Tổng hợp nano vàng bằng phương pháp hóa học xanh

Kết hợp các nguyên tắc của hóa học xanh vào kỹ thuật nano là một trong những lĩnh vực nghiên cứu đang được phát triển của khoa học nano ngày nay. Vì vậy, các phương pháp bền vững, thân thiện với môi trường trong tổng hợp các hạt nano ngày càng được quan tâm. Đó là phương pháp sử dụng các hóa chất không độc hại, dung môi thân thiện với môi trường, vật liệu có thể tái tạo để tránh các tác dụng phụ.

Một phương pháp thực nghiệm thân thiện với môi trường, kinh tế và đơn giản để tổng hợp các hạt nano vàng sử dụng lá trà trong dung môi nước ở nhiệt độ phòng được tiến hành trong nghiên cứu này nhằm mục đích đưa phương pháp hóa học xanh vào tổng hợp nano.

Phương pháp này chỉ trải qua một bước, tránh được việc sử dụng thêm các chất bề mặt và chất bảo vệ. Cụ thể, hạt nano vàng (AuNPs) được tổng hợp bằng phản ứng giữa tetrachloroauric (III) acid (HAuCl4) và dịch chiết lá trà ở nhiệt độ phòng. Trong phản ứng này, các polyphenol có trong dịch chiết lá trà đóng vai trò là tác nhân khử đồng thời cũng là chất ổn định. Quang phổ hấp thụ UV-Vis được sử dụng để xác nhận sự hình thành hạt nano vàng trong dung dịch sau phản ứng. Thành phần pha, hình thái bề mặt và kích thước của hạt nano vàng được xác định bằng kính hiển vi điện tử truyền qua (TEM) và nhiễu xạ tia X (XRD). Dung dịch nano vàng sau đó được phối trộn vào kem nền cho kết quả không kích ứng da với hàm lượng vàng trong kem là 7,55 ppm.

Hạt nano kim loại vàng là cụm gồm các nguyên tử vàng, có kích thước ba chiều đều ở cấp độ nanomet (khoảng 1-100 nm). Nano vàng có rất nhiều ứng dụng trong thực tiễn. Trong lĩnh vực y học nhờ kích thước tương tự như tế bào và khả năng tương thích sinh học cao, các hạt nano vàng được dùng để cảm biến và lắp vào ADN, dẫn truyền thuốc, phân tích tế bào, phát quang tạo ảnh sinh học, phát hiện và góp phần trị bệnh ung thư.

Ngoài ra, nano vàng góp phần vào quá trình chăm sóc sắc đẹp với nhiều công dụng như làm sạch và giải độc cho da nhờ tính diệt khuẩn cao, ngăn ngừa quá trình lão hóa, tăng độ hấp thu các chất dinh dưỡng cho da.

Do có nhiều ứng dụng đặc biệt, hạt nano vàng ngày càng thu hút được nhiều sự quan tâm nghiên cứu từ các nhà khoa học. Phương pháp thường được sử dụng để điều chế hạt nano vàng là phương pháp khử hóa học. Nguyên tắc của phương pháp này là khử ion kim loại trong dung dịch thành nguyên tử kim loại, sau đó các nguyên tử liên kết với nhau thành tập hợp rồi phát triển kích thước thành các hạt nano và sử dụng polyme để ổn định hạt.

Phương pháp khử hóa học thường sử dụng chất khử độc, không thân thiện với môi trường, gây hao tốn chi phí xử lý sau khi sử dụng. Vì thế, vấn đề được quan tâm nhiều trên thế giới hiện đại ngày nay là làm sao chế tạo, ứng dụng sản phẩm nano vàng vào đời sống mà không ảnh hưởng đến con người cũng như môi trường xung quanh.

Hóa học xanh, điều chế ra những sản phẩm hóa học và thiết kế các quy trình tổng hợp giảm thiểu việc sử dụng và điều chế các chất độc hại. Đây là chủ đề được quan tâm trong công nghiệp hóa chất, trong nghiên cứu ở phòng thí nghiệm, trong giảng dạy và học tập vì lợi ích về kinh tế, sức khỏe và môi trường.

Những năm gần đây, tích hợp các nguyên tắc hóa học xanh vào tổng hợp vật liệu nano là vấn đề trọng tâm. Nhu cầu phát triển các phương pháp bền vững, thân thiện với môi trường để điều chế các hạt nano mà không sử dụng hóa chất độc hại, sử dụng dung môi thân thiện với môi trường và những nguyên vật liệu có thể tái tạo để tránh những tác dụng phụ độc hại khi ứng dụng trong y học và mỹ phẩm ngày càng gia tăng. Vì vậy, việc ứng dụng hiệu quả các hóa chất có trong tự nhiên vào quy trình tổng hợp hạt nano hấp dẫn các nhà khoa học.

Nghiên cứu này đưa ra một phương pháp thực nghiệm dễ dàng tổng hợp các hạt nano vàng từ dung dịch trà trong dung môi nước ở nhiệt độ phòng theo phương pháp hóa học xanh. Ngoài ra hạt nano vàng tạo thành được phối trộn vào kem nền. Kết quả phân tích cho thấy nano vàng đã được đưa thành công vào thành phần của kem và sản phẩm kem chứa nano vàng được kiểm định là không gây kích ứng da.

Kết quả phân tích độ kích ứng da của kem nền tại trung tâm kiểm nghiệm thuốc, thực phẩm, mỹ phẩm Cần Thơ cho kết quả sản phẩm kem chứa nano vàng tổng hợp được không gây kích ứng da. Phân tích hàm lượng nano vàng tại trung tâm CASE Cần Thơ cho kết quả hàm lượng vàng trong kem thu được là 7,55 ppm.

Kết quả nghiên cứu, nano vàng đã được tổng hợp thành công bằng phương pháp hóa học xanh, sử dụng tác nhân khử từ dung dịch chiết lá trà, ở nhiệt độ phòng. Hạt nano vàng tạo thành có dạng hình cầu với kích thước trung bình khoảng 13,78 nm. Phối trộn thành công dung dịch nano vàng vào kem nền cho kết quả không kích ứng da và hàm lượng vàng trong kem nền là 7,55 ppm.