B GIO DC V O TO VIN HN LM KHOA HC V CễNG NGH VIT NAM VIN HểA HC NGUYN TH LAN HNG NGHIÊN CứU TổNG HợP Và ĐặC TRƯNG VậT LIệU NanoCOMPOSIT GIữA HYDROXYAPATIT Và MộT Số POLYME Tự NHIÊN Chuyờn ngnh: Húa vụ c Mó s: 62.44.01.13 Túm tt Lun ỏn Tin s Húa hc H NI 2016 Cụng trỡnh c hon thnh ti: Phũng Vụ c Vin Húa hc -Vin Hn lõm Khoa hc v Cụng ngh Vit Nam Ngi hng dn khoa hc: PGS.TS o Quc Hng PGS.TS Phan Th Ngc Bớch Phn bin 1: GS.TS Nguyn Trng Uyn Trng i hc KHTN - HQG H Ni Phn bin 2: PGS.TS Lờ Xuõn Thnh Trng i hc Bỏch khoa H Ni Phn bin 3: GS.TS Triu Th Nguyt Trng i hc KHTN - HQG H Ni (Theo Quyt nh thnh lp Hi ng ỏnh giỏ lun ỏn tin s cp Vin s 623/Q-VHH, ngy 18 thỏng 12 nm 2015) Lun ỏn s c bo v trc Hi ng ỏnh giỏ lun ỏn cp Vin, hp ti: vo hi gi, ngy , thỏng , nm Cú th tỡm hiu lun ỏn ti: - Th vin Quc gia Vit Nam - Trung tõm Thụng tin - T liu, Vin HLKH & CN Vit Nam M U Hydroxyapatit (HA) l thnh phn chớnh cht khoỏng ca xng, rng v cỏc mụ cng ca ng vt cú xng sng HA t nhiờn v tng hp u cú tớnh tng thớch sinh hc, gn gi vi cỏc polyme sinh hc v cú kh nng to xng tt Hn na, vt liu HA kớch thc nanomet cú tớnh tng thớch, tỏi hp thu v hot tớnh sinh hc cao hn nhiu so vi vt liu cú kớch thc micromet Vỡ vy, nhng nm gn õy, gm sinh hc v composit sinh hc cha HA kớch thc nanomet rt c quan tõm nghiờn cu Mt xu hng mi hin l ch to cỏc nanocomposit mụ phng sinh hc, vt liu lai vụ c-hu c vi cht in vo l HA v cht nn l cỏc polyme Trong cỏc vt liu nanocomposit HA/polyme, polyme úng vai trũ l cht nn cung cp cỏc v trớ to mm, iu chnh s phỏt trin v hỡnh thỏi hc ca tinh th nano HA S hỡnh thnh liờn kt húa hc gia HA v polyme, nh liờn kt hydro, lc Van der Waals, hoc phc cht cacboxyl-Ca-cacboxyl, cho phộp phõn tỏn ng u HA pha hu c Nhiu polyme tng hp ó c s dng Tuy nhiờn, polyme t nhiờn thng c a chung hn chỳng sn cú, khụng c, mt s cũn tng thớch v phõn hy sinh hc Chỳng cú th l cỏc protein nh: collagen, gelatin,hoc cỏc polysaccarit nh: chitosan, tinh bt, alginat, dextran, chondroitin sunfat v cỏc dn xut nc ta, t nm 2005, ó cú nhng cụng b bc u nghiờn cu tng hp HA n cht dng bt, xp, mng nh hng ng dng dc hc v y sinh hc Riờng vt liu composit HA/polyme mi ch cú mt s ớt nghiờn cu ch to composit cha HA v chitosan, collagen, PLA Mt khỏc, l mt nc nhit i, chỳng ta cú ngun tinh bt t ng cc v alginat t rong bin rt phong phỳ tn dng ngun nguyờn liu sn cú nc v gúp phn to mt loi vt liu cú nhiu u im v kh nng ng dng dc hc v y sinh hc, chỳng tụi chn ti: Nghiờn cu tng hp v c trng vt liu nanocomposit gia hydroxyapatit v mt s polyme t nhiờn Mc tiờu ca lun ỏn Nghiờn cu tng hp c cỏc composit cha HA vi mt s polysaccarit t ng cc v rong bin Vit Nam: - HA/tinh bt, HA/tinh bt sn; - HA/maltodextrin vi cỏc DE khỏc nhau; - HA/alginat v HA/oligoalginat Xỏc nh cỏc c trng v a c mi liờn h gia c trng ca composit HA/polyme v cỏc thụng s cu trỳc ca polyme Ni dung ca lun ỏn Tng hp HA vựng nhit thp (-15, -10, 0oC), nhm lm gim kớch thc, tinh th ca HA v so sỏnh vi pha HA cỏc vt liu composit HA/polyme Nghiờn cu ch to composit HA/tinh bt bng hai phng phỏp: phng phỏp trn v phng phỏp kt ta trc tip Kho sỏt cỏc yu t nh hng n c trng ca sn phm nh t l thnh phn, nhit , dung mụi, tc cp axit, súng siờu õm, k thut lm khụ T ú, la chn phng phỏp v iu kin thớch hp tng hp cỏc composit tip theo Tng hp cỏc composit HA/tinh bt sn, HA/maltodextrin vi DE khỏc bng phng phỏp ó la chn Kho sỏt nh hng ca giỏ tr DE n c trng ca cỏc composit iu ch oligome ca alginat, tng hp v kho sỏt cỏc c trng ca composit HA/alginat, HA/oligoalginat Cu trỳc ca lun ỏn Lun ỏn gm 142 trang vi 23 bng v 86 hỡnh, c trỡnh by cỏc phn: M u: trang, Chng Tng quan: 34 trang, Chng 2: Thc nghim v cỏc phng phỏp nghiờn cu: 12 trang, Chng 3: Kt qu v tho lun: 72 trang, Kt lun v kin ngh: trang, Danh mc cỏc cụng trỡnh khoa hc ó cụng b: trang v 194 Ti liu tham kho: 19 trang Chng TNG QUAN Tng quan v tỡnh hỡnh nghiờn cu, tớnh cht, phng phỏp iu ch v ng dng ca hydroxyapatit (HA) Tng quan v cu trỳc, tớnh cht v ng dng ca cỏc polyme t nhiờn s dng lun ỏn nh: tinh bt (TB), maltodextrin (MD) v alginat (alg) Tng quan v s to thnh, cỏc phng phỏp tng hp, c trng v ng dng ca vt liu composit HA/polyme Chng THC NGHIM V CC PHNG PHP NGHIấN CU 2.1 Húa cht v cỏc nguyờn liu u Cỏc polyme ban u c xỏc nh mt s c trng: - Xỏc nh ng lng ng kh (DE) ca tinh bt v cỏc maltodextrin; - Thy phõn ct mch alginat to thnh cỏc oligoalginat; - Xỏc nh lng phõn t trung bỡnh ca cỏc polyme 2.2 Tng hp HA vựng nhit thp Phn ng tng hp HA t Ca(OH)2 v H3PO4 c thc hin cỏc nhit -15, -10 v 0oC theo phng phỏp kt ta húa hc 2.3 Nghiờn cu tng hp cỏc composit HA/polyme 2.3.1 Composit HA/tinh bt (HA/TB) Phng phỏp trn HA bt: mt mu composit HA/TB c tng hp bng cỏch trn hai thnh phn HA bt v dung dch tinh bt theo t l 1:1 v lng Phng phỏp trn HA huyn phự: Phng phỏp thc nghim tng hp composit HA/TB theo phng phỏp trn huyn phự c túm tt theo s sau: Dung dch tinh bt Etanol Huyn Khuy Hn hp Ly tõm, Lm Composit phự HA gi HA/TB khụ HA/TB Phng phỏp kt ta trc tip: Phng phỏp thc nghim tng hp composit HA/TB theo phng phỏp kt ta trc tip c túm tt theo s sau: Dung dch H3PO4 Dung dch tinh bt Dung dch Ca(OH)2 Khuy gi Etanol Hn hp Ca(OH)2v tinh bt Composit HA/TB Lm khụ Khuy gi Kt ta Ly tõm, Cỏc yu t nh hng n c trng ca sn phm nh: t l thnh phn, nhit , dung mụi, tc cp axit, súng siờu õm, k thut lm khụ c kho sỏt phng phỏp trn HA huyn phự v phng phỏp kt ta trc tip 2.3.2 Composit HA/tinh bt sn (HA/TBS) Cỏc mu composit HA/TBS c ch to theo phng phỏp kt ta trc tip nh vi composit HA/TB v kho sỏt nh hng ca t l thnh phn 2.3.3 Composit HA/maltodextrin (HA/MD) vi cỏc DE khỏc Cỏc composit HA/MD vi DE 12, 16, 20 v 25 c tng hp theo phng phỏp kt ta trc tip nh hng ca t l thnh phn c kho sỏt i vi composit HA/MD vi DE 12 2.3.4 Composit HA/alginat (HA/alg) v HA/oligoalginat (HA/olg) Cỏc composit HA/alg v HA/olig c ch to theo phng phỏp kt ta trc tip 2.4 Cỏc phng phỏp xỏc nh c trng xỏc nh cỏc c trng ca composit HA/polyme, lun ỏn ó s dng cỏc phng phỏp nghiờn cu: nhiu x tia X trờn mỏy SIEMENS D5000 (c), ph hng ngoi trờn mỏy Impact 410-Nicolet FT-IR (M), hin vi in t quột trờn mỏy S-4800 Hitachi (Nht), hin vi in t truyn qua trờn mỏy JEM 1010 (Nht Bn), phõn tớch nhit trờn mỏy TA60 Shimadzu (Nht Bn) v ph cng hng t ht nhõn trờn mỏy Bruker AVANCE 500MHz (c) Chng KT QU V THO LUN 3.1 Tng hp HA bng phng phỏp kt ta vựng nhit thp HA c iu ch t Ca(OH)2 v H3PO4 theo phng phỏp kt ta vựng nhit thp (-15, -10, 0oC) v kho sỏt cỏc c trng Kt qu phõn tớch gin XRD (Hỡnh 3.1) cho bit, sn phm HA tng hp cỏc nhit trờn u n pha, kớch thc trung bỡnh v tinh th gim nh nhit phn ng gim Hỡnh 3.1 Gin XRD ca cỏc mu HA tng hp -15, -10 v 0oC nh SEM (Hỡnh 3.2) ca cỏc mu u cho thy, cỏc ht HA cú kớch thc nanomet, chỳng kt thnh tng 0o C -10oC -15oC Hỡnh 3.2 nh SEM ca cỏc mu HA tng hp vựng nhit thp Ph FT-IR ca mu HA tng hp 0oC (Hỡnh 3.3) xut hin cỏc di ph c trng cho cu trỳc HA Cỏc di ph 1034, 607 v 567cm-1 c trng cho cỏc dao ng ca nhúm PO43- Di c trng ca H2O t nm vựng 3448 v 1632 cm-1 Hỡnh 3.3 Ph FT-IR ca mu HA tng hp 0oC Hỡnh 3.4 trỡnh by ng DTA-TGA ca mu HA tng hp 0oC Hỡnh Gin phõn nhit mu tng 0oC 3.4 tớch ca HA hp ng TGA cho thy, quỏ trỡnh gim lng ca mu th hin qua hai giai on; giai on th nht, t nhit phũng n 200oC tng ng vi s mt nc vt lý v húa hc (gim 3,769%) Giai on th hai (t 200 n 900oC), lng mu gim 3,627% tng ng vi quỏ trỡnh bay hi nc húa hc, nc tinh th v phõn hy cacbonat 3.2 Nghiờn cu tng hp composit HA/tinh bt (HA/TB) 3.2.1 Phng phỏp trn HA bt Mu trn HA bt vi dung dch tinh bt, t l lng HA/TB l 1:1 (kớ hiu HT) v c kho sỏt cỏc c trng Gin nhiu x tia X ca HA, TB v HT (Hỡnh 3.5) cho thy, mu composit HT cha c hai thnh phn HA v TB, vi kớch thc v tinh th ca HA khụng thay i so vi trc trn HA HT TB Hỡnh 3.5 Gin XRD ca HA, tinh bt (TB) v composit HA/TB (HT) nh SEM ca mu composit HT (Hỡnh 3.6) cú b mt khụng ng u, cú vựng cha cỏc ht hỡnh tr l HA, cú vựng ch cha cỏc tinh bt Chng t cỏc ht HA cha c phõn tỏn vo nn TB, gia hai pha cũn cú b mt tỏch bit TB HA HT Hỡnh 3.6 nh SEM ca cỏc mu TB, HA v composit HT T phõn tớch ph FT-IR v gin DTA-TGA cho thy, mu composit HT cú c hai thnh phn HA v TB, nhiờn hai thnh phn ny tng tỏc khụng ỏng k T gin DTA-TGA, cú th tớnh c hm lng TB composit l 52,4% 3.2.2 Phng phỏp trn HA huyn phự Composit HA/TB c ch to bng cỏch trn huyn phự HA vi dung dch tinh bt, tip ú kho sỏt cỏc yu t nh hng nh hng ca t l thnh phn: Gin XRD ca cỏc mu composit HA/TB vi t l thnh phn khỏc u ch xut hin cỏc vch nhiu x c trng cho HA, chng t ch cú HA n pha cỏc composit Kớch thc trung bỡnh v tinh th ca HA (Bng 3.3) gim hm lng tinh bt tng (t mu HT70 n HT10) Nh vy, mng li cu trỳc ca tinh bt ó hn ch s phỏt trin v kớch thc v tinh th ca HA Mu D (nm) Xc Bng 3.3 Kớch HT70 24 0,33 thc trung bỡnh v tinh th ca HA HT50 22 0,28 cỏc mu HT30 19 0,23 composit HA/TB HT10 18 0,19 Ph FT-IR ca HA, TB v cỏc composit HA/TB (Hỡnh 3.11) cho thy, cỏc di vựng t 3700 n 3400 cm-1 c gỏn cho dao ng ca nhúm OH tinh bt, HA v nc nhng to liờn kt hydro ni v ngoi phõn t nờn di ny tri rng v khụng cú cỏc nh sc nột Nhng thay i v v trớ cỏc di ph ó chng minh cú tng tỏc gia cỏc nhúm chc ca HA v TB vt liu composit to thnh Hỡnh 3.11 Ph FT-IR ca HA, tinh bt v cỏc composit HA/TB nh SEM ca cỏc mu composit HA/TB cho thy, cỏc ht HA hỡnh tr, phõn tỏn trờn nn TB Hm lng TB cng cao, kớch thc ht HA Kớch thc v tinh th ca HA tớnh t gin XRD l khỏ nh v gim hm lng tinh bt tng lờn Hỡnh thỏi hc b mt ca cỏc mu composit c xỏc nh qua nh SEM l khỏ ng u, vi s phõn b cỏc ht HA trờn nn TB nh TEM (Hỡnh 3.25) cho thy, s bin i kớch thc ca cỏc ht HA hm lng TB thay i HT-7 HT-1 HT-5 HT-3 TB Hỡnh 3.25 nh TEM ca cỏc mu composit HA/TB vi t l thnh phn khỏc Mu HT-7 cú cỏc ht HA hỡnh que, di 60 nm, ng kớnh 15 nm, cú ht kt dớnh vi bi nn tinh bt Mu HT-5 cho thy cỏc ht HA phõn tỏn khỏ ng u cht nn tinh bt vi kớch thc gim xung, di 40 nm, ng kớnh 12 nm Mu HT-3 cú s phõn tỏn ht HA trờn nn tinh bt l ng u nht, kớch thc ht HA tip tc gim (di 18 nm, ng kớnh nm) mu HT-1, vi hm lng tinh bt cao nht, ht HA cú kớch thc rt nh, di khong 12 nm, ng kớnh 2-4 nm Trờn ph FT-IR (Hỡnh 3.26) ca cỏc mu composit HA/TB xut hin cỏc di ph c trng cho cu trỳc ca HA v tinh bt Hỡnh 3.26 Ph FT-IR ca cỏc composit HA/TB tng hp theo phng phỏp kt ta trc tip Tuy nhiờn, v trớ ca cỏc di cú nhiu thay i so vi cỏc mu nguyờn cht Bng 3.9 trỡnh by s thay i s súng cỏc di c trng ca cỏc nhúm chc HA, TB v composit HA/TB Bng 3.9 S súng ca cỏc nhúm chc HA, TB v cỏc composit HA/TB S súng (cm-1) Dao ng HA TB HT-7 HT-5 HT-3 HT-1 3543 3427 3426 3428 3425 (H-O-H) OH 3571 631 CH - 4PO43- 567 1025 - 631 2929 2935 2934 2933 2925 - 564 1025 564 1028 565 1030 566 1032 Khụng xut hin 1154 1109 1113 1158 1154 (C-O); (C-C) Nh vy, ph hng ngoi ó cho thy, cú nhiu s thay i v v trớ cỏc di ph, chng t s tng tỏc gia HA v TB composit ch to bng phng phỏp kt ta trc tip khỏ tt Hn na, HA tn ti dng apatit-cacbonat tng t nh HA xng ca c th sinh vt nh hng ca nhit : Kớch thc v tinh th ca HA tng theo chiu tng ca nhit Tuy nhiờn, cú mt TB nờn xu hng tng khụng nhiu so vi HA nguyờn cht nh hng ca tc cp axit: tc cp axit ln s to thnh cỏc pha CaP khỏc ngoi HA Tc ml/phỳt l thớch hp, m bo thi gian phn ng to thnh v phõn tỏn HA ng u trờn nn TB nh hng ca dung mụi phn ng: Trong vt liu composit, HA c to thnh n pha v phõn b tt dung mụi nc v kộm thun li cú mt etanol nh hng tỏc ng h tr ca súng siờu õm: HA tng nh kớch thc, tinh th v c phõn tỏn tt hn trờn nn TB cú tỏc ng ca súng siờu õm nh hng ca k thut lm khụ: Composit c ụng khụ ti xp v cha HA cú kớch thc v tinh th thp hn so vi sy nhit 3.2.4 So sỏnh hai phng phỏp tng hp vt liu composit HA/tinh bt (HA/TB) C hai phng phỏp u tng hp c cỏc composit cha HA n pha, kớch thc nanomet, phõn tỏn cht nn TB Bng 3.14 trỡnh by kớch thc v tinh th ca HA tng hp -15oC, nhit phũng v composit HA/TB tng hp theo phng phỏp trn huyn phự v kt ta trc tip Bng 3.14 Kớch thc v tinh th ca HA tng hp theo cỏc phng phỏp khỏc Xc D (nm) theo XRD D (nm) theo SEM, TEM HA ( -15oC) HA (nhit phũng) 0,78 HA (trn huyn phự, HT10) 0,19 HA (kt ta trc tip, HT-1) 0,10 0,27 23 31 18 13 Di: 100 Di: 45 Di: 19 20-50 ng kớnh: ng kớnh: ng kớnh: 20 12 4-6 T Bng 3.14 cho thy, kớch thc v tinh th ca HA tng hp theo phng phỏp kt ta trc tip gim mnh so vi cỏc phng phỏp khỏc Hn na, cú mt tinh bt, HA c phõn tỏn ng u trờn nn polyme v khụng cũn hin tng kt nh HA nguyờn cht Ngoi ra, hỡnh thỏi hc ca HA bin i mnh bi tỏc dng ca tinh bt phng phỏp kt ta trc tip Khi hm lng tinh bt tng lờn, ht HA t hỡnh tr chuyn sang hỡnh cu nanocomposit HA/TB Theo ph FT-IR, s thay i s súng ca cỏc di c trng ca HA v tinh bt composit ch to theo phng phỏp kt ta l rừ rt hn, chng t tng tỏc gia hai pha phng phỏp kt ta trc tip l tt hn so vi phng phỏp trn Hn na, vic to HA dng apatit-cacbonat cú kớch thc nh, tinh th thp tng tỏc tt vi polyme l tng t vi cu trỳc ca HA sinh hc Nh vy, khỏ n gin nhng phng phỏp trn, kh nng hn ch s phỏt trin v kớch thc v tinh th cng nh s tng tỏc gia pha vụ c v pha hu c l kộm hn so vi phng phỏp kt ta trc tip phng phỏp kt ta trc tip, s to thnh tinh th HA xy mụi trng cú sn TB Cú th mụ t s hỡnh thnh vt liu composit HA/TB theo s sau õy (Hỡnh 3.39) PO43Ca2+ -OH OHHA Tinh bt Hỡnh 3.39 S s hỡnh thnh HA trờn cht nn tinh bt theo phng phỏp kt ta trc tip Nhúm hydroxyl (OH) ca phõn t polyme l mt cỏc nhúm chc úng vai trũ quan trng s to mm v iu chnh s phỏt trin kớch thc v hỡnh thỏi hc ca tinh th HA Phõn t tinh bt cha cỏc n v glucoz ni vi bi cỏc liờn kt -glycozit, mi mt xớch glucoz cú ba nhúm OH t Ban u, cỏc nhúm OH ca tinh bt tng tỏc vi cỏc ion Ca2+, tip n cỏc nhúm PO43- v OH- s c gn vo cỏc ion Ca2+ hp th Tip theo, s phỏt trin tinh th HA s c nh hng bi nhng v trớ to mm ny Hn na, cht nn tinh bt cú vai trũ nh mng li 3-D, gii hn mm tinh th HA nhng l cú kớch thc nanomet ca nú Ngoi ra, tinh bt cũn hn ch cỏc ion Ca2+, PO43-, OH- chuyn n b mt mm tinh th HA Do ú, kỡm hóm s ln lờn v kt ca cỏc tinh th HA vt liu composit 3.3 Nghiờn cu tng hp composit HA/tinh bt sn (HA/TBS) Cỏc mu composit HA/TBS vi t l thnh phn khỏc c tng hp theo phng phỏp kt ta trc tip ti nhit phũng so sỏnh, mu composit c tng hp theo phng phỏp trn HA bt v dung dch TBS, kớ hiu mu l HS Gin XRD xỏc nhn ch cú HA n pha c to thnh cỏc composit Kớch thc cp nanomet v tinh th ca HA tớnh t gin XRD cú xu hng gim hm lng TBS tng lờn HS Hỡnh 3.40 Gin XRD ca cỏc composit HA/TBS nh SEM (Hỡnh 3.41) v nh TEM ca cỏc composit cho thy, cỏc ht HA hỡnh tr, kớch thc nanomet, phõn b trờn nn TB Hỡnh thỏi hc ca mu bin i v kớch thc cỏc ht HA gim hm lng TBS tng lờn Tuy nhiờn, cũn hin tng kt xy nhng mu cú hm lng HA cao (HS50, HS70) HS70 HS30 HS50 HS10 Hỡnh 3.41 nh SEM ca cỏc composit HA/TBS 3.4 Nghiờn cu tng hp cỏc composit HA/maltodextrin (HA/MD) vi DE khỏc 3.4.1 Nghiờn cu tng hp cỏc composit HA/MD vi DE 12, 16, 20 v 25 Cỏc mu composit HA/MD vi DE bng 12, 16, 20 v 25 (kớ hiu mu ln lt HM12, HM16, HM20 v HM25) c tng hp bng phng phỏp kt ta trc tip nh hng ca DE cng chớnh l nh hng ca mch phõn t MD n cỏc c trng ca composit HA/MD c kho sỏt Gin XRD (Hỡnh 3.45) ca cỏc mu u l c trng cho HA vi cỏc vch nhiu x m rng v chng chp ln HM12 HM16 HM20 HM25 Hỡnh 3.45 Gin XRD ca cỏc composit HA/MD vi DE khỏc c bit mu HM25, cỏc vch nhiu x chng chp to thnh vựng, khụng cú cỏc nh riờng bit Kớch thc trung bỡnh v tinh th ca HA gim dn giỏ tr DE ca MD tng iu ny chng t, lng phõn t trung bỡnh cng thp, mch phõn t MD cng ngn thỡ HA to thnh cú kớch thc v tinh th cng thp nh TEM ca cỏc composit HA/MD c th hin trờn Hỡnh 3.47 HM12 HM25 HM16 HM20 MD Hỡnh 3.47 nh TEM ca MD v cỏc composit HA/MD Trong cỏc mu HM12, HM16 v HM20, ni bt lờn l cỏc ht HA hỡnh que mu m hn c gn hon ton phn nn mu nht hn l MD Kớch thc cỏc ht l rt nh, khong 25 nm (HM12), 20 nm (HM16) v 17 nm (HM20) chiu di, ng kớnh 5-10 nm HA xng ng vt cng cú cu trỳc hỡnh que, tinh th thp vi chiu di 40-60 nm, rng 10-20 nm, dy 1-3 nm c bit, mu HM25, ton b mu l cỏc ht composit hỡnh cu cú kớch thc 8-15 nm, khụng quan sỏt thy ht HA hỡnh que v nn MD riờng r iu ny chng t, HA v MD25 ó tng tỏc rt tt, to vt liu lai vụ c-hu c cp phõn t 3.4.2 nh hng ca t l thnh phn n cỏc c trng ca composit HA/MD vi DE 12 Vi MD cú DE 12, cỏc composit HA/MD cú t l thnh phn khỏc c ch to theo phng phỏp kt ta trc tip v kho sỏt cỏc c trng Qua cỏc kt qu phõn tớch XRD, FT-IR, SEM, TEM v DTA-TGA cho thy, HA v MD ó hỡnh thnh nờn vt liu composit ng nht v cu trỳc Vic tng hm lng MD ó lm cho hỡnh thỏi hc ca composit thay i v s phõn tỏn HA vo nn MD tt hn Kớch thc v tinh th ca HA to thnh rt nh, mu cú hm lng MD cao nht (90%), HA cú chiu di 8-12 nm, ng kớnh 3-5 nm Tng tỏc gia cỏc nhúm chc ca HA v MD khỏ tt 3.4.3 So sỏnh cỏc composit HA/MD vi DE khỏc Cỏc h composit HA/polyme trờn u cha HA v cỏc polysaccarit xut phỏt t tinh bt v cú s bin i v lng phõn t trung bỡnh tng ng vi chiu di mch phõn t v c c trng bng giỏ tr DE Tinh bt sn cú DE cha b thy phõn, cú mch phõn t di nht, mc thy phõn ca cỏc dn xut ca nú ngy cng tng, n MD25 (DE 25) l polysaccarit cú lng phõn t trung bỡnh nh nht v mch phõn t l ngn nht Tng tỏc gia HA vi tinh bt v cỏc dn xut ca nú l ging nhau, ch yu thụng qua nguyờn t canxi v nhúm chc OH Tuy nhiờn, s khỏc v DE tng ng vi chiu di v cu trỳc mch phõn t polyme ó lm bin i cỏc c trng ca composit to thnh Vi tinh bt sn, composit HA/TBS cha cỏc ht tinh th HA hỡnh tr, khỏ ging vi HA nguyờn cht, hin tng kt gia cỏc ht c hn ch mt phn nhng cũn xy iu ny l do, nguyờn liu tinh bt sn cha qua quỏ trỡnh x lý, gi nguyờn cu trỳc dng ht c bao gúi cht ch v ớt tan nc Do ú, tng tỏc gia HA v TBS composit l cha nhiu Composit cha HA v tinh bt cho thy cỏc ht HA cú cu trỳc hỡnh tr, phõn tỏn ng u nn tinh bt, tng tỏc gia hai pha l khỏ tt Dung dch tinh bt cú tỏc dng nh l mng li 3-D hn ch s ln lờn v kt ca HA Hn na, cỏc mch xon kộp ca amyloz v mch nhỏnh amylopectin tinh bt to thnh nhng l cú kớch c nanomet cú th giam cm cỏc ht tinh th HA Do ú, cỏc tinh th HA cú th b ỳc khuụn hỡnh hc nhng l ú to nờn cu trỳc HA nanomet Cỏc composit HA/MD vi giỏ tr DE tng lờn t 12, 16 n 20 cú cỏc ht tinh th HA hỡnh que, di hn so vi HA composit HA/TB Cú th l do, qua quỏ trỡnh thy phõn, mch phõn t tinh bt b ct ngn, cỏc mch nhỏnh v xon kộp ớt i, nờn khụng cũn to cỏc khong khụng gian gii hn mm tinh th HA Do ú, cỏc tinh th phỏt trin nh hng theo mch di phõn t polyme, to nờn dng hỡnh que di Mt khỏc, giỏ tr DE tng lờn 25, chiu di mch tinh bt ngn i, s lng cỏc v trớ nhúm OH phõn cc úng vai trũ to mm v nh hng cho HA tng lờn iu ny dn n hỡnh thnh mt s lng ln cỏc mm tinh th HA Do s gii hn v nng cỏc ion Ca2+, PO43-, OH- dung dch, quỏ trỡnh phỏt trin mm tinh th HA khụng tip tc xy Vỡ th, tinh th HA hỡnh thnh composit HA/MD25 cú tinh th rt thp v kt hp hon ton vi MD to nờn vt liu lai vụ c-hu c 3.5 Nghiờn cu tng hp composit HA/alginat (HA/alg) v HA/oligoalginat (HA/olig) 3.5.1 Nghiờn cu tng hp composit HA/alginat (HA/alg) Composit HA/alg c ch to theo phng phỏp kt ta trc tip vi t l thnh phn khỏc v kho sỏt cỏc c trng Gin XRD (Hỡnh 3.53) ca cỏc mu xỏc nhn ch cú HA n pha, kớch thc nanomet c to thnh cỏc composit Kớch thc v tinh th ca HA gim xung rt thp hm lng alg tng lờn HG7 HG5 HG3 HG1 Hỡnh 3.53 Gin XRD ca cỏc composit HA/alg Ph FT-IR ca cỏc mu composit HA/alg (Hỡnh 3.56) cho thy, alginat composit ó cú s thay i ỏng chỳ ý, di ph ti 1644 v 1438 cm-1 ban u c trng cho dao ng húa tr bt i xng v i xng ca nhúm COO- chuyn mnh v s súng thp hn (16121619, 1416-1419 cm-1) iu ny chng t, s tng tỏc gia HA v alginat ó xy mc phõn t v ch yu l nguyờn t Ca vi nhúm COO- Hỡnh 3.56 Ph FT-IR ca alg v cỏc composit HA/alg Kt hp cỏc phõn tớch t XRD, SEM, TEM v FT-IR chng t hai pha (HA v alginat) vt liu composit ó kt hp hon ton to nờn vt liu lai vụ c-hu c 3.5.2 c trng cỏc oligome ca alginat kho sỏt nh hng ca cỏc polyme khỏc ca alginat n s to thnh composit HA/olig Alginat c thy phõn bng H3PO4 to thnh cỏc oligoalginat giu cỏc GG (kớ hiu A1) v MM (kớ hiu A2) Bng cỏc phng phỏp XRD, FT-IR v NMR chng t cỏc oligoalginat ó c tỏch vi sch cao 3.5.3 Nghiờn cu tng hp composit HA/olig Sau c tỏch, hai oligoalginat c s dng tng hp cỏc composit HA/olig (kớ hiu HA1 v HA2) theo phng phỏp kt ta trc tip v kho sỏt cỏc c trng Gin XRD ca cỏc mu HA/olig (Hỡnh 3.65) u cú cỏc vch nhiu x c trng cho pha tinh th HA, nhiờn cỏc vch m rng v chng lp lờn Mt khỏc, mu HA2 cũn cú th quan sỏt rừ cỏc vch nhiu x c trng pha HA, cũn mu HA1 cho thy, cỏc vch khụng tỏch bit m m rng to nờn cỏc vựng nhiu x iu ny chng t, tinh th HA to thnh cú mt oligome A1 cú kớch thc v tinh th thp hn so vi oligome A2 HA2 HA1 Hỡnh 3.65 Gin XRD ca cỏc mu HA/olig S thay i ph hng ngoi ca hai mu chng t tng tỏc gia oligome A1 v A2 vi HA l cú s khỏc bit Tng tỏc gia HA v alginat ó c xỏc nhn l cỏc nhúm cacboxyl tng tỏc tnh in vi ion canxi Tuy nhiờn, cu trỳc gp np ca cỏc GG mi to thnh khong khụng gian cỏc ion canxi i vo, to phc OOC-Ca-COO- dng hp trng, cũn vi cỏc MM thỡ ch l tng tỏc tnh in Vỡ th, tng tỏc gia HA vi oligome A1 (giu cỏc GG) s khỏc vi oligome A2 (giu cỏc MM) cỏc composit HA/olig Hỡnh 3.66 Ph FT-IR ca cỏc mu HA/oligoalginat nh TEM cỏc mu composit (Hỡnh 3.68) cho bit, mu HA1 cú cu trỳc hon ton ng nht, khụng quan sỏt thy ht HA v nn oligoalginat riờng bit HA1 HA2 Hỡnh 3.68 nh TEM ca cỏc mu HA/olig mu HA2, cỏc tinh th HA hỡnh kim, di khong 20-40 nm, ng kớnh 5-7 nm, phõn tỏn ng u trờn nn oligoalginat Nhn xột: Nh vy, bng vic thay i hm lng v cu trỳc alginat cú th iu chnh cu trỳc, hỡnh thỏi hc, s phõn tỏn v tng tỏc gia tinh th HA vi pha hu c composit Cỏc composit HA/alg v HA/olig to thnh bng phng phỏp kt ta trc tip u mang c im, HA cú kớch thc nanomet, tinh th thp, tng tỏc vi polyme tng t nh HA sinh hc im khỏc gia cỏc h composit cha HA v alginat, oligoalginat v cỏc dn xut t tinh bt chớnh l tng tỏc gia HA v polyme Cỏc composit cha HA v dn xut t tinh bt tng tỏc ch yu qua nguyờn t canxi v nhúm OH Cũn composit HA/alginat l tng tỏc gia nguyờn t canxi v nhúm COOH Vi cỏc iu kin tng hp ó a mi h, cỏc composit HA/polyme u cha HA n pha, kớch thc nanomet vt liu composit HA/tinh bt sn, kh nng phõn tỏn HA trờn nn tinh bt sn cha cao, cũn hin tng kt Vi composit HA/tinh bt, ht HA hỡnh tr phõn tỏn khỏ tt trờn nn tinh bt Cỏc composit HA/maltodextrin, HA/alginat v HA/oligoalginat cha HA cú kớch thc nh nht, phõn tỏn ng u v tng tỏc tt vi polyme Riờng vi MD25 v oligoalginat giu G ó to vt liu lai vụ c-hu c HA/polyme cú nhng ng dng c bit y sinh hc KT LUN V KIN NGH Kt lun ó thnh cụng vic tng hp nano HA bng phng phỏp kt ta vựng nhit thp (0oC v di 0oC), sn phm bt HA thu c u n pha, kớch thc nanomet v tinh th thp Hin tng kt gia cỏc ht xy mnh Kớch thc ht gim xung theo nhit nhng s thay i khụng ln so vi vựng nhit cao ó tng hp thnh cụng v kho sỏt mt s yu t nh hng quỏ trỡnh ch to cỏc nanocomposit HA/TB theo hai phng phỏp: phng phỏp trn v phng phỏp kt ta trc tip Tỏc dng lm gim kớch thc, tinh th, iu chnh hỡnh thỏi hc v phõn tỏn HA ca tinh bt composit ch to bng phng phỏp kt ta trc tip l vt tri hn so vi phng phỏp trn So vi HA c ch to vựng nhit thp khụng cú mt tinh bt, HA cỏc composit cú kớch thc nh v tinh th thp hn nhiu, phõn tỏn ng u v tng tỏc tt vi tinh bt ó tng hp thnh cụng cỏc nanocomposit HA/TBS, HA/MD vi DE 12, 16, 20, 25 bng phng phỏp kt ta trc tip v xỏc nh c mi quan h gia DE ca MD n cỏc c trng ca sn phm DE cng cao, kớch thc v tinh th ca HA composit cng nh Riờng i vi nanocomposit HA/MD vi DE 25, ó ch to c vt liu lai vụ c-hu c cp phõn t vi cu trỳc ng nht cha HA tng t HA sinh hc õy l im mi ca lun ỏn ó tng hp thnh cụng cỏc nanocomposit HA/alginat v HA/oligoalginat theo phng phỏp kt ta trc tip v xỏc nh c mi quan h gia cu trỳc alginat n cỏc c trng ca composit T nhng kt qu c trng nh XRD, FT-IR, SEM, TEM v TGA-DTA ó khng nh thnh cụng vic to h vt liu lai vụ c-hu c õy cng l im mi ca lun ỏn T kt qu nghiờn cu hai h nanocomposit HA/polyme vi polyme t tinh bt v t alginat, ó phõn bit c tng tỏc gia HA v cỏc dn xut ca tinh bt (tng tỏc gia nguyờn t canxi v nhúm OH) v alginat (tng tỏc gia nguyờn t canxi v nhúmCOOH dng phc hp trng) õy cng chớnh l im mi ca lun ỏn Cỏc kt qu nghiờn cu ny m kh nng tng hp vt liu sinh hc nanocomposit HA/polyme c iu chnh v cu trỳc v tớnh cht bng cỏch thay i phng phỏp, iu kin phn ng v cu trỳc polyme phự hp cho nhng ng dng y sinh hc khỏc Kin ngh Cn cú cỏc nghiờn cu sõu hn xỏc nh cỏc ng dng c th ca vt liu nanocomposit HA/polyme i vi composit s dng lm vt liu cy ghộp mụ xng, cn nộn, ộp composit dng bt thnh dng xp v ỏnh giỏ tớnh tng thớch sinh hc qua cỏc phộp th in vitro, in vivo Xỏc nh tớnh cht c lý, kớch thc l xp, s phõn b ca l xp v tc phõn hy sinh hc phự hp cho vt liu cy ghộp phu thut chnh hỡnh i vi composit mang v nh chm thuc, cn ỏnh giỏ kh nng mang v tc nh thuc phự hp mụi trng sinh lý c th Vi nh hng s dng nanocomposit HA/polyme dng bt lm thc phm chc nng v thuc b sung canxi, nghiờn cu tip theo ca chỳng tụi s l ỏnh giỏ tớnh tng thớch sinh hc, hot tớnh sinh hc v kh nng hp thu ca c th Ngoi cn kim tra cỏc ch tiờu v an ton, n nh, nhim khun v c tớnh dc ng hc ca vt liu õy l loi vt liu c s dng trc tip cho c th ngi, vy cn cú s tham gia ca cỏc nh nghiờn cu thuc cỏc lnh vc sinh hc, y hc v dc hc DANH MC CC CễNG TRèNH KHOA HC CễNG B Nguyn Th Lan Hng, o Quc Hng, Phan Th Ngc Bớch, Tng hp bt hydroxyapatit bng phng phỏp kt ta vựng nhit thp, Tp Húa hc, 2012, 50(5B), 250-253 Nguyn Th Lan Hng, o Quc Hng, Phan Th Ngc Bớch, nh hng ca nhit phn ng n cỏc c trng ca compozit hydroxyapatit/tinh bt tng hp bng phng phỏp kt ta trc tip, Tp Húa hc, 2013, 51(2A), 125-129 Nguyn Th Lan Hng, o Quc Hng, Phan Th Ngc Bớch, Synthesis of hydroxyapatite/starch composite by precipitation method, Tp Húa hc, 2013, 51(3AB), 255-259 Nguyn Th Lan Hng, o Quc Hng, Phan Th Ngc Bớch, nh hng ca nhit phn ng n mt s c trng ca compozit hydroxyapatit/maltodextrin tng hp bng phng phỏp kt ta trc tip, Tp Húa hc, 2013, 51(3AB), 245-248 Nguyn Th Lan Hng, o Quc Hng, Phan Th Ngc Bớch, nh hng ca hm lng maltodextrin n cỏc c trng ca compozit hydroxyapatit/maltodextrin c tng hp bng phng phỏp kt ta trc tip, Tp Húa hc, 2013, 51(6ABC), 436-440 Nguyn Th Lan Hng, o Quc Hng, Phan Th Ngc Bớch, Tng hp compozit hydroxyapatit/maltodextrin (DE = 13-17) bng phng phỏp kt ta trc tip, Tp Húa hc, 2014, 52(5A), 119-123 Phm Th Ngc Bớch, Nguyn Th Lan Hng, o Quc Hng, V Duy Hin, nh hng ca hm lng alginat n c trng ca compozit canxi hydroxyapatit/alginat c tng hp bng phng phỏp kt ta trc tip, Tp Húa hc, 2014, 52(5A), 270-274 Nguyen Thi Lan Huong, Dao Quoc Huong, Phan Thi Ngoc Bich, Vu Duy Hien, Nguyen Thi Hanh, Influence of starch content on the characteristics of hydroxyapatite/starch composite synthesized using insitu precipitation, Vietnam Malaysia International Chemical Congress (VMICC 2014), November 7-9, 2014, Hanoi Vietnam, 95 Nguyn Th Lan Hng, o Quc Hng, Phan Th Ngc Bớch, Hong Th Tỡnh, V Duy Hin, Nguyn Th Hnh, Tng hp nanocompozit hydroxyapatit trờn cht nn tinh bt sn (Tapioca), Tp Húa hc, 2015, 53(3e12), 228-232 10 Nguyn Th Hnh, Nguyn Th Thờu, o Quc Hng, Nguyn Th Lan Hng, Nghiờn cu tng hp hydroxyapatit t v sũ Lng Cụ bng phng phỏp kt ta, Tp Húa hc, 2015, 53(5e3), 116-121 [...]... nghiên cứu này mở ra khả năng tổng hợp vật liệu sinh học nanocomposit HA /polyme được điều chỉnh về cấu trúc và tính chất bằng cách thay đổi phương pháp, điều kiện phản ứng và cấu trúc polyme phù hợp cho những ứng dụng y sinh học khác nhau Kiến nghị Cần có các nghiên cứu sâu hơn để xác định các ứng dụng cụ thể của vật liệu nanocomposit HA /polyme Đối với composit sử dụng làm vật liệu cấy ghép mô xương, cần... vật liệu lai vô cơ-hữu cơ Đây cũng là điểm mới của luận án 5 Từ kết quả nghiên cứu hai hệ nanocomposit HA /polyme với polyme từ tinh bột và từ alginat, đã phân biệt được tương tác giữa HA và các dẫn xuất của tinh bột (tương tác giữa nguyên tử canxi và nhóm –OH) và alginat (tương tác giữa nguyên tử canxi và nhóm–COOH ở dạng phức “hộp trứng”) Đây cũng chính là điểm mới của luận án Các kết quả nghiên cứu. .. trong composit HA/MD25 có độ tinh thể rất thấp và kết hợp hoàn toàn với MD tạo nên vật liệu lai vô cơ-hữu cơ 3.5 Nghiên cứu tổng hợp composit HA/alginat (HA/alg) và HA/oligoalginat (HA/olig) 3.5.1 Nghiên cứu tổng hợp composit HA/alginat (HA/alg) Composit HA/alg được chế tạo theo phương pháp kết tủa trực tiếp với tỉ lệ thành phần khác nhau và khảo sát các đặc trưng Giản đồ XRD (Hình 3.53) của các mẫu xác... composit HA/TBS 3.4 Nghiên cứu tổng hợp các composit HA/maltodextrin (HA/MD) với DE khác nhau 3.4.1 Nghiên cứu tổng hợp các composit HA/MD với DE 12, 16, 20 và 25 Các mẫu composit HA/MD với DE bằng 12, 16, 20 và 25 (kí hiệu mẫu lần lượt HM12, HM16, HM20 và HM25) được tổng hợp bằng phương pháp kết tủa trực tiếp Ảnh hưởng của DE cũng chính là ảnh hưởng của mạch phân tử MD đến các đặc trưng của composit... sự tương tác giữa HA và alginat đã xảy ra ở mức độ phân tử và chủ yếu là ở nguyên tử Ca với nhóm COO- Hình 3.56 Phổ FT-IR của alg và các composit HA/alg Kết hợp các phân tích từ XRD, SEM, TEM và FT-IR chứng tỏ hai pha (HA và alginat) trong vật liệu composit đã kết hợp hoàn toàn tạo nên vật liệu lai vô cơ-hữu cơ 3.5.2 Đặc trưng các oligome của alginat Để khảo sát ảnh hưởng của các khối polyme khác nhau... đông khô tơi xốp và chứa HA có kích thước và độ tinh thể thấp hơn so với sấy nhiệt 3.2.4 So sánh hai phương pháp tổng hợp vật liệu composit HA/tinh bột (HA/TB) Cả hai phương pháp đều tổng hợp được các composit chứa HA đơn pha, kích thước nanomet, phân tán trong chất nền TB Bảng 3.14 trình bày kích thước và độ tinh thể của HA tổng hợp ở -15oC, ở nhiệt độ phòng và trong composit HA/TB tổng hợp theo phương... A1) và khối MM (kí hiệu A2) Bằng các phương pháp XRD, FT-IR và NMR chứng tỏ các oligoalginat đã được tách với độ sạch cao 3.5.3 Nghiên cứu tổng hợp composit HA/olig Sau khi được tách, hai oligoalginat được sử dụng để tổng hợp các composit HA/olig (kí hiệu HA1 và HA2) theo phương pháp kết tủa trực tiếp và khảo sát các đặc trưng Giản đồ XRD của các mẫu HA/olig (Hình 3.65) đều có các vạch nhiễu xạ đặc trưng. .. đã chế tạo được vật liệu lai vô cơ-hữu cơ ở cấp độ phân tử với cấu trúc đồng nhất chứa HA tương tự HA sinh học Đây là điểm mới của luận án 4 Đã tổng hợp thành công các nanocomposit HA/alginat và HA/oligoalginat theo phương pháp kết tủa trực tiếp và xác định được mối quan hệ giữa cấu trúc alginat đến các đặc trưng của composit Từ những kết quả đặc trưng như XRD, FT-IR, SEM, TEM và TGA-DTA đã khẳng định... các dải phổ đặc trưng cho cấu trúc của HA và tinh bột Hình 3.26 Phổ FT-IR của các composit HA/TB tổng hợp theo phương pháp kết tủa trực tiếp Tuy nhiên, vị trí của các dải có nhiều thay đổi so với các mẫu nguyên chất Bảng 3.9 trình bày sự thay đổi số sóng các dải đặc trưng của các nhóm chức trong HA, TB và composit HA/TB Bảng 3.9 Số sóng của các nhóm chức trong HA, TB và các composit HA/TB Số sóng (cm-1)... mang đặc điểm, HA có kích thước nanomet, độ tinh thể thấp, tương tác với polyme tương tự như HA sinh học Điểm khác nhau giữa các hệ composit chứa HA và alginat, oligoalginat và các dẫn xuất từ tinh bột chính là tương tác giữa HA và polyme Các composit chứa HA và dẫn xuất từ tinh bột tương tác chủ yếu qua nguyên tử canxi và nhóm –OH Còn trong composit HA/alginat là tương tác giữa nguyên tử canxi và nhóm ... nguyên liệu sẵn có nước góp phần tạo loại vật liệu có nhiều ưu điểm khả ứng dụng dược học y sinh học, chọn đề tài: Nghiên cứu tổng hợp đặc trưng vật liệu nanocomposit hydroxyapatit số polyme tự nhiên ... thước nanomet quan tâm nghiên cứu Một xu hướng chế tạo nanocomposit mô sinh học, vật liệu lai vô cơ-hữu với chất điền vào HA chất polyme Trong vật liệu nanocomposit HA /polyme, polyme đóng vai trò... alginat (alg)  Tổng quan tạo thành, phương pháp tổng hợp, đặc trưng ứng dụng vật liệu composit HA /polyme Chƣơng THỰC NGHIỆM VÀ CÁC PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Hóa chất nguyên liệu đầu Các polyme ban