- Trang Chủ
- Sinh học
- Đánh giá khả năng tiêu diệt Escherichia coli và Salmonella enterica của màng lọc polyester có gắn nano đồng
Xem mẫu
- Giải thưởng Sinh viên nghiên cứu khoa học Euréka lần 20 năm 2018 Kỷ yếu khoa học
ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG TIÊU DIỆT ESCHERICHIA COLI VÀ
SALMONELLA ENTERICA CỦA MÀNG LỌC POLYESTER
CÓ GẮN NANO ĐỒNG
Nguyễn Thu Quyên*
Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP. Hồ Chí Minh
*Tác giả liên lạc: thuquyennguyen96@gmail.com
TÓM TẮT
Nghiên cứu này sử dụng phương pháp hóa học, thân thiện với môi trường để gắn
nano đồng lên màng lọc polyester (PET) bằng cách sử dụng acid ascorbic làm
chất khử, đồng thời là chất bao (capping agent). Tiến hành thay đổi điều kiện
ngâm màng PET trong dung dịch phức đồng [Cu(OH)4] 2- nhằm khảo sát khả
năng gắn các hạt nano đồng trên sợi PET. Nghiên cứu đánh giá khả năng tiêu
diệt vi khuẩn của nano đồng gắn trên màng PET trên hai chủng vi khuẩn
Escherichia coli và Salmonella enterica. Từ những thí nghiệm kiểm chứng, màng
lọc gắn nano đồng có phân bố kích thước nằm trong khoảng từ 1-300nm, chiếm
tỷ lệ nhiều nhất (71%) là các hạt nano nằm trong khoảng kích thước từ 50-150nm.
Bên cạnh đó, màng PET có gắn nano đồng khảo sát cũng cho thấy khả năng tiêu
diệt E.coli tốt hơn S. enterica. Cụ thể, khi cho dung dịch Phosphate Buffered
Saline (PBS) (pH = 7,4) lây nhiễm vi khuẩn đi qua màng lọc PET có gắn nano
đồng, kết quả E. coli bị tiêu diệt hoàn toàn khi mật độ vi sinh vật đạt log5
(CFU/ml) và giảm từ log6 (CFU/ml) xuống log0,45 (CFU/ml) đạt hiệu suất tiêu
diệt 99,9997%.
Từ khóa: Nano đồng, CuNPs, polyester.
APPLIED EVALUATING THE ABILITY TO DESTROY ESCHERICHIA
COLI AND SALMONELLA ENTERICA OF POLYESTER FILTER
INCORPORATED COPPER NANOPARTICLES
Nguyen Thu Quyen*
Ho Chi Minh City University of Technology and Education
*Corresponding Author: thuquyennguyen96@gmail.com
ABSTRACT
This study used the chemical method which is friendly with enviroment to
incorporate copper nanoparticles on polyester fabric by ascorbic acid. Ascorbic
acid is not only used as a reducing agent, but also is used as a capping agent.
This study evaludated the ability to destroy Escherichia coli and Salmonella
enterica of polyester filter incorparated copper nanoparrticles. From the tests,
the polyester filter has the size of copper nanoparticles which range from 1 to
300nm. The size of copper nanoparticles which are from 50 to 150nm accounted
71% per total of copper nanoparticles. Besides, PET filter incorparated copper
nanoparrticles can destroy E. coli better than S. enterica. The desity of E. coli
decreased from log6 (CFU/ml) to log0,45 (CFU/ml). The bactericidal
performance is 99,9997%.
Keywords: Copper nanoparticles, CuNPs, polyester.
233
- Giải thưởng Sinh viên nghiên cứu khoa học Euréka lần 20 năm 2018 Kỷ yếu khoa học
TỔNG QUAN nghiên cứu vì những tính năng ưu việt
Trong công nghệ nano, nghiên cứu các (ví dụ, khả năng chịu mài mòn cao
hạt nano kim loại như hạt nano Au, Ag, (Palova Santos, Sérgio Henrique
Pt, Cu, ... là một khía cạnh quan trọng Pezzin, 2003), khả năng chống chịu tốt
và tiêu biểu. Các hạt nano kim loại thể trong nhiều môi trường (Li-na, 2013)
hiện những tính chất vật lý, hóa học, và sự phổ biến của màng lọc trong ứng
sinh học khác biệt và vô cùng quý giá, dụng lọc thực phẩm quy mô công
trong số đó là tính kháng khuẩn. Hạt nghiệp.
nano được sử dụng sớm và có nhiều
ứng dụng trong việc kháng khuẩn là VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP
các hạt nano kim loại quý như vàng, NGHIÊN CỨU
bạc. Tuy nhiên, với chi phí tổng hợp Vật liệu
tốn kém, giá thành cao thì việc sử dụng Màng lọc PET, Escherichia coli
nano vàng, bạc trên một quy mô lớn là VTCC-B-482 và Salmonella enterica
khó có thể thực hiện được. Trong khi VTCC-B-480.
đó đồng là một kim loại khá dồi dào, Phương pháp nghiên cứu
phổ biến, rẻ tiền và dễ tìm thấy trong Chuẩn bị màng lọc polyester có gắn
tự nhiên. Các nghiên cứu đã nêu trên nano đồng
cũng cho thấy các hạt nano đồng được Phương pháp tổng hợp nano đồng dựa
chế tạo ra mang những tính năng ưu theo phương pháp của Theresa A.
việt không kém gì các hạt nano vàng, Dankovich & James A. Smith (2014)
bạc, đặc biệt là tính kháng khuẩn. Cùng với một số thay đổi.
với việc gia tăng không ngừng của các Đánh giá khả năng tiêu diệt
loại vi khuẩn gây bệnh đang đe dọa Escherichia coli và Salmonella
cuộc sống của con người và các sinh enterica của màng lọc polyester
vật khác thì việc nghiên cứu chế tạo được gắn nano đồng
sản phẩm mới có thể kháng khuẩn là Phương pháp được dựa trên nghiên cứu
hướng đi mới và cấp thiết. Có rất nhiều của N. Mat Zain và cộng sự (2014) với
phương pháp khác nhau để tổng hợp một số thay đổi.
các hạt nano đồng, nhưng chúng tôi Các phương pháp khảo sát khác
chọn phương pháp tổng hợp nano đồng Đo hàm lượng Cu2+ có trên màng bằng
bằng tác nhân khử là acid ascorbic - phương pháp máy quang phổ phát xạ
một loại acid không độc hại và có thể ICP-OES (Inductively couple plasma –
sử dụng trong thực phẩm. Hiện nay, chỉ optical emission spectrometry). Xác
có những nghiên cứu tạo hạt nano trên định sự có mặt của nano đồng, hình
giấy lọc như nghiên cứu của Theresa thái kính hiển vi điện tử quét (SEM)
A. Dankovich & James A. Smith kết hợp đo Energy Dispersive X-ray
(2014) nghiên cứu tạo ra giấy lọc có (EDX) và phân bố kích thước hạt nano
gắn nano đồng kháng E. coli nhằm mục đồng sử dụng phần mềm ImageJ
đích lọc nước. Trong một nghiên cứu (Version 1,49u).
khác của Theresa A. Dankovich Phân tích thống kê số liệu
(2014), nhóm tác giả nghiên cứu tạo Sự khác biệt về mặt ý nghĩa thống kê
giấy có gắn nano bạc sử dụng bức xạ vi giữa các điều kiện thí nghiệm được xử
sóng để kháng E. coli và Enterococci lý ANOVA bằng phần mềm SPSS
faecalis nhằm mục đích lọc nước. (Version 20.0, SPSS, Chicago, IL,
Chúng tôi chọn màng lọc PET để USA) và Excel 2013.
234
- Giải thưởng Sinh viên nghiên cứu khoa học Euréka lần 20 năm 2018 Kỷ yếu khoa học
KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
A B C
Hình 1. Mẫu màng lọc polyester qua các giai đoạn trong quá trình tổng hợp
nano đồng
(A) màng polyester ban đầu, (B) màng polyester sau khi ngâm trong dịch [Cu(OH)4] 2-,
(C) màng lọc polyester đã gắn nano đồng.
Ảnh hưởng của thời gian ngâm cấu trúc màng PET vốn chứa hai
trong dung dịch [Cu(OH)4]2- đến nguyên tố này. Phổ này chỉ đúng với vị
hàm lượng đồng tạo thành gắn trên trí đo và không mang tính đại diện cho
màng lọc polyester toàn bộ màng PET có gắn nano đồng.
Khi tăng thời gian ngâm màng lọc PET Kiểm tra khả năng tiêu diệt vi
trong dung dịch [Cu(OH)4]2-, xét trong khuẩn của màng lọc polyester có
khoảng thời gian từ 40 phút đến 120 gắn nano đồng trên Escherichia
phút, hàm lượng nano đồng gắn trên coli và Salmonella enterica
màng lọc PET có xu hướng tăng. Kết Khả năng tiêu diệt trên hai chủng vi
quả hàm lượng đồng tăng được giải khuẩn E. coli và S. enterica khá cao
thích là do thời gian ngâm màng PET còn có thể được giải thích là do kích
càng lâu, màng PET bị dung dịch kiềm thước hạt nano đồng nhỏ dễ xâm nhập
bẻ gãy liên kết càng nhiều và gốc - vào tế bào, diện tích bề mặt lớn tăng
COO- được tạo ra càng nhiều làm Cu2+ khả năng tiếp xúc với tế bào cao hơn so
liên kết tĩnh điện với màng PET tăng, với các các đồng dạng khối (Laura
từ đó tạo ra nhiều hạt nano đồng. Trong Tamayo, et al., 2016; Umer, et al.,
nghiên cứu của (Bharat H Patel & 2012). Mặc khác, việc gắn nano đồng
Debapriya Chattopadhyay, 2015), trên màng lọc PET không chỉ là chất hỗ
cũng cùng thí nghiệm cố định nano trợ tạo nano đồng thời cũng góp phần
đồng lên màng PET, hàm lượng đồng làm tăng hoạt tính kháng khuẩn (Laura
tạo ra là 2×10-4 mg/cm2 thấp hơn Tamayo, et al., 2016).
nhiều so với nghiên cứu này (960×10- Khả năng kháng khuẩn của nano đồng
4 mg/cm2) khi sử dụng acid ascorbic. trên S. enterica yếu hơn trên E. coli
Hình thái, kích thước và sự phân bố điều này có thể được giải thích là do
của nano đồng trên màng polyester lớp màng sinh học (biofilm) gây ra. S.
Phổ EDX cho thấy sự xuất hiện của enterica và E. coli đều có khả năng tạo
peak đồng tương tự nghiên cứu của màng sinh học (Claire Prigent-
(Bharat H Patel & Debapriya Combaret, et al., 2001). Theo nghiên
Chattopadhyay, 2015). Phổ EDX cũng cứu Diana Rodrigues và cộng sự
cho thấy ngoài sự hiện diện của đồng (2011) chứng minh được rằng, khi mật
còn có carbon và oxy là do thành phần độ vi khuẩn đạt ≥ 105 log (CFU/ml) thì
235
- Giải thưởng Sinh viên nghiên cứu khoa học Euréka lần 20 năm 2018 Kỷ yếu khoa học
mới có sự hình thành màng sinh học. Khi tăng thời gian ngâm màng lọc PET
Do đó, sự khác biệt về khả năng diệt trong dụng dịch [Cu(OH)4]2-, hàm
khuẩn của nano đồng đối với E. coli và lượng nano đồng tạo thành trên màng
S. enterica trong nghiên cứu của chúng cũng tăng lên. Hàm lượng nano đồng
tôi là phù hợp với các nghiên cứu trước tổng hợp được cao nhất đạt được là
đây. 0,096mg/cm2. Các hạt nano đồng tạo
thành có phân bố kích thước rộng và
KẾT LUẬN đường kính hạt nano đồng tạo thành từ
Thông qua nghiên cứu này, chúng tôi 50-150nm chiếm cao nhất (71%).
đưa ra một số kết luận: Khả năng tiêu diệt E. coli cao, giảm
Chúng tôi đã tổng hợp thành công nano được 5,5 log (CFU/ml) (hiệu suất tiêu
đồng và cố định được nano đồng lên diệt 99,9997%) và S. enterica giảm
màng lọc PET bằng phương pháp hóa được 2,3 log (CFU/ml) (hiệu suất tiêu
học sử dụng acid ascorbic làm chất diệt 99,5%) đối với mẫu màng PET có
khử, đồng thời là chất bao. hàm lượng nano đồng cao nhất.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
AMIRHOSEIN BERENDJCHI, RAMIN KHAJAVI & MOHAMMAD
ESMAEIL YAZDANSHENAS, 2011. Fabrication of superhydrophobic
and antibacterial surface on cotton fabric by doped silica-based sols with
nanoparticles of copper. Berendjchi et al; licensee Springer, pp. 1-8.
BHARAT H PATEL & DEBAPRIYA CHATTOPADHYAY, 2015. Nano metal
particles: Synthesis, characterization and application to textiles.
ResearchGate, pp. 184-215.
CAMPISI, S., SCHIAVONI, M., CHAN-THAW, C. E. & VILLA, A., 2016.
Untangling the Role of the Capping Agent in Untangling the Role of the
Capping Agent in. MDPI, pp. 1-21.
CLAIRE PRIGENT-COMBARET, ET AL., 2001. Complex Regulatory Network
Controls Initial Adhesion and Biofilm Formation in Escherichia coli via
Regulation of the csgD Gene. American Society for Microbiology, p.
7213–7223.
HUMBERTO PALZA, ET AL., 2010. Toward Tailor-Made Biocide Materials
Based on Poly(propylene)/Copper Nanoparticles. WILEY-VCH Verlag
GmbH & Co. KGaA, p. 563–567.
236
nguon tai.lieu . vn