Nghiên cứu biến tính điện cực trên cơ sở graphene oxide dạng khử để xác định một số chất kháng sinh và kháng viêm bằng phương pháp von- ampe

Nghiên cứu biến tính điện cực trên cơ sở graphene oxide dạng khử để xác định một số chất kháng sinh và kháng viêm bằng phương pháp von- ampeNghiên cứu biến tính điện cực trên cơ sở graphene oxide dạng khử để xác định một số chất kháng sinh và kháng viêm bằng phương pháp von- ampeNghiên cứu biến tính điện cực trên cơ sở graphene oxide dạng khử để xác định một số chất kháng sinh và kháng viêm bằng phương pháp von- ampeNghiên cứu biến tính điện cực trên cơ sở graphene oxide dạng khử để xác định một số chất kháng sinh và kháng viêm bằng phương pháp von- ampeNghiên cứu biến tính điện cực trên cơ sở graphene oxide dạng khử để xác định một số chất kháng sinh và kháng viêm bằng phương pháp von- ampeNghiên cứu biến tính điện cực trên cơ sở graphene oxide dạng khử để xác định một số chất kháng sinh và kháng viêm bằng phương pháp von- ampeNghiên cứu biến tính điện cực trên cơ sở graphene oxide dạng khử để xác định một số chất kháng sinh và kháng viêm bằng phương pháp von- ampeNghiên cứu biến tính điện cực trên cơ sở graphene oxide dạng khử để xác định một số chất kháng sinh và kháng viêm bằng phương pháp von- ampeNghiên cứu biến tính điện cực trên cơ sở graphene oxide dạng khử để xác định một số chất kháng sinh và kháng viêm bằng phương pháp von- ampeNghiên cứu biến tính điện cực trên cơ sở graphene oxide dạng khử để xác định một số chất kháng sinh và kháng viêm bằng phương pháp von- ampeNghiên cứu biến tính điện cực trên cơ sở graphene oxide dạng khử để xác định một số chất kháng sinh và kháng viêm bằng phương pháp von- ampeNghiên cứu biến tính điện cực trên cơ sở graphene oxide dạng khử để xác định một số chất kháng sinh và kháng viêm bằng phương pháp von- ampeNghiên cứu biến tính điện cực trên cơ sở graphene oxide dạng khử để xác định một số chất kháng sinh và kháng viêm bằng phương pháp von- ampeNghiên cứu biến tính điện cực trên cơ sở graphene oxide dạng khử để xác định một số chất kháng sinh và kháng viêm bằng phương pháp von- ampeNghiên cứu biến tính điện cực trên cơ sở graphene oxide dạng khử để xác định một số chất kháng sinh và kháng viêm bằng phương pháp von- ampeNghiên cứu biến tính điện cực trên cơ sở graphene oxide dạng khử để xác định một số chất kháng sinh và kháng viêm bằng phương pháp von- ampeNghiên cứu biến tính điện cực trên cơ sở graphene oxide dạng khử để xác định một số chất kháng sinh và kháng viêm bằng phương pháp von- ampeNghiên cứu biến tính điện cực trên cơ sở graphene oxide dạng khử để xác định một số chất kháng sinh và kháng viêm bằng phương pháp von- ampeNghiên cứu biến tính điện cực trên cơ sở graphene oxide dạng khử để xác định một số chất kháng sinh và kháng viêm bằng phương pháp von- ampeNghiên cứu biến tính điện cực trên cơ sở graphene oxide dạng khử để xác định một số chất kháng sinh và kháng viêm bằng phương pháp von- ampeNghiên cứu biến tính điện cực trên cơ sở graphene oxide dạng khử để xác định một số chất kháng sinh và kháng viêm bằng phương pháp von- ampeNghiên cứu biến tính điện cực trên cơ sở graphene oxide dạng khử để xác định một số chất kháng sinh và kháng viêm bằng phương pháp von- ampeNghiên cứu biến tính điện cực trên cơ sở graphene oxide dạng khử để xác định một số chất kháng sinh và kháng viêm bằng phương pháp von- ampeNghiên cứu biến tính điện cực trên cơ sở graphene oxide dạng khử để xác định một số chất kháng sinh và kháng viêm bằng phương pháp von- ampeNghiên cứu biến tính điện cực trên cơ sở graphene oxide dạng khử để xác định một số chất kháng sinh và kháng viêm bằng phương pháp von- ampeNghiên cứu biến tính điện cực trên cơ sở graphene oxide dạng khử để xác định một số chất kháng sinh và kháng viêm bằng phương pháp von- ampeNghiên cứu biến tính điện cực trên cơ sở graphene oxide dạng khử để xác định một số chất kháng sinh và kháng viêm bằng phương pháp von- ampeNghiên cứu biến tính điện cực trên cơ sở graphene oxide dạng khử để xác định một số chất kháng sinh và kháng viêm bằng phương pháp von- ampeNghiên cứu biến tính điện cực trên cơ sở graphene oxide dạng khử để xác định một số chất kháng sinh và kháng viêm bằng phương pháp von- ampeNghiên cứu biến tính điện cực trên cơ sở graphene oxide dạng khử để xác định một số chất kháng sinh và kháng viêm bằng phương pháp von- ampe

VÀ KHÁNG VIÊM BẰNG PHƯƠNG PHÁP VON-AMPE

LUẬN ÁN TIẾN SĨ: HÓA PHÂN TÍCH

HUẾ, NĂM 2024

VÀ KHÁNG VIÊM BẰNG PHƯƠNG PHÁP VON-AMPE

Ngành: Hóa Phân tíchMã số: 9.440.118

LUẬN ÁN TIẾN SĨ: HÓA PHÂN TÍCH

Người hướng dẫn khoa học:PGS TS Nguyễn Hải Phong

HUẾ, NĂM 2024

LỜI CAM ĐOAN

Luận án này được hoàn thành tại Trường Đại học Khoa học, Đại học Huế,

dưới sự hướng dẫn củaPGS TS Nguyễn Hải Phong Tôi xin cam đoan đây là

công trình nghiên cứu của tôi Các kết quả trong luận án là trung thực, được cácđồng tác giả cho phép sử dụng và chưa từng được công bố trước đó.

Tác giả

Hồ Xuân Anh Vũ

khíchlệtác giảtrongsuốt quátrìnhlàmluậnán.Cuốicùng,tác giả xindành tìnhcảmđặcbiệtđếngiađình,ngườithânvàcácngườibạncủatácgiả,nhữngngườiđãluônmongmỏi,độngviênvàtiếpsứcchotácgiảđểhoànthànhbảnluậnánnày.

Trân trọng!

Thừa Thiên Huế,tháng 04 năm 2024

Hồ Xuân Anh Vũ

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT VÀ KÝ HIỆU

Chữ viết tắtÝ nghĩa tiếng AnhÝ nghĩa tiếng Việt

1,4-1,4-benzoquinone modifiedcarbon paste electrode

Điện cực carbon nhão biến tính1,4-benzoquinone

SWCNTs-Silver nanoparticles dotted singlewalled carbon nanodicubes-reduced Graphene oxide

Nano silver - ống nano carbonđơn lớp - Graphene oxide dạngkhử

AuNPs/BDD Gold nanoparticles onborondopeddiamond Nano gold/ điện cực kim cươngpha tạp boron

AuNPs/N-G Gold nanoparticles/Nitrogen-doped Graphene nanosheets Nano gold / tấm nano Graphene pha tạp NitrogenAu-Pt/rGO Au-Pt nanoclusters decorated onthe surface of reduced Graphene

Nano Au-Pt phủ trên Graphene oxide dạng khử

CCZME Carbon ceramic electrode incorporated with zeolite ZSM-5 Điện cực carbon gốm kết hợp zeolite ZSM-5

CD-GrO Graphite oxide and

β-Co3O4@rGO Cobalt oxide nanocrystalsonreduced Grapheneoxide

trênGraphene oxide dạngkhử

Graphene oxide

Graphene oxide dạng khử pha tạp Chlorine

CSM@VSM Cylindrical surfactant micelles @ vertical silica mesochannels Cylindrical surfactant micelles @ vertical silica mesochannels

Graphenenanocomposite with Nafion

Nano composite Graphene

DP-AdASV Differential Pulse - adsorptive anodic stripping voltammetry Von - ampe hòa tan anodic hấpphụ xung vi phân

G Graphite Graphite

Von-ampe hòa tan cathodic hấp phụ quét thế tuyến tính

Chất lỏng ion

carbonnanodicubes tường

PRX Piroxicam PiroxicamPt-NiO/

Platinum doped nickel oxidenanoparticles and multi-walledcarbon nanodicubes

Nano Platinum-nickel oxide vàống nano carbon đa tường

rGO/PdNPs Reducedpalladium nanoparticlesGraphene oxide/ Graphene oxide dạng khử/ nano palladiumrGO-

reduced Graphene oxideandpoly(3,4- ethylenedioxythiophene)- poly(styrenesulfonate)

Graphene oxide dạng khử - poly(3,4-

ethylenedioxythiophene)- poly(styrenesulfonate)

Si-Fe/NOMC Iron-nitrogen co-doped orderedmesoporous siliconnanocomposite

carbon-mesoporous carbon-siliconnanocomposite pha tạp iron-nitrogen

SW-AdAS Square wave adsorptive anodic stripping Von-ampe hòa tan anodic hấp phụ sóng vuông

1.1.1 Graphite oxide, graphene oxide và graphene oxidedạngkhử 5

1.1.2 Các phương pháp tổng hợp graphene oxidedạngkhử 8

12.TỔNGHỢPVẬTLIỆUCOMPOSITETRÊNNỀNErGOVÀỨNGDỤNG151.3 VẬT LIỆUMnO2VÀAgNPsTRÊN NỀNGRAPHENEOXIDE 22

1.5.1 Phương phápphân tíchquangphổ 37

1.5.2 Phương phápsắcký 38

1.5.3 Phương phápđiệnhóa 39

CHƯƠNG2:NỘI DUNGVÀPHƯƠNG PHÁPNGHIÊNCỨU 43

2.1 NỘI DUNGNGHIÊNCỨU 43

2.2 PHƯƠNG PHÁPNGHIÊNCỨU 43

2.2.1 Đối tượngnghiêncứu 43

2.2.2 Tổnghợp vậtliệunano composite MnO2/GOvàAgNPs/MnO2/GO 43

2.2.3 Quytrìnhbiếntínhđiện cựcGlassy carbonbằng vật liệuMnO2/GO,AgNPs/MnO2/GOđểxác địnhcácchấtkháng sinh,khángviêm 46

2.2.4 Các đặc trưng vật liệu tổng hợp biến tínhđiệncực 48

2.2.5 Phương phápphân tíchđiệnhóa 49

3.1.1 Lựa chọn phương pháp khửđiệnhóa 60

3.2.4 Khảo sát ảnh hưởng của thể tích vậtliệuMnO2/GO 80

3.2.5 Ảnh hưởng của thế và thời gianlàmgiàu 80

3.2.6 Ảnh hưởng của tốc độ quét thế của phươngphápLS-AdCSV 82

3.2.7 Độ lặp lại và độ tái lặp của điện cựcbiếntính 83

3.2.8 Ảnh hưởng của các chấtcảntrở 85

3.2.9 Khoảng tuyến tính và giới hạnpháthiện 87

3.2.10 Xác định độ lặp lại của phươngphápLS-AdCSV 91

3.2.11 Áp dụng phân tích đồng thời CAP và TNZ trongmẫuthật 93

3.3 ỨNG DỤNG VẬT LIỆU AgNPs/MnO2/ErGO BIẾN TÍNH ĐIỆN CỰCGCEXÁC ĐỊNH ĐỒNG THỜI PIROXICAMVÀOFLOXACIN 100

3.3.1 Lựa chọn điện cựclàm việc 100

3.3.2 Ảnh hưởngcủapH 103

3.3.3 Ảnh hưởng của tốc độquétthế 104

3.3.4 Ảnh hưởng của thể tích vật liệubiếntính 108

3.3.5 Ảnh hưởng của thế làm giàu, thời gian làm giàu và biênđộxung 108

3.3.6 Ảnh hưởng của một số yếu tốcảntrở 112

3.3.7 Độ tái lặp, độ lặp lại và thời gian sống của điện cựcbiếntính 113

3.3.8 Khoảng tuyến tính và giới hạnpháthiện 116

3.3.9 Phân tích mẫuthực tế 118

CHƯƠNG 4:KẾTLUẬN 123

TÀILIỆUTHAMKHẢO 126PHỤLỤC a

bằng NaBH4sau đó xử lý bằng acid và ủtrongAr/H2 9

Hình 1.3.Sơ đồ tổng hợp ErGO bằng phương pháp điện dilắngđọng 11Hình 1.4.Sơ đồ khử hai bước GO bằng phương pháp von- ampe vòng (0 V đến -1,5V

vs Ag/AgCl) trong đệm PBS (pH=7) 12

Hình1.5.Sơđồbaphương phápđiển hình của quátrìnhtổng hợp điệnhóa(a)tổng hợpmột

bước,(b)tổng nhiều bước và(c)phương phápkhácđểchế tạo các vật

Hình 1.8.Quy trình tổng hợp ErGO/CeO2/PLA làm sensor pháthiệnH2O2 19

Hình 1.9.Quátrìnhtổng hợp vậtliệu α-Fe2O3/ErGO biến tính trênđiện

Hình1.14.CácconđườngtổnghợpAgNPs(a)Phươngpháptừtrênxuốngvàtừdướilên.(b)Phươngpháp tổng hợp vật lý,(c)Phương pháptổng hợp hóa học.

(d)Cơchếtổnghợpxanhsửdụng nicotinamide adenine (NADH)khửAgNO3thànhAgNPs 27

Hình 2.2.Quytrìnhtổnghợpvật liệucompositeMnO2/GO 45

Hình 2.3.Quytrìnhtổnghợpvật liệucompositeAgNPs/MnO2/GO 46

Hình 2.4.Mô tả quá trình xác định đồng thời chloramphenicol (CAP) và tinidazole(TNZ) bằng phương pháp LS-AdCSV dùng điện cực biếntính MnO2/ErGO-GCE 47

Hình2.5.Môtảquátrìnhxácđịnhđồngthờipiroxicam(PRX)vàofloxacin(OFX)bằngphương phápDP-AdASV dùng điện cực biếntínhAgNPs/MnO2/ErGO-GCE 48

Hình 2.6.Dạng đường CV điển hình cho quá trình oxy hóa khửthuận nghịch 49

Hình 2.7.Diễn biến thế trên điện cực theo thời gian và dạng đường quéttuyếntính 51

Hình 2.8 (a)Sự biến thiên thế theo thời gian và(b)đường von-ampe hoà tan trongphươngphápDP 52

Hình 2.9.Quy trình xử lý mẫu thuốc viên nang vàviênnén 54

Hình 2.10.Quy trình xử lý mẫumậtong 56

Hình3.1.(a)ĐườngtínhiệukhửvậtliệuMnO2/GObằngvon–ampevòng(CV),(b)Đường tín hiệu khử vật liệu bằng dòng – thờigian(i-t) 60

Hình 3.2 (a)Đồ thị Nyquist trong khoảng tần số từ 100 kHz đến 10 mHz của các

điệncực, và(b)Các đường CV tại tốc độ quét thế0,1V/s 61

Hình 3.3.(a)Phổ XRDcủaGO, MnO2,MnO2/GOvàMnO2/ErGO, 63

Hình 3.4.(a)PhổFT-IRcủa GO,MnO2, MnO2/GOvàMnO2

Hình3.5.(a)PhổRamancủaMnO2, MnO2/GOvàMnO2/ErGO,

Hình 3.6 (a)Phổ XPS của MnO2/ErGO,(b)C1s,(c)O1s và(d)Mn2p 66

Hình 3.7 (a)Phổ XPS của vật liệu AgNPs/MnO2/ErGO;(b)C 1s;(c)O 1s;(d)Mn2pvà(e)Ag3d 67

Hình 3.8 (a)Ảnh SEM của vật liệu MnO2/ErGO,(b)tỉ lệ thành phần của các nguyêntố,

(c-g)phân bố của các nguyên tố C, O, S,Cl,Mn 68Hình 3.9 (a)Ảnh SEM của vật liệu AgNPs/MnO2/ErGO,(b)tỉ lệ thành phần củacácnguyêntố,(c-g)phânbốcủacácnguyêntốC,O,Mn,Ag(h,i)ảnhHR-

Hình3.10.(a)CácđườngCVtạitốcđộquétthế0,1V/svàđồthịNyquisttrongkhoảngtần số từ

100 kHz đến 10 mHz;(b)Của năm loạiđiệncực 70

Hình 3.11 (a)Các đường LS-AdCSV,(b)cường độ dòng của CAP và TNZ 5 µM.7 2Hình 3.12 (a), (b)Các đường CVs của TNZ và CAP đo riêng lẻ trên điện

Hình 3.13.Các đường hồi quy tuyến tính giữa EPCvà pH của CAPvàTNZ 74

Hình 3.14 (a)Các đường CV (phần cathodic) của TNZ và CAP trên điện

cácđường hồi quy tuyến tính giữa EPCvàpH 76

Hình3.15.CácđườngLSVcủaTNZvàCAPvới05lầnđolặplạitại10tốcđộquétthếtừ 0,05 V/s

đến0,50 V/s 77

Hình3.16.(a)CácđườnghồiquytuyếntínhbiểudiễntươngquangiữaIPCvàv1/2và(b)

giữa ln(IPC)vàln(v) 78

Hình 3.23.Giá trị dòng cathodic của 5 điện cực khác nhau (tương ứng với 5 lần

biếntính khác nhau), mỗi lần biến tính đo lặp lại 15 lần(a)CAP,(b)TNZ 85

Hình 3.24.Ảnh hưởng của một số hợp chất hữu cơ và vô cơ đến dòng đỉnh hòa tan

củaCAP và TNZ 50 µM tại pH1,8(HClO4) 86

Hình 3.25 (a)Các đường LS-AdCSV của CAP (0 – 50M) và(b)Các đường hồi

Hình 3.26 (a)Các đường LS-AdCSV của TNZ (0 – 50M) và(b)các đường hồi

Hình 3.27 (a)Các đường LS-AdCSV của CAP và TNZ;(b)Các đường hồi quy

Hình3.28.CácđườngLS-AdCSVcủaCAPvàTNZtạicácnồngđộCAPvàTNZkhácnhau 92Hình 3.29.Các đường LS-AdCSV của CAP và TNZ trong 03 mẫu MO, MO-spike

Hình 3.30.Các đường LS-AdCSV và đường hồi quy tuyến tính giữa IPCvà nồngđộcủaCAP và TNZ trong các mẫu C4, T1vàT2 97

Hình 3.31.Các đường LS-AdCSV và đường hồi quy tuyến tính giữa IPCvà nồngđộcủaCAP 98

Hình 3.32 (a)Mẫu thuốc mỡ tra mắt thêm chuẩn đồng thời CAP và TNZ bằng

phươngpháp LS-AdCSV;(b)Đường thêm chuẩn của CAP và TNZ trênmẫu thật 100

Hình3.33.CácđườngCV(a)tạitốcđộquétthế0,1V/svàđồthịNyquisttrongkhoảngtần số từ

100 kHz đến 10 mHz(b)của nămđiệncực 101

Hình 3.34.(a)Các đường CV của các loại vật liệu biến tính khi có mặt đồng thời PRXvà

OFX tại pH = 4;(b)Các đường CV của PRX và OFX theo pH;(c)sự biến thiên IPAtheo pH và(d)đường hồi quy tuyến

tính EPAtheopH 103

Hình3.35.CácđườngCVcủaPRXvàOFXvới04lầnđolặplạitại6tốcđộquétthếtừ0,1 V/sđến0,45 V/s 105

Hình 3.36.(a)Mối tương quan tuyến tính IPAcủa PRX và OFX vớiv1/2;(b)Mối

tươngquan tuyến tính ln(IPA) của PRX và OFXvớiln(v) 105

Hình3.37.(a)CácđườnghồiquytuyếntínhbiểudiễntươngquangiữaEPAv à v;(b)

Các đường hồi quy tuyến tính biểu diễn tương quan giữa EPAvàln(v) 107

Hình 3.38:Ảnh hưởng của thể tích vật liệu biến tính AgNPs/MnO2/GO đến dòngđỉnhPRXvàOFX 108

Hình 3.39 (a)Các đường DP-AdASV của PRX và OFX và(b)sự biến thiên của IPAtheothế làmgiàuEacc 109

Hình 3.40 (a), (b)Sự biến thiên của IPAcủa PRX và OFX theo thời gian làm giàu.110

Hình 3.41.Sự biến thiên IPAcủa PRX và OFX tại các biên độ xung khác nhau.111

Hình 3.42.Ảnh hưởng của một số hợp chất hữu cơ và vô cơ đến dòng đỉnh hòa tan

củaPRX và OFX 10 µM Phần trong ngặc ở trục hoành là tỷ lệ nồng độ (µM/µM)giữachấtcản trở và chất phân tích (PRXvàOFX) 113

Hình 3 43.Độ tái lặp trên điện cực được biến tính bằng AgNPs/MnO2/ErGO trong15

lần với lượng vật liệu tươngtựnhau 114

Hình 3.44.Các đường DP-AdASV của PRX và OFX tại các nồng độ 2 µM, 10 µM

Hình 3.48.Các đường DP-AdASV thêm chuẩn và đường hồi quy tuyến tính của

mẫuthuốc thương mại(a)Mẫu M1;(b)Mẫu M2;(c)Mẫu M3;(d)MẫuM4 119

mẫu nước máy,(b)nước sông Như Ý sau ba lần đođộc lập 120

Bảng 1.4.Phân loạikháng sinhtheo cấu trúchóahọc 31

Bảng 1.5.Tổng hợp các công trình khoa học xác định CAP, TNZ, PRX và OFX bằngphương pháp phân tíchđiệnhóa 40

Bảng 3.1.Các thông số đặc trưng của điện cực trong hệ tiêu chuẩn [Fe(CN)6]3–/4–5mM 62

Bảng 3.2.Các thông số đặc trưng của năm loạiđiệncực 71

Bảng 3.3 Độ nhạy và hệ số tương quan tại các khoảng nồng độ khác nhau của CAP vàTNZ 89

Bảng 3.4 So sánh kết quả phân tích CAP và TNZ bằng phương pháp LS-AdCSV dùngđiện cực biến tính MnO2/ErGO-GCE với các nghiên cứu khác đãcôngbố 90

Bảng 3.5.Kết quả xác định độ lặp lại tại các nồng độ khác nhau của CAPvàTNZ 92

Bảng 3.6.Quy trình chiết, phân tích đồng thời CAP và TNZ của 03 mẫumậtong 93

Bảng 3.7.Kết quả xác định độ thu hồi trên mẫu thật Mật ong bằng phương pháp AdCSVvàLC-MS/MS 95

LS-Bảng 3.8.Kết quả xác định nồng độ của CAP và TNZ trongmẫuthật 97

Bảng 3.9.Kết quả xác định nồng độ của CAP trong tế bàođiệnhóa 98

Bảng 3.10.Xác định đồng thời CAP và TNZ trong mẫu thuốc mỡ bằng phương phápLS-AdCSV 100

Bảng 3.11.Các thông số đặc trưng của năm loạiđiệncực 102

Bảng 3.12 Cường độ dòng đỉnh của PRX và OFX tại các giá trị pHkhácnhau 104Bảng 3.13:Ảnh hưởng của thế làm giàu đến tín hiệu hòa tan của PRX và OFX

MỞ ĐẦU

Thuốc kháng sinh và thuốc kháng viêm mặc dù có tác dụng điều trị các bệnh lýviêm nhiễm, nhất là nhiễm trùng đường hô hấp, tai mũi họng, đường tiết niệu Tuynhiên,chúnglạirấtnguyhiểmnếukhôngđượcsửdụngđúngmụcđíchvàchỉđịnh.Bên cạnh đó,kháng kháng sinh là mối đe dọa sức khỏe cộng đồng trên toàn thế giới, ảnh hưởng đến sứckhỏe và cuộc sống của người dân và sự phát triển bền vững của cả một quốc gia Theo Đạihọc Oxford, kháng kháng sinh là nguyên nhân khiến 1,5 triệu người tử vong mỗi năm Dựbáo, đến năm 2050, mỗi năm sẽ có tới 10 triệu người tử vong mànguyênnhâncóthểlàdothuốckhángsinhkhôngcònngănngừahiệuquảcácbệnhthông thường WHOxếp Việt Nam vào nhóm các nước có tỉ lệ kháng kháng sinh cao nhất thế giới Theo số liệu củaWHO, từ năm 2009 đến năm 2017, số lượng thuốc kháng sinh ở Việt Nam bán ra ngoài cộng đồngtăng gấp 2 lần Nguyên nhân chính là do lạm dụng kháng sinh bán ra mà không cần kê đơn, trong đóthuốc kháng sinh bán ra tại thành thị khoảng 88% và tỉ lệ này lên đến 91% bán ra ở nông thôn [253].

sinhvàkhángviêmcònđượcdùngđểtrịmộtsốbệnhnhiễmkhuẩntrongnuôitrồngthủy sản Yêu cầuvề an toàn vệ sinh thực phẩm nói chung hay trong các mặt hàng thủy sản nói riêng ngày càngđược chú trọng Nếu dư lượng trong sản phẩm vượt quá mức cho phép, việc tiêu thụ sản phẩm sẽgặp nhiều khó khăn thậm chí không tiêu thụ được gây thiệt hại về kinh tế và an sinh xã hội là rấtđángkể.

Chính vì vậy, các nhà khoa học đã và đang phát triển các phương pháp phân tíchhiện đại để phân tích kháng viêm – kháng sinh trong dược phẩm, thực phẩm và môitrường nước Hiện nay, các phương pháp như sắc ký lỏng hiệu năngcao(HighPerformance Liquid Chromatographic, HPLC) [6], [101], [162], [165]; sắc ký

quản [137] Mặc dù các phương pháp này thu được kết quả đáng tin cậy và chínhxác,nhưng

có nhược điểm như chi phí cao của các thiết bị, quy trình chuẩn bị mẫu tốn nhiều thờigian và thao tác phức tạp, tiêu thụ nhiều thuốc thử và dung môi dẫn đến có thể hạn chếviệcápdụngcácphươngphápnày.Vìvậy,trongnhữngnămgầnđâyphươngphápđiện hóa đãhoàn thiện và pháttriển.

Graphenevàcácvậtliệumớitrêncơsởgrapheneđãvàđangđượcứngdụngtrong nhiều lĩnh vựccông nghệ như: lưu trữ năng lượng, vật liệu hấp phụ xúc tác, vật liệu xửlýmôitrường,điệntửvàđặcbiệtlàvậtliệusensorkhívàđiệnhóa, Bắtđầutừvậtliệu grapheneoxide (GO), sự phát triển của các loại hợp chất lai tạp (composite) khác nhautrongđócáckimloại,oxidekimloại,khungkimloại-hữucơ,phốitửhữucơvàcácloại polymer đãđược kết hợp với GO Để ứng dụng vật liệu trên nền graphene oxide trong phân tích điệnhóa, cần phải hoạt hóa một số nhóm chức chứa oxy của GO để chuyểnthành graphene

đểchếtạođiệncựcbiếntínhđượcsửdụngtrongphươngphápvon-ampecókhảnăngphântích được

với các ứng dụng xúc tác và hiệu quả cao trong quá trình oxy hóa các

thiện hoạt động xúc tác [238] Vật liệu composite giữa MnO2và một số dạngcủagraphene được sử dụng để biến tính điện cực than thủy tinh xác định đồng thờidopamine và uric acid [117], hydrogen peroxide [63], và một số chất màu thực phẩm,rhodamine B [75], sunset yellow [42], quinoline yellow [223] Tác giả Kim H và

liệuAgNPs/GO để hấp phụ và loại bỏ phẩm màu methylene blue (MB) và methylorange(MO) Tác giả Chen S M đã sử dụng MnO2/GO và Ag/GO để xác địnhhydrazine vàarsenic[157].Mặtkhác,trongcáctàiliệuthamkhảođượcchưathấynghiêncứunàoxácđịnh đồng thời CAP và TNZ bằng vật liệu composite, bên cạnh đó graphene oxide cómặt

MnO2và vật liệu AgNPs/MnO2chỉ mới bước đầu ứng dụng trong vật liệu lưutrữnănglượng.

ởgrapheneoxidedạngkhửđểxácđịnhmộtsốchấtkhángsinhvàkháng viêm bằng phương phápvon-ampe”.

Mục tiêu nghiên cứu

Mụctiêu chung: pháttriển điện cực biếntínhtrên nềngraphene oxide dạngkhửđểxácđịnhđồng thời các chất kháng sinh và kháng viêm bằng phương phápvon–ampe.

Mục tiêu cụ thể: xuất phát từ những vấn đề nêu trên, mục tiêu cụ thể đặt ra là:

thờiCAP và TNZ bằng phương phápLS-AdCSV;

OFX bằng phương phápDP-AdASV.

Đóng góp mới của luận án

1 ĐãtổnghợpthànhcôngvậtliệucompositeMnO2/GOmộtcáchđơngiản,hiệuquả,tiến

nhđồngthờihailoạikhángsinhchloramphenicolvàtinidazolelầnđầutiênđược thựchiệnbởiđiện

tượng có nền mẫu phức tạp như dược phẩm, mật ong và nước

cực có diện tích hoạt động điện hóa lớn (A = 0,087 cm2) và điện trở

AgNPs/MnO2/ErGOđểxácđịnh đồng thờihai chất kháng khángsinhlàpiroxicamvàofloxacin.Kết quảnàyđượcđăngtải trên các tạp

viêm-chíIndustrial&EngineeringChemistry Research(2023, SCIE,Q1, IF=4,3);tạp

90),tạpchíXúctáchấpphụViệtNam(2023,Tập 12, Số 4,trang48-55).

Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của luận án

Đềtàigiảiquyếtvấnđềpháttriểnsensorđiệnhóacóđộnhạycaođểđịnhlượngcácchấtkhángviêm–khángsinhtrongcácmẫudượcphẩmvàmẫunướcmôitrường.Kếtquảcho thấy điệncực

lặp lại tốt, giới hạn phát hiện thấp, đáp ứng phân tích các chấtkháng sinh – kháng viêm trên mẫuthực tế ở dạngvết.

Các chất kháng sinh – kháng viêm hiện nay được sử dụng rất nhiều, trong khi đóphươngphápphântíchđiệnhóacóchiphíthiếtbịvàphântíchtươngđốithấp,quátrình phân tích đơngiản, nhanhchóng.

Kết quả luận án có thể làm tài liệu tham khảo cho các nghiên cứu về phân tíchđiện hóa, hóa dược và môi trường.

Cấu trúc luận án bao gồm:

- Mởđầu.

- Chương 1: Tổng quan tàiliệu.

- Chương 2: Nội dung và phương pháp nghiêncứu.- Chương 3: Kết quả và thảoluận.

- Chương 4: Kếtluận.

- Danh mục các công trình công bố kết quả nghiên cứu của luậnán.- Tài liệu thamkhảo.

1.1 VẬTLIỆUGRAPHENE

CHƯƠNG1TỔNGQUAN TÀILIỆU

Graphite oxide (GrO) là sản phẩm oxy hóa graphite (G) bằng các tác nhân oxyhóa mạnh, qua đó gắn các nhóm chức có chứa oxy lên bề mặt các tấm graphene nằmtrong cấu trúc graphite như: carbonyl, carboxyl, hydroxyl, epoxy (hình 1.1.a) Quátrìnhbóc tách graphite oxide thành graphene oxide (GO) sẽ được thực hiện thành công khi đáp ứng một số thông số như thời gian

[91].Nhưvậy,cóthểchorằngGrOvàGOcócấutrúclànhưnhau,chỉkhácnhaulàGO được phân tántrong dung môi thích hợp nhờ sự trợ giúp của siêuâm.

Hình 1.1 (a)Cấu trúc của graphene, graphene oxide và graphene oxide dạng khử,(b)

Quá trình tổng hợp từ graphite thành graphene oxide dạng khử [91].

SựkhởiđầutổnghợpGOcótừthếkỷ19,vàonăm1859BrodieoxyhóaGraphite thành GO[28] nhưng không được quan tâm tại thời điểm đó Quá trình này đã được cải tiến bởi nhiềunhóm và nhà khoa học như Staudenmaier (1898) [180], Hummers (1958) [82],Shen(2009)[171],Marcano(2010)[124]vànhiềunghiêncứukhácbằngcáchthay đổi chất oxy hóa, nguồngraphite và nhiệt độ phản ứng được thể hiện tại bảng1.1.

Bảng 1.1 Các phương pháp chính tổng hợp graphene oxide.

Brodie HNOKClO3,3

3 – 4 giờ 60 °C Phương pháp đầu

20 giờ Nhiệt độphòng

Phương pháp đượcsử dụng rộng rãi

12 giờ 35- 40 °C Hummers cải tiến.

Độc tính thấp 2010 [124]

16 giờ < 10 °C

Hummers cải tiến.GO và rGO tinh

khiết 2014 [48]Peng K2FeO4,

H2SO4 1 giờ Nhiệt độphòng

Không thải ra kim

loại Mn 2014 [142]

3 giờ 50 °C

Hummers cải tiến.Hiệu suất tổng hợp

cơ nổ cao khi Mn2O7tiếp xúc với chất hữu cơ ở 55°C[82].

Sau đó, Marcano [124] đã thay thế H3PO4để tổng hợp graphene oxide.Phươngpháp này không giải phóng khí cháy hoặc khí độc, và graphene oxide được chếtạo có

nhiều nhóm chức chứa oxy cao hơn và cấu trúc đều hơn, nhưng yêu cầu lượnglớnKMnO4và H2SO4.

tạinhiệt độ phòng trong 1 giờ là một phương pháp an toàn và hiệu quả Graphene oxidecũng có thể được tổng hợp bằng cách sử dụng benzoyl peroxide [140] làm chất oxy hóaphản ứng trong 10 phút ở 110 °C Mặc dù phương pháp này hiệu quả cao, benzoylperoxide chính nó thiếu ổn định và có nguy cơ nổ khi nhiệt độ phản ứng cao Ngoài tácđộngcủacácchấtoxyhóalênnguyênliệugraphitevàđiềunàycũngảnhhưởngđếntính chất củagraphene oxide, bởi vì có ít nhóm hydroxyl và carboxyl trên bề mặt graphene oxide chế tạo từtiền chất graphite tinhkhiết.

vàkhoảngcáchgiữacáclớpcủagrapheneoxidetrởnênlớnhơn.Việctổnghợpgraphene oxide ở nhiệt độkhoảng 50 °C tạo ra nhiều hốc trên bề mặt, tuy nhiên có nhiều hốc trên graphene oxide do phản ứngoxy hóa mạnh Khi nhiệt độ phản ứng cao hơn 50 °C,grapheneoxidetrởnênkhôngổnđịnh.Nếuphảnứngnàyxảyraởnhiệtđộthấp(<10

°C), các khiếm khuyết trên bề mặt graphene oxide giảm đi đáng kể [48], [120].

Hiện nay, nhu cầu tổng hợp công nghiệp của graphene với graphene oxide là rấtcao,nhưngcácphươngpháptổnghợpgrapheneoxidehiệntạithườngcóvấnđềkỹthuật

nhómchứaoxytrênbềmặtgâynênsựxếpchồngliênkếtπ−πlàgiảmđángkể,điềunày cũng làmgiảm độ dẫn điện và tạo các khiếm khuyết mạng trong GO Quá trình loại bỏ

Oxide-rGO).Kếtquảlà,rGOcóthểkhôiphụcmộtphầnkhảnăngdẫnđiệncủanóvàrGOthuđược vẫnchứa một số nhóm chức dẫn đếnkhả năngphân tán tốt của rGOtrong nhiềudungmôi.Quantrọngnhất,việckiểmsoátkhảnăngdẫnđiệnvàđộphântáncủarGObằng

cáchkiểmsoátsốlượngnhómchứccònlạilàtươngđốidễdàng.KếtquảlàrGOmangcác

đặc tínhdẫnđiệntốt gầnnhư graphene nguyênbản[56], [186], [236].Điều này làm chorGOlàmột ứng cửviênđầytriểnvọng cho vậtliệu sensor điệnhóa [25],[153].

Quá trình khử GO thành rGO có thể được tiến hành bằng các phương pháp khácnhau như phương pháp hóa học [141], [179], phương pháp nhiệt [126], phương phápđiện hóa [14] và các phương pháp khác [194].

Phương pháp hóa học:được coi là một phương pháp đầy hứa hẹn để tổng hợp

số lượng lớn graphene, cần ít thiết bị, chi phí thấp và sử dụng quy trình đơn giản hơnso

(GO), sau đó GO bị khử thành rGO bằng cách sử dụng các tác nhân hóa học có tính khửmạnh Nhiều tác giả đã sử dụng nhiều chất khử khác nhau, thực hiện với cáctác nhân khửnhư: hydrazine monohydrate (N2H4.H2O) hình 1.2, sodium borohydride (NaBH4),dimethyl hydrazin, hydroquinone… Mỗi tác nhân khử có hoạt tính với một

phút thu được rGO có tỷ lệ C:O ~ 16,61:1, trong khi đó với hydrazin cóhoạttínhkhửmạnhvớinhómepoxyvàcarboxylictrongđiềukiệnkhửtừ80đến100°C,tỉlệC:O~10,3:1[59].Tuynhiên,nhữngvậtliệunàycókhảnăngtạorachấtthải

độchại,cựckỳnguyhiểmvàcóthểđểlạidưlượnghóachấthoặcchấtgâyônhiễmtrên rGO có thểgây ảnh hưởng xấu đến sức khỏe con người và môi trường[210].

đểthaythếcácphươngphápkhửGOtruyềnthống.Chấtkhửđ ư ợ c sửdụngtrongphương pháp này baogồm trà xanh, glucose, vitamin C, rễ cây mùi tây và vi khuẩn [194] Tác giả Zhang và cộng sự đã sửdụng ascorbic acid (L-AA) có khả năng khử và không độc[241].Ở trongnước,nhómtácgiảVũThịThuHà-ViệnHóahọccôngnghiệptổnghợp

GObằngphươngphápHummersrồikhửGOvềrGObằngtácnhânkhửxanh“caffein”, rGO thuđược khoảng 6 lớp[202].

Hình 1.2 (a)GO được phủ SDBS sau đó được khử hydrazin

chứaoxy,dẫnđếncácsảnphẩmtrunggiancóthểảnhhưởngđếntínhdẫnđiện,nhiệtvà cơ học củarGO Trên quy mô công nghiệp, việc xử lý chất thải nguy hại do phản ứngkhửcóthểtăngđángkểchiphí.Khảnăngxửlýkémlàmộtràocảnkhácđốivớiviệcsử dụng rGOđược khử hóa học trong các ứng dụng thực tế[47].

Phương pháp nhiệt:trong quá trình khử nhiệt, chất lượng của rGO phụ thuộc

vào các điều kiện xử lý nhiệt đòi hỏi nhiệt độ cao lên tới 2000 °C trong một số

nó khỏi môi trường nước vì bất kỳ phương pháp nào khác dẫn đến khôngkiểmsoátđượcsảnphẩm,điềunàysẽảnhhưởngđếnchấtlượngvàmứcđộđồngđềucủasản phẩm cuốicùng [164] Bên cạnh quá trình khử còn có quá trình bóc tách xảy ra do

suất đủ lớn sẽ tách các lớp GO, ngoài ra CO cũng đóng vai trò là tác nhân khử cácnhóm chức chứa oxy trên bề mặt GO[59].

Mặc dù khử nhiệt dường như là một phương pháp hiệu quả về chất lượng sảnphẩm,nhưngphươngphápnàyvẫncómộtsốhạnchế.Giốngnhưquátrìnhkhửhóahọc,

quátrìnhkhửnhiệtcóthểdẫnđếnviệckiểmsoáthạnchếquátrìnhkhử.Nhiệtđộvàthời gian xử lý có thểảnh hưởng đến mức độ khử và tính chất của rGO Nhiệt độ cao có thể gây ra hư hỏng cấu trúccho mạng graphene oxide, dẫn đến hình thành các khuyết tật (chẳng hạn như lỗ trống, nếp nhănhoặc tái sắp xếp lại cấu trúc) và từ đó có thể ảnh hưởng đến các tính dẫn điện, cơ và hóa học củarGO [207] Việc xếp chồng lại do lực Van-der-Waals dẫn đến diện tích bề mặt giảm, độ dẫnđiện giảm và khả năng sử dụng vật liệu rGO bị hạn chế, điều này có thể ảnh hưởng đến hiệusuất của vật liệu trong một số ứng dụng nhất định Quá trình khử nhiệt thường đòi hỏi nhiệt độcao, có thể tiêu thụ một lượng năng lượng đáng kể Việc mở rộng quy trình sản xuất quy mô lớncó thể gặp phảinhữngtháchthứcvềhiệuquảsửdụngnănglượngvàchiphí.Ngoàiracòncónhững longại về an toàn liên quan đến nhiệt độ cao được sửdụng.

Phương pháp điện hóa:Khử điện hóa xuất hiện như một trong những phương

pháp khử xanh [83] Quá trình khử sử dụng một số kỹ thuật khác nhau trong một tế bàođiệnhóabaogồmbađiệncựclàđiệncựclàmviệc(WorkingElectrode–WE),điệncực so sánh(Reference Electrode – RE, thường là điện cực Ag/AgCl) và điện cực phụ trợ (AuxiliaryElectrode – AE) hay điện cực đối (Counter Electrode – CE, thường là Platin hoặc Carbon),như: von-ampe vòng (cyclic voltammetry – CV); von-ampe quét tuyến tính (liner sweepvoltammetry – LSV); dòng - thời gian (chronoamperometry – i-t) tại một thế cố định Sảnphẩm khử của quá trình điện hóa được gọi là ErGO (Electrochemically reduced GrapheneOxide).

Theo Shaw Yong Toh và cộng sự [186], phương pháp điện hóa có thể được thựchiện thông qua hai cách khác nhau: cách đầu tiên liên quan đến việc khử điện hóa trựctiếp GO ở trạng thái lơ lửng trên bề mặt điện cực, trong khi cách thứ hai yêu cầu phủtrước GO lên điện cực nền sau đó đến quá trình khử điện hóa GO về dạng khử rGO.

a Khử một bước (one step):hay còn được gọi là điện di lắng đọng

(Electrodeposition-EPD),quátrìnhkhửtrựctiếpGOtrongdungdịchvớisựcómặtcủadungdịchđệmPBS

(phosphate buffer solution) [135], acid (H2SO4, HCl) hoặc chất điện ly (KCl, NaCl,

Hình 1.3.Sơ đồ tổng hợp ErGO bằng phương pháp điện di lắng đọng [35].

b Khử hai bước (twostep):

Bước1:chuyển/phủGOởmộtnồngđộvớithểtíchthíchhợplênbềmặtđiệncực nền (nồng độ

GO thường là 0,5 – 1,0 mg/mL) Việc phủ GO có thể bằng các kĩ thuật khác nhau như: nhỏgiọt bằng micropipette (drop-casting), nhúng (dip-coating), phủ quay (spin-coating), phủ nhiềulớp (layer-by-layer), phun (spray-coating), in phun (inkjet-printing),inlụa(screen-printing),…[216].Vềnguyêntắc,saukhiGOchuyểnlên bề mặt điện cực nền nó sẽ bám dính lên bề mặt điệncực theo lực tương tác tĩnh điện Van-der-Waals [114]; hoặc có thể thêm dung dịch Nafion vớinồng độ xác định sẽ làm tăngkhảnăngbámdínhcủavậtliệutrênbềmặtđiệncựcnền[16],[24].Sauđóđiệncực được làm khô tự nhiên ở nhiệt độ phòng hoặc sấy khô dưới đèn hồngngoại hoặc được sấy ở nhiệt độ thích hợp trước khi chuyển sang bước thứhai.

Bước 2:tiến hành khử GO thành rGO tương tự như đối với trường hợp khử một

bước với việc sử dụng hai phương pháp (kỹ thuật) là CV hoặc/và i-t Đối với hai bướcthứ nhất và thứ hai có một điểm chung là khi thực hiện quá trình khử, trong tế bào điệnhóa phải có chất điện ly hoặc dung dịch đệm Dung dịch đệm thường được sử dụng làđệm phosphate với nồng độ trong khoảng từ 0,05 M đến 1,0 M và giá trị pH từ 5,0

Hình 1.4.Sơ đồ khử hai bước GO bằng phương pháp von- ampe vòng (0 V đến -1,5 V

vs Ag/AgCl) trong đệm PBS (pH = 7) [145].

NiO/Au/PANI-GO 10 mg/L

0,5 V đến -0,5 V

Điện cực làm việc:FTO: fluorine doped tin oxide;Cu: Copper;GCE: Glassy carbon electrode;GR: Graphite rob.

Vật liệu:NrGO: nitrogen-doped reduced Graphene oxide;GO-GOx: Graphene oxide – glucose oxidase;NiO/Au/PANI:

Niken oxide/Gold/Polyaniline nanofibers;MnO2NRs: manganese dioxide nanorod;GO-PPy: Graphene oxide- Polypyrrole.

rGO đã được chứng minhcóhoạttínhxúc tác điện hóa cao do diện tích bề mặt lớnvàítkhuyếttật, tạo điềukiện thuậnlợi chosựchuyểnđiện tử.Đốivớiđiệncựcbiếntínhtruyềnthống,GOđầutiênđượckhửvềmặthóahọcrồichuyểnlênđiệncựcnền.Tuynhiên, vật

học(CrGO)vàthườngcóđộphântántrongdungmôithấp,vìvậy rất khóđể cóđượclớpCrGOđồngnhấttrên điệncực nền.Ngoàira,các chấtkhử dư thừa đượcsửdụng trong phương

sảnphẩmCrGO.Ngượclại,ErGOđượchìnhthànhtrựctiếptrênbềmặtcủađiệncựcnềncóđộđồngđều và khả năng dẫn điệntốt,đồng thời bámdínhtốt vớiđiệncựcnền.ErGOcũngkhôngsủdụng chất khử,tránhsự canthiệpcóthể xảy ra đối với quátrình phân tíchđiệnhóa.Vìthế,ErGOlàvậtliệuhoànhảođểứngdụngchếtạosensorđiệnhóa[247].

Phươngphápkhác:quátrình khửGOthànhrGObởicácchủngvikhuẩn

1.2 TỔNGHỢPVẬTLIỆUCOMPOSITETRÊNNỀNErGOVÀỨNGDỤNG

Bắt đầu từ GO, sự phát triển của các loại vật liệu pha tạp (composite) khác nhautrongđócáckimloại,oxidekimloại,khungkimloại-hữucơ,phốitửhữucơvàcácloại polymer đãđược kết hợp với GO Quá trình kết hợp các loại vật liệu trên nền ErGO có thể sử dụngphương pháp điện hóa, không sử dụng điện hóa hoặc kết hợp cảhai.

mộtphương phápđơn giảnvànhanh chóngđể tổng hợp vật liệucompositedựa trênnềnErGO.Vật liệucompositebao gồmGO vàcácthànhphầnkhác,đượckhử điệnhóađồngthờitrênđiệncựcnền.Quá trìnhđượcthựchiệnbằngcáchtrộnthànhphầnthứhaivớiGOvàsauđósửdụngphươngphápvon-ampevòng(CV)hoặcdòng-thờigian(i-t)trongdungmôi

3D(ErGO/PANI)bằngcáchkhửđiệnhóamộtbước.ĐầutiêntrộnanilinvàGOtrongdung