BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC QUY NHƠN

PHẠM THỊ KIỀU TRANG

NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO VÀ ĐÁNH GIÁ KHẢ
NĂNG KHÁNG KHUẨN CỦA VẬT LIỆU NANO
BẠC TỔNG HỢP TỪ NẤM SỢI Aspergillus spp.

KẾT HỢP VI SÓNG

ĐỀ ÁN THẠC SĨ SINH HỌC THỰC NGHIỆM

Bình Định - Năm 2023

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC QUY NHƠN

PHẠM THỊ KIỀU TRANG

NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO VÀ ĐÁNH GIÁ
KHẢ NĂNG KHÁNG KHUẨN CỦA VẬT LIỆU
NANO BẠC TỔNG HỢP TỪ NẤM SỢI Aspergillus spp.

KẾT HỢP VI SÓNG

Ngành: SINH HỌC THỰC NGHIỆM
Mã số: 8420114

Người hướng dẫn: PGS.TSKH. Nguyễn Thị Mộng Điệp

LỜI CAM ĐOAN

Tơi xin cam đoan đây là cơng trình nghiên cứu của tôi, dưới sự hướng dẫn
khoa học của PGS.TSKH. Nguyễn Thị Mộng Điệp. Các nội dung nghiên cứu,
kết quả trong đề tài này là trung thực và chưa từng được ai cơng bố dưới bất kỳ
hình thức nào. Đề án cũng sử dụng thông tin, số liệu từ các bài báo và nguồn
tài liệu của các tác giả khác đều có trích dẫn và chú thích nguồn gốc đầy đủ.
Nếu có bất kỳ sự gian lận nào tơi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm về nội dung
đề án.

Học viên

Phạm Thị Kiều Trang

LỜI CẢM ƠN
Để hoàn thành đề án này tác giả đã nhận được sự hướng dẫn tận tình của
PGS.TSKH. Nguyễn Thị Mộng Điệp. Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc
về sự giúp đỡ quý báu đó.
Xin chân thành cảm ơn quý thầy cô trong khoa Khoa học tự nhiên, phòng
đào tạo sau Đại Học, Ban giám hiệu trường Đại Học Quy Nhơn.
Xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ, động viên cổ vũ của gia đình, người
thân, bạn bè đã cho tơi thêm nghị lực trong suốt thời gian thực hiện đề án này.
Xin chân thành cảm ơn!

Học viên
Phạm Thị Kiều Trang

MỤC LỤC
MỞ ĐẦU .......................................................................................................... 1


1. Lý do chọn đề tài ........................................................................................ 1
2. Mục tiêu nghiên cứu................................................................................... 3
3. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài ................................................... 3
4. Cấu trúc đề án............................................................................................. 3
5. Những đóng góp mới của đề tài ................................................................. 4
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU ........................ 5

1.1. Giới thiệu về nano bạc............................................................................. 5
1.2. Các phương pháp điều chế nano bạc....................................................... 7
1.3. Cơ chế kháng khuẩn của nano bạc ........................................................ 14
1.4. Một số ứng dụng hạt nano bạc trong thực tiễn...................................... 17
1.5. Tình hình nghiên cứu chế tạo nano bạc bằng phương pháp sinh học từ
vi sinh vật trên thế giới và Việt Nam ........................................................... 23
CHƯƠNG 2. ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP.............. 26

2.1. Đối tượng nghiên cứu............................................................................ 26
2.2. Địa điểm và thời gian nghiên cứu ......................................................... 26
2.3. Nội dung nghiên cứu ............................................................................. 26
2.4. Phương pháp nghiên cứu....................................................................... 26

2.4.1. Nhân sinh khối các chủng Aspergillus spp. ứng dụng tổng hợp nano
bạc (AgNPs) .............................................................................................. 26
2.4.2. Tổng hợp AgNP qua trung gian Aspergillus spp. kết hợp vi sóng . 27
2.4.3. Phương pháp xác định đặc tính AgNPs........................................... 27
2.4.4. Phương pháp khuếch tán giếng thạch xác định khả năng kháng
khuẩn của AgNPs. ..................................................................................... 28
2.4.5. Phương pháp xử lý các số liệu. ....................................................... 28
CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN .................................................. 30

3.1. Nghiên cứu quy trình tổng hợp nano bạc từ nấm sợi Aspergillus spp. kết

hợp vi sóng. .................................................................................................. 30

3.1.1. Sinh tổng hợp AgNP của Aspergillus spp. kết hợp vi sóng ............ 30
3.1.2. Đặc tính của AgNPs ........................................................................ 31
3.2. Hiệu suất kháng khuẩn của AgNPs ............................................................................ 38
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ................................................................................................. 42

1. Kết luận........................................................................................................................................... 42
2. Kiến nghị……………………………………………………………….43

DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO
QUYẾT ĐỊNH GIAO ĐỀ TÀI ĐỀ ÁN THẠC SĨ (BẢN SAO)

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT

TỪ VIẾT TẮT TỪ ĐẦY ĐỦ TỪ TIẾNG VIỆT

AgNP Silver nanoparticles Hạt nano bạc

CLSI Clinical and Laboratory Viện Tiêu chuẩn Lâm
Standards Institute sàng và Xét ngiệm

DLS Dynamic Light Scattering Tán xạ ánh sáng động

FT-IR Fourier transform infrared Quang phổ hồng ngoại
MHA spectroscopy biến đổi
ROS
Mueller–Hinton agar Phương pháp khuếch tán
giếng thạch
Reactive Oxygen Species Gốc tự do oxy hóa


SEM Scanning Electron Kính hiển vi điện tử quét
Microscope

TEM transmission electron Kính hiển vi điện tử
microscopy truyền qua

XRD X-Ray Diffraction Phép đo nhiễu xạ tia X

XPS X-ray photoelectron Quang phổ quang điện tử

spectroscopy tia X

ZOI Zone of Inhibition Vùng ức chế vi khuẩn

DANH MỤC CÁC HÌNH

STT Hình Trang

1
Hình 3.1. Nồng độ AgNO3 khác nhau cho màu sắc khác nhau
của bạc nano tổng hợp trong môi trường nuôi cấy nấm 31
Aspergillus spp. kết hợp với vi sóng 1,5 phút

2
Hình 3.2. Quang phổ UV-Vis của AgNPs được sinh tổng hợp
ở các nồng độ AgNO3 khác nhau cho thấy đỉnh cộng hưởng 33
plasmon bề mặt (SPR)

3 Hình 3.3. Biểu đồ FTIR của AgNPs được chế tạo bằng dịch 35


lọc nuôi cấy nấm Aspergillus spp.

4 Hình 3.4. Phổ XRD hiển thị nhóm chức năng liên quan trong 37

AgNPs

5
Hình 3.5. Ảnh SEM thể hiện hình dạng và kích thước của

AgNPs 37-38

(A) 5 mM AgNO3; (B) 10 mM AgNO3; (C) 15 mM AgNO3

6 Hình 3.6. Xét nghiệm hoạt tính kháng khuẩn chống lại 39
Escherichia coli bằng phương pháp khuếch tán trên thạch.

1

MỞ ĐẦU

1. Lý do chọn đề tài
Hạt nano (NP) là các hạt có kích thước nhỏ với đường kính dưới 100nm.

Một trong những đặc điểm quan trọng nhất của hạt nano là chúng có diện tích
bề mặt lớn so với kích thước rất nhỏ của chúng, điều này làm tăng khả năng
tương tác của chúng với các phân tử khác. Các hạt nano đã góp phần mở ra
những triển vọng khác nhau để thiết kế vật liệu mới và đánh giá đặc tính của
chúng bằng cách điều chỉnh kích thước, hình dạng và sự phân bố của các phân
tử của chúng.1 Đây là một lợi thế quan trọng để ứng dụng các hạt nano trong

nhiều lĩnh vực khác nhau như sản xuất các thiết bị điện tử, cảm biến sinh hóa,
chất xúc tác trong các phản ứng, xét nghiệm sinh học, chất kháng khuẩn, chống
màng sinh học, điện phân nước, xử lí nước thải, chụp ảnh khối u, vận chuyển
thuốc và quy trình điều trị dược phẩm…1 Các nghiên cứu gần đây đã chỉ ra tính
hợp lý của ứng dụng điều trị của vật liệu nano kim loại. Trong số này, các hạt
nano bạc (AgNPs) đã nổi lên như một tác nhân kháng khuẩn tiềm năng để chống
lại các bệnh nhiễm khuẩn.2

Trên thực tế, việc sản xuất và ổn định các hạt nano được thực hiện thơng
qua các phương pháp vật lí, hóa học và sinh học. Các phương pháp vật lý được
sử dụng để sản xuất các hạt nano bao gồm một số phương pháp như nghiền và
nhiệt hạch, mài, phay và bay hơi nhiệt.1 Một nhược điểm của các phương pháp
vật lý là chúng đòi hỏi một lượng năng lượng lớn, khiến cho các loại quy trình
này rất tốn kém nhưng lại cho năng suất vật liệu nano thấp.

Trong những năm qua, quá trình tổng hợp hạt nano bằng phương pháp hóa
học ngày càng phổ biến do khơng địi hỏi năng lượng cao trong q trình khử
đồng thời tạo ra các hạt đồng nhất có kích thước và hình dạng chính xác cao.
Phương pháp hóa học bao gồm tổng hợp điện hóa, khử hóa học và kỹ thuật khử

2

hóa học quang học. Tuy nhiên, các phương pháp hóa học này có tác hại nghiêm
trọng đến mơi trường do sử dụng các hóa chất nguy hiểm như hydrazine và kali
betarutrate, gây ung thư, độc tính di truyền và tế bào.3 Các chất độc hại này
xuất phát từ các dung môi hữu cơ hoặc chất khử và chất ổn định được sử dụng
để ngăn chặn sự kết tụ không mong muốn của chất keo. Ngoài ra, một số hạt
nano cũng được phát hiện là độc hại do các yếu tố như thành phần, kích thước,
hình dạng và hóa học bề mặt. Vì thế, khơng thể sử dụng các phương pháp hóa
học để tạo ra các hạt nano sinh học với các ứng dụng lâm sàng và y sinh do độc

tính và tính khơng ổn định của các phân tử này bên cạnh khả năng tương thích
sinh học của chúng.4,5

Quá trình sinh tổng hợp các hạt nano bằng phương pháp vi sinh vật cung
cấp nhiều thông số kỹ thuật thân thiện với môi trường. Đặc biệt các hạt nano
được tổng hợp bằng phương pháp vi sinh vật có các đặc điểm thuận lợi vì nó
xảy ra ở nhiệt độ mơi trường, ngồi ra phương pháp này ít mất thời gian và kinh
phí so với phương pháp hóa học hoặc vật lý. Hạt nano kim loại được tạo ra dễ
dàng, ít độc tính hơn và có kích thước và hình dạng mong muốn, có nhiều ứng
dụng tùy theo kích thước và hình dạng của chúng. Vì vậy, người ta cho rằng
tổng hợp các hạt nano thơng qua một q trình sinh học sử dụng vi sinh vật như
một phương pháp thay thế cho các phương pháp hóa học và vật lý.6-8

Sự xuất hiện các chủng vi khuẩn kháng kháng sinh mới đã trở nên nguy
hiểm hơn đối với con người. Cuộc khủng hoảng kháng thuốc kháng sinh được
cho là do việc sử dụng quá mức và sử dụng sai các loại thuốc này, cũng như
việc ngành dược phẩm thiếu phát triển thuốc mới do giảm động lực kinh tế và
các yêu cầu pháp lý đầy thách thức. Hạt nano là một tác nhân mới được cải tiến
với diện tích bề mặt rộng hơn so với kích thước nhỏ của chúng và có các đặc
tính vật lý và hóa học khiến chúng có thể xâm nhập vào thành tế bào, có khả
năng cao đối phó với các loài vi khuẩn gây bệnh. Do vậy, các hạt nano kim loại

3

có cơ chế kháng khuẩn không đặc hiệu, cho phép chúng trở thành tác nhân
kháng khuẩn mạnh hơn cả kháng sinh. Mở ra triển vọng mới trong nghiên cứu
chất kháng khuẩn và các ứng dụng y tế tiềm năng của chúng.9 Vì những lý do
trên, trong nghiên cứu này, chúng tôi sẽ sử dụng nấm sợi Aspergillus spp. để
kiểm tra tổng hợp AgNPs. Các AgNPs này cũng được nghiên cứu về hoạt tính
kháng khuẩn của chúng.


2. Mục tiêu nghiên cứu
- Mục tiêu nghiên cứu của đề tài là chế tạo và đánh giá khả năng kháng

khuẩn của vật liệu nano bạc tổng hợp từ nấm sợi Aspergillus spp. kết hợp vi
sóng.
3. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
3.1. Ý nghĩa khoa học

Kết quả nghiên cứu của đề tài sẽ bổ sung thêm quy trình mới trong phương
pháp tổng hợp vật liệu nano và cung cấp thêm dẫn chứng khoa học về vai trò
kháng khuẩn của nano bạc.

3.2. Ý nghĩa thực tiễn
Kết quả nghiên cứu của đề tài sẽ đóng góp giá trị lớn trong việc sản xuất

vật liệu nano với chi phí thấp và khơng gây độc hại cho mơi trường. Đề tài sẽ
có giá trị lớn trong ngành khoa học vật liệu và y sinh.
4. Cấu trúc đề án

- Mở đầu
- Chương 1. Tổng quan tình hình nghiên cứu
- Chương 2. Đối tượng, nội dung và phương pháp nghiên cứu
- Chương 3. Kết quả nghiên cứu và bàn luận
- Kết luận và kiến nghị
- Tài liệu tham khảo

4

5. Những đóng góp mới của đề tài

Tính mới hấp dẫn trong nghiên cứu này là chúng tôi chỉ ra rằng hình dạng,

kích thước và đặc tính quang học của AgNPs phụ thuộc rất nhiều vào nồng độ
AgNO3 được sử dụng và thời gian ủ dung dịch nano bạc. Thêm vào đó, chúng
tơi cũng đánh giá hoạt tính kháng khuẩn của dung dịch nano bạc trên các chủng
vi khuẩn khác nhau.

5

CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU
1.1. Giới thiệu về nano bạc

Trong quá trình tìm kiếm những nguồn vật liệu mới có tính ứng dụng cao
thì nano bạc là một trong những nguồn vật liệu triển vọng. Vật liệu nano bạc
có thể ứng dụng các đặc tính từ tính và quang học, chế tạo hợp chất xúc tác,
cảm biến, chất diệt khuẩn dùng trong y học, mỹ phẩm, xử lý nguồn nước sinh
hoạt và nuôi trồng thủy sản... Bạc luôn là một chất kháng khuẩn tuyệt vời và đã
được sử dụng cho mục đích này từ lâu đời. Các tính chất vật lý và hóa học độc
đáo của các hạt nano bạc chỉ làm tăng hiệu quả của bạc.

Nói chung AgNPs là các hạt có kích thước nằm trong khoảng từ 1 đến 100
nm có các đặc tính độc đáo như điện, quang và từ, độ dẫn điện cao, và đặc tính
sinh học.1 Chỉ có các hạt kim loại với kích thước nano mới có khả năng thay
đổi các tính chất vật lí, hóa học, sinh học tùy thuộc tỉ lệ diện tích bề mặt so với
thể tích của chúng.10,11 Mặt khác, nó có thể ảnh hưởng đến sự hấp thu tế bào,
phân phối sinh học, xâm nhập vào các rào cản sinh học và hiệu quả điều
trị.12,13 Do đó, việc phát triển AgNPs với các cấu trúc được kiểm sốt đồng nhất
về kích thước, hình thái và chức năng là điều cần thiết cho các ứng dụng y sinh
khác nhau.


Xét về kích thước và hình dạng, kích thước nhỏ hơn và các hạt nano hình
tam giác cắt ngắn dường như hiệu quả hơn và có các đặc tính ưu việt hơn so
với các hạt bạc hình cầu và hình que. Mặc dù đã có nhiều nghiên cứu tổng hợp
thành cơng AgNPs với nhiều dải hình dạng và kích thước khác nhau nhưng
chúng vẫn có những hạn chế nhất định.23,24

Hoạt tính sinh học của AgNPs phụ thuộc vào các yếu tố bao gồm hóa học
bề mặt, kích thước, phân bố kích thước, hình dạng, thành phần hạt, lớp phủ, sự
kết tụ và tốc độ hòa tan, khả năng phản ứng của hạt trong dung dịch, hiệu quả
giải phóng ion và loại tế bào. Loại chất khử được sử dụng để tổng hợp AgNPs

6

là một yếu tố quan trọng để xác định độc tính tế bào.14 Ví dụ, sử dụng các tác
nhân khử sinh học như chất nổi trên bề mặt nuôi cấy của các loại Bacillus khác
nhau, AgNPs có thể được tổng hợp ở nhiều hình dạng khác nhau. Các nghiên
cứu trước đây ủng hộ khẳng định rằng các hạt kích thước nhỏ hơn có thể gây
ra nhiều độc tính hơn hạt lớn hơn, bởi vì chúng có diện tích bề mặt lớn
hơn. Hình dạng cũng quan trọng không kém đối với việc xác định độc tính. Ví
dụ, trong lĩnh vực y sinh, nhiều loại cấu trúc nano đã được sử dụng, bao gồm
khối nano, tấm nano, thanh nano, hạt nano hình cầu, giống như bơng hoa,
v.v.. Độc tính của AgNPs chủ yếu phụ thuộc vào sự sẵn có của lớp phủ hóa học
hoặc sinh học trên bề mặt hạt nano. Điện tích bề mặt AgNPs có thể xác định
hiệu ứng độc tính trong tế bào. Ví dụ, điện tích bề mặt dương của các NP này
làm cho chúng phù hợp hơn, cho phép chúng tồn tại trong dòng máu một thời
gian dài so với các NP tích điện âm, đây là con đường chính để sử dụng các tác
nhân chống ung thư khám phá về vị trí của các tế bào ung thư, đồng thời có thể
hấp thụ ánh sáng và tiêu diệt có chọn lọc các tế bào ung thư mục tiêu thông qua
liệu pháp quang nhiệt.


Các tính năng đặc trưng của vật liệu nano như kích thước, hình dạng, phân
bố kích thước, diện tích bề mặt, hình dạng, độ hịa tan, tập hợp, v.v. có thể có
tác động đáng kể đến các đặc tính sinh học, phân phối, an tồn và hiệu quả của
hạt. Vì vậy, các đặc tính này cần được đánh giá trước khi đánh giá độc tính
hoặc tính tương thích sinh học của chúng.

* Các kỹ thuật mô tả đặc tính của AgNPs:

+ Kính hiển vi điện tử quét (SEM): là một phương pháp chụp ảnh bề mặt,
giúp xác định kích thước hạt, sự phân bố kích thước, hình dạng và hình thái bề
mặt của các hạt vật liệu nano. Thành phần nguyên tố định tính và định lượng
của AgNPs.

7

+ Kính hiển vi điện tử truyền qua (TEM): để xác định kích thước hạt, phân
bố kích thước và hình thái học. TEM có ưu điểm so với SEM là có độ phân giải
khơng gian tốt hơn và khả năng thực hiện các phép đo phân tích bổ sung.

+ Kính hiển vi lực nguyên tử (AFM): nghiên cứu sự phân tán và tập hợp
của vật liệu nano, ngồi kích thước, hình dạng, độ hấp thụ và cấu trúc của
chúng, còn cung cấp hình ảnh ba chiều có thể tính được chiều cao và thể tích
của hạt.

Các kỹ thuật dựa trên kính hiển vi như AFM, SEM và TEM được coi là
phương pháp trực tiếp để thu thập dữ liệu từ các hình ảnh chụp hạt nano.

+ Quang phổ nhìn thấy tia cực tím (UV-vis): đo hiệu ứng cộng hưởng
Plasmon bề mặt của AgNPs.


+ Nhiễu xạ tia X (XRD): phân tích cả cấu trúc phân tử và tinh thể, loại tinh
thể.

+ Tán xạ ánh sáng động (DLS): xác định sự phân bố kích thước của các
hạt.

+ Quang phổ hồng ngoại biến đổi Fourier (FTIR): thường được sử dụng để
tìm hiểu xem các phân tử sinh học có tham gia vào q trình tổng hợp các hạt
nano hay không.

+ Quang phổ quang điện tử tia X (XPS): xác định thành phần hóa học, mơi
trường hóa học bề mặt.
1.2. Các phương pháp điều chế nano bạc

Vật liệu nano bạc có thể được điều chế bằng hai phương thức cơ bản, được
phân loại là “từ trên xuống” và “từ dưới lên”. Phương pháp “từ trên xuống” vật
liệu khối được chia thành các hạt nhỏ bằng cách giảm kích thước bằng các kỹ
thuật vật lý và hóa học khác nhau. Phương pháp “từ dưới lên”, hạt nano được
tổng hợp thơng qua q trình tự lắp ráp các nguyên tử thành hạt nhân, từ hạt

8

nhân tiếp tục phát triển thành các hạt có kích thước nano. Cách tiếp cận này
bao gồm các phương pháp sản xuất hóa học và sinh học.

+ Phương pháp vật lí: Hạt nano bạc có thể được điều chế bằng cách
phóng tia lửa điện và nhiệt phân hoặc sử dụng lị nung ống ở áp suất khí quyển
cho bay hơi, ngưng tụ. Trong đó, sự bay hơi và ngưng tụ có tầm quan trọng lớn.
Độ dốc nhiệt độ đóng vai trị quan trọng trong việc làm mát hơi ở tốc độ mong
muốn. Trong phương pháp này không sử dụng dung mơi nên khơng có sự nhiễm

bẩn do dung mơi và phân bố kích thước hạt đồng đều. Nồng độ ức chế tối thiểu
trong nghiên cứu độc tính có thể dễ dàng đạt được bằng cách sản xuất các hạt
nano có ở nồng độ cao. Tổng hợp AgNPs bằng lị nung ống có nhiều nhược
điểm như địi hỏi khơng gian rộng, năng lượng cao, nâng cao nhiệt độ môi
trường xung quanh nguồn vật liệu, đòi hỏi nhiều thời gian để đạt được sự ổn
định nhiệt . v.v.

AgNPs cũng được tổng hợp bằng cách cắt bỏ các hạt kim loại bằng laser.
AgNPs được tổng hợp bằng quá trình cắt bỏ bằng laser phụ thuộc rất nhiều vào
bước sóng laser, sự lưu lốt laser, thời gian của xung laser, khoảng thời gian
cắt bỏ và môi trường chất lỏng hiệu quả, có hoặc khơng có sự hiện diện của
chất hoạt động bề mặt. Việc loại bỏ AgNPs được tổng hợp bằng phương pháp
cắt bỏ bằng laser địi hỏi ít năng lượng và kích thước hạt phụ thuộc chính xác
vào mức độ lưu lốt của laser. Tuy nhiên, hình thái, kích thước và hình dạng
của AgNPs chủ yếu phụ thuộc vào sự tiếp xúc của ánh sáng laser đi qua.

Ngoài ra, sự hình thành các hạt nano bằng quá trình cắt bỏ bằng laser bị
chấm dứt bởi lớp phủ chất hoạt động bề mặt. Các hạt nano hình thành trong
dung dịch có nồng độ chất hoạt động bề mặt cao nhỏ hơn so với các hạt được
hình thành trong dung dịch có nồng độ chất hoạt động bề mặt thấp. Một lợi thế
của quá trình cắt bỏ bằng laser so với các phương pháp thông thường khác để

9

điều chế chất keo kim loại là khơng có thuốc thử hóa học trong dung dịch. Do
đó, các chất keo tinh khiết, sẽ hữu ích cho các ứng dụng tiếp theo.15,16

Nhiều loại vật liệu có thể được tổng hợp trong các hạt nano bằng phương
pháp vật lý như Ag, Au và Pb... Nói chung, phương pháp vật lí có ưu điểm là
nhanh chóng, bức xạ được sử dụng làm chất khử và khơng có hóa chất độc hại

liên quan. Tuy nhiên, nhược điểm là năng suất thấp và tốn năng lượng, và phân
phối không đồng đều.

+ Phương pháp hóa học: Về cơ bản, quá trình khử muối bạc bao gồm hai
giai đoạn tạo mầm và tăng trưởng tiếp theo. Có rất nhiều phương pháp hóa học
khác nhau để tổng hợp nano bạc như tổng hợp hóa lạnh, in thạch bản, khử điện
hóa...

* Phương pháp khử hóa học: Nguyên tắc của phương pháp này là chuyển
electron lên ion Ag+ để đưa ion về nguyên tử Ag0. Các nguyên tử Ag0 này kết
dính với nhau tạo ra hạt Ag có kích thước lớn hơn. Theo phương pháp này, các
chất sử dụng gồm nguyên liệu đầu vào chứa ion Ag+ như Ag2SO4, AgNO3 hay
AgClO4, và chất khử như muối citrate, borohydride, ascorbic acid, glucose,
formaldehyde, ethylene glycol hay dung dịch chiết từ cây.

Phương trình khử Ag+ bằng các chất khử NaBH4 , ascorbic acid và citrate
có thể được viết gọn như sau:

AgNO3 + NaBH4 → Ag + ½ H2 + ½ B2H6 + NaNO3 (1)
2 Ag + + C6H8O6 → 2 Ag0 + C6H6O6 + 2H+ (2)

4 Ag + + Na3C6H5O7 → 4 Ag0 + C6H5O7H3 + 3 Na + + O2 (3)
Sự hình thành hạt nano Ag diễn ra theo trình tự từ ion Ag+ đến nguyên tử
Ag0 và kết dính lại tạo ra hạt Ag có kích thước vài nm.

10

Phương pháp khử hóa học có ưu điểm dễ thực hiện, chi phí thấp, hiệu suất
tổng hợp cao, tuy nhiên những phương pháp này sử dụng các hóa chất có thể
gây ơ nhiễm mơi trường, độc hại như NaBH4, hydrazine. Gần đây, các chất khử

này được thay thế bằng các hóa chất thân thiện mơi trường hơn như ascorbic
acid, glucose, amino acids, dung dịch chiết từ cây, tinh bột, enzyme, tảo hay
dung dịch chiết từ côn trùng. Tuy nhiên, mức độ cơng nghiệp hóa của các
phương pháp này khó hơn, do các chất này thường có tính khử yếu nên hiệu
suất thấp, và cịn chứa nhiều tạp chất khơng mang tính khử do đó dung dịch Ag
tạo ra khơng có độ tinh khiết cao.

* Phương pháp Polyol với ethylene glycol (EG) hay propylene glycol (PG)
và chất bảo vệ poly vinylpyrollidone (PVP) được sử dụng để kiểm sốt kích
thước và hình dạng vật liệu nano bạc bởi đây được xem là phương pháp tổng
hợp xanh và không sử dụng chất khử mạnh như NaBH4, vật liệu nano bạc tạo
thành có độ bền cao.17 Để kiểm sốt hình dạng như thanh, khối vng… cần bổ
sung thêm các muối halogen như Cl-, Br-, I- để tác động lên quá trình phát triển
tinh thể của vật liệu nano bạc.18

* Phương pháp sử dụng nước hoặc dung môi hữu cơ để điều chế các hạt
nano bạc. Quá trình này thường sử dụng ba thành phần chính, chẳng hạn như
tiền chất kim loại, chất khử và chất ổn định. Về cơ bản, quá trình khử muối bạc
bao gồm hai giai đoạn (1) tạo mầm; và (2) tăng trưởng tiếp theo.16

Phương pháp tổng hợp hóa học có ưu điểm là năng suất cao, dễ tiến hành,
chi phí thấp, tạo ra các hạt nano đồng nhất và có thể kiểm sốt kích thước.
Nhược điểm: việc sử dụng các chất khử hóa học có hại cho cơ thể sống. Ngồi
ra, các hạt được sản xuất khơng có độ tinh khiết như mong đợi, vì bề mặt của
chúng được phát hiện là lắng đọng hóa chất. Cũng rất khó điều chế AgNPs với
kích thước xác định rõ, địi hỏi một bước tiếp theo để ngăn chặn sự kết tụ

11

hạt. Trong quá trình tổng hợp, quá nhiều sản phẩm phụ độc hại từ chất hoạt

động bề mặt và dung môi hữu cơ phải được loại bỏ gây tốn kém.

+ Phương pháp sinh học: Để tổng hợp các hạt nano kim loại, các quy
trình thơng thường cần đến các dụng cụ phức tạp và đắt tiền hoặc các hóa chất
đắt tiền. Mặt khác, các kỹ thuật này cịn có nguy cơ khơng an tồn với mơi
trường. Do đó, các công nghệ “xanh” để tổng hợp các hạt nano luôn được ưu
tiên. Tổng hợp hạt nano xanh là một phương pháp mới để tổng hợp hạt nano
bằng cách sử dụng các nguồn sinh học. Quá trình tổng hợp sinh học của các hạt
nano phụ thuộc vào ba yếu tố, lựa chọn môi trường dung môi; chất khử thân
thiện môi trường; và vật liệu không độc hại cho sự ổn định các hạt AgNPs.

Sinh tổng hợp các hạt nano bạc là một phương pháp tiếp cận từ dưới lên
chủ yếu liên quan đến các phản ứng khử/oxy hóa. Các enzyme vi sinh vật hoặc
các chất hóa học thực vật có đặc tính chống oxy hóa hoặc khử tác động lên các
hợp chất tương ứng và tạo ra các hạt nano mong muốn. Sự tổng hợp vi sinh vật
của các hạt nano bạc có thể đạt được bằng cách tổng hợp nội bào hoặc ngoại
bào. Quá trình tổng hợp ngoại bào của các hạt nano được ưu tiên hơn so với
tổng hợp nội bào do quy trình dễ dàng. Nó được cho là kinh tế và có thể đạt
được thơng qua q trình xử lý tiếp theo đơn giản mà không yêu cầu các bước
bổ sung để giải phóng và thu thập các hạt nano từ sinh khối.

* Tổng hợp hạt nano bạc bằng vi khuẩn: Nguyên lý dựa trên phương
pháp khử, các protein của vi khuẩn có khả năng khử đưa ion Ag+ về dạng
nguyên tử tạo tâm kết tinh, phát triển và kết nối tạo hạt nano Ag. Và để sử dụng
được phương pháp này, ta cần nuôi cấy vi khuẩn trong môi trường chứa nhiều
ion Ag+.19

Pseudomonas stutzeri đây là chủng vi khuẩn đầu tiên mà AgNPs được
tổng hợp và phân lập ở dạng Ag amin. Nhiều chủng vi khuẩn và vi sinh vật phát
triển khả năng kháng kim loại ở nồng độ thấp hơn. Điện trở chủ yếu được tạo


12

ra do dòng chảy, thay đổi độ hịa tan, độc tính thơng qua q trình oxy hóa/khử
và kết tủa kim loại.20 Trong phương pháp hóa học xanh này, một số vi khuẩn
thường được sử dụng, bao gồm Pseudomonas stutzeri AG259, chủng
Lactobacillus, Bacillus licheniformis; Escherichia coli (E. coli),
Brevibacterium casei…

* Tổng hợp hạt nano bạc bằng nấm:

Cơ chế tổng hợp sinh học của các hạt nano sử dụng nấm có thể là nội bào
hoặc ngoại bào. Trong trường hợp tổng hợp nội bào, tiền chất kim loại được
thêm vào nuôi cấy sợi nấm và được nội hóa trong sinh khối. Sau đó, phải thực
hiện chiết xuất các hạt nano bằng các phương pháp xử lý hóa học, ly tâm và lọc
để phá vỡ sinh khối và giải phóng các hạt nano. Phương pháp tổng hợp ngoại
bào được sử dụng rộng rãi hơn, tiền chất kim loại được thêm vào dịch lọc nước
chỉ chứa các phân tử sinh học nấm, dẫn đến sự hình thành các hạt nano tự do
trong q trình phân tán nên khơng cần thêm quy trình nào để giải phóng các
hạt nano khỏi tế bào.

Đối với nấm, cơ chế tổng hợp AgNPs diễn ra dựa trên khả năng khử của
enzyme do nấm tạo ra. Enzyme khử các ion Ag+ và tạo ra nano Ag. Khi ở trong
môi trường chứa nhiều Ag+, các ion này sẽ bám lên tế bào nấm nhờ lực hút tĩnh
điện giữa màng tế bào tích điện âm và ion Ag+ tích điện dương. Và các enzyme
trên màng tế bào sẽ khử ion Ag+ để tạo nguyên tử, và dần dần tạo ra nano Ag.21

Việc sử dụng nấm làm chất khử và chất ổn định trong quá trình tổng hợp
sinh học các hạt nano bạc rất hấp dẫn do sản xuất một lượng lớn protein, năng
suất cao, xử lý dễ dàng và độc tính thấp của dư lượng. Hơn nữa, quá trình tổng

hợp này bao phủ các hạt nano bằng các phân tử sinh học có nguồn gốc từ nấm,
có thể cải thiện tính ổn định và có thể tạo ra hoạt tính sinh học.