Đang tải... (xem toàn văn)
Mục đích nghiên cứu của đề tài là tạo được vi nang chứa hoạt chất kháng viêm ibuprofen bằng phương pháp bay hơi dung môi phù hợp ứng dụng trên vật liệu dệt, sử dụng chất hoạt động bề mặt tự nhiên quillaja saponin và dung môi không halogen ethyl acetate.
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI Đào Thị Chinh Thùy NGHIÊN CỨU TẠO VẢI CHỨA VI NANG KHÁNG VIÊM THÂN THIỆN MÔI TRƯỜNG ĐỊNH HƯỚNG ỨNG DỤNG Y DƯỢC Ngành: Công nghệ dệt, may Mã số: 9540204 TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ CƠNG NGHỆ DỆT MAY Hà Nội – 2018 Cơng trình hoàn thành tại: Trường Đại học Bách khoa Hà Nội Người hướng dẫn khoa học: PGS TS Chu Diệu Hương PGS TS SINTES-ZYDOWICZ Nathalie Phản biện 1: PGS TS Nguyễn Kiên Cường Phản biện 2: TS Nguyễn Văn Thông Phản biện 3: PGS TS Trần Thu Hương Luận án bảo vệ trước Hội đồng đánh giá luận án tiến sĩ cấp Trường họp Trường Đại học Bách khoa Hà Nội Vào hồi …… giờ, ngày … tháng … năm ……… Có thể tìm hiểu luận án thư viện: Thư viện Tạ Quang Bửu - Trường ĐHBK Hà Nội Thư viện Quốc gia Việt Nam MỞ ĐẦU Một hướng phát triển vật liệu dệt chức thời gian gần việc ứng dụng vi nang lên vải Vi nang hạt kích thước nhỏ cỡ micromet, hoạt chất bao gói lớp vỏ polyme Vi nang có tác dụng kiểm sốt q trình giải phóng hoạt chất bảo vệ hoạt chất khỏi tác động môi trường Nhờ ứng dụng vi nang, lĩnh vực vật liệu dệt chức y dược, nhiều loại hoạt chất đưa lên vải, kiểm sốt q trình giải phóng trì tác dụng lâu qua nhiều lần giặt so với việc đưa hoạt chất trực tiếp lên vải Các loại hoạt chất kháng viêm loại hoạt chất y dược nhiều nghiên cứu đánh giá khả ứng dụng lên vật liệu dệt công nghệ vi nang Bên cạnh đó, q trình sản xuất thân thiện môi trường vấn đề cấp bách tồn thể cơng nghiệp nói chung ngành dệt may nói riêng Vì vậy, năm qua ngành dệt may lên xu ứng dụng loại vi nang có nguồn gốc thân thiện mơi trường Vì vậy, luận án lựa chọn đề tài nghiên cứu: "Nghiên cứu tạo vải chứa vi nang kháng viêm thân thiện môi trường định hướng ứng dụng y dược" Với mục tiêu nghiên cứu: • • • Tạo vi nang chứa hoạt chất kháng viêm ibuprofen phương pháp bay dung môi phù hợp ứng dụng vật liệu dệt, sử dụng chất hoạt động bề mặt tự nhiên quillaja saponin dung môi không halogen ethyl acetate Lựa chọn chế độ sấy phù hợp q trình hồn tất vải với vi nang để vi nang không bị biến dạng sau đưa lên vải Xác định ảnh hưởng thông số cấu trúc vải dệt kim interlock (gồm nguyên liệu dệt, chiều dài vòng sợi, độ giãn vải) tới đặc tính băng vải chứa vi nang (gồm lượng vi nang đưa lên vải, phân bố vi nang vải, khả giải phóng hoạt chất từ băng vải) Những đóng góp luận án • • • Là cơng trình sử dụng chất hoạt động bề mặt tự nhiên quillaja saponin, kết hợp sử dụng dung môi không halogen ethyl acetate để tạo vi nang phương pháp bay dung môi, phù hợp ứng dụng vật liệu dệt Là công trình lĩnh vực dệt kim nghiên cứu ảnh hưởng loại nguyên liệu dệt chiều dài vòng sợi tới lượng vi nang đưa lên vải, phân bố vi nang vải khả giải phóng hoạt chất băng vải chứa vi nang Luận án đưa khái niệm tỷ lệ vi nang che phủ sợi (K) để giải thích ảnh hưởng chiều dài vòng sợi tới phân bố vi nang vải dệt kim Ý nghĩa khoa học luận án • • • Luận án lựa chọn nồng độ saponin phù hợp để tạo vi nang chứa ibuprofen ứng dụng lên vật liệu dệt sở khoa học nồng độ mixen tới hạn lô quillaja saponin sử dụng (S4521 Sigma Aldrich) Luận án giải thích chất khoa học để lựa chọn chế độ sấy hợp lý trình đưa vi nang tạo lên vải dệt kim interlock Độ ẩm môi trường sấy lựa chọn dựa tỷ lệ nước dung môi tồn dư vi nang ướt (chưa sấy khô) Nhiệt độ sấy lựa chọn dựa nhiệt độ thủy tinh hóa polyme tạo vỏ Luận án dựa vào sở khoa học mơ hình vòng sợi vải interlock để giải thích chất ảnh hưởng chiều dài vòng sợi tới lượng vi nang đưa lên vải phân bố vi nang vải Ý nghĩa thực tiễn luận án • Luận án đóng góp vào phát triển trình sản xuất thân thiện môi trường ngành dệt may: o Xây dựng quy trình tạo vi nang đạt yêu cầu để ứng dụng vật liệu dệt phương pháp bay dung môi thân thiện môi trường, sử dụng chất hoạt động bề mặt tự nhiên dung môi không halogen Quá trình đưa vi nang lên vải thân thiện mơi trường, cơng thức hồn tất hệ huyền phù gồm vi nang phân tán nước cất, không sử dụng chất phụ gia chất tạo liên kết ngang Luận án đóng góp vào phát triển sản phẩm dệt chức y dược ứng dụng vi nang: o Có kết ảnh hưởng loại nguyên liệu dệt vải dệt kim tới lượng vi nang đưa lên vải, phân bố vi nang vải khả giải phóng hoạt chất băng vải Kết góp phần định hướng lựa chọn nguyên liệu dệt trình chế tạo vật liệu dệt chức y dược o Có kết ảnh hưởng chiều dài vòng sợi tới lượng vi nang đưa lên vải, phân bố vi nang vải khả giải phóng hoạt chất từ băng vải Kết góp phần định hướng lựa chọn chiều dài vòng sợi vải trình chế tạo vật liệu dệt chức y dược o Có kết ảnh hưởng độ giãn băng vải chứa vi nang tới khả giải phóng hoạt chất từ băng vải qua da Kết góp phần định hướng lựa chọn thơng số kích thước cho băng vải q trình chế tạo băng đàn tính sử dụng vi nang chứa hoạt chất y dược o • BỐ CỤC LUẬN ÁN Luận án dài 147 trang (khơng kể phụ lục), Chương Nghiên cứu tổng quan gồm 34 trang; Chương - Đối tượng, nội dung, phương pháp nghiên cứu gồm 25 trang; Chương - Kết nghiên cứu bàn luận gồm 59 trang Luận án gồm 83 hình vẽ 31 bảng biểu CHƯƠNG 1: NGHIÊN CỨU TỔNG QUAN 1.1 Vi nang ứng dụng vi nang ngành dệt may 1.1.1 Giới thiệu chung vi nang Vi nang hạt có kích thước nhỏ cỡ micromet mà hoạt chất dạng rắn, lỏng khí bao gói vật liệu khác Hoạt chất tạo thành lõi vật liệu bao tạo thành vỏ vi nang Vi nang có tác dụng kiểm sốt q trình giải phóng hoạt chất 1.1.2 Ứng dụng yêu cầu vi nang sử dụng ngành dệt may Yêu cầu vi nang dùng ngành dệt may nói chung lĩnh vực vật liệu dệt chức y dược nói riêng cần có phân bố kích thước hẹp tốt, kích thước trung bỡnh nờn nm khong 1ữ100 àm, hiu sut tạo vi nang cao tốt vi nang cần an toàn với người sử dụng 1.1.3 Xu hướng sử dụng vi nang có nguồn gốc thân thiện mơi trường ngành dệt may Việc ứng dụng vi nang có nguồn gốc thân thiện mơi trường quan tâm ngành dệt may Tuy nhiên tới phần lớn nghiên cứu hướng tới sử dụng loại hoạt chất polyme có nguồn gốc tự nhiên Bên cạnh hoạt chất polyme, chất hoạt động bề mặt dung môi hai thành phần thiếu trình tạo vi nang Tới chưa có nghiên cứu ứng dụng vi nang ngành dệt may đề cập tới việc giảm nguy độc hại từ hai thành phần 1.2 Các phương pháp tạo vi nang - Tạo vi nang bay dung môi 1.2.1 Các phương pháp tạo vi nang 1.2.2 Tạo vi nang phương pháp bay dung môi 1.2.2.1 Nguyên lý chung Nguyên lý phương pháp bay dung môi từ nhũ tương dầu/nước gồm hai giai đoạn sau: Hình 1.6: Sơ đồ nguyên lý tạo vi nang bay dung môi (nguồn: [74]) Giai đoạn tạo nhũ tương: Pha dầu (pha phân tán, Hình 1.6A): hỗn hợp đồng polyme, dung môi bay (là dung môi mạnh polyme có nhiệt độ sơi thấp) hoạt chất Pha nước (pha liên tục, Hình 1.6B): dung dịch nước chất hoạt động bề mặt thích hợp Giai đoạn bay dung mơi (Hình 1.6C,D): sử dụng phương pháp giảm áp nâng nhiệt để loại từ từ dung môi bay khỏi giọt dầu Quá trình bay tiếp diễn khiến polyme kết tủa bề mặt liên pha tạo thành lớp vỏ vi nang Phần lõi vi nang lúc chứa hoạt chất cần bọc Phương pháp tạo vi nang bay dung môi thường áp dụng để tạo vi nang chứa loại hoạt chất kháng viêm, vi nang tạo có kích thước khoảng ữ 50 àm, phự hp ng dng trờn vt liệu dệt may 1.2.2.2 Các thông số quan trọng phương pháp bay dung môi Một số thông số quan trọng trình tạo vi nang phương pháp bay dung môi thường đề cập nghiên cứu tổng quan gồm: nồng độ chất hoạt động bề mặt, nồng độ polyme pha phân tán, khối lượng phân tử polyme, tỷ lệ khối lượng hoạt chất/polyme pha phân tán, tỷ lệ thể tích pha phân tán/pha liên tục, tốc độ khuấy, tốc độ bay dung môi 1.2.2.3 Xu hướng sử dụng dung môi không halogen phương pháp bay dung môi Một nhược điểm lớn phương pháp việc phải sử dụng loại dung môi halogen độc hại để hòa tan polyme Gần đây, xu hướng sử dụng dung mơi khơng halogen (ít độc hại cho người môi trường) để thay dung môi halogen phương pháp bay dung môi quan tâm nghiên cứu 1.2.2.4 Chất hoạt động bề mặt nguồn gốc tự nhiên quillaja saponin Quillaja saponin chất hoạt động bề mặt có nguồn gốc tự nhiên, chứng nhận an toàn với sức khỏe người ứng dụng rộng rãi điều chế nhũ tương dầu/nước ngành thực phẩm, dược phẩm mĩ phẩm Tuy nhiên tới chưa có nghiên cứu ứng dụng quillaja saponin làm chất hoạt động bề mặt trình tạo vi nang phương pháp bay dung môi 1.3 Vật liệu dệt Vật liệu dệt sản phẩm dệt chức y dược vải dệt kim, vải dệt thoi vải khơng dệt Trong đó, loại vải dệt kim đơn giản vải interlock sử dụng phổ biến loại băng gạc y tế 1.3.1 Ảnh hưởng cấu trúc vải tới lượng vi nang đưa lên vải Đã có nghiên cứu chiều dài vòng sợi vải dệt kim có ảnh hưởng tới lượng vi nang đưa lên vải, nhiên chất khoa học xu ảnh hưởng chưa phân tích Sự ảnh hưởng thông số cấu trúc khác loại nguyên liệu dệt chưa đề cập nghiên cứu lĩnh vực dệt kim 1.3.2 Ảnh hưởng cấu trúc vải tới phân bố vi nang vải Tới nay, lĩnh vực dệt kim, chưa có nghiên cứu đề cập tới vấn đề 1.3.3 Ảnh hưởng cấu trúc vải tới khả giải phóng hoạt chất băng vải chứa vi nang Tới lĩnh vực dệt kim, chưa có nghiên cứu đề cập tới vấn đề 1.3.4 Vải dệt kim interlock Với nhiều ưu điểm xốp, mềm, đàn hồi, khơng quăn mép khó tuột vòng, vải interlock thích hợp làm vải cho sản phẩm dệt chức y dược sử dụng vi nang, đặc biệt loại băng đàn tính Vòng sợi đơn vị cấu trúc vải Mơ hình vòng sợi cơng cụ để mơ hình hóa tồn cấu trúc vải, hỗ trợ trình thiết kế dự đốn tính chất vải Hai nhà khoa học Dabiryan Jeddi đề xuất mơ hình hình học vòng sợi vải interlock Hình 1.7 Hình 1.17: Mơ hình vòng sợi vải interlock Dabiryan-Jeddi: (A) hình chiếu đứng, (B) hình chiếu bằng, (C) hình chiếu cạnh, (D) cấu trúc khung vòng Theo tác giả, giả thuyết mơ hình đáp ứng, chiều dài sợi rappo vải Lu (mm) tính theo cơng thức: !! = 9.38768×ℎ + 19.889×! (CT 1.10) Trong đó: h (mm) chiều cao lòng khung vòng D (mm) đường kính sợi (Hình 1.17D) Bên cạnh đó, chiều dài sợi rappo Lu (cm) mật độ rappo vải Su (số rappo/cm2) có liên hệ theo cơng thức: (CT 1.11) !! ×!!! = 169.44 1.4 Công nghệ đưa vi nang lên vải 1.4.1 Các phương pháp đưa vi nang lên vải 1.4.2 Ảnh hưởng chế độ sấy tới hình thái vi nang vải sau hồn tất Các q trình hồn tất thường bao gồm công đoạn sấy, công đoạn dễ gây biến dạng vi nang vải Vì vậy, nghiên cứu ứng dụng vi nang vải, cần lựa chọn chế độ sấy phù hợp để không ảnh hưởng tới hình thái vi nang vải sau hồn tất 1.5 Kết luận phần tổng quan CHƯƠNG 2: ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG, PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Đối tượng nghiên cứu 2.1.1 Vải dệt kim interlock Để khảo sát ảnh hưởng nguyên liệu dệt tới đặc tính băng vải chứa vi nang: sử dụng ba loại vải interlock dệt từ sợi bông, peco 65/35 polyester (với chi số Ne 20) kí hiệu tương ứng Cot, 6535 Pet Để khảo sát ảnh hưởng chiều dài vòng sợi: sử dụng năm lơ vải bơng interlock (sợi Ne 40) có chiều dài vòng sợi 2.81, 2.83, 2.87, 2.96 3.05 mm kí hiệu tương ứng B1, B2, B3, B4 B5 2.1.2 Hóa chất phục vụ trình tạo vi nang Hoạt chất kháng viêm ibuprofen; miglyol 812 (dầu thực vật, giúp hòa tan ibuprofen lõi vi nang); polyme eudragit RSPO; chất hoạt động bề mặt nguồn gốc tự nhiên quillaja saponin (lô S4521 Sigma Aldrich); dung môi không halogen ethyl acetate 2.2 Nội dung nghiên cứu Nghiên cứu tạo vi nang chứa thuốc kháng viêm ibuprofen phương pháp bay dung môi phù hợp ứng dụng vật liệu dệt, sử dụng chất hoạt động bề mặt tự nhiên quillaja saponin dung môi không halogen ethyl acetate: 1.1 Nghiên cứu xác định khoảng kích thước vi nang phù hợp với vải dệt kim interlock sử dụng luận án; 1.2 Đánh giá tính chất hoạt động bề mặt loại quillaja saponin sử dụng luận án; 1.3 Khảo sát ảnh hưởng thông số tạo nang tới hình thái, kích thước vi nang tạo ra; 1.4 Đánh giá lựa chọn lô vi nang phù hợp để ứng dụng lên vải dệt kim interlock sử dụng luận án Nghiên cứu ảnh hưởng chế độ sấy tới hình thái vi nang vải sau trình hồn tất: 2.1 Nghiên cứu ảnh hưởng độ ẩm môi trường sấy; 2.2 Nghiên cứu ảnh hưởng nhiệt độ sấy Nghiên cứu ảnh hưởng thông số cấu trúc vải dệt kim interlock tới đặc tính băng vải: 3.1 Nghiên cứu ảnh hưởng loại nguyên liệu dệt; 3.2 Nghiên cứu ảnh hưởng chiều dài vòng sợi; 3.3 Nghiên cứu ảnh hưởng độ giãn băng vải 2.3 Phương pháp nghiên cứu Phần sử dụng số chữ viết tắt: IMP (Trung tâm nghiên cứu Vật liệu Polyme, CNRS 5223, Pháp); UCBL (Đại học Tổng hợp Claude Bernard Lyon 1, Pháp); HUST (Đại học Bách Khoa Hà Nội) 2.3.1 Phương pháp xác định khoảng kích thước vi nang phù hợp Kích thước vi nang cần lớn khoảng cách nhỏ nhỏ khoảng cách lớn xơ vải Vì vậy, kích thước vi nang phù hợp kết luận dựa vào khoảng cách xơ vải (qua ảnh chụp SEM) kết hợp với nghiên cứu tổng quan 2.3.2 Phương pháp đánh giá tính chất hoạt động bề mặt quillaja saponin Sức căng bề mặt loạt dung dịch saponin nước có nồng độ 0÷1 (wt%) xác định theo tiêu chuẩn ASTM D1331-11 Giá trị nồng độ dung dịch mà đó, nồng độ dung dịch tiếp tục tăng lên sức căng bề mặt không thay đổi nồng độ mixen tới hạn saponin Độ hấp phụ Γ diện tích chiếm chỗ phân tử bề mặt liên pha A xác định từ phương trình Gibbs 2.3.4.3 Phương pháp nghiên cứu ảnh hưởng chiều dài vòng sợi tới đặc tính băng vải chứa vi nang Vi nang đưa lên vải interlock phương pháp tráng phủ (trên thiết bị tráng phủ Mini Coater Phòng thí nghiệm Cơng nghệ Dệt kim, HUST; nồng độ vi nang 14 24 mg/ml) phương pháp ngâm (nồng độ vi nang 20 mg/ml) Lượng vi nang đưa lên vải xác định tương tự trình bày mục 2.3.4.2 Phân bố vi nang vải đánh giá theo hai phương pháp: 1/ phân tích hình ảnh (dựa ảnh chụp SEM bề mặt vải xử lý với vi nang); 2/ tính tốn dựa mơ hình vòng sợi vải interlock Dabiryan-Jeddi Phương pháp xác định lượng hoạt chất giải phóng qua da tham khảo qua số nghiên cứu khả giải phóng hoạt chất qua da loại băng gạc, băng vải chứa vi nang ngăn cách với dung dịch nhận miếng da lợn (thường phần bụng) Nồng độ ibuprofen dung dịch nhận xác định hệ thống HPLC Merck Hitachi (Viện kiểm nghiệm thuốc Trung Ương), từ xác định tỷ lệ ibuprofen từ băng vải vào dung dịch nhận 2.3.4.3 Phương pháp nghiên cứu ảnh hưởng độ giãn băng vải tới khả giải phóng hoạt chất từ băng vải qua da Thí nghiệm đánh giá khả giải phóng hoạt chất qua da tương tự mục 2.3.4.2 Trường hợp này, mẫu vải tạo độ giãn ba mức 0, 33 60% cách sử dụng mảnh lưới thép không gỉ hình bán nguyệt Nồng độ ibuprofen dung dịch nhận xác định hệ thống HPLC Merck Hitachi (Viện kiểm nghiệm thuốc Trung Ương), từ xác định tỷ lệ ibuprofen từ băng vải vào dung dịch nhận 2.3.5 Phương pháp nghiên cứu ảnh hưởng điều kiện sấy tới hình thái vi nang vải Vải sau tráng phủ vi nang sấy khô điều kiện sấy khác nhau: - Để khảo sát ảnh hưởng độ ẩm môi trường sấy: nhiệt độ 25oC, ba mức độ ẩm môi trường sấy khảo sát 0% (sấy chân không), 20% 65% (trong tủ hóa mẫu) 11 - Để khảo sát ảnh hưởng nhiệt độ sấy: điều kiện sấy chân không, bốn mức nhiệt độ sấy khảo sát 25, 35, 45 60oC Hình thái vi nang vải quan sát kính hiển vi điện tử quét JEOL JSM - 7600F Phòng thí nghiệm Hiển vi điện tử Vi phân tích, HUST CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ BÀN LUẬN 3.1 Kết nghiên cứu tạo vi nang 3.1.1 Kết xác định khoảng kích thước vi nang phù hợp Bề mặt vải dệt kim interlock (chiều dài vòng sợi mức trung bình, 2.87 mm) quan sát độ phóng đại x500 Kết trung bình năm quan sát cho thấy khoảng cách x vi ch yu khong 5ữ60 àm Vy, khoảng kích thước vi nang phù hợp để ứng dụng lờn vi ny l 5ữ60 àm õy cng l khong kích thước vi nang thường sử dụng vải chức y dược với loại vải vải dệt thoi dệt kim thông dụng 3.1.2 Kết đánh giá tính chất hoạt động bề mặt quillaja saponin S4521 (Sigma Aldrich) Sức căng bề mặt dung dịch saponin (với nồng độ ÷ wt%) đo ba lần Từ đồ thị Hình 3.4 xác định nồng độ mixen tới hạn saponin khoảng 0.05 wt% Từ tính độ hấp phụ Γ = 1356 (nmol/m2) diện tích chiếm chỗ phân tử bề mặt liên pha A = 121 Å! 0.060 y = -0.0034x + 0.024 0.055 y =0.05 -11.0 -10.0 -9.0 -8.0 -7.0 -6.0 0.050 -5.0 γ (N/m) 0.065 0.045 -4.0 LnC Hình 3.4: Ảnh hưởng nồng độ tới sức căng bề mặt dung dịch saponin 12 Tỷ lệ thể tích (%) 3.1.3 Ảnh hưởng thông số tạo vi nang tới hình thái, kích thước vi nang 3.1.3.1 Ảnh hưởng nồng độ saponin tới hình thái, kích thước vi nang Trên sở nồng độ mixen tới hạn saponin 0.05 wt%, nồng độ saponin pha liên tục lựa chọn thay đổi theo bốn mức 0.025, 0.05, 0.075 0.1 wt% với lô vi nang tương ứng kí hiệu C0.025, C0.050, C0.075 C0.100 Đường kính d(0.5) vi nang giảm nồng độ saponin tăng Đặc biệt đường kính vi nang giảm mạnh từ 34.3 xuống 23.2 µm nồng độ saponin tăng từ 0.025 tới 0.05 wt% Trên 0.05 wt%, tăng nồng độ saponin khơng ảnh hưởng đáng kể tới kích thước vi nang, lúc tỷ lệ vi nang cú kớch thc khong 5ữ60 àm ln 80 % 10 Đường kính (μm) 100 1000 Hình 3.5: Phân bố kích thước hạt lơ C0.025, C0.050, C0.075 C0.100 Hình 3.7C: Ảnh chụp hiển vi quang học vi nang C0.075 ( : vi hạt bất thường) Phân bố kích thước trở nên rộng (Hình 3.5), đặc biệt span tăng mạnh từ 3.0 lên 3.9 nồng độ saponin tăng từ 0.075 lên 0.1 wt% Ảnh chụp hiển vi quang học (Hình 3.7) cho thấy xuất vi hạt bất thường (hình que elip) bốn lơ vi nang thu Phân bố kích thước rộng xuất vi hạt bất thường hệ kết hợp độ tan cao nước dung môi ethyl acetate với tốc độ khuấy cao q trình tạo nhũ tương Do đó, luận án tiếp tục khảo sát ảnh hưởng tốc độ khuấy thể tích dung mơi thêm 13 Tỷ lệ thể tích (%) vào pha liên tục trước tạo nhũ tương tới hình thái kích thước vi nang 3.1.3.2 Ảnh hưởng tốc độ khuấy tới hình thái, kích thước vi nang Tốc độ khuấy thay đổi theo ba mức 700, 650 600 (vòng/phút), lơ vi nang tương ứng kí hiệu R700 (chính lơ C0.075), R650 R600 Giảm tốc độ khuấy không giúp giảm vi hạt bất thường mà khiến kích thước trung bình lơ vi nang tăng phân bố kích thước trở nên rộng Do đó, luận án lựa chọn tốc độ khuấy 700 (vòng/phút) cho khảo sát 3.1.3.3 Ảnh hưởng thể tích dung mơi thêm vào pha liên tục trước tạo nhũ tương tới hình thái, kích thước vi nang Ba mức dung môi thêm vào khảo sát 0, 12 ml, lơ vi nang tương ứng kí hiệu S0 (lô C0.075 R700), S8 S12 Khi ml dung môi ethyl acetate thêm vào pha liên tục, đường kính d(0.5) vi nang tăng từ 21.5 lên 29.5 µm, nhiên độ rộng phân bố kích thước giảm rõ rệt từ 3.0 xuống 1.3 (Hình 3.10) 15 10 10 Đường kính (μm) 100 1000 Hình 3.10: Phân bố kích thước hạt lơ S0, S8 S12 Việc thêm dung môi vào pha liên tục trước tạo nhũ tương giúp giảm rõ rệt vi hạt bất thường (Hình 3.11) Hình 3.11: Ảnh chụp hiển vi quang học vi nang S8 Như vậy, vấn đề gặp phải hình thái, kích thước vi nang cải thiện, nhiên việc thêm dung môi vào pha liên tục lại khiến 14 mức độ ngậm nước dung môi vi nang tăng hai lần Tỷ lệ nước dung môi vi nang S0, S8 S12 trước sấy tương ứng 40, 85 97 wt% Cấu trúc vỏ polyme vi nang S8 S12 mềm yếu vi nang S0, vi nang S8 S12 bị biến dạng mạnh trình sấy 3.1.4 Đánh giá lựa chọn thông số tạo vi nang phù hợp ứng dụng vật liệu dệt Từ kết khảo sát đây, luận án đánh giá vi nang lô C0.075 (nồng độ saponin 0.075 wt%, tốc độ khuấy 700 vòng/phút, khơng thêm dung môi vào pha liên tục) phù hợp để ứng dụng vải chức y dược Vi nang tạo có dạng hình cầu, phân bố kích thước 80% vi nang có kích thc khong 5ữ60 àm, phự hp vi yờu cu kích thước vi nang đề Vi nang không bị biến dạng sau tráng phủ lên vải sấy chân không 3.1.5 Đánh giá số đặc tính khác vi nang C0.075 Vi nang C0.075 có cấu trúc đa nhân với nhân có đường kính 0.5 µm Tỷ lệ ibuprofen vi nang 7.1% hiệu suất tạo vi nang 71% Tỷ lệ dung môi tồn dư vi nang sau sấy 0.4 wt%, nằm giới hạn tỷ lệ dung môi tồn dư cho phép loại băng gạc theo quy định Dược điển Mỹ (0.5 wt%) Vậy vi nang C0.075 phù hợp để ứng dụng lên vật liệu dệt chức y dược 3.2 Kết nghiên cứu ảnh hưởng chế độ sấy tới hình thái vi nang vải sau hồn tất 3.2.1 Ảnh hưởng độ ẩm mơi trường sấy tới hình thái vi nang vải sau hoàn tất Trong phạm vi khảo sát, độ ẩm thấp giúp trì tốt hình thái vi nang sau trình sấy (Hình 3.15, 3.16, 3.17) Để trì dạng hình cầu vi nang, nên sấy vải điều kiện chân khơng 15 Hình 3.15: Vải interlock bơng tráng phủ vi nang sấy nhiệt độ 25oC độ ẩm 65% Hình 3.16: Vải interlock bơng tráng phủ vi nang sấy nhiệt độ 25oC độ ẩm 20% : vi nang bị chảy tạo thành màng polyme bề mặt vải Hình 3.17: Vải interlock tráng phủ vi nang sấy nhiệt độ 25oC độ ẩm 0% 3.2.2 Ảnh hưởng nhiệt độ sấy tới hình thái vi nang vải sau hồn tất Hình 3.18: Vải interlock bơng tráng phủ vi nang sấy chân không nhiệt độ 25oC Hình 3.19: Vải interlock bơng tráng phủ vi nang sấy chân khơng nhiệt độ 35oC Hình 3.20: Vải interlock tráng phủ vi nang sấy chân không nhiệt độ 45oC Hình 3.21: Vải interlock bơng tráng phủ vi nang sấy chân không nhiệt độ 60oC 16 Khi tăng nhiệt độ sấy từ 45oC lên 60oC, vi nang vải bị biến dạng mạnh, chúng gần chảy hoàn toàn tạo thành lớp màng bao phủ lên xơ sợi (Hình 3.21) Một số tài liệu tổng quan thơng báo nhiệt độ thủy tinh hóa Tg eudragit RSPO nằm khoảng 61 - 67oC Ở khoảng nhiệt độ này, polyme chuyển từ trạng thái thủy tinh (giòn) sang trạng thái cao su (mềm) Đó lí khiến vi nang bị biến dạng sấy nhiệt độ 60oC Như vậy, phạm vi khảo sát luận án, điều kiện sấy thích hợp cho băng vải chứa vi nang nhiệt độ không 45oC điều kiện sấy chân không 3.3 Kết nghiên cứu ảnh hưởng thông số cấu trúc vải dệt kim interlock tới đặc tính băng vải chứa vi nang 3.3.1 Ảnh hưởng nguyên liệu dệt tới đặc tính băng vải chứa vi nang 3.3.1.1 Ảnh hưởng nguyên liệu dệt tới lượng vi nang đưa lên vải Với loại vải, sử dụng năm mẫu thí nghiệm Giá trị lượng vi nang đưa lên vải trung bình 17.1, 16.0 15.4% tương ứng với vải bông, peco 65/35 polyester Kết kiểm định theo chuẩn student (ttest) cho thấy với độ tin cậy 95%, phạm vi khảo sát luận án, loại nguyên liệu dệt không ảnh hưởng tới lượng vi nang đưa lên vải Kết vi nang đưa lên vải phương pháp ngâm với thời gian ngâm vải lâu (12 giờ) thời gian xử lý lâu vậy, khác biệt lực với vi nang loại nguyên liệu dệt khác không đủ để tạo khác biệt lượng vi nang đưa lên vải 3.3.1.2 Ảnh hưởng nguyên liệu dệt tới phân bố vi nang vải Trên bề mặt mẫu vải xuất mảng vi nang, khối gồm nhiều vi nang bị dính vào bị biến dạng mạnh (Hình 3.22A) Các mảng vi nang kết dính kết khơng mong muốn q trình đưa vi nang lên vải chúng làm giảm tổng diện tích bề mặt vi nang vải làm giảm khả giải phóng hoạt chất băng vải, hoạt chất chứa vi nang nằm sâu khối chí khơng thể giải phóng 17 Để đánh giá mức độ phân bố đồng vi nang loại vải khác nhau, luận án sử dụng phần mềm Meander 3.1.2 Peacock Media để xác định diện tích mảng vi nang ảnh SEM thu Với loại vải, ảnh SEM độ phóng đại x100 (hình ảnh vùng vải có kích thước 1290 x 1480 µm) ứng với vị trí quan sát khác phân tích Bảng 3.8: Kết thống kê giá trị diện tích mảng vi nang kết dính lơ vải có ngun liệu dệt khác Lơ vải Bơng Peco 65/35 Polyester Diện tích trung bình (µm2) 78891 ± 20324 49408 ± 10693 38850 ± 8766 Hình 3.22A: Ảnh chụp SEM vải xử lý với vi nang mảng vi nang kết dính Tỷ lệ ibuprofen đã đi vào dung dịch nhận (%) Kết thống kê diện tích mảng vi nang kết dính ba loại vải khác Bảng 3.8 cho thấy tỷ lệ xơ vải giảm, diện tích trung bình mảng vi nang kết dính giảm, chứng tỏ vi nang phân bố vải đồng Điều lực với vi nang (có vỏ polyme kị nước eudragit RSPO) xơ polyester (xơ kị nước) cao xơ (xơ ưa nước) 3.3.1.3 Ảnh hưởng nguyên liệu dệt tới khả giải phóng hoạt chất băng vải chứa vi nang 65 60 55 50 45 40 35 30 10 20 30 40 Thời gian (giờ) 50 60 Hình 3.25: Tốc độ giải phóng ibuprofen từ băng vải có loại ngun liệu dệt khác bơng Peco 65/35 Polyester 18 Lượng vi nang đưa được lên vải (%) Vì phân bố vi nang đồng hơn, kết hợp với việc lực với ibuprofen xơ cao xơ polyester nên tốc độ giải phóng ibuprofen thấp từ vải có tỷ lệ xơ bơng cao Sau giải phóng, tỷ lệ ibuprofen vào dung dịch nhận tăng dần theo thứ tự 37.3, 42.2 50.9% tương ứng với vải bông, vải peco 65/35 vải polyester Đồng thời, tỷ lệ ibuprofen cao giải phóng từ băng vải (đạt sau 24 giờ) tăng dần theo thứ tự 50.8, 55.0 57.6% tương ứng với vải bông, vải peco 65/35 vải polyester 3.3.1.4 Kết luận ảnh hưởng nguyên liệu dệt tới đặc tính băng vải chứa vi nang 3.3.2 Ảnh hưởng chiều dài vòng sợi tới đặc tính băng vải chứa vi nang 3.3.2.1 Ảnh hưởng chiều dài vòng sợi tới lượng vi nang đưa lên vải Trường hợp đưa vi nang lên vải phương pháp tráng phủ Luận án sử dụng hai mức nồng độ vi nang dùng tráng phủ vải 14 24 (mg/ml) Vi nang đưa lên lơ vải có chiều dài vòng sợi 2.81, 2.83, 2.87, 2.96 3.05 (mm) Tại mức nồng độ vi nang, ứng với mức chiều dài vòng sợi, thí nghiệm đưa vi nang lên vải lặp ba lần Kết cho thấy lượng vi nang đưa lên vải nằm khoảng ÷ 20% lượng vi nang đưa lên vải tỷ lệ thuận với chiều dài vòng sợi (Hình 3.26, 3.27) 9.0 y = 5.0566x - 7.1224 R² = 0.98064 8.5 8.0 7.5 7.0 6.5 6.0 2.75 2.80 2.85 2.90 2.95 3.00 3.05 3.10 Chiều dài vòng sợi (mm) Hình 3.26: Sự phụ thuộc lượng vi nang đưa lên vải vào chiều dài vòng sợi nồng độ vi nang dùng xử lý vải 14 (mg/ml) 19 Lượng vi nang đưa được lên vải (%) 21 y = 13.492x - 21.261 R² = 0.93548 20 19 18 17 16 15 14 2.75 2.80 2.85 2.90 2.95 3.00 3.05 3.10 Chiều dài vòng sợi (mm) Hình 3.27: Sự phụ thuộc lượng vi nang đưa lên vải vào chiều dài vòng sợi nồng độ vi nang dùng xử lý vải 24 (mg/ml) Trên sở mơ hình vòng sợi Dabiryan-Jeddi, luận án tính tốn chứng minh chiều dài vòng sợi vải interlock tăng lên mật độ vải giảm độ rỗng vải tăng, lượng hỗn hợp tráng phủ sâu vào cấu trúc vải tăng lên, nhiều vi nang sâu vào cấu trúc vải nên lượng vi nang đưa lên vải tăng Các thông số cấu trúc vải xác định thực nghiệm cho thấy chiều dài vòng sợi tăng 8.5% từ 2.81 lên 3.05 (mm), mật độ diện tích vải giảm 16.6% từ 295 xuống 247 (vòng sợi/cm2), độ rỗng vải tăng 2% từ 81.0% lên 82.6% Ảnh chụp SEM mặt mẫu vải có chiều dài vòng sợi thấp (2.81 mm) cao (3.05 mm) chiều dài vòng sợi tăng giúp nhiều vi nang sâu vào cấu trúc vải Trường hợp đưa vi nang lên vải phương pháp ngâm Vi nang đưa lên lơ vải có chiều dài vòng sợi 2.87, 2.96 3.05 (mm) Ba mẫu vải sử dụng để đánh giá cho lô vải Giá trị trung bình lượng vi nang đưa lên vải 31.8, 31.8 32.2% tương ứng với chiều dài vòng sợi 2.87, 2.96 3.05 (mm) Kết kiểm định t-test lượng vi nang đưa lên vải trường hợp không phụ thuộc vào chiều dài vòng sợi 3.3.2.2 Ảnh hưởng chiều dài vòng sợi tới phân bố vi nang vải Trường hợp đưa vi nang lên vải phương pháp tráng phủ Năm lô vải khảo sát B1, B2, B3, B4 B5 với chiều dài vòng sợi tương ứng 2.81, 2.83, 2.87, 2.96 3.05 (mm) 20 Bề mặt mẫu vải tráng phủ vi nang sấy khơ hồn tồn quan sát kính hiển vi điện tử qt độ phóng đại x100 Trên bề mặt mẫu vải, bên cạnh vi nang phân bố riêng lẻ không bị biến dạng có mảng vi nang gồm nhiều vi nang bị dính vào bị biến dạng Luận án sử dụng phần mềm Meander 3.1.2 để đo diện tích mảng vi nang kết dính vùng bề mặt vải có kích thước 840 x 1200 µm, lô vải quan sát ba vùng nằm vị trí khác nhau, kết trình bày Bảng 3.17 Bảng 3.17: Kết thống kê giá trị diện tích mảng vi nang kết dính lơ vải có chiều dài vòng sợi khác trường hợp đưa vi nang lên vải phương pháp tráng phủ Lô vải B1 B2 B3 B4 B5 Chiều dài vòng sợi (mm) 2.81 2.83 2.87 2.96 3.05 Diện tích trung bình (µm2) 9439 ± 2642 7537 ± 2110 8600 ± 2058 13379 ± 2806 16020 ± 3418 Kết thống kê Bảng 3.17 cho thấy chiều dài vòng sợi tăng dần, biến thiên diện tích mảng vi nang kết dính có xu hướng tăng, diện tích trung bình mảng vi nang kết dính tăng, chứng tỏ phân bố vi nang vải đồng Để giải thích kết thu phân tích hình ảnh, luận án đề xuất khái niệm tỷ lệ vi nang che phủ sợi K, tỷ lệ tổng diện tích mặt cắt ngang tất vi nang đơn vị diện tích vải Svn so với tổng diện tích bề mặt sợi mà vi nang chiếm giữ diện tích vải Ssợi, tức ! = !!" !!ợ! Với định nghĩa vậy, K lớn khả hình thành mảng vi nang kết dính vải cao, khiến phân bố vi nang vải đồng Luận án tính tốn giá trị Svn dựa lượng vi nang vải phân bố kích thước vi nang, tính Ssợi dựa mơ hình vòng sợi vải interlock DabiryanJeddi, từ tính giá trị tỷ lệ vi nang che phủ sợi K Bảng 3.21 Bảng 3.21: Kết tính tốn tỷ lệ vi nang che phủ sợi K trường hợp đưa vi nang lên vải phương pháp tráng phủ Lô vải Chiều dài vòng sợi (mm) Tỷ lệ vi nang che phủ sợi K B1 2.81 0.42 B2 2.83 0.44 B3 2.87 0.44 B4 2.96 0.47 B5 3.05 0.49 21 Kết Bảng 3.21 cho thấy tỷ lệ vi nang che phủ sợi K tăng chiều dài vòng sợi vải tăng, tức khả hình thành mảng vi nang kết dính vải lớn Kết giúp giải thích tượng quan sát thấy ảnh chụp SEM thống kê Bảng 3.17 Trường hợp đưa vi nang lên vải phương pháp ngâm Ba lô vải khảo sát B3, B4 B5 với chiều dài vòng sợi tương ứng 2.87, 2.96 3.05 (mm) Phương pháp khảo sát tương tự trường hợp đưa vi nang lên vải phương pháp tráng phủ Bảng 3.22: Kết thống kê giá trị diện tích mảng vi nang kết dính lô vải trường hợp đưa vi nang lên vải phương pháp ngâm Lô vải B3 B4 B5 Chiều dài vòng sợi (mm) 2.87 2.96 3.05 Diện tích trung bình (µm2) 30522 ± 5640 32562 ± 6208 44228 ± 7350 Bảng 3.24: Kết tính tốn tỷ lệ vi nang che phủ sợi K trường hợp đưa vi nang lên vải phương pháp ngâm Lô vải Chiều dài vòng sợi (mm) Tỷ lệ vi nang che phủ sợi K B3 2.87 1.61 B4 2.96 1.65 B5 3.05 1.68 Kết tính tốn tỷ lệ vi nang che phủ sợi K (Bảng 3.24) cho thấy K tăng chiều dài vòng sợi tăng, giúp giải thích tượng vi nang phân bố đồng vải (kết thống kê Bảng 3.22) tương tự với xu quan sát thấy đưa vi nang lên vải phương pháp tráng phủ 3.3.2.3 Ảnh hưởng chiều dài vòng sợi tới khả giải phóng hoạt chất từ băng vải qua da Khi chiều dài vòng sợi tăng, phân bố vi nang vải đồng với mảng vi nang kết dính lớn nên khả giải phóng ibuprofen từ băng vải qua da giảm Sau 24 giờ, tỷ lệ ibuprofen từ băng vải vào dung dịch nhận 5.43, 5.68 2.06% tương ứng với chiều dài vòng sợi 2.87, 2.96 3.05 mm 3.3.2.4 Kết luận ảnh hưởng chiều dài vòng sợi tới đặc tính băng vải chứa vi nang 22 3.3.3 Ảnh hưởng độ giãn băng vải tới khả giải phóng hoạt chất từ băng vải qua da Tăng độ giãn băng vải giúp tăng rõ rệt khả giải phóng hoạt chất từ băng vải qua da lợn Sau 24 giờ, ứng với mức độ giãn băng vải 0, 33 60%, tỷ lệ ibuprofen từ băng vải dệt kim interlock vào dung dịch nhận 35.8, 38.9 44.8% 3.4 Kết luận Chương KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 4.1 Kết luận Luận án đạt mục tiêu chế tạo vi nang chứa hoạt chất kháng viêm ibuprofen phù hợp với ứng dụng vật liệu dệt phương pháp bay dung môi, sử dụng chất hoạt động bề mặt nguồn gốc tự nhiên quillaja saponin (lô S4521 Sigma Aldrich) dung môi không halogen ethyl acetate Các thơng số q trình tạo vi nang lựa chọn dựa nồng độ mixen tới hạn quillaja saponin Vi nang tạo có dạng hình cầu với kích thước trung bình khoảng 21.5 µm Hiệu suất tạo vi nang đạt 71% Tỷ lệ dung môi ethyl acetate tồn dư vi nang sau sấy 0.4 wt%, nằm giới hạn cho phép tỷ lệ dung môi tồn dư loại băng gạc theo quy định Dược điển Mỹ USP 29 Trong trình hồn tất vải dệt kim interlock bơng sử dụng vi nang, để vi nang không bị biến dạng vải sau hồn tất, q trình sấy nên thực chân không nhiệt độ không 45oC Trong phạm vi nghiên cứu, vi nang đưa lên vải dệt kim interlock với chiều dài vòng sợi khoảng 2.81 ÷ 3.05 (mm) phương pháp tráng phủ, lượng vi nang đưa lên vải đạt ÷ 20 % tỷ lệ thuận với chiều dài vòng sợi vải Phân bố vi nang vải dệt kim interlock phụ thuộc vào loại nguyên liệu dệt chiều dài vòng sợi Với ba loại vải dệt kim interlock từ bông, peco 65/35 polyester có chiều dài vòng sợi 3.75 ± 0.03 (mm), phân bố vi nang vải có tỷ lệ xơ bơng cao đồng Với vải dệt kim interlock bơng có 23 chiều dài vòng sợi thay đổi khoảng 2.81 ÷ 3.05 (mm), phân bố vi nang vải đồng chiều dài vòng sợi tăng lên tỷ lệ vi nang che phủ sợi K tăng Tốc độ giải phóng ibuprofen từ băng vải chứa vi nang phụ thuộc vào nguyên liệu dệt chiều dài vòng sợi Tỷ lệ ibuprofen vào dung dịch nhận sau từ băng vải dệt kim interlock bông, peco 65/35 polyester (có chiều dài vòng sợi 3.75 ± 0.03 mm) tương ứng 37.3, 42.2 50.9%, tỷ lệ tăng hàm lượng xơ vải giảm Từ băng vải dệt kim interlock bơng có chiều dài vòng sợi khoảng 2.81 ÷ 3.05 (mm), tỷ lệ ibuprofen vào dung dịch nhận sau 2.1 ÷ 5.7%, tỷ lệ giảm chiều dài vòng sợi vải tăng Việc tăng độ giãn băng vải chứa vi nang giúp tăng rõ rệt khả giải phóng hoạt chất từ băng vải qua da lợn Sau 24 giờ, tỷ lệ ibuprofen từ băng vải dệt kim interlock bơng có chiều dài vòng sợi 2.87 (mm) vào dung dịch nhận 35.8, 38.9 44.8% ứng với mức độ giãn băng vải 0, 33 60% 4.2 Hướng nghiên cứu Để góp phần vào phát triển vật liệu dệt chức y dược sử dụng vi nang, luận án đề xuất số hướng nghiên cứu sau: Nâng cao chất lượng vi nang tạo (thu hẹp phân bố kích thước, tăng hiệu suất tạo vi nang ), đặc tính hóa số tính chất khác vi nang (tỷ lệ dầu lõi vi nang, lực vi nang với loại vật liệu dệt ) Cải thiện phân bố vi nang vải đồng (giảm số lượng diện tích mảng vi nang kết dính vải) Nghiên cứu ứng dụng vi nang chứa loại hoạt chất y dược khác vật liệu dệt 24 DANH MỤC CÁC CƠNG TRÌNH ĐÃ CƠNG BỐ CỦA LUẬN ÁN Dao Thi Chinh Thuy, Chu Dieu Huong (2014), The influence of woven structure and yarn density on microcapsule laoding capability of fabric Journal of Science and Technology Technical Universities, ISSN 0868-3980, No.100-2014, pp 5154 Chu Dieu Huong, Dao Thi Chinh Thuy, Nathalie SintesZydowicz (2015), Influence of yarn type and yarn count on microcapsule loading capability of fabrics Magazine Textile and Clothing, ISSN 1310-912X, No 5-2015, pp 118-122 Dao Thi Chinh Thuy, Chu Dieu Huong (2016), Investigate the influence of loop length and fabric elongation on transdermal drug release from knitted fabric containing ibuprofen-loaded microcapsules Journal of Science and Technology Technical Universities, ISSN 2354-1083, No.112-2016, pp 51-54 Dao Thi Chinh Thuy, Chu Dieu Huong (2017), The influence of loop length on microcapsule loading capability of Interlock knitted fabric Journal of Science and Technology Technical Universities, ISSN 2354-1083, No 122-2017, pp 67-72 ... nguồn gốc thân thiện mơi trường Vì v y, luận án lựa chọn đề tài nghiên cứu: "Nghiên cứu tạo vải chứa vi nang kháng vi m thân thiện môi trường định hướng ứng dụng y dược" Với mục tiêu nghiên cứu: •... suất tạo vi nang cao tốt vi nang cần an toàn với người sử dụng 1.1.3 Xu hướng sử dụng vi nang có nguồn gốc thân thiện môi trường ngành dệt may Vi c ứng dụng vi nang có nguồn gốc thân thiện mơi trường. .. thiếu q trình tạo vi nang Tới chưa có nghiên cứu ứng dụng vi nang ngành dệt may đề cập tới vi c giảm nguy độc hại từ hai thành phần 1.2 Các phương pháp tạo vi nang - Tạo vi nang bay dung môi 1.2.1