Nano bạc là gì?

Nano bạc là dạng tồn tại của kim loại bạc ở kích thước nano, nhờ đó diện tích bề mặt hiệu dụng của bạc tăng lên hàng triệu lần so với bạc thông thường. Kích thước phổ biến của các phân tử nano bạc nằm trong khoảng từ 10-100nm.

Dạng tồn tại của Nano bạc

Trên thực tế, người ta thường gọi là keo bạc nano, tuy nhiên, dung dịch nano bạc không hề nhớt như keo theo cách hiểu thông thường. Dung dịch nano bạc thật sẽ có độ nhớt tương đương như nước nếu chỉ nhìn bằng mắt thường. Dung dịch nano bạc thật luôn có màu từ vàng tới đỏ sẫm, thậm chí gần như đen nếu nồng độ lên tới 5000ppm.

Tại sao kích thước hạt Nano lại quan trọng

Nano bạc là một sản phẩm sạch, không độc hại, không gây ô nhiễm môi trường, an toàn khi sử dụng, hiệu quả kinh tế cao. Khi sử dụng có thể trực tiếp dùng tay pha sản phẩm mà không cần đồ bảo hộ. Nếu hạt nano bạc có kích thước 10nm, ở 1ml dung dịch nano bạc 500ppm có chứa tới mười bảy nghìn tỷ hạt nano bạc với tổng diện tích bề mặt là 533cm2. Kích thước hạt vô cùng nhỏ, có bề mặt riêng rất lớn cho nên khả năng diệt khuẩn của nano bạc rất cao, hiệu quả nhanh.

Theo kết quả nghiên cứu của Shekhar Agnihotri, Soumyo Mukherji và Suparna Mukherji về hiệu quả kháng khuẩn của các hạt nano bạc được kiểm soát kích thước trong phạm vi từ 5-100nm theo cùng một cách thức điều chế, để chứng minh ảnh hưởng của kích thước hạt nano đến tác dụng kháng khuẩn, bốn chủng vi khuẩn (Gram âm và Gram dương, hai loại) đã được xem xét.

Tác dụng kháng khuẩn và diệt khuẩn của AgNP được xác định theo giá trị MIC (nồng độ kháng khuẩn tối thiểu) và MBC (nồng độ diệt khuẩn tối thiểu) của chúng. Đây là nghiên cứu đầu tiên minh họa chi tiết và có hệ thống về các giá trị MIC / MBC tương đối cho một loạt các hạt nano bạc được kiểm soát kích thước chống lại các chủng vi khuẩn khác nhau được tóm tắt trong bảng minh hoạ số 1.

Các giá trị MIC cho các AgNP có kích thước khác nhau được tìm thấy nằm trong khoảng từ 20 đến 110, 60 đến 160, 30 đến 120 và 70 đến 200 ppm đối với các chủng vi khuẩn E. coli MTCC 443, E. coli MTCC 739, B. subtilis MTCC 441 và S. aureus NCIM 5021. Tương tự, các giá trị MBC cho các chủng tương ứng được tìm thấy nằm trong khoảng từ 30 đến 140, 90 đến 180, 40 đến 140 và 80 đến> 200ppm. Dựa trên thí nghiệm này, có thể kết luận rằng, các hạt nano bạc thể hiện hoạt tính diệt khuẩn phổ rộng đối với nhiều chủng vi khuẩn khác nhau và tác dụng kháng khuẩn này cũng phụ thuộc vào kích thước hạt nano cũng như liều dùng.

Bảng 1: Nồng độ kháng khuẩn tối thiểu (MIC) và nồng độ diệt khuẩn tối thiểu (MBC) đối với các hạt nano bạc có kích thước khác nhau

Cụ thể, kết quả nghiên cứu đã cho thấy kích thước, hình dạng, tinh thể, hóa học bề mặt và chất ổn định của hạt nano bạc đóng vai trò quan trọng có thể thay đổi hiệu quả kháng khuẩn. Khả năng kháng khuẩn của AgNP gia tăng đáng kể khi kích thước của chúng giảm từ 100nm xuống 20nm. Hiệu ứng này thậm chí còn rõ rệt hơn đối với các AgNP có kích thước từ 10nm trở xuống, giúp tiếp xúc trực tiếp với tế bào vi khuẩn. Đối với một AgNP có kích thước cụ thể, các giá trị MIC / MBC cũng thay đổi đối với các chủng vi khuẩn khác nhau và do đó, chỉ ra tính đặc hiệu của chúng trong hoạt động kháng khuẩn. (Hình 1)

Trong số các chủng đã được thử nghiệm, E. coli MTCC 443 được phát hiện là nhạy cảm nhất, trong khi đó S. aureus NCIM 5021 được phát hiện là ít nhạy cảm nhất. Kết quả này cũng được báo cáo bởi các nhà nghiên cứu khác. B. subtilis MTCC 441 được tìm thấy có độ nhạy vừa phải chống lại các hạt nano bạc tổng hợp. Tuy nhiên, độ nhạy tương đối không thể giải thích chỉ dựa trên sự khác biệt về màng tế bào (Gram âm so với Gram dương).

Hình 1: Khả năng diệt các chủng vi khuẩn khác nhau của các hạt nano bạc kích thước trung bình 5, 7 và 10nm.

Ngoài ra, kết quả thu được bằng cách sử dụng các xét nghiệm khuếch tán đĩa (Hình 2) cũng phù hợp với các xét nghiệm MIC / MBC, trong đó AgNP có kích thước lên đến 10nm cho thấy vùng ức chế (Zol) rõ ràng trên các đĩa thạch với E. coli MTCC 443. Đường kính của ZoI được đo là 12,4 mm, 11,2 mm, 11,1 mm và 6 mm đối với các đĩa tẩm Ag (5), Ag (7), Ag (10) và Ag (15) tương ứng. So sánh với một nghiên cứu trước đây, các hạt nano bạc có kích thước tương tự (12nm) có ZoI trên E. coli nhỏ hơn (2,3 mm). Sự hình thành của ZoI là một dấu hiệu cho thấy khả năng diệt khuẩn của AgNP dưới 15nm, trong đó vi khuẩn không có khả năng sống sót trong khu vực này, có thể là do giải phóng bạc (dưới dạng hạt nano hoặc ion) từ các đĩa tải AgNP . Ngoài khu vực này, nồng độ bạc đủ thấp để cho phép vi khuẩn phát triển. Ngược lại, đối với các hạt nano lớn hơn (> 15nm), không có ZoI xuất hiện cho thấy hoạt tính kháng khuẩn kém hơn nhiều trên các tấm thạch so với trong môi trường lỏng. Ngoài ra, sự giải phóng bạc từ các hạt nano lớn hơn được chỉ ra là thấp hơn, độ linh động của các AgNP có kích thước lớn hơn (> 15nm) thông qua môi trường thạch bán rắn cũng bị ảnh hưởng bất lợi, do đó không thể quan sát được vùng ức chế.

Hình 2: Các xét nghiệm khuếch tán đĩa cho các hạt nano bạc có kích thước khác nhau chống lại chủng E. coli MTCC 443. Vùng ức chế (ZoI) được tô sáng bằng một vòng tròn.

Tóm lại, kích thước hạt nano là một yếu tố quan trọng để xác định khả năng kháng khuẩn của dung dịch nano bạc. Kích thước hạt càng nhỏ thì độ phân tán càng cao, tổng diện tích bề mặt càng lớn từ đó dẫn đến khả năng kháng khuẩn càng lớn và hiệu quả duy trì càng lâu dài.Dung dịch Nano bạc Plasma – Plasnosil được sản xuất bằng công nghệ Plasma có thể điều chỉnh kích thước hạt nano, tạo ra những hạt nano siêu bé (10± 4nm) từ đó giúp tối ưu hoá hiệu quả và chi phí sử dụng.

So sánh kích thước hạt nano bạc Plasnosil với kích thước hạt nano phổ biến trên thị trường