Tài liệu Nghiên cứu chế tạo vật liệu nano vàng chitosan định hướng ứng dụng trong dược phẩm

TRƯỜNG ĐẠI HỌC LẠC HỒNG CÔNG NGHỆ SINH HỌC MÔI TRƯỜNG BÁO CÁO NGHIÊN CỨU KHOA HỌC ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO VẬT LIỆU NANO VÀNG – CHITOSAN ĐỊNH HƯỚNG ỨNG DỤNG TRONG DƯỢC PHẨM HUỲNH THỊ CẨM QUYÊN Bieân Hoøa – 11/2012 Ket-noi.com kho tai lieu mien phi TRƯỜNG ĐẠI HỌC LẠC HỒNG KHOA CÔNG NGHỆ SINH HỌC – MÔI TRƯỜNG  BÁO CÁO NGHIÊN CỨU KHOA HỌC ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO VẬT LIỆU NANO VÀNG – CHITOSAN ĐỊNH HƯỚNG ỨNG DỤNG TRONG DƯỢC PHẨM SVTH: CVKH: HUỲNH THỊ CẨM QUYÊN PGS. TS NGUYỄN THỊ PHƯƠNG PHONG Bieân Hoøa – 11/2012 i LỜI CÁM ƠN Lời đầu tiên con xin được gửi đến Ba, Mẹ là người đã nuôi dạy con trong suốt thời gian qua. Em xin cám ơn các Anh đã ủng hộ và giúp Em trong những ngày tháng gia đình còn gặp nhiều vất vả. Con xin gửi lời cám ơn sâu sắc đến Cô PGS. TS Nguyễn Thị Phương Phong bộ môn Hoá Lý – Khoa Hoá – ĐH Khoa Học Tự Nhiên, người thầy đã tận tình hướng dẫn và tạo mọi điều kiện để em có thể vượt qua khó khăn trong suốt quá trình thực hiện luận văn. Cám ơn Th.S Võ Quốc Khương, chị Nguyễn Trần Tường Vy, tập thể các bạn trong nhóm Nano đã giúp đỡ và hỗ trợ hoàn thành khóa luận. Ket-noi.com kho tai lieu mien phi ii MỤC LỤC Trang DANH MỤC HÌNH ẢNH ........................................................................................vi DANH MỤC BẢNG BIỂU ......................................................................................ix MỞ ĐẦU ....................................................................................................................1 CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN.....................................................................................2 1.1. Tổng quan về kim loại vàng (Au) .....................................................................2 1.1.1. Tổng quát ....................................................................................................2 1.1.2. Tính chất vật lý của vàng ...........................................................................2 1.1.3. Tính chất hóa học ....................................................................................... 2 1.1.4. Ứng dụng của vàng.....................................................................................3 1.2. Tổng quan về chitosan ...................................................................................... 5 1.2.1. Cấu trúc của chitosan .................................................................................5 1.2.2. Tính chất của chitosan ................................................................................6 1.2.3. Ứng dụng của chitosan ...............................................................................7 1.3. Tổng quan về nano vàng ...................................................................................8 1.3.1. Hạt nano kim loại ....................................................................................... 8 1.3.2. Tính chất của hạt nano kim loại .................................................................8 1.3.2.1. Tính chất quang....................................................................................8 1.3.2.3. Tính chất điện ...................................................................................... 9 1.3.2.4. Tính chất từ ........................................................................................ 10 1.3.3. Hạt nano vàng ........................................................................................... 10 1.3.4. Phương pháp điều chế hạt nano vàng ....................................................... 13 1.3.4.1. Phương pháp khử hóa học..................................................................13 iii 1.3.4.2. Phương pháp khử vật lý .....................................................................15 1.3.4.3. Phương pháp sinh học ........................................................................15 1.3.4.4. Phương pháp khử hóa lý ....................................................................17 1.3.5. Ứng dụng của hạt nano vàng ....................................................................18 1.3.5.1. Trong công nghệ sinh học ..................................................................18 1.3.5.2. Trong xúc tác ..................................................................................... 20 1.3.5.3. Trong mỹ phẩm ..................................................................................21 1.4. Tổng quan về vàng - chitosan .........................................................................23 1.4.1. Tạo dung dịch nano vàng trong dung dịch chitosan bằng phương pháp khử hóa học có gia nhiệt thông thường. ............................................................. 23 1.4.2. Ứng dụng của nano vàng – chitosan ........................................................ 23 1.5. Tổng quan về mỹ phẩm ..................................................................................24 1.5.1. Đối tượng da ............................................................................................. 24 1.5.2. Các bệnh liên quan đến da ........................................................................25 1.4.3. Các nguyên liệu cơ bản dùng trong mỹ phẩm ..........................................27 1.5.4. Mỹ phẩm có chứa hạt nano vàng.............................................................. 30 CHƢƠNG 2: THỰC NGHIỆM .............................................................................31 2.1. Hóa chất và dụng cụ-thiết bị ...........................................................................31 2.1.1. Hóa chất ....................................................................................................31 2.1.2. Dụng cụ và thiết bị thí nghiệm .................................................................32 2.2. Nội dung nghiên cứu ...................................................................................... 33 2.2.1. Các phương pháp phân tích đặc điểm nguyên liệu chitosan .................... 33 2.2.1.1. Phương pháp phân tích FT-IR ........................................................... 33 2.2.1.2. Phương pháp đo sắc ký thẩm thấu gel GPC ......................................34 Ket-noi.com kho tai lieu mien phi iv 2.2.1.3.Phương pháp chụp ảnh FE-SEM ........................................................ 35 2.2.2. Phương pháp chế tạo hạt nano vàng ......................................................... 36 2.2.3. Các phương pháp phân tích hạt nano vàng và màng nano vàng ..............37 2.2.3.1. Phương pháp đo phổ hấp thụ bằng máy quang phổ UV-Vis .............37 2.2.3.2. Phương pháp chụp ảnh TEM ............................................................. 39 2.2.3.3. Khảo sát tính kháng khuẩn của dung dịch nano vàng........................ 40 2.2.4. Phương pháp tạo nền kem. .......................................................................42 2.2.5. Các phương pháp phân tích mẫu kem nền và kem nano vàng – chitosan. ............................................................................................................................ 43 2.2.5.1. Phương pháp đo độ lún kim. .............................................................. 43 2.2.5.2. Phương pháp kiểm tra độ độc hại (độ kích ứng da). .......................... 43 CHƢƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ......................................................... 45 3.1. Phân tích nguyên liệu chitosan bằng phương pháp FT-IR, FE-SEM, GPC. ..45 3.1.1. Kết quả phân tích FT-IR ...........................................................................45 3.1.2. Kết quả phân tích GPC .............................................................................46 3.1.3. Kết quả phân tích FE-SEM .....................................................................46 3.2. Chế tạo các hạt nano vàng trong chitosan ...................................................... 47 3.3. Kết quả TEM ..................................................................................................55 3.4. Kết quả XRD ..................................................................................................60 3.5. Khảo sát tính kháng khuẩn của dung dịch nano vàng ....................................61 3.6. Tạo nền kem và kem nano vàng – chitosan. ...................................................62 3.6.1. Độ lún kim. ............................................................................................... 62 3.6.2. Kết quả kiểm tra kích ứng da ...................................................................62 3.6.3. Kiểm tra nồng độ vàng trong kem. .............................................................. 64 v CHƢƠNG IV: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ...................................................... 66 4.1. Kết luận...........................................................................................................66 4.2. Đề nghị............................................................................................................66 TÀI LIỆU THAM KHẢO ...................................................................................... 67 Ket-noi.com kho tai lieu mien phi vi DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1.1: Vàng thỏi ....................................................................................................3 Hình 1.2: Ứng dụng trong điều trị ung thư .................................................................4 Hình 1.3: Ngôi nhà được trang trí bằng vàng ............................................................. 5 Hình 1.4: Sử dụng vàng trong các mạch điện ............................................................ 5 Hình 1.5: Công thức cấu tạo của chitin và chitosan ...................................................6 Hình 1.6: Minh họa cơ chế xuất hiện plasmon bề mặt của các hạt nano kim loại. ....9 Hình 1.7: Chiếc cốc Lycurgus. .................................................................................12 Hình 1.8: Một số thực vật được dùng trong sinh tổng hợp các hạt nano kim loại. ..16 Hình 1.9: Ảnh TEM của tế bào Yarrowia lipolytica NCIM 3589 có chứa các hạt nano vàng bên trong. .................................................................................................17 Hình 1.10: Hạt nano vàng với một số đối tượng sinh học........................................19 Hình 1.11: Hạt nano vàng sử dụng trong dẫn truyền thuốc .....................................20 Hình 1.12: Đồng vị phóng xạ của hạt vàng Au-198 kích thước vài nanomet có thể tiêu diệt được các khối u. .......................................................................................... 20 Hình 1.13: Ứng dụng nano vàng trong mỹ phẩm. .................................................... 22 Hình 1.14: Cấu tạo da ............................................................................................... 25 Hình 1.15: Công thức melanin. ................................................................................26 Hình 1.16: Một số dầu mỡ thông dụng.....................................................................27 Hình 1.17: Cấu trúc chung của chất hoạt động bề mặt.............................................28 Hình 2.1: Mấy khuấy từ IKA RET control-vis và pipet BIOHIT Proline, Đức. ..32 Bercher 100ml, bình định mức 50ml. .......................................................................32 Hình 2.2: Máy đo phổ FT- IR BRUKER EQUINOX 55. ........................................34 Hình 2.3: Máy sắc ký thẩm thấu gel GPC AGILENT 1100 Series. ......................... 35 vii Hình 2.4: Máy FE-SEM JSM 740F, Nhật. ............................................................... 35 Hình 2.5: Qui trình chế tạo hạt nano vàng trong chitosan có vitamin C làm chất khử............................................................................................................................. 36 Hình 2.6: (a) Mẫu chứa dung dịch chitosan – vitamin C – HAuCl4 , (b) Mẫu chứa dung dịch nano vàng trong chitosan..........................................................................36 Hình 2.7: Sơ đồ quang phổ kế hai chùm tia. ............................................................ 37 Hình 2.8: Máy quang phổ UV-Vis-NIR-V670, JASCO. .........................................38 Hình 2.9: Máy TEM, JEM-1400, Nhật. ...................................................................39 Hình 2.10: Cấu tạo của kính hiển vi điện tử truyền qua. ..........................................40 Hình 2.11: Sơ đồ tạo nền kem. .................................................................................42 Hình 2.12: Phương pháp đo độ lún kim ...................................................................43 Hình 3.1: Phổ FT-IR của chitosan nguyên liệu. ....................................................... 45 Hình 3.2: Công thức cấu tạo của chitosan. ............................................................... 46 Hình 3.3: Kết quả phân tích FE-SEM chitosan. ....................................................... 46 Hình 3.4: Mẫu khảo sát ảnh hưởng của thời gian .................................................... 48 Hình 3.6: Các mẫu dung dịch nano vàng – chitosan khi thay đổi tỷ lệ nHAuCl4/nvitamin C. ................................................................................................ 50 Hình 3.7: Phổ UV-Vis của các mẫu dung dịch keo nano vàng khảo sát ảnh hưởng nHAuCl4/nvitamin C. ................................................................................................ 51 Hình 3.8: Mẫu khảo sát ảnh hưởng của pH. ............................................................ 52 Hình 3.9: Phổ UV-Vis của các mẫu dung dịch keo nano vàng khảo sát ảnh hưởng pH. ............................................................................................................................. 53 Hình 3.10: Mẫu khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ .................................................... 54 Hình 3.11: Phổ UV-Vis của các mẫu dung dịch keo nano vàng khảo sát ................54 Hình 3.12: Ảnh TEM của mẫu 4 ..............................................................................56 Ket-noi.com kho tai lieu mien phi viii Hình 3.13: Biểu đồ phân bố kích thước hạt nano vàng – chitosan trong mẫu 4. .....56 Hình 3.14: Ảnh TEM khảo sát theo tỷ lệ Mẫu 10. ...................................................57 Hình 3.15: Biểu đồ phân bố kích thước hạt của mẫu 10. .........................................57 Hình 3.16: Ảnh TEM của mẫu dung dịch nano vàng – chitosan được chế tạo ........58 pH = 5. ....................................................................................................................... 58 Hình 3.17: Biểu đồ phân bố kích thước hạt của mẫu dung dịch nano vàng – chitosan tại pH = 5. ...................................................................................................58 Hình 3.18: Ảnh TEM dung dịch nano vàng – chitosan khi không sử dụng chất khử vitamin C. ..................................................................................................................59 Hình 3.19: Biểu đồ phân bố kích thước hạt nano vàng – chitosan khi không sử dụng chất trợ khử vitamin C. .................................................................................... 59 Hình 3.20: (a) Ảnh TEM nano vàng – chitosan sử dụng chất trợ khử vitamin C trong quá trình điều chế............................................................................................. 60 (b) Ảnh TEM nano vàng – chitosan không sử dụng chất khử vitamin C trong quá trình điều chế. ............................................................................................................60 Hình 3.21: Giản đồ XRD của mẫu nano vàng điều chế được ..................................60 Hình 3.22: (a) Mẫu đối chứng; (b) Mẫu kháng khuẩn của dung dịch nano vàng – chitosan...................................................................................................................... 61 Hình 3.23: Kem nền .................................................................................................62 Hình 3.24: Kem nano vàng – chitosan thành phẩm. ................................................65 ix DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1.1: So sánh kích thước của hạt nano Au dùng các chất khử khác nhau để tổng hợp, tất cả được tính ở nano mét. ..............................................................................14 Bảng 2.1: Hóa chất dùng trong nghiên cứu chế tạo nano vàng - chitosan ...............31 Bảng 2.2: Hóa chất dùng trong nghiên cứu chế tạo nền kem. ..................................32 Bảng 3.1: Kết quả khảo sát theo thời gian ................................................................ 49 Bảng 3.2: Kết quả khảo sát ảnh hưởng tỷ lệ nHAuCl4/nvitamin C. ......................... 51 Bảng 3.3: Khảo sát ảnh hưởng của pH trong quá trình tạo nano vàng ..................... 53 Bảng 3.4: Kết quả khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ đến sự hình thành hạt nano vàng trong dung dịch chitosan. .................................................................................55 Bảng 3.5: Kết quả khảo sát tính kháng khuẩn của dung dịch nano vàng – chitosan 61 Bảng 3.6: Độ lún kim của kem nền. .........................................................................62 Bảng 3.7: Mức độ phản ứng trên da thỏ. ..................................................................63 Bảng 3.8: Phân loại các phản ứng trên da thỏ. ......................................................... 64 Bảng 3.9: Kết quả kiểm tra nồng độ vàng trong kem chứa 10% dung dịch nano vàng – chitosan ..........................................................................................................64 Bảng 3.10: Kết quả kiểm tra nồng độ vàng trong kem chứa 15% dung dịch nano vàng – chitosan ..........................................................................................................64 1 Ket-noi.com kho tai lieu mien phi MỞ ĐẦU Ngày nay, khoa học và công nghệ nano đã có những bước phát triển mạnh mẽ, những nghiên cứu và công nghệ nano được ứng dụng ngày càng rộng rãi trong cuộc sống, đặc biệt là lĩnh vực y – sinh học. Ứng dụng của vật liệu ở kích thước nano vào quá trình chẩn đoán và điều trị bệnh là một hướng nghiên cứu đang chiếm nhiều sự quan tâm của các nhà khoa học trên thế giới. Chúng ta đã biết, vàng (Au) là nguyên tố kim loại chuyển tiếp, không độc, có khả năng tương thích sinh học và được xem là trơ nhất trong tất cả các kim loại. Thế nhưng khi tồn tại ở kích thước nano, các hạt nano vàng xuất hiện nhiều hoạt tính khác biệt so với trạng thái vật liệu khối như: có khả năng xúc tác các phản ứng sinh hóa, thay đổi bước sóng hấp thụ theo kích thước của hạt, mang đặc tính gắn kết với các phân tử sinh học… Do đó, các hạt nano vàng đang có tiềm năng ứng dụng lớn trong công nghệ sinh học và lĩnh vực xúc tác. Với tiềm năng ứng dụng rộng lớn của nano vàng hiện nay, trong nội dung đề tài này chúng tôi thực hiện nghiên cứu “chế tạo vật liệu nano vàng-chitosan định hướng ứng dụng trong dược phẩm”. 2 CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1. Tổng quan về kim loại vàng (Au) 1.1.1. Tổng quát - Tên thường gọi: vàng - Ký hiệu hóa học: Au - Số khối 79, thuộc nhóm IB, chu kỳ 6. - Phân loại: thuộc nhóm kim loại chuyển tiếp. - Khối lượng nguyên tử: 196,967 đ.v.C - Cấu hình electron: 1s22s22p63s23p64s23d104p65s24f145p66s1. - Bán kính nguyên tử: 0,144nm. - Bán kính ion (Au+1): 0,137nm. - Cấu trúc tinh thể (ở 20°C): lập phương tâm mặt (FCC). 1.1.2. Tính chất vật lý của vàng Vàng ở điều kiện thường (t = 20°C) tồn tại dạng thể rắn, có ánh kim. Vàng là kim loại có tính dẻo cao, dễ dát mỏng và kéo sợi. Người ta có thể dát vàng thành lá mỏng đến mức ánh sáng có thể xuyên qua. Vàng có tỷ trọng chất rắn (ở 20°C) là 19,32g/cm3, sôi tại nhiệt độ 2807°C, nóng chảy tại nhiệt độ 1064°C. Vàng có rất nhiều đồng vị từ 183 Au đến 204 Au nhưng trong đó chỉ có một đồng vị bền tồn tại trong thiên nhiên là 197Au (chiếm 100%). Trong các kim loại thì vàng dẫn điện, dẫn nhiệt rất tốt. 1.1.3. Tính chất hóa học Hoạt tính hóa học của vàng tương đối nhỏ, nó không tan trong hầu hết các acid. Vàng không phản ứng trực tiếp với oxi, nhưng khi ở nhiệt độ cao, như nhiệt độ nóng chảy, vàng có khả năng hấp phụ oxi. Aur + 3NO3-dd + 6H+dd → Au3+dd + 3NO2kk + 3H2Ol Au3+dd + 4Cl-dd → AuCl4-dd 3 Ket-noi.com kho tai lieu mien phi Vàng hóa hợp trực tiếp với Se, Te khi nung các đơn chất trong ampun hàn kín. Thành phần của các hợp chất tạo thành khá phức tạp, trong đó đơn giản hơn cả là AuSe3, AuTe2 . Vàng có phản ứng với các halogen. Khi cho khí clo đi qua vàng nung nóng sẽ tạo ra muối clorua tương ứng (AuCl3). Vàng chỉ phản ứng với flo ở nhiệt độ cao. 1.1.4. Ứng dụng của vàng Trong nền kinh tế: vàng là một loại tiền tệ đặc biệt dùng để trao đổi trong hơn 5.000 năm nay. Lượng vàng tích trữ của một nước ảnh hưởng đến nền kinh tế của nước đó. Ở Việt Nam, dùng vàng để lưu trữ (tiết kiệm) là một hình thức phổ biến của người dân. Hình 1.1: Vàng thỏi Trong nha khoa: theo các nhà khảo cổ, vàng được sử dụng trong nha khoa cách đây hơn 3000 năm. Những người Etrusca sống vào thế kỷ thứ 7 sau công nguyên đã dùng các mẫu vàng để thay thế những chiếc răng bị hỏng. Đến thế kỷ 16, một cuốn sách khảo cứu nha khoa đã giới thiệu vàng lá như là một vật liệu để lấp các lỗ hỏng trong răng. Khoảng vài thập niên trước, dùng vàng thay thế những chiếc răng bị hỏng rất phổ biến ở nước ta. Tuy nhiên, hiện nay giá trị của vàng tăng cao nên việc sử dụng vàng làm răng giả đã giảm đáng kể. Trong y học: theo Viện Nghiên Cứu Khoa Học quốc gia Pháp (CNRS), các nhà nghiên cứu hiện đang thực hiện nhiều thử nghiệm về hạt nano vàng, trong đó có thử nghiệm cho phép tiêu hủy các tế bào ung thư. Từ nhiều năm nay, các tế bào ung 4 thư được xử lý bằng hai liệu pháp xạ trị và hóa trị. Các nhà nghiên cứu đang tìm các phương pháp trị liệu tế bào ung thư bằng cách ghép những phân tử thuốc trên những hạt nano vàng để chúng hoạt động tương tự như đạn sinh học. Nghiên cứu này đang được thực hiện từ 3 đến 4 năm nay tại Pháp nhưng chưa được ứng dụng trong liệu pháp chữa bệnh. Phương pháp thứ hai đã được các nhà nghiên cứu Mỹ thử nghiệm ở chuột: đó là kết hợp các hạt nano vàng với tia X để tăng hiệu quả trong việc phát hiện các tế bào ung thư. Vàng từng là liệu pháp chữa bệnh phổ biến trong thời Cổ đại tại Ai Cập, Ấn Độ và Trung Quốc để chữa các bệnh đậu mùa, loét ngoài da hay ban đỏ. Cuối tháng 11/2006, nhóm nghiên cứu "GdR OrNano" thuộc Viện CNRS đã tập trung 130 nhà khoa học (chuyên ngành hóa học, vật lý, sinh học…) thuộc 40 phòng thí nghiệm Pháp để nghiên cứu về các hạt nano vàng. Theo CNRS, hiện nay các hạt nano vàng có thể được sử dụng trong nhiều lãnh vực như quang học, điện tử, hóa học như chống ô nhiễm và làm chất xúc tác. Đây là một trong các chất kim loại nổi trội nhất trong đầu thế kỷ 21. Hình 1.2: Ứng dụng trong điều trị ung thư Trang trí thiết kế: nhu cầu vàng phục vụ cho lĩnh vực này ước tính khoảng 90 tấn/năm và được sử dụng cho nhiều đối tượng khác nhau, từ trang sức, mặt đồng hồ, bút máy, bút chì cho đến gọng kính và các dụng cụ trang trí phòng tắm. Từ nhiều thế kỷ trước, vàng được sử dụng để trang trí các mái vòm hoặc trần nhà trong các công trình kiến trúc công cộng, chủ yếu là do khả năng chống bào mòn của 5 Ket-noi.com kho tai lieu mien phi vàng đồng nghĩa với việc tuổi thọ của các tác phẩm bằng vàng sẽ lâu hơn rất nhiều so với các bức họa thông thường. Hình 1.3: Ngôi nhà được trang trí bằng vàng Điện tử: vai trò chính của vàng trong lĩnh vực điện tử được ứng dụng vào các công tắc, bộ chuyển mạch, cục rơle và các khớp nối. Công tắc được mạ điện với một lớp màng mỏng bằng vàng tăng khả năng dẫn lên nhiều lần. Việc gắn vàng lên công tắc nhằm đảm bảo cho việc phân tán nhiệt lượng một cách nhanh chóng, và giúp ngưng lại quá trình oxi hoá hoặc bị mờ do tác động của nhiệt độ quá thấp hoặc quá cao. Một ứng dụng khác của vàng trong kỹ thuật điện là các thiết bị bán dẫn, ở đó các dây hoặc “mảnh” vàng đủ nhỏ được dùng đề kết nối các chi tiết như bóng bán dẫn với các vi mạch, và trong các bảng mạch thì được dùng để liên kết các chip điện tử lại với nhau. Hình 1.4: Sử dụng vàng trong các mạch điện 1.2. Tổng quan về chitosan 1.2.1. Cấu trúc của chitosan 6 Chitosan là một loại polime carbohydrate tự nhiên có thể tạo ra bằng cách deacetyl hoá chitin. Hình 1.5: Công thức cấu tạo của chitin và chitosan Chitosan là dẫn xuất deacetyl hoá của chitin, trong đó nhóm (-NH2) thay thế nhóm (-NHCOCH3) ở vị trí C2. Chitosan được cấu tạo từ các mắc xích Dglucosamin liên kết với nhau bởi liên kết α-(1-4)-glycoside [1],[2]. 1.2.2. Tính chất của chitosan Không độc, tính tương thích sinh học cao và có khả năng phân hủy sinh học nên không gây dị ứng và không gây phản ứng phụ, không gây tác hại đến môi trường.  Cấu trúc ổn định. Tan tốt trong dung dịch acid loãng (pH < 6,3) và kết tủa ở những giá trị pH cao hơn, hóa tím trong dung dịch iod.  Có tính kháng khuẩn tốt. 7 Ket-noi.com kho tai lieu mien phi Chitosan là hợp chất cao phân tử nên trọng lượng phân tử giảm dần theo thời gian do phản ứng tự ngắt mạch, nhưng khi trọng lượng phân tử giảm thì hoạt tính kháng khuẩn và kháng nấm không bị giảm đi.  Có khả năng hấp phụ cao đối với các kim loại nặng.  Khi pH < 6,3, chitosan có tính điện dương cao. Trong phân tử chitosan có chứa nhóm -OH, -NHCOCH3 trong các mắt xích N- acetyl-D- glucosamin có nghĩa chúng vừa là alcol vừa là amin, vừa là amid. Phản ứng hoá học có thể xảy ra ở vị trí nhóm chức tạo ra dẫn xuất thế O-, dẫn xuất thế N-. Mặt khác, chitosan là những polime mà các monome được nối với nhau bởi các liên kết α-(1-4)-glycoside; các liên kết này rất dễ bị cắt đứt bởi các chất như: acid, bazơ, tác nhân oxy hoá và các enzyme thuỷ phân [1], [2]. 1.2.3. Ứng dụng của chitosan Trong y tế, chitosan có tác dụng làm màng chữa bỏng, tá dược độn trong làm cốm, tá dược ổn định viên nén, thuốc trị viêm loét dạ dày tá tràng. Chitosan-colagen hỗn hợp làm giảm cholesterol trong máu làm giảm sự hấp thụ lipid. Chitin được dùng làm da nhân tạo, thuốc diệt khuẩn, chỉ khâu trong phẫu thuật. Trong công nghiệp thực phẩm, chitosan làm phụ gia thực phẩm duy trì hương vị tự nhiên, ổn định màu, nhũ tương, làm dày cấu trúc, màng bảo quản rau quả tươi, làm trong nước quả ép, giữ màu sắc và hương vị tự nhiên của sản phẩm. Trong công nghiệp in, chitosan làm chất keo cảm quang, trong công nghiệp nhuộm làm tăng độ màu vải nhuộm. Trong nông nghiệp, oligochitosan làm thuốc tăng trưởng thực vật và kích thích gây tạo kháng sinh thực vật, thuốc diệt nấm bệnh cho thực vật, gia tăng hệ số nhân và sinh khối tươi cho cây nuôi cấy mô. Trong khoa học kỹ thuật, chitosan làm dung dịch tăng độ khuyếch đại của kính hiển vi, xử lý nước thải công nghiệp và sinh hoạt: thu hồi ion kim loại, protein, phenol, thuốc trừ sâu, thuốc nhuộm [1], [2]. 8 1.3. Tổng quan về nano vàng 1.3.1. Hạt nano kim loại Khoa học và công nghệ nano là thuật ngữ đang được sử dụng phổ biến hiện nay, đối tượng của chúng là những vật liệu có một hay nhiều chiều có kích thước ở cấp độ nanomet. Ý tưởng cơ bản về công nghệ nano được đưa ra bởi nhà vật lý học người Mỹ Richard Feynman vào năm 1959, ông cho rằng khoa học đã đi vào chiều sâu của cấu trúc vật chất đến từng phân tử, nguyên tử vào sâu hơn nữa. Nhưng thuật ngữ “công nghệ nano” mới bắt đầu được sử dụng vào năm 1974, do Nario Taniguchi một nhà nghiên cứu tại trường đại học Tokyo sử dụng để đề cập khả năng chế tạo cấu trúc vi hình của mạch vi điện tử. Khi vật liệu kim loại có kích thước cả 3 chiều đều ở cấp độ nanomet thì người ta đặt tên cho nó là hạt nano kim loại. Ở kích thước nano, kim loại sẽ có những tính năng đặc biệt mà vật liệu truyền thống không có được, nguyên nhân do liên quan đến sự thu nhỏ kích thước làm tăng diện tích mặt ngoài. 1.3.2. Tính chất của hạt nano kim loại Hạt nano kim loại có nhiều tính chất khác biệt so với vật liệu khối. Theo tổng hợp các nghiên cứu từ trước tới nay, các tính chất vật lý, hóa học của các vật liệu đều có một giới hạn theo kích thước. Nếu kích thước của vật liệu mà nhỏ hơn kích thước này thì tính chất của nó hoàn toàn bị thay đổi, người ta gọi đó là kích thước tới hạn. Vật liệu nano có tính chất đặc biệt là do kích thước của nó có thể so sánh được với kích thước tới hạn của các tính chất của vật liệu. 1.3.2.1. Tính chất quang Cộng hưởng plasmon bề mặt là một trong những tính chất đặc biệt của các hạt nano so với vật liệu khối. Nó là sự kích thích kết hợp của tất cả các điện tử tự do trong vùng dẫn, dẫn đến một pha dao động nội nguyên tử [4], [5]. Điện trường của ánh sáng tới gây ra sự phân cực tương đối của các điện tử tự do, hình 1.6, minh họa sự phân cực của các điện tử trong hạt theo ánh sáng chiếu vào, lượng điện tích khác nhau tại bề mặt còn tùy thuộc vào kích thước hạt nano. Khi chiều dài của tinh thể 9 Ket-noi.com kho tai lieu mien phi nano kim loại nhỏ hơn bước sóng của bức xạ tới, cộng hưởng plasmon bề mặt sẽ xuất hiện. Các dao động lưỡng cực của các điện tử sẽ tạo ra một tần số chính xác. Như vậy hiện tượng cộng hưởng plasmon bề mặt là sự kích thích lưỡng cực, giữa điện tích âm của các điện tử tự do và điện tích dương của các nút mạng trong toàn bộ hạt. Năng lượng của vùng cộng hưởng plasmon bề mặt phụ thuộc vào mật độ điện tử tự do và hằng số điện môi của môi trường bao quanh hạt nano. Hình 1.6: Minh họa cơ chế xuất hiện plasmon bề mặt của các hạt nano kim loại. Ngoài ra, khi kích thước của tinh thể nano nhỏ hơn bước sóng de Broglie (với hạt nano kim loại, đường kính hạt (d): d < 2nm) thì hạt được gọi là chấm lượng tử. Người ta có thể điều khiển cấu tạo, kích thước, cũng như điều khiển số lượng các điện tử bên trong nó nhờ sử dụng các kỹ thuật tiên tiến của công nghệ nano. Chấm lượng tử có nhiều tính chất quang học kì lạ như nó hấp thụ ánh sáng nhưng rồi nhanh chóng phát xạ nhưng với màu sắc khác. Vì kích thước rất bé nên chỉ tác động nhẹ vào kích thước thì sẽ gây ra sự thay đổi lớn về khả năng hấp thụ và phát xạ ánh sáng của chấm lượng tử, người ta gọi đó là hiệu ứng kích thước lượng tử. 1.3.2.3. Tính chất điện Kim loại chứa nhiều điện tử tự do nên khi ở kích thước khối kim loại dẫn điện tốt. Nhưng khi ở kích thước nano có vài sự thay đổi, ảnh hưởng của kích thước lên độ dẫn điện của các hạt nano rất phức tạp. Độ dẫn điện cũng phụ thuộc nhiều vào kích thước của vật liệu. Độ dẫn điện trong kim loại được mô tả bởi các tán xạ