Luận án Tổng hợp vật liệu nano đa chức năng trên nền chitosan oligochaccharide và ứng dụng

Tên luận án:

TỔNG HỢP VẬT LIỆU NANO ĐA CHỨC NĂNG TRÊN NỀN CHITOSAN OLIGOSACCHARIDE VÀ ỨNG DỤNG

Ngành:

Hóa lý thuyết và hóa lý

Tóm tắt nội dung tài liệu:

Luận án tập trung vào việc tổng hợp và ứng dụng vật liệu nano đa chức năng trên nền chitosan oligosaccharide (COS) nhằm giải quyết các thách thức trong nông nghiệp, đặc biệt là phòng trừ bệnh hại cây trồng và kích thích sinh trưởng, từ đó giảm sự phụ thuộc vào thuốc hóa học. Công nghệ nano đã mở ra nhiều cơ hội với các vật liệu có tính chất độc đáo, đặc biệt là khả năng kháng vi sinh vật và ứng dụng trong y sinh học cũng như nông nghiệp bền vững. Chitosan oligosaccharide, một sản phẩm cắt mạch từ chitosan, được biết đến với hoạt tính kháng khuẩn, kháng nấm, kháng virus và khả năng kích thích sinh trưởng cây trồng.

Nghiên cứu này đã khảo sát, tổng hợp và đặc trưng hóa nhiều loại vật liệu nano, bao gồm nano silica vô định hình, nano đồng (CuNPs), nano bạc (AgNPs), nano đồng trên nền silica (Cu-silicaNPs), nano bạc trên nền silica (Ag-silicaNPs), nano hỗn hợp đồng-bạc (Cu-AgNPs) và đặc biệt là vật liệu nano đa chức năng trên nền COS (MFNPs/COS). Các vật liệu này được đặc trưng chi tiết bằng các phương pháp hóa lý tiên tiến.

Về khả năng ứng dụng, luận án đã đánh giá hiệu lực ức chế nấm gây bệnh trên cây lúa (*Magnaporthe oryzae* và *Rhizoctonia solani*) và cây tiêu (*Phytophthora capsici*, *Fusarium sporotrichioides*). Kết quả mô phỏng kết nối phân tử cho thấy các hệ phức chứa bạc ức chế hiệu quả các loại nấm gây bệnh khô vằn và đạo ôn trên cây lúa, vượt trội hơn các hoạt chất hóa học thông thường như validamycin và tricyclazole. Các phức COS-Cu, COS-Ag, Ag-COS-Cu cũng thể hiện khả năng ức chế mạnh các nấm gây bệnh chết nhanh và chết chậm trên cây tiêu.

Trong điều kiện phòng thí nghiệm (*in vitro*), vật liệu nano Cu-silicaNPs cho hiệu lực ức chế nấm *Phytophthora capsici* tốt, với nồng độ ức chế tối thiểu là 75 ppm. Đặc biệt, vật liệu nano đa chức năng MFNPs/COS ở nồng độ 100 ppm cho hiệu lực ức chế hoàn toàn sự phát triển của cả nấm đạo ôn và nấm khô vằn trên lúa. Trong điều kiện nhà lưới, các vật liệu nano thử nghiệm đều có khả năng hạn chế bệnh đạo ôn và khô vằn trên cây lúa, với MFNPs/COS ở nồng độ 100 ppm cho hiệu lực phòng trừ cao nhất. Nghiên cứu cũng chỉ ra rằng các vật liệu nano không ảnh hưởng tiêu cực đến sinh trưởng của lúa, mà còn làm tăng số hạt chắc trên bông, dẫn đến năng suất lý thuyết cao hơn, trong đó MFNPs/COS mang lại năng suất cao nhất. Ngoài ra, quy trình điều chế COS có khối lượng mol trung bình 4500 g/mol đã được xây dựng và COS điều chế được cho thấy khả năng kích thích nảy mầm hạt đậu nành.