LTS- Phòng thí nghiệm Vật lý ứng dụng Trường đại học Khoa học Tự nhiên, Ðại học Quốc gia Hà Nội vừa chế tạo thành công một loại vật liệu nano ô-xít ti-tan có khả năng tiêu diệt E. Coli, vi-rút cúm, phân hủy xanh mê-ty-len, phê-nol, đi-ô-xin, tách lọc thạch tín của vật liệu và đã được kiểm nghiệm tại Viện Vệ sinh dịch tễ trung ương, phân viện phòng chống vũ khí NBC, Viện Khoa học Công nghệ Việt Nam. Ðề tài cũng đã nhận được nhiều lời mời từ các tổ chức khoa học có uy tín quốc tế thuộc lĩnh vực khoa học và công nghệ nano, đến tham dự và báo cáo tại các hội nghị chuyên đề quốc tế. Trong bối cảnh dịch cúm A (H1N1) đang có nguy cơ lan rộng, Báo Nhân Dân cuối tuần giới thiệu bài viết của PGS, TS Phạm Văn Nho (Ðại học Quốc gia Hà Nội) về giá trị thực tế của thành công khoa học này.
Ngành y tế khuyến cáo rằng bệnh cúm A (H1N1) gây bởi vi-rút. Ðặc điểm gây bệnh của vi-rút cúm là phá hủy tế bào, gây nên trạng thái suy giảm chức năng của các cơ quan như suy hô hấp, suy đa phủ tạng... Với cơ thể có sức đề kháng kém, cúm A (H1N1) có thể gây tử vong. Hiện nay chưa có vắc-xin phòng loại vi-rút này. Nếu có thì hy vọng cũng không nhiều vì các nước giàu có đã nhanh tay đặt trước các hãng dược phẩm. Mặt khác sau khi chế tạo được vắc-xin cũng không biết có dùng được không vì vi-rút cúm rất hay biến đổi gen. Khi đã biến đổi thì vắc-xin làm ra mất tác dụng. Tamiflu được biết là có thể kìm hãm được sự phát triển của vi-rút cúm nhưng chỉ ở thời kỳ ủ bệnh. Khi đã có triệu chứng rõ ràng của bệnh cúm thì tác dụng của thuốc rất hạn chế. Vi-rút lại trú ngụ bên trong tế bào cơ thể nên không có kháng sinh nào diệt được chúng. Tuy nhiên với người khỏe mạnh bệnh cúm có thể tự khỏi. Và vi-rút cúm A (H1N1) lại lây nhiễm qua tiếp xúc nên các biện pháp đơn giản có thể ngăn chặn, thí dụ như rửa tay thường xuyên, đeo khẩu trang khi giao tiếp...
Thế nhưng hiện tại đang có rất nhiều ý kiến khác nhau thậm chí là trái ngược liên quan đến việc sử dụng khẩu trang trong phòng, chống cúm. Thí dụ khi ở Mê-hi-cô, Nhật Bản khẩu trang được sử dụng rộng rãi thậm chí được cấp phát miễn phí để chống cúm A (H1N1); ở nhiều nơi khác như Hồng Công, Xin-ga-po "cháy chợ" khẩu trang thì ở Mỹ lại có ý kiến cho rằng, có rất ít bằng chứng tích cực của việc dùng khẩu trang chống cúm. Trong khi nhiều người cố tìm mua những chiếc khẩu trang đắt tiền "cho yên tâm" thì các nhà khoa học Ô-xtrây-li-a lại khuyên rằng để chống cúm thì khẩu trang rẻ tiền cũng tốt. Thực tế cho thấy trong ngành y, các bác sĩ, nhân viên y tế luôn phải sử dụng khẩu trang để bảo vệ mình; các bệnh nhân mắc bệnh truyền nhiễm luôn phải đeo khẩu trang để tránh phát tán các nguồn bệnh vào môi trường chung quanh. Song có không ít thông tin về nhân viên y tế bị lây nhiễm, phòng mổ bị nhiễm trùng... Những thông tin đa chiều nói trên không khỏi làm cho người dùng phải băn khoăn cân nhắc.
Không thể phủ nhận tác dụng của khẩu trang trong việc ngăn bụi bẩn. Tuy nhiên các tính năng tăng cường khác như khử hơi độc hại, khử khuẩn, phụ thuộc vào vật liệu chế tạo, kết cấu và cách sử dụng khẩu trang. Dựa trên các nguyên lý hoạt động, có thể phân chia khẩu trang làm hai loại. Khẩu trang lọc cơ học được làm từ vật liệu như vải, có các lỗ hở nhỏ chỉ cho không khí đi qua còn các vật thể có kích cỡ lớn hơn thì bị giữ lại. Khẩu trang này có chức năng chủ yếu là bảo vệ người dùng trong môi trường không khí ô nhiễm bụi. Loại thứ hai là khẩu trang hoạt tính. Khẩu trang loại này được chế tạo từ vật liệu có cấu trúc xốp, nhiều ngóc ngách tạo nên một diện tích bề mặt rất lớn. Ðiển hình của loại vật liệu này là than hoạt tính. Than hoạt tính có khả năng hấp thụ một số chất hóa học trên bề mặt do đó có thể giữ lại một số chất độc hại có trong không khí. Tuy nhiên hiện tượng hấp thụ bề mặt có tính chọn lọc (không phải loại phân tử nào cũng bị hút), không bền và khả năng hấp thụ là có giới hạn. Khi đã bão hòa thì vật liệu hết tác dụng. Thời gian duy trì hoạt động của khẩu trang phụ thuộc vào lượng vật liệu hoạt tính có trong nó và mức độ ô nhiễm của không khí. Khẩu trang than hoạt tính là loại chỉ dùng một lần. Khi vật liệu đã bão hòa thì phải thay thế lớp hoạt tính khác.
Ðối với vi-rút là những vật thể có kích thước rất nhỏ, có loại vi-rút nhỏ đến 27 nanomet (một nanomet bằng một phần tỷ mét), rõ ràng chúng rất khó bị giữ lại bởi khẩu trang hoạt động theo cơ chế lọc cơ học. Cấu tạo phân tử của vi-rút cũng không thích hợp cho việc sử dụng cơ chế hấp thụ bề mặt của vật liệu hoạt tính thông thường. Ðiều này dẫn đến sự nghi ngờ tác dụng của khẩu trang trong việc phòng, chống cúm. Tuy nhiên vấn đề là ở chỗ vi-rút cúm không thể tồn tại độc lập trong không khí mà là ở trong các bụi nước nhỏ mà người bệnh phát tán vào không khí khi nói chuyện, ho, khạc nhổ... Các bụi nước này rất dễ bị ngăn lại bởi hầu hết các loại khẩu trang thông thường và do đó vi-rút cũng sẽ bị chặn lại. Tuy nhiên, theo thời gian sử dụng, vi-rút sẽ được tích lũy ở khẩu trang. Nếu không có biện pháp tiêu diệt thì chính khẩu trang sẽ trở thành nguồn ô nhiễm nặng hơn. Hoạt động hít thở của người dùng lại giúp cho vi-rút dịch chuyển vào phía trong nên việc đeo khẩu trang liên tục trong một thời gian dài có thể làm cho nguy cơ nhiễm bệnh tăng cao hơn.
Với sự phát triển của khoa học và công nghệ nano, người ta đã biết tới một số loại vật liệu có khả năng tiêu diệt vi-rút, vi khuẩn, các vi sinh vật gây bệnh và tẩy uế, khử mùi rất mạnh. Tuy nhiên, việc ứng dụng các thành quả này để chế tạo khẩu trang có chức năng diệt khuẩn mới chỉ được thực hiện ở một số nước tiên tiến và mức độ thành công cũng rất khác nhau. Một trong những sản phẩm kiểu này đã được nghiên cứu và chế tạo ở Mỹ có nhãn hiệu là NanoMask. Ðặc điểm của loại khẩu trang này là sử dụng vật liệu nano MgO liên kết với Cl để diệt vi khuẩn, vi-rút. Giải pháp này đã đoạt giải thưởng của Bộ Quốc phòng Mỹ năm 2004 và sản phẩm NanoMask đang được phân phối tại Mỹ, Ca-na-đa, Anh và nhiều quốc gia khác để chống cúm. Hạn chế của loại khẩu trang này là hoạt lực diệt khuẩn không cao vì sử dụng clo và tấm lọc phủ vật liệu nano chỉ dùng một lần trong khoảng thời gian không quá 48 giờ. Một sản phẩm khác có tên là FaceMask được đăng ký bản quyền chế tạo tại Nhật Bản năm 2005. Khẩu trang này sử dụng hiệu ứng quang xúc tác của vật liệu ô-xít ti-tan để diệt khuẩn. Tuy nhiên vật liệu này chỉ diệt khuẩn khi có tia tử ngoại nên áp dụng vào khẩu trang thì kết quả bị hạn chế nhiều bởi ánh sáng trong môi trường làm việc bình thường thiếu hoặc không có thành phần tia tử ngoại.
Ô-xít ti-tan là vật liệu đã được sử dụng từ lâu nay trong sơn, mỹ phẩm, dược phẩm... Khi được chiếu sáng bởi tia tử ngoại, hạt ô-xít ti-tan ở kích cỡ nanomet trở thành một môi trường ôxy hóa khử mạnh nhất trong tất cả các chất ôxy hóa khác đã được biết. Cụ thể là mạnh gấp rưỡi ô-zôn, gấp hai lần clo. Tiếp xúc với môi trường này, hầu hết các loại hợp chất gây ô nhiễm, vi khuẩn, vi-rút sẽ bị phân hủy thành nước, các-bô-nic... Thêm vào đó vật liệu nano ô-xít ti-tan chỉ đóng vai trò xúc tác, sau phản ứng lại trở về trạng thái ban đầu. Vật liệu không bị tiêu hao, nên đầu tư một lần có thể sử dụng lâu dài. Với những đặc tính trên, nano ô-xít ti-tan đang là một đối tượng hấp dẫn các nhà khoa học thuộc nhiều lĩnh vực khác nhau, đặc biệt là trong lĩnh vực khoa học môi trường bao gồm cả vấn đề pin mặt trời và làm sạch môi trường sống khỏi các nguồn ô nhiễm hóa học và sinh học.
Có ba vấn đề các nhà khoa học phải giải quyết đồng thời để có thể đưa được vật liệu nano ô-xít ti-tan vào các ứng dụng môi trường: Một là nghiên cứu chế tạo vật liệu nano ô-xít ti-tan biến tính có khả năng hoạt động trong vùng ánh sáng nghèo hoặc không có tia tử ngoại. Hai là nâng cao hoạt tính của vật liệu trong các phản ứng quang xúc tác. Ba là giá rẻ và có thể sản xuất hàng loạt quy mô lớn. Theo các phương hướng này, Phòng thí nghiệm Vật lý ứng dụng Trường đại học Khoa học Tự nhiên, Ðại học Quốc gia Hà Nội từ nguyên liệu giá rẻ, trên thiết bị tự tạo đã chế tạo thành công một loại vật liệu nano ô-xít ti-tan có các tính năng vượt trội so với các vật liệu hiện có. Khả năng tiêu diệt E. Coli, vi-rút cúm, phân hủy xanh mê-ty-len, phê-nol, đi-ô-xin, tách lọc thạch tín của vật liệu đã được kiểm nghiệm tại Viện Vệ sinh dịch tễ trung ương, Phân viện phòng chống vũ khí NBC, Viện Khoa học Công nghệ Việt Nam. Kết quả cho thấy hoạt tính của vật liệu này cao hơn nhiều so với các sản phẩm hiện có và đặc biệt là vật liệu có thể hoạt động được ở điều kiện ánh sáng trong phòng, thậm chí trong cả bóng tối. Các kết quả này đã thu hút sự quan tâm của giới khoa học trong nước và quốc tế. Ðề tài đã nhận được nhiều lời mời từ các tổ chức khoa học có uy tín quốc tế thuộc lĩnh vực khoa học và công nghệ nano, đến tham dự và báo cáo tại các hội nghị chuyên đề quốc tế.
Hiện tại vật liệu này đã được ứng dụng có hiệu quả để chế tạo khẩu trang nano diệt khuẩn phòng, chống cúm. Về mặt cấu tạo, khẩu trang bao gồm một lớp bảo vệ phía ngoài ngăn các bụi nước có thể chứa vi-rút. Tiếp theo là lớp bông phủ vật liệu nano ô-xít ti-tan có tác dụng tiêu diệt vi-rút. Trong cùng là lớp vải bảo vệ. Tùy thuộc vào đối tượng sử dụng, khẩu trang nano diệt khuẩn có các kết cấu khác nhau. Loại dân dụng được chế tạo theo kết cấu rời để có thể sử dụng nhiều lần. Lớp chứa nano ô-xít ti-tan diệt khuẩn có thể hoạt động trong một thời gian dài, khoảng một đến ba tháng tùy thuộc vào mức độ ô nhiễm. Khẩu trang dân dụng có thể sử dụng hằng ngày để phòng cúm và các bệnh lây nhiễm qua đường hô hấp như lao phổi. Nano ô-xít ti-tan phân hủy vi sinh vật theo cơ chế phản ứng hóa học nên không phân biệt loại vi-rút vi khuẩn, không kháng thuốc, nhờn thuốc, không sợ sự biến đổi gen - điều đặc biệt quan trọng khi sử dụng vào mục đích phòng, chống dịch cúm khi mà vi-rút cúm thường xuyên biến đổi.
Khả năng hoạt động được trong vùng thiếu ánh sáng mặt trời, nồng độ vi-rút vi khuẩn có thể tiêu diệt cao hơn, thời gian hoạt động dài hơn, giá thành thấp hơn so với các sản phẩm cùng loại khác là những ưu thế vượt trội đang thu hút sự quan tâm của người dùng và các cơ sở sản xuất, kinh doanh trong chiến dịch ngăn chặn cúm A (H1N1) lây lan.
Với thành công có tính đột phá về công nghệ trong lĩnh vực nano ô-xít ti-tan (tạo ra được vật liệu có hiệu quả cao trong việc diệt khuẩn, làm sạch môi trường không khí khỏi khí thải độc hại, làm sạch môi trường nước khỏi hóa chất như đi-ô-xin, phê-nol, thuốc bảo vệ thực vật... cùng với nguồn tài nguyên ti-tan giàu có), Việt Nam đang hội tụ được những yếu tố cần để trở thành một trong các nước hàng đầu chế tạo và ứng dụng vật liệu nano ô-xít ti-tan trong khoa học kỹ thuật môi trường. Tuy nhiên quy mô phát triển đến đâu không thể tách rời vai trò của các tổ chức hữu quan trong nước và quốc tế.
Trong khi chờ đợi khẩu trang nano diệt khuẩn có mặt trên thị trường, việc lựa chọn và sử dụng đúng cách các khẩu trang thông thường có thể giúp ngăn chặn nguy cơ bị lây nhiễm cúm A (H1N1). Cụ thể là nên chọn loại khẩu trang nhiều lớp, ôm kín, khít khu vực mồm, mũi nhưng không gây khó thở. Ðặc biệt nên dự trữ nhiều khẩu trang sạch, khô để thay thế liên tục trong quá trình sử dụng.
PGS,TS. PHẠM VĂN NHO
Ghi chú: Khẩu trang nano diệt khuẩn đã được Cục Sở Hữu Trí Tuệ, Bộ Khoa học Công nghệ Việt nam cấp Bằng Độc Quyền Giải pháp Hữu Ích, số 782, ngày 20-7-2009.
- 25/12/2013 15:48 - tin tức sự kiện
- 17/11/2011 12:52 - KHẨU TRANG NANO OXIT TITAN DIỆT VI KHUẨN VÀ VIRUS
- 15/10/2011 11:05 - PGS. TS. PHẠM VĂN NHO VÀ CÔNG NGHỆ NANO VIỆT NAM
- 15/10/2011 11:04 - BẬT MÍ NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ NANO TẠI VIỆT NAM
- 15/10/2011 11:02 - NANO TIO2 SELF CLEANING COATING IN ROOM CONDITION
- 13/10/2011 10:33 - TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG NANO TIO2 VÀ MỘT SỐ …
- 13/10/2011 10:28 - NANO TIO2 - LOẠI VẬT LIỆU CẦN QUAN TÂM