1.2. Tổng quan chung về hydroxyapatit (HAp)
1.2.4. Tình hình nghiên cứu trong nước
Hiện nay, các nghiên cứu chế tạo và phát triển HAp dạng bột, màng và gốm xốp nhằm ứng dụng trong y dược học đang thu hút nhiều nhóm nghiên
34
cứu trong nước. Dưới đây là các nhóm tiêu biểu và các hướng nghiên cứu có liên quan đến việc tổng hợp HAp và HAp pha tạp các nguyên tố vi lượng định hướng ứng dụng trong lĩnh vực y – dược học:
Bộ môn Hóa vô cơ, khoa Hóa học, trường Đại học Bách khoa Hà Nội đã tiến hành nghiên cứu quá trình tổng hợp HAp dạng bột bằng phương pháp kết tủa hóa học. Kết quả lựa chọn được điều kiện thích hợp tổng hợp bột HAp tại 80oC trong dung môi rượu với tỷ lệ Ca/P = 5/3, tốc độ nhỏ H3PO4 6 mL/phút, pH = 9,5-10. Ngoài ra nhóm nghiên cứu còn tổng hợp khá thành công vật liệu HAp phủ trên màng polyme sinh học PVA với độ bám dính của màng tương đối tốt và sự phân bố HAp trên bề mặt màng khá đồng đều. Kết quả thu được đang dừng lại ở quy mô phòng thí nghiệm mà chưa có những khảo sát sâu hơn như thử nghiệm trong dung dịch mô phỏng dịch cơ thể người (SBF) hay thử nghiệm lâm sàng trên động vật [78, 79].
Nhóm nghiên cứu của PGS.TS. Đỗ Ngọc Liên, Viện Công nghệ xạ hiếm đã triển khai đề tài nghiên cứu cấp Bộ về tổng hợp bột và chế thử gốm xốp HAp. Tuy nhiên trong đề tài vẫn sử dụng quy trình tổng hợp của Italy và nguyên liệu nhập khẩu để chế tạo gốm xốp, do đó giá thành của sản phẩm rất cao. Ngoài ra, nhóm nghiên cứu cũng tạo màng HAp bằng phương pháp sol- gel trong dung môi etanol [67, 80].
Tại Viện Hóa học, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam nhóm nghiên cứu của PGS.TS. Đào Quốc Hương, đã thực hiện một số đề tài nghiên cứu tổng hợp HAp dạng bột, những kết quả ban đầu đã mở ra triển vọng ứng dụng bột HAp làm nguyên liệu trong việc bào chế thuốc chống loãng xương và HAp dạng gốm xốp với mục đích dùng làm vật liệu nối xương trong phẫu thật chỉnh hình [81, 82]. Nhóm nghiên cứu của TS. Lê Anh Tuấn báo cáo tổng kết đề tài chế tạo vật liệu compozit polyme- hydroxyapatit cho mục đích ứng dụng trong y sinh. Kết quả nghiên cứu vật liệu compozit
35
polyme- hydroxyapatit trong dung dịch SBF theo thời gian cho thấy pH dung dịch giảm liên tục và đạt giá trị pH 6,9-7,0 sau 30 ngày ngâm mẫu [83].
Luận án tiến sĩ của Vũ Duy Hiển đã tổng hợp thành công vật liệu HAp đơn pha dạng khối xốp bằng phương pháp thủy nhiệt trực tiếp từ khung xương mai mực. Gốm xốp nhận được sau khi thiêu kết vẫn giữ được cấu trúc xốp tự nhiên của mai mực ban đầu. Những thử nghiệm trong dung dịch mô phỏng cơ thể người đã khẳng định mẫu gốm xốp HAp đều có tính tương thích sinh học, trong môi trường này mẫu gốm xốp không phản ứng hóa học tạo ra các pha lạ, không bị phá hủy, bền hóa học và trọng lượng của các mẫu tăng.
Các tinh thể HAp kết tinh và phát triển đồng đều trong toàn bộ khối xốp, đặc biệt đối với mẫu gốm nhận được từ khung xương san hô và mai mực có tốc độ kết tinh tốt hơn [38].
Ở Việt Nam hiện nay hầu hết sử dụng nẹp vít xương bằng thép không gỉ được nhập khẩu từ nước ngoài có giá thành rất cao và độ tương thích sinh học trung bình, nhiều trường hợp nẹp vít được đưa vào cơ thể người sau thời gian sáu tháng có hiện tượng loãng xương và gây phù nề ở chỗ tiếp xúc giữa xương người và nẹp vít bằng kim loại. Để cải thiện tình trạng này đã có một số nghiên cứu về việc phủ TiN lên nền thép không gỉ 304 hoặc 316L và nghiên cứu ảnh hưởng của nẹp vít mạ TiN đến phần mềm và tổ chức xương quanh ổ kết xương trên thực nghiệm của TS. Nguyễn Hồng Hà ở Học Viện Quân Y và Kỹ sư Nguyễn Thị Khuyến - Trung tâm Quang điện tử, Viện Ứng dụng công nghệ đã cho kết luận nẹp vít mạ TiN không gây xơ hóa, biến dạng và viêm mãn tính các mô mềm [84, 85]. Ở mô xương chưa phát hiện thấy hiện tượng tiêu xương ở chân vít, loãng xương hoặc thưa xương ở phần xương dưới nẹp trong thời gian 180 ngày kết xương đùi chó. Quan sát nẹp vít mạ TiN chưa thấy biểu hiện giảm trọng lượng, mất độ bóng, biến màu và đặc biệt không có biểu hiện bong tróc lớp mạ. Tuy nhiên lớp phủ TiN được thực hiện bằng phương pháp phún xạ chân không nên có giá thành cao và khó đưa
36
vào sản xuất với số lượng lớn. Để khắc phục nhược điểm này, nhóm nghiên cứu của Viện Kỹ thuật nhiệt đới kết hợp với phòng thí nghiệm phun phủ và xử lý bề mặt của trường Đại học Belford - Pháp và công ty cổ phần Sakura chế tạo lớp mạ TiN bằng phương pháp phún xạ magnetron một chiều, với thiết bị công nghệ cao nhập khẩu từ Nhật Bản cho phép chế tạo lớp phủ TiN trên thép không gỉ 316L với chất lượng đạt tiêu chuẩn nẹp vít mạ TiN sản xuất theo công nghệ Đức.
Tại Viện Khoa học vật liệu nhóm nghiên cứu của PGS.TS. Tô Duy Phương đã nghiên cứu chế tạo hợp kim nha khoa trên cơ sở Ni-Cr-Mo-Ti dùng trong phẫu thuật và phục hình răng [86]. Nhằm nâng cao hoạt tính sinh học cho vật liệu y sinh kim loại và hợp kim, nhóm tác giả [87] đã nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ, pH và H2O2 đến tính chất của màng HAp tổng hợp trên Ti bằng phương pháp kết tủa điện hóa trong dung dịch chứa muối Ca2+
và HPO42- với nồng độ khá cao và có khuấy. Kết quả màng HAp tổng hợp dạng phiến khá thô và rời rạc, độ rỗ cao và có cấu trúc xốp.
Từ năm 2011, nhóm nghiên cứu của PGS.TS. Đinh Thị Mai Thanh, Viện Kỹ thuật nhiệt đới đã thực hiện một số đề tài nghiên cứu tổng hợp màng HAp trên nền TKG304, TKG316L và TiN/TKG316L bằng phương pháp kết tủa điện hóa trong dung dịch chứa muối Ca2+ và H2PO4-. Kết quả đã lựa chọn được điều kiện thích hợp để tổng hợp màng HAp và HAp tổng hợp có cấu trúc tinh thể, đơn pha dạng cầu, que hoặc xương rồng. Bên cạnh đó, sự tương thích của vật liệu phủ màng HAp được thử nghiệm trong dung dịch SBF. Kết quả thử nghiệm trong SBF cho thấy màng HAp tổng hợp có khả năng che chắn bảo vệ cho vật liệu nền, đồng thời màng apatit hình thành dạng tinh thể, đơn pha, cấu trúc xương rồng [55, 88, 89]. Bên cạnh đó, nhóm nghiên cứu cũng đã nghiên cứu tổng hợp bột HAp pha tạp nguyên tố Mg và Al bằng phương pháp kết tủa hóa học [90, 91]. Ngoài ra, nhóm nghiên cứu cũng chế tạo thành công compozit PLA/HAp bằng các phương pháp khác nhau và kết
37
quả thử nghiệm 3 tháng trong xương chân chó cho thấy vật liệu có khả năng tương thích tốt, không gây phù nề, phát triển xương mới và mạch máu rất mạnh [92].
Từ việc phân tích tổng quan ở trên có thể thấy:
Màng TiN và HAp đã được nghiên cứu tổng hợp bằng nhiều phương pháp khác nhau để tăng hoạt tính sinh học cho các vật liệu cấy ghép xương.
Kết quả nghiên cứu trong các dung dịch sinh lý (SBF, Ringer-lacta…) và trong cơ thể động vật cho thấy màng TiN và HAp đã che chắn bảo vệ cho vật liệu nền và có hoạt tính sinh học cao, do đó làm tăng tính tương thích sinh học cho các vật liệu y sinh bằng kim loại và hợp kim.
Tuy nhiên, việc lựa chọn điều kiện công nghệ thích hợp để tổng hợp màng HAp trên các nền kim loại, hợp kim khác nhau chưa được nghiên cứu đầy đủ. Đặc biệt, các kết quả nghiên cứu tổng hợp màng HAp bằng phương pháp điện hóa chủ yếu bằng áp dòng hoặc áp thế mà chưa có công trình công bố nào tổng hợp HAp bằng quét thế động. Chính vì vậy, trong luận án này, màng HAp được tổng hợp trên nền TKG316L bằng phương pháp quét thế động. Ngoài ra, màng HAp cũng được tổng hợp trên nền TiN/TKG316L bằng phương pháp áp thế với vật liệu nền TiN/TKG316L được chế tạo bằng phương pháp phún xạ magnetron một chiều.
38