Tổng hợp và nghiên cứu hoạt tính sinh học của vật liệu y sinh hydroxyapatite (ha) từ vỏ trứng

Thông tin chung: - Tên đề tài: Tổng hợp và Nghiên cứu hoạt tính sinh học của vật liệu y sinh Hydroxyapatite HA từ vỏ trứng.. - Thử nghiệm ‘‘in vitro’’ khẳng định hoạt tính sinh học của

KHOA KHOA HỌC TỰ NHIÊN

BÁO CÁO TỔNG KẾT

ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CỦA SINH VIÊN THAM GIA CUỘC THI SINH VIÊN NGHIÊN CỨU KHOA HỌC NĂM HỌC 2013 – 2014/ XÉT GIẢI THƯỞNG ‘‘TÀI NĂNG KHOA HỌC TRẺ ĐẠI HỌC THỦ DẦU MỘT’’

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦ DẦU MỘT KHOA KHOA HỌC TỰ NHIÊN

BÁO CÁO TỔNG KẾT

ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CỦA SINH VIÊN THAM GIA CUỘC THI SINH VIÊN NGHIÊN CỨU KHOA HỌC NĂM HỌC 2013-2014 / XÉT GIẢI THƯỞNG ‘‘TÀI NĂNG KHOA HỌC TRẺ ĐẠI HỌC THỦ DẦU MỘT’’

NĂM HỌC 2013-2014

TỔNG HỢP VÀ NGHIÊN CỨU HOẠT TÍNH SINH HỌC CỦA VẬT LIỆU Y

SINH HYDROXYAPATITE (HA) TỪ VỎ TRỨNG

Sinh viên thực hiện: Mai Thị Tuyết Nam/ Nữ : Nữ

Dân tộc: Kinh Năm thứ: 2/ Số năm đào tạo: 4 Lớp, khoa: D12HH01 - Khoa: Khoa Học Tự Nhiên

Ngành học: Hóa Học

Người hướng dẫn: TS Bùi Xuân Vương

LỜI CẢM ƠN Trong quá trình làm việc để hoàn thành đề tài nghiên cứu khoa học này chúng tôi đã nhận được sự giúp đỡ, hướng dẫn tận tình của TS Bùi Xuân Vương cũng như các thầy cô trong bộ môn hóa vô cơ, khoa Khoa Học Tự Nhiên của trường Đại Học Thủ Dầu Một

Qua đây nhóm sinh viên làm đề tài NCKH xin gửi lời cảm ơn chân thành tới thầy Bùi Xuân Vương, người đã trực tiếp hướng dẫn nhóm nghiên cứu, rèn luyện cho nhóm cách thức thực hiện - quản lý công việc trong hoạt động NCKH

Qua việc hoàn thành đề tài giúp chúng em hiểu sâu hơn các kiến thức cơ bản cũng như các ứng dụng khoa học của môn Hóa

Vô Cơ trong cuộc sống của chúng ta

Trong khoảng thời gian nghiên cứu ngắn ngủi, kiến thức của chúng em còn nhiều bỡ ngỡ Do vậy, không tránh khỏi những thiếu sót là điều chắc chắn, chúng em rất mong nhận được những ý kiến đóng góp quý báu của quý Thầy, Cô giúp cho đề tài nghiên cứu khoa học hoàn thiện hơn

Cuối lời em xin chúc quý Thầy Cô dồi dào sức khỏe, hạnh phúc và niềm tin để tiếp tục là người truyền đạt kiến thức ươn mầm cho thế hệ mai sau

Thay mặt nhóm nghiên cứu

Mai Thị Tuyết

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦ DẦU MỘT Độc lập – Tự do – Hạnh phúc

THÔNG TIN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI

1 Thông tin chung:

- Tên đề tài: Tổng hợp và Nghiên cứu hoạt tính sinh học của vật liệu y sinh

Hydroxyapatite (HA) từ vỏ trứng

- Sinh viên thực hiện: Mai Thị Tuyết

- Lớp: D12HH01 Khoa: Khoa Học Tự Nhiên Năm thứ:2 Số năm đào tạo:4

- Người hướng dẫn: TS Bùi Xuân Vương

2 Mục tiêu đề tài:

- Phân tách HA từ vỏ trứng

- Kiểm tra vật liệu bằng các phương pháp lý hóa XRD và SEM

- Thực nghiệm ‘‘in vitro’’ đánh giá hoạt tính sinh học của vật liệu tổng hợp

3 Tính mới và sáng tạo:

- Xây dựng được quy trình tổng hợp HA từ nguyên liệu rẻ tiền là vỏ trứng gà

- Vật liệu HA tổng hợp được hoàn toàn tinh khiết và tương tự như sản phẩm thương mại uy tín của hãng Sigma-Aldrich

- Thử nghiệm ‘‘in vitro’’ khẳng định hoạt tính sinh học của vật liệu HA tổng hợp từ vỏ trứng qua việc hình thành một lớp khoáng xương mới trên bề mặt vật liệu cũ, lớp khoáng xương mới này là cầu nối ghép vật liệu nhân tạo và xương tự nhiên Thực nghiệm này cũng khẳng định sự không hình thành pha mới ngoài HA trên bề mặt sau ngâm, điều này khẳng định bước đầu tính tương thích sinh học của vật liệu HA tổng hợp từ vỏ trứng

4 Kết quả nghiên cứu:

- Vật liệu HA tổng hợp được từ vỏ trứng thỏa mãn yêu cầu về mặt cấu trúc lý hóa lẫn hoạt tính sinh học, có thể phát triển để đưa vào sử dụng thực tế

- Báo cáo tổng kết đề tài

- 01 bài báo gửi đăng ở tạp chí chuyên nghành

5 Đóng góp về mặt kinh tế - xã hội, giáo dục và đào tạo, an ninh, quốc phòng và khả năng áp dụng của đề tài:

- Nghiên cứu của đề tài liên quan tới nhóm Vật liệu y sinh, các vật liệu này hiện đang được nhập ngoại để sử dụng tại Việt nam

- Kết quả của đề tài mở ra xu hướng có thể tự chế tạo, tổng hợp một số loại vật liệu thay thế sản phẩm nhập ngoại dùng trong phẫu thuật chỉnh hình xương, trám răng

thể chuyển giao cho các bệnh viện để làm các thực nghiệm tiếp theo để sử dụng trực tiếp cho con người

6 Công bố khoa học của sinh viên từ kết quả nghiên cứu của đề tài (ghi rõ họ tên

tác giả, nhan đề và các yếu tố về xuất bản nếu có) hoặc nhận xét, đánh giá của cơ sở

đã áp dụng các kết quả nghiên cứu (nếu có):

Bài báo khoa học: TS Bùi Xuân Vương, Sinh viên Cao học Ung Nguyên Huy, Sinh viên: Mai Thị Tuyết, Lê Thị Thu Thắm, Võ Oanh Kiều, Lê Thị Hồng Trâm ‘‘TỔNG HỢP VÀ NGHIÊN CỨU HOẠT TÍNH SINH HỌC CỦA VẬT LIỆU Y SINH HYDROXYAPATITE (HA) TỪ VỎ TRỨNG’’, Tạp chí Khoa học ĐH Huế

Ngày 10 tháng 04 năm 2014

Sinh viên chịu trách nhiệm chính

thực hiện đề tài

(ký, họ và tên)

Nhận xét của người hướng dẫn về những đóng góp khoa học của sinh viên thực

hiện đề tài (phần này do người hướng dẫn ghi):

………

………

………

………

Ngày tháng năm

Xác nhận của lãnh đạo khoa

(ký, họ và tên)

Người hướng dẫn

(ký, họ và tên)

THÔNG TIN VỀ SINH VIÊN CHỊU TRÁCH NHIỆM CHÍNH THỰC HIỆN ĐỀ TÀI

I SƠ LƯỢC VỀ SINH VIÊN:

Họ và tên: Mai Thị Tuyết

Sinh ngày: 12 tháng 10 năm 1994

Nơi sinh: Quảng Nam

Lớp: D12HH01 Khóa: 2012-2016

Khoa: Khoa Học Tự Nhiên

Địa chỉ liên hệ: Phú Mỹ - TP Thủ Dầu Một- Bình Dương

Điện thoại: 01685751291 Email: maituyet1210@gmail.com

II QUÁ TRÌNH HỌC TẬP (kê khai thành tích của sinh viên từ năm thứ 1 đến năm

Bình Dương, ngày 10 tháng 4 năm 2014

Kính gửi: Ban tổ chức Giải thưởng “Tài năng khoa học trẻ

Đại học Thủ Dầu Một”

Tên tôi (chúng tôi) là:

Mai Thị Tuyết

Sinh ngày 12 tháng 10 năm 1994

Sinh viên năm thứ: 2 /Tổng số năm đào tạo: 4

Lớp, khoa : D12HH01 – Khoa Học Tự Nhiên

Ngành học: Hóa Học

Lê Thị Thu Thắm

Sinh ngày 07 tháng 10 năm 1993

Sinh viên năm thứ: 2 /Tổng số năm đào tạo: 4

Lớp, khoa : D12HH01 – Khoa Học Tự Nhiên

Ngành học: Hóa Học

Võ Oanh Kiều

Sinh ngày 16 tháng 04 năm 1994

Sinh viên năm thứ: 2 /Tổng số năm đào tạo: 3

Lớp, khoa : C12H001 – Khoa Học Tự Nhiên

Ngành học: Sư Phạm Hóa Học

Lê Thị Hồng Trâm

Sinh ngày 29 tháng 02 năm 1993

Sinh viên năm thứ: 2 /Tổng số năm đào tạo: 3

Lớp, khoa : C12H001 – Khoa Học Tự Nhiên

Ngành học: Sư Phạm Hóa Học

(Ghi rõ họ tên sinh viên chịu trách nhiệm chính nếu đề tài do hai sinh viên trở lên

thực hiện, ghi đầu tiên và in đậm)

Thông tin cá nhân của sinh viên chịu trách nhiệm chính:

Địa chỉ liên hệ: : Phú Mỹ - TP Thủ Dầu Một- Bình Dương

Số điện thoại (cố định, di động): 01685751291

Địa chỉ email: maituyet1210@gmail.com

Đại học Thủ Dầu Một” năm 2014

Tên đề tài: Tổng hợp và nghiên cứu hoạt tính sinh học của vật liệu y sinh hydroxyapatite (HA) từ vỏ trứng

Tôi (chúng tôi) xin cam đoan đây là đề tài do tôi (chúng tôi) thực hiện dưới sự

hướng dẫn của TS.Bùi Xuân Vương ; đề tài này chưa được trao bất kỳ một giải thưởng nào khác tại thời điểm nộp hồ sơ và không phải là luận văn, đồ án tốt nghiệp

Nếu sai, tôi (chúng tôi) xin chịu trách nhiệm trước khoa và Nhà trường

Xác nhận của lãnh đạo khoa Người làm đơn

(ký, họ và tên) (Sinh viên chịu trácnhiệm

chính thực hiện đề tài

ký và ghi rõ họ tên)

STT Họ và tên Lớp Khoa

1 Lê Thị Thu Thắm D12HH01 Khoa Học Tự Nhiên

3 Lê Thị Hồng Trâm C12H001 Khoa Học Tự Nhiên

MỤC LỤC

Mục lục i

Danh mục những từ viết tắt iii

Danh mục bảng biểu iv

Danh mục hình v

MỞ ĐẦU 1

1.Tổng quan tình hình nghiên cứu thuộc lĩnh vực đề tài: 1

2.Lý do chọn đề tài: 2

3 Mục tiêu đề tài: 2

4.Phương pháp nghiên cứu: 2

5 Đối tượng, phạm vi nghiên cứu: 3

CHƯƠNG 1 CƠ SỞ LÝ THUYẾT 4

1.1 VẬT LIỆU Y SINH 4

1.1.1 Khái niệm: 4

1.1.2 Phân loại: 4

1.1.3 Vật liệu y sinh xương nhân tạo Hydroxyapatite Ca10(PO4)6(OH)2 (HA) 4

1.1.4 Tính chất lý hóa của vật liệu y sinh HA [3-7] 5

1.1.5 Sự tương hợp sinh học và hoạt tính sinh học của vật liệu HA 6

1.1.6 Ứng dụng 6

1.1.6.1 Ứng dụng của HA dạng bột kích thước nano 7

1.1.6.2 Ứng dụng của HA dạng màng 7

1.1.6.3 Ứng dụng của HA dạng bột như vật liệu xương nhân tạo 8

1.1.6.4 Ứng dụng của HA dạng composit 8

1.2 CÁC PHƯƠNG PHÁP TỔNG HỢP HYDROXYAPATITE HA 8

1.2.1 Phương pháp kết tủa 8

1.2.2 Phương pháp sol-gel 9

1.2.3 Phương pháp siêu âm hoá học 9

1.2.4 Phương pháp phun sấy 10

1.2.5 Phương pháp điện hoá 10

1.2.6 Phương pháp thuỷ nhiệt 11

1.2.7 Phương pháp composit 12

CHƯƠNG 2 QUY TRÌNH THÍ NGHIỆM 14

2.1 THỰC NGHIỆM TỔNG HỢP HA TỪ VỎ TRỨNG 14

2.1.1 Nguyên liệu và hóa chất 14

2.1.2 Dụng cụ và thiết bị 14

2.1.3 Quy trình thực nghiệm 14

2.2 THỰC NGHIỆM “ IN VITRO” 18

2.3 PHƯƠNG PHÁP LÝ HÓA ĐÁNH GIÁ VẬT LIỆU 19

CHƯƠNG 3 KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM 20

3.1 NHIỄU XẠ TIA X PHÂN TÍCH VẬT LIỆU HA TỔNG HỢP TỪ VỎ TRỨNG TRƯỚC VÀ SAU THỰC NGHIỆM ‘‘IN VITRO’’ 20

3.2 ẢNH SEM PHÂN TÍCH VẬT LIỆU HA TỔNG HỢP TỪ VỎ TRỨNG TRƯỚC VÀ SAU THỰC NGHIỆM ‘‘IN VITRO’’ 22

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 25

TÀI LIỆU THAM KHẢO 26

DANH MỤC NHỮNG TỪ VIẾT TẮT

EDX Energy-dispersive X-ray spectroscopy

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 1.1 Quy trình nung vỏ trứng theo các chế độ nhiệt 15

Bảng 1.2 Nồng độ các ion trong dd SBF (10-3 mol/l)

20

Bảng 1.3 Các hóa chất dùng tổng hợp dung dịch SBF 20

DANH MỤC HÌNH

Hình 1.1 Một số hình ảnh ứng dụng của vật liệu Hydroxyapatite (HA) 5

Hình 1.3 Thuốc bổ sung calcium sử dụng nguyên liệu HA dạng vi tinh thể 7

Hình 1.4 Sơ đồ nguyên lý của phương pháp kết tủa 9

Hình 1.5 Sơ đồ nguyên lý của phương pháp phun sấy 10

Hình 1.6 Sơ đồ nguyên lý của phương pháp điện hóa 11

Hình 1.7 Sơ đồ nguyên lý của hệ thiết bị phản ứng thủy nhiệt 12

MỞ ĐẦU 1.Tổng quan tình hình nghiên cứu thuộc lĩnh vực đề tài:

Bio-ceramics đã và đang được nghiên cứu và sử dụng như những vật liệu cấy ghép, thay thế xương Tiên phong trong lĩnh vực này trên thế giới là các nhà khoa học Anh, Nhật bản như Larry Hench, Tadashi Kokubo, Raymond Splinter…Những vật liệu y sinh này có khả năng cấu tạo những liên kết với mô xương cũng như tái sinh xương trên bề mặt khi chúng được ngâm trong dung dịch giả dịch thể người hay cấy ghép trực tiếp trong cơ thể con người Hai dạng ceramics đã được nghiên cứu và ứng dụng là các calcium phosphate và các thuỷ tinh hoạt tính sinh học Hoạt tính sinh học của những vật liệu này là khả năng hình thành lớp khoáng xương mới Việc nghiên

cứu ‘‘cơ chế hoạt tính sinh học’’ của các ‘‘vật liệu hoạt tính sinh học’’ là rất quan

trọng, nó giúp cho việc lựa chọn loại vật liệu, hàm lượng vật liệu phù hợp với từng cơ thể người bệnh Trong đề tài này, chúng tôi đi tổng hợp các vật liệu calcium phosphate

và bước đầu khảo sát, nghiên cứu hoạt tính sinh học của chúng

Các công trình khoa học liên quan đến vật liệu y sinh trên thế giới:

[1] G Daculsi, Biphasic calcium phosphate concept applied to artificial bone, implant coating and injectable bone substitute, Biomaterials 1998; 19, 1473-1478

[2] C Rey, J L Miquel, L Facchini, A P Legrand and M J Glimcher, Hydroxyl groups in bone mineral, Bone 1995; 16, 583-586

[3] L L Hench, Bioceramics: From Concept to Clinic, Journal of the American Ceramic Society 1991; 74, 1487-1510

[4] L L Hench, R J Splinter, W C Allen and T K Jr Greenlee, Bonding Mechanisms at the Interface of Ceramic Prosthetic Materials, Journal of Biomedical Materials Research 1972; 2, 117-141

[5] M I Kay, R A Young and A S Posner, Crystal Structure of Hydroxyapatite, Nature 1964; 204, 1050-1052

[6] N Dumelie, H Benhayoune, D Richard, D Laurent-Maquin and G Balossier, In vitro precipitation of electrodeposited calcium-deficient hydroxyapatite coated Ti6Al4V for implant applications, Materials characterization 2008; 59, 129-133

[7] C Verwilghen, M Chkir, S Rio, A Nzihou, P Sharrock and G Depelsenaire, Convenient conversion of calcium carbonate to hydroxyapatite at ambient pressure, Materials Science and Engineering C 2009; 29, 771-773

[8] C Rey, C Combes, C Drouet and S Somrani, Tricalcium phosphate-based ceramics, Bioceramics and their Clinical Applications, Woodhead Publishing Limited, Cambridge, England ed by Tadashi KOKUBO 2008, 326-366

[9] H Oudadesse, A C Derrien and M Le Floch, Infrared and nuclear magnetic resonance structural studies vs thermal treatment of geopolymers/biphasic calcium phosphates, Journal of Thermal Analysis and Calorimetry 2005; 82, 323-329

[10] H Oudadesse, A C Derrien, M Mami, S Martin, G Cathelineau and L Yahia, Aluminosilicates and biphasic HA-TCP composites: studies of properties for bony filling, Biomedical Materials 2007; 2, 59-64

…………

Vật liệu y sinh là một lĩnh vực mới ở Việt Nam, một số đơn vị nghiên cứu đi tiên phong trong lĩnh vực này như ĐH BK Hà Nội, Viện Hóa học, ĐH BK Tp HCM [1] PGS TSKH Nguyễn Anh Dũng, chế tạo gốm thuỷ tinh y sinh bằng cách nấu chảy hỗn hợp nguyên liệu gồm cát trắng, hydroxit nhôm, carbonat canxi…

[2] TS Lê Anh Tuấn, nghiên cứu chế tạo vật liệu compozit polyme/hydroxyapatit cho mục đích ứng dụng trong y sinh

[3] TS Phạm Trung Kiên, chế tạo calcium phosphate dạng cầu làm vật liệu cấy ghép xương

về các cơ sở y tế và các bệnh viện Các báo cáo khoa học trên thế giới tập trung vào việc tổng hợp vật liệu xương nhân tạo HA đi từ các tiền chất hóa học tinh khiết

Trong đề tài này chúng tôi tiến hành phân tách HA từ nguồn nguyên liệu phế thải là vỏ trứng gà Vỏ trứng gà sẽ được xử lý bằng phương pháp hóa học sau đó phân tách phần khoáng HA HA tách được từ vỏ trứng sẽ được đặc trưng lý hóa để kiểm tra cấu trúc và độ tinh khiết Sau đó tiến hành thực nghiệm kiểm tra hoạt tính sinh học để đánh giá khả năng hình thành lớp khoáng xương mới trên bề mặt vật liệu sau thực nghiệm ‘‘in vitro’’ Chúng tôi hy vọng HA tổng hợp từ vỏ trứng có thể sử dụng như một vật liệu xương nhân tạo trong phẫu thuật cấy ghép xương

3 Mục tiêu đề tài:

- Phân tách HA từ vỏ trứng

- Kiểm tra vật liệu bằng các phương pháp lý hóa

- Thực nghiệm ‘‘in vitro’’ đánh giá hoạt tính sinh học của vật liệu tổng hợp

4 Phương pháp nghiên cứu:

- Nghiên cứu, phân tích và đánh giá tài liệu

- Xây dựng phác đồ thực nghiệm

- Tiến hành thực nghiệm

- Thực nghiệm ‘‘in vitro’’

5 Đối tượng, phạm vi nghiên cứu:

Đối tượng: Vỏ trứng xử lý bằng hóa chất để phân tách HA

Phạm vi nghiên cứu: Tổng hợp vật liệu trong PTN, thực nghiệm đánh giá hoạt tính

sinh học của vật liệu ‘‘in vitro’’

6.Bố cục chính của đề tài: gồm phần mở đầu, chương 1, chương 2, chương 3 và phần

kết luận-kiến nghị

CHƯƠNG 1 CƠ SỞ LÝ THUYẾT 1.1 VẬT LIỆU Y SINH

1.1.1 Khái niệm:

Vật liệu y sinh là loại vật liệu có nguồn gốc tự nhiên hay nhân tạo, sử dụng để thay thế hoặc thực hiện một chức năng sống của cơ thể con người [1] Các vật liệu y sinh đã trở nên thân thuộc trong đời sống của con người như: da nhân tạo, van tim nhân tạo, các loại chỉ khâu trong y học, răng giả, chân tay giả, mạch máu nhân tạo, các vật liệu trám răng, các vật liệu xương nhân tạo dùng trong phẫu thuật chỉnh hình…

1.1.2 Phân loại:

Dựa vào tương tác giữa vật liệu và môi trường cơ thể, người ta chia vật liệu y sinh

ra 2 loại chính là vật liệu hoạt tính sinh học và vật liệu trơ sinh học [2] Vật liệu hoạt tính sinh học là loại vật liệu khi cấy ghép trong cơ thể con người sẽ xảy ra các tương tác hóa học giữa vật liệu với môi trường sống Vật liệu trơ sinh học là vật liệu khi đưa vào cơ thể con người chúng không có bất cứ một tương tác hóa học nào với môi trường sống

1.1.3 Vật liệu y sinh xương nhân tạo Hydroxyapatite Ca 10 (PO 4 ) 6 (OH) 2 (HA)

Có rất nhiều loại vật liệu y sinh khác nhau, riêng nhóm vật liệu y sinh sử dụng như vật liệu xương nhân tạo có thể kể đến như: các vật liệu calcium phosphate (tricalcium phosphate Ca3(PO4)3; hydroxyapatite Ca10(PO4)6(OH)2 hay biphasic calcium phosphate), các vật liệu thủy tinh hoạt tính sinh học (CaO - SiO2 - Na2O - P2O5 ), các

xi măng y sinh, các kim loại trơ như Ti, Ni…Trong đó Hydroxyapatite (HA) là một trong những vật liệu đa năng được sử dụng với mục đích cấy ghép xương do nó giống với thành phần khoáng vô cơ trong xương của cơ thể con người

Hiện nay HA đã và đang được nghiên cứu và phát triển vì những tính chất quan trọng của nó như có hoạt tính sinh học và độ tương thích sinh học cao với các tế bào

và các mô, tạo liên kết trực tiếp với xương non dẫn đến sự tái sinh xương nhanh mà không bị cơ thể đào thải Sự ra đời của vật liệu y sinh HA và hiệu quả của nó trong y học nói chung và ngành phẫu thuật chỉnh hình nói riêng, được ghi nhận như là một thành tựu lớn trong lĩnh vực khoa học vật liệu

Hình 1.1 Một số hình ảnh ứng dụng của vật liệu Hydroxyapatite (HA)

1.1.4 Tính chất lý hóa của vật liệu y sinh HA [3-7]

Về tính chất vật lý, HA có công thức phân tử đầy đủ là Ca10(PO4)6(OH)2 hoặc có thể viết rút gọn dưới dạng Ca5(PO4)3OH, khối lượng mol phân tử là 1004,60 (g/pt), khối lượng riêng 3,156 (g/cm3

) HA nóng chảy tại nhiệt độ 1760 (oC) và sôi ở 2850 (oC)

Độ cứng theo thang Mohs bằng 5

Công thức cấu tạo của phân tử HA được thể hiện ở hình dưới đây, có thể nhận thấy phân tử HA có cấu trúc mạch thẳng, các liên kết Ca - O là liên kết cộng hoá trị Hai nhóm OH- được gắn với hai nguyên tử P ở hai đầu mạch:

Hình 1.2 Công thức cấu tạo của phân tử HA

Về mặt hoá học, HA có một số tính chất như: Có khả năng kết hợp với cấu trúc xương và tác động tốt đến sự phát triển bên trong của xương mà không làm đứt gãy hay phân hủy xương HA không phản ứng với kiềm nhưng phản ứng với axit tạo thành các muối của calcium và nước:

HA không bền nhiệt, dễ bị phân hủy trong khoảng nhiệt độ 800 ÷ 1200°C Tuỳ theo

tỷ lệ cấu tạo của HA, tạo thành oxyapatit theo phản ứng:

Ngoài ra HA có thể bị phân hủy thành các chất khác trong nhóm calcium phosphate tùy theo từng điều kiện Ví dụ: HA có thể tạo thành β-TCP hay tetra calcium phosphate theo các phương trình phản ứng dưới đây:

1.1.5 Sự tương hợp sinh học và hoạt tính sinh học của vật liệu HA

Vật liệu HA có tính tương thích sinh học cao với cơ thể con người vì tỷ lệ Ca/P trong phân tử HA đúng như tỷ lệ của Ca/P trong xương và răng của người Ở dạng bột mịn kích thước nano, HA là dạng calcium phosphate dễ được cơ thể hấp thụ nhất Ở dạng màng và dạng xốp, HA có thành phần hoá học và các đặc tính giống xương tự nhiên, các lỗ xốp liên thông với nhau làm cho các mô sợi, mạch máu dễ dàng xâm nhập [5]

Hoạt tính sinh học của HA thể hiện ở chỗ sau khi cấy ghép, chúng sẽ tan ra do tương tác với môi trường cơ thể, sau đó các ion Ca2+

, PO43- và OH- trong môi trường

sẽ kết tủa trên bề mặt vật liệu để hình thành một lớp khoáng HA mới làm cầu nối cho

sự gắn kết miếng ghép xương và xương tự nhiên [8-9]

1.1.6 Ứng dụng

Vật liệu HA có nhiều ứng dụng trong y học, phẫu thuật chỉnh hình, làm răng giả, cấy ghép xương, làm chất dẫn thuốc…