Tổng hợp và đặc trưng nano hydroxy apatit ứng dụng làm vật liệu y sinh

bộ giáo dục tạo Trường đại học bách khoa hµ néi - luËn văn thạc sĩ khoa học tổng hợp đặc trưng nano hydroxy apatit øng dơng lµm vËt liƯu y sinh ngành: công nghệ hoá học lÊ DIệU THƯ Người hướng dẫn khoa học: TS trần đại lâm hà nội 2007 MỤC LỤC MỞ ĐẦU CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Giới thiệu Hydroxyapatite (HAp) 1.1.1 Một số tính chất HAp 1.1.2 Tính chất sinh học 1.1.3 Các điều kiện tổng hợp HAp - Giản đồ pha CaO-P2O5-H2O 10 1.1.4 Các phương pháp tổng hợp HAp 12 1.1.5 Các ứng dụng HAp y sinh 23 1.2 Tình hình nghiên cứu vật liệu y sinh HAp 31 1.2.1 Trên giới 31 1.2.2 Trong nước 32 1.2.3 Tính cấp thiết đề tài 34 1.2.4 Mục tiêu đề tài 35 CHƯƠNG 2: CÁC PHƯƠNG PHÁP THỰC NGHIỆM 36 2.1 Tổng hợp vật liệu dạng bột 36 2.1.1 Chuẩn bị nguyên liệu hoá chất 36 2.1.2 Tổng hợp vật liệu 37 2.1.3 Các phương pháp nghiên cứu cấu trúc vật liệu 38 2.1.3.1 Phương pháp phổ hồng ngoại (IR) 38 2.1.3.2 Phương pháp nhiễu xạ tia X (XRD) 41 2.1.3.3 Phương pháp kính hiển vi điện tử 43 2.2 Vật liệu dạng màng 46 2.2.1 Chuẩn bị nguyên liệu hoá chất 46 2.2.2 Quy trình tạo vật liệu dạng màng 47 2.2.3 Các phương pháp nghiên cứu cấu trúc vật liệu 47 2.2.3.1 Phương pháp phân tích nhiệt 47 2.2.3.2 Phương pháp hiển vi lực nguyên tử (AFM) 49 CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 51 3.1 Tổng hợp đặc trưng bột HAp 51 3.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến trình tổng hợp vật liệu HAp dạng bột 55 3.2.1 Ảnh hưởng nhiệt độ 55 3.2.2 Ảnh hưởng tốc độ nạp H3PO4 58 3.2.3 Ảnh hưởng thời gian già hoá 60 3.2.4 Ảnh hưởng tác nhân làm tăng pH 62 3.2.5 Ảnh hưởng tỷ lệ Ca/P 63 3.2.6 Ảnh hưởng nhiệt độ xử lý sản phẩm 64 3.3 Tổng hợp đặc trưng vật liệu màng HAp 68 3.3.1 Phổ XRD màng HAp/PVA 69 3.3.2 Phổ hồng ngoại 70 3.3.3 Phương pháp phân tích nhiệt TG-DTA 71 3.3.4 Phương pháp kính hiển vi điện tử quét 73 3.3.5 Phương pháp kính hiển vi lực nguyên tử 73 3.3.6 Thử hoạt tính sinh học màng HAp môi trường giả dịch người (SBF) 74 KẾT LUẬN 82 TÀI LIỆU THAM KHẢO 83 LỜI CẢM ƠN Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc TS.Trần Đại Lâm hướng dẫn quý báu suốt q trình xây dựng hồn thiện luận văn Tơi xin bày tỏ lịng biết ơn tới thày, giáo Bộ mơn Hố Vơ - Đại cương – Khoa Cơng nghệ Hố học - Trường Đại học Bách Khoa Hà nội giúp đỡ tạo nhiều điều kiện thuận lợi cho q trình thực luận văn Tơi xin trân trọng cảm ơn thày, giáo thuộc phịng thí nghiệm Hữu – Hố dầu, khoa Cơng nghệ Hoá học, Trung tâm Đào tạo Bồi dưỡng Sau Đại Học, Trung tâm vật liệu ITIMS - Trường Đại học Bách Khoa Hà nội, Trung tâm Khoa học Vật liệu - Trường Đại học Khoa học Tự nhiên - Đại học Quốc Gia Hà nội giúp đỡ thực đề tài nghiên cứu Cuối tơi xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc tới gia đình, người thân, đồng nghiệp bạn bè giúp đỡ, động viên tạo điều kiện cho hoàn thành tốt luận văn Hà nội, ngày 27 tháng 10 năm 2007 Lê Diệu Thư TÓM TẮT Luận văn cao học thu thập tài liệu liên quan đến vật liệu y sinh khảo sát yếu tố ảnh hưởng đến trình tổng hợp bột hydroxyl apaptit Từ bột tổng hợp được, luận văn đề cập đến trình thử nghiệm phủ màng hydroxyl apatit polime sinh học Các vật liệu đặc trưng phương pháp: XRD, IR, TEM, SEM, TGA-DSC, AFM Các kết cho thấy vật liệu có kích thước nano, màng có độ phân bố HAp polime tương đối tốt Các vật liệu có ứng dụng rộng y dược, hứa hẹn nhiều tiềm vấn đề chăm sóc sức khoẻ cộng đồng Keywords: Hydroxyapatit, vật liệu y sinh, vật liệu có kích thước nano ABSTRACT The M.Sc thesis collected a lot of documents that involved to biomaterials and investigated the effected of difference parameters and conditions of the preparation of hydroxyapatite powder From that, the thesis also refers to the process of dip-coating hydroxyapatite on bio-polymer These materials were characterized by XRD, IR, SEM, TEM, DGADSC, AFM The results exhibited the materials have a nano particle size; the distribution of HAp on membrane is quite good Almost these materials have a large application on medicine and pharmacy, promising a lot of potentiality on take care a community health Keywords: Hydroxyapaptite, bio materials, nano particles Mở đầu Trong 50 năm trở lại đây, tiến vật liệu gốm y sinh nhôm, kẽm, hydroxyapatit, tricanxi photphat màng sinh học ứng dụng phát triển nhiều vấn đề chăm sóc sức khoẻ người cải thiện đời sống người Đó gốm sinh học thay phận xương bị chấn thương thể người mà khơng có phản ứng phụ nào, dạng xi măng y sinh dùng để hàn xương, dạng khoáng chất sử dụng làm thuốc để chữa bệnh thoái hoá xương… Ban đầu, gốm y sinh sử dụng để thay xương công nghiệp y sinh đặc tính quí báu chúng khả hoạt động sinh học tốt, tỷ trọng thấp, bền hoá, khả kháng trở cao riêng canxi photphat có thành phần giống với xương người động vật Nhưng, lý chủ yếu loại vật liệu gốm dùng làm vật liệu thay chúng có khả chịu lực “mềm dẻo” khả tương thích sinh học cao Năm 1920, Albee công bố ứng dụng dược phẩm thành công gốm y sinh canxi photphat thể người năm 1975, Nery cộng công bố ứng dụng nha khoa loại gốm động vật [20] Điều mở cách mạng việc nghiên cứu thử nghiệm ứng dụng vật liệu gốm dược phẩm nha khoa Ngày nay, vật liệu gốm dùng nhiều lĩnh vực khác như: thay răng, xương bã chè, xương hông, gân, dây chằng chữa bệnh tim thay van tim… Tuy nhiên, hầu hết gốm (như gốm oxit kẽm – canxi photphat, ZCAP; gốm kẽm sulfat canxi photphat ZSCAP…) chúng có độ bền yếu, giịn dễ vỡ Điều dẫn đến hạn chế ứng dụng chúng [14] Trong dạng canxi photphat tri-canxi photphat Ca3(PO4)2, TCP hydroxyapatit Ca10(PO4)6(OH)2, HAp hợp chất có hoạt tính tương thích sinh học tốt Xu hướng gần giới tổng hợp dạng vật liệu có kích thước micro đặc biệt vật liệu có kích thước nano nhằm tăng diện tích bề mặt vật liệu từ tăng khả phản ứng tính tương thích chúng Trên giới, việc nghiên cứu tổng hợp HAp có kích thước nano nhà khoa học nghiên cứu từ hàng chục năm nhiều phương pháp khác đưa vật liệu y sinh vào phẫu thuật thay xương cho người, Việt Nam, vấn đề mẻ Các ứng dụng HAp Việt Nam dừng lại việc bổ sung vào thành phần thuốc dạng vi lượng để chống giảm canxi máu cho bệnh nhân toàn HAp phải nhập nước với giá thành cao Một số sở bắt đầu tiến hành tổng hợp HAp sở kích thước micro chưa có sở đưa quy trình tổng hợp có kích thước nano Bài luận văn xin đưa quy trình tổng hợp mà bước đầu nghiên cứu thu kết khả quan kích thước bột HAp Do thời gian làm luận văn tương đối ngắn cộng thêm vật liệu y sinh cần thời gian lâu để tiến hành thử nghiệm lâm sàng động vật nên kết mang tính chất khảo sát, chế tạo vật liệu Vì vậy, luận văn tập trung giải vấn đề sau: - Tổng hợp HAp dạng bột có kích thước nano - Khảo sát yếu tố ảnh hưởng đến trình tổng hợp Sử dụng phương pháp phân tích vật lý để đánh giá kết - Ứng dụng HAp tổng hợp tạo màng HAp CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 GIỚI THIỆU VỀ HYDROXYAPATIT Hydroxyapatit, Ca10(PO4)6(OH)2, muối kép tri-canxi photphat canxi hydroxit, tự nhiên tồn dạng flo-apatit Ca10(PO4)6F2 Nó thành phần vơ xương người trở thành đối tượng nghiên cứu nhà khoa học nhằm mục đích cải thiện tính chất sinh học, hố học Hydroxyapatit (HAp) thường sử dụng dạng bột để thay xương làm chất phủ lên bề mặt kim loại để tăng khả tương thích vật liệu cấy ghép Về mặt nhiệt động học, HAp hợp chất bền điều kiện xác định nhiệt độ, pH thành phần vật lý pha 1.1.1 Một số tính chất HAp 1.1.1.1 Tính chất vật lý: Hydroxyapatit tinh thể màu trắng ngà, sơi 2850C nóng chảy 1700C Ở 250C, khả hoà tan 100g nước hydroxyapatit 7g, tỷ trọng 3,08 [23] Về mặt cấu trúc, hydroxyapatit có dạng hình lục phương thuộc nhóm khơng gian P63/m với số mạng a c 0.942 nm 0.688 nm [11] Cấu trúc tinh thể HAp tìm Naray-Szabo Meheml kết họ sau Hendricks xác nhận lại Cấu trúc mạng HAp bao gồm ion Ca2+, PO43- OH- chúng xếp ô đơn vị hình I.1 Ca2+ PO43- OH- Hình I.1 Cấu trúc HAp Trong tổng số 14 ion Ca2+ có ion thuộc HAp nằm trọn vẹn mạng đơn vị, cịn lại ion nằm chu vi hai mặt đáy dùng chung với ô đơn vị kề bên định vị ion Tương tự thế, số 10 nhóm PO43- nhóm nằm bên đơn vị cịn nhóm nằm chu vi hai mặt đáy có nhóm thuộc đơn vị nhóm bao gồm nhóm bên ô đơn vị cộng với số nhóm nằm chu vi hai mặt đáy Giống vậy, có số nhóm OH- hình thuộc đơn vị Số lượng ion xuất ô đơn vị khơng với cơng thức phân tử HAp Điều giải thích lặp lại ô đơn vị hệ đối xứng ba chiều Với cách giải thích phân tử HAp bao gồm có 10 ion Ca2+, nhóm PO43- nhóm OH-, từ ta khẳng định HAp có cơng thức hố học tỷ lượng Ca10(PO4)6(OH)2 Về mặt hình dạng tinh thể HAp thường có dạng hình lá, hình que hình kim, đơi HAp cịn có dạng hình vảy Tuỳ theo phương pháp tổng hợp khác (như phương pháp kết tủa, phương pháp sol-gel, phương pháp điện hoá) điều kiện tổng hợp khác (như thay đổi nhiệt độ phản ứng, pH trước làm già, tốc độ nạp liệu, thời gian già hoá sản phẩm hay môi trường phản ứng…) mà tinh thể HAp có hình dạng khác [11] (hình 1.2) 73 3.3.4 Phương pháp kính hiển vi điện tử quét Phương pháp SEM sử dụng để xác định hình dạng cấu trúc bề mặt vật liệu Hình 3.23 trình bày ảnh SEM mẫu màng HAp/PVA màng PVA Từ ảnh SEM cho ta thấy bề mặt màng PVA đồng không bị rạn nứt ảnh SEM màng HAp/PVA có độ mấp mơ lớn Hiệu ứng bề mặt màng cịn có tinh thể nano HAp Các hạt nano HAp có dạng hình que kích thước hạt lớn (cỡ 150nm), điều giải thích độ phân giải kính hiển vi điện tử qt khơng đủ lớn để xác định hạt 30nm chúng tơi sử dụng phương pháp kính hiển vi điện tử truyền qua (TEM) để xác định kích thước hạt (ở mẫu bột) a b Hình 3.23 : Ảnh SEM mẫu màng PVA (a) màng HAp/PVA (b) 3.3.5 Phương pháp kính hiển vi lực nguyên tử Sử dụng phương pháp kính hiển vi lực nguyên tử quan sát ảnh khơng gian ba chiều bề mặt vật liệu điều chế được, phương pháp cho chúng tơi nhìn tổng qt trạng thái bề mặt vật liệu Hình 3.24 ảnh AFM màng HAp/PVA với tỷ lệ HAp/PVA 50/50 (a) 70/30(b) 74 (a) (b) Hình 3.24: Ảnh AFM màng HAp/PVA với tỷ lệ 50/50 (a) 70/30 (b) Từ hình ta thấy hai màng có độ mấp mơ tương đối lớn Hiệu ứng gây nên theo bề mặt màng cịn có hạt nano HAp Tuy nhiên, mẫu màng 50/50 xuất đám lớn khơng đồng Sở dĩ theo chúng tôi, mẫu 50/50, sử dụng lượng lớn polime HAp có độ nhớt cao nên khả phân tán hạt HAp dung dịch tương đối khó, ngồi dùng phương pháp nhúng phủ để tạo màng bột nano HAp có xu hướng ngun vị trí kính mà khơng phân tán Cịn mẫu 70/30 độ nhớt bé nên có khả phân tán hạt dễ dàng 3.3.6 Thử hoạt tính sinh học màng HAp môi trường giả dịch người (SBF) 3.3.6.1 Giới thiệu dung dịch SBF Dung dịch SBF dung dịch chứa nguyên tố thành phần nguyên tố mô dịch người 3.3.6.2 Thực nghiệm Dung dịch SBF chuẩn bị cách hoà tan chất CaCl2, K2HPO4.3H2O, NaCl, KCl, MgCl2.6H2O, NaHCO3 Na2SO4 nước cất đảm bảo cho nồng độ chất giống với thành phần huyết 75 tương thể người (1 SBF) Trong nghiên cứu này, tiến hành khảo sát trình phát triển lớp HAp màng HAp/PVA dung dịch SBF, 1.5 SBF SBF Nồng độ ion bảng 3.8 [49]: Bảng 3.8: Nồng độ ion dung dịch SBF Nồng độ, mM Ion SBF 1.5 SBF SBF Na+ 142.0 213.0 710.0 Cl- 125.0 187.5 625.0 HCO3- 27.0 40.5 135.0 K+ 5.0 7.5 25.0 Ca2+ 2.5 3.75 12.5 HPO42- 1.0 1.5 5.0 SO42- 0.5 0.75 2.5 Mg2+ 1.5 2.25 7.5 Sử dụng dung dịch đệm tris-(hydroxymethyl)-aminomethane [(CH2OH)3CNH2] dung dịch HCl để ổn định giá trị pH SBF khoảng 7,25 Màng HAp/PVA màng PVA ngâm dung dịch SBF khoảng thời gian ngày sử dụng bình điều nhiệt để giữ nhiệt độ hỗn hợp 370C (nhiệt độ thể người bình thường) Sau khoảng thời gian ngâm, màng rửa nước cất làm khô 800C vòng đưa phân tích hố lý 3.3.6.3 Kết phân tích thảo luận Hình 3.25 – 3.28 phổ XRD IR mẫu màng ngâm dung dịch SBF khoảng thời gian khác 76 800 700 Lin (Counts) 600 500 400 300 200 100 10 20 30 40 50 60 2-Theta - Scale HUT-PCM - Bruker D8 Advance - 19/11/07#68-2007-1d-1SBF - File: 1d-1SBF.raw - Type: 2Th/Th locked Operations: Smooth 0.150 | Smooth 0.150 | Import Y + 16.7 mm - HUT-PCM - Bruker D8 Advance - 19/11/07#68-2007- 3d-1SBF - File: 3d-1SBF.raw - Type: Operations: Smooth 0.150 | Import Y + 33.3 mm - HUT-PCM - Bruker D8 Advance - 19/11/07#68-2007- 5d-1SBF - File: 5d-1SBF.raw - Type: Operations: Smooth 0.150 | Import Y + 50.0 mm - HUT-PCM - Bruker D8 Advance - 19/11/07#68-2007- 7d-1SBF - File: 7d-1SBF.raw - Type: Operations: Smooth 0.150 | Import 72-1243 (C) - Hydroxylapatite, syn - Ca10(PO4)6(OH)2 - Y: 12.27 % - d x by: - W Hình 3.25: Phổ XRD mẫu màng ngâm dung dịch SBF khoảng thời gian khác HUT-PCM - Bruker D8 Advance - 19/11/07#68-2007-1d-1,5SBF 300 Lin (Counts) 200 100 10 20 30 40 50 60 2-Theta - Scale HUT-PCM - Bruker D8 Advance - 19/11/07#68-2007-1d-1,5SBF - File: 1d-1,5SBF.raw - Type: 2Th/Th lock Operations: Smooth 0.150 | Smooth 0.150 | Import Y + 20.0 mm - HUT-PCM - Bruker D8 Advance - 19/11/07#68-2007- 3d-1.5SBF - File: 3d-1,5SBF.raw - Ty Operations: Smooth 0.150 | Import Y + 40.0 mm - HUT-PCM - Bruker D8 Advance - 19/11/07#68-2007- 5d-1,5SBF - File: 5d-1,5SBF.raw - Ty Operations: Smooth 0.150 | Import Y + 60.0 mm - HUT-PCM - Bruker D8 Advance - 19/11/07#68-2007- 7d-1,5SBF - File: 7d-1,5SBF.raw - Ty Operations: Smooth 0.150 | Import 72-1243 (C) - Hydroxylapatite, syn - Ca10(PO4)6(OH)2 - Y: 83.78 % - d x by: - WL: 1.5406 - Hexagonal Hình 3.26: Phổ XRD mẫu màng ngâm dung dịch 1,5 SBF khoảng thời gian khác 70 77 Lin (Counts) 200 100 10 20 50 40 30 60 70 2-Theta - Scale HUT-PCM - Bruker D8 Advance - 19/11/07#68-2007-1d-5SBF - File: 1d-5SBF.raw - Type: 2Th/Th locked Operations: Smooth 0.150 | Smooth 0.150 | Import Y + 30.0 mm - HUT-PCM - Bruker D8 Advance - 19/11/07#68-2007- 3d-5SBF - File: 3d-5SBF.raw - Type: Operations: Smooth 0.150 | Import Y + 60.0 mm - HUT-PCM - Bruker D8 Advance - 19/11/07#68-2007- 5d-5SBF - File: 5d-5SBF.raw - Type: Operations: Smooth 0.150 | Import Y + 90.0 mm - HUT-PCM - Bruker D8 Advance - 19/11/07#68-2007- 7d-5SBF - File: 7d-5SBF.raw - Type: Operations: Smooth 0.150 | Import 72-1243 (C) - Hydroxylapatite, syn - Ca10(PO4)6(OH)2 - Y: 24.73 % - d x by: - WL: 1.5406 - Hexagonal Hình 3.27: Phổ XRD mẫu màng ngâm dung dịch SBF khoảng thời gian khác Từ kiện phổ XRD mẫu rút thành phần pha màng HAp đơn pha Theo thời gian khảo sát, cường độ pic dung dịch SBF khác tăng lên chứng tỏ hàm lượng tinh thể HAp tăng, điều quan sát pic HAp (002), (300), (211), (311) với màng PVA khơng quan sát thấy biến đổi phổ XRD (hình 3.28) điều chứng tỏ phát triển lớp HAp/PVA dung dịch SBF để tạo lớp xương tốt HUT-PCM - Bruker D8 Advance - 19/11/07#68-2007-PVA-7d 60 50 Lin (Counts) 40 30 20 10 10 20 30 40 50 60 2-Theta - Scale HUT-PCM - Bruker D8 Advance - 19/11/07#68-2007-PVA-7d - File: PVA-7d.raw - Type: 2Th/Th locked - Start: 10.000 ° - End: 70.000 ° - Step: 0.030 ° - Step time: 0.3 s - Temp.: 25 °C (Room) - Time Started: 1195727872 Operations: Smooth 0.150 | Smooth 0.150 | Smooth 0.150 | Smooth 0.150 | Smooth 0.150 | Smooth 0.150 | Smooth 0.150 | Smooth 0.150 | Smooth 70 78 Hình 3.28: Phổ XRD màng PVA ngâm thời gian ngày Để quan sát hình thái bề mặt màng sau khoảng thời gian ngâm khác nhau, tiến hành chụp SEM mẫu Hình 3.29 ảnh SEM mẫu không ngâm dung dịch SBF hình 3.30 ảnh SEM mẫu có ngâm dung dịch SBF Hình 3.29: Mẫu màng HAp/PVA không ngâm dung dịch SBF 1SBF 1,5SBF 5SBF a) Ngâm ngày 1SBF 1,5SBF b) Ngâm ngày 5SBF 79 1SBF 1,5SBF 5SBF c) Ngâm ngày Hình 3.30: Ảnh SEM mẫu màng HAp/PVA ngâm dung dịch SBF khoảng thời gian khác a b Hình 3.31: Màng PVA khơng ngâm (a) ngâm dung dịch SBF ngày (b) Từ hình 3.30 thấy, mẫu ngâm ngày, bề mặt mẫu tồn đám tinh thể nhỏ, đám nhiều so với mẫu màng HAp/PVA khơng ngâm (hình 3.29) Nếu tăng thời gian ngâm mẫu xuất bề mặt nhiều đám tinh thể dày đặc hơn, lớp HAp tạo thành Các kết hình thành lớp tinh thể bề mặt khác dung dịch SBF ngâm khác Nguyên nhân giải thích sau: hình thành lớp HAp màng HAp/PVA dung dịch SBF, 1.5 SBF, SBF phụ thuộc vào độ bão hòa dung dịch, phân tán hạt HAp lớp màng HAp/PVA, nhiệt độ, khuếch tán chất… Các tác giả Punnama Siriphannon, Yoshikazu Kameshima… [52] nghiên cứu 80 chứng minh tốc độ phát triển lớp HAp lớp màng mơ tả theo cơng thức: dm D = S (C − C ) ; dt δ (III.3) Trong ®ã: D – hƯ sè khch tán; - chiều dày lớp khuếch tán, phụ thuộc vào cường độ khuấy khuấy mạnh ; S diện tích bề mặt mÇm Như vậy, nghiên cứu coi trình tạo thành lớp HAp HAp/PVA trình phát triển mầm tinh thể mầm hạt nano HAp phân tán màng HAp/PVA Theo (III.3), C tăng rõ ràng tốc độ lớn HAp tăng tương ứng Đồng thời (III.3) cho thấy sử dụng dạng màng HAp/PVA tốc độ tạo lớp HAp tăng HAp/PVA có cấu trúc nano Quan sát hình 3.31 thấy, màng PVA khơng ngâm ngâm dung dịch SBF trạng thái bề mặt gần không bị ảnh hưởng chứng tỏ dung dịch giả dịch người không tác động lớn đến polime Ngồi ra, chúng tơi tiến hành nghiên cứu thay đổi nồng độ Ca2+ (bằng cách chuẩn độ với dung dịch EDTA 0,005M), giá trị pH (sử dụng máy pH-meter) khối lượng màng trước sau khoảng thời gian khảo sát dung dịch SBF khác Kết thu hoàn tồn phù hợp với kết phân tích sau (hình 3.32 a, b c): 81 Nồng độ Ca (mM) 25 20 SBF 15 1.5 SBF 10 SBF 5 Thời gian ngâm (ngày) Hình 3.32 a: Sự biến đổi nồng độ Ca2+ theo thời gian 7.6 7.4 7.2 pH 6.8 6.6 SBF 6.4 1.5 SBF 6.2 SBF 6 Thời gian ngâm (ngày) Sự biến đổi khối lượng, mg Hình 3.31 b: Sự biến đổi giá trị pH theo thời gian 12 SBF 10 1.5 SBF SBF 2 Thời gian ngâm (ngày Hình 3.31 c: Sự biến đổi khối lượng mẫu theo thời gian 82 KẾT LUẬN Đây số cơng trình Việt Nam đưa quy trình tổng hợp Hydroxy apatit có kích thước nano - vật liệu ứng dụng ngành công nghiệp y sinh để thay mô xương người Kết thu sau: Lựa chọn phương pháp kết tủa làm phương pháp để tổng hợp vật liệu nano hydroxyapatit Đã khảo sát yếu tố ảnh hưởng tới cấu trúc kích thước vật liệu Điều kiện tổng hợp thuận lợi vật liệu là: nhiệt độ 800C môi trường cồn, tỷ lệ Ca/P = 5/3; tốc độ nhỏ giọt H3PO4 ml/phút, pH trước làm già giữ khoảng từ 9,5 – 10 tác nhân NH3 làm già hoá sản phẩm vòng Đã tổng hợp thành công vật liệu HAp phủ màng polime sinh học (PVA) Độ bám dính màng tương đối tốt phân bố hạt HAp bề mặt màng đồng Đã sử dụng phương pháp hoá lý đại như: XRD, IR, SEM, TEM, AFM, TG-DTA đặc trưng cho mẫu bột màng HAp Kết cho thấy HAp tổng hợp có kích thước nano với dạng hình que, dài 30 – 40 nm rộng khoảng – 12 nm Đã tiến hành thử hoạt tính sinh học màng HAp môi trường giả dịch người (SBF), kết bước đầu tương đối khả quan Các nano tinh thể HAp tổng hợp có kích thước gần giống với HAp có xương Do vậy, chúng tơi hy vọng tiếp tục nghiên cứu để ứng dụng dạng vật liệu lĩnh vực Y – Sinh học 83 TÀI LIỆU THAM KHẢO 1) Nguyễn Hữu Đĩnh, Trần Thị Đà Ứng dụng số phương pháp phổ nghiên cứu cấu trúc phân tử NXB Giáo Dục – 1999 2) Từ Văn Mặc Phân tích hóa lý phương pháp phổ nghiệm nghiên cứu cấu trúc phân tử NXB Khoa học Kỹ thuật – 2003 3) Nguyễn Ngọc Thịnh Nghiên cứu điều chế compozit chứa CdS có kích thước nano Luận văn thạc sĩ khoa học ĐH Khoa Học Tự Nhiên Hà Nội – 2005 4) Trần Đại Lâm, Trần Vĩnh Hồng Tạp chí phân tích Hóa – Lý – Sinh học Tập 11, số 3/2006, trang 34-38 5) Đỗ Ngọc Liên, Đặng Ngọc Thắng, Nguyễn Đức Kim, Nguyễn Văn Sinh Tạp chí phân tích Hóa – Lý – Sinh học Tập 11, số 1/2006, trang 8-13 6) Nguyễn Tài Minh, Nghiên cứu yếu tố cơng nghệ q trình chế tạo bột WO3 hạt mịn, Đại học Bách Khoa Hà nội, 1998 7) Ngô Kim Định, Nghiên cứu cấu trúc tập hợp hạt biến đổi q trình kết tinh, Đại học Bách Khoa Hà nội, 1995 8) Kỷ yếu hội thảo Khoa học Cán Bộ trẻ ngành Hoá lần thứ 3, Tháng năm 2007 9) Trần Đại Lâm, Nguyễn Ngọc Thịnh, Trần Vĩnh Hồng Tạp chí Khoa học Công nghệ, T45, số 1B, 2007, 470-474 10) Gunter Schmith Nanoparticles: From Theory to Application Wiley – VCH, Weinhem, 2004 11) T S B Narasaraju D E Phebe Some physico - chemical aspects of Hydroxylapatite Journal of Materials Science, Volume 31, 1996, Pages 1-21 84 12) YingJun Wang, JingDi Chen, Kun Wei, ShuHua Zhang, SiDong Wang Surfactant-assisted synthesis of Hydroxylpatite particles Materials Letter, Volume 60, 20 March 2006, Pages 3227-3231 13) I Mobasherpour, M Soulati Heshajin, A Kszemzadeh, M Zakeri Synthesis of nanocrystalline Hydroxylapatite by using precipitation method Journal of Alloys and Compounds, Volume , May 2006 14) Samar J Kalita, Abhilasha Bhardwaj, Himesh A Bhatt Nanocrystalline calcium phosphate ceramics in biomedical engineering Materials Science and Engineering: C, Volume 27, April 2007, Pages 441449 15) 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 16) Viorel Martin Rusu, Chuen-How Ng, Max Wilke, Brigitte Tienrsch, Peter Fratzl, Martin G Peter Size-controlled Hydroxylapatite nanoparticles as self-organized organic-inorganic compozit materials Biomaterials, Volume 26, March 2005, Pages 5414-5426 17) Feng Wang, Mu-Sen Li, Yu-Peng Lu, Yong-Xin Qi and Yu-Xian Liu Synthesis and microstructure of hydroxyapatite nanofibers synthesized at 37 °C Materials Chemistry and Physics, Volume 95, 10 January 2006, Pages 145-149 18) 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 85 19) Wantae Kim and Fumio Saito Sonochemical synthesis of hydroxyapatite from H3PO4 solution with Ca(OH)2 Ultrasonics Sonochemistry, Volume 8, Issue 2, April 2001, Pages 85-88 20) Biomedical Willi Paul and Chandra P Sharma Nanoceramic Matrices: Applications American Journal of Biochemistry and Biotechnology, Volum 2, 2006, Pages 41-48 21) 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 22) 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 23) R.Z LeGeros, 40th Symposium on Basic Science of Ceramic, Convention Center, Osaka University, January 22 – 23, 2002 24) Valery I.Putlayev, Calcium phosphates, Department of Chemistry, Moscow State University 25) N.Eliaz, T.M Sridhar, U Kamachi Mudali and Baldev Raj, Electrochemical and electrophoretic deposition of hydroxyapatite for orthopaedic applications, Surface Engineering, Vol 21, No 26) http://www.info@hydroxyapatite.com 27) http://www.naturalalways.com 28) http://www.emedicine.com 29) Kandaswamy D, Ramachandran G, Maheshwari S and Mohan B, Bone regenation using hydroxyapatite crystals for periapical lesions, 2000, p.51 – 54 86 30) Kazuo Nakamoto, Infrared Spectra of Inorganic and Coordination Compounds, Second Edition, 1969, p.78 – 102 31) Paul A Webb, Clyde Orr, Analytical methods in Fine particle Technology, Micromeritics Instrument Corp 1997, p.43 – 63 32) Abby Morgan, Materials in bone tissue engineering, 2004 33) P.Kluson, Titania thin films and supported nanostructured membranes, March 1st 2003 34) Nobuaki Negishi, Koji Takeuchi, Effect of surface on photocatalytic activity of TiO2 thin films prepared by sol-gel method, Thin solid films 379 (2000), p.7-14 35) E Borgarello, J Kiwi, M Gratzel, B Pelizzetti, M Visca, J Am.Chem Soc 104 (1982) 2996 36) M Anpo, Y Ichihashi, M Takeuchi, H Yamashita, Res Chem Intermed 24 (1998) 143 37) M Anpo, Y Ichihashi, M Takeuchi, H Yamashita, Stud Surf Sci.Catal 121 (1999) 305 38) W Chengyu, S Huamei, T Ying, Y Tongsuo, Z Guowu, Sep Purif.Technol 32 (2003) 357 39) H Li, K.A Khor, P Cheang, Biomaterials, 24 (2003) 949 40) Y.-P Lu, M.-S Li, S.-T Li, Z.-G Wang, R.-F Zhu, Biomaterials, 25(2004) 4393 41) X Li, J Weng, X Zhang, P Wang, Z Liu, Biomaterials (22) (1997) 1487 42) A.J.S Peaker, J.T Czernuszka, Thin Solid Films, 287 (1997) 43) V Nelea, H Pelletier, P Mille, D Muller, Thin Solid Films, 174 453– 454(2004) 208 87 44) www.pentax.co.jp 45) www.kasios.com 46) G Socrates, Infrared characteristic group frequencies, J.Wiley & Sons Ltd., New York 1994 47) Kalpana S.Katti, Phanikumar Turlapati, Devendra Verna, Rahul Bhowmik, Praveen K.Gujjula and Dinesh R.Katti; Static and Dynamic Mechanical Behavior of Hydroxyapatite-Polyacrylic Acid Composites Under Simulated Body Fluid, American Journal of Biochemistry and Biotechnology2 (2), 2006, p.73-79 48) Jinghong Li, Yuanjian Zhang, Lihen Zhou, Naicun Xue, Di Li, Template-assited synthesis of Hydroxyapatite Nano-wires, Advanced Nanomaterials and Nanodevices, 2002, p.536 – 544 49) T.V Thamaraiselvi, K.Prabakana and S Rajeswari, Synthesis of Hydroxyapatite that Mimic Bone Minerlogy, Trends Biomater Artif Organs, Vol 19(2), 2006, p.81-83 50) H.Schmidt, M.Mennig, Wet coating Technologies for Glass, Germany, 2000 51) Florence Barrere, Margot M.E.Snel, Clemens A.van Blitterswijk, Klaas de Groot, Pierre Layrolle, Nano-scale study of the nucleation and growth of calcium phosphate coating on titanium implants, Science Direct, 25, 2004, p 2901 – 2910 52) Punnama Siriphannon, Yoshikazu Kameshima, Atsuo Yasumori, Kiyoshi Okada, Shigeo Hayashi, Formation of hydroxyapatite on CaSiO3 powders in simulated body fluid, Journal of the European Ceramic Society 22, 2002, p 511 – 520 ... community health Keywords: Hydroxyapaptite, bio materials, nano particles 1 Mở đầu Trong 50 năm trở lại đ? ?y, tiến vật liệu gốm y sinh nhôm, kẽm, hydroxyapatit, tricanxi photphat màng sinh học ứng dụng. .. polime tương đối tốt Các vật liệu có ứng dụng rộng y dược, hứa hẹn nhiều tiềm vấn đề chăm sóc sức khoẻ cộng đồng Keywords: Hydroxyapatit, vật liệu y sinh, vật liệu có kích thước nano ABSTRACT The M.Sc... nano - Khảo sát y? ??u tố ảnh hưởng đến trình tổng hợp Sử dụng phương pháp phân tích vật lý để đánh giá kết - Ứng dụng HAp tổng hợp tạo màng HAp 3 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 GIỚI THIỆU VỀ HYDROXYAPATIT