Mô tả sản phẩm

Giới thiệu sản phẩm:

- Công nghệ nano (Nanotechnology) là lĩnh vực nghiên cứu hiện đại, liên quan đến việc tổng hợp và biến tính cấu trúc vật liệu siêu nhỏ trong phạm vi 1–100 nm cho nhiều ứng dụng nổi bật như xúc tác, y sinh, mỹ phẩm, cảm biến và quang điện. Gần đây, các hạt nano kim loại quý như Au, Ag, Pd và Pt đã được khai thác rộng rãi nhờ sở hữu các đặc tính độc đáo như diện tích bề mặt lớn, tính chất quang điện vượt trội và độ ổn định hóa lý tốt. Trong đó, hạt nano bạc (silver nanoparticles - AgNPs) cho thấy tầm quan trọng từ các ứng dụng y sinh như kháng khuẩn, chống oxy hóa và hoạt động chống ung thư. Ngoài ra, xúc tác AgNPs cũng được chứng minh có hiệu quả quang phân hủy tuyệt vời đối với các loại phẩm nhuộm ô nhiễm từ ngành công nghiệp dệt. - Nhiều chiến lược điều chế AgNPs đã được báo cáo như khử hóa lý, phân hủy nhiệt trong dung môi hữu cơ, hỗ trợ vi sóng và siêu âm. Tuy nhiên, phần lớn các phương pháp này đều phức tạp, tiêu tốn hóa chất và sử dụng tác nhân khử độc hại như hydrazine, sodium borohydride, sodium sulfide. Để khắc phục vấn đề này, các nhà nghiên cứu đã và đang áp dụng chiến lược xanh trong tổng hợp hạt nano kim loại. Theo đó, các phân tử hoạt tính sinh học trong dịch chiết nguồn thực vật như hợp chất polyphenolic, amino acid, protein, vitamin, polysaccharide và terpenoid được sử dụng với cả hai vai trò: chất khử và chất ổn định hạt nano. Hướng đi này được xem là giải pháp thay thế đầy hứa hẹn, quy trình đơn giản, giá thành thấp và thân thiện môi trường khi so sánh với các phương pháp hóa lý truyền thống. Các nghiên cứu gần đây cũng báo cáo rằng AgNPs có thể được tổng hợp từ các bộ phận khác nhau của nguồn thực vật như lá cây trứng cá (Muntingia calabura), hoa mảnh bát (Coccinia grandis (L.)), hoa dong riềng đỏ (Canna indica (L.)), hoa sao nhái (Cosmos bipinnata), hoa ngũ sắc (Lantana camara (L.)) và rễ của cây vọng cách (Premma integrifolia (L.)), gừng (Zingiber officinale), … - Quisqualis indica Linn (Rangoon creeper), tên thường gọi là sử quân tử, thuộc họ Combretaceae, nguồn gốc từ Châu Phi, vùng Indo Malaysia và được trồng khắp Ấn Độ. Quisqualis indica Linn được xem là ứng viên thú vị cho chiến lược tổng hợp nano kim loại bạc vì sở hữu nhiều lợi thế, bao gồm: (i) Thực vật này với sức sống dồi dào, mãnh liệt, phát triển quanh năm, không tốn quá nhiều công sức chăm sóc. Cây được trồng rộng rãi ở nhiều nơi trên địa bàn tỉnh Kon Tum (Đăk Glei, Tu Mơ Rông và Kon Plông) để làm cây cảnh nhờ bóng râm, hương thơm nhẹ nhàng và màu sắc tuyệt đẹp của hoa. (ii) Các hợp chất hoạt tính sinh học đa dạng trong hoa như quisqualic acid, quercetin và rutin (flavonoid), gallic acid, -sitosterol, benzyl benzoate, -farnesene, L-proline, L-asparagine (α-amino acid) isoenzyme A và isoenzyme B (enzyme) được báo cáo có tính khử mạnh và ổn định. (iii) Thành phần oxygen hóa trong dịch chiết là vị thuốc quý dân gian nhờ hoạt động chữa lành một số bệnh thông thường (nhọt, sốt, tiêu chảy, ghẻ ngứa, …). (iv) Đặc tính kháng khuẩn của hạt nano bạc thu từ dịch chiết có thể được tăng cường do hiệu ứng hiệp trợ của thành phần sinh học trong hoa. - Trong nghiên cứu này, keo AgNPs được tổng hợp bằng một phương pháp đơn giản, tiêu tốn ít năng lượng và thời gian, đi từ tiền chất dung dịch AgNO3 và dịch chiết hoa Quisqualis indica Linn. Trong đó, dịch chiết đóng vai trò chất khử và chất ổn định cho sự hình thành AgNPs. Sản phẩm AgNPs được khai thác như một vật liệu đa ứng dụng, vừa có hoạt tính kháng khuẩn vừa có khả năng quang phân hủy chất ô nhiễm hữu cơ trong nước thải. Theo hiểu biết của chúng tôi, đây là báo cáo đầu tiên khai thác hoạt tính sinh học quý của chiết xuất hoa Quisqualis indica Linn - nguồn thực vật phổ biến tại Kon Tum - trên cả hai nghiên cứu: thực nghiệm - tính toán lý thuyết và cho cả hai ứng dụng: hoạt động quang xúc tác - kháng khuẩn của hạt nano Ag.

Tính năng cơ bản:

- Trong giải pháp này, nhóm tác giả sử dụng phương pháp tổng hợp xanh từ nguồn dịch chiết hoa Quisqualis indica Linn với quy trình đơn giản, giá thành thấp và thân thiện với môi trường, khai thác và tận dụng nguồn thực vật phong phú có sẵn tại địa phương. Các hợp chất có hoạt tính sinh học trong dịch chiết như quisqualic acid, quercetin và rutin (flavonoid), gallic acid, -sitosterol, benzyl benzoate, -farnesene, L-proline, L-asparagine (α-amino acid) isoenzyme A và isoenzyme B (enzyme) đóng vai trò vừa chất khử vừa là tác nhân bọc giúp ổn định các hạt AgNPs. Hướng đi này được xem là giải pháp thay thế đầy hứa hẹn đảm bảo theo 12 nguyên tắc của hóa học xanh (12 principles of green chemistry) so sánh với các phương pháp hóa lý truyền thống. Đây cũng là công trình đầu tiên khai thác giá trị về hoạt tính dược liệu của cây Quisqualis indica Linn tại Kon Tum trên cả tính toán lý thuyết và thực nghiệm, góp phần làm phong phú về tính ứng dụng của thực vật có hoạt tính sinh học ở Việt Nam. - Vật liệu AgNPs được gửi đi đặc trưng XRD, TGA (tại Phòng phân tích nhiễu xạ tia X và phân tích nhiệt), IR (tại Phòng Bộ môn Hóa vô cơ) thuộc Khoa Hóa học, Đại học Khoa học tự nhiên - Đại học quốc gia Hà Nội, FESEM (tại Viện Khoa học Vật liệu - Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam). Sự hình thành của các hạt AgNPs bước đầu được xác nhận bởi sự thay đổi màu sắc khi hỗn hợp chuyển từ không màu sang màu nâu sẫm là dấu hiệu cho thấy quá trình khử Ag+ hình thành các hạt nano Ago. Phổ UV–vis của keo AgNPs thể hiện dải hấp thụ cộng hưởng plasmon bề mặt đặc trưng tại 455 nm. Kết quả đo FESEM cho thấy các hạt AgNPs có cấu trúc hình cầu, phân bố tương đối đồng đều, ít kết tụ. Hạt AgNPs có kích thước trung bình khoảng 10–30 nm. Ngoài ra, ảnh FESEM cũng cho thấy sự hiện diện của một lớp mỏng trên bề mặt của AgNPs, có thể là lớp phủ của các phân tử sinh học trong dịch chiết. Lớp màng này góp phần bảo vệ các hạt nano, tránh sự keo tụ, bảo vệ bề mặt và giữ cho các hạt ổn định ở kích thước nano trong dung dịch, với hàm lượng khoảng 26.58% (theo phân tích TGA). Giản đồ XRD xuất hiện các peak nhiễu xạ đặc trưng hoàn toàn phù hợp với cấu trúc lập phương tâm diện đơn tinh thể (face-centered-cubic - fcc) của Ag (JCPDS no. 04-0783). Đối với phổ FT-IR của mẫu AgNPs, có thể quan sát đầy đủ các tín hiệu đặc trưng cho liên kết của các nhóm chức hữu cơ trong dịch chiết sau khi tương tác với ion Ag+. Như vậy, các phân tích trên đã minh chứng sự thành công của việc tổng hợp vật liệu AgNPs từ chiết xuất hoa Quisqualis indica Linn. - Hoạt tính xúc tác của hạt AgNPs được đánh giá bằng phản ứng phân hủy chất hữu cơ ô nhiễm RhB dưới ánh sáng khả kiến. Các hạt AgNPs thể hiện hoạt tính xúc tác tuyệt vời với hằng số quang phân hủy RhB đạt 0.0199 phút–1 sau 120 phút chiếu sáng. - Phương pháp test vi sinh kháng khuẩn được nhóm gửi mẫu test tại Trung tâm Công nghệ Việt – Đức, Trường Đại học Công nghệp Thực phẩm TP. Hồ Chí Minh. Đánh giá khả năng kháng khuẩn với chủng vi khuẩn gram (-) Escherichia coli và gram (+) Staphylococcus aurus. Kết quả cho thấy, với vi khuẩn Staphylococcus aurus khả năng kháng khuẩn của AgNPs với đường kính vòng kháng khuẩn dao động từ 8,0 ± 13,0 mm. Dựa trên tính nhạy cảm của AgNPs đối với các chuẩn vi khuẩn gây bệnh Staphylococcus aurus, AgNPs thu được có thể đóng vai trò là một tác nhân tiềm năng kháng khuẩn hiệu quả với tác nhân gây bệnh trong các sản phẩm khử khuẩn. - Bên cạnh đó, phương pháp docking phân tử (Docking molecular) có sự hỗ trợ của máy tính để tính toán các vị trí liên kết và năng lượng của protein-phối tử (protein-ligand). Hai protein 1KZN (cấu trúc tinh thể của E-coli 24kDa trong phức chất với Clorobiocin), 2MLM (cấu trúc dung dịch của sortase A từ S.aureus trong phức chất với chất ức chế gốc benzo[d]isothiazol-3-one) được chọn để nghiên cứu khả năng kháng khuẩn của sáu (06) hợp chất chính có trong dịch chiết hoa Quisqualis indica Linn. Trong số 06 hợp chất, hợp chất Rutin, Quercetin và -Sitosterol có giá trị tương tác với protein 1KZN và 2MLM với lần với các năng lượng liên kết -7.4, -8.3 và -7.7 kcal/mol và -8.1, -6.3 và -7.8 kcal/mol, tương ứng. Gợi ý rằng các hợp chất Rutin, Quercetin và -Sitosterol có hiệu quả kháng khuẩn đối với các chủng vi khuẩn E-coli và S.aureus. Điều này khẳng định một lần nữa, các hợp chất có trong dịch chiết sẽ bổ trợ khả năng kháng khuẩn hiệu quả cho mẫu AgNPs đã tổng hợp.

Xuất xứ sản phẩm:

Trường THCS-THPT Liên Việt Kon Tum (Sở Giáo dục và Đào tạo Kon Tum) và Đại học Công nghệ Đồng Nai

Mô tả cơ bản:

Giải pháp là nghiên cứu cơ bản định hướng ứng dụng, có ý nghĩa khoa học và thực tiễn sâu sắc. Theo đó, chúng tôi chế tạo dung dịch keo nano bạc (AgNPs) bằng phương pháp tổng hợp xanh đơn giản, chi phí thấp và thân thiện môi trường từ dịch chiết hoa Quisqualis indica Linn với tiền chất AgNO₃. Nguồn hoa Quisqualis indica Linn được thu thập từ địa phương, nhằm khai thác hoạt tính sinh học độc đáo của loại thực vật phổ biến này. Vật liệu AgNPs được đánh giá đặc tính hóa lý bằng các phương pháp phân tích hiện đại như: UV-Vis, FT-IR, TGA, FESEM, XRD. Để nghiên cứu khả năng và phạm vi ứng dụng của AgNPs, chúng tôi thực hiện quy trình đánh giá khả quang xúc tác bằng phản ứng phân hủy chất màu Rhodamine B dưới ánh sáng khả kiến và khả năng kháng khuẩn bằng kỹ thuật test vi sinh và docking phân tử. Với những kết quả khả quan thu được, chúng tôi định hướng chuyển từ quy mô phòng thí nghiệm tiến đến sản xuất quy mô lớn, phát triển nghiên cứu thành sản phẩm thương mại ứng dụng trong cuộc sống hàng ngày.

Yêu cầu đối với cơ sở hạ tầng cần thiết để triển khai ứng dụng sản phẩm:

Giải pháp thực hiện đơn giản, không cần phải đầu tư cơ sở vật chất trang thiết bị.

Sản phẩm được phát triển trong khoảng thời gian:

Số người tham gia làm: 2

Sản phẩm có mặt trên thị trường hoặc đưa vào ứng dụng rộng rãi trong khoảng thời gian: 3 tháng

Phạm vi thị trường và ngành ứng dụng:

Trường học, các hộ gia đình đặc biệt tại vùng đồng bào dân tộc thiểu số huyện Kon Plông, Kon Tum

Tiêu chí tự đánh giá sản phẩm ý tưởng dự thi

Tính sáng tạo, đổi mới và công nghệ:

- Trong nghiên cứu này, phương pháp chế tạo AgNPs thân thiện với môi trường và chi phí thấp, tận dụng nguồn thực vật tại địa phương. Đây là công trình đầu tiên khai thác giá trị dược liệu của các chất hữu cơ hoạt tính sinh học trong Quisqualis indica Linn trên hai mảng tính toán lý thuyết và thực nghiệm, góp phần làm phong phú tính ứng dụng của thực vật có hoạt tính sinh học ở Việt Nam. Các thành phần thực vật có trong dịch chiết đóng vai trò là chất khử và tác nhân bọc giúp ổn định AgNPs. Các phân tích đặc trưng cho thấy AgNPs có dạng hình cầu cấu trúc lập phương tâm diện, phân tán tốt, có kích thước tương đối đồng nhất với đường kính trung bình là 10–30 nm. - Ngoài ra, AgNPs cũng thể hiện hoạt tính xúc tác tuyệt vời với hằng số quang phân hủy RhB đạt 0.0199 phút–1 sau 120 phút chiếu sáng. - Đánh giá khả năng kháng khuẩn bằng kỹ thuật test vi sinh và docking phân tử. Với những thành tựu vượt bậc của ngành công nghệ thông tin cùng với sự phát triển mạnh mẽ của ngành hóa học tính toán. Các mô hình nghiên cứu lý thuyết đã mang lại hiệu quả nhất định trong việc giải thích và hỗ trợ cho các nghiên cứu thực nghiệm nhằm rút ngắn thời gian, chi phí thí nghiệm. Hiện nay, phương pháp docking phân tử là một trong những phương pháp tính toán lý thuyết được sử dụng nhiều trong các lĩnh vực như: hóa lý, hóa nano và hóa sinh. Vì các phép tính toán cho kết quả tính toán khá chính xác trên một phạm vi rộng các hợp chất, đặc biệt là các phân tử hữu cơ, amine acid, protein, ... Việc giải pháp áp dụng kỹ thuật docking phân tử trong việc đánh giá khả năng kháng khuẩn của các hợp chất chính có trong dịch chiết hoa Quisqualis indica Linn cũng là một điểm mới của giải pháp. Docking phân tử cho thấy các hợp chất có trong dịch chiết sẽ bổ trợ khả năng kháng khuẩn hiệu quả của mẫu tổng hợp AgNPs được tổng hợp. - Nhìn chung, nghiên cứu này có thể cung cấp một chiến lược thay thế để chế tạo AgNPs sinh học như một vật liệu đa ứng dụng trong khử khuẩn và quang xúc tác xử lý môi trường trong tương lai.

Tính ứng dụng:

- Giải pháp là nghiên cứu cơ bản có định hướng ứng dụng. Các kết quả của đề tài có ý nghĩa khoa học và thực tiễn cao, đóng góp vào hệ thống nghiên cứu các phương pháp điều chế nano bạc bằng công nghệ xanh và các phương pháp xử lý ô nhiễm chất hữu cơ độc hại trong nước thải. - Vật liệu nano bạc được điều chế từ tiền chất là nguồn nguyên liệu có sẵn, phổ biến của địa phương. - Vật liệu nano bạc đa ứng dụng được xem như hướng phát triển triển vọng mới cho các sản phẩm khử khuẩn và hướng tới hình thành các sản phẩm kháng khuẩn thương mại, ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực cuộc sống.

Tính hiệu quả:

a. Hiệu quả kỹ thuật: - Là cơ sở khoa học để thực hiện các đề tài tổng hợp xanh các hạt nano kim loại, tăng tính ứng dụng của các hạt nano kim loại. - Kỹ thuật đơn giản, chi phí thấp, thân thiện với môi trường, tận dụng nguồn thực vật sẵn có tại địa phương. - Để đánh giá chất lượng sản phẩm AgNPs, nhiều phương pháp và kỹ thuật đo đạc hiện đại đã được sử dụng: XRD, FT-IR, UV-vis, TGA, FESEM, test vi sinh, docking phân tử. b. Hiệu quả kinh tế: - Tăng tiềm năng ứng dụng của hoa Quisqualis indica Linn và hạt nano AgNPs. - Quy trình điều chế sản phẩm keo nano bạc khả thi, giá thành thấp, mang lại lợi ích kinh tế lớn cho địa phương khi sản xuất quy mô thị trường. c. Hiệu quả xã hội: - Đóng góp thêm một sản phẩm mới có thể ứng dụng trong các sản phẩm khử khuẩn và xử lý môi trường.

Tiềm năng phát triển:

- Sản phẩm keo nano bạc (AgNPs) được nghiên cứu bởi nhóm tác giả gồm 02 nghiên cứu sinh tiến sĩ là Nguyễn Thị Thanh Hương (nghiên cứu sinh Hóa lí thuyết và hóa lý tại Đại học Quy Nhơn, với 11 bài báo trên các tạp chí uy tín trong nước và quốc tế liên quan đến lĩnh vực Công nghệ nano và quang xúc tác, hiện là giáo viên tại trường THCS-THPT Liên Việt Kon Tum) và Trương Tấn Trung (Nghiên cứu sinh Hóa lí thuyết và hóa lí tại Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia TP. Hồ Chí Minh, với 13 bài báo trên các tạp chí uy tín trong nước và quốc tế liên quan đến tính toán lý thuyết và tổng hợp nano, hiện đang là giảng viên Lab tính toán và khoa học nano (Lab_CNS), Viện Nghiên cứu và ứng dụng Khoa học Công nghệ, Trường Đại học Công nghệ Đồng Nai). Nhóm tác giả có kinh nghiệm nghiên cứu về lĩnh vực nano và hợp tác khoa học với nhiều trường Đại học và Học viện trong và ngoài nước. - Keo nano bạc từ dịch chiết hoa Quisqualis indica Linn có tính hiệu quả cao, thân thiện môi trường, giá thành thấp có tiềm năng khai thác như một vật liệu đa ứng dụng của tương lai. Đặc biệt, trong thời gian sắp tới, nhóm tác giả định hướng ứng dụng AgNPs trong các sản phẩm khử khuẩn thương mại, phát triển rộng rãi trong nhiều lĩnh vực đời sống như xịt khử mùi giày dép, diệt nấm mốc trong tủ quần áo, xịt khử phòng, …

Tài liệu mô tả kỹ thuật cơ bản và hướng dẫn sử dụng sản phẩm:

https://drive.google.com/file/d/1WzfFDCmM3HOE3ESo9H-ULCSr8aC90bJy/view?usp=sharing