(CESTI) Nhóm nghiên cứu thuộc Trường Đại học Bách Khoa – ĐHQG TP.HCM đã chế tạo thành công loại băng dán kháng khuẩn Ag/GO/vải có khả năng diệt khuẩn, giúp chống nhiễm trùng và giúp cho vết thương phục hồi nhanh hơn.
Sản phẩm ứng dụng vật liệu graphene oxit (GO) kết hợp vật liệu nano bạc (AgNPs) để tăng cường hiệu quả kháng khuẩn và làm lành vết thương. Băng dán làm từ Ag/GO/vải đã được thử nghiệm cho thấy có khả năng kháng khuẩn cao đối với cả ba vi khuẩn Staphylococcus aureus, Salmonella enterica và Pseudomonas aeruginosa. Đồng thời giúp vết thương phục hồi nhanh hơn băng cá nhân thông thường trên thị trường.
Đây là kết quả của đề tài cấp Thành phố “Nghiên cứu tổng hợp nanocomposite bạc trên cơ sở graphene oxit ứng dụng làm vật liệu kháng khuẩn”, do TS. Hoàng Minh Nam làm chủ nhiệm, được Sở Khoa học và Công nghệ TP.HCM nghiệm thu năm 2020.
Các vật liệu trên cơ sở graphene là vật liệu mới với những đặc tính ưu việt như cấu trúc nano hai chiều, bề dày dưới 1nm, diện tích bề mặt riêng lớn. Các vật liệu này được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau như vật liệu kháng khuẩn, chất hấp phụ xử lý môi trường, pin mặt trời, cảm biến,… Trong đó, vật liệu GO ứng dụng trong kháng khuẩn đang được tập trung nghiên cứu, đặc biệt là vật liệu Ag/GO (nanocomposite bạc/graphene oxit).
Hiện nay, nhiều sản phẩm chăm sóc sức khỏe ngày càng được quan tâm phát triển như băng dán vết thương, xà phòng diệt khuẩn, gel rửa tay,… Băng dán vết thương giúp hạn chế sự xâm nhập và phát triển của vi khuẩn với môi trường, giảm thời gian điều trị vết thương, đặc biệt là đối với các vết thương sâu, vết mổ và vết bỏng. Tuy nhiên, thời gian liền vết thương kéo dài khá lâu, từ 2 tới 4 tuần. Vì vậy, việc phát triển các sản phẩm băng dán đang được đẩy mạnh theo hướng ứng dụng kết hợp với AgNPs để tăng khả năng kháng khuẩn cũng như gia tăng khả năng làm lành vết thương, thời gian phục hồi được rút ngắn.
Với đề tài nêu trên, nhóm tác giả tổng hợp vật liệu AgNPs trên nền GO nhằm khắc phục các nhược điểm của băng dán kháng khuẩn trên thị trường. Nghiên cứu này sử dụng GO làm chất ổn định cho AgNPs, tăng cường hiệu quả kháng khuẩn và làm lành vết thương của băng dán. Đồng thời, GO giúp tăng cường liên kết AgNPs với cấu trúc xenlulo, hạn chế sự rửa trôi các hạt nano, hiệu quả kháng khuẩn được duy trì ổn định.
Các kết quả chính của đề tài là tổng hợp thành công vật liệu Ag/GO bằng phương pháp in situ (trong điều kiện tỷ lệ chất khử:AgNO3 là 1:1 ở 50oC trong 20 phút và tỷ lệ AgNO3:GO là 1:1). Sản phẩm thu được là vật liệu Ag/GO_GL4 có chứa 50,79% khối lượng bạc, các hạt nano bạc tạo thành khá đồng đều từ 10 – 20nm. Vật liệu Ag/GO tổng hợp được trong nghiên cứu này có khả năng kháng khuẩn cao đối với cả ba loại vi khuẩn S. aureus, S. enterica và P.aeruginosa với nồng độ ức chế tối thiểu và nồng độ tiêu diệt tối thiểu lần lượt là 2 đến 50 và 10 đến > 50µg/mL.
Tối ưu hóa các điều kiện kháng khuẩn của Ag/GO_GL4 cho thấy, vật liệu có khả năng tiêu diệt mạnh đối với hai loại vi khuẩn S. areus và S. enterica ở nồng độ vật liệu dưới 50µg/mL. Cụ thể, diệt hơn 99,95% vi khuẩn S. aureus tại nồng độ Ag/GO 48µg/mL, pH 5 và mật độ vi khuẩn 5,3.106 CFU/mL. Đối với vi khuẩn S. enterica, trong điều kiện nồng độ Ag/GO là 40µg/mL, pH 5,5 và mật độ vi khuẩn 5,1.106 CFU/mL, vật liệu có thể tiêu diệt hơn 99,98% vi khuẩn.
Mẫu vải phủ nhúng vật liệu Ag/GO.
Từ các kết quả này, băng dán Ag/GO/vải đã được chế tạo và thử nghiệm khả năng kháng khuẩn, khả năng chữa lành vết thương. Cụ thể, băng dán được chế tạo bằng phương pháp phủ nhúng: vải phủ nhúng với vật liệu Ag/GO_GL4 ở nồng độ 640mg/L trong 3 lần cho kết quả kháng khuẩn tốt và độ bám dính của Ag/GO lên các sợi vải khá cao trong cả môi trường axit, kiềm và nhiệt độ cao. Sản phẩm Ag/GO/vải được thử nghiệm khả năng chữa lành vết thương trên chuột (vết thương mổ với chiều dài 15mm). Kết quả cho thấy, khi sử dụng băng dán làm từ Ag/GO/vải thì vết thương lành nhanh hơn đáng kể so với sử dụng vải bình thường, băng cá nhân thông thường hoặc để lành tự nhiên. Sau 9 ngày thử nghiệm, vết thương có sử dụng băng dán làm từ Ag/GO/vải phục hồi gần như hoàn toàn.
Nhóm nghiên cứu cho biết, Ag/GO/vải có thể ứng dụng chế tạo các sản phẩm kháng khuẩn trong y tế như băng dán hay băng gạc kháng khuẩn, do các sản phẩm này không cần giặt nhiều lần, chỉ cần hấp tiệt trùng ở nhiệt độ khoảng 120oC trong khoảng 30 phút. Đề tài thành công với quy trình tổng hợp vật liệu Ag/GO góp phần thúc đẩy nghiên cứu các vật liệu kháng khuẩn, mở rộng phạm vi ứng dụng của các loại vật liệu mới trên cơ sở graphene, cũng như khả năng áp dụng vào thực tế sản xuất. Sản phẩm kháng khuẩn khi được triển khai ứng dụng sẽ giúp giảm thiểu tình trạng nhiễm khuẩn. Điều này làm gia tăng khả năng sản xuất vật liệu kháng khuẩn mới có giá thành phù hợp, đáp ứng nhu cầu của người tiêu dùng trong nước..