SlideShare une entreprise Scribd logo
1  sur  41
Đề tài sinh viên nghiên cứu khoa học năm học 2013-2014
KHOA KHOA HỌC TỰ NHIÊN
TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦ DẦU MỘT
BÁO CÁO ĐỀ TÀI
SINH VIÊN NCKH NĂM HỌC 2013 - 2014
TỔNG HỢP VÀ NGHIÊN CỨU HOẠT TÍNH SINH HỌC CỦA
VẬT LIỆU Y SINH HYDROXYAPATITE (HA) TỪ VỎ TRỨNG
Giảng viên hướng dẫn: Nhóm sinh viên thực hiện:
TS. Bùi Xuân Vương Mai Thị Tuyết / D12HH01
Lê Thị Thu Thắm / D12HH01
Võ Oanh Kiều / C12HO01
Lê Thị Hồng Trâm / C12HO01
Bình Dương, tháng 4 năm 2014
NCKH TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦ DẦU 1 Page 1
Đề tài sinh viên nghiên cứu khoa học năm học 2013-2014
NCKH TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦ DẦU 1 Page 2
LỜI CẢM ƠN
Trong quá trình làm việc để hoàn thành đề tài nghiên
cứu khoa học này chúng tôi đã nhận được sự giúp đỡ,
hướng dẫn tận tình của TS. Bùi Xuân Vương cũng như các
thầy cô trong bộ môn hóa vô cơ, khoa khoa học tự nhiên
của trường Đại Học Thủ Dầu Một.
Qua đây nhóm sinh viên làm đề tài NCKH xin gửi lời
cảm ơn chân thành tới thầy Bùi Xuân Vương, người đã trực
tiếp hướng dẫn nhóm nghiên cứu, rèn luyện cho nhóm cách
thức thực hiện - quản lý công việc trong hoạt động NCKH.
Bình Dương,
1/4/2014
Nhóm sinh viên
NCKH
Đề tài sinh viên nghiên cứu khoa học năm học 2013-2014
MỤC LỤC
THUYẾT MINH ĐỀ TÀI………………………………………………………….7
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN……………………………………………………...12
1.1. Vật liệu y sinh………………………………………………………………...12
1.1.1. Khái niệm:………………………………………………………………….12
1.1.2. Phân loại:…………………………………………………………………...12
1.1.3. Vật liệu y sinh xương nhân tạo Hydroxyapatite Ca10(PO4)6(OH)2 (HA)…...12
1.2. Tính chất lý hóa của vật liệu y sinh HA……………………………………...14
1.3. Sự tương hợp sinh học và hoạt tính sinh học của vật liệu HA……………….15
1.4. Ứng dụng……………………………………………………………………..15
1.4.1. Ứng dụng của HA dạng bột kích thước nano………………………………15
1.4.2. Ứng dụng của HA dạng màng……………………………………………...16
1.4.3. Ứng dụng của HA dạng bột như vật liệu xương nhân tạo………………….17
1.4.4. Ứng dụng của HA dạng composit………………………………………….17
II. CÁC PHƯƠNG PHÁP TỔNG HỢP HYDROXYAPATITE HA……………..17
2.1. Phương pháp kết tủa………………………………………………………….17
2.2. Phương pháp sol-gel………………………………………………………….19
2.3. Phương pháp siêu âm hoá học………………………………………………..19
2.4. Phương pháp phun sấy………………………………………………………..19
2.5. Phương pháp điện hoá………………………………………………………..20
2.6. Phương pháp thuỷ nhiệt………………………………………………………21
2.7. Phương pháp composit ………………………………………………………21
2.8. Phương pháp phản ứng pha rắn tổng hợp HA………………………………..23
CHƯƠNG 2. TỔNG HỢP VẬT LIỆU Y SINH HA TỪ VỎ TRỨNG…………..24
I. THỰC NGHIỆM TỔNG HỢP HA TỪ VỎ TRỨNG…………………………..24
1.1. Nguyên liệu và hóa chất……………………………………………………...24
1.2. Dụng cụ và thiết bị ........................................................................................24
NCKH TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦ DẦU 1 Page 3
Đề tài sinh viên nghiên cứu khoa học năm học 2013-2014
1.3. Quy trình thực nghiệm......................................................................................24
II. THỰC NGHIỆM “ IN VITRO” ........................................................................29
III. PHƯƠNG PHÁP LÝ HÓA ĐÁNH GIÁ VẬT LIỆU.......................................30
CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN..........................................................31
I. NHIỄU XẠ TIA X PHÂN TÍCH VẬT LIỆU HA TỔNG HỢP TỪ VỎ TRỨNG
TRƯỚC VÀ SAU THỰC NGHIỆM ‘‘IN VITRO’’...............................................31
II. ẢNH SEM PHÂN TÍCH VẬT LIỆU HA TỔNG HỢP TỪ VỎ TRỨNG
TRƯỚC VÀ SAU THỰC NGHIỆM ‘‘IN VITRO’’...............................................33
CHƯƠNG 4. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ……………………………………...37
TÀI LIỆU THAM KHẢO………………………………………………………...38
NCKH TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦ DẦU 1 Page 4
Đề tài sinh viên nghiên cứu khoa học năm học 2013-2014
DANH SÁCH HÌNH
Hình 1.1. Một số hình ảnh ứng dụng của vật liệu Hydroxyapatite (HA)………..13
Hình 1.2. Công thức cấu tạo của phân tử HA…………………………………...14
Hình 1.3. Thuốc bổ sung calcium sử dụng nguyên liệu HA dạng vi tinh thể…...16
Hình 1.4. Sơ đồ nguyên lý của phương pháp kết tủa………………………….....18
Hình 1.5. Sơ đồ nguyên lý của phương pháp phun sấy…………… ……. ……. .19
Hình 1.6. Sơ đồ nguyên lý của phương pháp điện hóa………………………… 20
Hình 1.7. Sơ đồ nguyên lý của hệ thiết bị phản ứng thủy nhiệt………………....21
Hình 1.8. Sơ đồ tổng hợp composit HA - CS……………………………………22
Hình 2.1. Nung vỏ trứng………………………………………………………. ..25
Hình2.2. Dung dịch sau khi cô cạn……………………………………………...26
Hình 2.3. Lọc bỏ tạp chất trong dd Ca(NO3)2.........................................................26
Hình 2.4. Dung dịch đang khuấy trên máy từ……………………………………27
Hình 2.5. Rửa sản phẩm bằng nước cất……...........................................................27
Hình 2.6. Bột HA thu được sau khi nung ở 1000o
C……………………………..28
Hình 2.7. Sơ đồ tổng hợp HA……………………………………………………28
Hình 3.1. Giản đồ nhiễu xạ tia X của HA tổng hợp từ vỏ trứng…………………31
Hình 3.2. Giản đồ nhiễu xạ tia X của HA tổng hợp sau 5 ngày ngâm trong SBF..32
Hình 3.3. Ảnh SEM của HA tổng hợp từ vỏ trứng…………………………........34
Hình 3.4. Ảnh SEM của HA tổng hợp sau 5 ngày ngâm trong dung dịch SBF….36
NCKH TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦ DẦU 1 Page 5
Đề tài sinh viên nghiên cứu khoa học năm học 2013-2014
DANH SÁCH BẢNG
Bảng 2.1. Quy trình nung vỏ trứng theo các chế độ nhiệt……………………….24
Bảng 2.2. Nồng độ các ion trong dung dịch SBF (10-3 mol/l)…………………..29
Bảng 2.3. Hàm lượng các chất trong dung dịch thành phần Ca-SBF và P-SBF….30
NCKH TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦ DẦU 1 Page 6
Đề tài sinh viên nghiên cứu khoa học năm học 2013-2014
THÔNG TIN VỀ SINH VIÊN
CHỊU TRÁCH NHIỆM CHÍNH THỰC HIỆN ĐỀ TÀI
I. SƠ LƯỢC VỀ SINH VIÊN:
Họ và tên: Mai Thị Tuyết
Sinh ngày: 12 tháng 10 năm 1994
Nơi sinh: Quảng Nam
Lớp: D12HH01 Khóa: 2012-2016
Khoa: Khoa Học Tự Nhiên
Địa chỉ liên hệ: Phú Mỹ - TP. Thủ Dầu Một- Bình Dương
Điện thoại: 01685751291 Email: maituyet1210@gmail.com
II. QUÁ TRÌNH HỌC TẬP (kê khai thành tích của sinh viên từ năm thứ 1 đến năm
đang học):
* Năm thứ 1:
Ngành học: Hóa Học Khoa: Khoa Học Tự Nhiên
Kết quả xếp loại học tập: TB- Khá
* Năm thứ 2:
Ngành học: Hóa Học Khoa: Khoa Học Tự Nhiên
Kết quả xếp loại học tập: Khá
Ngày 01 tháng 04 năm 2014
Xác nhận của lãnh đạo khoa
(ký, họ và tên)
Sinh viên chịu trách nhiệm chính
thực hiện đề tài
(ký, họ và tên)
NCKH TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦ DẦU 1 Page 7
UBND TỈNH BÌNH DƯƠNG CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦ DẦU MỘT Độc lập – Tự do – Hạnh phúc
Ảnh 4x6
Đề tài sinh viên nghiên cứu khoa học năm học 2013-2014
UBND TỈNH BÌNH DƯƠNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦ DẦU MỘT
THUYẾT MINH ĐỀ TÀI
SINH VIÊN NGHIÊN CỨU KHOA HỌC
(Năm học 2013-2014)
1. Tên đề tài: Tổng hợp và nghiên cứu hoạt tính sinh học vật liệu y sinh
Hydroxyapatite từ vỏ trứng.
2. Mã số: (do cán bộ quản lý ghi)
3. Loại hình nghiên cứu: Cơ bản * Ứng dụng Triển khai
4. Lĩnh vực nghiên cứu:
Khoa học Xã hội và Nhân văn Khoa học Kỹ thuật và Công
nghệ
Kinh tế  Khoa học Tự nhiên
Khoa học Giáo dục
5. Thời gian thực hiện: 5 tháng (Từ tháng 11 năm 2013 đến tháng 4 năm 2014).
6. Đơn vị quản lý về chuyên môn:
Khoa: Khoa học tự nhiên Bộ môn: Hóa học
7. Giáo viên hướng dẫn:
Họ và tên: Bùi Xuân Vương
Học vị: Tiến Sỹ
Đơn vị công tác (Khoa, Phòng): Khoa khoa học tự nhiên
Địa chỉ nhà riêng: A216 – Ehome1 – Phước long B – Q9. Tp. HCM
Di động: 01276517788 E-mail: vuongbx@yahoo.com
8. Nhóm sinh viên thực hiện đề tài:
NCKH TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦ DẦU 1 Page 8
Đề tài sinh viên nghiên cứu khoa học năm học 2013-2014
Sinh viên chịu trách nhiệm chính: (Họ tên, email, điện thoại)
Họ tên: Mai Thị Tuyết
Email: maituyet1210@gmail.com
Điện thoại: 01685751291
Các thành viên tham gia đề tài:
TT Họ và tên Lớp, Khóa Chữ ký
1 Lê Thị Thu Thắm D12HH01
2 Võ Oanh Kiều C12H001
3 Lê Thị Hồng Trâm C12H001
9. Tính cấp thiết của đề tài:
Vật liệu y sinh Hydroxyapatite (HA) được sử dụng như một vật liệu cấy ghép
xương vì thành phần của nó giống như phần khoáng vô cơ trong xương người. Vật
liệu y sinh HA thể hiện tính ưu việt của một vật liệu xương nhân tạo bởi tính tương
thích sinh học của nó đối với cơ thể con người khi cấy ghép (không đào thải) cũng
như thể hiện hoạt tính sinh học cao (khả năng hình thành lớp khoáng xương mới).
Vật liệu y sinh HA là một trong những vật liệu xương nhân tạo mà nước ta vẫn
phải nhập ngoại về các cơ sở y tế và các bệnh viện.
Các báo cáo khoa học trên thế giới tập trung vào việc tổng hợp vật liệu xương
nhân tạo HA đi từ các tiền chất hóa học tinh khiết. Trong đề tài này chúng tôi tiến
hành tổng hợp HA từ nguồn nguyên liệu phế thải là vỏ trứng gà. Vỏ trứng gà sẽ
được sử lý bằng phương pháp hóa học sau đó tổng hợp phần khoáng HA. HA tách
được từ vỏ trứng sẽ được đặc trưng lý hóa để kiểm tra cấu trúc và độ tinh khiết.
Sau đó tiến hành thực nghiệm kiểm tra hoạt tính sinh học để đánh giá khả năng
hình thành lớp khoáng xương mới trên bề mặt vật liệu sau thực nghiệm ‘‘in vitro’’.
NCKH TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦ DẦU 1 Page 9
Đề tài sinh viên nghiên cứu khoa học năm học 2013-2014
Chúng tôi hy vọng HA tổng hợp từ vỏ trứng có thể sử dụng như một vật liệu
xương nhân tạo trong phẫu thuật cấy ghép xương.
10. Mục tiêu đề tài:
- Phân tách HA từ vỏ trứng.
- Kiểm tra vật liệu bằng các phương pháp lý hóa.
- Thực nghiệm ‘‘in vitro’’ đánh giá hoạt tính sinh học của vật liệu tổng hợp.
11. Đối tượng, phạm vi nghiên cứu, cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu:
Đối tượng: Vỏ trứng xử lý bằng hóa chất để phân tách HA
Phạm vi nghiên cứu: Tổng hợp vật liệu trong PTN, thực nghiệm đánh giá hoạt
tính sinh học của vật liệu ‘‘in vitro’’.
Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu:
- Nghiên cứu, phân tích và đánh giá tài liệu
- Xây dựng phác đồ thực nghiệm
- Tiến hành thực nghiệm
- Thực nghiệm ‘‘in vitro’’
12. Nội dung nghiên cứu và tiến độ thực hiện:
12.1. Nội dung nghiên cứu (trình bày dưới dạng đề cương nghiên cứu chi tiết)
- Phân tách HA từ vỏ trứng
- Đặc trưng cấu trúc HA bằng các phương pháp lý hoá như: XRD và SEM.
- Thực nghiệm ‘‘in vitro’’ ngâm vật liệu trong dung dịch mô phỏng dịch thể
người SBF (Simulated Body Fluid).
- Đặc trưng lý hoá vật liệu sau thực nghiệm ‘‘in vitro’’ để đánh giá hoạt tính
sinh học của vật liệu qua khả năng hình thành khoáng xương mới sau ngâm
cũng như đánh giá tính tương thích sinh học của vật liệu.
12.2. Tiến độ thực hiện: 5 tháng
13. Sản phẩm và khả năng ứng dụng:
- Báo cáo tổng kết đề tài.
NCKH TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦ DẦU 1 Page 10
Đề tài sinh viên nghiên cứu khoa học năm học 2013-2014
- 01 bài báo gửi đăng ở tạp chí chuyên nghành sau khi kết thúc đề tài.
- Vật liệu y sinh tổng hợp được có thể chuyển giao cho các bệnh viện để làm
các thực nghiệm tiếp theo.
14. Kinh phí thực hiện đề tài: (theo quy định của trường).
Ngày …… tháng …… năm 201… Ngày …… tháng …… năm 201…
Giáo viên hướng dẫn đề tài Sinh viên
(Ký, ghi rõ họ tên ) chịu trách nhiệm chính
(Ký, ghi rõ họ tên)
Bình Dương, ngày …… tháng …… năm 201…
Trưởng Khoa
(Ký, ghi rõ họ tên)
NCKH TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦ DẦU 1 Page 11
Đề tài sinh viên nghiên cứu khoa học năm học 2013-2014
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN
1.1. Vật liệu y sinh
1.1.1. Khái ni mệ :
Vật liệu y sinh là loại vật liệu có nguồn gốc tự nhiên hay nhân tạo, sử dụng để
thay thế hoặc thực hiện một chức năng sống của cơ thể con người [1]. Các vật liệu
y sinh đã trở nên thân thuộc trong đời sống của con người như: da nhân tạo, van
tim nhân tạo, các loại chỉ khâu trong y học, răng giả, chân tay giả, mạch máu nhân
tạo, các vật liệu trám răng, các vật liệu xương nhân tạo dùng trong phẫu thuật
chỉnh hình….
1.1.2. Phân loại:
Dựa vào tương tác giữa vật liệu và môi trường cơ thể, người ta chia vật liệu y
sinh ra 2 loại chính là vật liệu hoạt tính sinh học và vật liệu trơ sinh học [2]. Vật
liệu hoạt tính sinh học là loại vật liệu khi cấy ghép trong cơ thể con người sẽ xảy ra
các tương tác hóa học giữa vật liệu với môi trường sống. Vật liệu trơ sinh học là
vật liệu khi đưa vào cơ thể con người chúng không có bất cứ một tương tác hóa
học nào với môi trường sống.
1.1.3. Vật liệu y sinh xương nhân tạo Hydroxyapatite Ca10(PO4)6(OH)2 (HA)
Có rất nhiều loại vật liệu y sinh khác nhau, riêng nhóm vật liệu y sinh sử dụng
như vật liệu xương nhân tạo có thể kể đến như: các vật liệu calcium phosphate
(tricalcium phosphate Ca3(PO4)3; hydroxyapatite Ca10(PO4)6(OH)2 hay biphasic
calcium phosphate), các vật liệu thủy tinh hoạt tính sinh học (CaO - SiO2 - Na2O -
P2O5..), các xi măng y sinh, các kim loại trơ như Ti, Ni…Trong đó Hydroxyapatite
(HA) là một trong những vật liệu đa năng được sử dụng với mục đích cấy ghép
NCKH TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦ DẦU 1 Page 12
Đề tài sinh viên nghiên cứu khoa học năm học 2013-2014
xương do nó giống với thành phần khoáng vô cơ trong xương của cơ thể con
người.
Hiện nay HA đã và đang được nghiên cứu và phát triển vì những tính chất quan
trọng của nó như có hoạt tính sinh học và độ tương thích sinh học cao với các tế
bào và các mô, tạo liên kết trực tiếp với xương non dẫn đến sự tái sinh xương
nhanh mà không bị cơ thể đào thải. Sự ra đời của vật liệu y sinh HA và hiệu quả
của nó trong y học nói chung và ngành phẫu thuật chỉnh hình nói riêng, được ghi
nhận như là một thành tựu lớn trong lĩnh vực khoa học vật liệu.
Hình 1.1. Một số hình ảnh ứng dụng của vật liệu Hydroxyapatite (HA)
NCKH TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦ DẦU 1 Page 13
Đề tài sinh viên nghiên cứu khoa học năm học 2013-2014
1.2. Tính chất lý hóa của vật liệu y sinh HA [3-7]
Về tính chất vật lý, HA có công thức phân tử đầy đủ là Ca10(PO4)6(OH)2 hoặc có
thể viết rút gọn dưới dạng Ca5(PO4)3OH, khối lượng mol phân tử là 1004,60 (g/pt),
khối lượng riêng 3,156 (g/cm3
). HA nóng chảy tại nhiệt độ 1760 (o
C) và sôi ở 2850
(o
C). Độ cứng theo thang Mohs bằng 5.
Công thức cấu tạo của phân tử HA được thể hiện ở hình dưới đây, có thể nhận
thấy phân tử HA có cấu trúc mạch thẳng, các liên kết Ca - O là liên kết cộng hoá
trị. Hai nhóm OH-
được gắn với hai nguyên tử P ở hai đầu mạch:
Hình 1.2. Công thức cấu tạo của phân tử HA
Về mặt hoá học, HA có một số tính chất như: Có khả năng kết hợp với cấu trúc
xương và tác động tốt đến sự phát triển bên trong của xương mà không làm đứt gãy
hay phân hủy xương. HA không phản ứng với kiềm nhưng phản ứng với axit tạo
thành các muối của calcium và nước:
HA không bền nhiệt, dễ bị phân hủy trong khoảng nhiệt độ 800 ÷ 1200°C. Tuỳ
theo tỷ lệ cấu tạo của HA, tạo thành oxyapatit theo phản ứng:
NCKH TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦ DẦU 1 Page 14
Đề tài sinh viên nghiên cứu khoa học năm học 2013-2014
Ngoài ra HA có thể bị phân hủy thành các chất khác trong nhóm calcium
phosphate tùy theo từng điều kiện. Ví dụ: HA có thể tạo thành β-TCP hay tetra
calcium phosphate theo các phương trình phản ứng dưới đây:
1.3. Sự tương hợp sinh học và hoạt tính sinh học của vật liệu HA
Vật liệu HA có tính tương thích sinh học cao với cơ thể con người vì tỷ lệ Ca/P
trong phân tử HA đúng như tỷ lệ của Ca/P trong xương và răng của người. Ở dạng
bột mịn kích thước nano, HA là dạng calcium phosphate dễ được cơ thể hấp thụ
nhất. Ở dạng màng và dạng xốp, HA có thành phần hoá học và các đặc tính giống
xương tự nhiên, các lỗ xốp liên thông với nhau làm cho các mô sợi, mạch máu dễ
dàng xâm nhập [5]
Hoạt tính sinh học của HA thể hiện ở chỗ sau khi cấy ghép, chúng sẽ tan ra do
tương tác với môi trường cơ thể, sau đó các ion Ca2+
, PO4
3-
và OH-
trong môi
trường sẽ kết tủa trên bề mặt vật liệu để hình thành một lớp khoáng HA mới làm
cầu nối cho sự gắn kết miếng ghép xương và xương tự nhiên [8-9].
1.4. Ứng dụng vật liệu y sinh HA
Vật liệu HA có nhiều ứng dụng trong y học, phẫu thuật chỉnh hình, làm răng giả,
cấy ghép xương, làm chất dẫn thuốc…
1.4.1. Ứng dụng của HA dạng bột kích thước nano
Do lượng calcium hấp thụ thực tế từ thức ăn mỗi ngày tương đối thấp nên rất
cần bổ sung calcium cho cơ thể, đặc biệt cho trẻ em và người cao tuổi. Calcium có
trong thức ăn hoặc thuốc thường nằm ở dạng hợp chất hoà tan nên khả năng hấp
thụ của cơ thể không cao và thường phải dùng kết hợp với vitamin D nhằm tăng
cường việc hấp thụ và chuyển hoá calcium thành HA. Có thể bổ sung calcium cho
NCKH TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦ DẦU 1 Page 15
Đề tài sinh viên nghiên cứu khoa học năm học 2013-2014
cơ thể người bằng cách dùng thức ăn, thuốc tiêm hoặc truyền huyết thanh… Một
phương pháp hữu hiệu là sử dụng HA ở dạng bột mịn, kích thước nano để bổ sung
calcium. Với kích thước cỡ 20 - 100nm, HA được hấp thụ trực tiếp vào cơ thể mà
không cần phải chuyển hoá thêm [10].
Hình 1.3. Thuốc bổ sung calcium sử dụng nguyên liệu HA dạng vi tinh thể
1.4.2. Ứng dụng của HA dạng màng
Thông thường, người ta sử dụng các vật liệu bền cơ - hoá và nhẹ để thay thế, sửa
chữa những khuyết tật của xương và răng. Phổ biến nhất là hợp kim Ti6Al4V, đây
là vật liệu trơ sinh học và có độ bền cơ - hoá cao nhưng trong thực tế nó vẫn bị ăn
mòn khi nằm trong cơ thể người, tạo ra các chất độc hại và làm cho liên kết giữa
xương và chi tiết ghép bị lỏng lẻo. Lớp màng gốm HA có chiều dày cỡ µm được
phủ lên bề mặt vật liệu thay thế bằng các phương pháp plasma, bốc bay, điện
phân… đã hạn chế những nhược điểm nêu trên. Nhưng độ bám dính của lớp màng
trên vật liệu nền không bền chặt, do vậy tuổi thọ và phạm vi ứng dụng của chúng
không cao. Để cải thiện độ bám dính, người ta đã phủ lên các kim loại và hợp kim
nền một lớp màng gốm HA có chiều dày cỡ nanomet (màng n-HA) bằng phương
NCKH TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦ DẦU 1 Page 16
Đề tài sinh viên nghiên cứu khoa học năm học 2013-2014
pháp điện hoá nói chung và phương pháp điện di (EPD). Lớp màng n-HA có độ
bám dính cao với vật liệu nền và rất bền theo thời gian [11-12].
1.4.3. Ứng dụng của HA dạng bột như vật liệu xương nhân tạo
Như đã trình bày ở trên, vật liệu ceramic HA có tính tương thích và hoạt tính
sinh học cao. Nhờ có khả năng đặc biệt này HA được ứng dụng đặc biệt rộng rãi
trong y sinh học cấy ghép xương như: chế tạo răng giả và sửa chữa những khuyết
tật của răng như tram răng, chế tạo những chi tiết để ghép xương và sửa chữa
những khuyết tật của xương [13].
1.4.4. Ứng dụng của HA dạng composit
Bản chất của gốm xốp và màng HA là có độ bền cơ học thấp. Một giải pháp để
tăng độ bền cơ học là tạo ra một tổ hợp ceramic composit bằng cách phân tán HA
bột vào các polyme phân hủy sinh học như collagen, chitosan, xenlulo, đường
sacaro… Vật liệu ở dạng này được sử dụng làm các chi tiết cấy ghép xương chất
lượng cao, làm kẹp nối xương hoặc có thể làm chất truyền dẫn thuốc. Việc sử dụng
các polyme sinh học làm chất nền tạo điều kiện cho việc gia công, chế tạo các chi
tiết dễ dàng hơn. Mặt khác, các polyme này còn có khả năng liên kết với các tế bào
sinh học thông qua các nhóm chức OH, NH2, CH3COOH…của mình. Đây cũng là
ưu điểm vượt trội của vật liệu composit chứa HA [14].
1.2. Các phương pháp tổng hợp Hydroxyapatite HA
1.2.1. Phương pháp kết tủa
Đây là phương pháp chế tạo HA ở dạng bột hoặc dạng màng từ dung dịch chứa
các tiền chất ban đầu khác nhau như: Ca(NO3)2, (NH4)2HPO4, (NH4)3PO4, NH4OH,
, … Ưu điểm của phương pháp kết tủa là có thể điều chỉnh được
kích thước của hạt HA theo mong muốn [15-16].
NCKH TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦ DẦU 1 Page 17
Đề tài sinh viên nghiên cứu khoa học năm học 2013-2014
Nguyên lý của quá trình tổng hợp HA này là sự kết tủa các ion và
trong các muối dễ tan trong nước theo một trong các phản ứng hóa học sau:
Sơ đồ nguyên lý của phương pháp kết tủa được thể hiện qua hình 1.4.
NCKH TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦ DẦU 1 Page 18
Đề tài sinh viên nghiên cứu khoa học năm học 2013-2014
Hình 1.4. Sơ đồ nguyên lý của phương pháp kết tủa
1.2.2. Phương pháp sol-gel
Có thể tổng hợp HA theo phương pháp sol – gel bằng cách: Hoà tan các hợp
chất như , với các hợp chất tạo gel như ,
, được chuẩn bị theo tỷ lệ nhất định vào nước cất. Khuấy và gia
nhiệt dung dịch này đến nhiệt độ 60 – 700
C trong khoảng 3 – 4 giờ, gel có chứa
hợp chất HA sẽ được tạo thành. Sau đó, sấy gel ở nhiệt độ khoảng 1200
C trong
vòng 24 giờ và nung ở nhiệt độ 750 – 9000
C khoảng 1 giờ. HA bột nhận được có
kích thước trung bình khoảng 20nm, độ tinh thể khoảng 97% [17-18].
1.2.3. Phương pháp siêu âm hoá học
Để chế tạo HA bột có kích thước siêu mịn, có thể tiến hành phản ứng hoá học
trong môi trường sóng có cường độ lớn như vi sóng hay sóng siêu âm. Phương
pháp kết tủa tổng hợp HA có sự trợ giúp của sóng siêu âm có thể tổng hợp được
vật liệu HA có kích thước nanomet [19].
1.2.4. Phương pháp phun sấy
NCKH TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦ DẦU 1 Page 19
Đề tài sinh viên nghiên cứu khoa học năm học 2013-2014
Hình 1.5. Sơ đồ nguyên lý của phương pháp phun sấy
Nguyên lý của phương pháp này là sử dụng dung dịch chứa các ion và
(tỷ lệ Ca/P = 1,67) phun vào thiết bị cùng với khí nén. Tốc độ phun dung dịch
được điều chỉnh bằng áp suất khí nén và dòng khí khô sao cho phản ứng tạo HA
xảy ra hoàn toàn, bột HA được sấy khô khi rơi đến đáy của cột thuỷ tinh gia nhiệt.
Sản phẩm HA dạng bột được lấy ra định kỳ qua bộ phận lắng tĩnh điện. Đây là
phương pháp hiện đại chế tạo bột HA năng suất cao, phù hợp với quy mô sản xuất
vừa và lớn [20].
1.2.5. Phương pháp điện hoá
NCKH TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦ DẦU 1 Page 20
Đề tài sinh viên nghiên cứu khoa học năm học 2013-2014
Hình 1.6. Sơ đồ nguyên lý của phương pháp điện hóa
Nguyên tắc của phương pháp là sử dụng các thanh kim loại hoặc hợp kim làm
điện cực catot hay anot. Các điện cực này được nhúng vào bể điện phân với chất
điện giải là dung dịch bão hoà các ion và theo tỷ lệ Ca/P = 1,67 ở pH =
6 và nhiệt độ 600
C. Lớp màng HA được tạo ra trên vật liệu nền có chiều dày
khoảng 100nm trong vòng 10 phút, chiều dày của lớp màng HA tăng theo thời gian
catot hoặc anot hoá [11-12].
1.2.6. Phương pháp thuỷ nhiệt
Vật liệu HA được tổng hợp theo phương pháp thuỷ nhiệt thông qua sản phẩm
trung gian CaO từ . Phản ứng thuỷ nhiệt tiếp theo trong hệ thiết bị ở nhiệt
độ khoảng 2000
C, áp suất 10 - 15atm, thời gian 24 - 48 giờ [16, 19].
NCKH TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦ DẦU 1 Page 21
Đề tài sinh viên nghiên cứu khoa học năm học 2013-2014
Sản phẩm phụ trong phản ứng trên cũng bị thuỷ nhiệt tạo HA theo các
phản ứng xảy ra sau:
Hình 1.7. Sơ đồ nguyên lý của hệ thiết bị phản ứng thủy nhiệt
1.2.7. Phương pháp composit
Để chế tạo vật liệu composit chứa HA, cation được phân tán đều trong
mạng lưới polyme sau đó các anion và được đưa vào dưới dạng dung
dịch để phản ứng tạo thành các hạt tinh thể HA. Cũng có thể thực hiện phản ứng
tạo ra các tinh thể HA trước, sau đó phân tán chúng vào mạng lưới polyme nhằm
ngăn không cho các tinh thể HA kết khối lại với nhau. Việc sử dụng các polyme
sinh học làm chất nền tạo điều kiện cho việc gia công, chế tạo các chi tiết dễ dàng
hơn. Mặt khác các polyme này còn có khả năng liên kết với các tế bào sinh học
NCKH TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦ DẦU 1 Page 22
Đề tài sinh viên nghiên cứu khoa học năm học 2013-2014
thông qua các nhóm chức của mình. Đây cũng là ưu điểm vượt trội của vật liệu
composit chứa HA [14]. Hình 1.8 mô tả tóm tắt quá trình tổng hợp HA bằng
phương pháp composit với polymer chitosan (CS).
Hình 1.8. Sơ đồ tổng hợp composit HA – CS
1.2.8. Phương pháp phản ứng pha rắn tổng hợp HA
Đây là phương pháp tổng hợp HA trên cơ sở thực hiện phản ứng pha rắn ở nhiệt
độ cao theo các phản ứng hóa học sau [4,6,15-16].
NCKH TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦ DẦU 1 Page 23
Đề tài sinh viên nghiên cứu khoa học năm học 2013-2014
Phương pháp phản ứng pha rắn thường dùng để chế tạo HA dạng khối xốp. Hỗn
hợp nguyên liệu rắn ban đầu được ép nén để tạo ra các chi tiết có hình dạng và độ
xốp mong muốn. Sau phản ứng, sản phẩm vẫn giữ nguyên được hình dạng và cấu
trúc xốp ban đầu. Chính nhờ những ưu điểm này mà phương pháp phản ứng pha
rắn này thích hợp cho việc chế tạo các chi tiết ghép xương phức tạp.
Các phương pháp nêu trên là những cơ sở khoa học trong việc tổng hợp vật liệu
y sinh HA. Trên cơ sở các phương pháp trên, chúng tôi xây dựng một quy trình
riêng để tổng hợp vật liệu nay từ nguồn nguyên liệu rẻ tiền là vỏ trứng. Chương 2
sẽ trình bày chi tiết quy trình này.
CHƯƠNG 2. TỔNG HỢP VẬT LIỆU Y SINH HA TỪ VỎ TRỨNG
NCKH TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦ DẦU 1 Page 24
Đề tài sinh viên nghiên cứu khoa học năm học 2013-2014
1.1. Thực nghiệm tổng hợp HA từ vỏ trứng
2.1.1. Nguyên liệu và hóa chất
- Vỏ trứng gà.
- Các hóa chất có độ tinh khiết trên 99% được mua từ hang Sigma-Aldrich:
(NH4)2HPO4, K2HPO4.3H2O, Na2SO4, MgCl2.6H2O, HNO3, HCl, NaCl, KCl,
NaHCO3, CaCl2.
2.1.2. Dụng cụ và thiết bị
- Erlen 250ml, Betker 500ml, Pipet, Chén sứ , Đũa thủy tinh, Buret, Bóp cao su,
Giấy lọc, Ống đong 500ml, Tủ hút, Máy khuấy từ, Máy đo pH, Lò nung, Máy sấy,
Cân phân tích.
2.1.3. Quy trình thực nghiệm
Vỏ trứng sau khi thu gom, tách màng, rửa sạch bằng nước cất và đun sôi trong
khoảng thời gian 20 phút. Sau đó vỏ trứng được đập nhỏ và bỏ vào lò nung theo 3
giai đoạn nhiệt:
Bảng 2.1. Quy trình nung vỏ trứng theo các chế độ nhiệt
Giai đoạn Nhiệt độ o
C Thời gian
Giai đoạn 1 0-450 1 giờ
Giai đoạn 2 450-600 1 giờ
Giai đoạn 3 600-900 30 phút
NCKH TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦ DẦU 1 Page 25
Đề tài sinh viên nghiên cứu khoa học năm học 2013-2014
Hình 2.1. Nung vỏ trứng
Trong giai đoạn đầu vỏ trứng được nung tới 450o
C và giữ nguyên trong khoảng
thời gian là 1 giờ nhằm loại bỏ các thành phần hữu cơ của vỏ trứng. Giai đoạn 2
nhiệt độ được nâng lên 600o
C và vỏ trứng được nung trong 1 giờ nhằm loại bỏ
hoàn toàn thành phần hữu cơ và các tạp chất ra khỏi vỏ trứng. Giai đoạn cuối, vỏ
trứng được nung từ 600o
C lên 900o
C và giữ nguyên ở 900o
C trong 30 phút nhằm
phân hủy phần khoáng canxicacbonat thành canxioxit và giải phóng khí
cacbondioxit theo phản ứng sau:
CaCO3 CaO + CO2
Sau khi nung xong, vỏ trứng chỉ còn lại khoáng CaO được hòa tan trong dung
dịch axit nitric đậm đặc HNO3 68%. Phản ứng tỏa nhiệt và được thực hiện trong tủ
hút. Cô cạn dung dịch bằng cách đun trên ngọn lửa đèn cồn.
CaO + HNO3 Ca(NO3)2 + H2O
NCKH TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦ DẦU 1 Page 26
Đề tài sinh viên nghiên cứu khoa học năm học 2013-2014
Hình2.2. Dung dịch sau khi cô cạn.
Tiếp theo dung trên đem lọc để loại bỏ tạp chất từ quá trình nung và thu được
sản phẩm cần dùng là dung dịch canxinitrat Ca(NO3)2 tinh khiết.
Hình 2.3. Lọc bỏ tạp chất trong dd Ca(NO3)2
Dung dịch canxinitrat Ca(NO3)2 thu từ quá trình lọc bên trên được cho từ từ vào
dung dịch điamonihidrophotphat (NH4)2HPO4 để tổng hợp vật liệu HA. Hỗn hợp
phản ứng được khuấy bằng máy khuấy từ trong khoảng 5h. Duy trì pH = 10 trong
NCKH TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦ DẦU 1 Page 27
Đề tài sinh viên nghiên cứu khoa học năm học 2013-2014
suốt quá trình phản ứng bằng cách thêm dung dịch NH3. Sản phẩm thu được có
dạng dung dịch màu trắng sữa. Dưới đây là phản ứng tổng hợp HA:
10Ca(NO3)2 + 6(NH4)2HPO4 + 8NH4OH →Ca10(PO4)6(OH)2 + 20NH4NO3 + 6H2O
Hình 2.4. Dung dịch đang khuấy trên máy từ
Rửa sản phẩm nhiều lần bằng nước cất để loại bỏ NH3 dư thừa, để lắng dung
dịch sau đó loại bỏ bớt nước.
Hình 2.5. Rửa sản phẩm bằng nước cất
NCKH TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦ DẦU 1 Page 28
Đề tài sinh viên nghiên cứu khoa học năm học 2013-2014
Sản phẩm sau khi rửa sạch bằng nước cất được cho vào tủ sấy ở 120o
C trong 8h
để bay hơi hoàn toàn nước. Bột sản phẩm thu được tiếp tục nung trong thời gian 5h
ở 1000o
C nhằm kết tinh hoàn toàn vật liệu HA.
Hình 2.6. Bột HA thu được sau khi nung ở 1000o
C
Quy trình tổng hợp HA từ vỏ trứng được tóm tắt bằng sơ đồ sau:
Hình 2.7. Sơ đồ tổng hợp HA
NCKH TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦ DẦU 1 Page 29
Đề tài sinh viên nghiên cứu khoa học năm học 2013-2014
1.2. Thực nghiệm “In vitro”
Vật liệu HA tổng hợp từ vỏ trứng được tiến hành thực nghiệm ‘‘in vitro’’ để
kiểm tra xem có đạt yêu cầu của một vật liệu y sinh trước khi dùng cấy ghép trong
cơ thể sống ‘‘in vivo’’. Đây là một thực nghịêm nhanh và đơn giản, nhằm thực
hiện quá trình hoặc một phản ứng trong ống nghiệm, trong đĩa nuôi cấy ở bên
ngoài cơ thể sống. Thực nghiệm ‘‘in vitro’’ được tiến hành bằng cách ngâm vật
liệu trong dung dịch mô phỏng dịch thể người SBF (Simulated Body Fluid) để
khảo sát khả năng hình thành khoáng xương mới sau ngâm.
Dung dịch SBF (simulated body fluid) là dung dịch giả dịch thể người có thành
phần các ion tương tự như máu trong cơ thể con người. Thành phần ion trong dung
dịch được thể hiện trong bảng sau:
Bảng 2.2. Nồng độ các ion trong dd SBF (10-3
mol/l)
Ions Na+
K+
Ca2+
Mg2+
Cl-
HCO3
-
HPO4
2-
SBF 142.0 5.0 2.5 1.5 148.8 4.2 1.0
Plasma 142.0 5.0 2.5 1.5 103.0 27.0 1.0
Để điều chế dd SBF, ta đi điều chế hai dung dịch riêng rẽ, gọi là Ca-SBF và P-
SBF. Trộn hai dung dịch này thu được dung dịch SBF. Ưu điểm phương pháp này
là dung dịch có thể được lưu trữ một vài tuần [21-22 ].
Đối với mỗi dung dịch Ca-SBF hoặc P-SBF, đong 990 ml nước cất, gia nhiệt
trong 1 bể điều nhiệt và giữ ổn định ở 37°C (Body Temperature) trong suốt quá
trình tổng hợp. Thêm các chất hóa học theo hàm lượng có trong bảng dưới, mỗi
chất cách nhau 30 phút. Sử dụng cá từ để khuấy trộn dung dịch. Cả hai dung dịch
Ca-SBF và P-SBF đều đc điều chỉnh pH=7,4 (môi trường dịch thể người), bằng
cách sử dụng dung dịch HCl 6N. Sau đó thêm nước vào các bình để làm tròn thể
NCKH TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦ DẦU 1 Page 30
Đề tài sinh viên nghiên cứu khoa học năm học 2013-2014
tích 1000 ml. Khi cần dùng SBF, ta trộn những lượng V như nhau của cả hai dung
dịch Ca-SBF và P-SBF thu được dung dịch SBF. Các dung dịch Ca-SBF và P-SBF
đuợc dự trữ trong tủ lạnh ở 5-10°C, dùng cho 2-3 tuần.
Bảng 2.3. Các hóa chất dùng tổng hợp dung dịch SBF
Ca-SBF m (g) P-SBF m (g)
Tris : C4H11NO3 6,057 Tris : C4H11NO3 6,057
CaCl2 0,555 KH2PO4, 3 H2O 0,457
MgCl2, 6 H2O 0,610 NaHCO3 0,706
KCl 0,447
NaCl 16,106
- C4H11NO3 : tris(hydroxymethyl)aminomethane, có tác dụng tạo ra dung dịch đệm
có pH = const.
1.3. Phương pháp lý hóa đánh giá vật liệu
Vật liệu HA tổng hợp từ vỏ trứng trước và sau thực nghiệm ‘‘in vitro’’ trong
dung dịch giả dịch thể người SBF được đặc trưng lý hóa bằng các phương pháp
phân tích hiện đại. Có nhiều phương pháp khác nhau để đặc trưng lý hóa vật liệu.
Trong giới hạn của đề tài này, chúng tôi sử dụng hai phương pháp chính. Phương
pháp nhiễu xạ tia X (X-ray diffraction XRD) nhằm xác định thành phần cấu trúc
pha của vật liệu. Phương pháp kính hiển vi điện tử quét (Scaning electron
microscope SEM) sử dụng để quan sát hình thái và cấu trúc bề mặt vật liệu.
CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
NCKH TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦ DẦU 1 Page 31
Đề tài sinh viên nghiên cứu khoa học năm học 2013-2014
3.1. Nhiễu xạ tia X phân tích vật liệu HA tổng hợp từ vỏ trứng trước và sau
thực nghiệm ‘‘In vitro’’
20 40 60
(002)
HAch
HAth
Intensity(au)
2θ
(304)
(004)
(213)
(222)
(310)
(211)
Hình 3.1. Giản đồ nhiễu xạ tia X của HA tổng hợp từ vỏ trứng
Hình 3.1 trình bày giản đồ nhiễu xạ tia X của HA tổng hợp từ vỏ trứng (HAth).
HA của hãng Sigma-Aldrich được sử dụng như phổ chuẩn (HAch). Quan sát nhiễu
xạ đồ vật liệu HA tổng hợp từ vỏ trứng chúng ta có thể quan sát đầy đủ các pic đặc
trưng như của HA chuẩn. Các pic đó lần lượt là 26o
; 32o
; 40o
; 46,5o
; 49,5o
; 53,2o
và
64o
(2ɵ). Các pic này lần lượt tương ứng với các mặt phẳng miller: (002); (211);
(310); (222); (213); (004) và (304) trong mạng tinh thể HA [23-24]. Ngoài ra
không có một pic lạ nào xuất hiện trong nhiễu xạ đồ của HA tổng hợp. Điều này
NCKH TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦ DẦU 1 Page 32
Đề tài sinh viên nghiên cứu khoa học năm học 2013-2014
khẳng định vật liệu HA tổng hợp được là hoàn toàn tinh khiết. Kết quả đạt được
khẳng định vật liệu HA tổng hợp từ vỏ trứng hoàn toàn tương tự như HA chuẩn
của hãng Sigma-Aldrich. Như vậy từ nguyên liệu rẻ tiền, chúng tôi đã xây dựng
thành công quy trình tổng hợp vật liệu y sinh HA có chất lượng tốt. Quy trình tổng
hợp này có thể mở ra một triển vọng sản xuất HA từ các nguyên liệu rẻ tiền để thay
thế các sản phẩm ngoại nhập đang được sử dụng làm vật liệu trám răng, cấy ghép
xương trong các cơ sở y tế tại Việt Nam.
20 40 60
HA5ng
HAth
Intensity(a.u)
2θ
(304)(004)
(213)
(222)
(310)
(211)
(002)
Hình 3.2. Giản đồ nhiễu xạ tia X của HA tổng hợp sau 5 ngày ngâm trong SBF
Hình 3.2. trình bày giản đồ nhiễu xạ tia X của vật liệu HA tổng hợp sau thực
nghiệm ‘‘in vitro’’ năm ngày. Bột HA tổng hợp đã được ngâm trong dung dịch giả
dịch thể người Similated Body Fluid (SBF) với tỷ lệ 1/2 (mg/ml). Thực nghiệm
NCKH TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦ DẦU 1 Page 33
Đề tài sinh viên nghiên cứu khoa học năm học 2013-2014
này nhằm đánh giá hoạt tính và khả năng tương thích sinh học của vật liệu y sinh
HA. So sánh nhiễu xạ đồ của HA sau năm ngày ngâm với HA ban đầu, chúng ta có
thể nhận thấy các pic nhiễu xạ của HA sau ngâm tù và bề rộng tăng hơn so với HA
tổng hợp ban đầu. Kết quả này khẳng định sự tương tác giữa vật liệu HA tổng hợp
và môi trường giả dịch thể người SBF. Sự tương tác dẫn tới sự phá hủy cấu trúc
mạng tinh thể của HA cũ hình thành nên một lớp HA mới kém kết tinh hơn trên bề
mặt HA cũ. Quá trình tương tác giữa bột HA tổng hợp và dung dịch SBF được giải
thích bằng sự tan của HA trong môi trường SBF, sau đó tái kết tinh các ion Ca2+
,
PO4
3-
và OH-
từ môi trường SBF để kết tinh thành lớp HA mới trên nền HA cũ.
Chúng ta cũng nhận thấy rằng các pic đặc trưng của HA không biến đổi sau
ngâm, tức là không hình thành pha mới khác với HA. Sự hình thành pha mới, khác
với thành phần HA của khoáng xương, có thể dẫn tới sự không tương thích sinh
học khi sử dụng vật liệu y sinh HA cho cấy ghép xương. Kết quả đạt được khẳng
định hoạt tính sinh học của vật liệu HA tổng hợp qua sự hình thành một lớp
Hydroxyapatite mới trên nền Hydroxyapatite cũ. Lớp khoáng xương HA mới hình
thành này chính là cầu nối giữa vật liệu ghép và xương tự nhiên trong cấy ghép
thực tế. Sauk hi ngâm trong SBF, bề mặt vật liệu HA tổng hợp chỉ hình thành lớp
HA mới giống với thành phần của khoáng xương tự nhiên. Trong trường hợp xuất
hiện pha mới khác HA có thể dẫn tới hiện tượng đào thải khi cấy ghép xương. Kết
quả này khẳng định tính tương thích sinh học của vật liệu HA tổng hợp.
3.2. Ảnh SEM phân tích vật liệu HA tổng hợp từ vỏ trứng trước và sau thực
nghiệm ‘‘In vitro’’
Hình 3.3. tập hợp các ảnh SEM của vật liệu HA tổng hợp từ vỏ trứng. Hình thái
bề mặt vật liệu thể hiện sự không đồng đều của cấu trúc hạt, tạo ra các khe hở và
cấu trúc xốp của vật liệu. Các khe hở và cấu trúc xốp của vật liệu y sinh tạo điều
NCKH TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦ DẦU 1 Page 34
Đề tài sinh viên nghiên cứu khoa học năm học 2013-2014
kiện thúc đẩy sự tương tác hóa học giữa vật liệu và môi trường sống. Các phản ứng
bề mặt giữa vật liệu và môi trường tạo ra một lớp HA mới trên bề mặt vật liệu, lấp
đầy các khe hở và lỗ xốp trong cấu trúc vật liệu ban đầu, làm cho miếng ghép
xương nhân tạo gắn chặt và tạo liên kết bền vững với xương tự nhiên. Các tính chất
này được chứng tỏ qua các ảnh SEM của vật liệu HA tổng hợp sau 5 ngày thực
nghiệm ‘‘In vitro’’ ngâm trong dung dịch giả dịch thể người SBF, được tập hợp
trong hình 3.4.
Hình 3.3. Ảnh SEM của HA tổng hợp từ vỏ trứng
NCKH TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦ DẦU 1 Page 35
Đề tài sinh viên nghiên cứu khoa học năm học 2013-2014
Quan sát các ảnh SEM trong trình 3.4 chúng ta có thể nhận thấy sự thay đổi rõ
rang hình thái bề mặt của vật liệu so với trước khi ngâm. Các tinh thể li ti hình
thành trên bề mặt vật liệu và lấp đầy các khe hở tạo ra bề mặt vật liệu đặc sít. Qua
phân tích các giản đồ nhiễu xạ tia X ở trên khẳng định sau 5 ngày ngâm trong dung
dịch SBF, có sự hình thành lớp HA mới trên bề mặt vật liệu cũ, ngoài ra không
phát hiện bất cứ một pha lạ nào. Phân tích này kết hợp với quan sát ảnh SEM sau 5
ngày ngâm khẳng định các tinh thể li ti hình thành trên bề mặt vật liệu là các tinh
thể HA mới do sự kết tủa từ từ các ion Ca2+
, PO4
3-
và OH-
từ môi trường SBF. Nhờ
sự hình thành của lớp HA mới này, vật liệu cấy ghép được gắn chặt vào phần
xương tự nhiên, qua đó xương hỏng được tu sửa và làm đầy.
Về cơ chế hoạt tính sinh học của vật liệu HA khi ngâm trong dung dịch SBF,
chúng ta có thể giải thích bằng quá trình hòa tan HA cũ và kết tinh lại HA mới qua
các giai đoạn sau [25-26]:
Giai đoạn 1: Sự tan ra của HA dưới tác dụng của môi trường dung dịch SBF
Ca10(PO4)6(OH)2 3[Ca3(PO4)2].Ca(OH)2 + H+
→ Ca2+
+ PO4
3-
+ OH-
Giai đoạn 2: Khi các ion Ca2+
, PO4
3-
, OH-
trong dung dịch SBF đạt nồng độ bão
hòa, chúng kết tủa lại thành một lớp giàu Ca và P. Lớp giàu Ca và P theo thời gian
kết tinh thành một lớp HA mới.
10Ca2+
+ 6PO4
3-
+ 2OH-
→ HA (mới)
NCKH TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦ DẦU 1 Page 36
Đề tài sinh viên nghiên cứu khoa học năm học 2013-2014
Hình 3.4. Ảnh SEM của HA tổng hợp sau 5 ngày ngâm trong dung dịch SBF
NCKH TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦ DẦU 1 Page 37
Đề tài sinh viên nghiên cứu khoa học năm học 2013-2014
CHƯƠNG 4. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
Trong khuôn khổ và giới hạn của một đề tài sinh viên nghiên cứu khoa học,
chúng tôi đã tiếp cận và tìm hiểu về vật liệu y sinh đặc biệt là vật liệu y sinh sử
dụng như xương nhân tạo. Trong nhóm vật liệu y sinh dùng để cấy ghép xương,
chúng tôi đặc biệt quan tâm tới vật liệu Hydroxyapatite HA và nghiên cứu, tìm
hiểu các phương pháp tổng hợp vật liệu này. Từ các phương pháp tìm hiểu qua tài
liệu, chúng tôi đã xây dựng một quy trình riêng để tổng hợp HA từ nguồn nguyên
liệu rẻ tiền là vỏ trứng gà. Vật liệu sau tổng hợp được thực nghiệm ‘‘in vitro’’ để
kiểm tra hoạt tính sinh học của nó qua việc hình thành lớp khoáng xương mới làm
cầu nối trong cấy ghép xương. Vật liệu HA tổng hợp từ vỏ trứng trước và sau thực
nghiệm ‘‘in vitro’’ được đặc trưng bằng hai phương pháp lý hóa hiện đại XRD và
SEM. Các kết quả chính đạt được của đề tài nghiên cứu này là:
- Xây dựng thành công quy trình riêng tổng hợp HA từ vỏ trứng gà.
- Vật liệu HA tổng hợp được hoàn toàn tinh khiết và tương tự như sản phẩm
thương mại uy tín của hãng Sigma-Aldrich.
- Thử nghiệm ‘‘in vitro’’ khẳng định hoạt tính sinh học của vật liệu HA tổng
hợp từ vỏ trứng qua việc hình thành một lớp khoáng xương mới trên bề mặt vật
liệu cũ, lớp khoáng xương mới này là cầu nối ghép vật liệu nhân tạo và xương tự
nhiên. Thực nghiệm này cũng khẳng định sự không hình thành pha mới ngoài HA
trên bề mặt sau ngâm, điều này khẳng định bước đầu tính tương thích sinh học của
vật liệu HA tổng hợp từ vỏ trứng.
- 01 bài báo khoa học trên tạp chí chuyên ngành.
Với các kết quả bước đầu đầy triển vọng, chúng tôi mong muốn có thể phát triển
và hoàn thiện các nghiên cứu này trong khuôn khổ các đề tài tiếp theo.
NCKH TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦ DẦU 1 Page 38
Đề tài sinh viên nghiên cứu khoa học năm học 2013-2014
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] D. F. Williams, Definitions in Biomaterials, Consensus Conference for the
European Society for Biomaterials, Chester, UK, 1986.
[2] L. L. Hench, Bioceramics: From Concept to Clinic, Journal of the American
Ceramic Society 1991; 74, 1487-1510.
[3]. Pekka Ylinen, “ Academic Dissertation”, Applications of Coralline
Hydroxyapatite with Bioabsorbable Containment and Reinforcement as Bone Graft
Substitute, University of Helsinki, 2006.
[4] . http://www.azom.com/details.asp?ArticleID=1462 , Cameron Chai, Besim
Ben-Nissan. Hydroxylapatite, Thermal Stability Of Synthetic Hydroxylapatites.
[5] Krylova E.A., Ivanov A.A., Krylov S.E., Plashchina I.G., Nefedov P.V. ,
Hydroxyapatite-Alginate Sructure as Living Cells Supporting System, N.N.
Emanuel Institute of Biochemical Physics RAS, Russia, 2004.
Methods, Universidade Federal de Santa Catarina, Florian´opolis, Brazil, Cx.P.,
476, 88040-900, 2004.
[6] M. I. Kay, R. A. Young and A. S. Posner, Crystal Structure of Hydroxyapatite,
Nature 1964; 204, 1050-1052.
[7] C. Damia and P. Sharrock, Bioactive coatings obtained at room temperature
with hydroxyapatite and polysiloxanes, Materials Letters 2006; 60, 3192-3196.
[8] E. Pirhonen et al. Bone grafting material, method and implant. Us Patent 2007.
[9] K. C. Dee, D.A. Puleo and R. Bizios, An introduction to Tissue-Biomaterial
interactions, New Jersey: John Wiley & Sons 2012.
[10] P.C. Schmidt and R. Herzog, Calcium phosphate in pharmaceutical tableting,
Pharmacy World and Science 1993.
[11]. Shikhanzadeh M., “J. Mat. Sci. Let”, Bioactive Calcium Photphate Coating
Prepared by Electrodeposition, Vol.10, p.1415-1417, 1991.
NCKH TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦ DẦU 1 Page 39
Đề tài sinh viên nghiên cứu khoa học năm học 2013-2014
[12]. Eliaz N., Sridhar T.M., “Suface Engineering”, Electrochemical and
Electrophoretic Deposition of Hydroxyapatite for Orthopaedic Applications,
Vol.21, No.3,2004.
[13] Furcola, N.C.(2005), ASTM F-1088-04a. Standard specification for
composition of hydroxyapatite for surgical implant, NJ, ASTM International.
[14]. Fei Chen, Zhou-Cheng Wang and Chang-Jian Lin, “Materials Letters”,
Preparation and characterization of nano-sized hydroxyapatite particles and
hydroxyapatite/chitosan nano-composite for use in biomedical materials,
Vol.57, Issue.4, p.858-861, 2002.
[15]. Đỗ Ngọc Liên, Nghiên cứu qui trình tổng hợp bột và chế thử gốm xốp
hydroxyapatit, Báo cáo tổng kết đề tài khoa học công nghệ cấp bộ, 2005
[16]. Milenko Markovic, Bruce O. Fowler, Ming S. Tung, “J. Res. Natl. Inst.
Stand. Technol.”, Preparation and Comprehensive Characterization of a Calcium
Hydroxyapatite Reference Materials, Vol.9, p.552-568, 2004.
[17]. Guzmán Vázquez C., Piña Barba C., Munguia N., “Revista Mexicana de
Fisica”, Stoichiometric Hydroxyapatite Obtained by Precipitation and Sol Gel
Processes, Vol.51, No.3, p.284-293, 2005.
[18]. U. Vijayalakshmi anh S. Rajeswari, “Trends Biomater. Artif. Organs”,
Preparation and Characterization of Microcrystalline Hydroxyapatite Using Sol
Gel Method,, Vol.19, No.2, p.57-62, 2006.
[19]. Donadel K., Laranjeira M.C.M., Goncalves V.L., F´avere V.T., Structural,
Vibrational and Mechanical Studies of Hydroxyapatite Produced by Wet-chemical
Methods, Universidade Federal de Santa Catarina, Florian´opolis, Brazil, Cx.P.,
476, 88040-900, 2004.
[20]. Laurence D., Chow C., Bernard J. Hockey, “J. Res. Natl. Inst. Stand.
Technol.”, Properties of Nanostructured Hydroxyapatite Prepared by a Spray
Drying Technique, Vol.109, p.543-551, 2004.
NCKH TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦ DẦU 1 Page 40
Đề tài sinh viên nghiên cứu khoa học năm học 2013-2014
[21] T. Kokubo, H. Kushitani, S. Sakka, T. Kitsugi and T. Yamamuro, Solutions
able to reproduce in vivo surface-structure changes in bioactive glass-ceramic A-
W, Journal of Biomedical Materials Research 1990; 24, 721-734.
[22] T. Kokubo and H. Takadama, How useful is SBF in predicting in vivo bone
bioactivity, Biomaterials 2006; 27, 2907-2915.
[23] Fiche JCPDF 09-432.
[24] E. Dietrich, H. Oudadesse, A. Lucas-Girot and M. Mami, “In vitro”
bioactivity of melt-derived glass 46S6 doped with magnesium, Journal of
Biomedical Materials Research 2008; 88A, 1087-1096.
[25] L. L. Hench, Bioactive ceramics, in Bioceramics: materials characteristics
versus in vivo behaviour, Ed. P. Ducheyne & J. Lemons Annals of NY Academy
of science 1988.
[26] L. L. Hench, R. J. Splinter, W. C. Allen and T. K. Jr. Greenlee, Bonding
Mechanisms at the Interface of Ceramic Prosthetic Materials, Journal of
Biomedical Materials Research 1972; 2, 117-141.
NCKH TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦ DẦU 1 Page 41

Contenu connexe

Tendances

Nhiễu xạ tia X bởi các tinh thể
Nhiễu xạ tia X bởi các tinh thểNhiễu xạ tia X bởi các tinh thể
Nhiễu xạ tia X bởi các tinh thể
LeeEin
 
37407162 phan-tich-hop-chat-bang-quang-pho-vina ebookchemistryhere
37407162 phan-tich-hop-chat-bang-quang-pho-vina ebookchemistryhere37407162 phan-tich-hop-chat-bang-quang-pho-vina ebookchemistryhere
37407162 phan-tich-hop-chat-bang-quang-pho-vina ebookchemistryhere
hoatuongvi_hn
 
46 cau hoi thuc tien hoa hoc dua vao bai day
46 cau hoi thuc tien hoa hoc dua vao bai day46 cau hoi thuc tien hoa hoc dua vao bai day
46 cau hoi thuc tien hoa hoc dua vao bai day
Ngọn Lửa Xanh
 

Tendances (20)

Nhiễu xạ tia X bởi các tinh thể
Nhiễu xạ tia X bởi các tinh thểNhiễu xạ tia X bởi các tinh thể
Nhiễu xạ tia X bởi các tinh thể
 
Đề tài: Vật liệu quang xúc tác trên cơ sở TiO2 và khung cơ kim, 9đ
Đề tài: Vật liệu quang xúc tác trên cơ sở TiO2 và khung cơ kim, 9đĐề tài: Vật liệu quang xúc tác trên cơ sở TiO2 và khung cơ kim, 9đ
Đề tài: Vật liệu quang xúc tác trên cơ sở TiO2 và khung cơ kim, 9đ
 
Luận văn: Phương pháp dạy học dự án trong dạy hóa lớp 11, 9đ
Luận văn: Phương pháp dạy học dự án trong dạy hóa lớp 11, 9đLuận văn: Phương pháp dạy học dự án trong dạy hóa lớp 11, 9đ
Luận văn: Phương pháp dạy học dự án trong dạy hóa lớp 11, 9đ
 
Chuong 2
Chuong 2Chuong 2
Chuong 2
 
Chung cất
Chung cấtChung cất
Chung cất
 
Cao su
Cao suCao su
Cao su
 
Đề tài: Khảo sát cấu trúc, tính chất của vật liệu NaNo Nife2o4, 9đ
Đề tài: Khảo sát cấu trúc, tính chất của vật liệu NaNo Nife2o4, 9đĐề tài: Khảo sát cấu trúc, tính chất của vật liệu NaNo Nife2o4, 9đ
Đề tài: Khảo sát cấu trúc, tính chất của vật liệu NaNo Nife2o4, 9đ
 
37407162 phan-tich-hop-chat-bang-quang-pho-vina ebookchemistryhere
37407162 phan-tich-hop-chat-bang-quang-pho-vina ebookchemistryhere37407162 phan-tich-hop-chat-bang-quang-pho-vina ebookchemistryhere
37407162 phan-tich-hop-chat-bang-quang-pho-vina ebookchemistryhere
 
Tổ chứ dạy học theo dự án phần sinh thái học sinh học lớp 12 trung học phổ t...
Tổ chứ dạy học theo dự án phần sinh thái học sinh học  lớp 12 trung học phổ t...Tổ chứ dạy học theo dự án phần sinh thái học sinh học  lớp 12 trung học phổ t...
Tổ chứ dạy học theo dự án phần sinh thái học sinh học lớp 12 trung học phổ t...
 
Nghiên cứu chế tạo và tính chất cao su cstn graphen nanocomposit bằng phương ...
Nghiên cứu chế tạo và tính chất cao su cstn graphen nanocomposit bằng phương ...Nghiên cứu chế tạo và tính chất cao su cstn graphen nanocomposit bằng phương ...
Nghiên cứu chế tạo và tính chất cao su cstn graphen nanocomposit bằng phương ...
 
Đề tài: Chế tạo than hoạt tính từ vỏ trấu bằng phương pháp oxi hóa
Đề tài: Chế tạo than hoạt tính từ vỏ trấu bằng phương pháp oxi hóaĐề tài: Chế tạo than hoạt tính từ vỏ trấu bằng phương pháp oxi hóa
Đề tài: Chế tạo than hoạt tính từ vỏ trấu bằng phương pháp oxi hóa
 
Đề tài: Khả năng xử lý độ màu nước thải dệt nhuộm bằng TiO2
Đề tài: Khả năng xử lý độ màu nước thải dệt nhuộm bằng TiO2Đề tài: Khả năng xử lý độ màu nước thải dệt nhuộm bằng TiO2
Đề tài: Khả năng xử lý độ màu nước thải dệt nhuộm bằng TiO2
 
46 cau hoi thuc tien hoa hoc dua vao bai day
46 cau hoi thuc tien hoa hoc dua vao bai day46 cau hoi thuc tien hoa hoc dua vao bai day
46 cau hoi thuc tien hoa hoc dua vao bai day
 
quy trình sản xuất giấy
quy trình sản xuất giấyquy trình sản xuất giấy
quy trình sản xuất giấy
 
quy hoach truc giao cap 1
quy hoach truc giao cap 1quy hoach truc giao cap 1
quy hoach truc giao cap 1
 
Ferroelectric, Ferromagnetic and Multiferroic Materials
Ferroelectric, Ferromagnetic and Multiferroic MaterialsFerroelectric, Ferromagnetic and Multiferroic Materials
Ferroelectric, Ferromagnetic and Multiferroic Materials
 
Atomic Force Microscope
Atomic Force MicroscopeAtomic Force Microscope
Atomic Force Microscope
 
XÚC TÁC ZEOLITE ZSM-5
XÚC TÁC ZEOLITE ZSM-5XÚC TÁC ZEOLITE ZSM-5
XÚC TÁC ZEOLITE ZSM-5
 
Luận án: Xử lý nước rỉ rác bằng keo tụ điện hóa kết hợp lọc sinh học - Gửi mi...
Luận án: Xử lý nước rỉ rác bằng keo tụ điện hóa kết hợp lọc sinh học - Gửi mi...Luận án: Xử lý nước rỉ rác bằng keo tụ điện hóa kết hợp lọc sinh học - Gửi mi...
Luận án: Xử lý nước rỉ rác bằng keo tụ điện hóa kết hợp lọc sinh học - Gửi mi...
 
Chuong7
Chuong7Chuong7
Chuong7
 

Similaire à Báo cáo vo_chung.version _4

Similaire à Báo cáo vo_chung.version _4 (20)

Đề Cương Chi Tiết Môn Học Kỹ Thuật Phòng Thí Nghiệm
Đề Cương Chi Tiết Môn Học Kỹ Thuật Phòng Thí Nghiệm Đề Cương Chi Tiết Môn Học Kỹ Thuật Phòng Thí Nghiệm
Đề Cương Chi Tiết Môn Học Kỹ Thuật Phòng Thí Nghiệm
 
Chương trình đào tạo bác sĩ nội trú chuyên ngành tai mũi họng chuẩn đầu ra
Chương trình đào tạo bác sĩ nội trú chuyên ngành tai mũi họng chuẩn đầu raChương trình đào tạo bác sĩ nội trú chuyên ngành tai mũi họng chuẩn đầu ra
Chương trình đào tạo bác sĩ nội trú chuyên ngành tai mũi họng chuẩn đầu ra
 
Thuchanh qg2011phan1
Thuchanh qg2011phan1Thuchanh qg2011phan1
Thuchanh qg2011phan1
 
Luận Văn Đề Cương Kỹ Thuật Môi Trường Cơ Sở Vi Sinh Và Hoá Sinh.docx
Luận Văn Đề Cương Kỹ Thuật Môi Trường Cơ Sở Vi Sinh Và Hoá Sinh.docxLuận Văn Đề Cương Kỹ Thuật Môi Trường Cơ Sở Vi Sinh Và Hoá Sinh.docx
Luận Văn Đề Cương Kỹ Thuật Môi Trường Cơ Sở Vi Sinh Và Hoá Sinh.docx
 
Luận Văn Đề Cương Tất Cả Các Ngành Đào Tạo Trong Trường Môi Trường Và Con Ng...
Luận Văn  Đề Cương Tất Cả Các Ngành Đào Tạo Trong Trường Môi Trường Và Con Ng...Luận Văn  Đề Cương Tất Cả Các Ngành Đào Tạo Trong Trường Môi Trường Và Con Ng...
Luận Văn Đề Cương Tất Cả Các Ngành Đào Tạo Trong Trường Môi Trường Và Con Ng...
 
Quản lí tài lieu tham khao với Zotero.docx
Quản lí tài lieu tham khao với Zotero.docxQuản lí tài lieu tham khao với Zotero.docx
Quản lí tài lieu tham khao với Zotero.docx
 
Hiệu quả tác động của hệ nano đa chức năng lên tế bào ung thư
Hiệu quả tác động của hệ nano đa chức năng lên tế bào ung thưHiệu quả tác động của hệ nano đa chức năng lên tế bào ung thư
Hiệu quả tác động của hệ nano đa chức năng lên tế bào ung thư
 
Luận văn thạc sĩ
Luận văn thạc sĩ Luận văn thạc sĩ
Luận văn thạc sĩ
 
Luận văn thạc sĩ công nghệ sinh học.
Luận văn thạc sĩ công nghệ sinh học.Luận văn thạc sĩ công nghệ sinh học.
Luận văn thạc sĩ công nghệ sinh học.
 
Khả năng sinh tổng hợp Hupezine của chủng nấm hội sinh, HAY
Khả năng sinh tổng hợp Hupezine của chủng nấm hội sinh, HAYKhả năng sinh tổng hợp Hupezine của chủng nấm hội sinh, HAY
Khả năng sinh tổng hợp Hupezine của chủng nấm hội sinh, HAY
 
Hoạt tính sinh học của một số dẫn xuất 2- (quinolin-2-yl)-1,3-tropolon
Hoạt tính sinh học của một số dẫn xuất 2- (quinolin-2-yl)-1,3-tropolonHoạt tính sinh học của một số dẫn xuất 2- (quinolin-2-yl)-1,3-tropolon
Hoạt tính sinh học của một số dẫn xuất 2- (quinolin-2-yl)-1,3-tropolon
 
Vi khuẩn quang hợp Phototrophic Bacteria để xử lí chất hữu cơ
Vi khuẩn quang hợp Phototrophic Bacteria để xử lí chất hữu cơVi khuẩn quang hợp Phototrophic Bacteria để xử lí chất hữu cơ
Vi khuẩn quang hợp Phototrophic Bacteria để xử lí chất hữu cơ
 
đáNh giá hiện trạng và công tác quản lý chất thải rắn y tế tại bệnh viện đa k...
đáNh giá hiện trạng và công tác quản lý chất thải rắn y tế tại bệnh viện đa k...đáNh giá hiện trạng và công tác quản lý chất thải rắn y tế tại bệnh viện đa k...
đáNh giá hiện trạng và công tác quản lý chất thải rắn y tế tại bệnh viện đa k...
 
Khảo sát thành phần hóa học của cây hương nhu tía
Khảo sát thành phần hóa học của cây hương nhu tíaKhảo sát thành phần hóa học của cây hương nhu tía
Khảo sát thành phần hóa học của cây hương nhu tía
 
Luận án: Nghiên cứu kỹ thuật trồng cây Xoan nhừ (Choerospondias axillaris (Ro...
Luận án: Nghiên cứu kỹ thuật trồng cây Xoan nhừ (Choerospondias axillaris (Ro...Luận án: Nghiên cứu kỹ thuật trồng cây Xoan nhừ (Choerospondias axillaris (Ro...
Luận án: Nghiên cứu kỹ thuật trồng cây Xoan nhừ (Choerospondias axillaris (Ro...
 
NGHIÊN CỨU QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ TẠO CHẾ PHẨM PHÒNG CHỐNG KHỐI U TỪ CÂY HOÀN NG...
NGHIÊN CỨU QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ TẠO CHẾ PHẨM PHÒNG CHỐNG KHỐI U TỪ CÂY HOÀN NG...NGHIÊN CỨU QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ TẠO CHẾ PHẨM PHÒNG CHỐNG KHỐI U TỪ CÂY HOÀN NG...
NGHIÊN CỨU QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ TẠO CHẾ PHẨM PHÒNG CHỐNG KHỐI U TỪ CÂY HOÀN NG...
 
sách sinh học đại cương - Textbook.pdf
sách sinh học đại cương   -   Textbook.pdfsách sinh học đại cương   -   Textbook.pdf
sách sinh học đại cương - Textbook.pdf
 
Hợp chất hóa học có hoạt tính chống ung thư trong loài Tri mẫu
Hợp chất hóa học có hoạt tính chống ung thư trong loài Tri mẫuHợp chất hóa học có hoạt tính chống ung thư trong loài Tri mẫu
Hợp chất hóa học có hoạt tính chống ung thư trong loài Tri mẫu
 
Môi trường và độc chất - ĐH Thái Nguyên
Môi trường và độc chất - ĐH Thái NguyênMôi trường và độc chất - ĐH Thái Nguyên
Môi trường và độc chất - ĐH Thái Nguyên
 
Nghiên cứu thành phần và hoạt chất sinh học loài mít lá đen, HAY - Gửi miễn p...
Nghiên cứu thành phần và hoạt chất sinh học loài mít lá đen, HAY - Gửi miễn p...Nghiên cứu thành phần và hoạt chất sinh học loài mít lá đen, HAY - Gửi miễn p...
Nghiên cứu thành phần và hoạt chất sinh học loài mít lá đen, HAY - Gửi miễn p...
 

Dernier

SGK cũ bệnh lý tim bẩm sinh trẻ em.pdf hay nha
SGK cũ bệnh lý tim bẩm sinh trẻ em.pdf hay nhaSGK cũ bệnh lý tim bẩm sinh trẻ em.pdf hay nha
SGK cũ bệnh lý tim bẩm sinh trẻ em.pdf hay nha
HongBiThi1
 
Sốt ở trẻ em rất hay cần thiết cho bác sĩ tuyến đầu
Sốt ở trẻ em rất hay cần thiết cho bác sĩ tuyến đầuSốt ở trẻ em rất hay cần thiết cho bác sĩ tuyến đầu
Sốt ở trẻ em rất hay cần thiết cho bác sĩ tuyến đầu
HongBiThi1
 
SGK Viêm phúc mạc và các ổ áp xe trong ổ bụng Y4.pdf
SGK Viêm phúc mạc và các ổ áp xe trong ổ bụng Y4.pdfSGK Viêm phúc mạc và các ổ áp xe trong ổ bụng Y4.pdf
SGK Viêm phúc mạc và các ổ áp xe trong ổ bụng Y4.pdf
HongBiThi1
 
SGK cũ chuyển hóa hemoglobin 2006.pdf rất hay nha các bạn
SGK cũ chuyển hóa hemoglobin 2006.pdf rất hay nha các bạnSGK cũ chuyển hóa hemoglobin 2006.pdf rất hay nha các bạn
SGK cũ chuyển hóa hemoglobin 2006.pdf rất hay nha các bạn
HongBiThi1
 
SGK mới viêm não ở trẻ em.pdf rất hay nha các bạn
SGK mới viêm não ở trẻ em.pdf rất hay nha các bạnSGK mới viêm não ở trẻ em.pdf rất hay nha các bạn
SGK mới viêm não ở trẻ em.pdf rất hay nha các bạn
HongBiThi1
 
mẫu bệnh án hscc chống độc bạch mai .pptx
mẫu bệnh án hscc chống độc bạch mai  .pptxmẫu bệnh án hscc chống độc bạch mai  .pptx
mẫu bệnh án hscc chống độc bạch mai .pptx
Phương Phạm
 
SGK cũ Tiêm chủng ở trẻ em.pdf rất hay nha
SGK cũ Tiêm chủng ở trẻ em.pdf rất hay nhaSGK cũ Tiêm chủng ở trẻ em.pdf rất hay nha
SGK cũ Tiêm chủng ở trẻ em.pdf rất hay nha
HongBiThi1
 
SGK XHTH do loét dạ dày tá tràng Y6.pdf rất hay
SGK XHTH do loét dạ dày tá tràng Y6.pdf rất haySGK XHTH do loét dạ dày tá tràng Y6.pdf rất hay
SGK XHTH do loét dạ dày tá tràng Y6.pdf rất hay
HongBiThi1
 
Bản sao của VIÊM MÀNG NÃO NHIỄM KHUẨN Ở TRẺ EM Y42012.pptx
Bản sao của VIÊM MÀNG NÃO NHIỄM KHUẨN Ở TRẺ EM Y42012.pptxBản sao của VIÊM MÀNG NÃO NHIỄM KHUẨN Ở TRẺ EM Y42012.pptx
Bản sao của VIÊM MÀNG NÃO NHIỄM KHUẨN Ở TRẺ EM Y42012.pptx
HongBiThi1
 
SGK cũ Viêm màng não mủ ở trẻ em.pdf hay đấy
SGK cũ Viêm màng não mủ ở trẻ em.pdf hay đấySGK cũ Viêm màng não mủ ở trẻ em.pdf hay đấy
SGK cũ Viêm màng não mủ ở trẻ em.pdf hay đấy
HongBiThi1
 
Y4.SUA.DIEU TRI SOI MAT VÀ VIEM TUY CAP.pdf
Y4.SUA.DIEU TRI SOI MAT VÀ VIEM TUY CAP.pdfY4.SUA.DIEU TRI SOI MAT VÀ VIEM TUY CAP.pdf
Y4.SUA.DIEU TRI SOI MAT VÀ VIEM TUY CAP.pdf
HongBiThi1
 
SGK cũ hậu sản thường.pdf rất hay các bạn ạ
SGK cũ hậu sản thường.pdf rất hay các bạn ạSGK cũ hậu sản thường.pdf rất hay các bạn ạ
SGK cũ hậu sản thường.pdf rất hay các bạn ạ
HongBiThi1
 
Lây - Viêm não.pptx PGS Nhật An cực kỳ hay
Lây - Viêm não.pptx PGS Nhật An cực kỳ hayLây - Viêm não.pptx PGS Nhật An cực kỳ hay
Lây - Viêm não.pptx PGS Nhật An cực kỳ hay
HongBiThi1
 
SGK Ung thư biểu mô tế bào gan Y6.pdf rất hay nha
SGK Ung thư biểu mô tế bào gan Y6.pdf rất hay nhaSGK Ung thư biểu mô tế bào gan Y6.pdf rất hay nha
SGK Ung thư biểu mô tế bào gan Y6.pdf rất hay nha
HongBiThi1
 
Sự chuyển vị trong hóa học hữu cơ
Sự chuyển vị trong hóa học hữu cơ Sự chuyển vị trong hóa học hữu cơ
Sự chuyển vị trong hóa học hữu cơ
19BiPhng
 
Viêm xoang do răng - BSNT Trịnh Quốc Khánh DHYD tp HCM.pptx
Viêm xoang do răng - BSNT Trịnh Quốc Khánh DHYD tp HCM.pptxViêm xoang do răng - BSNT Trịnh Quốc Khánh DHYD tp HCM.pptx
Viêm xoang do răng - BSNT Trịnh Quốc Khánh DHYD tp HCM.pptx
uchihohohoho1
 
SGK cũ Phát triển tâm thần vận động ở trẻ em.pdf
SGK cũ Phát triển tâm thần vận động ở trẻ em.pdfSGK cũ Phát triển tâm thần vận động ở trẻ em.pdf
SGK cũ Phát triển tâm thần vận động ở trẻ em.pdf
HongBiThi1
 
SGK Sỏi đường mật chính Y4.pdf hay nha các bạn
SGK Sỏi đường mật chính Y4.pdf hay nha các bạnSGK Sỏi đường mật chính Y4.pdf hay nha các bạn
SGK Sỏi đường mật chính Y4.pdf hay nha các bạn
HongBiThi1
 

Dernier (20)

SGK cũ bệnh lý tim bẩm sinh trẻ em.pdf hay nha
SGK cũ bệnh lý tim bẩm sinh trẻ em.pdf hay nhaSGK cũ bệnh lý tim bẩm sinh trẻ em.pdf hay nha
SGK cũ bệnh lý tim bẩm sinh trẻ em.pdf hay nha
 
Sốt ở trẻ em rất hay cần thiết cho bác sĩ tuyến đầu
Sốt ở trẻ em rất hay cần thiết cho bác sĩ tuyến đầuSốt ở trẻ em rất hay cần thiết cho bác sĩ tuyến đầu
Sốt ở trẻ em rất hay cần thiết cho bác sĩ tuyến đầu
 
SGK Viêm phúc mạc và các ổ áp xe trong ổ bụng Y4.pdf
SGK Viêm phúc mạc và các ổ áp xe trong ổ bụng Y4.pdfSGK Viêm phúc mạc và các ổ áp xe trong ổ bụng Y4.pdf
SGK Viêm phúc mạc và các ổ áp xe trong ổ bụng Y4.pdf
 
SGK cũ chuyển hóa hemoglobin 2006.pdf rất hay nha các bạn
SGK cũ chuyển hóa hemoglobin 2006.pdf rất hay nha các bạnSGK cũ chuyển hóa hemoglobin 2006.pdf rất hay nha các bạn
SGK cũ chuyển hóa hemoglobin 2006.pdf rất hay nha các bạn
 
SGK mới viêm não ở trẻ em.pdf rất hay nha các bạn
SGK mới viêm não ở trẻ em.pdf rất hay nha các bạnSGK mới viêm não ở trẻ em.pdf rất hay nha các bạn
SGK mới viêm não ở trẻ em.pdf rất hay nha các bạn
 
mẫu bệnh án hscc chống độc bạch mai .pptx
mẫu bệnh án hscc chống độc bạch mai  .pptxmẫu bệnh án hscc chống độc bạch mai  .pptx
mẫu bệnh án hscc chống độc bạch mai .pptx
 
SGK mới Tiêm chủng ở trẻ em.pdf rất hay nha
SGK mới Tiêm chủng ở trẻ em.pdf rất hay nhaSGK mới Tiêm chủng ở trẻ em.pdf rất hay nha
SGK mới Tiêm chủng ở trẻ em.pdf rất hay nha
 
SGK cũ Tiêm chủng ở trẻ em.pdf rất hay nha
SGK cũ Tiêm chủng ở trẻ em.pdf rất hay nhaSGK cũ Tiêm chủng ở trẻ em.pdf rất hay nha
SGK cũ Tiêm chủng ở trẻ em.pdf rất hay nha
 
SGK XHTH do loét dạ dày tá tràng Y6.pdf rất hay
SGK XHTH do loét dạ dày tá tràng Y6.pdf rất haySGK XHTH do loét dạ dày tá tràng Y6.pdf rất hay
SGK XHTH do loét dạ dày tá tràng Y6.pdf rất hay
 
Bản sao của VIÊM MÀNG NÃO NHIỄM KHUẨN Ở TRẺ EM Y42012.pptx
Bản sao của VIÊM MÀNG NÃO NHIỄM KHUẨN Ở TRẺ EM Y42012.pptxBản sao của VIÊM MÀNG NÃO NHIỄM KHUẨN Ở TRẺ EM Y42012.pptx
Bản sao của VIÊM MÀNG NÃO NHIỄM KHUẨN Ở TRẺ EM Y42012.pptx
 
SGK cũ Viêm màng não mủ ở trẻ em.pdf hay đấy
SGK cũ Viêm màng não mủ ở trẻ em.pdf hay đấySGK cũ Viêm màng não mủ ở trẻ em.pdf hay đấy
SGK cũ Viêm màng não mủ ở trẻ em.pdf hay đấy
 
Y4.SUA.DIEU TRI SOI MAT VÀ VIEM TUY CAP.pdf
Y4.SUA.DIEU TRI SOI MAT VÀ VIEM TUY CAP.pdfY4.SUA.DIEU TRI SOI MAT VÀ VIEM TUY CAP.pdf
Y4.SUA.DIEU TRI SOI MAT VÀ VIEM TUY CAP.pdf
 
SGK cũ hậu sản thường.pdf rất hay các bạn ạ
SGK cũ hậu sản thường.pdf rất hay các bạn ạSGK cũ hậu sản thường.pdf rất hay các bạn ạ
SGK cũ hậu sản thường.pdf rất hay các bạn ạ
 
Lây - Viêm não.pptx PGS Nhật An cực kỳ hay
Lây - Viêm não.pptx PGS Nhật An cực kỳ hayLây - Viêm não.pptx PGS Nhật An cực kỳ hay
Lây - Viêm não.pptx PGS Nhật An cực kỳ hay
 
SGK Ung thư biểu mô tế bào gan Y6.pdf rất hay nha
SGK Ung thư biểu mô tế bào gan Y6.pdf rất hay nhaSGK Ung thư biểu mô tế bào gan Y6.pdf rất hay nha
SGK Ung thư biểu mô tế bào gan Y6.pdf rất hay nha
 
Sự chuyển vị trong hóa học hữu cơ
Sự chuyển vị trong hóa học hữu cơ Sự chuyển vị trong hóa học hữu cơ
Sự chuyển vị trong hóa học hữu cơ
 
NTH_CHẢY MÁU TIÊU HÓA TRÊN - thầy Tuấn.pdf
NTH_CHẢY MÁU TIÊU HÓA TRÊN -  thầy Tuấn.pdfNTH_CHẢY MÁU TIÊU HÓA TRÊN -  thầy Tuấn.pdf
NTH_CHẢY MÁU TIÊU HÓA TRÊN - thầy Tuấn.pdf
 
Viêm xoang do răng - BSNT Trịnh Quốc Khánh DHYD tp HCM.pptx
Viêm xoang do răng - BSNT Trịnh Quốc Khánh DHYD tp HCM.pptxViêm xoang do răng - BSNT Trịnh Quốc Khánh DHYD tp HCM.pptx
Viêm xoang do răng - BSNT Trịnh Quốc Khánh DHYD tp HCM.pptx
 
SGK cũ Phát triển tâm thần vận động ở trẻ em.pdf
SGK cũ Phát triển tâm thần vận động ở trẻ em.pdfSGK cũ Phát triển tâm thần vận động ở trẻ em.pdf
SGK cũ Phát triển tâm thần vận động ở trẻ em.pdf
 
SGK Sỏi đường mật chính Y4.pdf hay nha các bạn
SGK Sỏi đường mật chính Y4.pdf hay nha các bạnSGK Sỏi đường mật chính Y4.pdf hay nha các bạn
SGK Sỏi đường mật chính Y4.pdf hay nha các bạn
 

Báo cáo vo_chung.version _4

  • 1. Đề tài sinh viên nghiên cứu khoa học năm học 2013-2014 KHOA KHOA HỌC TỰ NHIÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦ DẦU MỘT BÁO CÁO ĐỀ TÀI SINH VIÊN NCKH NĂM HỌC 2013 - 2014 TỔNG HỢP VÀ NGHIÊN CỨU HOẠT TÍNH SINH HỌC CỦA VẬT LIỆU Y SINH HYDROXYAPATITE (HA) TỪ VỎ TRỨNG Giảng viên hướng dẫn: Nhóm sinh viên thực hiện: TS. Bùi Xuân Vương Mai Thị Tuyết / D12HH01 Lê Thị Thu Thắm / D12HH01 Võ Oanh Kiều / C12HO01 Lê Thị Hồng Trâm / C12HO01 Bình Dương, tháng 4 năm 2014 NCKH TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦ DẦU 1 Page 1
  • 2. Đề tài sinh viên nghiên cứu khoa học năm học 2013-2014 NCKH TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦ DẦU 1 Page 2 LỜI CẢM ƠN Trong quá trình làm việc để hoàn thành đề tài nghiên cứu khoa học này chúng tôi đã nhận được sự giúp đỡ, hướng dẫn tận tình của TS. Bùi Xuân Vương cũng như các thầy cô trong bộ môn hóa vô cơ, khoa khoa học tự nhiên của trường Đại Học Thủ Dầu Một. Qua đây nhóm sinh viên làm đề tài NCKH xin gửi lời cảm ơn chân thành tới thầy Bùi Xuân Vương, người đã trực tiếp hướng dẫn nhóm nghiên cứu, rèn luyện cho nhóm cách thức thực hiện - quản lý công việc trong hoạt động NCKH. Bình Dương, 1/4/2014 Nhóm sinh viên NCKH
  • 3. Đề tài sinh viên nghiên cứu khoa học năm học 2013-2014 MỤC LỤC THUYẾT MINH ĐỀ TÀI………………………………………………………….7 CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN……………………………………………………...12 1.1. Vật liệu y sinh………………………………………………………………...12 1.1.1. Khái niệm:………………………………………………………………….12 1.1.2. Phân loại:…………………………………………………………………...12 1.1.3. Vật liệu y sinh xương nhân tạo Hydroxyapatite Ca10(PO4)6(OH)2 (HA)…...12 1.2. Tính chất lý hóa của vật liệu y sinh HA……………………………………...14 1.3. Sự tương hợp sinh học và hoạt tính sinh học của vật liệu HA……………….15 1.4. Ứng dụng……………………………………………………………………..15 1.4.1. Ứng dụng của HA dạng bột kích thước nano………………………………15 1.4.2. Ứng dụng của HA dạng màng……………………………………………...16 1.4.3. Ứng dụng của HA dạng bột như vật liệu xương nhân tạo………………….17 1.4.4. Ứng dụng của HA dạng composit………………………………………….17 II. CÁC PHƯƠNG PHÁP TỔNG HỢP HYDROXYAPATITE HA……………..17 2.1. Phương pháp kết tủa………………………………………………………….17 2.2. Phương pháp sol-gel………………………………………………………….19 2.3. Phương pháp siêu âm hoá học………………………………………………..19 2.4. Phương pháp phun sấy………………………………………………………..19 2.5. Phương pháp điện hoá………………………………………………………..20 2.6. Phương pháp thuỷ nhiệt………………………………………………………21 2.7. Phương pháp composit ………………………………………………………21 2.8. Phương pháp phản ứng pha rắn tổng hợp HA………………………………..23 CHƯƠNG 2. TỔNG HỢP VẬT LIỆU Y SINH HA TỪ VỎ TRỨNG…………..24 I. THỰC NGHIỆM TỔNG HỢP HA TỪ VỎ TRỨNG…………………………..24 1.1. Nguyên liệu và hóa chất……………………………………………………...24 1.2. Dụng cụ và thiết bị ........................................................................................24 NCKH TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦ DẦU 1 Page 3
  • 4. Đề tài sinh viên nghiên cứu khoa học năm học 2013-2014 1.3. Quy trình thực nghiệm......................................................................................24 II. THỰC NGHIỆM “ IN VITRO” ........................................................................29 III. PHƯƠNG PHÁP LÝ HÓA ĐÁNH GIÁ VẬT LIỆU.......................................30 CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN..........................................................31 I. NHIỄU XẠ TIA X PHÂN TÍCH VẬT LIỆU HA TỔNG HỢP TỪ VỎ TRỨNG TRƯỚC VÀ SAU THỰC NGHIỆM ‘‘IN VITRO’’...............................................31 II. ẢNH SEM PHÂN TÍCH VẬT LIỆU HA TỔNG HỢP TỪ VỎ TRỨNG TRƯỚC VÀ SAU THỰC NGHIỆM ‘‘IN VITRO’’...............................................33 CHƯƠNG 4. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ……………………………………...37 TÀI LIỆU THAM KHẢO………………………………………………………...38 NCKH TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦ DẦU 1 Page 4
  • 5. Đề tài sinh viên nghiên cứu khoa học năm học 2013-2014 DANH SÁCH HÌNH Hình 1.1. Một số hình ảnh ứng dụng của vật liệu Hydroxyapatite (HA)………..13 Hình 1.2. Công thức cấu tạo của phân tử HA…………………………………...14 Hình 1.3. Thuốc bổ sung calcium sử dụng nguyên liệu HA dạng vi tinh thể…...16 Hình 1.4. Sơ đồ nguyên lý của phương pháp kết tủa………………………….....18 Hình 1.5. Sơ đồ nguyên lý của phương pháp phun sấy…………… ……. ……. .19 Hình 1.6. Sơ đồ nguyên lý của phương pháp điện hóa………………………… 20 Hình 1.7. Sơ đồ nguyên lý của hệ thiết bị phản ứng thủy nhiệt………………....21 Hình 1.8. Sơ đồ tổng hợp composit HA - CS……………………………………22 Hình 2.1. Nung vỏ trứng………………………………………………………. ..25 Hình2.2. Dung dịch sau khi cô cạn……………………………………………...26 Hình 2.3. Lọc bỏ tạp chất trong dd Ca(NO3)2.........................................................26 Hình 2.4. Dung dịch đang khuấy trên máy từ……………………………………27 Hình 2.5. Rửa sản phẩm bằng nước cất……...........................................................27 Hình 2.6. Bột HA thu được sau khi nung ở 1000o C……………………………..28 Hình 2.7. Sơ đồ tổng hợp HA……………………………………………………28 Hình 3.1. Giản đồ nhiễu xạ tia X của HA tổng hợp từ vỏ trứng…………………31 Hình 3.2. Giản đồ nhiễu xạ tia X của HA tổng hợp sau 5 ngày ngâm trong SBF..32 Hình 3.3. Ảnh SEM của HA tổng hợp từ vỏ trứng…………………………........34 Hình 3.4. Ảnh SEM của HA tổng hợp sau 5 ngày ngâm trong dung dịch SBF….36 NCKH TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦ DẦU 1 Page 5
  • 6. Đề tài sinh viên nghiên cứu khoa học năm học 2013-2014 DANH SÁCH BẢNG Bảng 2.1. Quy trình nung vỏ trứng theo các chế độ nhiệt……………………….24 Bảng 2.2. Nồng độ các ion trong dung dịch SBF (10-3 mol/l)…………………..29 Bảng 2.3. Hàm lượng các chất trong dung dịch thành phần Ca-SBF và P-SBF….30 NCKH TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦ DẦU 1 Page 6
  • 7. Đề tài sinh viên nghiên cứu khoa học năm học 2013-2014 THÔNG TIN VỀ SINH VIÊN CHỊU TRÁCH NHIỆM CHÍNH THỰC HIỆN ĐỀ TÀI I. SƠ LƯỢC VỀ SINH VIÊN: Họ và tên: Mai Thị Tuyết Sinh ngày: 12 tháng 10 năm 1994 Nơi sinh: Quảng Nam Lớp: D12HH01 Khóa: 2012-2016 Khoa: Khoa Học Tự Nhiên Địa chỉ liên hệ: Phú Mỹ - TP. Thủ Dầu Một- Bình Dương Điện thoại: 01685751291 Email: maituyet1210@gmail.com II. QUÁ TRÌNH HỌC TẬP (kê khai thành tích của sinh viên từ năm thứ 1 đến năm đang học): * Năm thứ 1: Ngành học: Hóa Học Khoa: Khoa Học Tự Nhiên Kết quả xếp loại học tập: TB- Khá * Năm thứ 2: Ngành học: Hóa Học Khoa: Khoa Học Tự Nhiên Kết quả xếp loại học tập: Khá Ngày 01 tháng 04 năm 2014 Xác nhận của lãnh đạo khoa (ký, họ và tên) Sinh viên chịu trách nhiệm chính thực hiện đề tài (ký, họ và tên) NCKH TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦ DẦU 1 Page 7 UBND TỈNH BÌNH DƯƠNG CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦ DẦU MỘT Độc lập – Tự do – Hạnh phúc Ảnh 4x6
  • 8. Đề tài sinh viên nghiên cứu khoa học năm học 2013-2014 UBND TỈNH BÌNH DƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦ DẦU MỘT THUYẾT MINH ĐỀ TÀI SINH VIÊN NGHIÊN CỨU KHOA HỌC (Năm học 2013-2014) 1. Tên đề tài: Tổng hợp và nghiên cứu hoạt tính sinh học vật liệu y sinh Hydroxyapatite từ vỏ trứng. 2. Mã số: (do cán bộ quản lý ghi) 3. Loại hình nghiên cứu: Cơ bản * Ứng dụng Triển khai 4. Lĩnh vực nghiên cứu: Khoa học Xã hội và Nhân văn Khoa học Kỹ thuật và Công nghệ Kinh tế  Khoa học Tự nhiên Khoa học Giáo dục 5. Thời gian thực hiện: 5 tháng (Từ tháng 11 năm 2013 đến tháng 4 năm 2014). 6. Đơn vị quản lý về chuyên môn: Khoa: Khoa học tự nhiên Bộ môn: Hóa học 7. Giáo viên hướng dẫn: Họ và tên: Bùi Xuân Vương Học vị: Tiến Sỹ Đơn vị công tác (Khoa, Phòng): Khoa khoa học tự nhiên Địa chỉ nhà riêng: A216 – Ehome1 – Phước long B – Q9. Tp. HCM Di động: 01276517788 E-mail: vuongbx@yahoo.com 8. Nhóm sinh viên thực hiện đề tài: NCKH TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦ DẦU 1 Page 8
  • 9. Đề tài sinh viên nghiên cứu khoa học năm học 2013-2014 Sinh viên chịu trách nhiệm chính: (Họ tên, email, điện thoại) Họ tên: Mai Thị Tuyết Email: maituyet1210@gmail.com Điện thoại: 01685751291 Các thành viên tham gia đề tài: TT Họ và tên Lớp, Khóa Chữ ký 1 Lê Thị Thu Thắm D12HH01 2 Võ Oanh Kiều C12H001 3 Lê Thị Hồng Trâm C12H001 9. Tính cấp thiết của đề tài: Vật liệu y sinh Hydroxyapatite (HA) được sử dụng như một vật liệu cấy ghép xương vì thành phần của nó giống như phần khoáng vô cơ trong xương người. Vật liệu y sinh HA thể hiện tính ưu việt của một vật liệu xương nhân tạo bởi tính tương thích sinh học của nó đối với cơ thể con người khi cấy ghép (không đào thải) cũng như thể hiện hoạt tính sinh học cao (khả năng hình thành lớp khoáng xương mới). Vật liệu y sinh HA là một trong những vật liệu xương nhân tạo mà nước ta vẫn phải nhập ngoại về các cơ sở y tế và các bệnh viện. Các báo cáo khoa học trên thế giới tập trung vào việc tổng hợp vật liệu xương nhân tạo HA đi từ các tiền chất hóa học tinh khiết. Trong đề tài này chúng tôi tiến hành tổng hợp HA từ nguồn nguyên liệu phế thải là vỏ trứng gà. Vỏ trứng gà sẽ được sử lý bằng phương pháp hóa học sau đó tổng hợp phần khoáng HA. HA tách được từ vỏ trứng sẽ được đặc trưng lý hóa để kiểm tra cấu trúc và độ tinh khiết. Sau đó tiến hành thực nghiệm kiểm tra hoạt tính sinh học để đánh giá khả năng hình thành lớp khoáng xương mới trên bề mặt vật liệu sau thực nghiệm ‘‘in vitro’’. NCKH TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦ DẦU 1 Page 9
  • 10. Đề tài sinh viên nghiên cứu khoa học năm học 2013-2014 Chúng tôi hy vọng HA tổng hợp từ vỏ trứng có thể sử dụng như một vật liệu xương nhân tạo trong phẫu thuật cấy ghép xương. 10. Mục tiêu đề tài: - Phân tách HA từ vỏ trứng. - Kiểm tra vật liệu bằng các phương pháp lý hóa. - Thực nghiệm ‘‘in vitro’’ đánh giá hoạt tính sinh học của vật liệu tổng hợp. 11. Đối tượng, phạm vi nghiên cứu, cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu: Đối tượng: Vỏ trứng xử lý bằng hóa chất để phân tách HA Phạm vi nghiên cứu: Tổng hợp vật liệu trong PTN, thực nghiệm đánh giá hoạt tính sinh học của vật liệu ‘‘in vitro’’. Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu: - Nghiên cứu, phân tích và đánh giá tài liệu - Xây dựng phác đồ thực nghiệm - Tiến hành thực nghiệm - Thực nghiệm ‘‘in vitro’’ 12. Nội dung nghiên cứu và tiến độ thực hiện: 12.1. Nội dung nghiên cứu (trình bày dưới dạng đề cương nghiên cứu chi tiết) - Phân tách HA từ vỏ trứng - Đặc trưng cấu trúc HA bằng các phương pháp lý hoá như: XRD và SEM. - Thực nghiệm ‘‘in vitro’’ ngâm vật liệu trong dung dịch mô phỏng dịch thể người SBF (Simulated Body Fluid). - Đặc trưng lý hoá vật liệu sau thực nghiệm ‘‘in vitro’’ để đánh giá hoạt tính sinh học của vật liệu qua khả năng hình thành khoáng xương mới sau ngâm cũng như đánh giá tính tương thích sinh học của vật liệu. 12.2. Tiến độ thực hiện: 5 tháng 13. Sản phẩm và khả năng ứng dụng: - Báo cáo tổng kết đề tài. NCKH TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦ DẦU 1 Page 10
  • 11. Đề tài sinh viên nghiên cứu khoa học năm học 2013-2014 - 01 bài báo gửi đăng ở tạp chí chuyên nghành sau khi kết thúc đề tài. - Vật liệu y sinh tổng hợp được có thể chuyển giao cho các bệnh viện để làm các thực nghiệm tiếp theo. 14. Kinh phí thực hiện đề tài: (theo quy định của trường). Ngày …… tháng …… năm 201… Ngày …… tháng …… năm 201… Giáo viên hướng dẫn đề tài Sinh viên (Ký, ghi rõ họ tên ) chịu trách nhiệm chính (Ký, ghi rõ họ tên) Bình Dương, ngày …… tháng …… năm 201… Trưởng Khoa (Ký, ghi rõ họ tên) NCKH TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦ DẦU 1 Page 11
  • 12. Đề tài sinh viên nghiên cứu khoa học năm học 2013-2014 CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN 1.1. Vật liệu y sinh 1.1.1. Khái ni mệ : Vật liệu y sinh là loại vật liệu có nguồn gốc tự nhiên hay nhân tạo, sử dụng để thay thế hoặc thực hiện một chức năng sống của cơ thể con người [1]. Các vật liệu y sinh đã trở nên thân thuộc trong đời sống của con người như: da nhân tạo, van tim nhân tạo, các loại chỉ khâu trong y học, răng giả, chân tay giả, mạch máu nhân tạo, các vật liệu trám răng, các vật liệu xương nhân tạo dùng trong phẫu thuật chỉnh hình…. 1.1.2. Phân loại: Dựa vào tương tác giữa vật liệu và môi trường cơ thể, người ta chia vật liệu y sinh ra 2 loại chính là vật liệu hoạt tính sinh học và vật liệu trơ sinh học [2]. Vật liệu hoạt tính sinh học là loại vật liệu khi cấy ghép trong cơ thể con người sẽ xảy ra các tương tác hóa học giữa vật liệu với môi trường sống. Vật liệu trơ sinh học là vật liệu khi đưa vào cơ thể con người chúng không có bất cứ một tương tác hóa học nào với môi trường sống. 1.1.3. Vật liệu y sinh xương nhân tạo Hydroxyapatite Ca10(PO4)6(OH)2 (HA) Có rất nhiều loại vật liệu y sinh khác nhau, riêng nhóm vật liệu y sinh sử dụng như vật liệu xương nhân tạo có thể kể đến như: các vật liệu calcium phosphate (tricalcium phosphate Ca3(PO4)3; hydroxyapatite Ca10(PO4)6(OH)2 hay biphasic calcium phosphate), các vật liệu thủy tinh hoạt tính sinh học (CaO - SiO2 - Na2O - P2O5..), các xi măng y sinh, các kim loại trơ như Ti, Ni…Trong đó Hydroxyapatite (HA) là một trong những vật liệu đa năng được sử dụng với mục đích cấy ghép NCKH TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦ DẦU 1 Page 12
  • 13. Đề tài sinh viên nghiên cứu khoa học năm học 2013-2014 xương do nó giống với thành phần khoáng vô cơ trong xương của cơ thể con người. Hiện nay HA đã và đang được nghiên cứu và phát triển vì những tính chất quan trọng của nó như có hoạt tính sinh học và độ tương thích sinh học cao với các tế bào và các mô, tạo liên kết trực tiếp với xương non dẫn đến sự tái sinh xương nhanh mà không bị cơ thể đào thải. Sự ra đời của vật liệu y sinh HA và hiệu quả của nó trong y học nói chung và ngành phẫu thuật chỉnh hình nói riêng, được ghi nhận như là một thành tựu lớn trong lĩnh vực khoa học vật liệu. Hình 1.1. Một số hình ảnh ứng dụng của vật liệu Hydroxyapatite (HA) NCKH TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦ DẦU 1 Page 13
  • 14. Đề tài sinh viên nghiên cứu khoa học năm học 2013-2014 1.2. Tính chất lý hóa của vật liệu y sinh HA [3-7] Về tính chất vật lý, HA có công thức phân tử đầy đủ là Ca10(PO4)6(OH)2 hoặc có thể viết rút gọn dưới dạng Ca5(PO4)3OH, khối lượng mol phân tử là 1004,60 (g/pt), khối lượng riêng 3,156 (g/cm3 ). HA nóng chảy tại nhiệt độ 1760 (o C) và sôi ở 2850 (o C). Độ cứng theo thang Mohs bằng 5. Công thức cấu tạo của phân tử HA được thể hiện ở hình dưới đây, có thể nhận thấy phân tử HA có cấu trúc mạch thẳng, các liên kết Ca - O là liên kết cộng hoá trị. Hai nhóm OH- được gắn với hai nguyên tử P ở hai đầu mạch: Hình 1.2. Công thức cấu tạo của phân tử HA Về mặt hoá học, HA có một số tính chất như: Có khả năng kết hợp với cấu trúc xương và tác động tốt đến sự phát triển bên trong của xương mà không làm đứt gãy hay phân hủy xương. HA không phản ứng với kiềm nhưng phản ứng với axit tạo thành các muối của calcium và nước: HA không bền nhiệt, dễ bị phân hủy trong khoảng nhiệt độ 800 ÷ 1200°C. Tuỳ theo tỷ lệ cấu tạo của HA, tạo thành oxyapatit theo phản ứng: NCKH TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦ DẦU 1 Page 14
  • 15. Đề tài sinh viên nghiên cứu khoa học năm học 2013-2014 Ngoài ra HA có thể bị phân hủy thành các chất khác trong nhóm calcium phosphate tùy theo từng điều kiện. Ví dụ: HA có thể tạo thành β-TCP hay tetra calcium phosphate theo các phương trình phản ứng dưới đây: 1.3. Sự tương hợp sinh học và hoạt tính sinh học của vật liệu HA Vật liệu HA có tính tương thích sinh học cao với cơ thể con người vì tỷ lệ Ca/P trong phân tử HA đúng như tỷ lệ của Ca/P trong xương và răng của người. Ở dạng bột mịn kích thước nano, HA là dạng calcium phosphate dễ được cơ thể hấp thụ nhất. Ở dạng màng và dạng xốp, HA có thành phần hoá học và các đặc tính giống xương tự nhiên, các lỗ xốp liên thông với nhau làm cho các mô sợi, mạch máu dễ dàng xâm nhập [5] Hoạt tính sinh học của HA thể hiện ở chỗ sau khi cấy ghép, chúng sẽ tan ra do tương tác với môi trường cơ thể, sau đó các ion Ca2+ , PO4 3- và OH- trong môi trường sẽ kết tủa trên bề mặt vật liệu để hình thành một lớp khoáng HA mới làm cầu nối cho sự gắn kết miếng ghép xương và xương tự nhiên [8-9]. 1.4. Ứng dụng vật liệu y sinh HA Vật liệu HA có nhiều ứng dụng trong y học, phẫu thuật chỉnh hình, làm răng giả, cấy ghép xương, làm chất dẫn thuốc… 1.4.1. Ứng dụng của HA dạng bột kích thước nano Do lượng calcium hấp thụ thực tế từ thức ăn mỗi ngày tương đối thấp nên rất cần bổ sung calcium cho cơ thể, đặc biệt cho trẻ em và người cao tuổi. Calcium có trong thức ăn hoặc thuốc thường nằm ở dạng hợp chất hoà tan nên khả năng hấp thụ của cơ thể không cao và thường phải dùng kết hợp với vitamin D nhằm tăng cường việc hấp thụ và chuyển hoá calcium thành HA. Có thể bổ sung calcium cho NCKH TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦ DẦU 1 Page 15
  • 16. Đề tài sinh viên nghiên cứu khoa học năm học 2013-2014 cơ thể người bằng cách dùng thức ăn, thuốc tiêm hoặc truyền huyết thanh… Một phương pháp hữu hiệu là sử dụng HA ở dạng bột mịn, kích thước nano để bổ sung calcium. Với kích thước cỡ 20 - 100nm, HA được hấp thụ trực tiếp vào cơ thể mà không cần phải chuyển hoá thêm [10]. Hình 1.3. Thuốc bổ sung calcium sử dụng nguyên liệu HA dạng vi tinh thể 1.4.2. Ứng dụng của HA dạng màng Thông thường, người ta sử dụng các vật liệu bền cơ - hoá và nhẹ để thay thế, sửa chữa những khuyết tật của xương và răng. Phổ biến nhất là hợp kim Ti6Al4V, đây là vật liệu trơ sinh học và có độ bền cơ - hoá cao nhưng trong thực tế nó vẫn bị ăn mòn khi nằm trong cơ thể người, tạo ra các chất độc hại và làm cho liên kết giữa xương và chi tiết ghép bị lỏng lẻo. Lớp màng gốm HA có chiều dày cỡ µm được phủ lên bề mặt vật liệu thay thế bằng các phương pháp plasma, bốc bay, điện phân… đã hạn chế những nhược điểm nêu trên. Nhưng độ bám dính của lớp màng trên vật liệu nền không bền chặt, do vậy tuổi thọ và phạm vi ứng dụng của chúng không cao. Để cải thiện độ bám dính, người ta đã phủ lên các kim loại và hợp kim nền một lớp màng gốm HA có chiều dày cỡ nanomet (màng n-HA) bằng phương NCKH TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦ DẦU 1 Page 16
  • 17. Đề tài sinh viên nghiên cứu khoa học năm học 2013-2014 pháp điện hoá nói chung và phương pháp điện di (EPD). Lớp màng n-HA có độ bám dính cao với vật liệu nền và rất bền theo thời gian [11-12]. 1.4.3. Ứng dụng của HA dạng bột như vật liệu xương nhân tạo Như đã trình bày ở trên, vật liệu ceramic HA có tính tương thích và hoạt tính sinh học cao. Nhờ có khả năng đặc biệt này HA được ứng dụng đặc biệt rộng rãi trong y sinh học cấy ghép xương như: chế tạo răng giả và sửa chữa những khuyết tật của răng như tram răng, chế tạo những chi tiết để ghép xương và sửa chữa những khuyết tật của xương [13]. 1.4.4. Ứng dụng của HA dạng composit Bản chất của gốm xốp và màng HA là có độ bền cơ học thấp. Một giải pháp để tăng độ bền cơ học là tạo ra một tổ hợp ceramic composit bằng cách phân tán HA bột vào các polyme phân hủy sinh học như collagen, chitosan, xenlulo, đường sacaro… Vật liệu ở dạng này được sử dụng làm các chi tiết cấy ghép xương chất lượng cao, làm kẹp nối xương hoặc có thể làm chất truyền dẫn thuốc. Việc sử dụng các polyme sinh học làm chất nền tạo điều kiện cho việc gia công, chế tạo các chi tiết dễ dàng hơn. Mặt khác, các polyme này còn có khả năng liên kết với các tế bào sinh học thông qua các nhóm chức OH, NH2, CH3COOH…của mình. Đây cũng là ưu điểm vượt trội của vật liệu composit chứa HA [14]. 1.2. Các phương pháp tổng hợp Hydroxyapatite HA 1.2.1. Phương pháp kết tủa Đây là phương pháp chế tạo HA ở dạng bột hoặc dạng màng từ dung dịch chứa các tiền chất ban đầu khác nhau như: Ca(NO3)2, (NH4)2HPO4, (NH4)3PO4, NH4OH, , … Ưu điểm của phương pháp kết tủa là có thể điều chỉnh được kích thước của hạt HA theo mong muốn [15-16]. NCKH TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦ DẦU 1 Page 17
  • 18. Đề tài sinh viên nghiên cứu khoa học năm học 2013-2014 Nguyên lý của quá trình tổng hợp HA này là sự kết tủa các ion và trong các muối dễ tan trong nước theo một trong các phản ứng hóa học sau: Sơ đồ nguyên lý của phương pháp kết tủa được thể hiện qua hình 1.4. NCKH TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦ DẦU 1 Page 18
  • 19. Đề tài sinh viên nghiên cứu khoa học năm học 2013-2014 Hình 1.4. Sơ đồ nguyên lý của phương pháp kết tủa 1.2.2. Phương pháp sol-gel Có thể tổng hợp HA theo phương pháp sol – gel bằng cách: Hoà tan các hợp chất như , với các hợp chất tạo gel như , , được chuẩn bị theo tỷ lệ nhất định vào nước cất. Khuấy và gia nhiệt dung dịch này đến nhiệt độ 60 – 700 C trong khoảng 3 – 4 giờ, gel có chứa hợp chất HA sẽ được tạo thành. Sau đó, sấy gel ở nhiệt độ khoảng 1200 C trong vòng 24 giờ và nung ở nhiệt độ 750 – 9000 C khoảng 1 giờ. HA bột nhận được có kích thước trung bình khoảng 20nm, độ tinh thể khoảng 97% [17-18]. 1.2.3. Phương pháp siêu âm hoá học Để chế tạo HA bột có kích thước siêu mịn, có thể tiến hành phản ứng hoá học trong môi trường sóng có cường độ lớn như vi sóng hay sóng siêu âm. Phương pháp kết tủa tổng hợp HA có sự trợ giúp của sóng siêu âm có thể tổng hợp được vật liệu HA có kích thước nanomet [19]. 1.2.4. Phương pháp phun sấy NCKH TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦ DẦU 1 Page 19
  • 20. Đề tài sinh viên nghiên cứu khoa học năm học 2013-2014 Hình 1.5. Sơ đồ nguyên lý của phương pháp phun sấy Nguyên lý của phương pháp này là sử dụng dung dịch chứa các ion và (tỷ lệ Ca/P = 1,67) phun vào thiết bị cùng với khí nén. Tốc độ phun dung dịch được điều chỉnh bằng áp suất khí nén và dòng khí khô sao cho phản ứng tạo HA xảy ra hoàn toàn, bột HA được sấy khô khi rơi đến đáy của cột thuỷ tinh gia nhiệt. Sản phẩm HA dạng bột được lấy ra định kỳ qua bộ phận lắng tĩnh điện. Đây là phương pháp hiện đại chế tạo bột HA năng suất cao, phù hợp với quy mô sản xuất vừa và lớn [20]. 1.2.5. Phương pháp điện hoá NCKH TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦ DẦU 1 Page 20
  • 21. Đề tài sinh viên nghiên cứu khoa học năm học 2013-2014 Hình 1.6. Sơ đồ nguyên lý của phương pháp điện hóa Nguyên tắc của phương pháp là sử dụng các thanh kim loại hoặc hợp kim làm điện cực catot hay anot. Các điện cực này được nhúng vào bể điện phân với chất điện giải là dung dịch bão hoà các ion và theo tỷ lệ Ca/P = 1,67 ở pH = 6 và nhiệt độ 600 C. Lớp màng HA được tạo ra trên vật liệu nền có chiều dày khoảng 100nm trong vòng 10 phút, chiều dày của lớp màng HA tăng theo thời gian catot hoặc anot hoá [11-12]. 1.2.6. Phương pháp thuỷ nhiệt Vật liệu HA được tổng hợp theo phương pháp thuỷ nhiệt thông qua sản phẩm trung gian CaO từ . Phản ứng thuỷ nhiệt tiếp theo trong hệ thiết bị ở nhiệt độ khoảng 2000 C, áp suất 10 - 15atm, thời gian 24 - 48 giờ [16, 19]. NCKH TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦ DẦU 1 Page 21
  • 22. Đề tài sinh viên nghiên cứu khoa học năm học 2013-2014 Sản phẩm phụ trong phản ứng trên cũng bị thuỷ nhiệt tạo HA theo các phản ứng xảy ra sau: Hình 1.7. Sơ đồ nguyên lý của hệ thiết bị phản ứng thủy nhiệt 1.2.7. Phương pháp composit Để chế tạo vật liệu composit chứa HA, cation được phân tán đều trong mạng lưới polyme sau đó các anion và được đưa vào dưới dạng dung dịch để phản ứng tạo thành các hạt tinh thể HA. Cũng có thể thực hiện phản ứng tạo ra các tinh thể HA trước, sau đó phân tán chúng vào mạng lưới polyme nhằm ngăn không cho các tinh thể HA kết khối lại với nhau. Việc sử dụng các polyme sinh học làm chất nền tạo điều kiện cho việc gia công, chế tạo các chi tiết dễ dàng hơn. Mặt khác các polyme này còn có khả năng liên kết với các tế bào sinh học NCKH TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦ DẦU 1 Page 22
  • 23. Đề tài sinh viên nghiên cứu khoa học năm học 2013-2014 thông qua các nhóm chức của mình. Đây cũng là ưu điểm vượt trội của vật liệu composit chứa HA [14]. Hình 1.8 mô tả tóm tắt quá trình tổng hợp HA bằng phương pháp composit với polymer chitosan (CS). Hình 1.8. Sơ đồ tổng hợp composit HA – CS 1.2.8. Phương pháp phản ứng pha rắn tổng hợp HA Đây là phương pháp tổng hợp HA trên cơ sở thực hiện phản ứng pha rắn ở nhiệt độ cao theo các phản ứng hóa học sau [4,6,15-16]. NCKH TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦ DẦU 1 Page 23
  • 24. Đề tài sinh viên nghiên cứu khoa học năm học 2013-2014 Phương pháp phản ứng pha rắn thường dùng để chế tạo HA dạng khối xốp. Hỗn hợp nguyên liệu rắn ban đầu được ép nén để tạo ra các chi tiết có hình dạng và độ xốp mong muốn. Sau phản ứng, sản phẩm vẫn giữ nguyên được hình dạng và cấu trúc xốp ban đầu. Chính nhờ những ưu điểm này mà phương pháp phản ứng pha rắn này thích hợp cho việc chế tạo các chi tiết ghép xương phức tạp. Các phương pháp nêu trên là những cơ sở khoa học trong việc tổng hợp vật liệu y sinh HA. Trên cơ sở các phương pháp trên, chúng tôi xây dựng một quy trình riêng để tổng hợp vật liệu nay từ nguồn nguyên liệu rẻ tiền là vỏ trứng. Chương 2 sẽ trình bày chi tiết quy trình này. CHƯƠNG 2. TỔNG HỢP VẬT LIỆU Y SINH HA TỪ VỎ TRỨNG NCKH TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦ DẦU 1 Page 24
  • 25. Đề tài sinh viên nghiên cứu khoa học năm học 2013-2014 1.1. Thực nghiệm tổng hợp HA từ vỏ trứng 2.1.1. Nguyên liệu và hóa chất - Vỏ trứng gà. - Các hóa chất có độ tinh khiết trên 99% được mua từ hang Sigma-Aldrich: (NH4)2HPO4, K2HPO4.3H2O, Na2SO4, MgCl2.6H2O, HNO3, HCl, NaCl, KCl, NaHCO3, CaCl2. 2.1.2. Dụng cụ và thiết bị - Erlen 250ml, Betker 500ml, Pipet, Chén sứ , Đũa thủy tinh, Buret, Bóp cao su, Giấy lọc, Ống đong 500ml, Tủ hút, Máy khuấy từ, Máy đo pH, Lò nung, Máy sấy, Cân phân tích. 2.1.3. Quy trình thực nghiệm Vỏ trứng sau khi thu gom, tách màng, rửa sạch bằng nước cất và đun sôi trong khoảng thời gian 20 phút. Sau đó vỏ trứng được đập nhỏ và bỏ vào lò nung theo 3 giai đoạn nhiệt: Bảng 2.1. Quy trình nung vỏ trứng theo các chế độ nhiệt Giai đoạn Nhiệt độ o C Thời gian Giai đoạn 1 0-450 1 giờ Giai đoạn 2 450-600 1 giờ Giai đoạn 3 600-900 30 phút NCKH TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦ DẦU 1 Page 25
  • 26. Đề tài sinh viên nghiên cứu khoa học năm học 2013-2014 Hình 2.1. Nung vỏ trứng Trong giai đoạn đầu vỏ trứng được nung tới 450o C và giữ nguyên trong khoảng thời gian là 1 giờ nhằm loại bỏ các thành phần hữu cơ của vỏ trứng. Giai đoạn 2 nhiệt độ được nâng lên 600o C và vỏ trứng được nung trong 1 giờ nhằm loại bỏ hoàn toàn thành phần hữu cơ và các tạp chất ra khỏi vỏ trứng. Giai đoạn cuối, vỏ trứng được nung từ 600o C lên 900o C và giữ nguyên ở 900o C trong 30 phút nhằm phân hủy phần khoáng canxicacbonat thành canxioxit và giải phóng khí cacbondioxit theo phản ứng sau: CaCO3 CaO + CO2 Sau khi nung xong, vỏ trứng chỉ còn lại khoáng CaO được hòa tan trong dung dịch axit nitric đậm đặc HNO3 68%. Phản ứng tỏa nhiệt và được thực hiện trong tủ hút. Cô cạn dung dịch bằng cách đun trên ngọn lửa đèn cồn. CaO + HNO3 Ca(NO3)2 + H2O NCKH TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦ DẦU 1 Page 26
  • 27. Đề tài sinh viên nghiên cứu khoa học năm học 2013-2014 Hình2.2. Dung dịch sau khi cô cạn. Tiếp theo dung trên đem lọc để loại bỏ tạp chất từ quá trình nung và thu được sản phẩm cần dùng là dung dịch canxinitrat Ca(NO3)2 tinh khiết. Hình 2.3. Lọc bỏ tạp chất trong dd Ca(NO3)2 Dung dịch canxinitrat Ca(NO3)2 thu từ quá trình lọc bên trên được cho từ từ vào dung dịch điamonihidrophotphat (NH4)2HPO4 để tổng hợp vật liệu HA. Hỗn hợp phản ứng được khuấy bằng máy khuấy từ trong khoảng 5h. Duy trì pH = 10 trong NCKH TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦ DẦU 1 Page 27
  • 28. Đề tài sinh viên nghiên cứu khoa học năm học 2013-2014 suốt quá trình phản ứng bằng cách thêm dung dịch NH3. Sản phẩm thu được có dạng dung dịch màu trắng sữa. Dưới đây là phản ứng tổng hợp HA: 10Ca(NO3)2 + 6(NH4)2HPO4 + 8NH4OH →Ca10(PO4)6(OH)2 + 20NH4NO3 + 6H2O Hình 2.4. Dung dịch đang khuấy trên máy từ Rửa sản phẩm nhiều lần bằng nước cất để loại bỏ NH3 dư thừa, để lắng dung dịch sau đó loại bỏ bớt nước. Hình 2.5. Rửa sản phẩm bằng nước cất NCKH TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦ DẦU 1 Page 28
  • 29. Đề tài sinh viên nghiên cứu khoa học năm học 2013-2014 Sản phẩm sau khi rửa sạch bằng nước cất được cho vào tủ sấy ở 120o C trong 8h để bay hơi hoàn toàn nước. Bột sản phẩm thu được tiếp tục nung trong thời gian 5h ở 1000o C nhằm kết tinh hoàn toàn vật liệu HA. Hình 2.6. Bột HA thu được sau khi nung ở 1000o C Quy trình tổng hợp HA từ vỏ trứng được tóm tắt bằng sơ đồ sau: Hình 2.7. Sơ đồ tổng hợp HA NCKH TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦ DẦU 1 Page 29
  • 30. Đề tài sinh viên nghiên cứu khoa học năm học 2013-2014 1.2. Thực nghiệm “In vitro” Vật liệu HA tổng hợp từ vỏ trứng được tiến hành thực nghiệm ‘‘in vitro’’ để kiểm tra xem có đạt yêu cầu của một vật liệu y sinh trước khi dùng cấy ghép trong cơ thể sống ‘‘in vivo’’. Đây là một thực nghịêm nhanh và đơn giản, nhằm thực hiện quá trình hoặc một phản ứng trong ống nghiệm, trong đĩa nuôi cấy ở bên ngoài cơ thể sống. Thực nghiệm ‘‘in vitro’’ được tiến hành bằng cách ngâm vật liệu trong dung dịch mô phỏng dịch thể người SBF (Simulated Body Fluid) để khảo sát khả năng hình thành khoáng xương mới sau ngâm. Dung dịch SBF (simulated body fluid) là dung dịch giả dịch thể người có thành phần các ion tương tự như máu trong cơ thể con người. Thành phần ion trong dung dịch được thể hiện trong bảng sau: Bảng 2.2. Nồng độ các ion trong dd SBF (10-3 mol/l) Ions Na+ K+ Ca2+ Mg2+ Cl- HCO3 - HPO4 2- SBF 142.0 5.0 2.5 1.5 148.8 4.2 1.0 Plasma 142.0 5.0 2.5 1.5 103.0 27.0 1.0 Để điều chế dd SBF, ta đi điều chế hai dung dịch riêng rẽ, gọi là Ca-SBF và P- SBF. Trộn hai dung dịch này thu được dung dịch SBF. Ưu điểm phương pháp này là dung dịch có thể được lưu trữ một vài tuần [21-22 ]. Đối với mỗi dung dịch Ca-SBF hoặc P-SBF, đong 990 ml nước cất, gia nhiệt trong 1 bể điều nhiệt và giữ ổn định ở 37°C (Body Temperature) trong suốt quá trình tổng hợp. Thêm các chất hóa học theo hàm lượng có trong bảng dưới, mỗi chất cách nhau 30 phút. Sử dụng cá từ để khuấy trộn dung dịch. Cả hai dung dịch Ca-SBF và P-SBF đều đc điều chỉnh pH=7,4 (môi trường dịch thể người), bằng cách sử dụng dung dịch HCl 6N. Sau đó thêm nước vào các bình để làm tròn thể NCKH TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦ DẦU 1 Page 30
  • 31. Đề tài sinh viên nghiên cứu khoa học năm học 2013-2014 tích 1000 ml. Khi cần dùng SBF, ta trộn những lượng V như nhau của cả hai dung dịch Ca-SBF và P-SBF thu được dung dịch SBF. Các dung dịch Ca-SBF và P-SBF đuợc dự trữ trong tủ lạnh ở 5-10°C, dùng cho 2-3 tuần. Bảng 2.3. Các hóa chất dùng tổng hợp dung dịch SBF Ca-SBF m (g) P-SBF m (g) Tris : C4H11NO3 6,057 Tris : C4H11NO3 6,057 CaCl2 0,555 KH2PO4, 3 H2O 0,457 MgCl2, 6 H2O 0,610 NaHCO3 0,706 KCl 0,447 NaCl 16,106 - C4H11NO3 : tris(hydroxymethyl)aminomethane, có tác dụng tạo ra dung dịch đệm có pH = const. 1.3. Phương pháp lý hóa đánh giá vật liệu Vật liệu HA tổng hợp từ vỏ trứng trước và sau thực nghiệm ‘‘in vitro’’ trong dung dịch giả dịch thể người SBF được đặc trưng lý hóa bằng các phương pháp phân tích hiện đại. Có nhiều phương pháp khác nhau để đặc trưng lý hóa vật liệu. Trong giới hạn của đề tài này, chúng tôi sử dụng hai phương pháp chính. Phương pháp nhiễu xạ tia X (X-ray diffraction XRD) nhằm xác định thành phần cấu trúc pha của vật liệu. Phương pháp kính hiển vi điện tử quét (Scaning electron microscope SEM) sử dụng để quan sát hình thái và cấu trúc bề mặt vật liệu. CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN NCKH TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦ DẦU 1 Page 31
  • 32. Đề tài sinh viên nghiên cứu khoa học năm học 2013-2014 3.1. Nhiễu xạ tia X phân tích vật liệu HA tổng hợp từ vỏ trứng trước và sau thực nghiệm ‘‘In vitro’’ 20 40 60 (002) HAch HAth Intensity(au) 2θ (304) (004) (213) (222) (310) (211) Hình 3.1. Giản đồ nhiễu xạ tia X của HA tổng hợp từ vỏ trứng Hình 3.1 trình bày giản đồ nhiễu xạ tia X của HA tổng hợp từ vỏ trứng (HAth). HA của hãng Sigma-Aldrich được sử dụng như phổ chuẩn (HAch). Quan sát nhiễu xạ đồ vật liệu HA tổng hợp từ vỏ trứng chúng ta có thể quan sát đầy đủ các pic đặc trưng như của HA chuẩn. Các pic đó lần lượt là 26o ; 32o ; 40o ; 46,5o ; 49,5o ; 53,2o và 64o (2ɵ). Các pic này lần lượt tương ứng với các mặt phẳng miller: (002); (211); (310); (222); (213); (004) và (304) trong mạng tinh thể HA [23-24]. Ngoài ra không có một pic lạ nào xuất hiện trong nhiễu xạ đồ của HA tổng hợp. Điều này NCKH TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦ DẦU 1 Page 32
  • 33. Đề tài sinh viên nghiên cứu khoa học năm học 2013-2014 khẳng định vật liệu HA tổng hợp được là hoàn toàn tinh khiết. Kết quả đạt được khẳng định vật liệu HA tổng hợp từ vỏ trứng hoàn toàn tương tự như HA chuẩn của hãng Sigma-Aldrich. Như vậy từ nguyên liệu rẻ tiền, chúng tôi đã xây dựng thành công quy trình tổng hợp vật liệu y sinh HA có chất lượng tốt. Quy trình tổng hợp này có thể mở ra một triển vọng sản xuất HA từ các nguyên liệu rẻ tiền để thay thế các sản phẩm ngoại nhập đang được sử dụng làm vật liệu trám răng, cấy ghép xương trong các cơ sở y tế tại Việt Nam. 20 40 60 HA5ng HAth Intensity(a.u) 2θ (304)(004) (213) (222) (310) (211) (002) Hình 3.2. Giản đồ nhiễu xạ tia X của HA tổng hợp sau 5 ngày ngâm trong SBF Hình 3.2. trình bày giản đồ nhiễu xạ tia X của vật liệu HA tổng hợp sau thực nghiệm ‘‘in vitro’’ năm ngày. Bột HA tổng hợp đã được ngâm trong dung dịch giả dịch thể người Similated Body Fluid (SBF) với tỷ lệ 1/2 (mg/ml). Thực nghiệm NCKH TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦ DẦU 1 Page 33
  • 34. Đề tài sinh viên nghiên cứu khoa học năm học 2013-2014 này nhằm đánh giá hoạt tính và khả năng tương thích sinh học của vật liệu y sinh HA. So sánh nhiễu xạ đồ của HA sau năm ngày ngâm với HA ban đầu, chúng ta có thể nhận thấy các pic nhiễu xạ của HA sau ngâm tù và bề rộng tăng hơn so với HA tổng hợp ban đầu. Kết quả này khẳng định sự tương tác giữa vật liệu HA tổng hợp và môi trường giả dịch thể người SBF. Sự tương tác dẫn tới sự phá hủy cấu trúc mạng tinh thể của HA cũ hình thành nên một lớp HA mới kém kết tinh hơn trên bề mặt HA cũ. Quá trình tương tác giữa bột HA tổng hợp và dung dịch SBF được giải thích bằng sự tan của HA trong môi trường SBF, sau đó tái kết tinh các ion Ca2+ , PO4 3- và OH- từ môi trường SBF để kết tinh thành lớp HA mới trên nền HA cũ. Chúng ta cũng nhận thấy rằng các pic đặc trưng của HA không biến đổi sau ngâm, tức là không hình thành pha mới khác với HA. Sự hình thành pha mới, khác với thành phần HA của khoáng xương, có thể dẫn tới sự không tương thích sinh học khi sử dụng vật liệu y sinh HA cho cấy ghép xương. Kết quả đạt được khẳng định hoạt tính sinh học của vật liệu HA tổng hợp qua sự hình thành một lớp Hydroxyapatite mới trên nền Hydroxyapatite cũ. Lớp khoáng xương HA mới hình thành này chính là cầu nối giữa vật liệu ghép và xương tự nhiên trong cấy ghép thực tế. Sauk hi ngâm trong SBF, bề mặt vật liệu HA tổng hợp chỉ hình thành lớp HA mới giống với thành phần của khoáng xương tự nhiên. Trong trường hợp xuất hiện pha mới khác HA có thể dẫn tới hiện tượng đào thải khi cấy ghép xương. Kết quả này khẳng định tính tương thích sinh học của vật liệu HA tổng hợp. 3.2. Ảnh SEM phân tích vật liệu HA tổng hợp từ vỏ trứng trước và sau thực nghiệm ‘‘In vitro’’ Hình 3.3. tập hợp các ảnh SEM của vật liệu HA tổng hợp từ vỏ trứng. Hình thái bề mặt vật liệu thể hiện sự không đồng đều của cấu trúc hạt, tạo ra các khe hở và cấu trúc xốp của vật liệu. Các khe hở và cấu trúc xốp của vật liệu y sinh tạo điều NCKH TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦ DẦU 1 Page 34
  • 35. Đề tài sinh viên nghiên cứu khoa học năm học 2013-2014 kiện thúc đẩy sự tương tác hóa học giữa vật liệu và môi trường sống. Các phản ứng bề mặt giữa vật liệu và môi trường tạo ra một lớp HA mới trên bề mặt vật liệu, lấp đầy các khe hở và lỗ xốp trong cấu trúc vật liệu ban đầu, làm cho miếng ghép xương nhân tạo gắn chặt và tạo liên kết bền vững với xương tự nhiên. Các tính chất này được chứng tỏ qua các ảnh SEM của vật liệu HA tổng hợp sau 5 ngày thực nghiệm ‘‘In vitro’’ ngâm trong dung dịch giả dịch thể người SBF, được tập hợp trong hình 3.4. Hình 3.3. Ảnh SEM của HA tổng hợp từ vỏ trứng NCKH TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦ DẦU 1 Page 35
  • 36. Đề tài sinh viên nghiên cứu khoa học năm học 2013-2014 Quan sát các ảnh SEM trong trình 3.4 chúng ta có thể nhận thấy sự thay đổi rõ rang hình thái bề mặt của vật liệu so với trước khi ngâm. Các tinh thể li ti hình thành trên bề mặt vật liệu và lấp đầy các khe hở tạo ra bề mặt vật liệu đặc sít. Qua phân tích các giản đồ nhiễu xạ tia X ở trên khẳng định sau 5 ngày ngâm trong dung dịch SBF, có sự hình thành lớp HA mới trên bề mặt vật liệu cũ, ngoài ra không phát hiện bất cứ một pha lạ nào. Phân tích này kết hợp với quan sát ảnh SEM sau 5 ngày ngâm khẳng định các tinh thể li ti hình thành trên bề mặt vật liệu là các tinh thể HA mới do sự kết tủa từ từ các ion Ca2+ , PO4 3- và OH- từ môi trường SBF. Nhờ sự hình thành của lớp HA mới này, vật liệu cấy ghép được gắn chặt vào phần xương tự nhiên, qua đó xương hỏng được tu sửa và làm đầy. Về cơ chế hoạt tính sinh học của vật liệu HA khi ngâm trong dung dịch SBF, chúng ta có thể giải thích bằng quá trình hòa tan HA cũ và kết tinh lại HA mới qua các giai đoạn sau [25-26]: Giai đoạn 1: Sự tan ra của HA dưới tác dụng của môi trường dung dịch SBF Ca10(PO4)6(OH)2 3[Ca3(PO4)2].Ca(OH)2 + H+ → Ca2+ + PO4 3- + OH- Giai đoạn 2: Khi các ion Ca2+ , PO4 3- , OH- trong dung dịch SBF đạt nồng độ bão hòa, chúng kết tủa lại thành một lớp giàu Ca và P. Lớp giàu Ca và P theo thời gian kết tinh thành một lớp HA mới. 10Ca2+ + 6PO4 3- + 2OH- → HA (mới) NCKH TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦ DẦU 1 Page 36
  • 37. Đề tài sinh viên nghiên cứu khoa học năm học 2013-2014 Hình 3.4. Ảnh SEM của HA tổng hợp sau 5 ngày ngâm trong dung dịch SBF NCKH TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦ DẦU 1 Page 37
  • 38. Đề tài sinh viên nghiên cứu khoa học năm học 2013-2014 CHƯƠNG 4. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Trong khuôn khổ và giới hạn của một đề tài sinh viên nghiên cứu khoa học, chúng tôi đã tiếp cận và tìm hiểu về vật liệu y sinh đặc biệt là vật liệu y sinh sử dụng như xương nhân tạo. Trong nhóm vật liệu y sinh dùng để cấy ghép xương, chúng tôi đặc biệt quan tâm tới vật liệu Hydroxyapatite HA và nghiên cứu, tìm hiểu các phương pháp tổng hợp vật liệu này. Từ các phương pháp tìm hiểu qua tài liệu, chúng tôi đã xây dựng một quy trình riêng để tổng hợp HA từ nguồn nguyên liệu rẻ tiền là vỏ trứng gà. Vật liệu sau tổng hợp được thực nghiệm ‘‘in vitro’’ để kiểm tra hoạt tính sinh học của nó qua việc hình thành lớp khoáng xương mới làm cầu nối trong cấy ghép xương. Vật liệu HA tổng hợp từ vỏ trứng trước và sau thực nghiệm ‘‘in vitro’’ được đặc trưng bằng hai phương pháp lý hóa hiện đại XRD và SEM. Các kết quả chính đạt được của đề tài nghiên cứu này là: - Xây dựng thành công quy trình riêng tổng hợp HA từ vỏ trứng gà. - Vật liệu HA tổng hợp được hoàn toàn tinh khiết và tương tự như sản phẩm thương mại uy tín của hãng Sigma-Aldrich. - Thử nghiệm ‘‘in vitro’’ khẳng định hoạt tính sinh học của vật liệu HA tổng hợp từ vỏ trứng qua việc hình thành một lớp khoáng xương mới trên bề mặt vật liệu cũ, lớp khoáng xương mới này là cầu nối ghép vật liệu nhân tạo và xương tự nhiên. Thực nghiệm này cũng khẳng định sự không hình thành pha mới ngoài HA trên bề mặt sau ngâm, điều này khẳng định bước đầu tính tương thích sinh học của vật liệu HA tổng hợp từ vỏ trứng. - 01 bài báo khoa học trên tạp chí chuyên ngành. Với các kết quả bước đầu đầy triển vọng, chúng tôi mong muốn có thể phát triển và hoàn thiện các nghiên cứu này trong khuôn khổ các đề tài tiếp theo. NCKH TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦ DẦU 1 Page 38
  • 39. Đề tài sinh viên nghiên cứu khoa học năm học 2013-2014 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] D. F. Williams, Definitions in Biomaterials, Consensus Conference for the European Society for Biomaterials, Chester, UK, 1986. [2] L. L. Hench, Bioceramics: From Concept to Clinic, Journal of the American Ceramic Society 1991; 74, 1487-1510. [3]. Pekka Ylinen, “ Academic Dissertation”, Applications of Coralline Hydroxyapatite with Bioabsorbable Containment and Reinforcement as Bone Graft Substitute, University of Helsinki, 2006. [4] . http://www.azom.com/details.asp?ArticleID=1462 , Cameron Chai, Besim Ben-Nissan. Hydroxylapatite, Thermal Stability Of Synthetic Hydroxylapatites. [5] Krylova E.A., Ivanov A.A., Krylov S.E., Plashchina I.G., Nefedov P.V. , Hydroxyapatite-Alginate Sructure as Living Cells Supporting System, N.N. Emanuel Institute of Biochemical Physics RAS, Russia, 2004. Methods, Universidade Federal de Santa Catarina, Florian´opolis, Brazil, Cx.P., 476, 88040-900, 2004. [6] M. I. Kay, R. A. Young and A. S. Posner, Crystal Structure of Hydroxyapatite, Nature 1964; 204, 1050-1052. [7] C. Damia and P. Sharrock, Bioactive coatings obtained at room temperature with hydroxyapatite and polysiloxanes, Materials Letters 2006; 60, 3192-3196. [8] E. Pirhonen et al. Bone grafting material, method and implant. Us Patent 2007. [9] K. C. Dee, D.A. Puleo and R. Bizios, An introduction to Tissue-Biomaterial interactions, New Jersey: John Wiley & Sons 2012. [10] P.C. Schmidt and R. Herzog, Calcium phosphate in pharmaceutical tableting, Pharmacy World and Science 1993. [11]. Shikhanzadeh M., “J. Mat. Sci. Let”, Bioactive Calcium Photphate Coating Prepared by Electrodeposition, Vol.10, p.1415-1417, 1991. NCKH TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦ DẦU 1 Page 39
  • 40. Đề tài sinh viên nghiên cứu khoa học năm học 2013-2014 [12]. Eliaz N., Sridhar T.M., “Suface Engineering”, Electrochemical and Electrophoretic Deposition of Hydroxyapatite for Orthopaedic Applications, Vol.21, No.3,2004. [13] Furcola, N.C.(2005), ASTM F-1088-04a. Standard specification for composition of hydroxyapatite for surgical implant, NJ, ASTM International. [14]. Fei Chen, Zhou-Cheng Wang and Chang-Jian Lin, “Materials Letters”, Preparation and characterization of nano-sized hydroxyapatite particles and hydroxyapatite/chitosan nano-composite for use in biomedical materials, Vol.57, Issue.4, p.858-861, 2002. [15]. Đỗ Ngọc Liên, Nghiên cứu qui trình tổng hợp bột và chế thử gốm xốp hydroxyapatit, Báo cáo tổng kết đề tài khoa học công nghệ cấp bộ, 2005 [16]. Milenko Markovic, Bruce O. Fowler, Ming S. Tung, “J. Res. Natl. Inst. Stand. Technol.”, Preparation and Comprehensive Characterization of a Calcium Hydroxyapatite Reference Materials, Vol.9, p.552-568, 2004. [17]. Guzmán Vázquez C., Piña Barba C., Munguia N., “Revista Mexicana de Fisica”, Stoichiometric Hydroxyapatite Obtained by Precipitation and Sol Gel Processes, Vol.51, No.3, p.284-293, 2005. [18]. U. Vijayalakshmi anh S. Rajeswari, “Trends Biomater. Artif. Organs”, Preparation and Characterization of Microcrystalline Hydroxyapatite Using Sol Gel Method,, Vol.19, No.2, p.57-62, 2006. [19]. Donadel K., Laranjeira M.C.M., Goncalves V.L., F´avere V.T., Structural, Vibrational and Mechanical Studies of Hydroxyapatite Produced by Wet-chemical Methods, Universidade Federal de Santa Catarina, Florian´opolis, Brazil, Cx.P., 476, 88040-900, 2004. [20]. Laurence D., Chow C., Bernard J. Hockey, “J. Res. Natl. Inst. Stand. Technol.”, Properties of Nanostructured Hydroxyapatite Prepared by a Spray Drying Technique, Vol.109, p.543-551, 2004. NCKH TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦ DẦU 1 Page 40
  • 41. Đề tài sinh viên nghiên cứu khoa học năm học 2013-2014 [21] T. Kokubo, H. Kushitani, S. Sakka, T. Kitsugi and T. Yamamuro, Solutions able to reproduce in vivo surface-structure changes in bioactive glass-ceramic A- W, Journal of Biomedical Materials Research 1990; 24, 721-734. [22] T. Kokubo and H. Takadama, How useful is SBF in predicting in vivo bone bioactivity, Biomaterials 2006; 27, 2907-2915. [23] Fiche JCPDF 09-432. [24] E. Dietrich, H. Oudadesse, A. Lucas-Girot and M. Mami, “In vitro” bioactivity of melt-derived glass 46S6 doped with magnesium, Journal of Biomedical Materials Research 2008; 88A, 1087-1096. [25] L. L. Hench, Bioactive ceramics, in Bioceramics: materials characteristics versus in vivo behaviour, Ed. P. Ducheyne & J. Lemons Annals of NY Academy of science 1988. [26] L. L. Hench, R. J. Splinter, W. C. Allen and T. K. Jr. Greenlee, Bonding Mechanisms at the Interface of Ceramic Prosthetic Materials, Journal of Biomedical Materials Research 1972; 2, 117-141. NCKH TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦ DẦU 1 Page 41