Tóm tắt Luận án Tiến sĩ Hóa học Nghiên cứu điều chế in situ hydrogel composite trên nền gelatine và chitosanalginatechondroitin sulfate định hướng trong tái tạo xương được nghiên cứu với mục tiêu: Nghiên cứu tổng hợp vật liệu mới trên nền gelatine với polysaccharide (chitosan, alginate, chondroitin sulfate) kết hợp với các hạt nano biphasic calcium phostphate để... Đề tài Hoàn thiện công tác quản trị nhân sự tại Công ty TNHH Mộc Khải Tuyên được nghiên cứu nhằm giúp công ty TNHH Mộc Khải Tuyên làm rõ được thực trạng công tác quản trị nhân sự trong công ty như thế nào từ đó đề ra các giải pháp giúp công ty hoàn thiện công tác quản trị nhân sự tốt hơn trong thời gian tới.
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ - NGUYỄN TIẾN THỊNH NGHIÊN CỨU ĐIỀU CHẾ IN SITU HYDROGEL COMPOSITE TRÊN NỀN GELATINE VÀ CHITOSAN/ALGINATE/CHONDROITIN SULFATE ĐỊNH HƯỚNG TRONG TÁI TẠO XƯƠNG Chun ngành: Hóa hữu Mã số: 62440114 TĨM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SỸ HĨA HỌC TP HỒ CHÍ MINH – 2023 Cơng trình hồn thành tại: Viện Khoa học Vật liệu Ứng dụng - Học viện Khoa học Công nghệ - Viện Hàn lâm Khoa học Công nghệ Việt Nam Người hướng dẫn khoa học 1: PGS.TS Trần Ngọc Quyển Người hướng dẫn khoa học 2: PGS.TS Nguyễn Đại Hải Phản biện 1: … Phản biện 2: … Phản biện 3: … Luận án bảo vệ trước Hội đồng đánh giá luận án tiến sĩ cấp Học viện, họp Viện Khoa học Vật liệu Ứng dụng - Học viện Khoa học Công nghệ - Viện Hàn lâm Khoa học Công nghệ Việt Nam vào hồi … ’, ngày … tháng … năm 20… Có thể tìm hiểu luận án tại: - Thư viện Học viện Khoa học Công nghệ - Thư viện Quốc gia Việt Nam MỞ ĐẦU Tính cấp thiết luận án: Thương tật chấn thương mức cao chưa thấy toàn cầu, nguyên nhân đứng hàng thứ gây tử vong độ tuổi (6%) Tuy nhiên, vài thập kỷ qua chứng kiến tiến vượt bậc lĩnh vực chăm sóc sức khỏe xương khớp [1] Hiện nay, vật liệu y sinh trọng phát triển để dần thay cho vật liệu truyền thống dùng cấy ghép kim loại, hợp kim, vật liệu có tính chất lý khác biệt nhiều so với xương Kỹ thuật mô xương (bone tissue engineering – BTE) thiết kế khung có cấu trúc tương tự khung cấu trúc xương khung hydrogel Hydrogel cấu tạo từ chuỗi polymer ưa nước có cấu trúc ba chiều, cung cấp mơi trường dinh dưỡng phù hợp cho phát triển tế bào nội sinh bắt chước chất ngoại bào (ECM) tự nhiên xương Tuy nhiên, chất mềm dẻo hydrogel khiến khơng thích hợp cho trường hợp cần độ bền học cao Do đó, việc thiết kế vật liệu hydrogel tổng hợp có ưu điểm hydrogel vật liệu phụ, nâng cao tính học hydrogel mà khơng ảnh hưởng đến đặc tính có lợi chúng Các nhà khoa học hướng tới nghiên cứu vật liệu cấy ghép tái tạo sở vật liệu hydrogel composite chứa biphasic calcium phosphate (BCP), BCP có tính tương hợp sinh học, hoạt tính sinh học cao khả chữa lành xương thành phần tương tự thành phần khoáng xương Ngồi ra, BCP có khả hịa tan từ từ thể để giải phóng ion Ca2+ PO43- có lợi việc hình thành phát triển tế bào xương Tuy nhiên, BCP dạng bột với kích thước hạt lớn, khó cung cấp khống cho xương [2] Dựa vào ưu điểm khung hydrogel, kết hợp với khả cung cấp ion Ca2+ PO43- để hình thành khống xương từ hạt nano BCP, đề tài “Nghiên cứu điều chế in situ hydrogel composite gelatine chitosan/alginate/chondroitin sulfate định hướng tái tạo xương” lựa chọn để nghiên cứu Mục tiêu nghiên cứu luận án: Nghiên cứu tổng hợp vật liệu gelatine với polysaccharide (chitosan, alginate, chondroitin sulfate) kết hợp với hạt nano biphasic calcium phostphate để tạo vật liệu có khả tương hợp sinh học, kích thích phát triển xương, có thời gian suy giảm phù hợp với thời gian xương phát triển để ứng dụng lĩnh vực tái tạo xương Bố cục luận án: luận án gồm phần Mở đầu, kết luận, kiến nghị chương (Chương 1: Tổng quan, Chương 2: Nghiên cứu, Chương 3: Kết biện luận) Luận án có bảng số liệu, 53 hình vẽ có cơng trình có liên quan cơng bố Phần phụ lục bao gồm 13 hình vẽ bảng số liệu CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Xương điều trị vấn đề liên quan đến xương Xương phận rắn bên tạo thành khung vững có nhiệm vụ nâng đỡ, bảo vệ, vận động, tạo huyết là kho dự trữ chất khoáng (calci phospho) mà cần thể huy động lấy [3] Hiện nay, phương pháp phổ biến điều trị vấn đề liên quan đến xương dùng vật liệu thiết bị cố định xương gãy (titan, hợp kim titan, thép không gỉ, vật liệu composite gốc polymer, bioceramic,…); ghép xương (ghép xương tự thân, ghép xương đồng loại, ghép xương dị loại,…) Một số vật liệu ceramic, kim loại, polymer, hydrogel,… dùng để làm vật liệu thay cấy ghép xương [9,10] 1.2 Hydrogel Hydrogel polymer có cấu trúc mạng lưới khơng gian có nhiều tính chất quan trọng khả hấp thụ nước cao, khả giảm cấp sinh học khả tương thích sinh học Cấu trúc thành phần hydrogel biến đổi tùy theo vật liệu ban đầu hay quy trình tổng hợp Do đó, hydrogel nguyên liệu tiềm lĩnh vực vật liệu y sinh Hydrogel điều chế từ polymer tự nhiên (gelatin, chitosan, chondroitin sulfate,…), tổng hợp bán tổng hợp [20] Các polymer tự nhiên thường có khả tương thích sinh học khả phân hủy sinh học tốt, hầu hết hòa tan nước Hầu hết chúng thành phần tự nhiên chất ngoại bào (ECM), bề mặt thân nước cho phép tế bào dễ dàng bám dính, tăng sinh phân hóa Hydrogel tổng hợp liên kết ngang vật lý (gel hóa vật lý) liên kết ngang hóa học (gel hóa hóa học) Trong đó, phương pháp Horseradish peroxidase (HRP) sử dụng gần tổng hợp in situ nhiều loại hydrogel 1.3 Hydrogel composite Vật liệu composite vật liệu tổng hợp từ hai hay nhiều vật liệu khác tạo lên vật liệu kết hợp tính vật liệu ban đầu Việc tổng hợp hydrogel composite kết hợp đặc tính tốt mạng polymer vật liệu phụ nâng cao tính học hydrogel mà khơng làm ảnh hưởng đến tính chất có lợi chúng Vật liệu hydrogel composite dẫn tạo xương vật liệu mà đặc tính hóa lý kích thích phát triển tế bào hướng dẫn trình lành xương Trong chất độn thường sử dụng để tạo hydrogel composites, BCP quan tâm nghiên cứu BCP ảnh hưởng tốt đến trình tái tạo xương HAp β-TCP đơn lẻ BCP có tốc độ tan phù hợp với thời gian tái tạo xương có khả kích thích tạo xương 1.4 Những nghiên cứu trước Trong nước: Năm 2011, Nhóm nghiên cứu Trần Ngọc Quyển điều chế gel hình thành chỗ dẫn xuất chitosan rutin-tyramine-chitosan-PEG dự diện enzyme horseradish peroxidase (HRP) hydrogen peroxide (H2O2) áp dụng cho điều trị vết thương da [2] Năm 2014, Nguyen cộng tổng hợp hydrogel composite Hyaluronic acid (HyA)Gelatin (Gel)/biphasic calcium phosphate (BCP) ứng dụng tái tạo xương Năm 2015, Nguyễn Thị Phương, Viện Khoa học Vật liệu Ứng dụng tiến hành nghiên cứu tổng hợp vật liệu cấy ghép tái tạo xương sở hydrogel composit sinh học gồm biphasic calcium phosphate polymer sinh học (gelatin, chitosan) ứng dụng tái tạo xương [3] Ngoài nước: Một số cơng trình nghiên cứu ngồi nước: - Barbani cộng (2012) vật liệu composite sở Hydroxyapatite/gelatin/gellan dùng lĩnh vực tái tạo xương Hunter cộng (2013) đánh giá phát triển biệt hóa tế bào gốc xương người điều kiện nuôi cấy (in vitro) hydroxyapatite, chitosan, gelatin tái tạo xương - Pasqui cộng (2014) nghiên cứu carboxylmethyl cellulose/Hap composite ứng dụng làm vật liệu cho xương - Derakhshan với cộng (2015) điều chế hydrogel dựa chondroitin sulfate kết hợp với hydroappatite - Bhisham cộng (2019) phát triển hệ hydrogel chitosan chondroitin sulfate kết hợp với thủy tinh sinh học với kích thước nano nhằm khác phục khuyết điểm tính lý thiếu ổn định cấu trúc chitosan CHƯƠNG 2: NGHIÊN CỨU 2.1 Nội dung nghiên cứu - Tổng hợp vật liệu: điều chế khảo sát đặc tính hạt khoáng nano BCP - Tổng hợp đánh giá cấu trúc, hình thái hydrogel hydrogel nanocomposite gelatin-tyramin (GTA) - Tổng hợp đánh giá cấu trúc, hình thái hydrogel hydrogel nanocomposite chitosan 4-hydroxyphenylacetic acid (CHPA) - Tổng hợp đánh giá cấu trúc, hình thái hydrogel hydrogel nanocomposite alginate-tyramin (ATA) - Tổng hợp đánh giá cấu trúc, hình thái hydrogel hydrogel composite chondroitin sulfate-tyramin (CDTA) - Nghiên cứu tổng hợp xác định tính chất hydrogel hydrogel nanocomposite GTA với loại vật liệu CHPA, ATA, CDTA với tỉ lệ khác - Đánh giá khả tạo khoáng hydrogel hydrogel nanocomposite GTA với loại vật liệu CHPA, ATA, CDTA với tỉ lệ khác - So sánh giảm cấp, tương hợp sinh học khống hóa hydrogel.nanocomposite 2.2 Phương pháp nghiên cứu - Tổng hợp BCP phương pháp siêu âm với tỉ lệ Ca/P: 1.57 pH = Sử dụng phương pháp phân tích XRD để xác định thành phần, cấu trúc Phương pháp SEM để xác định hình thái, kích thước hạt khống BCP - Tổng hợp hydrogel GTA, CHPA, ATA, CDTA phương pháp pha trộn dùng enzyme HRP H2O2 - Xác định hàm lượng TA hydrogel GTA, ATA, CDTA vbằng phương pháp UV-Vis - Tổng hợp hydrogel nanocomposite GTA/BCP, CHPAGTA/BCP, GTA-ATA/BCP, GTA-CDTA/BCP phương pháp pha trộn dùng enzyme HRP H2O2 - Cấu trúc sản phẩm xác định phương pháp phổ cộng hưởng từ hạt nhân 1H-NMR quang phổ hồng ngoại biến đổi FTIR - Khảo sát hình thái hydrogel hydrogel nanocomposite máy FESEM - Khảo sát thời gian gel hóa hydrogel hydrogel nanocomposite đến tạo thành khối gel đông đặc dốc ngược vật liệu không chảy xuống phút - Khảo sát khối lượng suy giảm hydrogel hydrogel nanocomposite môi trường giả sinh học (dung dịch PBS chứa enzyme collagenase) - Đánh giá khả khống hóa hydrogel hydrogel nanocomposite phương pháp đo EDS - Đánh giá độc tính tế bào vật liệu hydrogel nanocomposite CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ BIỆN LUẬN 3.1 Kết tổng hợp BCP Phân tích cấu trúc pha BCP phương pháp nhiễu xạ XRD cho thấy với tỉ lệ mol Ca/P = 1,57 pH = BCP (β-TCP HAp) tổng hợp thành cơng Kết hình thái BCP sau tổng hợp quan sát SEM cho thấy sản phẩm có kích thước nano, kích thước hạt tương đối đồng nằm khoảng 60-100 nm Hình 0.1 Giản đồ XRD BCP với tỉ Hình 0.2 Hình SEM lệ mol Ca/P =1,57 pH = BCP 3.2.Kết tổng hợp GTA - Phổ 1H-NMR GTA D2O kết phổ FTIR Gelatin, Tyramine GTA chứng tỏ GTA tổng hợp thành công Hình 0.3 Phổ 1H-NMR GTA Hình 0.4 Phổ FTIR D2O GTA - Kết đo độ hấp thu A TA GTA thu UVVis (λ = 275 nm) cho thấy lượng H2O2 tối thiểu cần phản ứng với TA 10 mg GTA để tạo gel 0,014% dung dịch GTA 10% (khơng cao 0,25% gây độc tế bào) 3.3 Kết tổng hợp CHPA 3.3.1 Xác định cấu trúc sản phẩm - Phổ 1H-NMR CHPA D2O kết phổ FTIR CHPA chứng tỏ CHPA tổng hợp thành công Hình 0.6 Phổ 1H-NMR CHPA Hình 0.7 Phổ FTIR D2O CHPA - Kết đo độ hấp thu A HPA CHPA thu UVVis (λ = 275 nm) cho thấy lượng H2O2 tối thiểu cần phản ứng với HPA 10 mg CHPA để tạo gel 0,046% dung dịch CHPA 5% (không cao 0,25% gây độc tế bào) 3.3.2 Kết khảo sát tính chất hydrogel hydrogel nanocomposite CHPA-GTA/BCP Thời gian gel hóa - Kết cho thấy, thời gian gel hóa hydrogel GTA biến thiên lớn Khi tăng nồng độ H2O2 từ đến 0,05%, trình hình thành gel tăng tương ứng với thời gian tạo gel giảm Với nồng độ H2O2 từ 0,05 đến 0,07% trình hình thành gel chậm dần tương ứng với thời gian gel hóa tăng Thời gian tạo gel hydrogel nanocomposite không thay đổi nhiều so với hydrogel Hình 3.9 Thời gian tạo gel Hình 0.5 Thời gian tạo gel hydrogel và hydrogel hydrogel và hydrogel nanocomposite GTA với nồng nanocomposite CHPA với độ HRP 0,05 mg/mL nồng độ HRP 0,07 mg/mL - Kết khảo sát thời gian gel hóa hydrogel hydrogel composite CHPA GTA với tỉ lệ 1:1 với nồng độ HRP 0,07 mg/ml cho thấy thời gian gel hóa hydrogel nhanh vài phút, lượng H2O2, lượng HRP ảnh hưởng đến thời gian tạo gel Hình 3.11 Thời gian tạo gel hydrogel và hydrogel composite CHPA nền GTA với tỉ lệ 1:1 với nồng đợ HRP 0,07 mg/mL Hình thái hydrogel CHPA-GTA hydrogel composite CHPAGTA/BCP với tỷ lệ 1:1 1:2 - Kết hình SEM với độ phóng đại 100 µm cho thấy cấu trúc vật liệu bao gồm nhiều lỗ xốp với cấu trúc không gian ba chiều, kích thước lỗ xốp khoảng 30-50 µm Đối với hydrogel composite, hạt BCP bao phủ bề mặt vật liệu (a) (b) Hình 0.6 Hình SEM hydrogel CHPA-GTA tỉ lệ 1:1 (a) 1:2 (b) (a) (b) Hình 3.13 Hình SEM (a) hydrogel composite CHPAGTA/BCP tỉ lệ 1:1 (a) 1:2 (b) Khối lượng suy giảm hydrogel CHPA-GTA hydrogel composite CHPA-GTA/BCP - Kết thể biểu đồ 4.1 cho thấy hydrogel GTA có thời gian giảm cấp nhanh 42 Còn hydrogel CHPA GTA, tăng tỉ lệ CHPA lên suy giảm khối lượng chậm (với tỉ lệ 2:1 suy giảm 89,5% 762h) Khi cho thêm hạt BCP vào (biểu đồ 4.2) suy giảm khối lượng diễn chậm so với hydrogel 10 ngâm dung dịch SBF 28 ngày Hình 0.7 Giản đồ XRD hydrogel CHPA- GTA (1:2) hydrogel composite CHPA- GTA/BCP (1:2) trước sau ngâm dung dịch SBF 28 ngày • Khảo sát sự hình thành khống appatite carbonate - Từ kết phân tích EDS (hình 3.16, 3.17, 3.18, 3.19) cho thấy hydrogel composite CHPA-GTA/ BCP (1:1) CHPA-GTA/ BCP (1:2) cho kết tạo khoáng cao nhiều so với hydrogel CHPAGTA (1:1) CHPA-GTA (1:2) Hình 0.8 Kết SEM EDS hydrogel CHPA-GTA (1:1) sau ngâm dung dịch SBF 28 ngày Hình 0.9 Kết SEM EDS hydrogel CHPA-GTA (1:2) sau ngâm dung dịch SBF 28 ngày 11 Hình 0.10 SEM EDS hydrogel composite GTACHPA/BCP-1G:1C sau ngâm dung dịch SBF 28 ngày Hình 0.11 SEM EDS hydrogel composite GTACHPA/BCP-2G:1C sau ngâm dung dịch SBF 28 ngày • Khảo sát hàm lượng Ca, P dung dịch SBF - Khảo sát hàm lượng Ca, P dung dịch SBF sau ngâm hydrogel composite cho thấy sau ngày lượng ion Ca, P tăng lên, sau lượng Ca, P giảm xuống Các mẫu hydrogel composite cho kết thống kê không khác biệt nhiều tỉ lệ Hình 3.20 Hàm lượng Ca Hình 3.21 Hàm lượng P trong dung dịch SBF ngâm dung dịch SBF ngâm hydrogel hydrogel composite composite 28 ngày với tỉ 28 ngày với tỉ lệ 1:1 1:2 lệ 1:1 1:2 Kết luận: Từ kết phân tích EDS, XRD ICP cho thấy vật liệu hydrogel composite CHPA-GTA/BCP có khả tạo khống 12 hình thành apatite có ảnh hưởng với xương tốt so với hydrogel CHPA-GTA • Đánh giá độc tính tế bào: - Dựa kết MTT ảnh chụp huỳnh quang cho thấy, vật liệu hydrogel composite an tồn, khơng gây độc tính tế bào sau phân hủy 3.4 Kết tổng hợp ATA 3.4.1 Xác định cấu trúc sản phẩm - Phổ 1H-NMR CHPA D2O kết phổ FTIR ATA chứng tỏ ATA tổng hợp thành công Hình 0.12 Phổ 1H-NMR Hình 0.13 Kết phổ ATA D2O FTIR ATA - Kết đo độ hấp thu (A) TA ATA UV-Vis (λ = 275 nm) cho thấy lượng H2O2 tối thiểu cần phản ứng với TA 10 mg ATA để tạo gel 0,012% dung dịch ATA 10% (khơng cao 0,25% gây độc tế bào) 3.4.2 Kết khảo sát tính chất hydrogel hydrogel nanocomposite ATA-GTA/BCP Thời gian gel hóa - Kết cho thấy thời gian gel hóa hydrogel nhanh vài phút thay đổi theo nồng độ H2O2, hydrogel nanocomposite có thời gian tạo gel diễn nhanh so với hydrogel 13 Hình 3.27 Thời gian tạo gel hydrogel và hydrogel nanocomposite ATA với nồng độ HRP 0,0125mg/ml mg/mL Hình 3.28 Thời gian tạo gel hydrogel và hydrogel nanocomposite ATA nền GTA với nồng độ HRP 0,0125mg/ml Hình thái hydrogel ATA-GTA hydrogel nanocomposite ATAGTA/BCP - Kết hình SEM với độ phóng đại 100 µm cho thấy cấu trúc vật liệu bao gồm nhiều lỗ xốp với cấu trúc không gian ba chiều, kích thước lỗ xốp khoảng 20-40 µm Trong trường hợp hydrogel nanocomposite, hình SEM cho thấy xuất hạt nano BCP phủ khắp bề mặt cấu trúc xốp vật liệu (a) (b) Hình 0.29 Hình SEM hydrogel ATA-GTA tỉ lệ 1:1 (a) 1:2 (b) (a) (b) Hình 3.30 Hình SEM (a) hydrogel nanocomposite ATAGTA/BCPtỉ lệ 1:1 (a) 1:2 (b) 14 Khối lượng suy giảm hydrogel CHPA-GTA hydrogel nanocomposite CHPA-GTA/BCP - Kết khảo sát khối lượng suy giảm so sánh GTA so với hydrogel ATA GTA cho thấy hydrogel GTA suy giảm sinh học nhanh Với hydrogel nanocomposite cho thêm hạt BCP vào suy giảm khối lượng diễn chậm so với hydrogel (biểu đồ 3.4) Biểu đồ 3.3 Biểu đồ% giảm cấp khối lượng hydrogel GTA ATA nền GTA theo các tỉ lệ (A/G) dung dịch PBS Biểu đồ 3.4 Biểu đồ % khối lượng phân hủy sinh học hydrogel nanocomposite GTA ATA nền GTA theo các tỉ lệ (A/G) dung dịch PBS Đánh giá khả tạo khoáng hydrogel ATA-GTA hydrogel nanocomposite ATA-GTA/BCP • Giản đồ nhiễu xạ XRD - Phân tích cấu trúc hydrogel CHPA-GTA (1:1), GTA-CHPA (1:2) hydrogel nanocomposite CHPA-GTA/BCP (1:1), CHPABCP/BCP (1:2) trước sau ngâm dung dịch SBF 28 ngày cho thấy cho thấy hydrogel nanocomposite ATA-GTA/BCP có hiệu q trình hình thành phát triển khống aptite carbonate 15 Hình 3.31 Giản đồ XRD hydrogel ATA- GTA (1:1) hydrogel nanocomposite ATA- GTA/BCP (1:1) trước sau ngâm dung dịch SBF 28 ngày Hình 3.32 Giản đồ XRD hydrogel ATA- GTA (1:2) hydrogel nanocomposite ATA- GTA/BCP (1:2) trước sau ngâm dung dịch SBF 28 ngày • Khảo sát sự hình thành khoáng appatite carbonate - Từ kết phân tích EDS cho thấy hydrogel nanocomposite ATA-GTA/ BCP (1:1) ATA-GTA/ BCP (1:2) cho kết tạo khoáng cao nhiều so với hydrogel ATA-GTA (1:1) ATA-GTA (1:2) 16 Hình 3.33 Kết SEM EDS hydrogel ATA-GTA (1:1) ATA-GTA (1:2) sau ngâm dung dịch SBF 28 ngày Hình 3.34 Kết SEM EDS hydrogel ATA-GTA (1:1) ATA-GTA (1:2) sau ngâm dung dịch SBF 28 ngày • Khảo sát hàm lượng Ca, P dung dịch SBF - Khảo sát hàm lượng Ca, P dung dịch SBF sau ngâm hydrogel nanocomposite cho thấy sau ngày lượng ion Ca, P tăng lên, sau lượng Ca, P giảm xuống Các mẫu hydrogel nanocomposite cho kết thống kê không khác biệt nhiều tỉ lệ 17 Hình 3.35 Hàm lượng Ca dung dịch SBF ngâm hydrogel nanocomposite 28 ngày với tỉ lệ 1:1 1:2 Hình 0.14 Hàm lượng P dung dịch SBF ngâm hydrogel nanocomposite 28 ngày với tỉ lệ 1:1 1:2 Kết luận: Từ kết phân tích EDS, XRD ICP cho thấy vật liệu hydrogel nanocomposite ATA-GTA/BCP có khả tạo khống hình thành apatite có ảnh hưởng với xương tốt so với hydrogel ATA-GTA • Đánh giá độc tính tế bào: - Dựa kết MTT ảnh chụp huỳnh quang cho thấy, vật liệu hydrogel nanocomposite an tồn, khơng gây độc tính tế bào sau phân hủy 3.5 Kết tổng hợp CDTA 3.5.1 Xác định cấu trúc sản phẩm - Phổ 1H-NMR CDTA D2O kết phổ FTIR CDTA chứng tỏ CDTA tổng hợp thành công Hình 3.39 Phổ 1H-NMR Phổ FT-IR CD_Tyr (A) CD; GTA D2O (B) Tyr; (C) CDTA - Kết đo độ hấp thu A TA CDTA thu UVVis (λ = 275 nm) lượng H2O2 tối thiểu cần phản ứng với TA 10 mg CDTA để tạo gel 0,014% dung dịch CDTA 10% (không cao 0,25% gây độc tế bào) 3.5.2 Kết khảo sát tính chất hydrogel hydrogel nanocomposite CDTA-GTA/BCP Thời gian gel hóa - Đồ thị cho thấy thời gian gel hóa hydrogel nhanh vài phút, lượng H2O2, lượng HRP ảnh hưởng đến thời gian tạo gel Đối với hydrogel nanocomposite CDTA-GTA /BCP (1:1) thời 18 gian hình thành gel nhanh từ 29 đến 94 giây, nhìn chung khơng có biến đổi đáng kể so với hydrogel Hình 3.42 Thời gian tạo gel hydrogel và hydrogel nanocomposite CDTA với nồng độ HRP 0,125 mg/mL Hình 3.43 Thời gian tạo gel hydrogel và hydrogel nanocomposite CDTA nền GTA với nồng độ HRP 0,0125mg/ml Hình thái hydrogel CDTA-GTA hydrogel nanocomposite CDTA-GTA/BCP - Qua kết hình SEM với độ phóng đại 100 µm cho thấy cấu trúc vật liệu bao gồm nhiều lỗ xốp với cấu trúc khơng gian ba chiều, kích thước lỗ xốp khoảng 20-40 µm Trong trường hợp hydrogel nanocomposite Hình SEM cho thấy xuất hạt nano BCP phủ khắp bề mặt cấu trúc xốp vật liệu (a) (b) Hình 3.44 Hình SEM (a) hydrogel CDTA-GTA (1:2) ngày (b) CDTA-GTA (2:1) 19 (a) (b) Hình 3.45 Hình SEM (a) hydrogel nanocomposite CDTAGTA (1:2) ngày (b) CDTA-GTA (2:1) Khối lượng suy giảm của hydrogel CDTA-GTA hydrogel nanocomposite CDTA-GTA/BCP - Kết so sánh biểu đồ hydrogel hydrogel nanocomposite cho thấy, cho thêm hạt BCP vào suy giảm khối lượng diễn chậm so với hydrogel Biểu đồ 4.5 Biểu đồ% giảm cấp khối lượng hydrogel CDTA nền GTA theo các tỉ lệ (CD/G) dung dịch PBS có enzyme collagenase Biểu đồ 4.6 Biểu đồ% giảm cấp khối lượng hydrogel nanocomposite GTA CDTA nền GTA theo các tỉ lệ (A/G) dung dịch PBS 20 Đánh giá khả tạo khoáng hydrogel CDTA-GTA hydrogel nanocomposite CDTA-GTA/BCP • Giản đồ nhiễu xạ XRD - Phân tích cấu trúc hydrogel CHPA-GTA (1:1), GTA-CHPA (1:2) hydrogel nanocomposite CHPA-GTA/BCP (1:1), CHPABCP/BCP (1:2) trước sau ngâm dung dịch SBF 28 ngày cho thấy cho thấy hydrogel nanocomposite CDTA-GTA/BCP có hiệu trình hình thành phát triển khoáng aptite carbonate Hình 3.46 Giản đồ XRD hydrogel CDTA- GTA (1:1)và hydrogel nanocomposite CDTA- GTA/BCP (1:2) trước sau ngâm dung dịch SBF 28 ngày Hình 3.47 Giản đồ XRD hydrogel CDTA- GTA (2:1) hydrogel nanocomposite CDTA- GTA/BCP (2:1) trước sau ngâm dung dịch SBF 28 ngày • Khảo sát sự hình thành khoáng appatite carbonate - Kết phân tích EDS cho thấy hydrogel nanocomposite CDTA-GTA/BCP (1:1), CDTA-BCP/BCP (2:1) cho kết tạo khoáng cao nhiều so với hydrogel CDTA-GTA (1:1), CDTA-GTA (2:1) 21 (a) (b) (c) (d) Hình 3.48 Kết SEM EDS hydrogel CDTA-GTA (1:1) CDTA-GTA (2:1) sau ngâm dung dịch SBF 28 ngày Hình 3.49 Kết SEM EDS hydrogel nanocomposite CDTA-GTA (1:1) CDTA-GTA (2:1) sau ngâm dung dịch SBF 28 ngày • Khảo sát hàm lượng Ca, P dung dịch SBF 22 - Khảo sát hàm lượng Ca, P dung dịch SBF sau ngâm hydrogel nanocomposite cho thấy sau ngày lượng ion Ca, P tăng lên, sau lượng Ca, P giảm xuống Các mẫu hydrogel nanocomposite cho kết thống kê không khác biệt nhiều tỉ lệ Hình 3.50 Hàm lượng Ca dung dịch SBF ngâm hydrogel nanocomposite 28 ngày với tỉ lệ 1:1 2:1 Hình 0.15 Hàm lượng P dung dịch SBF ngâm hydrogel nanocomposite 28 ngày với tỉ lệ 1:1 2:1 Kết luận: Từ kết phân tích EDS, XRD ICP cho thấy vật liệu hydrogel nanocomposite CDTA-GTA/BCP có khả tạo khống hình thành apatite có ảnh hưởng với xương tốt so với hydrogel CDTA-GTA • Đánh giá độc tính tế bào: - Dựa kết MTT ảnh chụp huỳnh quang cho thấy, vật liệu hydrogel nanocomposite an tồn, khơng gây độc tính tế bào sau phân hủy KẾT LUẬN - Tổng hợp vật liệu: điều chế khảo sát đặc tính hạt khống nano BCP - Tổng hợp đánh giá cấu trúc, hình thái hydrogel hydrogel nanocomposite gelatin-tyramin (GTA) - Tổng hợp đánh giá cấu trúc, hình thái hydrogel hydrogel nanocomposite chitosan 4-hydroxyphenylacetic acid (CHPA) - Tổng hợp đánh giá cấu trúc, hình thái hydrogel hydrogel nanocomposite alginate-tyramin (ATA) - Tổng hợp đánh giá cấu trúc, hình thái hydrogel hydrogel nanocomposite chondroitin sulfate-tyramin (CDTA) 23 - Nghiên cứu tổng hợp xác định tính chất hydrogel hydrogel nanocomposite GTA với loại vật liệu CHPA, ATA, CDTA với tỉ lệ khác - Đánh giá khả tạo khoáng hydrogel hydrogel nanocomposite hydrogel hydrogel nanocomposite GTA với loại vật liệu CHPA, ATA, CDTA với tỉ lệ khác - So sánh giảm cấp, tương hợp sinh học khống hóa ba nanonanocomposite hydrogel NHỮNG ĐÓNG GÓP MỚI CỦA LUẬN ÁN - Đã tổng hợp thành công vật liệu hydrogel composit gelatine với polysaccharide chitosan, alginate, chondroitine sulfate… kết hợp với hạt nano Biphasic calcium phostphate Các sản phẩm hydrogel tổng hợp đánh giá cấu trúc phương pháp H1NMR, FT-IR, SEM - Khảo sát thời gian hình thành gel vật liệu sau: • Vật liệu CHPA – GTA: Đối với hydrogel, hydrogel nanocomposite có thời gian tạo gel nhanh 11s; 40s (khảo sát nồng độ H2O2 từ 0,05-0,2%) • Vật liệu ATA – GTA: Đối với hydrogel, hydrogel nanocomposite có thời gian tạo gel nhanh 25s; 16s (khảo sát nồng độ H2O2 từ 0,05-0,2%) • Vật liệu CDTA – GTA: Đối với hydrogel, hydrogel nanocomposite có thời gian tạo gel nhanh 43s; 46s (khảo sát nồng độ H2O2 từ 0,1-0,4%) Kết chứng minh tăng nồng độ H2O2, thời gian hình thành gel kéo dài enzyme HRP bị ức chế khả tạo liên kết ngang mạch polymer - Trong môi trường giả sinh học, thời gian phân hủy sinh học hệ vật liệu hydrogel hydrogel nanocomposite khảo sát tỷ lệ thuận với hàm lượng GTA sử dụng, gelatine polymer dễ bị thủy phân môi trường sinh lý giả sinh học, nên trình phân hủy sinh học vật liệu diễn thời gian tương đối ngắn Do đó, việc kết hợp GTA với polysaccharide (CHPA, ATA, CDTA) giúp kéo dài thời gian phân hủy sinh học vật liệu Vì thế, tùy theo nhu cầu mục đích vật liệu, điều 24 chỉnh tỉ lệ GTA để có thời gian phân hủy sinh học mong muốn môi trường giả sinh học - Khi so sánh vật liệu có tỉ lệ BCP CHPA-GTA CDTA-GTA cho thấy CHPA có khả khống hóa tốt ATA cho thấy khả khống hóa thấp ba vật liệu Điều giải thích cấu trúc alginate có độ nhớt cao, làm cho hạt nano BCP khó phân tán vật liệu, dẫn đến việc khả tạo khoáng Đối với cấu trúc chitosan tương tác tĩnh điện chitosan gelatin giúp cho vật liệu có khả tạo khống tốt - Dựa kết MTT ảnh chụp huỳnh quang cho thấy, vật liệu hydrogel nanocomposite hệ vật liệu CHPA-GTA/BCP, ATA-GTA/BCP, CDTA-GTA/BCP (với tỉ lệ khác nhau) an tồn, khơng gây độc tính tế bào sau phân hủy DANH MỤC CÁC CƠNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ Nguyen Vu Viet Linh, Nguyen Tien Thinh,Pham Trung Kien, Tran Ngoc Quyen, Huynh Dai Phu, Injectable Nanocomposite Hydrogels and Electrosprayed Nano(Micro) Particles for Biomedical Applications, Novel Biomaterials for Regenerative Medicine, 2018, 225-249, IF: 3.65, Q2 Nguyen Tien Thinh, Dang Le Hang, Tran Thi Yen Nhi, Sija Feng, Jun Chen, Nguyen Phuon, Tran Ngoc Quyen, Biphasic calcium phosphate embedded biomimetic hydrogel based chondroitin sulfate and gelatin as an injectable scaffold for bone regeneration, European Polymer Journal, 2023, 189: 111975, IF: 5.5, Q1 Tien Thinh Nguyen, Chan Khon Huynh, Ngoc Quyen Tran, Van Thu Le, Minh Dung Truong, Bach Long Giang, Minh Thanh Vu, In situ fabrication of biological chitosan and gelatin-based hydrogels loading biphasic calcium phosphate nanoparticles for bone tissue regeneration, 2019, 31(5), 1062-1070, IF: 0.6, Q4