TRƯỜNG ĐẠI HỌC DƯỢC HÀ NỘI KHOA HÓA DƯỢC BÀI TIỂU LUẬN Đề tài KỸ THUẬT TỔNG HỢP POLYMER ỨNG DỤNG TRONG NGÀNH DƯỢC HÀ NỘI 2022 Nhóm Nhóm 3 Tổ 2 Khoa Công nghệ Hóa Dược Bộ môn Hóa Hữu Cơ Môn Hợp chất ca[.]
TRƯỜNG ĐẠI HỌC DƯỢC HÀ NỘI KHOA HÓA DƯỢC BÀI TIỂU LUẬN Đề tài: KỸ THUẬT TỔNG HỢP POLYMER ỨNG DỤNG TRONG NGÀNH DƯỢC Nhóm Khoa Bộ mơn Mơn : Nhóm - Tổ : Cơng nghệ Hóa Dược : Hóa Hữu Cơ : Hợp chất cao phân tử HÀ NỘI - 2022 TRƯỜNG ĐẠI HỌC DƯỢC HÀ NỘI KHOA HÓA DƯỢC BÀI TIỂU LUẬN NHÓM – TỔ KỸ THUẬT TỔNG HỢP POLYMER ỨNG DỤNG TRONG NGÀNH DƯỢC KỸ THUẬT QUAY ĐIỆN ELECTROSPINNING HỌC PHẦN CÁC HỢP CHẤT CAO PHÂN TỬ Người hướng dẫn: PGS TS Vũ Trần Anh Ths Ngơ Xn Hồng Ths Bùi Thị Thanh Hà Người thực hiện: Nguyễn Ngọc Anh Lê Thị Tâm Băng Ngô Hồng Duy Phùng Thị Hậu Mai Uyền Hương Đào Thị Khánh Ly Nguyễn Mai Ngân Phạm Đăng Nguyên HÀ NỘI – 2022 2091007 2091013 2091018 2091027 2091032 2091042 2091047 2091048 LỜI CẢM ƠN Lời đầu tiên, chúng em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến thầy mơn Hóa Hữu Cơ - khoa cơng nghệ Hóa Dược Trong suốt q trình học tập tìm hiểu mơn học Hợp chất cao phân tử, chúng em nhận quan tâm giúp đỡ, hướng dẫn tận tình, tâm huyết thầy mơn Bộ mơn giúp chúng em tích lũy thêm nhiều kiến thức để có nhìn sâu sắc hoàn thiện học tập nghiên cứu Thơng qua tiểu luận này, chúng em xin trình bày tìm hiểu vấn đề Kỹ thuật tổng hợp Polymer ứng dụng ngành Dược Hợp chất cao phân tử gửi đến môn Có lẽ kiến thức vơ hạn mà tiếp nhận kiến thức thân người tồn hạn chế định Do q trình hồn thành tiểu luận, chắn khơng tránh khỏi thiếu sót Bản thân chúng em mong nhận đóng góp đến từ mơn để tiểu luận chúng em hồn thiện Kính chúc thầy mơn có thật nhiều sức khỏe, hạnh phúc thành công đường nghiệp giảng dạy Chúng em xin chân thành cảm ơn! Nhóm – Tổ – Lớp H1K1 MỤC LỤC MỤC LỤC HÌNH ẢNH ĐẶT VẤN ĐỀ KỸ THUẬT ELECTROSPINNING NGUỒN GỐC & PHÁT TRIỂN I Nguồn gốc Phát triển 10 II CẤU TẠO 12 Khối cao áp 14 Khối cấp nguyên liệu 14 Khối thu 15 III NGUYÊN TẮC HOẠT ĐỘNG VÀ CHI TIẾT QUÁ TRÌNH 16 Nguyên tắc hoạt động electrospin 16 Chi tiết trình 18 IV PHÂN LOẠI 22 Hấp thụ vật lý 23 Pha trộn điện quay 24 Quay điện đồng trục 24 Cố định cộng hóa trị 25 V THÔNG SỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN SỢI ELECTROSPUN 26 VI TÍNH CHẤT CỦA SỢI NANO 32 Tính chất nhiệt 32 Tính chất học 33 VII ỨNG DỤNG 33 Trong y sinh 34 1.1 Băng vết thương 34 1.2 Liệu pháp điều trị ung thư 35 1.3 Kỹ thuật mô 36 1.3.1 Sợi nano cho kỹ thuật mô da 37 1.3.2 Sợi nano cho kỹ thuật mô thần kinh 38 1.3.3 Sợi nano cho kỹ thuật mô tim 39 1.3.4 Sợi nano cho kỹ thuật mô xương 40 1.4 Thiết bị thay y tế 41 1.5 Vận chuyển loại thuốc 42 Trong môi trường 43 Trong lượng, xúc tác 43 KẾT LUẬN 44 TÀI LIỆU THAM KHẢO 46 HÌNH ẢNH Hình Thí nghiệm William Gilbert Hình Bằng sáng chế kĩ thuât electrospinning Hình Mơ tả phương pháp sản xuất mạng sợi tổng hợp từ nhiều Polymer chất Hình Mơ tả q trình kéo sợi Cellulose Acetate dung môi Aceton Hình Hình dạng giọt nước tăng dần điện áp Hình Hình nón Taylor Hình Hệ thống quay điện theo chiều thẳng đứng 13 Hình Hệ thống quay điện theo chiều ngang 13 Hình Thiết bị electrospinning 13 Hình 10 Khối cao áp 14 Hình 11 Khối cấp nguyên liệu 15 Hình 12 Khối thu 15 Hình 13 Thiết lập mơ hình Electrospinning 16 Hình 14 Sự phân bố điện tích hình dạng hình nón Taylor 18 Hình 15 Thiết lập thử nghiệm trình quay điện 19 Hình 16 Giản đồ dạng ổn định khác xuất từ hình nón Taylor 21 Hình 17 Giản đồ chế độ khác tia điện tích xuất từ hình nón Taylor 21 Hình 18 Giản đồ vùng khác trình quay điện 22 Hình 19 Kỹ thuật chế tạo sợi electrospun nạp phân tử sinh học 23 Hình 20 Hình ảnh SEM cho thấy sợi nano PAN đồng kết hợp với polyme PEG.(polyethylene glycol) 27 Hình 21 Hình ảnh SEM cho thấy sợi nano PVP phân nhánh 27 Hình 22 Hình ảnh SEM cho thấy sợi nano PCL có đính hạt 28 Hình 23 Sơ đồ minh họa đặc tính mong muốn sản phẩm băng vết thương 34 Hình 24 Liệu pháp điều trị ung thư 36 Hình 25 Sợi nano cho kỹ thuật mô thần kinh 37 Hình 26 Các góc nhìn đẳng áp việc tái tạo 3D dây thần kinh 38 Hình 27 Kỹ thuật mô, sủa chữa nội sinh 40 Hình 28 Ghép xương kĩ thuật mô 41 Hình 29 Sợi electrospun dùng hoạt động phẫu thuật 42 Hình 30 Giải phóng thuốc từ sợi nano electrospun 42 Hình 31 Màng lọc khơng khí 43 Hình 32 Vị trí sợi nano electrospun DSSC 43 ĐẶT VẤN ĐỀ Sợi nano polymer loại vật liệu thu hút nhiều quan tâm nghiên cứu chục năm trở lại chúng có bề mặt riêng lớn, dễ biến tính thành phần tính chất để phù hợp với mục đích ứng dụng Màng sợi nano polymer đánh giá có hiệu cao sử dụng lĩnh vực: xúc tác, chất mang xúc tác, chất hấp phụ, màng lọc khí nước, cảm biến… Hiện nay, electrospinning kỹ thuật phổ biến để chế tạo sợi nano polymer với đường kính đạt khoảng từ nm đến µm Về nguyên tắc, kỹ thuật electrospinning sử dụng điện trường mạnh áp lên giọt dung dịch polymer đẩy từ đầu mao quản (kim phun) Khi điện áp đạt đến giá trị tối ưu, lực tương tác tĩnh điện thắng sức căng bề mặt dung dịch tạo dòng dung dịch di chuyển từ đầu kim phun đến thu sản phẩm Khi đó, dịng dung dịch kéo dãn, uốn, vắt đồng thời bay dung môi Kết thu sản phẩm thu sợi polymer xếp ngẫu nhiên có trật tự tùy thuộc cấu trúc thu sản phẩm Do đó, có nhiều yếu tố ảnh hưởng đến khả thu sợi, hình thái sợi, đường kính sợi, phân bố đường kính sợi cấu trúc bề mặt sợi Các yếu tố kể đến khối lượng phân tử polymer, nồng độ dung dịch polymer, độ nhớt, điện áp, tốc độ phun sợi, khoảng cách từ kim phun đến thu sản phẩm, độ ẩm, dung môi Kỹ thuật trở nên quan trọng công nghiệp gần nhờ vào việc khám phá đặc tính tuyệt vời sợi electrospun nhiều ứng dụng Y Dược Sợi nano electrospun đưa vào ứng rộng ngày rộng rãi, góp phần khơng nhỏ cho phát triển ngành Y Dược nói riêng ngành nghề khác nói chung đặc tính độ xốp cao, diện tích bề mặt lớn, đặc tính học kiểm sốt hình thái thay đổi Sợi nano electrospun có ứng dụng quan trọng lĩnh vực y dược giải phóng thuốc có kiểm sốt , kỹ thuật mơ, băng bó vết thương y tế Trong tiểu luận này, chúng em khảo sát cách có hệ thống ảnh hưởng thơng số nồng độ dung dịch, dung môi, điện áp, tốc độ bơm, khoảng cách từ đầu kim phun tới thu sản phẩm, hình thái sợi, đường kính trung bình phân bố đường kính sợi nano electrospun chế tạo kỹ thuật electrospinning Các tính chất ứng dụng bật của sợi nano electrospun đưa báo cáo KỸ THUẬT ELECTROSPINNING I NGUỒN GỐC & PHÁT TRIỂN Nguồn gốc Electrospinning hay electrostatic spinning công nghệ để xử lý dung dịch polyme nấu chảy thành sợi vi mơ nano Thí nghiệm electrospinning dựa thí nghiệm trước với chất lỏng lĩnh vực điện Ở đầu kỷ XVII, báo cáo ảnh hưởng điện tích giọt chất lỏng ghi nhận Khi William Gilbert bắt đầu quan tâm nghiên cứu hành vi tượng từ trường tĩnh điện [1] William Gilbert cho giọt nước rớt bề mặt khơ phẳng Ơng quan sát thấy mảnh hổ phách mang điện phù hợp Thí nghiệm William Gilbert đưa đến gần giọt nước đó, tạo thành hình nón giọt nhỏ bắn từ đỉnh hình nón: quan sát ghi lại tượng electrospraying (phun điện) (Hình 1) Hình Thí nghiệm William Gilbert Năm 1882, Lord Rayleigh báo cáo chế ổn định thủy động lực học tia chất lỏng có khơng có điện trường tác dụng Ông nghiên cứu chế ổn định trình quay điện phát lực tĩnh điện vượt qua sức căng bề mặt, chất lỏng phát dạng tia nhỏ Năm 1902 1903, J.F.Cooley W.J.Morton nộp sáng chế electrospinning - thiết bị phun chất lỏng cách sử dụng điện tích[2] ( Hình 2) Năm 1914, John Zeleny cơng bố cơng trình nghiên cứu hoạt động giọt chất Hình Bằng sáng chế kĩ lỏng cuối mao quản kim loại[3] Ông thuât electrospinning cố gắng lập mơ hình tốn học hành vi chất lỏng lực tĩnh điện Zeleny báo cáo phát tia chất lỏng dạng sợi mịn từ giọt chất lỏng tích điện có điện Đây coi nguồn gốc nguyên lý kỹ thuật quay kim điện đại Năm 1929, Hagiwaba tiến hành điều chế tơ nhân tạo điện tích Từ 1931 - 1944, Anton Formhals cơng bố 22 sáng chế electrospinning Năm 1934, Formhals nộp sáng chế mô tả thiết bị sản xuất sợi nhân tạo sử dụng điện tích[4] Tuy nhiên, phương pháp sản xuất sợi nhân tạo sử dụng điện trường thử nghiệm từ lâu trước đó, chưa trở nên quan trọng số lo ngại kỹ thuật ứng dụng sợi sản xuất, Formhals phát triển Formhals mô tả q trình kéo sợi cellulose acetate dung mơi aceton, sáng chế Q trình kéo sợi Formhals có khả tạo sợi thẳng hàng song song thiết bị nhận theo cách mà sợi tháo cách dễ dàng (Hình 4) Hình Mơ tả q trình kéo sợi Cellulose Acetate dung mơi Aceton Hình Mơ tả phương pháp sản xuất mạng sợi tổng hợp từ nhiều Polymer chất Sau đó, vào năm 1940, Formhals nộp sáng chế khác mô tả phương pháp sản xuất mạng sợi tổng hợp từ nhiều polyme chất cách quay điện sợi polyme chuyển động[5] (Hình 3) Năm 1936, C.L Norton phát electrospinning từ chất nóng chảy khơng cịn cần phải sử dụng vụ nổ khơng khí để hỗ trợ hình thành sợi[2] Năm 1938, N.D Rozenblum I.V Petryanov-Sokolov sản xuất sợi electrospun[2] Vào đầu năm 1960, nghiên cứu chế hình thành phản lực Geoffrey Ingram Taylor tiên phong Sau đó, vào năm 1969, Taylor nghiên cứu hình dạng giọt nước xuất đầu ống mao dẫn, điện trường đặt vào, có dạng hình nón phản lực chất lỏng phát từ đỉnh hình nón (Hình 5) Hình Hình dạng giọt nước tăng dần điện áp Hình dạng hình nón nhà nghiên cứu sau gọi “hình nón Taylor” tài liệu sau (Hình 6) Hình Hình nón Taylor ...TRƯỜNG ĐẠI HỌC DƯỢC HÀ NỘI KHOA HÓA DƯỢC BÀI TIỂU LUẬN NHÓM – TỔ KỸ THUẬT TỔNG HỢP POLYMER ỨNG DỤNG TRONG NGÀNH DƯỢC KỸ THUẬT QUAY ĐIỆN ELECTROSPINNING HỌC PHẦN CÁC HỢP CHẤT CAO PHÂN TỬ... nghiên cứu Thông qua tiểu luận này, chúng em xin trình bày tìm hiểu vấn đề Kỹ thuật tổng hợp Polymer ứng dụng ngành Dược Hợp chất cao phân tử gửi đến mơn Có lẽ kiến thức vô hạn mà tiếp nhận kiến... VII ỨNG DỤNG 33 Trong y sinh 34 1.1 Băng vết thương 34 1.2 Liệu pháp điều trị ung thư 35 1.3 Kỹ thuật mô 36 1.3.1 Sợi nano cho kỹ thuật