SO KHOA HOC VA CONG NGHT TP HCM việ n trư ờn g TRUNG TAM THIET KE CHE TAO THIET BI MO! yề nt m hu to àn ộc vă trư nv ờn ui gC lò ng ao liê đẳ n h ng ệ p Cơ hị ng ng Th D ị ươ ch ng vụ Tp th HC ôn gt M in -T hư TAI Nghien cum cht tuo vlat lieu thtly tinh hout tinh sinh hoc Si02 - CaO - Na2O - P205 ling dung tram rang 3kr, Chii nhiem de tali: TS Bui Xuan Vtrcmg Ph6ng QLKHCN&HTQT Để xe Bả n qu CD Ong 11111611g Tp HCM Tp HCM, thang 11/2014 D6 tai Neptech MUC LUC Liri cant crn Chuang T'Ong quan v'e vat 1iu y sinh xtrcrng nhan t90 • y sinh • 1.1.2 Phan loai trư ờn 1.1.1 Khai niem 1.2.Vat lieu y sinh xuang nhan tao yề nt m hu to àn ộc vă trư nv ờn ui gC lò ng ao liê đẳ n h ng ệ p Cơ hị ng ng Th D ị ươ ch ng vụ Tp th HC ôn gt M in -T hư 1.2.2 Ghep xtrang sir citing vat 1iu y sinh nhan tao việ n 1.2.1 Str-ghep )(ming ttr nhien 1.3: Vat lieu xtrong nhan tao Thüy tinh hoat tinh sinh h9c SiO - Na20 - CaO - P205 1.3.1.Giâithiuvthüytinh 1.3.2 Thanh phan, cu trac tinh chAt hoa h9c cUa thily tinh , 1.3.3 Tinh ChAt h6a hoc cüa thily tinh 1.3.4 Cac-plitrang phap C6ng h9p thity tinh hoat tinh sinh h9c Chuang Quy trinh nhiet d tiing hqp thilytiith ho9t tinh'sinh h9c 45Si02 - 24,5Ca0 724,5Na20 2.1 Nguyen lieu va h6a chit 2.2, Dting cti va thiet bi 2.3 Quy trinh thgc nghierri- 2.2.1 Xfry loai 1)6 tap chit tir cat trang bang phuang phap h6a h9c •9 2.2.2 Tinh toan phi lieu nAu thily tinh 11 2.2.3 Quy trinh nAu thily tinh 12 Chuang Dinh gia vat li'eu bang cac phtrung pita') IS, Ma SEM, XRD 17 Để - 17 3:1.1 Phan tich -giaR nhiL xa tia X (XRD) 17 3.1.2 Quan sat bang kinh hie'n vi qua din dr (SEM) 19 3.2: K.& qua phan tich bOt vat lieu thily tinh bang phtrang phap XRD va SEM 20 3.2.1 Phan tich cAu true thily tinh bang XRD 20 3.2.2 Phan tich hinh thai be' mat bOt thiiy tinh bang SEM 21 xe Bả n qu thieu v phuotg phap Chuang Thtic nghi'ent "in vitro" kiem tra ho9t tinh- sinh h9c v4t 1iu thiiy tinh g 1.1 Vat 23 tai Neptech 4.1 Dung dich SBF 23 4.2 Quy tririh t6'ng hop dung dich SBF 23 4.3 Thuc nghini "in vitro" ngam bOt thfiy tinh dung dich SBF 25 Chuang 1346.trung 1ST licia.v4t lieu thity tinh sau thtrc nghiem "in vitro" 27 5.1 Tat qua phan tich bang XRD g Hydiroxyapatite ờn Nghien elm hog tinh sinh hoc qua str hinh krp khoing xtrcrng trư 27 5.2 Kt qua phan gel bang SEM 53 Danh gia hoat tinh sinh hoc qua sir hinh lop khoang xucmg HA yề nt m hu to àn ộc vă trư nv ờn ui gC lò ng ao liê đẳ n h ng ệ p Cơ hị ng ng Th D ị ươ ch ng vụ Tp th HC ôn gt M in -T hư 1(6tIOn vã kin nghi việ n 28 31 35 37 Phu lye 39 Để xe Bả n qu Tai lieu tham khao II Det tai Neptech ờn , • De hoan d tail nay, chnng toi xin gài 16i cam cm sau sac tai Trung tam g WI CAM ON việ n trư Neptech dä tao dieu kien hi; trq v kinh phi Nh6 ma chung toi co the thgc hien &roc cac nghi'en dm ban du v che tao thily tinh y sinh ung ding ghep xuang, yề nt m hu to àn ộc vă trư nv ờn ui gC lò ng ao liê đẳ n h ng ệ p Cơ hị ng ng Th D ị ươ ch ng vụ Tp th HC ôn gt M in -T hư tram rang De tai cising phvc vv cho cong tac n2hien cm cm sinh vien, hoc vien cao hoc nghanh Gong nghe Viat lieu, DH Bach khoa-Tp HCM Cac sinh vien, hoc vien da the hien sir quan tam va yeu thich vOi linh wc De co dugc dieu dO, Chiang toi char' cam cm PGS TS DtS Quang Minh dah fro tich cgc ve mat kin thirc cling nhu trang thiet bi, ph6ng Lab a thgc hien coqg viec nghien dm Linh vgc•v"4t 'lieu y sinh kha mai a Viet Nam Do v4y chimg toi fdi can ' sr quan tam, g6p caa cac nha quan 1, nha'khoa hoc cho d tai cling nhu ve nhang dinh htrang nghien cm tip theo Tran trot-1g! Để xe Bả n qu TS Bit' Xuan Vuting E14 tai Neptech ClitiONG TONG QUAN VE VAT LIVU Y SINH XUONG NHAN TAO 1.1 VAT LIEU Y SINH ờn g 1.1.1 Khai nqm trư Nam 1987, D.F Williams dua khai niem vat lieu y sinh va khai niem duoc việ n chap nhan rOng rai cho den Vdt lieu y sinh logi v ca lieu co nguan góc tz,r nhien hay nh an tao, sir dung d thay -the' hoc thifc hien mOt chic nangsOng cita ca yề nt m hu to àn ộc vă trư nv ờn ui gC lò ng ao liê đẳ n h ng ệ p Cơ hị ng ng Th D ị ươ ch ng vụ Tp th HC ôn gt M in -T hư the ngtral [1] Cac vat lieu y sinh da,trO nen than thuOC di sOng caa ngueri nhu: da nhan tao, van dm nhan tao, cac loai chi khau y hoc, rang gia, chan ta.y gia, mach mau nh.an tao, cac vat lieu tram rang, cac vat lieu xuang nhan tao dang pilau thuat chinh hinh 1.1.2 Phan 1,34i Narn 1987, L.L Hench dua vao tucmg tac gifra vat lieu va rnôi truong co the dã chia vat hen y sinh loai chinh la vat lieu hoat tinh sinh hoc viz vat lieu tra sinh hoc [2] Vat lieu hog tinh sinh hoc loai vat lieu cay ghep co the nguai se xay cac tucmg tac hem hoc gilla vat lieu vdi moitrtarng song Vat lieu tra sinh hoc la vat lieu dua vao co the Con rigtroi chang khong cO bat cir mOt Wang tat hoa hoc nao vài mai twang song._ Ngoai theo chdt lieu dm vat lieu, ding c6 the phan loai vat lieu y sinh lam bOn loai nhu: Vat.lieu kim loai & hop kirri, vat lieu ceramic, cac polyme, cac vat lieu co nguon goc tu nhien 1.2 VAT.LItU Y SINH XIANG NHAN TAO 1.271 Sty ghep xtrang tt r nhiên xtrang khilyet cho ngtari Theo ban chat cila cha Để the' cho va nhan, chimg ta c6 the phan loai bOn kieu ghep nhu sau [3]: xe Bả n qu Xuang tu nhien la vat lieu ddu tien ngued sir dung cdy ghep xuong h6ng, - Ghep ding gene (Isograft): la viec tra6 doi mieng ghep xuong glib hai co the giOng hOan toan ve di truyen Ghep ding gene &roc thuc hi'en chi co the cho va co the nhan nhang anh (chi) em sinh tai Neptech - Ghep ?ctrong ttr than (autograft): xuang iv than dtrot l'Ay tir met phAn khac cüa chinh ca the berth nhan (xucmg o'hong, xuang ham, xtrcmg SQ v.v.) de ghep vao nai thieu xtrang Day la vat lieu ghep xuang tht nhAt bäi no da la met phAn yen c6 ca the benh nhan Mt tra ngai cüa ghep xuang ttr.than la b'enh nhan phai chiu ờn Trong met se trtrong hcrp, phAn xuang ttr than thu gom &rot khong dñ cho ch6 can g them met lAn phAu thuat lAy xuang, phai chiu dau va theyi gian lanh thuang dai hon trư ghep va bac si van cAn phai dung vat lieu ghep xuang khac • việ n - Ghep xuang (long loai (allograft): la vat lieu &rot lay tir ca quan ngtreri hien tjng va dugc xir 151 an toan tuyet di cho viec ghep xuang Sau xtrang ttr than thi yề nt m hu to àn ộc vă trư nv ờn ui gC lò ng ao liê đẳ n h ng ệ p Cơ hị ng ng Th D ị ươ ch ng vụ Tp th HC ôn gt M in -T hư xuang deng loai la vat lieu ghep hieu qua nhAt bâi no co nhieu dc tinh-tuang deng vai xuang ttr than Nhang thuan lgi cita allograft la no rAt tht, Co sin, di dao v se lugng, khong yeu cu phAu thuat lAn Ira ctrc IcST an toan De di lAy nhang tru the cho viec sfr dtmg allograft benh nhan se phai chiu chi phi cao han met chirt - Ghep xuang di loai (xenograft): la met clang xuang nhan tao c6 nguen gee tir Ong vat, thtrc vat hoc sgi teng h9p Loai vat lieu c6 tru the ve chi phi nhung co han the han nhieu v hieu qua sir citing so voi allograft 1.2.2 Ghep xtrung mi citing A* 1iu y nhan tao Bio-ceramics nhu cac calcium phosphate, cae thity tinh boat tinh sinh hoc hoc cac h6n hop ceramics dã va dang dugc nghiert ciiru \id sir dimg nhu flitting vat lieu nhan tao dung de cAy ghep thay the xuang hay ky- thuat nha khoa nhtr tram rang, phtic hinh rang.Tren the giai da c6 nhieu nhang ding be khoa h9c v viec nghien ciru cac vat lieu GS Larry HenCh la riguai phat minh loai thity tinh hot tinh sinh hoc dAu tien Ong cling da thtrc hien thiffmg thir nghiem cong tren Ong vat va nguai GS Kokubo Oat minh phtrang phap thtrc nghiem "In vitro" dung dich gia dich the ngutri (Simulated Body Fluid SBF) a kiem tra nhanh va hieu qua khoang xtrang mai GS Raymond Splinter cimg voi GS Larry Hench la nhting ngtrai tien phong viec nghien ciru cac ca che tao xuang, cci che tip xñc giira cac vat Để xe Bả n qu boat tinh sinh hoc dm cac vat lieu xuang nhan taco qua kha nang hinh lop lieu xtrang va mei truang cAy ghep, v.v [2, 4-5] CO rAt nhieu loai vat lieu y sinh xuang nhan tao khac c6 the ke den nhtr: cac vat lieu calcium phosphate (tricalcium phosphate Ca004)2, hydroxyapatite tai Neptech Ca l 004)6(0f)2 hay biphasic calcium phosphate), cac Vat lieu thily tinh hot tinh sinh hoc (CaO - Si02 - Na20 - P205 ), cac xi mang y sinh, cac kim loai tra nhu Ti, Ni Ngay nhfing vat lieu xucrng nhan tao nhu Hydroxyapatite (HA), Tr-Calcium Phosphate (TCP), Bioglasses, Glass Inomer Cement (GIC), Consil Dental, yề nt m hu to àn ộc vă trư nv ờn ui gC lò ng ao liê đẳ n h ng ệ p Cơ hị ng ng Th D ị ươ ch ng vụ Tp th HC ôn gt M in -T hư việ n trư ờn g Megacem da tra nen than thugc vai ngueyi va dugc thuang mai hoa qf)S.t ItYs v f ' bloglass ft ft hol.ftf Để xe Bả n qu ongiass F Hintz 1.1 Hinh anh sir dpng vlat lieu xuang ingt sg san phAm v4t lieu nhlap ngoai tai Neptech 1.3 VAT LIEU XVONG NHAN TAO THUY TINH HOAT TiNH SINH HOC Si02-Na20-CaO- P205 1.3.1 Gioi thi0 v thity tinh Trong cac vat lieu y sinh thing d cAy ghep xucmg, Thily tinh hog tinh sinh h9c ờn thuy tinh gm cac oxit CaO, Si02,15205, Na20 Tuy vay cac oxit khong t6n g dtrac kharn pha bâi nha bac h9c L.L Hench nam 1969 [2] Thanh phAn chinh cüa cac trư tai dc lap cau frac thily tinh ma lien ket khong trat ttr vai tao mang việ n cAu trüc vo dinh hinh cüa thily tinh Hogt tinh sinh hoc cfia cac vOt lieu thity tinh chinh la kha nang hinh m6t 16p khoang Hydroxyapatite (HA) mai teen be mat yề nt m hu to àn ộc vă t n v rườ ui ng C lò ng ao liê đẳ n h ng ệ p Cơ hị ng ng Th D ị ươ ch ng vụ Tp th HC ôn gt M in -T hư chung &roc ngam m6t dung dich sinhlY1 ngtrai ho-ae cAy ghep tryc ti6p ca the nguai Lop khoang Hydroxyapatite (HA) gi6ng het vai phan vo ca cüa xuang ngtrai, vay nO chinh la cu n6i gAn k6t gifra mi&ig ghep tit vg lieu thtly tinh Để xe Bả n qu va xucmg tr nhien [1-2, 4-5] Hinh 1.2 Mt s6 hinh anh Ung dcing dm vat lieu thity tinh ht tinh sinh hoc tai Neptech 1.3.2 Thanh phAn, cu true va tinh chat h6a hỗc ciia thtiy tinh a, au frac ciia thfiy tinh Thüy tinh la m6t vat lieu c6 vo dint) hinh Thüy tinh c6 cat' trac khong gian ba chieu (3D) nhu vat.Ru cau triic mang tinh the nhung cau tra.c vi mô dm no chi ton tai ờn So sanh cu trOc caa oxit Si02.rieng rê va cau trilc cüa mang thily tinh chira Si02 g so sap xep trot to a khoing cach ngan [6-13] trư chitng ta CO the' nhan thay rang cá hai truang hop mi in6t nguyen tir Si du lien k6t việ n vai nguyen di' cam tax) nen nhang tir dién SiO4, m6i tir di6n duoc coi nhu mOt "vien gach co ban" xay nen ma.ng luai cu trfic cüa Ca hai vat lieu Tuy vay oxit Si02 yề nt m hu to àn ộc vă trư nv ờn ui gC lò ng ao liê đẳ n h ng ệ p Cơ hị ng ng Th D ị ươ ch ng vụ Tp th HC ôn gt M in -T hư rieng re c6 cu bale tat tir tun hoan c6n mang hrài cu trilc cña thily tinh thi khong c6 trial tu c6 dinh [8, 10.-15] y :-0 (a) (b) Hinh 13 Mat Cat chiu dm (a) oxit Si02 (b) thily tinh silic, b,-.Thitnh plain cfia thiiy tinh Thtly tinh m6t vat HO c6 mang cu -Vac vo dinh hinh, docac oxit cu tao ,nen.mang luai thily tinh lien ket VOci qua cac- mai hen ket cOng h6a tri nhu Si-0, hay pac lien ke't ion dm ion Calf, Na vai Chiang ta co the' phan bit ba clang — Oxit cciu tgo nen mgng hroi the()) tinh: th6ng thuang la oxit Si02, ngodi cOn c6 , • , • • oxit B2 03, P205, Ge02 Trong mang hied cau trlic thily tinh, cac oxit cau tao duai Clang tir diên hoac tam d*-i co ban SiO4, B04, B03, P043- Nhang tir din hay tam din Để xe Bả n qu •oxit cau tao nen mang luài din)/ tinh [14 -16] •co ban lien k6t vai qua dinh clia.chung tao nen mang Judi khong gian cüa thily tinh nhu hinh 1.4 Nguyen tir oxy a dinh gan ket cac tir din hay tam din vâi duoc goi la cac oxy bac cu D6 tai Neptech (2 S• I - N % I - l • I• • • • • N • % • A .1 • • việ n trư N " • ° • g N k ờn I • • 1, I N N • • 1, I Si N N yề nt m hu to àn ộc vă t n v rườ ui ng C lò ng ao liê đẳ n h ng ệ p Cơ hị ng ng Th D ị ươ ch ng vụ Tp th HC ôn gt M in -T hư Hinh 1.4 Cac tir din SiO4 lien ket vâi qua dinh mang luai thily tinh + Oxit lam nen cau tritc khong tr'at tw caa thity tinh: nhu CaO, Na20 Khi them cac oxit tren vao qua trinh tang hop thily tinh, cac cation dm chimg có hrc hitt finh din vai cac nguyen tà oxy bc cu va gay cac me)i lien ket giaa cac tir din hay tam din vai nhu !hinh 1.5 Nhu \Tay cac oxit ti:en cO nhiem vii pha hñy cac cu frac tat tg cüa mang tinh the Si02 de' hinh nen loai cdu trfic da'c bit cüa thity tinh, cdu triic vô dinh hinh % i Oxy bac cu %11( A i ' , Cli % N U Oxy khong •• N I N • i N • ' ••• I ) Si N "• ±Ca0 r ‘ 1• • • • • Cac oxit trung gian: cac oxit vira có the tham gia vao yiec hinh mang huh khong gian cña du:1y tinh nhu cac oxit Si02, B203 vira than gia- vao vi'ec be ddy - cac oxy bdc du lam mat cu truc trat tkr cña mpg lir& CO the d'an cac oxit loai Để xe Bả n qu Hinh 1.5 Qua trinh be gdy lien ket Si-0-Si nhar oxit CaO nhu A1203, ZnO, Ti02, Pb0 ... XVONG NHAN TAO THUY TINH HOAT TiNH SINH HOC Si02-Na20-CaO- P205 1.3.1 Gioi thi0 v thity tinh Trong cac vat lieu y sinh thing d cAy ghep xucmg, Thily tinh hog tinh sinh h9c ờn thuy tinh gm cac oxit... h9c cUa thily tinh , 1.3.3 Tinh ChAt h6a hoc cüa thily tinh 1.3.4 Cac-plitrang phap C6ng h9p thity tinh hoat tinh sinh h9c Chuang Quy trinh nhiet d tiing hqp thilytiith ho9t tinh'' sinh h9c 45Si02... 1iu y sinh nhan tao việ n 1.2.1 Str-ghep )(ming ttr nhien 1.3: Vat lieu xtrong nhan tao Thüy tinh hoat tinh sinh h9c SiO - Na20 - CaO - P205 1.3.1.Giâithiuvthüytinh 1.3.2 Thanh phan, cu trac tinh