Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo một số sản phẩm cấy ghép sử dụng trong y tế bằng hợp kim titan y sinh mác Ti-6Al-7Nb; Ti-5Al2,5Fe và đánh giá độ an toàn của sản phẩm

ĐẶT VẤN ĐỀ Trong năm gần đây, nhiều sở khoa học kể ngành y tế tích cực nghiên cứu, chế tạo thiết bị phục vụ cơng tác chăm sóc sức khỏe nhân dân Ngoài thiết bị khám chữa bệnh, vật liệu cấy ghép, vật liệu hỗ trợ carbon compozite, hydroxy apatite nghiên cứu ứng dụng lâm sàng gần Viện cơng nghệ Bộ cơng thương nghiên cứu chế tạo thành công số vật liệu có nguồn gốc chủ yếu từ titan Nhằm bước hồn thiện qui trình chế tạo, đánh giá sản phẩm để thử nghiệm lâm sàng, chúng tơi tiến hành nghiên cứu nhằm đánh giá độ an toàn sinh học vật liệu titan Ti 5Al - 2,5 Fe Ti 6Al7Nb Viện công nghệ - Bộ công thương chế tạo Trong báo cáo này, chúng tơi giới thiệu kết nghiên cứu tính phù hợp sinh học hai loại hợp kim chứa titan Ti-6Al-7Nb; Ti-5Al2,5Fe Viện công nghệ Bộ công thương chế tạo Báo cáo phần đề tài “Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo số sản phẩm cấy ghép sửdụngtrong y tế hợp kim titan y sinh mác Ti-6Al-7Nb; Ti-5Al2,5Fe đánh giá độ an toàn sản phẩm” với mục tiêu: Đánh giá tính phù hợp sinh học hai loại hợp kim chứa titan Ti6Al-7Nb; Ti-5Al2,5Fe Viện công nghệ Bộ công thương chế tạo Chương 1: TỔNG QUAN Vật liệu sinh học (Biomaterials) Trong năm gần đây, xu hướng sử dụng vật liệu sinh học y tế ngày cao Vật liệu sinh học (Biomaterials) thường định nghĩa vật liệu nhân tạo, hay tự nhiên thay phần hay tồn phần chức thuốc (khơng phải thuốc) y học, giải phẫu, nha khoa Nhiều loại vật liệu khác sử dụng vật liệu sinh học Nhóm thứ gồm: mơ ghép tự thân, mô ghép đồng loại, mô ghép dị loại Tính chất nhóm thối biến thay dần sau mơ chủ Nhóm thứ hai vật liệu sinh học cấy ghép khơng có tác dụng thay đổi, mà có tác dụng kết hợp mô kim loại, polymer khơng thối biến… Đây nhóm vật liệu bền, trung tính, khơng gây đáp ứng miễn dịch, tồn thời gian dài hay suốt đời Từ năm 1950, titan đưa vào sử dụng ngoại khoa Hiện nay, titan vật liệu ứng dụng rộng rãi y tế để làm phận giả, dụng cụ cố định, thay hầu hết phận thể người, đặc biệt xương Nhu cầu sử dụng vật liệu hợp kim titan y sinh nước ta ngày lớn Hàng năm, nước có tới hàng chục ngàn trường hợp cần nẹp xương, làm hàm, trồng răng, gắn đinh, cấy vít, làm van tim, đặt stent thơng mạch máu, thay khớp, chí làm vỏ não,… Tuy nhiên, hầu hết vật liệu phải nhập ngoại với giá thành cao Chính vậy, việc hạ thấp giá thành sản phẩm mà đạt chất lượng tốt điều trị nhu cầu cấp bách, yêu cầu Nhà nước đưa vào nghiên cứu, chế tạo vật liệu titan y sinh Nhà nước có dự án để phát triển vật liệu sinh học Hiện nay, nước ta chế tạo số loại vật liệu sinh học, có vật liệu titan dùng y tế, trước đưa vào sử dụng bệnh nhân, cần phải tiến hành nghiên cứu thực nghiệm động vật để đảm bảo độ an tồn chúng chuẩn hóa q trình chế tạo vật liệu titan nước ta nhằm ứng dụng ghép lâm sàng 1.1 Đại cương vật liệu sinh học Có nhiều định nghĩa sử dụng cho thuật ngữ “vật liệu sinh học” Theo Viện nghiên cứu sức khỏe quốc gia (National Institute of Health – NIH) (1984): “Vật liệu sinh học chất hợp chất (không phải thuốc) có nguồn gốc tự nhiên tổng hợp, dùng để điều trị, tăng cường thay mô, quan chức thể” [11], [12] Một định nghĩa rộng vật liệu sinh học hầu hết nhà khoa học chấp nhận định nghĩa Williams (1987): “Vật liệu sinh học vật liệu không sống, sử dụng thiết bị y học, dùng để tương tác với hệ sinh học” [11] Vật liệu sinh học chủ yếu sử dụng lĩnh vực y khoa.Tuy nhiên kỹ thuật vơ trùng chưa phát triển việc sử dụng vật liệu sinh học không khả thi Các phẫu thuật có sử dụng vật liệu sinh học phần lớn thất bại nguyên nhân nhiễm trùng Các vật liệu sinh học sớm cấy ghép thành công ứng dụng cấy ghép vào hệ thống xương năm 1900 Sau đến năm 1930, với đời thép không gỉ hợp kim crom – cobalt tạo nên thành công lớn việc cố định gãy xương trường hợp thay khớp thực [13] Cùng với đời phát triển nhiều loại vật liệu mới, vật liệu sinh học sử dụng rộng rãi y học, đem lại phương pháp điều trị hiệu nhiều chuyên ngành như: nha khoa, ngoại khoa, tim mạch, xương khớp, phục hồi chức năng, nhãn khoa… 1.2 Các loại vật liệu sinh học Theo nguồn gốc, vật liệu sinh học chia thành nhóm lớn [11],[14]:  Nhóm vật liệu sinh học có nguồn gốc tự nhiên: Là nhóm vật liệu có tế bào, có khả sống, tự sửa chữa, cấu trúc khơng đồng • Vật liệu mơ mềm: da, gân, màng ngồi tim, giác mạc… • Vật liệu mơ cứng: xương,  Nhóm vật liệu sinh học có nguồn gốc tổng hợp: Là nhóm vật liệu có cấu trúc đồng nhất, khơng có tế bào, khơng có khả sống • Gốm: Alumina, Zirconia, Calci Sulfate, Calci phosphate, Apatites, carbon, thủy tinh… • Kim loại: thép không gỉ, hợp kim crom – cobalt, hợp kim titan, vàng, bạc… • Polymer: Ultra High Molecular Weight Polyethylene (UHM WPE), Polymethylmethacacrylate (PMMA), Polyethyletherketone (PEEK), Silicone, Polyurethane (PU), Polytetrafluoroethylene (PTFE) • Composit: Carbon Fiber (CF)/PEEK, CF/UHMWPE, CF/PMMA, Zircon idSil icdB IS – GMA 1.3 Các yêu cầu vật liệu sinh học Yêu cầu chung vật liệu sinh học phân thành nhóm [11]: • Tính phù hợp sinh học: vật liệu phải khơng gây phản ứng có hại vật chủ có khả kích thích hòa hợp mơ – vật liệu ghép tốt • Có thể khử trùng: vật liệu trải qua q trình khử trùng nhiều phương pháp khác mà không bị biến đổi tính chất lý hóa khơng sinh chất gây phản ứng có hại cho thể • Có tính chức năng: tính chức vật liệu sinh học phụ thuộc vào khả tạo hình dáng phù hợp với chức mà chúng thực • Có thể chế tạo: nhiều vật liệu chế tạo thành sản phẩm để cấy ghép người nên dù có tính tương hợp sinh học cao khơng có tính ứng dụng Ngồi ra, vật liệu sinh học phải có đặc tính đặc biệt khơng sinh khối u, khơng phân hủy, độc tính thấp… Tuy nhiên tùy thuộc vào mục đích ứng dụng, loại vật liệu lại cần đáp ứng yêu cầu khác [11] 1.4 Tính phù hợp sinh học vật liệu sinh học (biocompatibilityof biomaterials) 1.4.1 Phản ứng thể với vật liệu ghép Sau cấy ghép, tương tác hệ miễn dịch thể người nhận vật liệu sinh học xảy phức tạp kết vật liệu ghép có gây phản ứng đủ để kích thích hòa hợp mơ – vật liệu tốt hay khơng [17], [18] Trong q trình đó, xuất phản ứng viêm tất yếu phản ứng bình thường vật lạ đưa vào thể Sau cấy ghép, tương tác vật liệu hệ thống miễn dịch thể nhận có liên quan đến đáp ứng miễn dịch đặc hiệu không đặc hiệu Đầu tiên, bề mặt vật liệu hình thành cục máu đơng tạm thời, sau viêm cấp tính vơ khuẩn tiến triển đến viêm mạn tính, phát triển mơ hạt cuối xơ hóa [17], [19] Các đặc điểm vật liệu sinh học kích thước, hình dạng, tính chất lý hóa…đóng vai trò quan trọng ảnh hưởng đến mức độ thời gian phản ứng thể [18], [19] Do mức độ, diễn biến thời gian trình phản ứng thể nhận sau ghép vật liệu sinh học đặc trưng cho tính phù hợp mơ vật liệu cấy ghép 1.4.2 Diễn biến trình phản ứng thể sau ghép vật liệu sinh học  Phản ứng viêm: Viêm trình phản ứng tự vệ thể nhằm chống lại tác nhân xâm nhập [20] Trong cấy ghép vật liệu sinh học, sau cô lập vùng tổn thương phản ứng huyết quản huyết, phản ứng viêm cấp tính viêm mạn tính xảy theo thứ tự Phản ứng viêm cấp tính biểu dấu hiệu sưng, nóng, đỏ, đau đặc trưng xâm nhập bạch cầu đa nhân trung tính Các phản ứng viêm cấp tính vật liệu sinh học thường xảy nhanh chóng Sau tiến triển thành viêm mạn tính với xuất bạch cầu đơn nhân, lympho bào vị trí tổn thương Phản ứng viêm mạn tính vật liệu sinh học thường bị giới hạn vị trí cấy ghép.Phản ứng viêm sau thực cấy ghép vật liệu bao gồm viêm cấp tính viêm mạn tính thường kéo dài không hai tuần Nếu phản ứng kéo dài tuần thường dấu hiệu nhiễm trùng thải ghép [19]  Sự phát triển mô hạt: Sau phản ứng viêm kết thúc, vị trí ghép vật liệu sinh học, mơ hạt hình thành Mơ hạt xác định xuất đại thực bào, xâm nhập nguyên bào sợi tăng sinh mạch máu Các nguyên bào sợi hoạt động tổng hợp collagen proteoglycan, tiền đề cho xơ hóa [18],[19]  Sự xơ hóa: Là tượng cuối q trình lành hóa vết thương Vị trí tổn thương q trình cấy ghép vật liệu sinh học sửa chữa q trình tái tạo mơ thay cho mơ bị tổn thương hình thành sẹo xơ Theo tác giả Lê Đình Roanh (2009), diễn biến thời gian phản ứng hàn gắn vết thương diễn sau [21]: - (Ngay phẫu thuật): đường rạch lấp đầy cục máu đông - đến 24 sau phẫu thuật: phản ứng viêm cấp diễn với tập trung bạch cầu đa nhân trung tính ổ viêm (vị trí tổn thương) Những tế bào thu hút đến ổ viêm chất hóa ứng động histamin, leukotrien, bổ thể C5a… Vai trò bạch cầu đa nhân trung tính thực bào mơ bị tổn thương vi khuẩn xâm nhập q trình phẫu thuật - 24 đến 48 sau phẫu thuật: tế bào biểu mô di chuyển từ mép vết thương tạo màng đáy tăng sinh tế bào tối thiểu - Ngày thứ sau phẫu thuật: bắt đầu trình chuyển từ phản ứng viêm cấp sang viêm mạn tính Các bạch cầu đa nhân trung tính dần thay bạch cầu đơn nhân (đại thực bào, lympho bào) Các đại thực bào tiếp tục thực nhiệm vụ thực bào bạch cầu đa nhân trung tính đồng thời chúng có nhiệm vụ trình diện kháng ngun với tế bào miễn dịch đặc hiệu (lympho bào).Sau trình này, mô hạt bắt đầu xuất - Ngày thứ sau phẫu thuật: vết thương lấp đầy mơ hạt giàu mạch máu tân tạo, q trình tăng sinh biểu mô diễn mạnh mẽ bắt đầu xuất collagen - Tuần thứ sau phẫu thuật: q trình viêm phản ứng mơ hạt giảm dần, thay vào tăng sinh nguyên bào sợi tích lũy collagen vị trí tổn thương - Tháng thứ sau phẫu thuật: vết sẹo hình thành bao gồm mơ liên kết khơng viêm bao phủ lớp thượng bì nguyên vẹn 1.4.3 Độc tính tồn thân vật liệu sinh học Độc tính tồn thân khả mà vật liệu sinh học gây phản ứng tồn thân có hại quan, hệ quan toàn thể Theo tiêu chuẩn ISO 10993 tiêu chí sử dụng để đánh giá độc tính tồn thân vật liệu sinh học bao gồm [22]: - Trọng lượng thể động vật thực nghiệm - Quan sát dấu hiệu lâm sàng: tình trạng da, lơng, trương lực cơ, phản xạ, tình trạng tăng tiết nước bọt, dấu hiệu hô hấp, tim mạch, triệu chứng thần kinh, vận động - Bệnh học lâm sàng: số sinh hóa máu, huyết học xem xét cuối giai đoạn thử nghiệm - Bệnh học tổng quát: Các vật phải giải phẫu tử thi để đánh giá tình trạng tất quan phận bảo quản để kiểm tra mô bệnh học tương lai - Mô bệnh học tổng thể: kiểm tra tất tổn thương tất mô, quan động vật thực nghiệm Trong phạm vi đề tài này, đề đánh giá sơ độc tính tồn thân thủy tinh thể nhân tạo sản xuất Việt Nam tiến hành kiểm tra số số sinh hóa máu, huyết học động vật thực nghiệm 1.5 Tính phù tài này, đề đánh giá sơ độc tính tồn thân thủy tinh th Hầu hết vật liệu cấy ghép nhằm phục vụ cho người, cải thiện chất lượng sống người.Việc ghép vật liệu sinh học đạt hiệu tốt.Tuy nhiên, tương tác thể với vật liệu sinh học diễn phức tạp Đó tác động hai chiều mơ chủ lên vật liệu cấy ghép tác động vật liệu cấy ghép lên mô chủ, bao gồm: viêm, di chứng miễn dịch, độc tố hệ thống, tương tác máu bề mặt, nghẽn mạch 1.5.1 Sn, Sự viêm xem phản ứng khối mô sống, phân bố mạch máu đến vùng tổn thương, nhằm ngăn ngừa lan rộng tác nhân gây hại đến mô lân cận, loại bỏ mảnh vụn tế bào mầm bệnh, cuối tạo sở cho q trình phục hồi chức mơ [2] Các dấu hiệu viêm cấp sưng, nóng, đỏ, đau Sau bị tổn thương có thay đổi đường kính tính thấm mạch máu, điều dẫn đến tượng dịch thể, protein, tế bào máu thoát từ hệ mạch vào vùng tổn thương Hình 1.1.1: Biểu chỗ viêm cấp [2] Kích thước, hình dáng tính chất hóa lý vật liệu sinh học quy định thời gian kéo dài viêm hay thời gian cho trình lành vết thương Do đó, thời gian phản ứng viêm, đặc trưng cho tính phù hợp mơ mơ cấy ghép Trong nghiên cứu thực nghiệm, để đánh giá tính phù hợp mơ nói chung tính phù hợp mơ vật liệu cấy ghép nói riêng, cách đánh giá phản ứng chỗ sau ghép vật liệu vào vị trí thể vật, diễn biến hàn gắn vết thương xảy theo giai đoạn Một đường rạch ngoại khoa gây chết tế bào tối thiểu gián đoạn màng đáy tối thiểu trình hàn gắn vết thương sinh lý tác giả Lê Đình Roanh (2009) mô tả sau [2]: Ngay sau phẫu thuật, đường rạch lấp đầy cặn máu đông đến 24 giờ, bạch cầu đa nhân trung tính tập trung chỗ vết thương, tế bào dấu ấn tiêu chuẩn phản ứng viêm cấp.Những tế bào có bào tương có hạt với nhân có đến thùy.Chúng tàng trữ tủy xương, lưu thông máu tụ tập nhanh chóng vị trí tổn thương hay nhiễm khuẩn Trong mô, bạch cầu đa nhân trung tính thực bào vi khuẩn xâm nhập mô chết 24 đến 48 giờ: tế bào biểu mô di chuyển từ mép vết thương tạo màng đáy, tăng sinh tế bào tối thiểu Ngày thứ 3: bạch cầu đa nhân trung tính thay đại thực bào Các bạch cầu đơn nhân có nguồn gốc từ tủy xương khỏi dòng tuần hồn để di chuyển vào mô trở thành đại thực bào thường trực Khi phản ứng với chất trung gian, chúng tụ tập vị trí viêm cấp Các đại thực bào bắt giữ xử lý vi khuẩn, trình diện kháng nguyên gắn với phức hợp hòa hợp mơ lớp II (MHC) với lympho bào Chúng biệt hóa thành tế bào tua tế bào trình diện kháng nguyên hiệu cao.Sau đó, mơ hạt bắt đầu xuất Ngày thứ 5: đường rạch lấp đầy mô hạt, tạo mạch máu tăng sinh tế bào biểu mô tối đa, collagen bắt đầu xuất Tuần lễ thứ 2: viêm, phù, tăng sinh mạch trở nên đi; tăng sinh nguyên bào xơ kèm theo tích lũy collagen tiếp diễn Nguyên bào xơ tế bào có khắp nơi, đời sống dài, chức sinh thành phần chất ngồi tế bào, mơ thiết lập lại.Chúng có nguồn gốc từ trung bì, biệt hóa thành mơ liên kết khác, bao gồm tế bào sụn, tế bào mỡ, tế bào xương, tế bào trơn Tháng thứ 2: vết sẹo bao gồm mơ liên kết khơng có viêm bao phủ thượng bì nguyên vẹn Nếu phản ứng viêm kéo dài diễn biến thành viêm mạn tính với có mặt nhiều tương bào, lympho bào.Lympho bào tế bào hình cầu, nhân lớn, chiếm gần hết khối bào tương Gồm có dòng tế bào T B thực chức quan trọng phản ứng miễn dịch thể dịch qua trung gian tế bào.Tương bào lympho B biệt hóa thành Những tế bào giàu lưới nội nguyên sinh có hạt nguồn quan trọng kháng thể 10 - Chuẩn bi vật liệu thử nghiệm: Vật liệu L1: Ti-5AL-2,5Fe L2: Ti-6Al7Nb từ thiết bị cắt nhỏ theo yêu cầu, rửa ngâm nước cất 24 Sau sấy khô, cân trọng lượng nồng độ khác môi trường nuôi cấy cho 100.000 tế bào Hấp tiệt trùng để sử dụng - Chuẩn bị tế bào: chuẩn bị số lượng tế bào gốc trung mô thỏ tương đương 100.000 tế bào cho giếng nuôi cấy đường kính 16 mm Tiến hành ni cấy - Mỗi loại chất thử nghiệm thử độc tính ở4 nồng độ có so sánh với chứng âm thời điểm khác 24 giờ, 48 72 sau gieo tế bào Mỗi nồng độ làm triple với giếng khác Tổng số thỏ nghiên cứu loại vật liệu titan -5Al, titan – 6Al lô chứng, lô thực nghiệm 40 mẫu (-) 24 48 72 Titanium – 5Al Titanium – 6Al Đánh giá độc tính gene thiết bị Đánh giá độc tính gene (gây tổn thương DNA): chọn marker Gamma-H2AX, dấu cho vị trí tổn thương DNA Tại vị trí DNA bị tổn thương Histon H2AX bị phosphoryl hóa vị trí serin 139 trở thành Gamma-H2AX bao quanh tổn thương tạo thành hạt (http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/18610740) Tiến hành thu hoạch tế 32 bào, đổ lam nhuộm miễn dịch huỳnh quang dùng kháng thể đơn dòng phát số lượng, kích thước hạt Gamma-H2AX Phân tích kết quả, đánh giá tác động độc tính DNA (gene) chất thử Titanium-Al tế bào thử nghiệm 12.24.5.212 Thử nghiệm độc tính gene in vivo  Tiến hành - Tiến hành cấy mảnh vật liệu vào xương đùi thỏ, sau ghép tuần giết thỏ, lấy mảnh mô vùng tiếp xúc với vật liệu để đánh giá độc tính gene vật liệu chứa Ti-5AL-2,5Fe Ti-6Al-7Nb Độc tính gene với tế bào tiếp xúc gần với vật liệu - Tiến hành lấy vùng tế bào thỏ bao quanh vật liệu Cắt tiêu nhuộm phát hạt Gamma-H2AX nhân tế bào quanh vị trí vật liệu (n=30) Độc tính với tế bào khác thể thỏ - Tiến hành lấy máu ngoại vi thỏ  tách bạch cầu ficoll  đổ lam nhuộm phát hạt Gamma-H2AX nhân tế bào (n=30)  Chỉ tiêu đánh giá - So sánh số lượng hạt Gamma-H2AX nhân tế bào nhóm thiết bị chứng thiết bị thử nghiệm Chương 3: KẾT QUẢ 1.Kết thử độc tính tế bào 1.1 Đối với Ti-5AL-2,5Fe Bảng 3.11 Tỷ lệ tế bào bao phủ diện tích vi trường quan sát theo thời gian nồng độ tiếp xúc với Ti-5AL-2,5Fe Thời gian/nồng độ 0,5 1,0 5,0 24h 2/5 2/5 2/5 48h 3/5 3/5 3/5 33 72h 4/5 4/5 4/5 24h 48h 72h Hình 3.16 Tế bào phát triển tăng dần theo thời gian mơi trường có vật liệu thử Ti-5AL-2,5Fe - Khả sống phát triển tế bào hồn tồn bình thường nồng độ khác vật liệu - Thời gian dài, tế bào phát triển mạnh - Hình dạng tế bào không bị biến đổi 1.2 Đối với Ti-6Al-7Nb Bảng 3.2 Tỷ lệ tế bào bao phủ diện tích vi trường quan sát theo thời gian nồng độ tiếp xúc với Ti-6Al-7Nb Thời gian/nồng độ 0,5 1,0 5,0 24h 1/5 1/5 1/5 48h 3/5 3/5 3/5 34 72h 4/5 4/5 4/5 24h 48h 72h Hình 3.27 Tế bào phát triển tăng dần theo thời gian môi trường có vật liệu thử Ti-6Al-7Nb - Khả sống phát triển tế bào hồn tồn bình thường nồng độ khác vật liệu - Thời gian dài, tế bào phát triển mạnh - Hình dạng tế bào khơng bị biến đổi - So với Ti-5AL-2,5Fe, tế bào nuôi cấy giếng chứa Ti-6Al-7Nb có tốc độ phát triển 24h đầu chậm Vật liệu titan Tế bào ni cấy Hình 3.3 8.Những tế bào nằm sát vật liệu phát triển bình thường, hình dạng khơng thay đổi 35 Hình 3.4 Tổng hợp kết độc tính tế bào loại vật liệu Nhận xét kết thử nghiệm độc tính tế bào: - Tế bào gốc trung mơ tủy xương ni cấy phát triển bình thường Mật độ tăng dần theo thời gian Không thấy khác biệt nồng độ hai loại hợp kim titan tăng dần - Hình dạng tế bào khơng biến đổi mơi trường chứa hai loại titan thử nghiệm - Khơng có khác biệt phát triển, hình dạng tế bào nhóm thử nghiệm nhóm chứng - Tế bào gốc trung mô tủy xương nuôi cấy phát triển bình thường, tăng dần theo thời gian mơi trường có nồng độ hai loại hợp kim titan tăng dần - Hình dạng tế bào khơng biến đổi mơi trường chứa hai loại titan thử nghiệm 36 Kết thử độc tính gene Hình 3.459 Hình ảnh hạt Gamma-H2AX nhân tế bào nhóm mơ: mô ghép Ti-5AL-2,5Fe, mô ghép Ti-6Al-7Nb, mô ghép titan chứng, mơ chứng dương (khơng ghép vật liệu, có chiếu tia gamma) Hình 3.5610 Đồ thị phân bố hạt Gamma-H2AX nhân tế bào nhóm mơ: mơ ghép Ti-5AL-2,5Fe, mô ghép Ti-6Al-7Nb, mô ghép titan chứng, mô chứng dương (khơng ghép vật liệu, có chiếu tia gamma) Nhận xét kết thử nghiệm độc tính gen: 37 Số lượng, kích thước hạt Gamma-H2AX trung bình nhân tế bào nhóm vật liệu chứng, vật liệu thử nghiệm khơng có khác biệt đáng kể có khác biệt rõ rệt so với nhóm chứng dương (mơ tia xạ với liều 8Gy) (Hình 93.5, 3.610 ) 3.Kết thử tính phù hợp mơ khả cấy ghép chỗ 3.1.Kết đại thể Bảng 3.3.Kết tình trạng động vật sau thử Động vật Chó ChuộtThỏ Tỷ lệ sống sau thử Viêm,thải vật liệu ngồi 38/40 37/40 Viêm, khơng Không thải loại vật viêm, vật liệu liệu ổn định 36/40 36/40 - Trên 90% động vật sau thử nghiệm sống sinh hoạt bình thường Số động vật chết nguyên nhân vật liệu, đa số bệnh tiêu hóa - 90% (36/40) động vật khơng có viêm nhiễm chỗ mổ, khơng đùn đẩy vật liệu ngồi 38 Hình 3.6711.Hhình ảnh đại thể vùng mô chuật thỏ sau cấy hai loại vật liệu tuần Hình 3.7812 Đại thể, vi thể vùng xương chó ốp vật liệu Ti-5AL-2,5Fe sau 16 tuần Mô vùng tiếp xúc trực tiếp với vật liệu, đặc biệt mơ màu sắc bình thường, đàn hồi tốt Mô xương mô xung quang biểu bất thường so với vùng xa vật liệu (Hình 113.7, 3.812) 39 Khơng thấy viêm nhiễm, xơ hóa, khơng thấy tượng tập trung hạch bạch huyết vùng lân cận Cấu trúc vi thể mô, tế bào tế bào (cơ, xương) tiếp xúc trực tiếp với vật liệu bình thường Các mơ gan, thận động vật cấy hai loại vật liệu không thấy biến đổi hình thái cấu trúc.(Hình 123.9, 13.10, 14) Vùng đặt vật liệu Gan Thận Hình 3.8913 Kết vi thể mô – nơi tiếp xúc trực tiếp gan, thận chuột cấy ghép Ti-5AL-2,5Fe sau 30 ngày (nhuộm H.E) 40 Hình 3.91014 Kết vi thể mô – nơi tiếp xúc trực tiếp gan, thận chuột cấy ghép Ti-6Al-7Nb sau 30 ngày (nhuộm H.E) Nhận xét kết thử nghiệm tính phù hợp mơ khả cấy ghép: - 90% động vật (chó, chuộtthỏ) cấy ghép hai loaị vật liệu titan khơng có biểu viêm, thải loại - Mơ vùng cấy ghép vật liệu hồn tồn bình thường, khơng viêm nhiễm, xơ hóa, khơng có tế bào đáp ứng miễn dịch limpho bào, bạch cầu Bao bọc quanh vật liệu lớp màng xơ mỏng Kết thử độc tính bán trường diễn Kết thử độc tính bán trường diễncấp 41 4.1 Đối tượng nghiên cứu: - 40 chuột cống chia lô, lô 120 4.2 Vật liệu hoá chất nghiên cứu: 4.2.1 Vật liệu nghiên cứu: Hợp kim titan loại: - Ti-5Al-2,5Fe - Ti -6Al-7Nb 4.2.2.Hoá chất: - Kit định lượng enzym chất chuyển hoá máu: ALT (alanin aminotransferase), AST (aspartat aminotransferase), bilirubin toàn phần, albumin, cholesterol toàn phần, creatinin hãng Hospitex Diagnostics (Italy) hãng DIALAB GmbH (Áo), định lượng máy sinh hóa bán tự động Erba (Ấn Độ) - Các dung dịch xét nghiệm máu hãng Exigo, định lượng máy Exigo – Boule Medical AB Thụy Điển 4.3 Phương pháp nghiên cứu: Chuột cống trắng chia làm lô, lô 120 - Lô trị 1: cấy ghép da vật liệu Ti-5Al-2,5Fe - Lô trị 2: cấy ghép da vật liệu Ti -6Al-7Nb Các tiêu theo dõi trước trình nghiên cứu: Đánh giá chức phận tạo máu thông qua số lượng hồng cầu, thể tích trung bình hồng cầu, hàm lượng hemoglobin, hematocrit, số lượng bạch cầu, công thức bạch cầu số lượng tiểu cầu Đánh giá chức gan thông qua định lượng chất chuyển hố máu: bilirubin tồn phần, albumin cholesterol Đánh giá mức độ hủy hoại tế bào gan thông qua định lượng hoạt độ enzym máu: ALT, AST Đánh giá chức thận thông qua định lượng nồng độ creatinin huyết Các thông số theo dõi kiểm tra vào trước lúc cấy ghép, sau ngày, sau tuần cấy ghép 42 TÀI LIỆU THAM KHẢO 20 Estrin Y., Kasper C., Diederichs S., et al (2009) Accelerated growth of preosteoblastic cells on ultrafine grained titanium J Biomed Mater Res A, 90(4), 1239–1242 21 Estrin Y., Ivanova E.P., Michalska A., et al (2011) Accelerated stem cell attachment to ultrafine grained titanium Acta Biomater, 7(2), 900–906 22 Estrin Y., Kim H.E., Lapovok R., et al (2013) Mechanical Strength and Biocompatibility of Ultrafine-Grained Commercial Purity Titanium BioMed Res Int, e914764 23 Naganawa T., Ishihara Y., Iwata T., et al (2004) In vitro biocompatibility of a new titanium-29niobium-13tantalum-4.6zirconium alloy with osteoblast-like MG63 cells J Periodontol, 75(12), 1701– 1707 24 Rack H J and Qazi J.I (2006) Titanium alloys for biomedical applications Mater Sci Eng C, 26(8), 1269–1277 25 Niinomi M (2008) Mechanical biocompatibilities of titanium alloys for biomedical applications J Mech Behav Biomed Mater, 1(1), 30–42 26 Valiev R.Z., Semenova I.P., Latysh V.V., et al (2008) Nanostructured Titanium for Biomedical Applications Adv Eng Mater, 10(8), 117 27 Pearce A.I., Richards R.G., Milz S., et al (2007) Animal models for implant biomaterial research in bone: a review Eur Cell Mater, 13, 1– 10 28 Lopez-Heredia M.A., Goyenvalle E., Aguado E., et al (2008) Bone growth in rapid prototyped porous titanium implants J Biomed Mater Res A, 85A(3), 664–673 29 Slaets E., Naert I., Carmeliet G., et al (2009) Early cortical bone healing around loaded titanium implants: a histological study in the rabbit Clin Oral Implants Res, 20(2), 126–134 43 30 Fadl-allah S.A., Quahtany M., and El-Shenawy N S (2013) Surface Modification of Titanium Plate with Anodic Oxidation and Its Application in Bone Growth J Biomater Nanobiotechnology, 04(01), 74–83 31 Ryhänen J., Kallioinen M., Tuukkanen J., et al (1998) In vivo biocompatibility evaluation of nickel-titanium shape memory metal alloy: muscle and perineural tissue responses and encapsule membrane thickness J Biomed Mater Res, 41(3), 481–488 32 T N Kim, A Balakrishnan, B C Lee., et al (2007) In vitro biocompatibility of equal channel angular processed (ECAP) titanium Biomedical Materials, 2(3), 117-120 33 Y Estrin, E P Ivanova, A Michalska, V K Truong, R Lapovok, and R Boyd (2011) Accelerated stem cell attachment to ultrafine grained titanium, Acta Biomaterialia, 7(2), 900 - 906 34 S Faghihi, F Azari, A P Zhilyaev, J A Szpunar, H Vali, and M Tabrizian (2007) Cellular and molecular interactions between MC3T3E1 pre-osteoblasts and nanostructured titanium produced by highpressure torsion Biomaterials, 28(27), 3887–3895, 2007 35 Ngơ Duy Thìn Lưu Đình Mùi (2013) Tính phù hợp mơ gốm sinh học Hydroxy Apatite (HA) Viện công nghệ xạ chế tạo Dược Học Quân Sự 36 Ngô Duy Thìn (2013) Tính phù hợp mơ vật liệu carbon compozit cấy vào mông thỏ YHTH 37 Ngô Duy Thìn and Lưu Đình Mùi (2013) Khả tạo xương HA Việt Nam chế tạo Dược Học Qn Sự 38 Ngơ Duy Thìn (2013) Khả phát triển mô xương quanh vật liệu carbon compozite YHTH 44 MỤC LỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO 45 DANH MỤC BẢNG DANH MỤC HÌNH 46 ... Căn vào ISO 10993, cần phải đánh giá y u tố sau: 20 - Đánh giá tính phù hợp mơ, khả c y ghép chỗ - Đánh giá nhiễm độc cấp, bán cấp - Đánh giá độc tính tế bào - Đánh giá độc tính gen • Đánh giá. .. liệu: gốm, th y tinh, hợp kim cứng, số polymer 3.2 Ứng dụng hợp kim titan Titan thường sử dụng dạng hợp kim, chủ y u hợp kim với nhôm (Al) sắt (Fe), vonfram (V)… Titan coi loại vật liệu tương... liệu ứng dụng rộng rãi y tế để làm phận giả, dụng cụ cố định, thay quan bên thể, đặc biệt xương Trong c y ghép y học, titan sử dụng từ đầu đến chân theo nghĩa đen Người ta tìm th y titan phẫu