ĐẶT VẤN ĐỀ Apatit là họ khoáng photphat của canxi có công thức chung là Ca10(PO4)6M2, gồm bốn dạng thường được nhắc đến là hyđroxyapatit, floro apatit, cloro apatit và bromo apatit với M = OH, F, Cl, Br tương ứng. Trong bốn dạng này, hyđroxyapatit (viết tắt là HA) đang được tập trung nghiên cứu do các đặc tính quý giá như có hoạt tính 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 [22], [23] HA có cấu trúc tinh thể thuộc dạng lục phương hoặc dạng đơn tà. Do có cùng bản chất hoá học và cấu trúc, HA là dạng canxi photphat dễ hấp thu nhất đối với cơ thể con người và có tỷ lệ Ca/P đúng như tỷ lệ Ca/P tự nhiên trong xương và răng. Các nghiên cứu tập trung vào tổng hợp HA ở các dạng bột mịn và siêu mịn, dạng khối xốp, dạng màng bằng các phương pháp khác nhau và khảo sát các đặc tính của chúng để mở rộng khả năng ứng dụng. Ở dạng bột, các nhà nghiên cứu đang cố gắng điều chế HA kích thước nano (trong khoảng 20 – 100nm) để góp phần nâng cao khả năng hấp thụ của cơ thể. HA bột dạng vi tinh thể cùng với một số khoáng chất bổ sung khác đã được dùng trong bào chế thuốc chống loãng xương và thực phẩm chức năng bổ sung canxi, xử lý các khuyết tật trong xương do chấn thương Ở dạng màng, một lớp màng HA mỏng phủ trên gốm nhân tạo có thể tăng cường khả năng liên kết giữa xương nhân tạo với mô và xương tự nhiên. HA dạng khối xốp được ứng dụng để sửa chữa các khuyết tật của xương và răng. Ngoài ra, các nghiên cứu cho thấy, HA dạng khối xốp bền trong các dịch sinh lý của cơ thể và có tác dụng nhả chậm các dược chất đi kèm với nó [25], [26]. Ở nước ta, các vật liệu vô cơ có khả năng ứng dụng trong y sinh học nói chung và dược phẩm nói riêng đã được quan tâm từ lâu. Tuy nhiên, việc ứng dụng các vật liệu vô cơ trong y sinh học và dược học còn nhiều hạn chế. Từ năm 2005, nhóm nghiên cứu thuộc Phòng Hoá Vô cơ, Viện Hoá học (Viện KH&CN Việt Nam) đã thực hiện các nghiên cứu về tổng hợp vật liệu HA dạng bột [5] và dạng xốp [27] hướng đến ứng dụng trong dược học và y sinh học. Để góp phần hoàn thiện quy trình chế tạo HA kích thước nano ứng dụng trong y sinh học và dược học, tôi lựa chọn đề tài: “Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến bột hyđroxyapatit Ca10(PO4)6(OH)2 kích thước nano điều chế từ canxi hyđroxit Ca(OH)2”. Các đặc trưng quan trọng của bột HA như độ đơn pha, độ tinh thể, hình dạng, kích thước hạt có ảnh hưởng rất lớn đến hiệu quả sử dụng. Do vậy, trên cơ sở tổng hợp bột HA kích thước nano, luận văn tập trung vào khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm (độ đơn pha, độ tinh thể, kích thước hạt ) theo những nội dung sau: - Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ. - Khảo sát ảnh hưởng của tốc độ cấp axit. - Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ chất phản ứng ban đầu. - Khảo sát ảnh hưởng của các loại dung môi trong hỗn hợp phản ứng (nước, etanol, hỗn hợp etanol + nước). - Khảo sát ảnh hưởng của tốc độ khuấy trộn. - Nghiên cứu sơ bộ ảnh hưởng của hiệu ứng siêu âm. Trên cơ sở các kết quả nghiên cứu thu được, lựa chọn các thông số công nghệ cho quy trình sản xuất HA. ĐẶT VẤN ĐỀ 1 CHƯƠNG I: TỔNG QUAN 3 1.1. Tính chất của hyđroxyapatit 3 1.1.1. Tính chất vật lý 3 1.1.2. Tính chất hoá học 5 1.1.3. Tính chất sinh học 5 1.2. Vai trò và ứng dụng của HA 6 1.2.1. Ứng dụng của HA bột 7 1.2.2. Ứng dụng của HA dạng màng 8 1.2.3. Ứng dụng của HA dạng xốp 9 1.2.4. Ứng dụng của HA dạng composit 12 1.3. Tình hình nghiên cứu vật liệu HA 12 1.3.1 Trên thế giới 12 1.3.2 Nghiên cứu và ứng dụng HA ở Việt Nam 13 1.4. Các phương pháp tổng hợp HA 14 1.4.1. Phương pháp ướt 15 1.4.1.1. Phương pháp kết tủa 16 1.4.1.2. Phương pháp sol – gel 17 1.4.1.3. Phương pháp phun sấy 19 1.4.1.4 Phương pháp siêu âm hoá học 20 1.4.1.5. Phương pháp composit 21 1.4.1.6. Phương pháp điện hoá 22 1.4.1.7. Phương pháp thuỷ nhiệt (hoá nhiệt) 25 1.4.2. Phương pháp khô 27 1.4.2.1. Phương pháp phản ứng pha rắn 27 1.4.2.2. Phương pháp hoá - cơ 27 1.4.2.3. Một số phương pháp vật lý 28 1.5. Một số phương pháp nghiên cứu vật liệu HA 30 1.5.1. Phương pháp nhiễu xạ tia X (X – Ray Diffraction, XRD) 30 1.5.2. Phương pháp phổ hồng ngoại (Fourier Transformation Infrared Spectrophotometer, FTIR) 34 1.5.3. Phương pháp hiển vi điện tử 36 1.5.3.1. Phương pháp hiển vi điện tử quét (Scanning Electron Microscopy, SEM) 36 1.5.3.2. Phương pháp hiển vi điện tử truyền qua (Transmission Electron Microcopy, TEM) 37 CHƯƠNG II: THỰC NGHIỆM 39 2.1 Dụng cụ, thiết bị và hoá chất 39 2.1.1 Dụng cụ 39 2.1.2 Thiết bị 39 2.1.3 Hoá chất 39 2.2 Nghiên cứu quy trình tổng hợp bột HA 39 2.3 Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ 41 2.4 Khảo sát ảnh hưởng của tốc độ cấp axit 42 2.5 Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ chất phản ứng 42 2.6 Khảo sát ảnh hưởng của dung môi 42 2.7 Khảo sát ảnh hưởng của tốc độ khuấy trộn 43 2.8 Khảo sát sơ bộ ảnh hưởng của sóng siêu âm 43 2.9 Chuẩn bị mẫu phân tích 43 CHƯƠNG III 45 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 45 3.1 Quy trình tổng hợp HA 45 3.2 Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ 46 a. Thành phần pha 46 b. Kết quả phân tích XRD 47 c. Ảnh SEM và TEM 49 d. Kết quả đo FTIR 52 3.3 Khảo sát ảnh hưởng của tốc độ cấp axit 54 a. Kết quả XRD 55 b. Kết quả ảnh SEM 58 c. Kết quả FTIR 59 3.4 Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ chất phản ứng 61 a. Kết quả phân tích XRD 61 b. Kết quả ảnh SEM 63 c. Kết quả FTIR 64 3.5 Khảo sát ảnh hưởng của dung môi 66 a. Kết quả phân tích XRD 66 b. Kết quả chụp SEM 68 c. Kết quả phân tích FTIR 69 3.6 Khảo sát ảnh hưởng của tốc độ khuấy trộn 70 a. Kết quả phân tích XRD 70 b. Kết quả chụp SEM 72 c. Kết quả phân tích FTIR 73 3.7 Khảo sát ảnh hưởng của sóng siêu âm 74 a. Kết quả phân tích XRD 75 b. Kết quả chụp ảnh TEM 76 KẾT LUẬN 77 TÀI LIỆU THAM KHẢO 78
