Polyme y sinh vật liệu polyme compozit sử dụng làm scaffold trong kỹ thuật mô

Vật liệu compozit dùng làm scaffold kỹ thuật mô Giáo viên hướng dẫn: TS Nguyễn Châu Giang Nhóm sinh viên thực hiện: Đầu Văn Duy Hoàng Thị Hương Đào Duy Thành Nội dung Giới thiệu kỹ thuật nuôi cấy tế bào Scaffold kỹ thuật nuôi cấy tế bào Quá trình nuôi cấy tế bào Vật liệu sinh học sử dụng làm scaffold Công nghệ chế tạo scaffold Kỹ thuật nuôi cấy tế bào  Trong y học, quan mô bị hư hại, nhà khoa học nghĩ việc thay quan bị hư hại người bệnh quan tương tự, từ thể người khác  Tuy nhiên, việc thay có nhược điểm: không đủ nguồn cung cấp cho người bệnh cần dùng, nguy bị lây bệnh truyền nhiễm, nguy thải ghép từ hệ thống miễn dịch bệnh nhân  Chính vậy, y học phát triển kỹ thuật tái tạo mô – kỹ thuật nuôi cấy tế bào  Kỹ thuật sử dụng vật liệu có hoạt tính sinh học mà có khả phục hồi, trì, cải thiện chức mô, nhằm tái tạo lại mô bị hỏng  Ưu điểm kỹ thuật:  Hạn chế tối đa thải ghép tế bào gốc lấy từ thể bệnh nhân  Không hạn chế nguồn nguyên liệu cho nuôi cấy  Loại bỏ nguy lây bệnh truyền nhiễm từ thể khác Scaffold kỹ thuật mô  Scaffold khung 3D xốp, cung cấp môi trường thích hợp cho việc tái tạo mô quan Scaffold hoạt động khuôn mẫu cho việc hình thành mô Quá trình nuôi cấy kỹ thuật mô  Quá trình nuôi cấy sau: Những yêu cầu scaffold Vật liệu không gây phản kháng lại, không gây khối u, có độ tương hợp sinh học cao Cho phép tế bào bám vào sinh sôi phát triển biệt hóa Có tổng diện tích bề mặt lớn, làm tăng khả bám dính tế bào Có mật độ lỗ xốp cao, kích thước lỗ xốp phù hợp, để tế bào bám vào, lấy chất dinh dưỡng Phải có cấu trúc lỗ xốp mở cao để tế bào thâm nhập vào bên trong, phát triển thành mô, hấp thụ dinh dưỡng vận chuyển chất thải bỏ 7 Vật liệu phải có khả phân hủy sinh học, tạo thành sản phẩm không độc hại Có tính chất học phù hợp, trì tính chất học thời gian mô phát triển Có khả gia công thành hình dạng phức tạp Vật liệu sử dụng làm scaffold Khi sử dụng vật liệu Polyme có cấu tử, độ bền học vật liệu không cao Chính vậy, đưa vào polyme chất gia cường dạng hạt sợi để cải thiện tính chất học, vật lý, hình thái học Nền polyme Thường dùng polyme có khả phân hủy sinh học gồm polyme tự nhiên polyme tổng hợp  Polyme tự nhiên gồm có: Chitin/chitosan, collagen, fibril gel…  Polyme tổng hợp gồm có: Poly lactic axit, poly(glycolic) axit, poly caprolacton, poly hydroxybutyrat… 10 Các chất gia cường Có thể từ:  Ceramic: Hydroxyapatit  Kim loại: vàng, titan, bạc…  Cacbon: ống nano cacbon, sợi nanocacbon, graphen… 11  Poly lactic axit biết đến với tính chất ưu việt như: độ bền cao, tương hợp sinh học tốt, có khả phân hủy sinh học  Nhưng PLA lại có tính giòn cao, tính thấm khí lớn, khả kết tinh chậm, nên hạn chế khả sử dụng rộng rãi  Khi tổng hợp vật liệu nanocompozit PLA/nano silica phương pháp sol-gel cho thấy: cường độ chịu kéo cải thiện, khả chịu nhiệt tăng lên, có kết tinh phần PLA liên kết với silica  Silica với kích thước nano cho hiệu tốt so với kích thước micro Khi biến tính bề mặt silica axit oleic phân tán tốt hơn, giúp nâng cao tính mềm dẻo PLA 12  Tác giả Sinha Ray chế tạo thành công nanocompozit PLA/nanoclay Kết cho thấy: tính chất học compozit tốt nhiều so với việc không dùng clays  Modun đàn hồi vật liệu tăng lên nhiều dù dùng lượng nhỏ nanoclays 13  Hydroxylapatit thường đưa vào polyme, chúng biết đến có độ tương hợp sinh học với mô xương, răng, da, bắp; chúng có thành phần giống khoáng xương  Các đặc tính compozit thay đổi dựa thay đổi thành phần compozit, thay đổi kích thước hạt…  HA đưa vào polyme như: poly(ε caprolacton), poly Lactic axit (PLA), poly (3-hydroxy butyrat co- 3hydroxyval (PHBHV), chitosan… 14 Tính chất vật liệu nanocompozit với 15% HA 15 Công nghệ chế tạo vật liệu compozit cho làm scaffold  Một số phương pháp phổ biến dùng để chế tạo vật liệu nanocompozit như:  Trộn hợp dung dịch  Trộn hợp nóng chảy  Trùng in situ  Sử dụng polyme khuôn mẫu để tổng hợp nanocompozit 16 Phương pháp trộn hợp dung dịch  Polyme hòa tan dung môi thích hợp để hình thành dung dịch polyme  Sau đó, đưa chất độn nano, hạt tạo xốp vào dung dịch, khuấy  Đổ dung dịch vào khuôn  Làm bay dung môi để thu vât liệu  Rửa nước, ngâm, để chiết tách hạt tạo xốp ban đầu, hạt bị chiết để lại lỗ xốp vật liệu 17 Nhược điểm: Để lại dung môi vật liệu, gây rò rỉ vào thể cấy ghép, gây độc tố làm hoại tử mô 18 Phương pháp tạo xốp nhờ nén khí  Sử dụng áp suất cao để nén khí vào vật liệu, để từ hình thành lỗ xốp  Các tác nhân tạo khí là: cacbon dioxxit, nitrogen, nước  Kích thước lỗ xốp kiểm soát: 100 đến 500 µm 19  Ưu điểm:  Không dùng dung môi nên không gây hại đến thể  Sự hình thành cấu trúc lỗ kín lỗ xốp không liên hệ với  Các lỗ xốp khối vật liệu không bề mặt  Vì dùng phương pháp 20 Phương pháp trộn hợp nóng chảy  Polyme đưa lên nhiệt độ cao nhiệt độ hóa thủy tinh, trạng thái nóng chảy  Trộn hợp chất độn nano, hạt tạo xốp vào polyme  Sau đó, đưa hỗn hợp nóng chảy vào khuôn 21  Ưu điểm phương pháp:  Đơn giản, dễ chế tạo  Không dùng dung môi nên không ảnh hưởng đên tính chất vật liệu  Nhược điểm:  Phân tán chất độn không nên tính chất không ổn định 22 Tài liệu tham khảo 23 24 [...]... sự thay đổi thành phần của compozit, thay đổi kích thước hạt…  HA có thể được đưa vào các polyme như: poly(ε caprolacton), poly Lactic axit (PLA), poly (3-hydroxy butyrat co- 3hydroxyval (PHBHV), chitosan… 14 Tính chất các vật liệu nanocompozit với 15% HA 15 Công nghệ chế tạo các vật liệu compozit cho làm scaffold  Một số phương pháp phổ biến dùng để chế tạo vật liệu nanocompozit như:  Trộn hợp dung... hợp dung dịch  Trộn hợp nóng ch y  Trùng in situ  Sử dụng polyme như một khuôn mẫu để tổng hợp nanocompozit 16 1 Phương pháp trộn hợp dung dịch  Polyme được hòa tan trong một dung môi thích hợp để hình thành dung dịch polyme  Sau đó, đưa các chất độn nano, các hạt tạo xốp vào dung dịch, khu y đều  Đổ dung dịch vào khuôn  Làm bay hơi dung môi để thu được vât liệu  Rửa bằng nước, ngâm, để chiết... nước, ngâm, để chiết tách ra các hạt tạo xốp ban đầu, các hạt đó bị chiết ra sẽ để lại các lỗ xốp trong vật liệu 17 Nhược điểm: Để lại dung môi trong vật liệu, có thể g y rò rỉ vào cơ thể khi c y ghép, g y độc tố làm hoại tử các mô 18 Phương pháp tạo xốp nhờ nén khí  Sử dụng áp suất cao để nén khí vào vật liệu, để từ đó hình thành lỗ xốp  Các tác nhân tạo khí có thể là: cacbon dioxxit, nitrogen, nước... học của compozit là tốt hơn nhiều so với việc không dùng clays  Modun đàn hồi của vật liệu tăng lên nhiều dù chỉ dùng một lượng nhỏ nanoclays 13  Hydroxylapatit cũng thường được đưa vào nền polyme, do chúng được biết đến có độ tương hợp sinh học với các mô xương, răng, da, cơ bắp; do chúng có thành phần giống như khoáng trong xương  Các đặc tính của compozit có thể thay đổi dựa trên sự thay đổi thành... dùng dung môi nên không g y hại đến cơ thể  Sự hình thành cấu trúc các lỗ là kín và các lỗ xốp không liên hệ được với nhau  Các lỗ xốp chỉ ở trong khối vật liệu chứ không ở bề mặt  Vì v y ít dùng phương pháp n y 20 Phương pháp trộn hợp nóng ch y  Polyme được đưa lên nhiệt độ cao hơn nhiệt độ hóa th y tinh, và ở trạng thái nóng ch y  Trộn hợp các chất độn nano, và hạt tạo xốp vào polyme  Sau đó,...  Ceramic: Hydroxyapatit  Kim loại: vàng, titan, bạc…  Cacbon: ống nano cacbon, sợi nanocacbon, graphen… 11  Poly lactic axit được biết đến với các tính chất ưu việt như: độ bền cao, tương hợp sinh học tốt, có khả năng phân h y sinh học  Nhưng PLA lại có tính giòn cao, tính thấm khí lớn, khả năng kết tinh chậm, nên hạn chế khả năng sử dụng rộng rãi của nó  Khi tổng hợp vật liệu nanocompozit PLA/nano... cho th y: cường độ chịu kéo được cải thiện, khả năng chịu nhiệt tăng lên, có sự kết tinh một phần PLA bởi những liên kết với silica  Silica với kích thước nano cho hiệu quả tốt hơn so với kích thước micro Khi biến tính bề mặt silica bằng axit oleic thì sự phân tán tốt hơn, và giúp nâng cao tính mềm dẻo của PLA 12  Tác giả Sinha Ray đã chế tạo thành công nanocompozit PLA/nanoclay Kết quả cho th y: tính... nóng ch y  Trộn hợp các chất độn nano, và hạt tạo xốp vào polyme  Sau đó, đưa hỗn hợp nóng ch y vào khuôn 21  Ưu điểm của phương pháp:  Đơn giản, dễ chế tạo  Không dùng dung môi nên không ảnh hưởng đên tính chất vật liệu  Nhược điểm:  Phân tán chất độn không đều nên tính chất không ổn định 22 Tài liệu tham khảo 23 24