Vật liệu lai (hydrid materials) hữu cơ–vô cơ đang thu hút nhiều quan tâm trong giới khoa học do thể hiện được khả năng kết hợp các tính chất của hợp chất hữu cơ sinh học và các thành phần vô cơ thành một vật liệu đồng nhất. Nghiên cứu vật liệu lai này mở ra những kiến thức cơ bản mới về con đường hình thành một dạng vật liệu mới.

Xuất phát từ sự phát triển của các nghiên cứu khoa học về các polysaccarit tự nhiên và các hợp chất vô cơ, sự tạo ra vật liệu lai mang đến những hiệu ứng đồng vận đối với đối tượng xử lý. Hiệu ứng đồng vận được định nghĩa là tác dụng toàn phần của hai thành phần phản ứng đồng thời lớn hơn tổng các tác dụng của các thành phần khi tác dụng riêng rẽ. Hiệu quả của hiệu ứng đồng vận trên vật liệu lai có ý nghĩa khoa học, kinh tế, môi trường rất cao. Nghiên cứu, khảo sát, phát hiện các vật liệu lai có hiệu ứng đồng vận rất có triển vọng trong định hướng ứng dụng và là hướng nghiên cứu cần được quan tâm cấp thiết.

Oligochitosan (OCTS) được điều chế từ chitosan bằng phương pháp hoá học, enzyme, bức xạ, có cấu tạo từ 3 đến 10 saccharit (N-acetylglucosamin hay glucosamin). Các nghiên cứu gần đây về OCTS đã gây được sự chú ý đáng kể, sản phẩm tan được trong nước, đồng thời kế thừa các tính chất đặc biệt của chitosan như kháng khuẩn, kháng nấm, chống oxi hoá và còn thể hiện tính vượt trội so với chitosan khi rất hữu hiệu với nhiều bệnh trên cây trồng như: bệnh sương mai trên cây dưa chuột; bệnh úa sớm, mốc sương trên cây cà chua; bệnh thán thư, chết nhanh trên hồ tiêu;... Bên cạnh những ưu điểm về tính kháng nấm, kháng khuẩn hiệu quả, OCTS còn có khả năng kích kháng sinh học đối với cây trồng như: trên lúa, thuốc lá, cây cải dầu, nho, lúa mạch, cà rốt. Điều này đã được phát hiện đầu tiên trên cây đậu vào năm 1980 bởi các nghiên cứu của giáo sư Hadwiger và cộng sự.

Silica là thành phần phổ biến trong tự nhiên được ứng dụng nhiều trong chất mang xúc tác, chất hấp thụ, chất điều biến kích kháng trên cây trồng. Rất nhiều nghiên cứu tập trung cải tiến bề mặt, cấu trúc phân tử, cấu hình, trạng thái xốp khi tổng hợp vật liệu silica để đạt những hiệu quả tốt nhất cho mỗi ứng dụng. Các nhà khoa học đã tổng hợp vật liệu lai chitosan-silica với nguồn silica từ natri silicat ở môi trường acid, các vật liệu này được ứng dụng trong nông nghiệp trong các sản phẩm như các chất kháng bệnh, màng bảo quản sau thu hoạch. Tuy vậy hiện vẫn chưa có những nghiên cứu về tổng hợp vật liệu lai oligochitosan–nanosilica mà trong đó oligochitosan có độ tan tương đối rộng. Nghiên cứu tổng hợp vật liệu lai mới OCTS-silica và khảo sát hiệu ứng đồng vận về kích kháng trên cây trồng của vật liệu này là rất tiềm năng, có ý nghĩa khoa học và thực tiễn cao.

Ion Cu2+ đã được sử dụng làm chất kích kháng trên nhiều cây trồng (lúa, cà chua,...) với liều lượng thấp không gây độc cho thực vật. Ngoài ra, ion Cu2+ có khả năng tạo phức với chitosan. Hiệu ứng đồng vận về kích kháng trên cây trồng khi kết hợp giữa oligochitosan và ion Cu2+ cần được nghiên cứu, đánh giá.

Dựa trên những tài liệu đã được đề cập ở trên, chế tạo và nghiên cứu hiệu ứng đồng vận của vật liệu lai oligochitosan–vô cơ (silica hoặc ion Cu2+) rất tiềm năng, nâng cao hiệu quả kích kháng bệnh trên cây trồng. Đề tài nghiên cứu “Tổng hợp và nghiên cứu hiệu ứng đồng vận khả năng kích kháng bệnh trên cây trồng của vật liệu lai sử dụng oligochitosan” do TS. Bùi Duy Du làm Chủ nhiệm, Cơ quan chủ trì Quỹ phát triển Khoa học và Công nghệ Quốc gia, nhằm tổng hợp vật liệu lai OCTS/nanosilica; OCTS-Cu2+ và nghiên cứu hiệu ứng kích kháng của chúng đối với bệnh héo rũ trên cây đậu tương do nấm Fusarium sp. gây ra, bệnh đốm nâu thanh long do nấm Neoscytalidium dimidiatum gây ra.

Sau thời gian nghiên cứu kết quả đề tài mang lại có ý nghĩa khoa học và thực tiễn cao:

Về khoa học: tìm hiểu những kiến thức liên quan giữa tác dụng của hiệu ứng đồng vận và đặc tính hoá lý của vật liệu lai oligochitosan-vô cơ (silica hoặc Cu2+) đến hiệu quả kích kháng trên cây trồng. Đặc biệt, hiệu ứng của oligochitosan đến hình thành các hạt silica khi sử dụng natri silicat điều chế từ vỏ trấu như nguồn silica. Những kết quả này sẽ cung cấp những kiến thức cơ bản về chế tạo một vật liệu lai mới, thân thiện với môi trường, có hiệu ứng đồng vận nâng cao hiệu quả kích kháng trên cây trồng.

Về thực tiễn: đóng góp một vật liệu mới, phát triển sản xuất nông phẩm an toàn, giảm thiểu sử dụng nông dược độc hại và giảm ô nhiễm môi trường do canh tác nông nghiệp.

Đề tài đã thực hiện đầy đủ các nội dung và hoàn thành các sản phẩm bao gồm: 

Công bố 02 bài báo trên Tạp chí Quốc tế thuộc danh mục ISI (1 bài báo - đã in và 1 bài báo đã in chờ ra số) 

Công bố 3 bài báo trên Tạp chí Quốc tế không thuộc danh mục ISI.

Công bố 3 bài báo trên Tạp chí Quốc gia có uy tín

Công bố 2 bài báo tại Hội nghị Khoa học Quốc tế

Góp phần đào tạo 1 nghiên cứu sinh và 1 học viên cao học.

Đ.T.V (TH)

Vật liệu lai (hydrid materials) hữu cơ–vô cơ đang thu hút nhiều quan tâm trong giới khoa học do thể hiện được khả năng kết hợp các tính chất của hợp chất hữu cơ sinh học và các thành phần vô cơ thành một vật liệu đồng nhất. Nghiên cứu vật liệu lai này mở ra những kiến thức cơ bản mới về con đường hình thành một dạng vật liệu mới.

Xuất phát từ sự phát triển của các nghiên cứu khoa học về các polysaccarit tự nhiên và các hợp chất vô cơ, sự tạo ra vật liệu lai mang đến những hiệu ứng đồng vận đối với đối tượng xử lý. Hiệu ứng đồng vận được định nghĩa là tác dụng toàn phần của hai thành phần phản ứng đồng thời lớn hơn tổng các tác dụng của các thành phần khi tác dụng riêng rẽ. Hiệu quả của hiệu ứng đồng vận trên vật liệu lai có ý nghĩa khoa học, kinh tế, môi trường rất cao. Nghiên cứu, khảo sát, phát hiện các vật liệu lai có hiệu ứng đồng vận rất có triển vọng trong định hướng ứng dụng và là hướng nghiên cứu cần được quan tâm cấp thiết.

Oligochitosan (OCTS) được điều chế từ chitosan bằng phương pháp hoá học, enzyme, bức xạ, có cấu tạo từ 3 đến 10 saccharit (N-acetylglucosamin hay glucosamin). Các nghiên cứu gần đây về OCTS đã gây được sự chú ý đáng kể, sản phẩm tan được trong nước, đồng thời kế thừa các tính chất đặc biệt của chitosan như kháng khuẩn, kháng nấm, chống oxi hoá và còn thể hiện tính vượt trội so với chitosan khi rất hữu hiệu với nhiều bệnh trên cây trồng như: bệnh sương mai trên cây dưa chuột; bệnh úa sớm, mốc sương trên cây cà chua; bệnh thán thư, chết nhanh trên hồ tiêu;... Bên cạnh những ưu điểm về tính kháng nấm, kháng khuẩn hiệu quả, OCTS còn có khả năng kích kháng sinh học đối với cây trồng như: trên lúa, thuốc lá, cây cải dầu, nho, lúa mạch, cà rốt. Điều này đã được phát hiện đầu tiên trên cây đậu vào năm 1980 bởi các nghiên cứu của giáo sư Hadwiger và cộng sự.

Silica là thành phần phổ biến trong tự nhiên được ứng dụng nhiều trong chất mang xúc tác, chất hấp thụ, chất điều biến kích kháng trên cây trồng. Rất nhiều nghiên cứu tập trung cải tiến bề mặt, cấu trúc phân tử, cấu hình, trạng thái xốp khi tổng hợp vật liệu silica để đạt những hiệu quả tốt nhất cho mỗi ứng dụng. Các nhà khoa học đã tổng hợp vật liệu lai chitosan-silica với nguồn silica từ natri silicat ở môi trường acid, các vật liệu này được ứng dụng trong nông nghiệp trong các sản phẩm như các chất kháng bệnh, màng bảo quản sau thu hoạch. Tuy vậy hiện vẫn chưa có những nghiên cứu về tổng hợp vật liệu lai oligochitosan–nanosilica mà trong đó oligochitosan có độ tan tương đối rộng. Nghiên cứu tổng hợp vật liệu lai mới OCTS-silica và khảo sát hiệu ứng đồng vận về kích kháng trên cây trồng của vật liệu này là rất tiềm năng, có ý nghĩa khoa học và thực tiễn cao.

Ion Cu2+ đã được sử dụng làm chất kích kháng trên nhiều cây trồng (lúa, cà chua,...) với liều lượng thấp không gây độc cho thực vật. Ngoài ra, ion Cu2+ có khả năng tạo phức với chitosan. Hiệu ứng đồng vận về kích kháng trên cây trồng khi kết hợp giữa oligochitosan và ion Cu2+ cần được nghiên cứu, đánh giá.

Dựa trên những tài liệu đã được đề cập ở trên, chế tạo và nghiên cứu hiệu ứng đồng vận của vật liệu lai oligochitosan–vô cơ (silica hoặc ion Cu2+) rất tiềm năng, nâng cao hiệu quả kích kháng bệnh trên cây trồng. Đề tài nghiên cứu “Tổng hợp và nghiên cứu hiệu ứng đồng vận khả năng kích kháng bệnh trên cây trồng của vật liệu lai sử dụng oligochitosan” do TS. Bùi Duy Du làm Chủ nhiệm, Cơ quan chủ trì Quỹ phát triển Khoa học và Công nghệ Quốc gia, nhằm tổng hợp vật liệu lai OCTS/nanosilica; OCTS-Cu2+ và nghiên cứu hiệu ứng kích kháng của chúng đối với bệnh héo rũ trên cây đậu tương do nấm Fusarium sp. gây ra, bệnh đốm nâu thanh long do nấm Neoscytalidium dimidiatum gây ra.

Sau thời gian nghiên cứu kết quả đề tài mang lại có ý nghĩa khoa học và thực tiễn cao:

Về khoa học: tìm hiểu những kiến thức liên quan giữa tác dụng của hiệu ứng đồng vận và đặc tính hoá lý của vật liệu lai oligochitosan-vô cơ (silica hoặc Cu2+) đến hiệu quả kích kháng trên cây trồng. Đặc biệt, hiệu ứng của oligochitosan đến hình thành các hạt silica khi sử dụng natri silicat điều chế từ vỏ trấu như nguồn silica. Những kết quả này sẽ cung cấp những kiến thức cơ bản về chế tạo một vật liệu lai mới, thân thiện với môi trường, có hiệu ứng đồng vận nâng cao hiệu quả kích kháng trên cây trồng.

Về thực tiễn: đóng góp một vật liệu mới, phát triển sản xuất nông phẩm an toàn, giảm thiểu sử dụng nông dược độc hại và giảm ô nhiễm môi trường do canh tác nông nghiệp.

Đề tài đã thực hiện đầy đủ các nội dung và hoàn thành các sản phẩm bao gồm: 

Công bố 02 bài báo trên Tạp chí Quốc tế thuộc danh mục ISI (1 bài báo - đã in và 1 bài báo đã in chờ ra số) 

Công bố 3 bài báo trên Tạp chí Quốc tế không thuộc danh mục ISI.

Công bố 3 bài báo trên Tạp chí Quốc gia có uy tín

Công bố 2 bài báo tại Hội nghị Khoa học Quốc tế

Góp phần đào tạo 1 nghiên cứu sinh và 1 học viên cao học.

Đ.T.V (TH)