Khoa học và công nghệ nano là một lĩnh vực mới, phát triển rất nhanh chóng và được ứng dụng trong nhiều ngành như điện tử, lý, hóa học, sinh - y học, môi trường… đặc biệt đã đem lại nhiều điều mới trong ngành hóa keo - một ngành có sự đóng góp lớn lao trong nhiều thế kỷ qua. Các hạt keo kim loại hay nano bạc có vai trò quan trọng trong các quy trình sản xuất kính, gốm sứ, xử lý các vấn đề nhiễm khuẩn quan trọng nhờ tính diệt khuẩn cao của bạc, không độc với con người và môi trường cũng như không gây dị ứng cho da.
Nano có rất nhiều ứng dụng cũng như lợi ích của nó nên người ta đã nghiên cứu và tìm cách tổng hợp nano từ rất lâu. Có nhiều cách tổng hợp hạt nano như: Dùng formaldehyde trong dung dịch lỏng để tổng hợp nano bằng phương pháp khử hóa học; sử dụng phương pháp vi sóng chiếu xạ những sóng cực ngắn để tổng hợp ra nano bạc; tổng hợp keo bạc trong pha nước/dầu hay đã tổng hợp thành công nano bạc trong vi nhũ gồm có carbon dioxide siêu tới hạn và chất hoạt động bề mặt flourinate; chế tạo keo bạc sử dụng tia lửa điện và tính chống mốc của keo bạc với vi khuẩn hình cầu…
Mục tiêu của đề tài là nghiên cứu chế tạo khẩu trang diệt khuẩn dựa trên công nghệ nano bạc. Cụ thể, nghiên cứu chế tạo vật liệu keo nano bạc bằng phương pháp khử hóa học và ứng dụng đưa keo bạc lên nền vải sợi nhằm tạo ra khẩu trang có tính diệt khuẩn.
Các hạt nano bạc có sự tương tác với vi khuẩn khi chúng có kích thước nano. Kích thước đó hầu như phụ thuộc vào hợp chất của hạt khả năng để phản ứng, thâm nhập màng tế bài. Được biết các hạt kim loại nhỏ khoảng 5nm xuất hiện những hiệu ứng điện tử, chúng được xác định như sự thay đổi trong vùng cấu trúc điện tử của bề mặt. Đó là những hiệu ứng làm tăng khả năng phản ứng của các hạt nano bề mặt, mà kích thước của các hạt nano bạc giảm, tỉ lệ tương tác của các nguyên tử tăng và điều này có thể giải thích tại sao các hạt nano bạc nhỏ (1-10nm) chúng có khả năng thâm nhập vào màng tế bào, đó là lý do để tin tin rằng các hạt nano nhỏ có khả năng thâm nhập vào màng tế bào hơn là các hạt nano bạc lớn.
Khi các hạt nano bạc có mặt trong dung dịch vẫn còn một lượng rất nhỏ hạt các ion bạc đóng góp thêm vào hiệu ứng kháng khuẩn của các hạt nano bạc. Thực nghiệm cho thấy rằng các hạt nano bạc thể hiện tính kháng khuẩn phụ thuộc mạnh vào kích thước và hình dáng của các hạt. Với tính chất kháng khuẩn hiệu quả, nano bạc được ứng dụng rất nhiều sản phẩm trong nhiều lĩnh vực khác nhau như điện tử, thực phẩm, y tế, mỹ phẩm…
Trong khuôn khổ đề tài, nhóm tác giả đã tiến hành chế tạo vật liệu nano bạc theo phương pháp khử hóa học với tác nhân muối AgNO3- kết quả UV-Vis. Theo kết quả phổ UV-Vis của dung dịch nano bạc thì trong dung dịch chế tạo đã có sự hiện diện của hạt nano bạc. Thời gian điều chế hạt nano bạc với hàm lượng AgNO3 (0,046g) thấp là 6 phút. Thời gian điều chế hạt nano bạc với hàm lượng AgNO3 cao là 6 phút. Nhóm tác giả tiến hành điều chế dung dịch nano bạc với thời gian 6 phút và công suất 160W ứng với hàm lượng AgNO3 (0,28g) và thay đổi hàm lượng chất bảo vệ PVP cho thấy, khi lượng chất bảo vệ tăng, sự kết tụ của các hạt Ag sẽ giảm xuống, hạt nano bạc sẽ có khích thước nhỏ hơn, vì thể mà số lượng hạt nano bạc trong dung dịch có lượng PVP tăng lên, độ hấp thu A của dụng dịch nano bạc sẽ cao hơn. Như vậy trong quá trình điều chế nên sử dụng lượng PVP cao, tuy nhiên cần lựa chọn phù hợp với lượng AgNO3 vì nếu lượng PVP quá nhiều khả năng hòa tan hết PVP trong ethylen glycol sẽ có khăn. Bên cạnh đó, với hàm lượng khác nhau của AgNO3 thì độ hấp thu A của phổ UV-Vis cũng khác nhau.
Chế tạo vật liệu nano bạc theo phương pháp khử hóa học với tác nhân phức oxalat bạc: Kết quả nhận được từ phổ XRD của mẫu oxalat do nhóm nghiên cứu chế tạo được cho các dãy đỉnh phổ hoàn toàn trùng khớp với các dãy đỉnh phổ của mẫu oxalat bạc chuẩn trong thư viện phổ của máy. Điều này cho thấy mẫu oxalat bạc điều chế được có độ tinh khiết cao. Qua kết quả chế tạo dung dịch keo với tiền chất phức oxalat bạc – kết quả UV-Vis cho thấy, dựa trên hiệu ứng giam cầm nguyên tử, khi kích thước hạt tăng dần thì bước sóng hập thụ dung dịch chuyển về phía bước sóng lớn. Như vậy, với cùng nồng độ chất phản ứng, cùng công suất lò vi sóng thì khả năng các hạt nano càng nhiều và khả năng các hạt nano va chạm kết tụ với nhau để tạo hạt lớn hơn là rất hợp lý.
Qua kết quả phân tích XRD của các mẫu nano bạc cho thấy, với mẫu M1 nung oxalat bạc ở 1400C trong 1 giờ, oxalat bạc chỉ bị phân hủy một phần cho ta bạc, phần còn lại chủ yếu cũng là oxalat bạc. Do đó, nhóm tác giả quyết định nâng nhiệt độ nung mẫu lên 2000C trong 1 giờ, tất cả oxalat bạc hoàn toàn bị phân hủy thành bạc. Như vậy, nhóm nghiên cứu đã chế tạo được hạt nano bạc với kích thước khoảng 70nm bằng cách phân hủy phức oxalat bạc. Hạt nano bạc nhận được từ phương pháp phân hủy nhiệt có độ tinh khiết cao, ứng dụng cho lĩnh vực điện tử đòi hỏi độ dẫn điện cao.
Sau thời gian thực hiện, nhóm nghiên cứu đã chế tạo dung dịch nano bạc theo phương pháp khử hóa học trên hai tác chất muối nitrat và oxalat bạc với chất khử vừa là dung môi ethylen glycon hoặc glycerin, chất trợ khử và chất bảo vệ là polyme PVP có hoặc không có sự hỗ trợ của vi sóng; khảo sát nồng độ bền của dung dịch keo nano Ag chế tạo theo thời gian bằng phương pháp chụp ảnh TEM và UV-Vis.
Nghiên cứu chế tạo vải cotton loại Colicot kháng khuẩn theo phương pháp ngâm tẩm. Khảo sát thời gian và số lần giặt của mẫu vải chưa nano Ag. Đánh giá khả năng bám dính của nano Ag trên vải cotton bằng cách sử dụng phương pháp chụp ảnh FE-SEM và EDS xác định hàm lượng nano bạc có trong vải. Xác định các thông số tối ưu cho quá trình ngâm tẩm.
Khảo sát khả năng kháng khuẩn bằng phương pháp nuôi cấy vi trùng trên 2 đối tượng vi khuẩn là E.Coli và S. Areus và đánh giá khả năng kháng khuẩn của khẩu trang nano bạc.
Nghiên cứu công nghệ chế tạo khẩu trang kháng khuẩn với các thông số: Khẩu trang có may hai nếp gấp, gồm 4 lớp (2 lớp ngoài bằng vải nonwoven, 2 lớp trong vải cotton có tẩm nano Ag), kích thước khẩu trang: 10 x 20 cm và tạo thành các sản phẩm khẩu trang diệt khuẩn theo công nghệ nano.
e/ Thời gian bắt đầu và thời gian kết thúc:
- Thời gian bắt đầu:
- Thời gian kết thúc:
g/ Kinh phí thực hiện: 496. 500.000 đồng.