nano

8

10

11

Hình 1.6. Phổ UV-Vis (a) và ảnh TEM (b) của vàng nano sử dụng chitosan

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

chitosan làm chất khử và chất ổn định

Hình 1.8. Ảnh TEM của vàng nano dạng thanh với AR  4

Hình 1.9. Sơ đồ tổng hợp GNR bằng phương pháp phát triển mầm của Jana và

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

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

không có AgNO₃

13

16

17

19

Hình 1.12. Cơ chế hình thành hạt vàng nano dạng thanh từ hạt mầm đơn tinh thể (a)

và hạt mầm multiply twinned (b) dưới sự định hướng của Ag⁺

Hình 1.13. Cấu trúc của chitosan

20

23

24

27

Hình 1.14. Cấu tạo của melamin

Hình 1.15. Sự kết hợp giữa melamin và axit cyanuric

Hình 1.16. Công thức cấu tạo của L-cystein

Hình 1.17. Cấu trúc phân tử của axit uric

28

31

34

36

38

39

44

46

50

55

57

60

63

64

65

66

67

68

Hình 1.18. Tinh thể axit uric kết tủa trong khớp xương

Hình 1.19. Khả năng kháng khuẩn của vàng nano

Hình 2.1. Sơ đồ nguyên lý của kính hiển vi điện tử truyền qua

Hình 2.2. Các tia X nhiễu xạ trên các mặt tinh thể chất rắn

Hình 2.3. Nguyên tắc tán xạ tia X dùng trong phổ EDX

Hình 2.4. Phản xạ gương và phản xạ khuyếch tán từ bề mặt nhám

Hình 2.5. Quy trình điều chế WSC

Hình 2.6. Sơ đồ tổng hợp vàng nano dạng cầu (GNP) sử dụng WSC

Hình 2.7. Sơ đồ tổng hợp vàng nano dạng thanh (GNR)

Hình 2.8. Quy trình xác định melamin trong mẫu sữa thật

Hình 2.9. Sơ đồ tiến trình thí nghiệm theo phương pháp von-ampe vòng

Hình 2.10. Sơ đồ tiến trình thí nghiệm theo phương pháp DP-ASV

Hình 3.1. Phổ IR của các mẫu chitosan acetyl hóa với các thời gian khác nhau

Hình 3.2. Giản đồ XRD của CTS và WSC

Hình 3.3. Phổ FTIR của WSC3^hOX, WSC6^hOX và WSC18 ^hOX

Hình 3.4. Chitosan (a), chitosan tan dạng rắn (b) và dung dịch chitosan tan (c)

Hình 3.5. Phổ ¹H-NMR của CTS (a); WSC (b)

Hình 3.6. Hai loại mắt xích monomer trong mạch phân tử chitosan

Hình 3.7. Phổ UV-Vis (a) và giản đồ biểu diễn cực đại hấp thụ (b) của GNP tại

các thời gian khử khác nhau

Hình 3.8. Phổ UV-Vis của WSC, Au³⁺, GNP-2h và GNP-8h

Hình 3.9. Ảnh TEM với độ phân giải khác nhau và phân bố kích thước hạt của

GNP tại các thời gian khử 8 và 31 giờ

68

69

Hình 3.10. Phổ UV-Vis của GNP tại các nhiệt độ khử khác nhau

Hình 3.11. Phổ UV-Vis của GNP tại các nồng độ Au³⁺khác nhau

Hình 3.12. Ảnh TEM của GNP có độ phân giải khác nhau tại các nồng độ Au³⁺:

70

72

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

Hình 3.14. Ảnh TEM của GNP có độ phân giải khác nhau tại các nồng độ WSC:

0,25; 0,50 và 1,00%

74

75

Hình 3.15. Phổ UV-Vis của GNP với các WSC có khối lượng phân tử khác nhau

Hình 3.16. Phổ UV-Vis (a) và giản đồ XRD của WSC, GNP (b)

Hình 3.17. Ảnh TEM có độ phân giải khác nhau và phân bố kích thước hạt

của GNP

76

78

Hình 3.18. Phổ FT-IR của WSC trước và sau khi bị oxi hóa bởi Au³⁺(WSC_OX)

Hình 3.19. Phổ UV-Vis/DR (a) và giản đồ EDX (b) của GNP

Hình 3.20. Cơ chế phản ứng khử Au³⁺bằng WSC

79

81

82

84

Hình 3.21. Đồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa: (a) logA và log[Au³⁺];

(b) logk^‟và log[WSC]

Hình 3.22. Phổ UV-Vis của GNP với các nồng độ WSC thêm khác nhau

Hình 3.23. Phổ UV-Vis của GNP tại các tỷ lệ [Au³⁺]/[Au⁰] khác nhau

Hình 3.24. Ảnh TEM của các hạt vàng nano GNP tổng hợp bằng phương pháp

phát triển mầm tại các tỷ lệ [Au³⁺]/[Au⁰] khác nhau

86

88

Hình 3.25. Mô hình minh họa sự phát triển hạt mầm trong trường hợp: không có

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

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

dạng cầu (A) và dạng thanh (B)

90

92

93

Hình 3.28. Ảnh TEM của các mẫu GNR tại các tỷ lệ mol [Ag⁺]/[Au³⁺] khác nhau

Hình 3.29. Vị trí của nguyên tử Ag (dạng cầu màu đỏ) trên mặt tinh thể (110) (a),

(100) (b) và (111) (c) của cấu trúc lập phương

94

96

Hình 3.30. Cơ chế hình thành GNR dưới sự định hướng của ion Ag⁺

Hình 3.31. Phổ UV-Vis (a) và đồ thị biểu diễn bước sóng hấp thụ cực đại của

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

97

98

Hình 3.32. Ảnh TEM có độ phân giải khác nhau của các mẫu GNR tại các tỷ lệ mol

[AA]/[Au³⁺]: 1,0; 1,5; 2,0; và 2,5

99

Hình 3.33. Phổ UV-Vis (a) và đồ thị biểu diễn cực đại hấp thụ của dao động LSPR

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

Hình 3.35. Phổ UV-Vis (a) và đồ thị biểu diễn bước sóng hấp thụ cực đại của dao

động LSPR và tỷ số độ hấp thụ quang R (b) tại các nồng độ CTAB

khác nhau

101

102

103

Hình 3.36. Ảnh TEM của các mẫu GNR tại các nồng độ CTAB khác nhau

Hình 3.37. Phổ UV-Vis (a); và đồ thị biểu diễn bước sóng hấp thụ cực đại của dao

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

104

106

108

109

110

111

113

Hình 3.39. Ảnh TEM của các mẫu GNR tại các giá trị pH khác nhau

Hình 3.40. Giai đoạn tạo mầm trong quá trình tổng hợp GNR

Hình 3.41. Cơ chế phát triển của GNR dưới sự định hướng của Ag⁺và CTAB

Hình 3.42. Phổ UV-Vis (a) và giản đồ XRD (b) của GNR

Hình 3.43. Ảnh TEM với các độ phân giải khác nhau của GNR

Hình 3.44. Giản đồ EDX của GNR

Hình 3.45. Sự thay đổi màu (a) và phổ UV-Vis (b) của dung dịch vàng nano và

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 A_650/A₅₂₀và C_Mel

Hình 3.47. Phổ UV-Vis và ảnh TEM của vàng nano khi không có melamin (a) và

khi có melamin (b)

114

Hình 3.48. Cơ chế phản ứng giữa GNPbt và melamin

115

117

119

120

121

Hình 3.49. Ảnh hưởng của giá trị pH đến tỷ lệ A₆₅₀/A₅₂₀

Hình 3.50. Phổ UV-Vis của GNP-Mel tại C_Mel=1,00 mg/L, lặp lại 7 lần

Hình 3.51. Hình ảnh xác định melamin trong mẫu sữa

Hình 3.52. Phổ UV-Vis của các dung dịch vàng nano-sữa

Hình 3.53. Ảnh hưởng của các ion, aminoacetic axit (AA) và vitamin C (VC) đến

tỷ lệ A₆₅₀/A₅₂₀tại 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

(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

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

Hình 3.57. Quá trình biến tính điện cực GCE

122

126

127

128

Hình 3.58. Sự phụ thuộc của I_{p. UA}vào nồng độ L-cystein

Hình 3.59. Đường von-ampe hòa tan của UA sau các lần thêm chuẩn (a); đường

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 I_{p. UA}vào số vòng quét L-cystein

Hình 3.61. Đường von-ampe hòa tan của UA sau các lần thêm chuẩn (a); Đường

von-ampe hòa tan của UA trong 4 lần lặp lại với số vòng quét 20 vòng

Hình 3.62. Sự phụ thuộc của I_pvào pH (a) và các đường von-ampe hòa tan của

UA tại giá trị pH khác nhau (b)

129

130

131

Hình 3.63. Đường hồi quy tuyến tính biểu diễn mối tương quan giữa E_pvà pH

Hình 3.64. Các đường von-ampe của UA ở các tốc độ quét từ 20 đến 120 mV/s

Hình 3.65. Đường von-ampe hòa tan của UA với khoảng nồng độ 2†100 μM

Hình 3.66. Đồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa I_pvà C_UA(TN1)

132

134

136

Hình 3.67. Đường von-ampe hòa tan của UA, lặp lại 9 lần

a) C_UA= 6 μM; b) C_UA=20 μM; c) C_UA= 40 μM

138

141

Hình 3.68. Đường von-ampe hòa tan của UA: TN1 (a); TN2 (b) của mẫu NT1

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

Hình 3.70. Đường von-ampe hòa tan của UA ở 2 lần chế tạo điện cực (mẫu NT4)

Hình 3.71. Đường von-ampe hòa tan của UA: TN1 (a); TN2 (b) của mẫu HT2 và

TN1 (c); TN2 (d) của mẫu HT4

142

144

Hình 3.72. Đường von-ampe hòa tan của UA của mẫu HT2 sau 3 lần lặp lại

Hình 3.73. Kết quả kháng khuẩn của mẫu GNP (a: quan sát bằng mắt thường;

b: sử dụng thuốc thử Alamar Blue)

144

146

Hình 3.74. Kết quả kháng khuẩn của mẫu GNR (a,b: quan sát bằng mắt thường;

c,d: sử dụng thuốc thử Alamar Blue)

148

150

Hình 3.75. Biểu đồ biểu thị giá trị MIC của vàng nano và kháng sinh đối với

4 loại vi khuẩn

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

NaBH₄hay 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