Đang tải... (xem toàn văn)
Bài viết Tổng hợp và khảo sát khả năng hình thành apatit của khuôn định dạng trên cơ sở polyme phân hủy sinh học chitosan tập trung vào việc chế tạo và đánh giá hoạt tính của khung định dạng 3D dựa trên nền vật liệu HAp và chitosan.
Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2018 ISBN: 978-604-82-2548-3 TỔNG HỢP VÀ KHẢO SÁT KHẢ NĂNG HÌNH THÀNH APATIT CỦA KHUÔN ĐỊNH DẠNG TRÊN CƠ SỞ POLYME PHÂN HỦY SINH HỌC CHITOSAN Lưu Trường Giang Trường Đại học Thủy lợi, email: luutruonggiang@tlu.edu.vn GIỚI THIỆU CHUNG Trong năm trở lại đây, có nhiều tiến việc sử dụng vật liệu nhân tạo để phẩu thuật cấy ghép, nhằm chữa trị cho phận thể bị thương khuyết tật, có mơ xương Đáng ý kỹ thuật sử dụng vật liệu composite sinh học có tác dụng kích thích dẫn tạo xương Các loại compozit tổng hợp cách phân tán vật liệu có hoạt tính sinh học vật liệu phù hợp tạo hình thành khung định dạng 3D (scaffold), sau cấy ghép vào vị trí cần chữa trị Chitosan vật liệu phù hợp cho chế tạo scaffold đáp ứng hầu hết yêu cầu cần có vật liệu Các nghiên cứu chitosan ứng dụng kỹ thuật mô xương gần tập trung việc cải thiện tính chất học sinh học chitosan thông qua việc kết hợp với chất khác như: gelatin, wollastonit… Trong đó, vật liệu gốm y sinh quan tâm đặc biệt, bật hydroxy apatit (HAp) Trong nghiên cứu này, tác giả tập trung vào việc chế tạo đánh giá hoạt tính khung định dạng 3D dựa vật liệu HAp chitosan PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Phương pháp sử dụng để tổng hợp vật liệu HAp/chitosan nghiên cứu phương pháp đổ dung môi rửa hạt Ưu điểm phương pháp vật liệu chế tạo có độ xốp cao, kích thước lỗ xốp lớn Thiết bị đơn giản, dễ thực Trong thí nghiệm này, hai mẫu vật liệu tổng hợp, mẫu số khơng có HAp thành phần, mẫu số chứa 20% HAp so với khối lượng Chitosan thành phần Hòa tan 0,48g chitosan lọ thủy tinh chứa 24ml dung dịch CH3 COOH 3% máy khuấy từ, điều chỉnh tốc độ khuấy 450 vòng/phút, nhiệt độ phòng, Cân 0,096g HAp ống fancol dung tích 15ml, thêm vào 1,5ml nước deion siêu âm Sau dung dịch chitosan khuấy trộn 2-3 giờ, nhỏ từ từ huyền phù HAp vào dung dịch chitosan, tiếp tục khuấy trộn hỗn hợp Sau giờ, hỗn hợp trộn với 16g NaCl (kích thước hạt muối 405- 450 µm), hỗn hợp Chitosan/HAp (CS/HAp) muối đổ đĩa thủy tinh kích thước 5,5cm Dùng que khuấy đảo trộn cho hạt muối bao phủ lớp gel chitosan Hỗn hợp thu được, để tủ hút giờ, sau sấy 60o C 36 Sau sấy, đĩa vật liệu ngâm dung dịch NaOH 10% 30 phút, sau rửa lại nhiều lần nước cất lần Sau đó, sản phẩm đem sấy khơ, cuối thu miếng vật liệu xốp HAp/ Chitosan Vật liệu sau tạo thành đánh giá đặc trưng cấu trúc phương pháp phân tích đại: Kính hiển vi điện tử quét (SEM), nhiễu xạ tia X (XRD), phổ hồng ngoại (IR) Ngoài ra, vật liệu dũng đo độ xốp thử nghiệm hoạt tính sinh học cách nuôi cấy môi trường dung dịch giả plasma 464 Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2018 ISBN: 978-604-82-2548-3 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU polymer giữ nguyên hình dạng so với nguyên liệu ban đầu Điều khẳng định kết phân tích FTIR XRD chitosan HAp khơng phản ứng với q trình tổng hợp tách làm hai pha riêng biệt Các kết phân tích XRD, FTIR SEM cho phép khẳng định tổng hợp thành công khung HAp/chitosan, hạt HAp phân bố mạng lưới Chitosan Hình Ảnh chụp mẫu vật liệu HAp/Chitosan sau tổng hợp Các ảnh SEM cho thấy, khung định dạng chitosan HAp/chitosan tổng hợp có cấu trúc xốp, kích thước lỗ xốp lớn khả liên thơng lỗ xốp cao Các kết đo đạc tính tốn phần mềm ImageJ cho thấy, kích thước lỗ xốp khung định dạng chitosan đạt 209 ± 60 µm, khung định dạng HAp/chitosan đạt 196 ± 30 µm Đây điều kiện thuận lợi cho việc thực trao đổi chất việc di chuyển tế bào vào vật liệu trình cấy ghép, kích thước tế bào nhân thc ch vo khong 10ữ100 àm Tuy nhiờn, c hai mẫu vật liệu, kích thước hình dạng lỗ xốp biến động nhiều Chưa đạt đồng mong muốn Hình Giản đồ phổ hồng ngoại IR mẫu vật liệu Chitosan,HAp HAp/Chitosan Phổ hồng ngoại chitosan/HAp thể đầy đủ dải phổ, đỉnh pic nhóm chức quan trọng hai chất nguyên liệu ban đầu ( dải 3200÷3600 cm-1 nhóm OH NH2 , đỉnh 2935 cm-1 2855 cm-1 nhóm -CH2 , đỉnh 1670 cm-1 nhóm NH2 , đỉnh 1050 cm-1 nhóm NH2 ) Điều chứng tỏ chitosan HAp khơng xảy phản ứng hóa học HAp phân tán mạng lưới compozit Hình 2: Ảnh chụp SEM mẫu HAp/Chitosan Hình ảnh SEM khung định dạng HAp/chitosan độ phóng đại cao hơn, cho Hình Giản đồ nhiễu xạ tia X mẫu thấy rõ thành phần cấu tạo khung Chitosan,HAp HAp/Chitosan HAp/chitosan bao gồm pha liên tục Giản đồ XRD mẫu chitosan cho chitosan pha phân tán HAp Các hạt HAp dạng hình que phân tán đồng vào thấy có pic góc quay 465 Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2018 ISBN: 978-604-82-2548-3 2θ = 20o Giản đồ mẫu bột HAp thấy xuất nhiều pic đặc trưng tồn dạng tinh thể hình que Trong đó, đặc trưng pic vị trí góc quay 2θ = 31,5o đạt giá trị cực đại Mặt khác, HAp tồn dạng tinh thể hình que nên giản đồ XRD cịn nhiều pic góc 2θ khác Tương tự phổ FTIR, từ giản đồ XRD khung định dạng HAp/chitosan dễ dàng thấy pha trộn giản đồ chitosan HAp Cụ thể, pic đặc trưng chitosan góc quay 2θ = 20o xuất Các pic đặc trưng HAp góc quay 2θ = 31,5o ; 40o ; 50o thể giản đồ XRS HAp/chitosan gian Với vật liệu Chitosan/HAp, mốc ngày khó để tìm vùng phát triển khoáng apatit, điểm khoáng mọc nằm rải rác Ở mốc 10 ngày, khống apatit phát triển lớn hơn, hình thành nên đám lớn bắt đầu liên kết lại với Trên ảnh chụp SEM vật liệu sau nuôi cấy 10 ngày cho thấy vật liệu ban đầu xuất đám màu trắng, đám khống apatit phát triển q trình ni cấy Ở độ phóng đại cao hơn, hình dạng apatit thể rõ ràng với cánh xếp lại với thành bơng, đồng thời bơng có cấu trúc xốp giống đám san hơ, cấu trúc thành phần khoáng xương tự nhiên KẾT LUẬN Hình Ảnh SEM mẫu HAp/Chitosan sau thời gian nuôi cấy môi trường SBF Tổng hợp thành công khung định dạng xốp Chitosan HAp/chitosan phương pháp đổ dung môi rửa hạt Hai vật liệu HAp Chitosan phân tán đồng vào nhau, không bị biến tính xảy phản ứng phụ Khung định dạng có độ xốp cao, thể hoạt tính dẫn tạo xương tốt, dẫn tạo hình thành khống apatit vật liệu khung q trình ni cấy 10 ngày dung dịch SBF Phương pháp nuôi cấy mẫu scaffold tổng TÀI LIỆU THAM KHẢO hợp nhân tạo môi trường dung dịch giả plasma SBF giúp đánh giá hoạt tính sinh học [1] Bianco A, Cacciotti I, Lombardi M, Montanaro L (2009), Si-substituted vật liệu việc dẫn tạo tinh thể canxit hydroxyapatite nanopowders: synthesis, phốt phát, hướng tới việc đánh giá khả thermal stability and sinterability, Mater dẫn tạo xương ứng dụng y khoa Trong Res Bull, 44, pp 345–54 nghiên cứu này, mẫu khung định dạng [2] Bose S, Banerjee A, Dasgupta S, chitosan HAp/ chitosan thực Bandyopadhyay A (2009), Synthesis, nuôi cấy SBF Theo phân tích Proces sing, Mechanical, and Biological xác định thành phần cấu trúc, bề mặt property characterization of khung chitosan HAp/chitosan trước hydroxyapatite whisker-reinforced nuôi cấy hoàn toàn trơn nhẵn Sau vật hydroxyapatite compos ites, J Am Ceram liệu đem nuôi cấy dung dịch Soc, 92, pp 323–330 SBF với mốc thời gian ngày, ngày 10 ngày Vật liệu phân tích SEM Ảnh SEM chụp vào thời gian cho thấy, vật liệu khung Chitosan không thấy xuất apatit tất mốc thời 466 ... ứng với trình tổng hợp tách làm hai pha riêng biệt Các kết phân tích XRD, FTIR SEM cho phép khẳng định tổng hợp thành công khung HAp /chitosan, hạt HAp phân bố mạng lưới Chitosan Hình Ảnh chụp... thấy rõ thành phần cấu tạo khung Chitosan, HAp HAp /Chitosan HAp /chitosan bao gồm pha liên tục Giản đồ XRD mẫu chitosan cho chitosan pha phân tán HAp Các hạt HAp dạng hình que phân tán đồng vào thấy... SBF Tổng hợp thành công khung định dạng xốp Chitosan HAp /chitosan phương pháp đổ dung môi rửa hạt Hai vật liệu HAp Chitosan phân tán đồng vào nhau, khơng bị biến tính xảy phản ứng phụ Khung định