Luận án Nghiên cứu tổng hợp và đặc trưng vật liệu nanocomposit giữa hydroxyapatit và một số polyme tự nhiên
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC
VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM
VIỆN HÓA HỌC
NGUYỄN THỊ LAN HƢƠNG
NGHI£N CøU TæNG HîP Vµ §ÆC TR¦NG
VËT LIÖU NanoCOMPOSIT GI÷A HYDROXYAPATIT
Vµ MéT Sè POLYME Tù NHI£N
Chuyên ngành: Hóa vô cơ
Mã số: 62.44.01.13
LUẬN ÁN TIẾN SĨ HÓA HỌC
Người hướng dẫn khoa học:
1. PGS. TS. Đào Quốc Hƣơng
2. PGS. TS. Phan Thị Ngọc Bích
HÀ NỘI – 2015
LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan, đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi dưới sự hướng
dẫn của PGS.TS. Đào Quốc Hương và PGS.TS. Phan Thị Ngọc Bích. Hầu hết các
số liệu, kết quả trong luận án là nội dung từ các bài báo đã và sắp được xuất bản của
tôi và các thành viên của tập thể khoa học. Các số liệu, kết quả nghiên cứu được
trình bày trong luận án là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ
công trình nào khác.
Hà Nội, tháng 12 năm 2015
Tác giả
Nguyễn Thị Lan Hƣơng
LỜI CẢM ƠN
Với lòng kính trọng và biết ơn sâu sắc, tôi xin gửi lời cảm ơn tới hai người
Thầy của tôi là PGS.TS. Đào Quốc Hương và PGS.TS. Phan Thị Ngọc Bích, những
người Thầy đã hết lòng hướng dẫn, giúp đỡ và tạo mọi điều kiện thuận lợi nhất cho
tôi hoàn thành bản luận án. Các Thầy đã tận tình chỉ bảo tôi cả về lĩnh vực khoa học
cũng như trong cuộc sống. Sự tận tâm dạy bảo của các Thầy đã giúp tôi ngày càng
vững bước hơn trên con đường nghiên cứu khoa học mà mình đã lựa chọn.
Trong quá trình thực hiện luận án, tôi đã nhận được sự giúp đỡ nhiệt tình của
các cán bộ nghiên cứu thuộc Viện Hóa học, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ
Việt Nam. Nhân dịp này tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành đến các cô chú, anh chị
em thuộc Phòng Vô cơ, Viện Hóa học, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt
Nam, những người đã luôn giúp đỡ, khích lệ, động viên và dành những tình cảm tốt
đẹp cho tôi trong suốt thời gian làm luận án.
Tôi xin gửi lời cảm ơn tới Ban lãnh đạo Viện Hóa học, Phòng Quản lý
Tổng hợp đã luôn quan tâm tới tiến độ công việc và tạo mọi điều kiện thuận lợi
cho tôi học tập, nghiên cứu và làm việc.
Tôi xin chân thành cảm ơn Ban Chủ nhiệm Khoa Sư phạm Hóa – Sinh - Kỹ
thuật Nông nghiệp, Ban Giám hiệu Trường Đại học Đồng Tháp đã tạo mọi điều
kiện thuận lợi cho tôi về thời gian trong quá trình học tập nghiên cứu.
Tôi xin cảm ơn Chương trình Khoa học và Công nghệ trọng điểm cấp Nhà
nước “Nghiên cứu, ứng dụng và phát triển công nghệ sau thu hoạch” (KC.07/11-15)
của Bộ Khoa học và Công nghệ đã hỗ trợ kinh phí thực hiện nghiên cứu này.
Nhân dịp này, tôi muốn dành những tình cảm sâu sắc nhất, trân trọng nhất và
xin kính tặng thành quả nhỏ bé mà tôi đạt được tới những người thân trong gia đình:
Ba Mẹ - những người đã hết lòng nuôi dạy tôi khôn lớn, luôn động viên hỗ trợ tôi
về mọi mặt, các anh chị em đã chia sẻ những khó khăn, thông cảm và giúp đỡ tôi.
Cuối cùng tôi xin dành những tình cảm đặc biệt tới gia đình nhỏ thân yêu của
tôi, đó là chồng và con gái tôi, những người đã luôn sẻ chia, giúp đỡ, cho tôi nghị
lực và tinh thần để hoàn thành luận án, là nguồn động viên giúp tôi vượt qua mọi
khó khăn và thử thách trong cuộc sống.
Tác giả
Nguyễn Thị Lan Hƣơng
MỤC LỤC
Trang
MỞ ĐẦU ....................................................................................................................1
Chƣơng 1. TỔNG QUAN .........................................................................................4
1.1. Hydroxyapatit (HA - Ca10(PO4)6(OH)2)...........................................................4
1.1.2. Tính chất .......................................................................................................7
1.2. Polyme tự nhiên..................................................................................................8
1.2.1. Tinh bột (TB).................................................................................................9
1.2.2. Maltodextrin (MD)......................................................................................14
1.2.3. Alginat (Alg) ...............................................................................................16
1.3. Vật liệu composit HA/polyme .........................................................................20
1.3.4. Ứng dụng của composit HA/polyme ...........................................................34
2.1. Hóa chất và các nguyên liệu đầu.....................................................................38
2.2. Tổng hợp HA ở vùng nhiệt độ thấp................................................................42
2.3.1. Composit HA/tinh bột (HA/TB) ..................................................................43
2.3.2. Composit HA/tinh bột sắn (HA/TBS)..........................................................45
2.4. Các phƣơng pháp xác định đặc trƣng............................................................46
3.1.1. Đặc trưng XRD ...........................................................................................50
3.1.2. Đặc trưng SEM ...........................................................................................51
3.1.3. Đặc trưng FT-IR .........................................................................................53
3.1.4. Đặc trưng nhiệt...........................................................................................54
3.2.1. Phương pháp trộn HA bột ..........................................................................55
3.2.2. Phương pháp trộn HA huyền phù...............................................................59
3.2.3. Phương pháp kết tủa trực tiếp ....................................................................71
3.3.1. Đặc trưng XRD ...........................................................................................90
3.3.2. Đặc trưng SEM và TEM .............................................................................91
3.3.3. Đặc trưng FT-IR .........................................................................................93
3.3.4. Đặc trưng nhiệt...........................................................................................94
khác nhau.................................................................................................................95
với DE 12...............................................................................................................99
(HA/olig).................................................................................................................106
3.5.2. Đặc trưng các oligome của alginat ..........................................................113
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ..............................................................................122
DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC ĐÃ CÔNG BỐ
PHỤ LỤC
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT
1. Viết tắt
CaP: Canxi photphat
DE: Đương lượng đường khử - Destrose Equivalent
DP: Độ polyme hóa - Degree of Polymerization
DTA: Phân tích nhiệt vi sai - Differential Thermal Analysis
FT-IR: Phổ hồng ngoại biến đổi Fourier - Fourier Transform Infrared Spectroscopy
GPC: Sắc ký thẩm thấu gel - Gel Permeation Chromatography
HA: Hydroxyapatit - Ca10(PO4)6(OH)2
PDI: Độ phân tán khối lượng phân tử - Polydispersity Index
SEM: Hiển vi điện tử quét - Scanning Electron Microscopy
TEM: Hiển vi điện tử truyền qua - Transmission Electron Microscopy
TGA: Phân tích nhiệt trọng lượng -Thermal Gravimetric Analysis
XRD: Nhiễu xạ tia X - X-Ray Diffraction
2. Kí hiệu
alg: alginat
D:
G:
M:
Kích thước tinh thể trung bình của HA tính theo công thức Scherrer
-L-guluronic
-D-mannuronic
MD: Maltodextrin
Mw: Khối lượng phân tử trung bình
olig: oligoalginat
PVA: Poly(vinyl alcohol)
PAA: Polyacrylic axit
PCL: Poly (-caprolacton)
TB: Tinh bột
TBS: Tinh bột sắn
XC: Độ tinh thể của HA
DANH MỤC HÌNH
Trang
mạch alginat........................................................................................16
đế Au....................................................................................................22
trộn huyền phù.....................................................................................62
huyền phù.............................................................................................63
độ khác nhau .......................................................................................64
nước và etanol .....................................................................................66
khác nhau............................................................................................74
kết tủa trực tiếp....................................................................................75
khác nhau ............................................................................................78
khác nhau............................................................................................82
khác nhau............................................................................................83
MỞ ĐẦU
Hydroxyapatit (HA) là thành phần chính trong chất khoáng sinh học của
xương, răng và các mô cứng của động vật có xương sống. Chất khoáng sinh học
chiếm 65-70% khối lượng của xương, nước chiếm khoảng 5-8% và phần còn lại là
pha hữu cơ, mà chủ yếu là collagen. Collagen đóng vai trò là chất nền cho sự lắng
đọng và tăng trưởng của pha tinh thể HA.
Trong nhiều thập kỷ qua, việc nghiên cứu tổng hợp HA đã được các nhà
khoa học vật liệu quan tâm do tính tương thích sinh học cao, gần gũi với các
polyme sinh học và có khả năng tạo xương tốt. Hiện nay, HA là vật liệu được lựa
chọn cho các ứng dụng y sinh khác nhau, ví dụ: thay thế cho xương và các khuyết
tật nha chu, cấy ghép tai giữa, hệ thống kỹ thuật mô, tác nhân truyền dẫn thuốc, điều
trị bệnh loãng xương, vật liệu nha khoa và lớp phủ hoạt tính sinh học lên miếng cấy
ghép xương bằng kim loại...
Các nghiên cứu cũng chỉ ra rằng, vật liệu HA kích thước nanomet có tính
tương thích, tái hấp thu và hoạt tính sinh học cao hơn nhiều so với vật liệu có
kích thước micromet. Ở kích thước siêu mịn, các hạt nano HA có hoạt tính bề
mặt cao do đó nhanh chóng giải phóng các ion canxi tương tự như apatit sinh
học. Vì vậy, trong những năm gần đây, gốm sinh học và composit sinh học chứa
HA kích thước nanomet rất được quan tâm nghiên cứu.
Một xu hướng mới hiện nay là chế tạo các nanocomposit mô phỏng sinh học,
vật liệu lai vô cơ-hữu cơ với chất điền vào là HA và chất nền là các polyme. Trong
các vật liệu nanocomposit HA/polyme, polyme đóng vai trò là chất nền cung cấp
các vị trí tạo mầm, điều chỉnh sự phát triển và hình thái học của tinh thể nano HA.
Sự hình thành liên kết hóa học giữa HA và polyme, như liên kết hydro, lực Van der
Waals, hoặc phức chất cacboxyl-Ca-cacboxyl,… cho phép phân tán đồng đều HA
trong pha hữu cơ.
Các polyme tổng hợp như poly(L-lactic), poly(vinyl alcohol), poly(-
caprolacton)… đã được sử dụng. Tuy nhiên, polyme tự nhiên thường được ưa
chuộng hơn do chúng tương thích, không độc, gần gũi với hệ sinh học. Chúng có
1
thể là các protein như: collagen, gelatin,… hoặc các polysaccarit như: chitosan, tinh
bột, alginat, dextran, chondroitin sunfat và các dẫn xuất.
Ở nước ta, từ năm 2005, đã có những công bố bước đầu nghiên cứu tổng hợp
HA đơn chất dạng bột, xốp, màng định hướng ứng dụng trong dược học và y sinh
học. Riêng vật liệu composit HA/polyme mới chỉ có một số ít nghiên cứu chế tạo
composit chứa HA với chitosan, collagen, PLA...
Mặt khác, là một nước nhiệt đới, chúng ta có nguồn tinh bột từ ngũ cốc và
alginat từ rong biển rất phong phú. Để tận dụng nguồn nguyên liệu sẵn có trong
nước và góp phần tạo ra một loại vật liệu có nhiều ưu điểm và khả năng ứng dụng
trong dược học và y sinh học, chúng tôi chọn đề tài: “Nghiên cứu tổng hợp và đặc
trưng vật liệu nanocomposit giữa hydroxyapatit và một số polyme tự nhiên”.
Mục tiêu của luận án
Nghiên cứu tổng hợp được các composit chứa HA với một số polysaccarit từ
ngũ cốc và rong biển Việt Nam:
- HA/tinh bột, HA/tinh bột sắn;
- HA/maltodextrin với các DE khác nhau;
- HA/alginat và HA/oligoalginat.
Xác định các đặc trưng và đưa ra được mối liên hệ giữa đặc trưng của
composit HA/polyme và các thông số cấu trúc của polyme.
Nội dung của luận án
Để hoàn thành các mục tiêu đề ra, luận án bao gồm các nội dung nghiên cứu sau:
1. Tổng hợp HA ở vùng nhiệt độ thấp (-15, -10, 0oC), nhằm làm giảm kích
thước, độ tinh thể của HA và để so sánh với pha HA trong các vật liệu composit
HA/polyme.
2. Nghiên cứu chế tạo composit HA/tinh bột bằng hai phương pháp: phương
pháp trộn và phương pháp kết tủa trực tiếp. Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến đặc
trưng của sản phẩm như tỉ lệ thành phần, nhiệt độ, dung môi, tốc độ cấp axit, sóng
siêu âm, kỹ thuật làm khô. Từ đó, lựa chọn phương pháp và điều kiện thích hợp để
tổng hợp các composit tiếp theo.
3. Tổng hợp các composit HA/tinh bột sắn, HA/maltodextrin với DE khác
2
nhau bằng phương pháp đã lựa chọn. Khảo sát ảnh hưởng của giá trị DE đến đặc
trưng của các composit.
4. Điều chế oligome của alginat, tổng hợp và khảo sát các đặc trưng của
composit HA/alginat, HA/oligoalginat.
3
Chƣơng 1
TỔNG QUAN
1.1. Hydroxyapatit (HA - Ca10(PO4)6(OH)2)
1.1.1. Tình hình nghiên cứu, ứng dụng và phương pháp điều chế
Các muối canxi photphat (CaP) là thành phần khoáng trong xương và răng
của động vật có xương sống [1-4]. Xương và các mô cứng khác có thể được xem là
vật liệu composit tự nhiên gồm chất khoáng sinh học gắn trong chất nền polyme,
các chất hữu cơ khác và nước [1, 3]. Pha khoáng sinh học là một hoặc nhiều loại
muối CaP, chiếm 65-70% khối lượng của xương, nước chiếm khoảng 5-8% và phần
còn lại là pha hữu cơ, mà chủ yếu là collagen [1-3, 5]. Collagen đóng vai trò là chất
nền cho sự lắng đọng và tăng trưởng của các chất khoáng [1, 3, 6, 7]. Trong số các
muối CaP, hydroxyapatit (HA) với công thức Ca10(PO4)6(OH)2 là thành phần chủ
yếu của pha khoáng sinh học [2, 3]. Trong nhiều thập kỷ qua, việc nghiên cứu tổng
hợp HA đã được các nhà khoa học vật liệu quan tâm do tính tương thích sinh học
tuyệt vời [8, 9], gần gũi với các polyme sinh học [10, 11] và có khả năng dẫn xương
tốt [12, 13]. HA đã được chứng minh là có thể thúc đẩy sự phát triển của xương mới
thông qua cơ chế dẫn xương mà không gây ra độc tính cục bộ hoặc toàn thân, viêm
hoặc dị ứng [12, 14-16]. Khi cấy ghép vật liệu gốm chứa HA vào cơ thể, một lớp
mô mới được hình thành trên bề mặt của nó và góp phần vào sự liên kết của các mô
cấy vào xương, dẫn đến định hình vượt trội mô cấy đến các mô xung quanh [14-17].
Hơn nữa, một số nghiên cứu cho thấy HA hoặc các muối CaP có thể được khai thác
như một hợp chất mô hình để nghiên cứu quá trình khoáng hóa sinh học trong cơ
thể con người [6, 7, 18-22]. Các nghiên cứu gần đây cũng đã chỉ ra rằng, các hạt
HA ức chế sự phát triển của nhiều loại tế bào ung thư [23, 24]. Hiện nay, HA là vật
liệu được lựa chọn cho các ứng dụng y sinh học khác nhau, ví dụ: thay thế cho
xương và các khuyết tật nha chu [25, 26], ổ răng [27], cấy ghép tai giữa [28], hệ
thống kỹ thuật mô [29], tác nhân truyền dẫn thuốc [30], điều trị bệnh loãng xương
[31], vật liệu nha khoa và lớp phủ hoạt tính sinh học lên miếng cấy ghép xương
bằng kim loại [32]. Ngoài lĩnh vực dược học và y sinh học, HA và các muối CaP
ngày càng được ứng dụng trong nhiều ngành công nghiệp khác. Ví dụ: chất xúc tác
4
cho các phản ứng cộng hợp kiểu Michael và oxy hóa metan [33, 34], nguyên liệu
phát laser [35], vật liệu huỳnh quang [36], dây dẫn ion và cảm biến khí [37]. HA
tổng hợp cũng có thể được sử dụng trong phương pháp sắc ký cột để tách phân đoạn
đơn giản và nhanh chóng các protein và axit nucleic [38, 39]. Hơn nữa, HA còn là
vật liệu có giá trị cho quá trình xử lý nước và hấp phụ kim loại nặng trong đất [40].
Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng, vật liệu HA kích thước nanomet có tính tương
thích, tái hấp thu sinh học và hoạt tính sinh học cao hơn nhiều so với vật liệu có
kích thước micro [41, 42]. Bởi vì ở kích thước siêu mịn, các hạt nano HA có hoạt
tính bề mặt cao, do đó nhanh chóng giải phóng các ion canxi tương tự như apatit
sinh học. Ngoài ra, phản ứng khử khoáng ở men răng và xương có thể bị ức chế khi
kích thước hạt đạt đến mức nanomet, vì thế ngăn ngừa bệnh sâu răng và loãng
xương [43]. Một số nghiên cứu cũng cho thấy, nano HA có khả năng giảm đáng kể
tế bào chết do tự hủy hoại nên cải thiện sự tăng sinh tế bào và hoạt tính tế bào liên
quan đến sự phát triển xương [44]. Vì vậy, trong những năm gần đây, gốm sinh học
và composit sinh học chứa HA kích thước nanomet được xem là các vật liệu hứa
hẹn nhất cho một loạt các ứng dụng y sinh học [46-48].
Để phản ánh sự quan tâm ngày càng tăng trong việc nghiên cứu chế tạo vật
liệu HA, M. Sadat-Shojai đã tìm kiếm các nghiên cứu trong cơ sở dữ liệu Scopus,
kết quả cho thấy số lượng các ấn phẩm về các dạng vật liệu chứa HA tăng lên gấp
ba lần từ năm 1999 đến 2011 [49]. Tuy vậy, việc điều chế HA với các đặc trưng xác
định vẫn là một thách thức thú vị. Cụ thể là tìm ra một phương pháp mới có thể
kiểm soát chính xác cấu trúc tinh thể, thành phần hóa học, độ tinh thể hóa, sự phân
bố kích thước, trạng thái kết tập vẫn là động lực chính cho các nhà nghiên cứu vật
liệu chứa HA hiện nay trên thế giới [17, 48].
Đã có rất nhiều phương pháp tổng hợp HA được phát triển. Nhìn chung, có
thể phân loại thành năm nhóm phương pháp: phương pháp khô bao gồm phản ứng
pha rắn và hóa cơ; phương pháp ướt gồm kết tủa, sol-gel, nhũ tương, siêu âm, thủy
nhiệt; quá trình nhiệt độ cao gồm phân hủy và thiêu kết; tổng hợp từ các nguồn gen
sinh học và nhóm thứ năm kết hợp nhiều phương pháp.
Tuỳ thuộc vào mục đích ứng dụng, có thể lựa chọn phương pháp điều chế
phù hợp. Để tổng hợp HA dạng bột, các phương pháp ướt thường được sử dụng, bởi
5
ưu điểm của nó là có thể điều chỉnh được kích thước của hạt theo mong muốn.
Trong đó, phương pháp kết tủa hóa học được sử dụng nhiều nhất, chiếm đến 25%
trong tổng số các nghiên cứu từ năm 1999 đến 2011 [49]. Có nhiều quy trình khác
3-
nhau để kết tủa HA từ các ion Ca2+ và PO4 , có thể phân ra thành hai cách chính:
3-
Thứ nhất là kết tủa từ các muối chứa ion Ca2+ và PO4 dễ tan trong nước, các
muối hay được dùng là Ca(NO3)2, CaCl2, (NH4)2HPO4, NH4H2PO4… Phản ứng diễn
ra theo phương trình (1.1) được coi là phương pháp cơ bản để tổng hợp HA [50]:
10Ca(NO3)2 + 6(NH4)2HPO4 + 8NH4OH Ca10(PO4)6(OH)2 + 20NH4NO3 + 6H2O (1.1)
Thứ hai là kết tủa từ các hợp chất chứa Ca2+ ít tan hoặc không tan trong
nước. Phản ứng xảy ra giữa Ca(OH)2, CaO, CaCO3… với axit H3PO4 tạo thành HA
trong môi trường kiềm [51]. Ví dụ:
10Ca(OH)2 + 6H3PO4 = Ca10(PO4)6(OH)2 + 18H2O
(1.2)
Ở nước ta, việc nghiên cứu tổng hợp các hợp chất vô cơ có khả năng ứng
dụng làm vật liệu sinh học nói chung và vật liệu HA nói riêng còn nhiều hạn chế.
Năm 2005, lần đầu tiên nhóm nghiên cứu của Đỗ Ngọc Liên tại Viện Công nghệ Xạ
hiếm đã triển khai đề tài chế thử gốm HA theo công nghệ của Italia và đã bước đầu
thử nghiệm thành công trên động vật [52]. Khoa Hoá học, Đại học Bách khoa Hà
Nội đã nghiên cứu và công bố kết quả sơ bộ về phương pháp tổng hợp bột và màng
gốm HA [53]. Từ năm 2005 đến nay, Viện Hoá Học - Viện Hàn lâm Khoa học và
Công nghệ Việt Nam đã công bố các kết quả nghiên cứu chế tạo HA bột kích thước
nanomet bằng phương pháp hoá học từ Ca(OH)2 và Ca(NO3)2 [54, 55]. Các nghiên
cứu đã được ứng dụng vào sản xuất bột HA làm nguyên liệu cho một số thực phẩm
chức năng bổ sung canxi như Fecafovit, Caotot, Growbust, Viên dưỡng khớp…Vũ
Duy Hiển [56] đã nghiên cứu chế tạo HA xốp bằng phương pháp nén ép - thiêu kết
HA bột với các chất tạo xốp chitosan, xenlulo, đường sacaro và phương pháp phản
ứng pha rắn giữa Ca(OH)2 và Ca3(PO4)2. Việc chế tạo gốm HA từ khung xốp tự
nhiên của san hô, mai mực, vỏ sò… bằng phản ứng thuỷ nhiệt ở áp suất cao cũng đã
được thực hiện.
Riêng về vật liệu composit HA/polyme, một số nghiên cứu chế tạo đã được
công bố trong những năm gần đây. Bằng phương pháp đồng kết tủa từng bước, Lê
Anh Tuấn và các cộng sự đã tổng hợp được các composit HA/collagen với tỉ lệ
6
thành phần khác nhau và khảo sát các đặc trưng của chúng [57]. Đinh Thị Mai
Thanh và các cộng sự [58] đã nghiên cứu chế tạo nanocomposit HA/PLA dạng xốp
ứng dụng làm vật liệu cấy ghép xương trong phẫu thuật chỉnh hình. Bằng phương
pháp trộn nóng chảy kết hợp với sử dụng chất tương hợp polyetylen oxit (PEO) và
chất tạo xốp NaCl đã chế tạo được nanocomposit có tính chất cơ lý tương tự như
xương. Các thử nghiệm in vitro của nanocomposit HA/PLA trong dung dịch giả
dịch thể người (Simulated Body Fluids-SBF) đã được thực hiện. Nguyễn Kim Ngà
và cộng sự [59] cũng đã thực hiện chế tạo vật liệu composit HA/PLA theo phương
pháp mô phỏng sinh học. Kích thước và sự phân bố lỗ xốp của vật liệu khung xốp
tương tự như cấu trúc xương tự nhiên, đồng thời sự kết dính và tăng sinh tế bào là
khá tốt.
1.1.2. Tính chất
HA tinh thể có màu trắng, trắng ngà, vàng nhạt hoặc xanh lơ, tuỳ theo điều
kiện hình thành, kích thước hạt và trạng thái tập hợp [60]. HA có nhiệt độ nóng
chảy 1760oC và nhiệt độ sôi 2850oC, độ tan trong nước 0,7 g/l, khối lượng mol phân
tử 1004,60 g, khối lượng riêng là 3,156 g/cm3, độ cứng theo thang Mohs bằng 5.
Hình thái học của tinh thể HA có rất nhiều dạng: từ hình cầu, hình sợi, hình
que đến hình phiến, tùy thuộc vào phương pháp điều chế (Hình 1.1).
Hình 1.1. Các dạng hình thái học của tinh thể HA [50]
3-
Cấu trúc ô mạng cơ sở của tinh thể HA gồm các ion Ca2+, PO4 và OH- được
sắp xếp như Hình 1.2. Ô mạng ở hệ tinh thể lục phương, thuộc nhóm không gian
P63/m với các hằng số mạng a = 0,9423 nm và c = 0,6875 nm, α = β = 900 và γ =
7
1200 [61]. Đây là cấu trúc thường gặp của HA tổng hợp, HA trong thành phần của
xương và ngà răng [62, 63].
Hình 1.2. Cấu trúc ô mạng cơ sở của tinh thể HA
HA không phản ứng với kiềm nhưng phản ứng với axit tạo thành các muối
canxi và nước:
Ca10(PO4)6(OH)2 + 2HCl
3Ca3(PO4)2 + CaCl2 + 2H2O
(1.3)
HA tương đối bền nhiệt, bị phân huỷ chậm trong khoảng nhiệt độ từ 800oC
đến 1200oC tạo thành oxy-hydroxyapatit theo phản ứng:
1) (1.4)
Ca10(PO4)6(OH)2
Ở nhiệt độ lớn hơn 1200oC, HA bị phân huỷ thành β - Ca3(PO4)2 (β – TCP)
và Ca4P2O9 hoặc CaO:
Ca10(PO4)6(OH)2-2xOx + xH2O (0
x
Ca10(PO4)6(OH)2
Ca10(PO4)6(OH)2
2β – Ca3(PO4)2 + Ca4P2O9 + H2O
3β – Ca3(PO4)2 + CaO + H2O
(1.5)
(1.6)
1.2. Polyme tự nhiên
Polyme là những hợp chất cao phân tử, cấu tạo từ các đơn vị mắt xích cơ sở
lặp đi lặp lại nhiều lần. Xuất phát từ nguồn gốc, có thể phân chia các hợp chất
polyme thành: polyme tự nhiên và polyme tổng hợp. Polyme tự nhiên hay polyme
sinh học có ba nhóm chính là protein, axit nucleic và polysaccarit. Chúng là những
đại phân tử sinh học quan trọng nhất trong khoa học sự sống. Ngày nay, polyme tự
nhiên được ứng dụng nhiều trong dược phẩm và y sinh học do chúng sẵn có, rẻ,
không độc, một số còn có khả năng phân hủy sinh học và tương thích sinh học [64,
65].
Polysaccarit là nhóm polyme sinh học phong phú nhất trong tự nhiên, được
cấu tạo bởi nhiều đơn vị monosaccarit nối với nhau bởi liên kết glicozit. Trong phân
tử, polysaccarit có nhiều nhóm ưa nước có thể liên kết với các mô tạo nên sự kết
8
Tải về để xem bản đầy đủ
155 trang
22980
Free
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Luận án Nghiên cứu tổng hợp và đặc trưng vật liệu nanocomposit giữa hydroxyapatit và một số polyme tự nhiên", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên
File đính kèm:
- luan_an_nghien_cuu_tong_hop_va_dac_trung_vat_lieu_nanocompos.pdf
