3.2. Đánh giá khả năng tương thích sinh học của vật liệu
3.2.2.3. Đánh giá hình ảnh đại thể vị trí ghép trên thỏ sau cấy ghép vật liệu kết xương
Hình 3.49. Hình ảnh xương đùi và vật liệu titan xốp khi cắt rời sau phẫu thuật 3 tháng Sau 3 tháng phẫu thuật, 6 con vật đều khỏe mạnh, vận động tự nhiên, ăn uống bình thường, vết thương liền tốt và không có hình ảnh sưng nề tại vết mổ. Tại vết mổ không thấy hiện tượng viêm nhiễm, rò rỉ dịch hay đùn đẩy vật liệu ghép ra ngoài. Tổ chức dưới da vùng ghép và xung quanh không thấy biến đổi bất thường, không có hạch và không xơ hóa. Không thấy hiện tượng nhuộm màu của vật liệu và các mảnh vụn của vật liệu rơi ra vùng mô xung quanh vật liệu cấy ghép. Vùng mô cấy ghép vật liệu (kể cả mô cơ và mô xương) sau khi bộc lộ sát vào vật liệu không quan sát thấy dấu hiệu bất thường. Không thấy hiện tượng xơ hoá, hoại tử. Khối mô cơ chứa vật liệu nẹp vít đàn hồi tốt, màu sắc hồng, trong, giống như vùng mô cơ xung quanh. Kết quả này phản ánh quá trình liền vết thương tốt. Không có hình ảnh viêm quanh vị trí ghép. Hình ảnh đại diện của vật liệu nẹp vít được lấy ra khỏi cơ thể thỏ như thể hiện trên hình 3.49. Nẹp vít titan xốp được cố định tốt vào xương thỏ, không thấy sự viêm nhiễm quanh nẹp và ốc vít với xương. Đặc biệt cơ bám rất chặt vào vật liệu nẹp vít, khó bóc tách ở thời điểm 3 tháng sau phẫu thuật. Vùng mô xương tiếp xúc trực tiếp
106 với vật liệu và xung quanh vật liệu cũng tương tự vùng mô cơ: có màu trắng ngà, xương bám chắc chắn vào nẹp vít, rất khó để tách vật liệu ra khỏi xương. Kết quả này cho thấy vật liệu nẹp vít có khả năng tương thích sinh học tốt với cơ thể thỏ.
b. Một số hình ảnh về sự mọc xương trên thỏ sau 3 tháng thử nghiệm in vivo
Sau phẫu thuật 3 tháng, hình ảnh vi thể cho thấy có sự biến đổi của xương tại vùng tiếp xúc với nẹp vít titan: vùng thân xương mật độ các tế bào xương nhiều, cốt bào vây quanh các lá xương.
Hình 3.50. Ảnh hiển vi quang học qua mặt cắt ngang của các mẫu nẹp vít sau 3 tháng thử nghiệm vivo
Hình 3.51. Hình ảnh đại thể của mẫu sau cấy ghép.
107 Vùng quanh chỗ tiếp xúc có sự xuất hiện của rất nhiều các tạo cốt bào, hình thành một viền tế bào quanh vị trí ghép. Sự xuất hiện dày đặc các tế bào tạo cốt cho thấy việc hình thành xương hay quá trình tái tạo ổ khuyết đang xảy ra mạnh mẽ. Điều này cũng phù hợp với các nghiên cứu của một số tác giả [56, 114]. Hình ảnh về sự mọc xương trên lên vật liệu nẹp vít được thể hiện trên hình 3.50. Nhận thấy, sau khi thử nghiệm in-vivo các mẫu titan xốp có và không có lớp phủ HA đều có sự mọc xương tốt. Trong đó, mẫu có lớp phủ HA khả năng mọc xương tốt hơn mẫu không có lớp phủ. Trên hình 3.50 chỉ ra với mẫu không phủ HA thì ở khoảng giữa của nẹp vít và ốc vít vẫn chưa có sự hiện diện của lớp tế bào xương mới. Trong khi đó với mẫu phủ lớp HA, đã có sự xuất hiện của lớp xương mới ở khoảng giữa của nẹp và ốc vít.
Trờn hỡnh 3.51 cho thấy lớp xương mới mọc cú chiều dày đến 115 àm. Để dễ dàng quan sát thấy lớp tế bào xương mới mọc chùm lên nẹp vít, chúng tôi đã tiến hành loại bỏ một phần tế bào xương để lộ ra phần nẹp vít và được chụp theo phương thẳng đứng hình 3.51. Điều đó chứng tỏ rằng sự có mặt của lớp phủ HA trên nền titan xốp đã kích thích cho quá trình mọc xương và giúp cho việc cố định của các nẹp vít với các mô xương chủ khi được cấy ghép lâu dài trong cơ thể sống.
Tóm lại, lớp phủ HA trên nền titan có khả năng tương thích sinh học tốt với cơ thể thỏ. Tại vùng mô cơ và mô xương xung quanh vật liệu cấy ghép không có hiện tượng viêm nhiễm, các tế bào xương bám chặt vào vật liệu cấy ghép. Lớp HA có khả năng kích thích sự mọc xương, kết quả là trong vòng 3 tháng cấy ghép, một lớp xương mới mọc lờn với chiều dày đến 115 àm.
108 KẾT LUẬN
1. Bằng phương pháp sol-gel sử dụng tiền chất H3PO4, lớp phủ HA trên nền titan đã được nghiên cứu chế tạo và ảnh hưởng của các thông số công nghệ đến tính chất của lớp phủ cũng đã được đánh giá. Một quy trình chế tạo lớp phủ HA và FHA trên nền titan có khả năng tương thích sinh học cao đã được đề xuất với các thông số cơ bản như sau: pH của sol bằng 7, số lớp quét là 5 lớp, nhiệt độ nung 900 oC, thời gian nung 4 giờ.
2. Độ bền bám dính của lớp phủ HA đã được tiến hành nghiên cứu cải thiện bằng cách xử lý bề mặt nền titan và sử dụng titan xốp. Với nền titan được xử lý anốt hóa điện hóa tạo lớp phủ TiO2 trung gian, độ bền bám dính của lớp phủ HA tăng đến 2 lần trong khi với nền titan xốp độ bền bám dính của lớp phủ tăng đến 3 lần.
3. Một kỹ thuật khác để cải thiện tính chất của lớp phủ HA bằng cách thay đổi thành phần hóa học tạo ra lớp phủ FHA cũng đã được nghiên cứu sử dụng. Kết quả chỉ ra độ bền bám dính của lớp phủ FHA tăng gần 2 lần so với lớp phủ HA trong khi vẫn đảm bảo được độ ổn định hóa học và khả năng tương thích sinh học cao.
4. Trong các thử nghiệm đánh giá khả năng tương thích sinh học, các thử nghiệm in-vitro cho thấy lớp phủ HA có khả năng chống ăn mòn và khả năng tương thích sinh học tốt trong môi trường dịch giả cơ thể người SBF trong khi các thử nghiệm in-vivo cho thấy, lớp phủ HA kích thích sự mọc xương và không gây ra viêm nhiễm hoặc xơ hóa mô cơ và mô xương.
5. Các nghiên cứu và thử nghiệm cho thấy lớp phủ HA được chế tạo bằng phương pháp sol-gel có khả năng tương thích sinh học cao và mở ra khả năng phát triển để áp dụng thực tiễn trong kỹ thuật chỉnh hình tại Việt Nam.
109 ĐỀ XUẤT VÀ KIẾN NGHỊ
Đây là hướng nghiên cứu ứng dụng y sinh. Mặc dù đã có một số kết quả khả quan, song vì số lượng cấy ghép còn hạn chế và độ lặp lại chưa cao. Vì vậy để có thể đáp ứng những đòi hỏi y tế khắt khe, cần tiếp tục đầu tư nghiên cứu nhằm hoàn thiện công nghệ chế tạo và thử nghiệm sản phẩm trên những loại động vật lớn hơn với số lượng lớn và độ lặp lại cao nhằm tiến tới việc có thể thử nghiệm trên cơ thể con người.
110 NHỮNG ĐÓNG GÓP MỚI CỦA LUẬN ÁN
Về khoa học:
Mối quan hệ của các thông số công nghệ và tính năng của vật liệu đã được nghiên cứu tỷ mỉ, từ đó làm sáng tỏ các kết quả nghiên cứu và đưa ra quy trình chế tạo HA và FHA với các thông số cơ bản.
Đã nghiên cứu nâng cao chất lượng lớp phủ bằng cách chế tạo lớp phủ TiO2
trung gian, Ti xốp và lớp FHA.
Thử nghiệm in-vivo, in-vitro có kết quả tốt là bước đầu thuận lợi cho việc nghiên cứu ứng dụng thực tiễn sau này.
Về mặt ứng dụng:
Đã xây dựng được quy trình công nghệ chế tạo lớp phủ HA, FHA bằng phương pháp sol-gel trên nền titan có khả năng tương thích sinh học cao bằng các thử nghiệm in-vitro và in-vivo.
111 DANH MỤC CÔNG TRÌNH CỦA TÁC GIẢ
1. Ngo Thi Anh Tuyet, Nguyen Ngoc Phong, Pham Thy San, Doan Dinh Phuong. Study on anodization process of titanium substrate for improvement of biocompatible hydroxyapatite coating properties, Tạp chí Khoa học và công nghệ 53,1A, 2015, 1-9.
2. Ngo Thi Anh Tuyet, Nguyen Ngoc Phong, Pham Thy San, Do Chi Linh, Fabrication and characterization of biocompatible hydroxyapatite (HA) coating on Titanium substrate by sol-gel method. Tạp chí Hóa học ISSN 0866-714, Tập 55, số 5e12, 2017, 410-414.
3. Ngo Thi Anh Tuyet, Nguyen Ngoc Phong, Pham Thy San, Do Chi Linh.
Characterization of fluoridated hydroxyapatite (FHA) sol-gel coating on titanium substrate. Tạp chí Khoa học và công nghệ 55, 5B, 2017, 40-46.
4. Ngo Thi Anh Tuyet, Tran Viet Quan, Nguyen Ngoc Phong, Do Chi Linh.
Preparation of biocompatible Hydroxyapatite (HA) coating on Titanium substrate by Sol-gel method, proceeding of The 7th International Workshop on advanced materials science and nanotechnology 2014.
5. Ngo Thi Anh Tuyet, Doan Dinh Phuong, Nguyen Van Luan, Nguyen Ngoc Phong, Pham Thy San. Evaluation of biocompatible of Hydroxyapatite Coatings on Porous Titanium substrate prepared by Sol-Gel method.
Proceeding of The 5th Asian materials data symposium, 2016, 205-215.