Tài liệu TỔNG HỢP VÀ NGHIÊN CỨU HOẠT TÍNH SINH HỌC CỦA VẬT LIỆU Y SINH HYDROXYAPATITE (HA) TỪ VỎ TRỨNG

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 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 NCKH TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦ DẦU 1 Page 2 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 1000oC……………………………..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 UBND TỈNH BÌNH DƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦ DẦU MỘT CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự do – Hạnh phúc THÔNG TIN VỀ SINH VIÊN CHỊU TRÁCH NHIỆM CHÍNH THỰC HIỆN ĐỀ TÀI I. SƠ LƯỢC VỀ SINH VIÊN: Ảnh 4x6 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: [email protected] 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 Xác nhận của lãnh đạo khoa (ký, họ và tên) NCKH Ngày 01 tháng 04 năm 2014 Sinh viên chịu trách nhiệm chính thực hiện đề tài (ký, họ và tên) TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦ DẦU 1 Page 7 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: [email protected] 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: [email protected] Điện thoại: 01685751291 Các thành viên tham gia đề tài: TT Họ và tên Lớp, Khóa 1 Lê Thị Thu Thắm D12HH01 2 Võ Oanh Kiều C12H001 3 Lê Thị Hồng Trâm C12H001 Chữ ký 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 niệm: 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 - SiO 2 - Na2O P2O5..), các xi măng y sinh, các kim loại trơ như Ti, Ni…Trong đó Hydroxyapatite NCKH TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦ DẦU 1 Page 12 Đề tài sinh viên nghiên cứu khoa học năm học 2013-2014 (HA) là một trong những vật liệu đa năng được sử dụng với mục đích cấy ghép 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. NCKH TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦ DẦU 1 Page 13 Đề tài sinh viên nghiên cứu khoa học năm học 2013-2014 Hình 1.1. Một số hình ảnh ứng dụng của vật liệu Hydroxyapatite (HA) 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 (oC) và sôi ở 2850 (oC). 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: NCKH TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦ DẦU 1 Page 14 Đề tài sinh viên nghiên cứu khoa học năm học 2013-2014 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: 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 NCKH TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦ DẦU 1 Page 15 Đề tài sinh viên nghiên cứu khoa học năm học 2013-2014 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 Ca 2+, PO43- 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 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]. NCKH TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦ DẦU 1 Page 16 Đề tài sinh viên nghiên cứu khoa học năm học 2013-2014 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 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 NCKH TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦ DẦU 1 Page 17 Đề tài sinh viên nghiên cứu khoa học năm học 2013-2014 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, NH 2, 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(NO 3)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]. 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: NCKH TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦ DẦU 1 Page 18 Đề tài sinh viên nghiên cứu khoa học năm học 2013-2014 Sơ đồ nguyên lý của phương pháp kết tủa được thể hiện qua hình 1.4. 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 NCKH , với các hợp chất tạo gel như TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦ DẦU 1 , Page 19 Đề tài sinh viên nghiên cứu khoa học năm học 2013-2014 , được chuẩn bị theo tỷ lệ nhất định vào nước cất. Khuấy và gia nhiệt dung dịch này đến nhiệt độ 60 – 70 0C trong khoảng 3 – 4 giờ, gel có chứa hợp chất HA sẽ được tạo thành. Sau đó, sấy gel ở nhiệt độ khoảng 120 0C trong vòng 24 giờ và nung ở nhiệt độ 750 – 900 0C 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 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 NCKH TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦ DẦU 1 Page 20