Như vậy, hình thái, kích thước hạt HA hầu như không thay đổi với hàm lượng polymaltose thực tế nằm trong khoảng khá rộng. Tuy nhiên hàm lượng polymaltose càng cao thì lượng HA trong mẫu càng thấp dẫn đến giảm hiệu quả sử dụng của sản phẩm. Do vậy chúng tôi lựa chọn khoảng hàm lượng polymaltose 20-30%, gần với hàm lượng của pha hữu cơ trong xương tự nhiên.
3.3.2. Ảnh hƣởng của tốc độ cấp axit H3PO4
Yếu tố pH đóng vai trị rất quan trọng, ảnh hƣởng mạnh đến bản chất của các ion phosphate có thể có mặt trong dung dịch cũng nhƣ quá trình chuyển các pha trung gian thành pha HA bền.
Trong hệ CaO – P2O5 – H2O, tồn tại các hợp chất canxi phosphate khác nhau
tuỳ thuộc vào tỷ lệ của các chất ban đầu và điều kiện áp suất, nhiệt độ, độ pH… Giản đồ pha CaO – P2O5 – H2O [64] thể hiện ở vùng kiềm ứng với tỷ lệ Ca/P ≥1.67, chỉ tồn tại duy nhất pha rắn HA, hợp chất hydroxyapatite tồn tại ở pha rắn này có thành phần hố học theo đúng tỷ lệ hợp thức Ca10(PO4)6(OH)2 (Ca/P=1.67, Stoichiometric Hydroxyapatite – SHA). Từ đó thấy rằng, pH cao sẽ thúc đẩy quá trình tạo thành pha HA.
Trong phƣơng pháp tổng hợp HA đi từ Ca(OH)2 và H3PO4, bên cạnh việc đảm bảo tỉ lệ Ca(OH)2/H3PO4, thông số pH củ a dung di ̣ch cịn đƣơ ̣c kiểm soát thơng qua viê ̣c thay đởi tốc độ thêm H 3PO4. Vì H3PO4 là một axit có độ mạnh trung bình, phân ly thành 3 giai đoạn:
H3PO4 H2PO4- + H+ pKa1 = 2.2 (1) H2PO4- HPO42- + H+ pKa2 = 7.2 (2) HPO42- PO43- + H+ pKa3 = 12.3 (3)
Nếu tốc độ cấp axit quá chậm sẽ làm giảm tốc độ chung của phản ứng do tạo thành lớp sản phẩm mịn, bao bọc hạt Ca(OH)2 ngăn chặn sự tiếp xúc với axit và kéo dài nên thời gian phản ứng không làm ảnh hƣởng đến chất lƣợng của sản phẩm HA tạo thành.
Tốc độ cấp axit tăng lên làm cho tốc độ phản ứng chung tăng, thuận lợi cho sự tạo mầm và hình thành các hạt có kích thƣớc nhỏ. Tuy nhiên, nếu tốc độ cấp axit quá lớn, phản ứng trung hoà giữa Ca(OH)2 và H3PO4 xảy ra chậm hơn sẽ dẫn đến hiện tƣợng quá axit cục bộ. Điều này ảnh hƣởng khơng tốt đến độ đơn pha của sản phẩm. Vì khi cấp axit với tốc độ lớn, pH của dung dịch sẽ giảm đột ngột, dẫn đến sự phân ly axit khơng hồn toàn, tạo ra các ion HPO42-
và H2PO4-. Điều đó có thể dẫn đến việc lẫn một phần kết tủa chứa các ion này (chẳng hạn Ca10-x(HPO4)x(PO4)6-
x(OH)2-x ) trong thành phần HA tổng hợp đƣợc. Trong trƣờng hợp này, cần kéo dài
thời gian phản ứng để chuyển chúng về dạng HA. Nhƣ vậy, tốc độ cấp axit và thời gian duy trì phản ứng (già hóa) có liên quan chặt chẽ với nhau.
Trong luận văn này, chúng tôi đã tiến hành các nghiên cứu đƣa H3PO4 vào phản ứng với các tốc độ khác nhau , từ 1ml/phút đến tốc độ khá cao là 6ml/phút và xác định pH phản ứng trong từng trƣờng hợp. Với tốc độ cấp axit khác nhau , pH của hỗn hợp sau khi thêm hết axit có thay đổi , nhƣng vẫn nằm trong khoảng trên 8 đến 10. Ở khoảng pH này, HA là sản phẩm bền nhất trong số các hợp chất canxi photphat nên sản phẩm cuối cùng của phản ứng thu đƣợc vẫn là đơn pha HA.
Ảnh SEM của mẫu tạo thành với tốc độ cấp axit 6ml/phút (Hình 3.10) cho thấy các hạt HA có kích thƣớc hạt khoảng 30-40nm và phân bố khá đồng đều. Nhƣ vậy, đối với phản ứng tạo HA khi có mặt polymaltose, có thể thấy rằng, tốc độ cấp axit có thể khá cao mà vẫn tạo thành HA đơn pha với kích thƣớc nhỏ và có độ phân tán tốt.