Nghiên cứu chế tạo vật liệu compozit polyme-hydroxyapatit cho mục đích ứng dụng trong y sinh học

Chủ nhiệm đề tài TS. Lê Anh Tuấn
Đơn vị thực hiện Viện Hoá học
Thời gian thực hiện 2007 - 2008
Tổng kinh phí 350 triệu đồng
Mục tiêu đề tài

Mục tiêu:

  • Tổng hợp hydroxyapatit (HA) dạng bột kích thước nano bằng các phương pháp hoá học.
  • Tổng hợp polyme tương thích sinh học từ axit lactic.
  • Chế tạo compozit tương thích và phân hủy sinh học trên cơ sở HA/polyme đã tổng hợp và một số polyme thiên nhiên khác.
Nội dung đề tài

 

Nội dung nghiên cứu:
1.    Chế tạo HA dạng bột mịn và siêu mịn kích thước nano theo các phương pháp hoá học đã nêu ở trên.

  • Xác định các điều kiện chế tạo tối ưu: nhiệt độ, thời gian, độ pH, dung môi.
  • Mối quan hệ giữa các điều kiện chế tạo với hình dạng và kích thước hạt, trạng thái tập hợp... của sản phẩm tạo thành.
  • Khảo sát sản phẩm bằng nhiễu xạ tia X, phổ hồng ngoại, phổ Raman, phân tích nhiệt, kính hiển vi điện tử..
  • So sánh các đặc trưng cơ bản của sản phẩm với mẫu HA chuẩn của NIST.

2.    Tổng hợp polyme tương thích sinh học từ axit lactic poly (axit lactic) – PLA có độ sạch cao, nồng độ nhiễm tạp (xúc tác, axit dư) trong giới hạn cho phép, đáp ứng các tiêu chuẩn về y tế.

  • Polyme hóa axit lactic bằng một số trong các phương pháp đã nêu trên.
  • Khảo sát ảnh hưởng của các điều kiện phản ứng (nhiệt độ, thời gian, áp suất, xúc tác) tới tốc độ phản ứng, độ chuyển hóa polyme, trọng lượng phân tử.
  • Từ đó lựa chọn phương pháp thích hợp và kinh tế nhất.
  • Kiểm soát trọng lượng phân tử của PLA.
  • Khảo sát tính chất cơ – lý của PLA (trong tương quan với phân tử lượng).
  • Khảo sát các tính chất nhiệt của PLA (trong tương quan với phân tử lượng).

3.    Chế tạo compozit trên cơ sở HA/PLA, HA/collagen theo các phương pháp khác nhau.

  • Khảo sát các tính chất cơ – lý của compozit như độ bền uốn, độ bền nén, độ bền va đập…
  • Khảo sát cấu trúc – hình thái pha của vật liệu bằng các thiết bị kính hiển vi điện tử quét (SEM), XRD, FTIR.
  • Khảo sát các tính chất nhiệt của compozit (bằng TGA, DSC).
  • Khảo sát hoạt tính sinh học, tính tương thích sinh học của các compozit đã chế tạo in-vitro.
Kết quả đạt được

1.    Đã đưa ra 3 quy trình chế tạo hydroxyapatit (HA) theo các phương pháp hóa học và khảo sát các đặc trưng của nó bằng các phương pháp XRD, SEM, FTIR

  • Các phương pháp hóa học ướt: phương pháp 1, từ Ca(OH)2 và H3PO4, và phương pháp 2, từ Ca(NO3)2 và (NH4)2HPO4.
  • Chế tạo HA dạng khối xốp từ HA bột với các chất tạo xốp khác nhau theo phương pháp 3, nén ép và thiêu kết, sử dụng chất kết dính là PVA với các chất tạo xốp khác nhau (Cellulose, Chitosan và Saccharose).
  • Đã chế tạo được 1 kg HA sản phẩm dùng cho nghiên cứu chế tạo composit.

2.    Đã đưa ra quy trình chế tạo polylactic axit PLA và khảo sát đặc trưng của sản phẩm thu được:

  • Bằng phương pháp đa trùng ngưng trực tiếp Lactic axit (LA) trong dung dịch ở áp suất thường với các nhiệt độ khác nhau, sử dụng các dung môi khác nhau (xylen, chlorobenzen và toluen).
  • Bằng phương pháp đa trùng ngưng trong dung dịch, ở áp suất thấp sử dụng các dung môi diphenyl ete.
  • Bằng phương pháp nóng chảy, qua các bước tiền polyme hóa, polyme hóa, kết tinh và hậu polyme hóa.
  • Đã khảo sát các đặc trưng của sản phẩm bằng các phương pháp đo độ nhớt trong dung dịch, phổ cộng hưởng từ và hồng ngoại.

3.    Đã chế tạo composit hydroxyapatit/polyme thiên nhiên (HA/NP) và khảo sát đặc trưng của sản phẩm thu được, trên cơ sở phương pháp đồng kết tủa hydroxyapatit (HA) và các polyme có nguồn gốc thiên nhiên (chitosan, colagen và gelatin). Đây là phương pháp khá linh hoạt, cho phép chế tạo các loại composit khác nhau. Hydroxyapatit được hình thành trong nền polyme từ các tiền chất là các muối tan ở pH vừa phải.
4.    Đã biến tính HA bằng cách phản ứng ghép LA/PLA lên bề mặt của nó và chế tạo composit hydroxyapatit/polylactic axit (HA/PLA) và khảo sát đặc trưng của sản phẩm thu được, theo hai phương pháp:

  • Dung môi: phân tán HA và HA đã biến tính trong dung môi, hòa tan PLA trong dung môi và cuối cùng trộn hỗn hợp các hỗn dịch với nhau theo các liều lượng để đạt tỷ lệ HA/PLA định trước.
  • Trộn cơ học: các thành phần của composit được kết hợp với nhau theo những tỷ lệ chọn trước trong thiết bị trộn kín Brabender ở nhiệt độ 200 °C và tốc độ 60 vòng/phút.

5.    Đã thử nghiệm hoạt tính sinh học và tương thích sinh học in-vitro. Bằng cách ngâm mẫu vật liệu composit trong dung dịch mô phỏng dịch thể người (Simulated Body Fluid SBF), theo dõi sự thay đổi nồng độ các thành phần của dung dịch SBF theo thời gian ngâm, đồng thời khảo sát sự thay đổi bề mặt của composit bằng phương pháp kính hiển vi điện tử quét (SEM) để khảo sát tiến trình hình thành canxi photphat (Ca-P) trên bề mặt của composit.

Bản quyền thuộc về Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam.
Địa chỉ: 18 Hoàng Quốc Việt, Cầu Giấy, Hà Nội. Email: This email address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it.
Khi phát hành lại thông tin trên Website cần ghi rõ nguồn: "Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam".