Nghiên cứu quá trình tổng hợp màng hydroxyapatit trên nền thép không gỉ 316l bằng phương pháp điện hóa

LI CM N Lun ny c hon thnh ti Vin K thut nhit i Vin Khoa Hc v Cụng Ngh Vit Nam Em xin chõn thnh cỏm n PGS.TS inh Th Mai Thanh, ngi ó tn tỡnh ch bo giỳp em sut quỏ trỡnh em lm lun ti Vin Em xin cỏm n cỏc thy cụ giỏo ca khoa Hoỏ hc ca trng i hc s phm H Ni 2, ó truyn th kin thc b ớch em cú kh nng hon thnh lun ny Em vụ cựng bit n cỏc anh ch phũng nghiờn cu n mũn v bo v kim loi, Vin K thut nhit i Vin Khoa hc v Cụng ngh Vit Nam ó to mi iu kin cho em thc hin lun ca mỡnh Cui cựng em xin gi li cỏm n ti gia ỡnh v cỏc bn bố nhng ngi ó luụn ng h v ng viờn em sut quỏ trỡnh hc v nghiờn cu ca mỡnh Em xin chõn thnh cm n H Ni, thỏng 05 nm 2011 Sinh Viờn Ló Tr My Trng i Hc S Phm H Ni Khoa hoỏ hc LI CAM OAN Khoỏ lun tt nghip vi ti nghiờn cu Nghiờn cu v tng hp mng Hyroxyapatit trờn nn thộp khụng g 316L bng phng phỏp in hoỏ c hon thnh vi s hng dn ch bo nghiờm khc ca PGS.TS inh Th Mai Thanh Em xin cam oan ti ny l kt qu nghiờn cu ca em v khụng trựng vi kt qu nghiờn cu ca tỏc gi no khỏc H Ni, thỏng nm 2011 Sinh viờn Ló Tr My Khoỏ lun tt nghip ii Ló Tr My Trng i Hc S Phm H Ni Khoa hoỏ hc DANH MC CH CI VIT TT t : Thi gian I : Cng dũng i : Mt dũng TKG : Thộp khụng g TKG316L : Thộp khụng g 316L SCE : in cc Calomen bóo ho E (V/SCE) : in th so vi in cc Calomen bóo ho SEM : Kớnh him vi in t quột IR : Phng phỏp ph hng ngoi XRD : Phng phỏp nhiu x tia X Khoỏ lun tt nghip iii Ló Tr My Trng i Hc S Phm H Ni Khoa hoỏ hc DANH MC CC HèNH V Hỡnh 1.1: Cu trỳc ca HAp Hỡnh 1.2: Cỏc hỡnh dng khỏc ca HAp Hỡnh 1.3 Gin pha CaO P2O5 H2O 250C Hỡnh 2.1: Dao ng hoỏ tr (a) v dao ng bin dng (b) Hỡnh 2.2: S nhiu x tia X t mt s hu hn cỏc mt phng Hỡnh 2.3: S nguyờn lý ca kớnh hin vi in t quột Hỡnh 3.1: ng cong phõn cc catụt ca in cc TKG 316L dung dch D3 Hỡnh 3.2: S bin i in th theo thi gian ca quỏ trỡnh tng hp HAp mt dũng ỏp -5 mA/cm2 cỏc dung dch D1, D2, D3 v D4 Hỡnh 3.3: S bin thiờn in th theo thi gian ca quỏ trỡnh tng hp HAp dung dch D3, cỏc mt dũng ỏp -1mA/cm2 n 7,5mA/cm2 Hỡnh 3.4: S bin i lng HAp theo mt dũng ỏp t ti quỏ trỡnh tng hp mng HAp Hỡnh 3.4: S bin i lng HAp theo mt dũng ỏp t ti quỏ trỡnh tng hp mng HAp Hỡnh 3.5: S bin i lng mng HAp theo thi gian tng hp dung dch D3 mt dũng -1,5 mA/cm2 Hỡnh 3.6: S bin i lng HAp theo nhit tng hp Hỡnh 3.7: Ph hng ngoi ca HAp tng hp bng phng phỏp in húa Hỡnh 3.8: Hỡnh nh SEM ca mng HAp tng hp -1,5mA/cm2 dung dch D3 nhit 75oC thi gian 60 phỳt Hỡnh 3.9: Gin XRD ca mng HAp Khoỏ lun tt nghip iv Ló Tr My Trng i Hc S Phm H Ni Khoa hoỏ hc MC LC M U: CHNG 1: TNG QUAN 1.1 GII THIU V HYDROXYAPATIT 1.1.1 Mt s tớnh cht ca HAp a Tớnh cht vt lý b Tớnh cht hoỏ hc c Tớnh cht sinh hc 1.1.2 Cỏc iu kin tng hp HAp - Gin pha CaO P2O5 H2O 10 1.1.3 Cỏc phng phỏp tng hp HAp 12 a Phng phỏp khụ 12 b phng phỏp thy nhit 13 c Phng phỏp t 13 d.Phng phỏp in húa 14 1.1.4 ng dng ca mng HAp y sinh 15 CHNG 2: THC NGHIM 17 2.1 PHNG PHP O 17 2.1.1 Phng phỏp in húa 17 a Phng phỏp o ng cong phõn cc 17 b Phng phỏp dũng tnh 17 2.1.2 Phng phỏp phõn tớch 17 a Phng phỏp ph hng ngoi (IR) 17 b Phng phỏp nhiu x tia X (XRD) 19 c Phng phỏp kớnh hin vi in t quột (SEM) 21 2.2 CHUN B TH NGHIM 22 2.2.1 Chun b vt liu v húa cht 22 a Húa cht v dung dch nghiờn cu 22 Khoỏ lun tt nghip v Ló Tr My Trng i Hc S Phm H Ni Khoa hoỏ hc b Chun b vt liu nn 23 2.2.2 H in húa 23 2.2.3 iu kin thớ nghim 24 CHNG KT QU V THO LUN 25 3.1 ng cong phõn cc ca TKG316L dung dch D3 25 3.2 nh hng ca nng ti quỏ trỡnh tng hp HAp 26 3.3 nh hng ca mt dũng ti quỏ trỡnh tng hp HAp 27 3.4 nh hng ca thi gian tng hp 29 3.5 nh hng ca nhit ti quỏ trỡnh tng hp HAp 30 3.6 Mt s c trng ca mng HAp 31 3.6.1 Ph hng ngoi ca mng HAp 31 3.6.2 Phõn tớch hỡnh thỏi hc ca vt liu HAp/TKG316L 32 3.6.3 Gin pha ca mng HAp 32 KT LUN 34 TI LIU THAM KHO 35 Khoỏ lun tt nghip vi Ló Tr My Trng i Hc S Phm H Ni Khoa hoỏ hc M U Ngy cựng vi s phỏt trin khụng ngng ca xó hi, ngnh y hc ngy cng phỏt trin, nhu cu chm súc sc kho cng ng cng ngy cng c quan tõm Xó hi phỏt trin, s gia tng nhng chn thng v nhng khuyt tt ca xng bnh lý hay nhng tai nn gõy ó mang li cho cỏc nh khoa hc mt nhim v cp thit l tỡm kim nhng vt liu mi, ỏp ng c nhu cu s lng v cht lng cho ngnh phu thut chnh hỡnh Hin Vit Nam cng nh nhiu nc nghốo trờn th gii, nhng vt liu dựng lnh vc chnh hỡnh u phi nhp khu t nc ngoi vi giỏ thnh cao khụng ỏp ng c nhu cu s dng ca ngi dõn c bit vựng sõu vựng xa T th k 13, vic thay th v sa cha nhng khuyt tt ca xng c th ngi ó c cỏc nh y hc trờn th gii nghiờn cu v ng dng Vt liu s dng cho mc ớch ny rt a dng: dng vt liu tr vi c th c s dng nh nhng chi tit c nh xng gm thộp khụng g, hp kim Co-Cr, hp kim Ti ; dng vt liu cú tớnh tng thớch sinh hc chng mc nht nh nh polyme y sinh, thy tinh y sinh, gm thy tinh y sinh Nhng c im ca cỏc loi vt liu trờn l ớt hoc khụng tng thớch sinh hc vi c th ngi dn phn ng o thi, d b n mũn bi dch th ngi nờn tui th ca vt liu khụng cao [1-6] Nh ó bit, thnh phn chớnh ca khoỏng xng, rng hay cỏc mụ cng ca ngi l hydroxyapatit (HAp), nú c s dng rng rói lnh vc thay th xng nh l c dựng ch to vt liu cy vo c th sinh vt, lm cht gn kt xng, lm dc phm y t Vt liu HAp cú tớnh tng thớch sinh hc cao vỡ nú cú kh nng kt hp vi cu trỳc xng v tỏc ng tt lờn s phỏt trin bờn ca xng m khụng lm t gy hay phõn hy xng HAp thng c s dng dng vt liu, dng bt, dng mng ph Trờn th gii vic nghiờn cu v tng hp mng HAp c Khoỏ lun tt nghip Ló Tr My Trng i Hc S Phm H Ni Khoa hoỏ hc cỏc nh khoa hc nghiờn cu t hng chc nm bng nhiu phng phỏp khỏc nhau: phng phỏp vt lý (plasma chõn khụng, phun nhit, phng phỏp phỳn x magnetron, phỳn x chựm ion, lng ng pha hi ) phng phỏp húa hc (sol-gel, nhỳng, ngõm, ộp núng ) v phng phỏp in húa Mi phng phỏp u cú u v nhc im riờng [15-18] Phng phỏp in húa cho phộp iu khin c chiu dy mng v tng hp c mng cú tinh khit cao Chớnh vỡ vy, chỳng tụi ó la chn ti Nghiờn cu quỏ trỡnh tng hp mng hydroxyapatit trờn nn thộp khụng g 316L bng phng phỏp in húa vi mc tiờu la chn iu kin thớch hp nh: thnh phn dung dch, nhit , dũng v th ỏp t tng hp mng HAp trờn nn thộp khụng g 316L nhm to nhng vt liu np vớt cú kh nng tng thớch sinh hc cao lnh vc ghộp xng Khoỏ lun tt nghip Ló Tr My Trng i Hc S Phm H Ni Khoa hoỏ hc CHNG 1: TNG QUAN 1.1 GII THIU V HYDROXYAPATIT Hydroxyapatit, Ca10(PO4)6(OH)2, l mui kộp ca tri-canxi photphat v canxi hydroxit, t nhiờn tn ti di dng flo-apatit Ca10(PO4)6F2 Nú l thnh phn vụ c chớnh xng, rng ngi v hin ang l i tng nghiờn cu ca nhiu nh y hc - khoa hc ci thin cỏc tớnh cht sinh hc, hoỏ hc nhm mc ớch nõng cao hn na nhng hot tớnh v kh nng ng dng ca HAp 1.1.3 Mt s tớnh cht ca HAp a Tớnh cht vt lý: Hydroxyapatit dng tinh th mu trng ng, sụi 2850C v núng chy ti 1700C 250C, kh nng ho tan 100g nc ca hydroxyapatit l 7g, t trng l 3,08 [12] V mt cu trỳc, hydroxyapatit cú dng hỡnh lc phng v thuc nhúm khụng gian P63/m vi cỏc hng s mng a v c ln lt l 0,942 nm v 0,688 nm [11] Cu trỳc tinh th ca HAp c tỡm bi Naray-Szabo v Meheml v nhng kt qu ca h sau ny ó c Hendricks xỏc nhn li Cu trỳc mng ca HAp bao gm cỏc ion Ca2+, PO43- v OH- v chỳng c sp xp cỏc ụ n v nh hỡnh 1.1 Trong tng s 14 ion Ca2+ thỡ cú ion thuc v HAp v nm trn ụ mng n v, cũn li ion nm trờn chu vi hai mt ỏy c dựng chung vi cỏc ụ n v k bờn ú nh v mi ụ l ion Tng t nh th, s 10 nhúm PO43- thỡ nhúm nm bờn ụ n v cũn nhúm thỡ nm trờn chu vi ca hai mt ỏy nhng ch cú nhúm thuc v ụ n v nhúm ny bao gm nhúm bờn ụ n v cng vi s nhúm nm trờn chu vi ca hai mt ỏy Ging nh vy, ch cú s nhúm OH- ch hỡnh l thuc v ụ n v S lng cỏc ion xut hin ụ Khoỏ lun tt nghip Ló Tr My Trng i Hc S Phm H Ni Khoa hoỏ hc n v cú th khụng ỳng vi cụng thc phõn t ca HAp iu ny cú th gii thớch s lp li ca cỏc ụ n v h i xng ba chiu Vi cỏch gii thớch nh trờn thỡ mt phõn t HAp bao gm cú 10 ion Ca2+, nhúm PO43- v nhúm OH-, t ú ta cú th khng nh HAp cú cụng thc hoỏ hc t lng l Ca10(PO4)6(OH)2 Ca2+ PO43- OH- Hỡnh 1.1: Cu trỳc ca HAp V mt hỡnh dng thỡ cỏc tinh th HAp thng cú dng hỡnh lỏ, hỡnh que hoc hỡnh kim, ụi HAp cũn cú dng hỡnh vy Tu theo cỏc phng phỏp tng hp khỏc (nh phng phỏp kt ta, phng phỏp sol-gel, phng phỏp in hoỏ) cng nh cỏc iu kin tng hp khỏc (nh thay i nhit phn ng, pH, tc np liu, thi gian gi hoỏ sn phm, thi gian tng hp hay mụi trng phn ng) m cỏc tinh th HAp cú hỡnh dng khỏc [11] (hỡnh 1.2) a Khoỏ lun tt nghip b Ló Tr My Trng i Hc S Phm H Ni Khoa hoỏ hc - Mui amoni dihydrophotphat NH4H2PO4 (Trung Quc) - Mui natri nitrat NaNO3 (Trung Quc) - Dung dch NH4OH (Trung Quc) - Hidropeoxit H2O2 (Trung Quc) * Dung dch tng hp HAp: D1: Ca(NO3)2 4H2O 1,68x10-2 M + NH4H2PO4 1x10-2 M + NaNO3 0,15M + H2O2 6% (khi lng) D2: Ca(NO3)2 4H2O 2,5x10-2 M + NH4H2PO4 1,5x10-2 M + NaNO3 0,15M + H2O2 6% (khi lng) D3: Ca(NO3)2 4H2O 3x10-2 M + NH4H2PO4 1,8x10-2 M + NaNO3 0,15M + H2O2 6% (khi lng) D4: Ca(NO3)2 4H2O 4,2x10-2 M + NH4H2PO4 2,5x10-2 M + NaNO3 0,15M + H2O2 6% (khi lng) b Chun b vt liu nn Vt liu nn c s dng nghiờn cu ny l thộp khụng g 316L cú kớch thc x 10 cm, c ỏnh búng c hc bng giy nhỏm loi 320, 400 (ca Trung Quc) v giy nhỏm tinh loi 600, 800, 1200 (ca Nht Bn), sau ú sch mu vi nc ct, li bng cn, khụ v dựng epoxy gii hn din tớch lm vic l cm2 2.2.2 H in húa Quỏ trỡnh tng hp mng HAp cỏc dung dch cú thnh phn khỏc u c thc hin bỡnh in hoỏ in cc: in cc lm vic TKG316L cú din tớch lm vic l cm2 c cõn lng trc v sau tng hp HAp bng cõn phõn tớch Precisa XR 205 SM-DR xỏc nh lng HAp hỡnh thnh trờn thộp khụng g 316L in cc i platin Khoỏ lun tt nghip 23 Ló Tr My Trng i Hc S Phm H Ni Khoa hoỏ hc in cc so sỏnh calomen Hg/HgCl/KCl bóo ho (SCE) Quỏ trỡnh tng hp ny c thc hin trờn mỏy Autolab t ti Vin K thut nhit i 2.2.3 iu kin thớ nghim - Cỏc dung dch D1 n D4 u c chun pH ti bng dung dch amoni hidroxit 1M - Th tớch dung dch s dng bỡnh in húa l 85 ml - Mng HAp c tng hp bng phng phỏp ỏp dũng tnh ti: -1; -1,5; 2,5; -5 v -7,5 mA/cm2 - Nhit tng hp: 25; 50; 60; 70; 75 v 80oC - Thi gian tng hp: 15; 30; 45; 60 v 70 phỳt - T l Ca/P ~ 1,67 cỏc dung dch tng hp HAp Khoỏ lun tt nghip 24 Ló Tr My Trng i Hc S Phm H Ni Khoa hoỏ hc CHNG KT QU V THO LUN 3.1 ng cong phõn cc ca TKG316L dung dch D3 Hỡnh 3.1 gii thiu ng cong phõn cc catụt ca in cc TKG316L dung dch D3 Tin hnh phõn cc khong th t in th cõn bng n -2,5 V/SCE vi tc quột th mV/s khong in th nh hn -0,5 V/SCE mt dũng khụng i v xp x vỡ khụng cú phn ng kh no xy Trong khong th -0,7 n -1,3 V/SCE, mt dũng tng nh tng ng vi quỏ trỡnh kh H+, kh O2 ho tan nc: 2H+ + 2e- H2 (7) O2 + 2H2O + 4e- 4OH- (8) Khi in th ln hn -1,3 V/SCE mt dũng tng mnh, giai on ny tng ng vi s kh ion H2PO4- v kh nc: H2PO4- + 2e- PO43- + H2 (9) H2PO4- +H2O + 2e- H2PO3- + 2OH- (10) H2PO4- + e- HPO42- + ẵ H2 (11) 2H2O + 2e- (12) H2 + 2OH- Trờn b mt in cc quan sỏt thy cú s hỡnh thnh mng HAp mu trng iu ny cú th lý gii: sau OH- c to cỏc phn ng hỡnh thnh HAp cng ng thi xy trờn b mt in cc ni cú giỏ tr pH cao: H2PO4- + OH- HPO42- + H2O (13) HPO42- +OH- PO43- + H2O (14) 10Ca2+ + 6PO43- + 2OH- Ca10(PO4)6(OH)2 (15) Khoỏ lun tt nghip 25 Ló Tr My Trng i Hc S Phm H Ni Khoa hoỏ hc -5 i (mA/cm ) -10 -15 -20 -25 -30 -3.0 -2.5 -2.0 -1.5 -1.0 -0.5 0.0 E (V/SCE) Hỡnh 3.1: ng cong phõn cc catụt ca in cc TKG 316L dung dch D3 3.2 nh hng ca nng ti quỏ trỡnh tng hp HAp xỏc nh nng dung dch phự hp cho quỏ trỡnh tng hp HAp trờn nn thộp khụng g 316L, em tin hnh tng hp HAp cỏc dung dch cú thnh phn thay i t D1D4, mt dũng ỏp t -5 mA/cm2 thi gian 1800 giõy v nhit 65C Hỡnh 3.2 gii thiu s bin i in th theo thi gian ca quỏ trỡnh tng hp HAp trờn nn thộp khụng g 316L cỏc dung dch cú thnh phn khỏc Cỏc ng tng hp u cú dng tng t nhng giõy u tiờn cú s tng t ngt ca in th quỏ trỡnh tớch t lp in kộp ca ion H2PO4- trờn catụt Sau ú in th gim nh hng ca s khuch tỏn v tip theo in th tng nh v t giỏ tr n nh ng vi quỏ trỡnh tng hp HAp Khi nng cỏc cht dung dch tng lờn D1D4 thỡ in th tng hp gim t 1,7 1,25V/SCE Khoỏ lun tt nghip 26 Ló Tr My Trng i Hc S Phm H Ni Khoa hoỏ hc -0,4 -0,6 -0,8 E (V/SCE) -1,0 -1,2 D4 -1,4 D3 D2 D1 -1,6 -1,8 -2,0 -2,2 400 800 1200 t (s) 1600 2000 Hỡnh 3.2: S bin i in th theo thi gian ca quỏ trỡnh tng hp HAp mt dũng ỏp -5 mA/cm2 cỏc dung dch D1, D2, D3 v D4 Quan sỏt b mt in cc sau tng hp cho thy mng HAp tng hp dung dch D3 cú ng u v sớt cht hn so vi mng tng hp cỏc dung dch D1, D2 v D4 Vỡ vy dung dch D3 c chn cho nhng nghiờn cu tip theo 3.3 nh hng ca mt dũng ti quỏ trỡnh tng hp HAp T kt qu phõn tớch ng cong phõn cc ca in cc TKG 316L dung dch D3, em tin hnh tng hp HAp thi gian 30 phỳt, nhit 65oC vi s thay i mt dũng ỏp t -1mA/cm2 n -7,5mA/cm2 Hỡnh 3.3 biu din gin in th tng hp theo thi gian ca quỏ trỡnh tng hp HAp dung dch D3 ti cỏc mt dũng ỏp khỏc Cỏc ng tng hp ny u cú dng c trng ca quỏ trỡnh tng hp HAp nh hỡnh 3.2 Khi mt dũng ỏp tng lm tng in th tng hp HAp Khoỏ lun tt nghip 27 Ló Tr My Trng i Hc S Phm H Ni Khoa hoỏ hc -0.4 -0.6 -0.8 -1mA/cm -1,5mA/cm E (V/SCE) -1.0 -1.2 -2,5mA/cm -1.4 -5mA/cm -1.6 -7,5mA -1.8 -2.0 -2.2 400 800 1200 t (s) 1600 2000 Hỡnh 3.3: S bin thiờn in th theo thi gian ca quỏ trỡnh tng hp HAp dung dch D3, cỏc mt dũng ỏp -1mA/cm2 n -7,5mA/cm2 Hỡnh 3.4 ch s khỏc v lng mng HAp hỡnh thnh trờn nn TKG316L sau 30 phỳt tng hp ti cỏc mt dũng catụt khỏc Khi lng HAp tng mnh tng mt dũng tng hp t -1mA/cm2 n -1,5mA/cm2, sau ú tng nh tip tc tng mt dũng n -2,5mA/cm2 v -5 mA/cm2 nhng mt dũng -7,5mA/cm2 lng mng HAp gim xung xp x bng lng mng thu c -1mA/cm2 Kt qu quan sỏt b mt mng HAp tng hp ti -1,5mA/cm2 cú ng u v bỏm dớnh tt hn c iu ny cú th gii thớch nh sau: mt dũng ỏp thớch ó to iu kin thun li cho cỏc phn ng liờn quan n quỏ trỡnh tng hp HAp xy nhng mt dũng ỏp t thp hn hay cao hn -1,5mA/cm2 thỡ li thun li cho cỏc phn ng khụng mong mun xy cho quỏ trỡnh tng hp HAp: Khoỏ lun tt nghip 28 Ló Tr My Trng i Hc S Phm H Ni Khoa hoỏ hc 0.009 Khối lượng HAp (g) 0.008 0.007 0.006 0.005 0.004 0.003 0.002 Mật độ dòng áp đặt (mA/cm ) Hỡnh 3.4: S bin i lng HAp theo mt dũng ỏp t 3.4 nh hng ca thi gian tng hp T kt qu kho sỏt nng v mt dũng ỏp t trờn, em la chn c iu kin ti u tng hp mng HAp trờn thộp khụng g 316L i = 1,5mA/cm2 dung dch D3 Tuy nhiờn bỏm dớnh v bn ca mng HAp cng b ph thuc vo thi gian tng hp Do ú phn ny em tin hnh tng hp HAp nhng thi gian khỏc nhau: 15, 30, 45, 60 v 70 phỳt Hỡnh 3.5 gii thiu s bin i lng HAp theo thi gian tng hp Khi thi gian tng hp tng t 15 n 60 phỳt, lng HAp hỡnh thnh trờn nn thộp khụng g tng, nu tip tc tng thi gian tng hp lờn 70 phỳt thỡ lng HAp gim Kt qu thu c cho thy thi gian tng hp 60 phỳt lng HAp hỡnh thnh trờn nn TKG ln nht ng thi cho mng cú ng u tt hn so vi cỏc thi gian tng hp khỏc thi gian tng hp ln hn 60 phỳt quan sỏt thy hin tng bong trúc mng HAp v ri vo dung dch Khoỏ lun tt nghip 29 Ló Tr My Trng i Hc S Phm H Ni Khoa hoỏ hc 0.014 Khối lượng HAp (g) 0.012 0.010 0.008 0.006 0.004 0.002 10 20 30 40 50 60 70 t(ph) Hỡnh 3.5: S bin i lng mng HAp theo thi gian tng hp dung dch D3 mt dũng -1,5 mA/cm2 3.5 nh hng ca nhit ti quỏ trỡnh tng hp HAp ng hc cỏc quỏ trỡnh phn ng húa hc hu ht u chu nh hng bi nhit phn ng i vi cỏc phn ng in húa cng vy, s hỡnh thnh cỏc cht trờn b mt in cc cng luụn chu nh hng ca nhit Vỡ vy m tin hnh tng hp HAp bng phng phỏp dũng ỏp t em ó tin hnh tng hp ti cỏc nhit thay i 25, 50, 60, 70, 75 v 800 C Kt qu hỡnh 3.6 cho thy lng HAp hỡnh thnh trờn b mt in cc TKG316L tng lờn nhit tng v t giỏ tr cc i ti nhit 750C v t s quan sỏt b mt mng HAp tng hp c cho thy ti nhit ny HAp ph trờn b mt in cc l ng u nht Khi tng hp ti nhit thp s hỡnh thnh mng HAp kộm, mng khụng bỏm u trờn b mt TKG m bỏm theo tng mng nhng nhit tng n 80C thỡ kh nng to mng HAp cng khụng tt mng hỡnh thnh khụng u v khỏ xp ng thi cú kt ta ỏy cc iu ny cú th c lý gii: nhit tng thớch Khoỏ lun tt nghip 30 Ló Tr My Trng i Hc S Phm H Ni Khoa hoỏ hc hp vi hot ng ca cỏc ion s lm tng tc chuyn ng ca cỏc ion dung dch dn n tc phn ng tng ú lng HAp hỡnh thnh tng lờn nhng nu nhit tng quỏ cao dn n s phõn hy mt s ion kộm bn dung dch v nh hng ti quỏ trỡnh tng hp HAp 0.030 Khối lượng HAp (g) 0.025 0.020 0.015 0.010 0.005 20 30 40 50 60 70 80 Nhiệt độ ( C) Hỡnh 3.6: S bin i lng HAp theo nhit tng hp 3.6 Mt s c trng ca mng HAp 3.6.1 Ph hng ngoi ca mng HAp nghiờn cu tỡm hiu cu trỳc c trng phõn t ca mng HAp hỡnh thnh trờn b mt thộp khụng g 316L mt dũng ỏp -1,5mA/cm2 dung dch D3 750C vi thi gian tng hp 60 phỳt c xỏc nh bng phng phỏp ph hng ngoi (IR) Hỡnh 3.7 gii thiu ph hng ngoi ca mng HAp c o khong bc súng t 4000 cm-1 n 300 cm-1 Cỏc di hp th c trng cho HAp gm: di vo khong 1098 cm-1 v 1034 cm-1 gõy bi dao ng ca PO43-; di 961,87 cm-1 gõy bi PO43- ; võn ph bc súng 608,49 cm-1 v 565,91 cm-1 gõy bi PO43- v di 424,87 cm-1 gõy bi PO43- Võn ph di 3464 cm-1 , 1638,38 cm-1 v 631 cm-1 c trng cho kiu dao ng Khoỏ lun tt nghip 31 Ló Tr My Trng i Hc S Phm H Ni Khoa hoỏ hc kộo gión, quay v tnh tin ca nhúm OH- , võn dao ng 3464 cm-1 cú th l ln nc m mu HAp hoc KBr Vy kt qu ph IR thu c cỏc dao ng c trng cho cỏc nhúm phõn t ca tinh th HAp 1.0 424.87 0.9 1034.29 0.8 Absorbance 0.7 0.6 1098.16 0.5 0.4 0.3 1388.23 3464.67 961.87 565.91 608.49 0.2 1542.10 631 1638.38 0.1 0.0 -0.1 4000 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500 Wavenumbers (cm-1) Hỡnh 3.7: Ph hng ngoi ca HAp tng hp bng phng phỏp in húa 3.6.2 Phõn tớch hỡnh thỏi hc ca vt liu HAp/TKG316L Hỡnh 3.8 gii thiu hỡnh thỏi hc b mt mu HAp tng hp mt dũng ỏp -1,5mA/cm2 dung dch D3 750C vi thi gian tng hp 60 phỳt Hỡnh nh SEM ca mng HAp cho thy cỏc tinh th HAp tn ti dng hỡnh que vi kớch thc khong 400 nm 3.6.3 Gin pha ca mng HAp Kt qu phõn tớch nhiu x tia X ca mu HAp tng hp dung dch D3 trờn nn TKG316L c ch trờn hỡnh 3.9 Trờn gin cho thy lp m tn ti pha, ú l pha ca HAp v pha ca mui canxi cacbonat S tn ti ca CaCO3 lp mng HAp tng hp c cú th gii thớch trong quỏ trỡnh thớ nghim ó to canxi hidroxit, nhit cao b Khoỏ lun tt nghip 32 Ló Tr My Trng i Hc S Phm H Ni Khoa hoỏ hc phõn hy canxi oxit (CaO), sau ú CaO ó kt hp vi CO2 cú khụng khớ to CaCO3 ln mu: CaO + CO2 CaCO3 T kt qu gin XRD cho thy quỏ trỡnh tng hp HAp ó khụng to cỏc pha khỏc nh octacanxi photphat hay dicanxi dihydro photphat Hỡnh 3.8: Hỡnh nh SEM ca mng HAp tng hp -1,5mA/cm2 dung dch D3 nhit 75oC thi gian 60 phỳt Hỡnh 3.9: Gin XRD ca mng HAp Khoỏ lun tt nghip 33 Ló Tr My Trng i Hc S Phm H Ni Khoa hoỏ hc KT LUN T nhng nghiờn cu tng hp mng HAp trờn nn TKG316L bng phng phỏp dũng ỏp t em xin rỳt mt s kt lun chớnh nh sau: ó la chn c iu kin thớch hp tng hp HAp trờn nn TKG316L dung dch D3 (Ca(NO3)2 4H2O 3x10-2 M + NH4H2PO4 1,8x10-2 M + NaNO3 0,15M + H2O2 6% (khi lng)), mt dũng 1,5mA/cm2 thi gian 60 phỳt v nhit 750C Nhng phõn tớch mng HAp bng phng phỏp ph hng ngoi, kớnh hin vi in t quột v nhiu x tia X ó cho thy s tn ti ca cỏc nhúm chc tinh th HAp, mng HAp tng hp c cú cu trỳc tớnh th dng hinh que vi kớch thc khong 400 nm v tn ti hai pha ca HAp v CaCO3 Khoỏ lun tt nghip 34 Ló Tr My Trng i Hc S Phm H Ni Khoa hoỏ hc TI LIU THAM KHO Ti liu ting Vit [1] V Duy Hin Nghiờn cu tng hp v c trng húa lý ca hydroxyapatit dng xp cú kh nng ng dng phu thut chnh hỡnh Lun ỏn tin s húa hc 2009 [2] Nguyn Th Khuyn Nghiờn cu, ch to np vớt xng m Titannitrit (TiN) phc v ngnh y t ti cp b giai on 2005-2006, Trung tõm Quang in t, Vin ng dng Cụng ngh, B Khoa hc v Cụng ngh [3] Nguyn Hng H Nghiờn cu nh hng ca np vớt m Titan-nitrit n phn mm v t chc xng quanh kt xng trờn thc nghim, ti b Quc phũng- Hc vin Quõn y, 2005 [4] Lu Hng Hi Nghiờn cu phn ng ti ch ca c th trờn thc nghim v lõm sng s dng np vớt sn xut t thộp khụng g ngoi khoa ca Vit Nam Lun ỏn tin s y hc Hc vin Quõn y-2002 [5] Trn Vnh Hong, Nguyn Thanh Hong, Nguyn Th Lan Anh, Trn i Lõm Nghiờn cu nh hng ca nhit lờn kớch thc v tinh th ca hydroxyapatit kớch thc nanụ, Tp Phõn tớch Lý- Hoỏ -Sinh hc, Tp 13, s 2, 2008, trang 55 60 [6] Lờ Diu Th, tng hp v c trng nano hdroxyapatit ng dng lm vt liu y sinh, Lun Thc s Húa hc, Trng i hc Bỏch Khoa H Ni 2007 [7] Ngc Liờn (2006) Nghiờn cu qui trỡnh tng hp bt v ch th gm xp hydroxyapatit Bỏo cỏo tng kt ti khoa hc cụng ngh cp b [8] o Quc Hng, Phan th Bớch Ngc (2007) Tng hp bt HAp kớch thc nano bng phng phỏp kt ta húa hc Tp húa hc, 45 s Khoỏ lun tt nghip 35 Ló Tr My Trng i Hc S Phm H Ni Khoa hoỏ hc Ti liu nc ngoi [9] Fei Chen, Zhou-Cheng Wang, Chang-Jian Lin Preparation and characterization of nano-sized hydroxyapatite particles and hydroxyapatite/chitosan nano-compozit for use in biomedical materials Materials Letters, Volume 57, December 2002, Pages 858-861 [10] Nasser Y Mostafa Characterization, thermal stability and sintering of hydroxyapatite powders prepared by different routes Materials Chemistry and Physics, Volume 94, 15 December 2005, Pages 333-341 [11] T S B Narasaraju D E Phebe Some physico - chemical aspects of Hydroxylapatite Journal of Materials Science, Volume 31, 1996, Pages 1-21 [12] R.Z LeGeros, 40th Symposium on Basic Science of Ceramic, Convention Center, Osaka University, January 22 23, 2002 [13] S Sasikumar and R Vijayaraghavan Low Temperature Synthesis of Nanocrystalline Hydroxyapatite from Egg Shells by Combustion Method Trends Biomater, Volum 19, 2006, Pages 70-73 [14] A.C Queiroz, J.D Ssantos, F.J.Monteiro, I.R Gibson, J.C Knowles Adsorption and release studies of sodium amoicillin from hydroxyapatite and gless-reinforced hydroxyapatite compozit Biomaterials, Volum 22, 2001, Pages 1393-1400 [15] M Inagaki, Y Yokogawa, T Kameyama Effects of plasma gas composition on bond strength of hydroxyapatite/titanium composite coatings prepared by rf-plasma spraying, Journal of the European Ceramic Society 26 (2006) 495499 [16] Yoshiaki Suda, Hiroharu Kawasaki, Tamiko Ohshima, Shouta Nakashima, Syuichi Kawazoe, Tetsuya Toma Hydroxyapatite coatings on titanium dioxide thin films prepared by pulsed laser deposition method, Thin Solid Films 506 (2006) 115 119 Khoỏ lun tt nghip 36 Ló Tr My Trng i Hc S Phm H Ni Khoa hoỏ hc [17] Yu-PengLu, Mu-Sen Li, Shi-TongLi, Zhi-GangWang , Rui-Fu Zhu Plasma-sprayed hydroxyapatite+titania composite bond coat for hydroxyapatite coatingon titanium substrate, Biomaterials 25 (2004) 4393 4403 [18] Andrei V Stanishevsky, Samuel Holliday Mechanical properties of solgel calcium titanate bioceramic coatings on titanium, Surface & Coatings Technology 202 (2007) 12361241 [19] Dong-Yang Lin, Xiao-Xiang Wang Electrodeposition of hydroxyapatite coating on CoNiCrMo substrate in dilute solution Surface coatings Technology 204 (2010) 3205-3213 [20] inh Th Mai Thanh (2003), Stabilite et performances de materiaux delectrode a base de titane en milieu acide, Lun ỏn tin s, trng i hc Pierre Marie Curie, Cng ho Phỏp Khoỏ lun tt nghip 37 Ló Tr My [...]... thc phõn t v cỏc thụng s ụ mng ca mt s khoỏng apatit hay gp STT Tờn gi CTPT Thụng s a Thụng s c 1 Bari hydroxyapatit Ba10(PO4)6(OH)2 1.019 0.770 2 Cadimi asen clo apatit Cd10(AsO4)6Cl2 1.007 0.726 3 Cadimi hydroxyapatit Cd10(PO4)6(OH)2 0.901 0.661 4 Cadimi clo apatit Cd10(PO4)6Cl2 0.962 0.649 5 Canxi hydroxyapatit Ca10(PO4)6(OH)2 0.942 0.688 6 Carbonat apatit Ca10(PO4)6CO3 0.956 0.687 7 Clo apatit Ca10(PO4)6Cl2... mng HAp c thc hin trờn mỏy SEM: S4800 ca hóng Hitachi (Nht Bn) t ti Vin Vt liu -Vin Khoa hc v Cụng ngh Vit Nam Nguồn cấp electron ống tia catôt Vật kính ảnh Trường quét Thực hiện quá trình quét đồng bộ Chuyển thành tín hiệu điện và khuyếch đại Phản xạ Detector Mẫu Hỡnh 2.3: S nguyờn lý ca kớnh hin vi in t quột 2.2 CHUN B TH NGHIM 2.2.1 Chun b vt liu v húa cht a Húa cht v dung dch nghiờn cu * Húa cht:... catụt ca in cc TKG 316L trong dung dch D3 3.2 nh hng ca nng ti quỏ trỡnh tng hp HAp xỏc nh nng dung dch phự hp cho quỏ trỡnh tng hp HAp trờn nn thộp khụng g 316L, em tin hnh tng hp HAp trong cỏc dung dch cú thnh phn thay i t D1D4, mt dũng ỏp t -5 mA/cm2 trong thi gian 1800 giõy v nhit 65C Hỡnh 3.2 gii thiu s bin i in th theo thi gian ca quỏ trỡnh tng hp HAp trờn nn thộp khụng g 316L trong cỏc dung... cu ny l thộp khụng g 316L cú kớch thc 1 x 10 cm, c ỏnh búng c hc bng giy nhỏm loi 320, 400 (ca Trung Quc) v giy nhỏm tinh loi 600, 800, 1200 (ca Nht Bn), sau ú ra sch mu vi nc ct, trỏng li bng cn, khụ v dựng epoxy gii hn din tớch lm vic l 2 cm2 2.2.2 H in húa Quỏ trỡnh tng hp mng HAp trong cỏc dung dch cú thnh phn khỏc nhau u c thc hin trong bỡnh in hoỏ 3 in cc: in cc lm vic TKG316L cú din tớch lm... phỳt - T l Ca/P ~ 1,67 trong cỏc dung dch tng hp HAp Khoỏ lun tt nghip 24 Ló Tr My Trng i Hc S Phm H Ni 2 Khoa hoỏ hc CHNG 3 KT QU V THO LUN 3.1 ng cong phõn cc ca TKG316L trong dung dch D3 Hỡnh 3.1 gii thiu ng cong phõn cc catụt ca in cc TKG316L trong dung dch D3 Tin hnh phõn cc trong khong th t in th cõn bng n -2,5 V/SCE vi tc quột th 5 mV/s khong in th nh hn -0,5 V/SCE mt dũng khụng i v xp x 0 vỡ... Ca10(AsO4)6F2 0.975 0.692 9 Flo apatit Ca10(PO4)6F2 0.935 0.658 10 Hydroxyl Vanadinit Ca10(VO4)6(OH)2 0.982 0.698 11 Chỡ hydroxyapatit Pb10(PO4)6(OH)2 0.990 0.729 12 Magiờ apatit Mg10(PO4)6(OH)2 0.930 0.689 13 Mimetit Pb10(AsO4)6Cl2 1.036 0.752 14 Pyromorphit Pb10(PO4)6Cl2 0.995 0.732 15 Strontri hydroxyapatit Sr10(PO4)6(OH)2 0.976 0.728 16 Vanadinit Pb10(PO4)6Cl2 1.047 0.743 S hin din trong cỏc mụ canxi húa... phng phỏp in húa ph thuc nhiu vo iu kin tng hp v tớnh cht ca vt liu nn Mt s vt liu nn thng c s dng tng hp HAp nh thộp khụng g, hp kim CoNiCrMo, titan, Ti6Al4V Trong khúa lun ny em chn nn thộp khụng g 316L tng hp HAp bng phng phỏp dũng ỏp t 1.1.4 ng dng ca mng HAp trong y sinh [6-9] HAp l thnh phn chớnh ca khoỏng xng v rng (thnh phn xng chim 67% HAp, 10% l nc phn cũn li l cỏc cht hu c) Vt liu HAp cú... trong bỡnh in hoỏ 3 in cc: in cc lm vic TKG316L cú din tớch lm vic l 2 cm2 c cõn khi lng trc v sau khi tng hp HAp bng cõn phõn tớch Precisa XR 205 SM-DR xỏc nh khi lng HAp hỡnh thnh trờn thộp khụng g 316L in cc i platin Khoỏ lun tt nghip 23 Ló Tr My Trng i Hc S Phm H Ni 2 Khoa hoỏ hc in cc so sỏnh calomen Hg/HgCl/KCl bóo ho (SCE) Quỏ trỡnh tng hp ny c thc hin trờn mỏy Autolab t ti Vin K thut nhit i... phõn t ca cht nghiờn cu da vo cỏc tn s c trng trờn ph ca cỏc nhúm chc trong phõn t Khi chiu bc x hng ngoi vo phõn t cht nghiờn cu, trong bn thõn cỏc phõn t luụn cú cỏc trng thỏi dao ng phõn t a) Dao động hóa trị b) Dao động biến dạng Hỡnh 2.1: Dao ng hoỏ tr (a) v dao ng bin dng (b) i vi phõn t hai nguyờn t chuyn ng dao ng duy nht l chuyn ng co dón mt cỏch tun hon ca liờn kt gia hai phõn t A-B Loi dao ng... dng hn rt nhiu: nhit kt khi cú th gim t my nghỡn C xung cũn trờn di mt nghỡn C Cụng ngh nano cú th to nờn bc nhy ln trong ngnh cụng ngh cy ghộp, c bit l cy ghộp mụ cng, cy ghộp xng c Tớnh cht sinh hc Hydroxyapatit v cỏc ng phõn ca nú Chỳng ta ó bit rng, xng v rng ngi cha canxi v photpho Ngoi ra, nhng nguyờn t ny tn ti trong t nhiờn di dng flo-apatit Ca10(PO4)6F2, l mt trong cỏc hp cht khoỏng cú tờn ... hp mng hydroxyapatit trờn nn thộp khụng g 316L bng phng phỏp in húa vi mc tiờu la chn iu kin thớch hp nh: thnh phn dung dch, nhit , dũng v th ỏp t tng hp mng HAp trờn nn thộp khụng g 316L nhm... a Tớnh cht vt lý: Hydroxyapatit dng tinh th mu trng ng, sụi 2850C v núng chy ti 1700C 250C, kh nng ho tan 100g nc ca hydroxyapatit l 7g, t trng l 3,08 [12] V mt cu trỳc, hydroxyapatit cú dng... Khoỏ lun tt nghip Ló Tr My Trng i Hc S Phm H Ni Khoa hoỏ hc CHNG 1: TNG QUAN 1.1 GII THIU V HYDROXYAPATIT Hydroxyapatit, Ca10(PO4)6(OH)2, l mui kộp ca tri-canxi photphat v canxi hydroxit, t nhiờn