2,5 %HA, 5% HA, 7,5%HA, 10%HA.
Kết quả phân tích XRD của mẫu bột hydroxyapatite, giá thể CS/TB/H 2,5 %HA, 5% HA, 7,5%HA, 10%HA cho thấy các peak đặc trưng của HA như: 25,9; 31,8; 40,3, 46,9 thể hiện rõ và tăng về mặt cường độ khi tăng dần hàm lượng HA trong mẫu. hơn nữa khi phân tán HA vào giá thể hầu như khơng có xảy ra các phản ứng khác của HA với các thành phần của giá thể do vị trí của góc 2 theta của các đỉnh nhiễu xạ trong mẫu composite và HA riêng rẻ có giá trị khơng thay đổi,
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận
Nghiên cứu và chế tạo thành công giá thể rỗng trên nền chitosan, tinh bột và hydroxyapatite theo phương pháp đơng tụ-sấy thăng hoa. Kết quả khảo sát tính chất cơ lý của giá thể cho thấy giá thể CS/TB 4,5/5,5 ngâm trong dung dịch NaOH-Na2SO4 khuấy 6 giờ cho thấy giá thể này có cơ tính 111,71 KPa, độ rỗng 87,03%, độ trương 85,07%-103,18% tương ứng 24 giờ và 48 giờ, độ phân huỷ 17,22% 24,75% tương ứng 7 ngày-14 ngày phù hợp với yêu cầu giá thể cho mô xương. Nghiên cứu cũng chỉ rõ giá thể ngâm trong NaOH-Na2SO4 có cơ tính tốt hơn giá thể NaOH-EtOH 111,71 KPa > 60,72 KPa, độ rỗng của giá thể là 87,03% phù hợp cho tế bào tăng sinh, độ trương sau 48 giờ cho thấy giá thể SO4 có độ trương 103,18% thấp hơn nhiều so với giá thể EtOH 184,53% giúp giá thể được ổn định cấu trúc tốt hơn, độ phân huỷ sau 14 ngày của giá thể SO4 là 24,75% giúp giá thể có đủ thời gian giúp cho tế bào sinh trưởng.
Kết quả khảo sát hàm lượng hydroxyapatite ảnh hưởng đến giá thể cho thấy khi tăng hàm lượng HA từ 2,5%-10% thì modulus của giá thể cũng tăng lên từ 0,14854 KPa đến 0,16188 KPa, hàm lượng canxi giải phóng sau 21 ngày cũng tăng lên.
Kết quả phân tích FTIR của giá thể CS/TB cho thấy sự mất đi của peak 3626 cm-1 đặc trưng cho nhóm NH2 cho biết được chitosan và tinh bột đã phản ứng tạo các liên kết ngang với nhau, peak tại 3361 cm-1 đặc trưng cho nhóm OH- cho thấy vẫn cịn nhóm hydroxyl trong chuỗi polymer có khả năng phản ứng với nước khi ngâm trong dung dịch PBS. Khi thêm lượng HA vào giá thể, giá thể có HA xuất hiện các peak đặc trưng của HA như là peak tại số sóng 3573 cm-1 đặc trưng cho nhóm OH-, peak tại 1453 cm-1 thể hiện sự xuất hiện của nhóm CO32-, sự xuất hiện peak tại 1010 cm-1 và 572 cm-1 cho thấy có nhóm chức PO43-. Và khơng có sự thay đổi các peak so với giá thể 0% HA điều này cho thấy HA và giá thể chitosan/tinh bột không xảy ra phản ứng với nhau. Kết quả phân tích XRD cho thấy sự kết hợp của giá thể 0% HA và HA, các peak đặc trưng của HA như: 25,9o và 31,8o cũng xuất hiện ở giá thể 2,5% HA, điều này chứng tỏ HA đã có sự phân tán vào giá thể. Việc xuất hiện peak tại 19,7o đặc trưng cho tinh bột lại xuất hiện rõ nét ở giá thể này, điều này có thể là do sự kết tinh lại của tinh bột trong quá trình tạo
giá thể. Kết quả phân tích SEM cho thấy giá thể có kích thước lỗ từ 100-350 µm, mức độ phân tán HA đều, tuy nhiên HA có hiện tượng kết tụ trong trong giá thể. Hàm lượng canxi giải phòng sau 21 từ 2,5%HA đến 10%HA từ 14,61 ppm đến 26,01 ppm.
Kiến nghị
Trong q trình nghiên xuất hiện nhiều những sai sót và thiếu sót như: độ lệch chuẩn của kết quả đo còn lớn, chưa khảo sát thêm một số dung dịch đông tụ khác, các mốc thời gian khuấy khác nhau để tạo giá thể có được sự kết hợp giữa chitosan và tinh bột được tối ưu. Cịn thiếu sót các phép đo về kích thước và độ rỗng của giá thể sau quá trình phân huỷ 7 ngày và 14 ngày, kết quả đo tính chất cơ lý của giá thể chứa hydroxyapatite. Để tối ưu cho đề tài tơi đề nghị khảo sát một số tính chất như nói ở trên, ngồi ra các nghiên cứu trên tính chất phân huỷ sinh học của giá thể chứa hydroxyapatite một trong những yếu tố quan trọng trong kỹ thuật mô. Với những kiến nghị như trên là cần thiết để giúp đề tài được tối ưu.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1]. Tonsuaadu, Kaia, et al. "A review on the thermal stability of calcium apatites."
Journal of Thermal Analysis and Calorimetry” 110.2 (2012): 647-659. n.d.
[2]. Irfan, Mohammad, and Masooma Irfan. "Overview of hydroxyapatite and
structure, synthesis methods and its biomedical uses." Biomedical Letters 6.1
(2020): 17-22. composition. n.d.
[3]. Manalu, Jojorlamsihar, Bambang Soegijono, and Decky Jusiana Indrani.
"Characterization of hydroxyapatite derived from bovine bone." Asian Journal
of Applied Sciences 3.4 (2015).
[4]. Mondal, Sudip, Umapada Pal, and Apurba Dey. "Natural origin hydroxyapatite
scaffold as potential bone tissue engineering substitute." Ceramics International
42.16 (2016): 18338-18346.
[5]. Gallo, Riccardo. "Synthesis and characterization of substituted apatites for
biomedical applications." (2011).
[6]. ầiftỗiolu, Rukiye. “The preparation and characterization of hydroxyapatite
bioceramic implant material. Izmir Institute of Technology (Turkey)”, 2000.
[7]. Orlovskii, V. P., V. S. Komlev, and S. M. Barinov. "Hydroxyapatite and
hydroxyapatite-based ceramics." Inorganic materials 38.10 (2002): 973-984.
[8]. Wopenka, Brigitte, and Jill D. Pasteris. "A mineralogical perspective on the
apatite in bone." Materials Science and Engineering: C 25.2 (2005): 131-143
[9]. Jazayeri, Hossein E., et al. "The cross-disciplinary emergence of 3D printed
bioceramic scaffolds in orthopedic bioengineering." Ceramics International
44.1 (2018): 1-9.
[10]. Astala, R., and M. J. Stott. "First principles investigation of mineral component
of bone: CO3 substitutions in hydroxyapatite." Chemistry of Materials 17.16
(2005): 4125-4133.
[11]. Best, S. M., et al. "Bioceramics: Past, present and for the future." Journal of the European Ceramic Society 28.7 (2008): 1319-1327.
[12]. Eliaz, Noam, and Noah Metoki. "Calcium phosphate bioceramics: a review of
their history, structure, properties, coating technologies and biomedical applications." Materials 10.4 (2017): 334.
[13]. Rivera-Muñoz, E.M. Hydroxyapatite-Based Materials “Synthesis and
Characterization. In Biomedical Engineering” Frontiers and Challenges; Fazel-
Rezai, R., Ed.; Intech Open: Rijeka, Croatia, 2011
[14]. Jazayeri, Hossein E., et al. "The cross-disciplinary emergence of 3D printed
bioceramic scaffolds in orthopedic bioengineering." Ceramics International
44.1 (2018): 1-9.
[16]. Venugopal, J., et al. "Biomimetic hydroxyapatite-containing composite
nanofibrous substrates for bone tissue engineering." Philosophical Transactions
of the Royal Society A: Mathematical, Physical and Engineering Sciences 368.1917 (2010): 2065-2081
[17]. Bose, S., S. Tarafder, and A. Bandyopadhyay. "Hydroxyapatite coatings for
metallic implants." Hydroxyapatite (HA) for biomedical applications.
Woodhead Publishing, 2015. 143-157.
[18]. Petricca, Sarah E., Kacey G. Marra, and Prashant N. Kumta. "Chemical
synthesis of poly (lactic-co-glycolic acid)/hydroxyapatite composites for orthopaedic applications." Acta Biomaterialia 2.3 (2006): 277-286.
[19]. Hu, Qiaoling, et al. "Preparation and characterization of biodegradable
chitosan/hydroxyapatite nanocomposite rods via in situ hybridization: a potential material as internal fixation of bone fracture." Biomaterials 25.5
(2004): 779-785
[20]. Xu, Hockin HK, et al. "Calcium phosphate cements for bone engineering and
their biological properties." Bone research 5.1 (2017): 1-19
[21]. Khalyfa, Alaadien, et al. "Development of a new calcium phosphate powder-
binder system for the 3D printing of patient specific implants." Journal of
Materials Science: Materials in Medicine 18.5 (2007): 909-916.
[22]. Pardun, Karoline, et al. "Mixed zirconia calcium phosphate coatings for dental
implants: Tailoring coating stability and bioactivity potential." Materials
Science and Engineering: C 48 (2015): 337-346.
[23]. Robyt, John F. "Starch: structure, properties, chemistry, and enzymology." Glycoscience. Springer, Berlin, Heidelberg, 2008. 1437-1472.
[24]. Phạm Ngọc Lân (2007). “Vật liệu Polyme phân hủy sinh học”. NXBBách khoa, Hà Nội
[25]. Gracza, Rezsoe. "Minor constituents of starch”, ln: Whistler, RL; Paschall, EF; BeMiller, JN; Roberts, HJ, eds. Starch: Chemistry and technology, vol l.
Fundamental aspects." (1965): 105-131.
[26]. Jiang, Tianyu, et al. "Starch-based biodegradable materials: Challenges and
opportunities." Advanced Industrial and Engineering Polymer Research 3.1
(2020): 8-18.
[27]. Hanashiro, Isao, et al. "Examination of molar-based distribution of A, B and C
chains of amylopectin by fluorescent labeling with 2-aminopyridine."
Carbohydrate Research 337.13 (2002): 1211-1215.
[28]. Morell, Mathew K., Michael S. Samuel, and Michael G. O'Shea. "Analysis of
starch structure using fluorophore‐assisted carbohydrate electrophoresis."
Electrophoresis 19.15 (1998): 2603-2611.
[29]. Hizukuri, Susumu, et al. "Multi-branched nature of amylose and the action of
[30]. Takeda, Yasuhito, et al. "Structures of branched molecules of amyloses of
various origins, and molar fractions of branched and unbranched molecules."
Carbohydrate Research 165.1 (1987): 139-145.
[31]. Green, Mark M., Glenn Blankenhorn, and Harold Hart. "Which starch fraction
is water-soluble, amylose or amylopectin?." Journal of Chemical Education
52.11 (1975): 729.
[32]. Giri, Preetam, Chetan Tambe, and Ramani Narayan. "Using Reactive Extrusion
to Manufacture Greener Products: From Laboratory Fundamentals to
Commercial Scale." Biomass Extrusion and Reaction Technologies: Principles
to Practices and Future Potential. Ameri
[33]. Xie, Fengwei, et al. "Starch-based nano-biocomposites." Progress in polymer science 38.10-11 (2013): 1590-1628.
[34]. Mohammadi Nafchi, Abdorreza, et al. "Thermoplastic starches: Properties,
challenges, and prospects." Starch‐Stärke 65.1‐2 (2013): 61-72. I. Tomka,
“Thermoplastic starch.,” Adv. Exp. Med. Biol., vol. 302, pp. 627–637, 1991. [35]. I. Tomka, “Thermoplastic starch.,” Adv. Exp. Med. Biol., vol. 302, pp. 627–
637, 1991.
[36]. Phạm Thế Trinh (2004). “Báo cáo tổng kết đề tài cấp nhà nước KC-02.09”: Nghiên cứu
[37]. Yu, Long, and G. Christie. "Microstructure and mechanical properties of
orientated thermoplastic starches." Journal of materials science 40.1 (2005):
111-116.
[38]. Monica Fescher, Pierre Wursch, Eric Plante (1999). “Modified Starch”. US Patent
[39]. Wan-Jin Lee, Young-Nam Youn, Yeon-Hum Yun, Soon-Do Yoon (2007). [40]. Li, Ming, et al. "Biodegradation of starch films: The roles of molecular and
crystalline structure." Carbohydrate polymers 122 (2015): 115-122.
[41]. Rodrigues, Asha, and Martins Emeje. "Recent applications of starch derivatives
in nanodrug delivery." Carbohydrate polymers 87.2 (2012): 987-994.
[42]. Kumar, Majeti NV Ravi. "A review of chitin and chitosan applications." Reactive and functional polymers 46.1 (2000): 1-27.
[43]. Costa-Júnior, Ezequiel S., et al. "Preparation and characterization of
chitosan/poly (vinyl alcohol) chemically crosslinked blends for biomedical applications." Carbohydrate Polymers 76.3 (2009): 472-481.
[44]. Domard, Apud. "pH and cd measurements on a fully deacetylated chitosan”: application to CuII—polymer interactions." International Journal of Biological Macromolecules 9.2 (1987): 98-104.
[45]. Cho, Yong-Woo, et al. "Preparation and solubility in acid and water of
[46]. Chattopadhyay, D. P., and Milind S. Inamdar. "Aqueous behaviour of
chitosan." International Journal of Polymer Science 2010 (2010).
[47]. Kasaai, Mohammad R., Joseph Arul, and Gérard Charlet. "Intrinsic viscosity–
molecular weight relationship for chitosan." Journal of Polymer Science Part B:
Polymer Physics 38.19 (2000): 2591-2598.
[48]. Aranaz, Inmaculada, Ruth Harris, and Angeles Heras. "Chitosan amphiphilic
derivatives. Chemistry and applications." Current Organic Chemistry 14.3
(2010): 308-330.
[49]. Bernkop-Schnürch, Andreas, and Sarah Dünnhaupt. "Chitosan-based drug
delivery systems." European journal of pharmaceutics and biopharmaceutics
81.3 (2012): 463-469.
[50]. Salama, Alaa H., Heba Elmotasem, and Abeer AA Salama. "Nanotechnology
based blended chitosan-pectin hybrid for safe and efficient consolidative antiemetic and neuro-protective effect of meclizine hydrochloride in chemotherapy induced emesis." International
[51]. Campos, Estefânia VR, Jhones L. Oliveira, and Leonardo F. Fraceto. "Poly
(ethylene glycol) and cyclodextrin-grafted chitosan”: From methodologies to
preparation and potential biotechnological applications." Frontiers in chemistry 5 (2017): 93.
[52]. Nair, Lakshmi S., and Cato T. Laurencin. "Polymers as biomaterials for tissue
engineering and controlled drug delivery." Tissue engineering, I (2005): 47-90.
[53]. Ikada, Yoshito. "Challenges in tissue engineering." Journal of the Royal Society Interface 3.10 (2006): 589-601.
[54]. Sowmya, B., A. B. Hemavathi, and P. K. Panda. "Poly (ε-caprolactone)-based
electrospun nano-featured substrate for tissue engineering applications: a review." Progress in biomaterials 10.2 (2021): 91-117.
[55]. Agrawal, C. Mauli, and Robert B. Ray. "Biodegradable polymeric scaffolds for
musculoskeletal tissue engineering." Journal of Biomedical Materials Research:
An Official Journal of The Society for Biomaterials, The Japanese Society for Biomaterials, and The
[56]. Yang, Shoufeng, et al. "The design of scaffolds for use in tissue engineering.
Part I. Traditional factors." Tissue engineering 7.6 (2001): 679-689.
[57]. Hench, Larry L., et al. "Bonding mechanisms at the interface of ceramic
prosthetic materials." Journal of biomedical materials research 5.6 (1971): 117-
141.
[58]. Hollister, Scott J. "Porous scaffold design for tissue engineering." Nature materials 4.7 (2005): 518-524.
[59]. Turnbull, Gareth, et al. "3D bioactive composite scaffolds for bone tissue
[60]. Safinsha, S., and M. Mubarak Ali. "Composite scaffolds in tissue engineering." Materials Today: Proceedings 24 (2020): 2318-2329.
[61]. Sultana, Naznin, and Min Wang. "Fabrication of HA/PHBV composite
scaffolds through the emulsion freezing/freeze-drying process and
characterisation of the scaffolds." Journal of Materials Science: Materials in
Medicine 19.7 (2008): 2555-2561.
[62]. Chia, Helena N., and Benjamin M. Wu. "Recent advances in 3D printing of
biomaterials." Journal of biological engineering 9.1 (2015): 1-14.
[63]. LogithKumar, R., et al. "A review of chitosan and its derivatives in bone tissue
engineering." Carbohydrate polymers 151 (2016): 172-188.
[64]. Martins, Ana M., et al. "Natural origin scaffolds within situ pore forming
capability for bone tissue engineering applications." Acta Biomaterialia 4.6
(2008): 1637-1645.
[65]. Shakir, Mohammad, et al. "Nano-hydroxyapatite/chitosan–starch
nanocomposite as a novel bone construct: Synthesis and in vitro studies."
International journal of biological macromolecules 80 (2015): 282-292. [66]. Trinh, Khanh Son, and Thanh Binh Dang. "Structural, physicochemical, and
functional properties of electrolyzed cassava starch." International Journal of
Food Science 2019 (2019).
[67]. Nguyễn H. D. Khải, “Chế tạo giá thể rỗng trên nền tinh bột/poly
vinylancol/hydroxyapatite” Luận văn tốt nghiệp Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP.
HCM, 2021.
[68]. Oh, Se Heang, et al. "In vitro and in vivo characteristics of PCL scaffolds with
pore size gradient fabricated by a centrifugation method." Biomaterials 28.9
(2007): 1664-1671.
[69]. Deng, A.; Yang, Y.; Shimei, D.; Shulin, Y. “Electrospinning of in situ
crosslinked recombinant human collagen peptide/chitosan”
[70]. East G.C., Qin Y., ‘Wet spinning of chitosan and the acetylation of chitosan
fibers’, J. Appl. Polym. Sci., 1993, 50, 1773–1779
doi:10.1002/app.1993.070501013
[71]. Roy, Tithi Dutta, et al. "Performance of degradable composite bone repair
products made via three‐dimensional fabrication techniques." Journal of
Biomedical Materials Research Part A: An Official Journal of The Society for Biomaterials, The Japanese Socie
[72]. Zhao, Yujia, and Marleny DA Saldaña. "Hydrolysis of cassava starch, chitosan
and their mixtures in pressurized hot water media." The Journal of Supercritical
Fluids 147 (2019): 293-301.
[73]. Klawitter, J. J., and S. F. Hulbert. "Application of porous ceramics for the
attachment of load bearing internal orthopedic applications." Journal of
[74]. Lopez‐Rubio, Amparo, et al. "A novel approach for calculating starch
crystallinity and its correlation with double helix content: A combined XRD and NMR study." Biopolymers: Original Research on Biomolecules 89.9 (2008):
PHỤ LỤC
Bảng 1. Kết quả đo cơ tính của giá thể Tỷ lệ NaOH-Na2SO4 6
giờ
NaOH-Na2SO4 10 giờ
NaOH-ETOH 6 giờ
6/4 105,31 KPa 213,2 KPa 125,32 KPa 5,5/4,5 164 KPa 214,23 KPa 92,65 KPa
5/5 171,11 KPa 196,19 KPa 93,56 KPa 4,5/5,5 111,71 KPa 143,7 KPa 60,72 KPa 4/6 99,28 KPa 134,04 KPa 69,51 KPa
Bảng 2. Bảng kết quả đo độ rỗng của giá thể Tỷ lệ NaOH-Na2SO4 6 giờ NaOH-Na2SO4 10 giờ NaOH-ETOH 6 giờ 6/4 89,51% 84,8% 89,56% 5,5/4,5 86,07% 85,47% 89,27% 5/5 85,51% 80,48% 87,55% 4,5/5,5 87,03% 84,4% 87,48% 4/6 86,20% 84,94% 89,9%
Bảng 3. Bảng kết quả đo độ trương 24 giờ của giá thể Tỷ lệ NaOH-Na2SO4 6 giờ NaOH-Na2SO4 10 giờ NaOH-ETOH 6 giờ 6/4 92% 67,61% 139,74% 5,5/4,5 85,21% 62,31% 160,32% 5/5 78% 50,37% 146,16% 4,5/5,5 85,07% 66,48% 177,11% 4/6 84,33% 62,91% 181,81%
Bảng 4. Bảng kết quả đo độ trương 48 giờ của giá thể Tỷ lệ NaOH-Na2SO4 6 giờ NaOH-Na2SO4 10 giờ NaOH-ETOH 6 giờ 6/4 103,58% 79,95% 146,14% 5,5/4,5 103,61% 70,13% 167,03% 5/5 102,36% 67,01% 162,57% 4,5/5,5 103,18% 78,51% 184,53% 4/6 105,25% 84,56% 184,91%
Bảng 5. Bảng kết quả đo độ phân huỷ 7 ngày của giá thể Tỷ lệ NaOH-Na2SO4 6 giờ NaOH-Na2SO4 10 giờ NaOH-ETOH 6 giờ 6/4 20,49% 13,15% 20,93% 5,5/4,5 14,92% 5,58% 16,44% 5/5 11,21% 13,44% 16,66% 4,5/5,5 17,22% 7,85% 12,98% 4/6 13,76% 8,78% 15,41%
Bảng 6. Bảng kết quả đo độ phân huỷ 14 ngày của giá thể Tỷ lệ NaOH-Na2SO4 6 giờ NaOH-Na2SO4 10 giờ NaOH-ETOH 6 giờ 6/4 23,49% 16,52% 24,3% 5,5/4,5 19,97% 12% 24,33% 5/5 17,39% 20,67% 20,51% 4,5/5,5 24,75% 14,19% 23,51% 4/6 26,93% 9,13% 18,75%
Bảng 7. Bảng kết quả đo cơ tính của giá thể theo hàm lượng HA Tỷ lệ HA 0% 2,5% 5% 7,5% 10% Young Modulus
(KPa)
111,71 151,39 138,54 161,88 153,91
Bảng 8. Bảng kết quả hàm lượng Ca2+ giải phóng theo thời gian Tỷ lệ HA Ngày 2,5% 5% 7,5% 10% 7 ngày 10,99ppm 11,61ppm 11,25ppm 10,18ppm 14 ngày 13,89ppm 15,89ppm 18,38ppm 20,82ppm 21 ngày 14,61ppm 17,79ppm 20,96ppm 26,01ppm