gust.edu.vngust.edu.vn/media/26/uftai-ve-tai-day26089.pdfi BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG

i

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ

CÔNG NGHỆ VIỆT NAM

HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ

-----------------------------

VÕ THỊ HẠNH

TỔNG HỢP VÀ ĐẶC TRƢNG MÀNG HYDROXYAPATIT PHA

TẠP MỘT SỐ NGUYÊN TỐ VI LƢỢNG TRÊN NỀN THÉP KHÔNG

GỈ 316L ĐỊNH HƢỚNG ỨNG DỤNG LÀM NẸP VÍT XƢƠNG

LUẬN ÁN TIẾN SỸ HÓA HỌC

HÀ NỘI – 2018

ii

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ

CÔNG NGHỆ VIỆT NAM

HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ

-----------------------------

VÕ THỊ HẠNH

TỔNG HỢP VÀ ĐẶC TRƢNG MÀNG HYDROXYAPATIT PHA TẠP

MỘT SỐ NGUYÊN TỐ VI LƢỢNG TRÊN NỀN THÉP KHÔNG GỈ

316L ĐỊNH HƢỚNG ỨNG DỤNG LÀM NẸP VÍT XƢƠNG

LUẬN ÁN TIẾN SỸ HÓA HỌC

Chuyên ngành: Hóa lý thuyết & Hóa lý

Mã số: 62440119

Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: PGS.TS. Đinh Thị Mai Thanh

iii

Hà Nội – 2018

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu,

kết quả nêu trong Luận án là trung thực và chưa từng được tác giả nào công bố trong

bất kỳ một công trình nào khác. Các dữ liệu tham khảo được trích dẫn đầy đủ.

iv

LỜI CẢM ƠN

Luận án được hoàn thành tại Viện Kỹ thuật nhiệt đới – Viện Hàn lâm Khoa

học và Công nghệ Việt Nam. Trong quá trình nghiên cứu, nghiên cứu sinh đã nhận

được nhiều sự giúp đỡ quý báu của các thầy cô, những nhà khoa học trong và ngoài

nước cũng như các đồng nghiệp, bạn bè và gia đình.

Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc và kính trọng nhất tới PGS.TS Đinh Thị

Mai Thanh, người thầy đã tận tâm hướng dẫn khoa học, khích lệ, động viên và tạo

mọi điều kiện thuận lợi nhất cho tôi trong suốt thời gian tôi làm luận án.

Tôi xin trân trọng cảm ơn Ban lãnh đạo Viện Kỹ thuật nhiệt đới cùng tập thể

cán bộ của Viện, đặc biệt là các cán bộ Phòng Ăn mòn và Bảo vệ kim loại đã quan

tâm giúp đỡ và tạo mọi điều kiện thuận lợi cho tôi trong suốt quá trình học tập và

nghiên cứu tại Viện.

Tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành tới nhóm nghiên cứu của TS. Cấn Văn

Mão (Học viện Quân Y 103) đã giúp đỡ và tạo điều kiện cho tôi hoàn thành các

nghiên cứu về thử nghiệm tế bào, thử nghiện invivo.

Tôi xin trân trọng cảm ơn GS.TS. Ghislaine Bertrand, TS.Christophe Drouet

và nhóm nghiên cứu BBP của trung tâm CIRIMAT – Đại học Toulouse Pháp

đã tận tình giúp đỡ, chia sẻ kiến thức chuyên môn và hướng dẫn tôi sử dụng các

thiết bị nghiên cứu hiện đại trong 2 tháng thực tập đầy ý nghĩa và bổ ích tại đây.

Nhân dịp này, tôi xin chân thành cảm ơn tới các thầy cô giáo và đồng nghiệp

của tôi tại Bộ môn Hóa học – Khoa Khoa học cơ bản, tới Phòng Tổ chức cán bộ và

Ban Giám hiệu Trường Đại học Mỏ – Địa chất đã ủng hộ và tạo điều kiện thuận lợi

cho tôi trong suốt thời gian làm luận án.

Cuối cùng, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành và sâu sắc nhất tới Gia

đình, bố mẹ hai bên nội ngoại, các anh chị, đặc biệt là chồng và hai con đã luôn ở

bên quan tâm, khích lệ, động viên và chia sẻ tôi trong suốt quá trình làm luận án.

Xin chân thành cảm ơn!

Nghiên cứu sinh

Võ Thị Hạnh

v

MỤC LỤC

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT ix

DANH MỤC BẢNG xiii

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ xv

MỞ ĐẦU 1

CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN 4

1.1. Tính chất của HAp 4

1.1.1. Tính chất vật lý 4

1.1.2. Tính chất hóa học 5

1.1.3. Tính chất sinh học 6

1.2. Các phương pháp tổng hợp HAp 6

1.2.1. Dạng bột 6

1.2.2. Dạng xốp và gốm xốp 7

1.2.3. Dạng compozit 7

1.2.4. Dạng màng 7

1.3. Tính chất và các phương pháp tổng hợp HAp pha tạp 9

1.3.1. Pha tạp natri 9

1.3.2. Pha tạp magiê 9

1.3.3. Pha tạp stronti 10

1.3.4. Pha tạp flo 11

1.3.5. Pha tạp đồng 12

1.3.6. Pha tạp bạc 12

1.3.7. Pha tạp kẽm 12

1.4. Thử nghiệm hoạt tính sinh học của HAp 13

1.4.1. Thử nghiệm in vitro 13

1.4.1.1. Trong dung dịch mô phỏng dịch cơ thể người 14

1.4.1.2. Trong dung dịch Ringer và dung dịch muối sinh lý 14

1.4.1.3. Thử nghiệm tế bào 15

vi

1.4.2. Thử nghiệm in vivo 15

1.5. Ứng dụng của HAp và HAp pha tạp 16

1.5.1. Làm thuốc bổ sung canxi 17

1.5.2. Làm các bộ phận để cấy ghép vào cơ thể 17

1.5.2.1. Làm răng giả và sửa chữa những khuyết tật của răng 17

1.5.2.2. Làm mắt giả 18

1.5.2.3. Làm vật liệu thay thế và sửa chữa những khuyết tật của xương 18

1.6. Tình hình nghiên cứu HAp ở trong nước 19

CHƢƠNG 2. THỰC NGHIỆM VÀ CÁC PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 22

2.1. Hóa chất và điều kiện thực nghiệm 22

2.1.1. Hóa chất 22

2.1.2. Vật liệu nền 22

2.1.3. Tổng hợp màng HAp pha tạp bằng phương pháp điện hóa 22

2.1.3.1. Hệ điện hóa 22

2.1.3.2. Tổng hợp màng HAp pha tạp natri 22

2.1.3.3. Tổng hợp màng NaHAp pha tạp magiê, stronti hoặc flo 23

2.1.3.4. Tổng hợp màng NaHAp pha tạp magiê, stronti và flo 23

2.1.4. Pha tạp một số nguyên tố vào màng NaHAp bằng phương pháp trao đổi ion 24

2.1.4.1. Tổng hợp màng NaHAp pha tạp nguyên tố đồng, bạc hoặc kẽm 24

2.1.4.2. Tổng hợp màng NaHAp pha tạp nguyên tố đồng, bạc và kẽm 24

2.1.5. Tổng hợp màng HAp pha tạp 7 nguyên tố magiê, stronti, flo, natri, đồng,

bạc và kẽm 24

2.2. Các phương pháp nghiên cứu 25

2.2.1. Các phương pháp điện hóa 25

2.2.1.1. Phương pháp quét thế động 25

2.2.1.2. Đo điện thế mạch hở theo thời gian 25

2.2.1.2. Tổng trở điện hóa 25

vii

2.2.2. Phương pháp trao đổi ion 26

2.2.3. Các phương pháp xác định thành phần và cấu trúc 26

2.2.3.1. Phổ hồng ngoại 26

2.2.3.2. Nhiễu xạ tia X 26

2.2.3.3. Hiển vi điện tử quét 27

2.2.3.4. Hiển vi lực nguyên tử 27

2.2.3.5. Tán xạ năng lượng tia X 27

2.2.3.6. Quang phổ hấp thụ nguyên tử 28

2.2.3.7. Phổ khối lượng plasma cảm ứng 28

2.2.3.8. Phương pháp UV-VIS 28

2.2.4. Các phương pháp xác định tính chất cơ lý 28

2.2.4.1. Xác định khối lượng màng HAp 28

2.2.4.2. Xác định độ bám dính 29

2.2.4.3. Xác định chiều dày màng 29

2.2.4.4. Xác định nồng độ Ca2+

hòa tan 29

2.2.4.5. Xác định tổng nồng độ sắt hòa tan 29

2.2.5. Phương pháp thử nghiệm in vitro và in vivo 29

2.2.5.1. Thử nghiệm trong dung dịch mô phỏng dịch cơ thể người 29


2.2.5.3. Thử nghiệm khả năng kháng khuẩn 31

2.2.5.4. Thử nghiệm in vivo 32

CHƢƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 34

3.1. Tổng hợp và đặc trưng của màng HAp pha tạp 34

3.1.1. Tổng hợp màng HAp pha tạp bằng phương pháp điện hóa 34

3.1.1.1. Màng HAp pha tạp natri 34

3.1.1.2. Màng NaHAp pha tạp magiê, stronti hoặc flo 44

3.1.1.3. Màng NaHAp pha tạp magiê, stronti và flo 53

viii

3.1.2. Pha tạp một số nguyên tố vào màng NaHAp bằng phương pháp trao đổi ion 63

3.1.2.1. Màng NaHAp pha tạp đồng, bạc hoặc kẽm 63

3.1.2.2. Màng NaHAp pha tạp đồng, bạc và kẽm 69

3.1.3. Màng HAp pha tạp 7 nguyên tố magiê, sronti, flo, natri, đồng, bạc và kẽm 71

3.1.3.1. Thành phần 71

3.1.3.2. Phổ hồng ngoại 73

3.1.3.3. Giản đồ nhiễu xạ tia X 73

3.1.3.4. Hình ảnh SEM 74

3.1.3.5. Độ hòa tan 74

3.2. Thử nghiệm in vitro và in vivo 76

3.2.1. Thử nghiệm in vitro 76

3.2.1.1. Trong dung dịch mô phỏng dịch thể người 76


3.2.1.3. Thử nghiệm khả năng kháng khuẩn 84

3.2.2. Thử nghiệm in vivo trên chó 85

3.2.2.1. Kết quả cấy vật liệu vào tổ chức cơ 85

3.2.2.2. Kết quả về ghép vật liệu vào xương 90

KẾT LUẬN CHUNG 99

NHỮNG ĐÓNG GÓP MỚI CỦA LUẬN ÁN 101

DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC ĐÃ CÔNG BỐ 102

TÀI LIỆU THAM KHẢO 104

ix

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT

Ký hiệu

a, b, c Giá trị hằng số mạng, [Ǻ]

AgNaHAp Hydroxyapatit pha tạp bạc và natri

AZ31 Hợp kim của Magiê

B Độ rộng của pic tại nửa chiều cao của pic đặc trưng

trong giản đồ Xray, [rad]

BK Bán kính vòng ức chế vi sinh vật, [mm]

CuAgZnNaHAp Hydroxyapatit pha tạp đồng thời natri, đồng, bạc và kẽm

C Nồng độ, [mol/L]

Co Nồng độ ban đầu, [mol/L]

CuFHAp Hydroxyapatit pha tạp đồng và flo

CuNaHAp Hydroxyapatit pha tạp đồng và natri

D Kích thước tinh thể tính theo phương trình Scherrer, nm

d Khoảng cách giữa các mặt phẳng tinh thể, [Ǻ]

dE/dt Sự biến đổi điện thế theo thời gian

DF Dung dịch để tổng hợp màng FHAp

ĐNaHAp Natri hydroxyapatit pha tạp magiê hoặc stronti hoặc flo

DMg Dung dịch để tổng hợp màng MgHAp

DMgSrFNa Dung dịch để tổng hợp màng MgSrFNaHAp

DNa Dung dịch để tổng hợp màng NaHAp

DSr Dung dịch để tổng hợp màng SrHAp

Ecorr Điện thế ăn mòn, [V]

EDHA Màng hydroxyapatit tổng hợp bằng phương pháp điện

hóa

Eocp, Eo Điện thế mạch hở, [V]

FA0Mg, FA5Mg và

FA10Mg

Hydroxyapatit pha tạp flo và magiê, (Ca10-xMgx(PO4)6F2

tương với x có giá trị lần lượt là 0; 0,5 và 1

FA0Mg/TKG316L,

FA10Mg/TKG316L

Vật liệu hydroxyapatit pha tạp flo và magiê (Ca10-

xMgx(PO4)6F2 tương với x có giá trị lần lượt là 0 và 1)

phủ trên nền thép không gỉ 316L

x

FNaHAp Hydroxyapatit pha tạp flo và natri

HAp Hydroxyapatit

HAp/AZ31 Vật liệu màng hydroxyapatit phủ trên nền hợp kim của

magiê

HApđt Hydroxyapatit pha tạo đồng thời 7 nguyên tố: magiê,

stronti, flo, natri, đồng, bạc và kẽm

HApđt/TKG316L Màng hydroxyapaptit pha tạp 7 nguyên tố (magiê,

stronti, flo, natri, đồng, bạc, kẽm) phủ trên nền thép

không gỉ 316L

h Hiệu quả bảo vệ cho nền [%]

icorr Mật độ dòng ăn mòn, [µA/cm2]

icorr,vln Mật độ dòng ăn mòn của vật liệu nền

LK Đường kính lỗ khoan thạch, [mm]

M Nguyên tố đồng/bạc/kẽm

m Khối lượng màng, [g]

MC3T3-E1 Tế bào tạo xương

MgFHAp Hydroxyapatit pha tạp magiê và flo

MgNaHAp Hydroxyapatit pha tạp magiê và natri

MgSrFNaHAp Hydroxyapatit pha tạp đồng thời magiê, stronti, flo và

natri

MgSrFNaHAp/TKG316L Hydroxyapatit pha tạp đồng thời magiê, stronti, flo,

natri phủ trên nền thép không gỉ 316L

MNaHAp Natri hydroxyapatit pha tạp đồng hoặc bạc hoặc kẽm

n số nguyên tử

NaHAp Hydroxyapatit pha tạp natri

NaHAp/TKG316L Màng natri hydroxyapaptit phủ trên nền thép không gỉ

316L

PLA/HAp Compozit của polyaxit lactic và hydroxyapaptit

PSHA Màng hydroxyapatit tổng hợp bằng phương pháp phun

Plasma

q Dung lượng trao đổi ion, [mmol/g]

xi

Ra Thông số độ nhám bề mặt, [nm]

SrFHAp Hydroxyapatit pha tạp stronti và flo

SrNaHAp Hydroxyapatit pha tạp stronti và natri

V Thể tích dung dịch, [L]

V/SCE Đơn vị điện thế so với điện cực calomen

VK Đường kính vòng vô khuẩn, [mm]

ǀZǀ Mođun tổng trở, [kΩ.cm2]

ZnFHAp Hydroxyapatit pha tạp kẽm và flo

ZnNaHAp Hydroxyapatit pha tạp kẽm và natri

Chữ viết tắt

AAS Phương pháp hấp thụ nguyên tử (Atomic Absorption

Spectrophotometric)

AFM Kính hiển vi lực nguyên tử (Atomic force microscope)

ASTM Hiệp hội Thí nghiệm và Vật liệu Hoa Kỳ (American

Society for Testing and Materials)

DCPD Đicanxi photphat đi hydrat, CaHPO4.2H2O

EDX Tán xạ năng lượng tia X (Energy Dispersive X-ray

spectroscopy)

ICP-MS Phổ khối lượng plasma cảm ứng (Inductively-Coupled

Plasma - Mass Spectrometry)

IR Phổ hồng ngoại (Infrared spectroscopy)

MTT 3-(4,5-dimethylthiazol-2-yl)-2,5-diphenyl tetrazolium

bromide

LB Lysogeny Broth, là môi trường nuôi cấy vi sinh

PVA Poly vinyl ancol

OCP Octacanxi photphat, Ca8(PO4)4(HPO4)2.5H2O

OD Mật độ quang học (Optical Density)

RE Điện cực so sánh (Reference Electrode)

SBF Dung dịch mô phỏng dịch cơ thể người (Simulated

Body Fluid)

xii

SCE Điện cực calomen bão hòa (Saturated Calomen

Electrode)

SEM Kính hiển vi điện tử quét (Scanning Electron

Microscope)

TCP Tricanxi photphat, Ca3(PO4)2

TEM Kính hiển vi điện tử truyền qua (Transmission

Electron Microscope)

TKG316L Thép không gỉ 316L

TMB 3,3’,5,5’ – tetramethylbenzidine

XRD Nhiễu xạ tia X (X-Ray Diffraction)

xiii

DANH MỤC BẢNG

Bảng 2.1. Thành phần dung dịch tổng hợp màng ĐNaHAp 23

Bảng 2.2. Nồng độ ban đầu M(NO3)n được khảo sát 24

Bảng 2.3. Thành phần của dung dịch SBF 30

Bảng 3.1. Kết quả AAS của NaHAp tổng hợp khi thay đổi nồng độ NaNO3 35

Bảng 3.2. Giá trị khoảng cách giữa các mặt phẳng tinh thể và các hằng số

mạng của màng NaHAp so với HAp [107]

37

Bảng 3.3. Sự biến đổi điện lượng, khối lượng, độ bám dính và chiều dày của

màng NaHAp tổng hợp trong dung dịch DNa2 ở khoảng quét thế

khác nhau

38

Bảng 3.4. Sự biến đổi khối lượng và chiều dày màng NaHAp khi thay đổi pH 41


màng khi thay đổi số lần quét

42


màng NaHAp tổng hợp với tốc độ quét thế khác nhau

44

Bảng 3.7. Hàm lượng % của các nguyên tố trong màng ĐNaHAp tạo ra trong

các dung dịch khác nhau

46

Bảng 3.8. Tỉ lệ nguyên tử X/Ca, Y/P và công thức phân tử của màng ĐNaHAp 47

Bảng 3.9. Sự biến đổi điện lượng, khối lượng, chiều dày và độ bám dính của

màng ĐNaHAp tổng hợp ở các khoảng quét thế khác nhau

48


màng ĐNaHAp tổng hợp với các số lần quét thế khác nhau

49

Bảng 3.11 Giá trị khoảng cách giữa các mặt phẳng tinh thể d(002), d(211) và

hằng số mạng của màng ĐNaHAp so với HAp và màng NaHAp

51

Bảng 3.12 Sự biến đổi điện lượng, chiều dày và khối lượng màng

MgSrFNaHAp khi thay đổi khoảng quét thế

54


màng MgSrFNaHAp tổng hợp ở các nhiệt độ khác nhau

56

Bảng 3.14 Sự biến đổi điện lượng, khối lượng, chiều dày và độ bám dính của

màng MgSrFNaHAp tổng hợp khi thay đổi số lần quét thế

57

Bảng 3.15 Sự biến đổi điện lượng, khối lượng, chiều dày và độ bám dính của 59

xiv

màng MgSrFNaHAp tổng hợp khi thay đổi tốc độ quét thế

Bảng 3.16 Phần trăm khối lượng (% m) và phần trăm nguyên tử (% n) của các

nguyên tố trong màng MgSrFNaHAp

61

Bảng 3.17 Tỉ lệ nguyên tử trong màng MgSrFNaHAp và trong xương tự nhiên 61

Bảng 3.18 Dung lượng trao đổi ion và công thức phân tử của MNaHAp 64

Bảng 3.19 Giá trị khoảng cách giữa các mặt phẳng tinh thể và các hằng số

mạng của màng MNaHAp thu được so với HAp và màng NaHAp

68

Bảng 3.20 Dung lượng trao đổi ion và công thức phân tử của CuAgZnNaHAp 69

Bảng 3.21 Thành phần của các nguyên tố trong màng HApđt 72

Bảng 3.22 Tỉ lệ nguyên tử M/P trong màng HApđt, trong xương tự nhiên [108]

và công thức phân tử dự kiến của màng HApđt

72

Bảng 3.23. Giá trị thế ăn mòn và mật độ dòng ăn mòn của vật liệu TKG316L

không phủ và có phủ trong dung dịch SBF

80

Bảng 3.24 Kết quả thử nghiệm Trypan Blue với môi trường có chứa bột

NaHAp và MgSrFNaHAp

82

Bảng 3.25 Thành phần các tế bào máu: Hồng cầu (HC), Bạch cầu (BC), Tiểu

cầu (TC)

86

Bảng 3.26 Nồng độ GOT (U/L) của các nhóm chó ở các thời điểm 87

Bảng 3.27 Nồng độ GPT (U/L) của các nhóm chó ở các thời điểm 87

Bảng 3.28 Nồng độ Ure (mmol/L) của các nhóm chó ở các thời điểm 88

Bảng 3.29 Nồng độ Creatinin (mmol/L) của các nhóm chó ở các thời điểm 88

Bảng 3.30 Thành phần các tế bào máu của các nhóm chó sau phẫu thuật 7 và

30 ngày

91

Bảng 3.31 Nồng độ GOT (U/L) của các nhóm chó ở các thời điểm 92

Bảng 3.32 Nồng độ GPT (U/L) của các nhóm chó ở các thời điểm 93

Bảng 3.33 Nồng độ Ure (mmol/L) của các nhóm chó ở các thời điểm 93

Bảng 3.34 Nồng độ Creatinin (mmol/L) của các nhóm chó ở các thời điểm 94

xv

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ

Hình 1.1. Hình ảnh SEM của các tinh thể HAp [6] 4

Hình 1.2. Cấu trúc của HAp [7] 5

Hình 1.3. Công thức cấu tạo của phân tử HAp [9] 5

Hình 1.4. Hình ảnh SEM của màng sau 4 ngày ngâm trong dung dịch SBF:

HAp (a); MgHAp (b) [57]

14

Hình 1.5. Hình ảnh SEM của tế bào MC3T3 - E1 phát triển trên: màng HAp

(a), màng SrFHAp (b) và nền Ti (c) [59]

15

Hình 1.6. Sự hình thành mô mềm trên AZ31 (a) và HAP/AZ31 (b) ở dưới da

khi cấy vào chuột sau 16 tuần [78]

16

Hình 2.1. Phẫu thuật đưa vật liệu vào tổ chức dưới da đùi trước của chó 32

Hình 2.2 Phẫu thuật đưa nẹp vít vào xương đùi chó 32

Hình 2.3 Lấy máu làm xét nghiệm trên chó 33

Hình 3.1. Đường cong phân cực catôt của điện cực TKG316L trong dung dịch

DNa2

35

Hình 3.2. Giản đồ XRD của màng NaHAp tổng hợp trong DNa2, 50 oC, 5 lần

quét, khoảng quét thế 0 ÷ -1,7 V/SCE, tốc độ quét 5 mV/s

36

Hình 3.3. Phổ IR của màng NaHAp tổng hợp trong dung dịch DNa2, 50 oC, 5

lần quét, khoảng quét thế 0 ÷ -1,7 V/SCE và tốc độ quét 5mV/s

37

Hình 3.4. Hình ảnh SEM của màng NaHAp tổng hợp trong dung dịch DNa2,

ở nhiệt độ: 25 (a), 35 (b), 50 (c), 60 oC(d)

39

Hình 3.5. Giản đồ XRD của màng NaHAp tổng hợp trong dung dịch DNa2 ở

các nhiệt độ: 25, 35, 50 và 60 oC

40

Hình 3.6. Đường cong phân cực của TKG316L khi thay đổi pH 41

Hình 3.7. Hình ảnh SEM của màng NaHAp tổng hợp trong dung dịch DNa2

với số lần quét khác nhau: 3 (a), 5 (b) và 7 lần quét (c)

42


DNa2 với tốc độ quét thế thay đổi từ 3 đến 7 mV/s

43

Hình 3.9. Đường cong phân cực catôt của TKG316L trong dung dịch DNa2

có bổ sung thêm ion Mg2+

(a), Sr2+

(b) và F- (c) với các nồng độ

khác nhau

45

xvi

Hình 3.10. Phổ IR của màng ĐNaHAp 50

Hình 3.11. Giản đồ XRD của màng NaHAp và ĐNaHAp 50

Hình 3.12. Hình ảnh SEM của màng NaHAp và ĐNaHAp 52


DNa2 và DMgSrFNa

53

Hình 3.14. Giản đồ XRD của MgSrFNaHAp tổng hợp ở các khoảng thế khác

nhau

54

Hình 3.15. Hình ảnh SEM của màng MgSrFNaHAp tổng hợp khi thay đổi khoảng

quét thế: (a) 0 ÷ -1,5; (b) 0 ÷ -1,7 và (c) 0 ÷ -1,9 (V/SCE)

55

Hình 3.16. Giản đồ XRD của màng MgSrFNaHAp tổng hợp ở các nhiệt độ: 25,

35, 50, 60 và 70 oC

56

Hình 3.17. Giản đồ XRD của màng MgSrFNaHAp trong dung dịch

DMgSrFNa, tại 50 oC với tốc độ quét 5 mV/s khi thay đổi số lần

quét thế

58

Hình 3.18. Giản đồ XRD của màng MgSrFNaHAp trong dung dịch

DMgSrFNa, tại 50 oC, 5 lần quét khi thay đổi tốc độ quét

59

Hình 3.19. Phổ EDX của mẫu MgSrFNaHAp 60

Hình 3.20. Hình ảnh SEM màng NaHAp (a) và màng MgSrFNaHAp (b) 61

Hình 3.21. Hình ảnh AFM bề mặt màng MgSrFNaHAp (a) và HAp (b) 62

Hình 3.22. Giản đồ XRD của các mẫu thu được sau khi trao đổi ion giữa màng

NaHAp với dung dịch: Zn2+

có nồng độ 0,01 M (a); 0,05 M (b); 0,1

M (c) và Ag+ có nồng độ 0,001 M (d); 0,002 M (e); 0,005 M (f);

0,01 M (g)

64

Hình 3.23. Sự biến đổi dung lượng trao đổi ion theo thời gian tiếp xúc giữa

màng NaHAp với dung dịch Mn+

65

Hình 3.24. Phổ IR của màng NaHAp và màng MNaHAp 66

Hình 3.25. Giản đồ XRD của màng NaHAp và MNaHAp 67

Hình 3.26. Hình ảnh SEM của màng NaHAp và màng MNaHAp 68

Hình 3.27. Phổ IR của màng NaHAp (a) và CuAgZnNaHAp (b) 69

Hình 3.28. Giản đồ XRD của màng NaHAp (a) và CuAgZnNaHAp (b) 70

Hình 3.29. Hình ảnh SEM của màng CuAgZnNaHAp 70

Hình 3.30. Phổ EDX của màng HApđt 71

xvii

Hình 3.31. Phổ IR của màng NaHAp (a) và HApđt (b) 73

Hình 3.32. Giản đồ XRD của màng NaHAp (a) và HApđt (b) 73

Hình 3.33. Hình ảnh SEM của màng HApđt (b) 73

Hình 3.34. Nồng độ Ca2+

tan theo thời gian ngâm mẫu trong dung dịch muối

sinh lý

74

Hình 3.35. Tổng nồng độ sắt hòa tan theo thời gian ngâm mẫu trong dung dịch

SBF

75

Hình 3.36. Sự biến đổi pH của dung dịch SBF theo thời gian ngâm mẫu 76

Hình 3.37. Sự biến đổi điện thế mạch hở theo thời gian ngâm vật liệu trong

dung dịch SBF

77

Hình 3.38. Phổ tổng trở dạng Nyquist của vật liệu trong dung dịch SBF 78

Hình 3.39. Sự biến đổi mođun tổng trở tại tần số 100 mHz theo thời gian ngâm

vật liệu trong dung dịch SBF

79

Hình 3.40. Đường cong phân cực của vật liệu sau 21 ngày ngâm trong dung

dịch SBF

80

Hình 3.41. Hình ảnh SEM của các vật liệu trước và sau khi ngâm 21 ngày trong

dung dịch SBF

81

Hình 3.42. Hình ảnh tế bào chết ở các môi trường muôi cấy có chứa 0,3 %

MgSrFNaHAp (a), 0,3 % NaHAp (b) và nhóm chứng (c) theo thử

nghiệm Trypan Blue

82

Hình 3.43. Mật độ quang tại các giếng sau 24, 48 và 72 giờ thử nghiệm MTT 83

Hình 3.44. Khả năng kháng khuẩn của NaHAp (1), AgHAp (2), CuHAp (3),

ZnHAp (4), MgSrFNaHAp (5) và HApđt (6)

84

Hình 3.45. Vết mổ tại vùng đùi chó sau 1 ngày (a) và sau 1 tháng phẫu thuật (b) 85

Hình 3.46. Vùng cơ nơi đặt vật liệu và vật liệu nghiên cứu sau 1 tháng 88

Hình 3.47. Vùng cấy vật liệu trên khối cơ đùi trước ở động vật cấy ghép: TKG316L

(a) và MgSrFNaHAp/TKG316L (b)

89

Hình 3.48. Vỏ xơ và khối cơ đùi trước sau 4 tuần cấy ghép: NaHAp/TKG316L (a)

và MgSrFNaHAp/TKG316L (b)

89

Hình 3.49. Vết mổ tại vùng đùi chó sau 1 ngày và sau 1 tháng phẫu thuật 90

Hình 3.50. Hình ảnh nẹp vít trên xương đùi sau 1 tháng phẫu thuật 94

Hình 3.51. Hình ảnh sau 1 tuần ghép vật liệu phủ NaHAp 95

xviii

Hình 3.52. Sau 1 tháng phẫu thuật, hình ảnh tạo cốt bào gần vị trí ghép vật liệu

TKG316L không phủ (a) và có phủ màng MgSrFNaHAp (b, c)

95

Hình 3.53. Sau 2 tháng phẫu thuật, hình ảnh hoạt động của tế bào tạo xương

gần vị trí ghép vật liệu TKG316L không phủ (a) và có phủ

MgSrFNaHAp (b, c)

96

Hình 3.54. Sau 3 tháng, hình ảnh cấu trúc xương hoàn chỉnh sau ghép vật liệu

TKG316L không phủ (a) và có phủ MgSrFNaHAp (b, c)

96

1

MỞ ĐẦU

1. Tính cấp thiết của luận án

Hiện nay, vật liệu được sử dụng phổ biến trong ngành chỉnh hình với mục

đích làm nẹp vít xương chủ yếu là các kim loại trơ về mặt hóa học như thép không

gỉ 316L, titan và các hợp kim của titan như TiN, TiO2 và Ti6Al4V... Các vật liệu nẹp

vít xương làm từ titan và hợp kim của titan có độ bền cơ lý cao và khả năng tương

thích tốt nhưng giá thành của các sản phẩm này rất cao. Do đó, để giảm giá thành

của các dịch vụ y tế, ở Việt Nam hiện nay hầu hết các nẹp vít xương đều được làm

bằng thép không gỉ 316L. Tuy nhiên, thép không gỉ 316L trong môi trường dịch cơ

thể người thường bị hạn chế về khả năng chịu ăn mòn và tính tương thích sinh học.

Khi tồn tại lâu trong cơ thể, thép không gỉ có thể xảy ra sự ăn mòn cục bộ và sản

phẩm của quá trình ăn mòn là các hợp chất của crôm, niken, … gây độc cho các tế

bào xương và gây dị ứng cho cơ thể [1]. Do đó, nhiều trường hợp nẹp vít xương làm

bằng thép không gỉ sau một thời gian cấy ghép trong cơ thể có hiện tượng loãng

xương và gây phù nề ở chỗ tiếp xúc giữa xương và nẹp vít. Vì vậy, để khắc phục

những nhược điểm này các nhà khoa học đã nghiên cứu phủ lên nền thép không gỉ

màng hydroxyapatit (HAp).

HAp tồn tại cả trong tự nhiên và nhân tạo. Trong tự nhiên, HAp là thành

phần chính trong xương, răng và mô cứng của người và động vật có vú (trong

xương, HAp chiếm khoảng 25-75% theo trọng lượng và 35-65% theo thể tích [2]).

HAp tổng hợp có cấu trúc và hoạt tính sinh học tương tự HAp tự nhiên nên chúng

có khả năng tương thích sinh học cao với các tế bào, các mô và không bị cơ thể đào

thải. HAp được tổng hợp dưới các dạng khác nhau như dạng bột, dạng gốm, dạng

compozit, dạng màng và ứng dụng nhiều trong lĩnh vực y sinh. Màng HAp được

phủ lên nẹp vít xương và các vật liệu dùng trong cấy ghép xương nói chung có tác

dụng kích thích tế bào xương phát triển, tăng độ bám dính và sự kết nối mạnh mẽ

giữa xương vật chủ và vật liệu cấy ghép. Ngoài ra, màng HAp có khả năng bảo vệ

kim loại nền chống lại sự ăn mòn trong môi trường sinh lý, hạn chế sự giải phóng

ion kim loại từ nền vào môi trường.

Tuy nhiên, màng HAp tổng hợp có độ hòa tan tương đối cao trong môi

trường sinh lý và tính chất cơ lý kém. Nhược điểm này của HAp đã được các nhà

2

khoa học nghiên cứu và khắc phục bằng cách pha tạp vào màng HAp một số

nguyên tố vi lượng có mặt trong cơ thể như magiê, natri, sronti, flo, kẽm … Việc

pha tạp được thực hiện bằng cách thay thế ion Ca2+

bằng các cation và thay thế ion

OH- bằng anion trong cấu trúc của HAp. Các nguyên tố này khi được đưa vào màng

HAp với hàm lượng thích hợp sẽ tạo màng HAp pha tạp có thành phần tương tự

xương tự nhiên, làm tăng hoạt tính sinh học cho màng. Ngoài ra, vấn đề nhiễm

trùng sau phẫu thuật cũng quyết định tới sự thành công của việc cấy ghép. Do đó

các nguyên tố có khả năng kháng khuẩn như đồng, bạc và kẽm cũng được nghiên

cứu để đưa vào màng HAp. Sự có mặt của Ag, Zn và Cu trong cấu trúc của HAp có

khả năng làm giảm độ bám dính của vi khuẩn, ngăn ngừa sự hình thành màng sinh

học, từ đó làm ức chế sự tăng trưởng của vi khuẩn [3, 4].

Chính vì các lý do này mà nghiên cứu sinh đã lựa chọn đề tài luận án: “Tổng

hợp và đặc trưng màng hydroxyapatit pha tạp một số nguyên tố vi lượng trên nền

thép không gỉ 316L định hướng ứng dụng làm nẹp vít xương”.

2. Mục tiêu của luận án:

- Chế tạo thành công màng NaHAp pha tạp riêng rẽ và đồng thời các nguyên

tố vi lượng: magiê, stronti, flo, đồng, bạc và kẽm trên nền thép không gỉ 316L

đáp ứng yêu cầu làm nẹp vít xương.

- Nghiên cứu các đặc trưng hóa lý, nghiên cứu đánh giá độc tính, khả năng

kháng khuẩn và khả năng tương thích sinh học của màng NaHAp pha tạp

riêng rẽ và đồng thời các nguyên tố trên.

3. Nội dung nghiên cứu của luận án:

Trên cơ sở mục tiêu nghiên cứu đề ra, nội dung nghiên cứu của luận án bao

gồm 7 nội dung chính sau:

- Khảo sát lựa chọn các điều kiện thích hợp tổng hợp màng NaHAp và NaHAp

pha tạp riêng rẽ và đồng thời các nguyên tố vi lượng: magiê, stronti và flo

bằng phương pháp quét thế catôt, nghiên cứu đặc trưng hóa lý màng HAp

pha tạp thu được.

- Khảo sát lựa chọn các điều kiện thích hợp để tổng hợp màng NaHAp với sự

có mặt riêng rẽ và đồng thời các nguyên tố vi lượng bạc, đồng, kẽm trên nền

3

TKG316L bằng phương pháp trao đổi ion, nghiên cứu đặc trưng hóa lý màng

HAp pha tạp thu được.

- Kết hợp đồng thời hai phương pháp: điện hóa và trao đổi ion để tổng hợp

màng NaHAp pha tạp đồng thời các nguyên tố vi lượng: Mg, Sr, F, Cu, Ag

và Zn.

- Nghiên cứu hoạt tính sinh học của vật liệu: TKG316L, NaHAp/TKG316L,

MgSrFNaHAp/TKG316L và MgSrFZnCuAgNaHAp/TKG316L trong dung

dịch mô phỏng dịch cơ thể người (SBF).

- Nghiên cứu khả năng gây độc tế bào sợi của bột NaHAp, MgSrFNaHAp

bằng 2 phương pháp: Trypan blue và MTT.

- Nghiên cứu khả năng kháng khuẩn của bột NaHAp, MgSrFNaHAp,

AgNaHAp, CuNaHAp, ZnNaHAp và MgSrFZnCuAgNaHAp đối với 3 chủng

khuẩn: P.aerugimosa, E.coli và E.faecalis bằng phương pháp khuếch tán đĩa

thạch.

- Đánh giá khả năng tương thích sinh học của các vật liệu TKG316L không

phủ và có phủ màng NaHAp và MgSrFNaHAp trên cơ thể chó.

4

CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN

1.1. Tính chất của HAp

1.1.1. Tính chất vật lý

HAp có màu trắng, trắng ngà, vàng nhạt hoặc xanh lơ, tuỳ theo điều kiện

hình thành, có nhiệt độ nóng chảy 1760 oC và nhiệt độ sôi 2850

oC, độ tan trong

nước 0,7 g/L, khối lượng mol phân tử 1004,60 g, khối lượng riêng là 3,08 g/cm3, độ

cứng theo thang Mohs bằng 5 [5]. Các tinh thể HAp thường tồn tại ở dạng hình que,

hình kim, hình vảy, hình sợi, hình cầu, hình trụ (hình 1.1) [6].

nh 1.1. Hình ảnh SEM của các tinh thể HAp [6]

(a) - Dạng hình que (b) - Dạng hình trụ (c) - Dạng hình cầu

(d) - Dạng hình sợi (e) - Dạng hình vảy (f) - Dạng hình kim

HAp có hai dạng cấu trúc: dạng lục phương và dạng đơn tà. Dạng lục

phương thường được tạo thành trong quá trình điều chế ở nhiệt độ từ 25 oC đến 100

oC. Dạng đơn tà chủ yếu được sinh ra khi nung dạng lục phương ở 850

oC trong

không khí sau đó làm nguội đến nhiệt độ phòng. Giản đồ nhiễu xạ tia X của hai

dạng này hoàn toàn giống nhau về số lượng và vị trí của các vạch nhiễu xạ. Chúng

chỉ khác nhau về cường độ của pic, dạng đơn tà cho các pic có cường độ yếu hơn so

với dạng lục phương khoảng 1 % [7].

5

HAp tự nhiên có trong xương và ngà răng cũng như HAp tổng hợp thường ở

dạng lục phương, thuộc nhóm không gian P63/m với các hằng số mạng a, b, c tương

ứng là 0,9417; 0,9417 và 0,6875 nm, α = β = 90 o và γ = 120

o. Mỗi ô mạng cơ sở

của tinh thể HAp gồm các ion Ca2+

, PO43-

và OH- được sắp xếp như hình 1.2 [5, 8].

nh 1.2. Cấu trúc của HAp [7]

Công thức cấu tạo của phân tử HAp được thể hiện trên hình 1.3. Có thể nhận

thấy phân tử HAp 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 [9].

nh 1.3. Công thức cấu tạo của phân tử HAp [9]

1.1.2. Tính chất hóa học

HAp không phản ứng với kiềm nhưng phản ứng với axit tạo thành muối Ca2+

:

Ca10(PO4)6(OH)2 + 2HCl 3Ca3(PO4)2 + CaCl2 + 2H2O (1.1)

HAp tương đối bền nhiệt, bị phân huỷ chậm trong khoảng nhiệt độ từ 800 oC

đến 1200 oC tạo thành ôxy - hydroxyapatit theo phản ứng:

Ca10(PO4)6(OH)2 Ca10(PO4)6(OH)2-2xOx + xH2O (0 x 1) (1.2)

Ở nhiệt độ lớn hơn 1200 oC, HAp bị phân huỷ thành β - Ca3(PO4)2 (β- TCP)

và Ca4P2O9 hoặc CaO:

Ca10(PO4)6(OH)2 2β - Ca3(PO4)2 + Ca4P2O9 + H2O (1.3)

Ca10(PO4)6(OH)2 3β - Ca3(PO4)2 + CaO + H2O (1.4)

Ca2+

PO43-

OH-

6

1.1.3. Tính chất sinh học

HAp là dạng canxi photphat có tỷ lệ Ca/P trong phân tử đúng như tỷ lệ trong

xương và răng, nên HAp nhân tạo có tính tương thích sinh học cao. Điều này dẫn

đến khả năng ứng dụng cao của HAp trong y học.

Hợp chất HAp tương đối bền với dịch men tiêu hoá, ít chịu ảnh hưởng của

dung dịch axit trong dạ dày. Ở dạng bột mịn kích thước nano, HAp được cơ thể

người hấp thụ rất nhanh qua niêm mạc lưỡi và thực quản [10].

Ở dạng màng, HAp 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. Chính vì vậy mà vật liệu này có tính tương thích sinh học cao với các tế bào

và mô, có tính dẫn xương tốt, tạo liên kết trực tiếp với xương non dẫn đến sự tái

sinh xương nhanh mà không bị cơ thể đào thải [11]. Ngoài ra, HAp là hợp chất

không gây độc, không gây dị ứng cho cơ thể người và có tính sát khuẩn cao [9].

1.2. Các phƣơng pháp tổng hợp HAp

HAp tổng hợp có thành phần giống với HAp tự nhiên, có tính tương thích

sinh học cao, do đó HAp được nghiên cứu tổng hợp ở nhiều dạng khác nhau như:

dạng bột, dạng gốm xốp, dạng compozit và dạng màng.

1.2.1. Dạng bột

Bột HAp được tổng hợp bằng nhiều phương pháp khác nhau như phương

pháp kết tủa hóa học [12-15], phương pháp sol – gel [16], .... Trong đó phương

pháp kết tủa hóa học là phương pháp cơ bản để tổng hợp bột HAp, đi từ nguyên liệu

ban đầu là các muối dễ tan trong nước như Ca(NO3)2, (NH4)2HPO4, NH4H2PO4 [12,

13], … theo phản ứng (1.5) hoặc theo phản ứng kết tủa từ các hợp chất chứa Ca2+

ít

tan hoặc không tan trong nước như Ca(OH)2, CaO, CaCO3 với axit H3PO4 [14, 15]

theo phản ứng (1.6):

10Ca(NO3)2 + 6(NH4)2HPO4 + 8NH3 + 8 H2O Ca10(PO4)6(OH)2 +

20NH4NO3 + 6H2O (1.5)

10Ca(OH)2 + 6H3PO4 OHNH 23 Ca10(PO4)6(OH)2 + 18H2O (1.6)

Hơn nữa, với phương pháp kết tủa hóa học dễ dàng tổng hợp bột HAp pha

tạp bằng cách cho thêm muối NO3- của ion cần pha tạp vào dung dịch ban đầu theo

phản ứng (1.7) [14, 17]:

7

10Ca(NO3)2 + xM(NO3)n + 6(NH4)2HPO4 + (8+xn)NH3 + (8+xn) H2O

Ca10-xMx(PO4)6(OH)2 + (20+xn)NH4NO3 + (6+xn)H2O (1.7)

1.2.2. Dạng xốp và gốm xốp

HAp dạng xốp và gốm xốp thường được tạo ra từ việc nén ép bột HAp với

một số chất kết dính và chất tạo xốp, sau đó thiêu kết ở nhiệt độ cao [18-20].

Nhà khoa học Peron E và các đồng nghiệp đã chế tạo gốm xốp HAp bằng

cách trộn bột HAp với lượng vừa đủ naphtalen và dung dịch polyvinyl ancol 1%.

Sau đó, hỗn hợp này được ép với áp lực 110 và 220 MPa và được nung ở nhiệt độ trên

1000 oC. Kết quả thu được mẫu HAp dạng khối độ xốp 47 %, kích thước lỗ xốp

khoảng 50 - 120 nm, ứng suất kéo mẫu 4 - 21 MPa [18].

1.2.3. Dạng compozit

HAp dạng compozit được tổng hợp từ nguyên liệu ban đầu HAp dạng bột và

chất nền là các phân tử polyme, các polyme sinh học được ưu tiên sử dụng làm chất

nền như polylactic [21], polyamit [22], collagen [23, 24], chitosan [25], chitin [26],

pectin [23], … Các polyme này thuận lợi cho việc gia công, chế tạo các chi tiết,

đồng thời còn có khả năng liên kết với các tế bào sinh học thông qua các nhóm

chức. Ngoài ra, có thể tạo nano compozit HAp bằng cách phân tán đều ion Ca2+

trong mạng lưới polyme, sau đó các anion PO43-

và OH- được đưa vào dưới dạng

dung dịch để phản ứng tạo thành các nano tinh thể.

1.2.4. Dạng màng

Trong ngành phẫu thuật chỉnh hình các kim loại như titan, các hợp kim của

titan và TKG thường được sử dụng để thay thế hay nối ghép các bộ phận xương.

Mặc dù các kim loại này có độ bền cao nhưng khả năng tương thích sinh học còn

hạn chế, bị ăn mòn theo thời gian nên các mô tế bào không có khả năng phát triển

trên các kim loại, do đó rất khó hình thành liên kết hóa học với xương tự nhiên. Vì

vậy, để cải thiện những hạn chế này các nhà khoa học đã nghiên cứu tổng hợp màng

HAp trên nền kim loại cấy ghép: trên nền Titan và hợp kim của Titan [27-31], nền

TKG316L [32-35], nền Co [36], hợp kim của Mg [37, 38], .... Màng HAp khi phủ

lên vật liệu y sinh đã cải thiện được hoạt tính sinh học cho vật liệu, giúp cho quá

trình liền xương nhanh hơn và thúc đẩy xương non phát triển.

8

Màng HAp thường được phủ trên kim loại nền bằng các phương pháp:

phương pháp vật lý (plasma [6, 39, 40], phún xạ magnetron [41-43], mạ xung laze

[44-46], bốc bay chân không [47]), phương pháp hồ quang điện [38, 48], phương

pháp điện di [33, 49, 50], phương pháp sol-gel [1, 51, 52] và phương pháp điện hóa

[28, 29, 33, 36, 49, 52]. Các phương pháp trên đều có ưu và nhược điểm riêng. Các

phương pháp vật lý và phương pháp sol - gel có ưu điểm dễ dàng chế tạo được màng

HAp có chiều dày cỡ µm. Tuy nhiên, màng được tạo ra có độ bám dính không cao

với vật liệu nền, khó điều chỉnh được chiều dày màng, hơn nữa do quá trình được

thực hiện ở nhiệt độ cao nên sản phẩm thường bị lẫn các tạp chất của vật liệu nền và

ở nhiệt độ cao HAp dễ bị phân hủy dẫn đến tỷ lệ Ca/P bị thay đổi. Còn phương pháp

điện di và hồ quang điện được thực hiện ở hiệu điện thế rất cao dẫn đến chi phí lớn.

Để khắc phục các hạn chế nêu trên, các nhà khoa học đã sử dụng phương pháp điện

hóa để chế tạo màng HAp trên các vật liệu nền khác nhau, phương pháp này có nhiều

ưu điểm như nhiệt độ phản ứng thấp, cho phép điều khiển được chiều dày màng,

màng tạo ra có độ tinh khiết và độ bám dính cao, hệ phản ứng đơn giản [36, 37].

Sự hình thành màng HAp bằng phương pháp kết tủa catôt trong dung dịch

chứa Ca(NO3)2 + NH4H2PO4 + NaNO3 có thể xảy ra một số phản ứng như sau [35,

36, 53]:

a. Phản ứng điện hóa:

2 4H PO + 2e

-

3

4PO + H2 (1.8)

2 4H PO + H2O + 2e

- H2PO3

- + 2OH

- (1.9)

2 4H PO + e

-

2

4HPO + ½ H2 (1.10)

2

4HPO + e

-

3

4PO + ½ H2 (1.11)

2H2O + 2e- H2 + 2OH

- (1.12)

b. Phản ứng axit-bazơ

2 4H PO + OH

-

2

4HPO + H2O (1.13)

2

4HPO + OH

-

3

4PO + H2O (1.14)

c. Phản ứng kết tủa hóa học:

10Ca2+

+ 63

4PO + 2OH

- Ca10(PO4)6(OH)2 (1.15)

9

Ngoài ra, với phương pháp điện hóa còn dễ dàng đưa thêm một số nguyên tố

vi lượng có mặt trong cơ thể như Mg, Sr, F… pha tạp vào màng HAp bằng cách đưa

muối M(NO3)n vào dung dịch tổng hợp để tạo màng HAp pha tạp theo phương trình

phản ứng (1.16):

(10-x)Ca2+

+ 6PO43-

+ (2-y)OH- + xM

2+ + yX

- Ca10-x M x(PO4)6(OH)2-yXy (1.16)

Tuy nhiên, bằng phương pháp điện hóa rất khó tổng hợp màng HAp pha tạp các

nguyên tố có thế khử lớn như Cu, Ag, Zn ... Do đó, các nguyên tố này được nghiên cứu

để pha tạp vào màng HAp bằng phương pháp trao đổi ion.

1.3. Tính chất và các phƣơng pháp tổng hợp HAp pha tạp

Màng HAp pha tạp các nguyên tố Na, Mg, Sr, F, Cu, Ag, Zn có nhiều ưu

điểm vượt trội hơn so với màng HAp nguyên chất như: độ hòa tan màng giảm; sự

trao đổi chất, khả năng tương thích sinh học và hoạt tính sinh học của màng tăng.

1.3.1. Pha tạp natri

Natri là một nguyên tố phổ biến bên cạnh sự hiện diện của nguyên tố canxi và

phôtpho trong khoáng xương và răng tự nhiên. Tỷ lệ nguyên tố Na trong xương, men

răng và ngà răng tương ứng là 0,7; 0,5 và 0,8 % [54]. Sự hiện diện của natri trong

apatit sinh học có thể tăng cường bám dính các tế bào và thúc đẩy sự chuyển hóa

xương, tăng quá trình trao đổi chất và kích thích tế bào xương phát triển.

Các nhà khoa học đã nghiên cứu pha tạp Na vào màng HAp trên nền

compozit C/C bằng phương pháp áp dòng catôt [55]. Màng NaHAp có khả năng

tương thích sinh học cao trong dung dịch SBF, thể hiện bằng khả năng hình thành

màng apatit dày đặc hơn so với màng HAp nguyên chất sau 14 ngày ngâm vật liệu.

Hơn nữa, kết quả nghiên cứu của tác giả cho thấy sự phát triển của tế bào tạo xương

MC3T3-E1 trên màng NaHAp nhanh hơn so với màng HAp nguyên chất. Điều này

chứng tỏ sự có mặt Na trong màng đã làm tăng tính tương thích sinh học cho màng

NaHAp [55].

1.3.2. Pha tạp magiê

Magiê là một trong những yếu tố cần thiết cho tất cả các sinh vật sống, hơn

100 enzym cần sự có mặt của ion magiê cho quá trình xúc tác [1]. Sự có mặt của

Mg trong xương đóng vai trò quan trọng trong việc hình thành các mô xương và

thúc đẩy sự canxi hóa, đồng thời giúp cho các chất vôi (canxi) được trải đều trong

10

mô xương. Thiếu magiê sẽ ảnh hưởng đến tất cả các giai đoạn chuyển hóa xương

gây ngừng phát triển xương, giảm tế bào xương và hoạt động của tế bào xương

[56]. Magiê cũng ngăn ngừa các nguy cơ có thể gây loãng xương trong cơ thể

người. Hơn nữa, sự kết hợp của các ion magiê trong HAp sẽ làm giảm độ hòa tan,

do đó nâng cao kết dính tế bào và cải thiện hoạt tính sinh học cho HAp [57]. Vì vậy,

HAp pha tạp Mg được nghiên cứu tổng hợp ở nhiều dạng khác nhau: dạng bột được

tổng hợp bằng phương pháp kết tủa hóa học [17], phương pháp sol-gel [58]...; dạng

gốm xốp tổng hợp bằng phương pháp thiêu kết [58]; dạng màng được tổng hợp

bằng phương pháp điện hóa [57], phương pháp mạ xung laze [56], phương pháp

sol-gel [1]...

Nhà khoa học Yajing Yan và cộng sự pha tạp tổng hợp màng MgHAp và

HAp trên nền Ti bằng phương pháp kết tủa điện hóa trong dung dịch điện ly gồm:

Ca(NO3)2 0,036 M + NH4H2PO4 0,025 M + Mg(NO3)2 0,0084 M sao cho tỉ lệ (Ca +

Mg)/P = 1,67; ở pH 4,2; nhiệt độ 65 oC; mật độ dòng không đổi 0,85 mA/cm

2 và

thời gian lắng đọng 2100 giây. Kết quả nghiên cứu hình thái bề mặt của màng cho

thấy, các tinh thể MgHAp có dạng hình tấm và dày đặc với chiều dày 21,2 µm,

trong khi đó tinh thể HAp có hình kim và kém dày đặc hơn. Các nghiên cứu về độ

bám dính cho kết quả màng MgHAp có độ bám dính là 18,1 MPa, cao hơn so với

màng HAp có độ bám dính khoảng 17,3 MPa [57].

Màng MgHAp tạo ra được nghiên cứu khả năng tương thích sinh học trong

dung dịch SBF cho thấy sự phát triển apatit trên màng MgHAp tốt hơn so với màng

HAp nguyên chất [1, 56]. Sự có mặt của Mg trong màng HAp đã cải thiện được độ

bám dính của tế bào nguyên xương so với màng HAp tinh khiết [56].

1.3.3. Pha tạp stronti

Stronti được biết đến là một trong những cation quan trọng trong xương, hoạt

động để thúc đẩy tăng trưởng xương. Stronti thúc đẩy sự sinh trưởng của tế bào tạo

xương, có khả năng ức chế hoạt động của hủy cốt bào, ức chế tái hấp thu xương và

giảm hoạt động của tế bào hủy xương. Hàm lượng tối ưu của stronti cho hoạt động

nâng cao tế bào tạo xương được xác định khi pha tạp vào HAp từ 3 – 7 % về khối

lượng [59].

Nhà khoa học Kaihui Nan và cộng sự đã tổng hợp màng SrHAp trên nền Ti

bằng phương pháp hồ quang điện trong dung dịch điện li có chứa canxi axetat,

11

stronti axetat và muối đinatri pentahydrat phôtphat β - glyxerol ở nhiệt độ 40 oC,

điện áp 400 V, mật độ dòng điện 0,5 A/cm2 trong 15 phút [60]. Kết quả cho thấy

màng SrHAp tạo thành có cấu trúc xốp và lỗ, các lỗ được phân phối đồng đều trên bề

mặt màng với đường kính dao động 5 - 10 µm, chiều dày màng khoảng 15 - 25 nm.

Màng SrFHAp cũng được nghiên cứu và tổng hợp trên nền kim loại Ti bằng

phương pháp điện hóa trong dung dịch điện ly gồm: Sr(NO3)2 + Ca(NO3)2 +

(NH4)2HPO4 + NaF ở pH bằng 4, nhiệt độ 60 oC, mật độ dòng 9,4.10

-4 A/cm

2 trong

40 phút [59]. Màng SrFHAp thu được có công thức Ca9,5Sr0,5(PO4)6(OH)1,35F0,65,

cấu trúc nhẵn, đồng nhất, không bị phân lớp, so với màng HAp nguyên chất màng

SrFHAp dày đặc hơn và độ xốp thấp hơn; trong dung dịch nước muối sinh lý (NaCl

0,9 %), hàm lượng ion Ca2+

bị hòa tan từ màng SrFHAp chậm hơn nhiều so với

màng HAp nguyên chất; trong dung dịch SBF, giá trị điện thế ăn mòn Ecorr của vật

liệu SrFHAp/Ti dịch chuyển về phía dương hơn so với vật liệu HAp/Ti và nền Ti

không phủ, giá trị mật độ dòng ăn mòn icorr của vật liệu SrFHAp/Ti giảm khoảng 24

lần so với nền Ti và giảm hơn 5 lần so với vật liệu HAp/Ti. Như vậy, sự có mặt của

Sr và F trong màng đã làm giảm khả năng hòa tan màng HAp trong môi trường sinh

lý, màng SrFHAp có thể ngăn chặn sự khuếch tán ion gây ăn mòn và có khả năng

bảo vệ cho bề mặt kim loại nền.

1.3.4. Pha tạp flo

Flo là nguyên tố vi lượng tồn tại trong men răng và xương, flo đóng vai trò

thiết yếu chống lại sự hòa tan apatit và có thể kích thích sự kết tinh khoáng muối

Ca-P trong quá trình hình thành xương [59]. Sự hiện diện của FHAp trong tinh thể

men răng làm tăng sự ổn định, giúp chống lại sự hòa tan trong môi trường miệng có

tính axit. Màng hydroxyapatit pha tạp flo được tổng hợp bằng nhiều phương pháp

khác nhau: phương pháp bốc bay chân không [47], phương pháp sol - gel [1],

phương pháp điện hóa [61-63], ... sự có mặt F đã làm giảm khả năng hòa tan màng

và tăng khả năng tương thích sinh học cho màng FHAp so với màng HAp nguyên

chất [1, 47, 59].

12

1.3.5. Pha tạp đồng

Đồng là nguyên tố vi lượng cần thiết cho cơ thể, với hàm lượng nhỏ nhưng

rất quan trọng cho nhiều hoạt động sống của sinh vật. Ngoài ra, đồng còn có khả

năng kháng khuẩn cao.

Vật liệu Ti chứa hàm lượng đồng 2 % về khối lượng có thể chống được 57 %

khuẩn E.coli và 79 % khuẩn S.aureus [64]. Bằng phương pháp đồng kết tủa các nhà

khoa học người Ấn độ đã tổng hợp bột CuHAp, CuFHAp và nghiên cứu hoạt động

kháng khuẩn của chúng bằng cách thử nghiệm chống lại vi khuẩn gram âm và gram

dương. Kết quả cho thấy bột CuFHAp ứng với công thức Ca10-xCux(PO4)6(F)2 (x =

0,15-0,5) có thể chống được 100 % vi khuẩn E.coli và bột CuHAp ứng với công

thức Ca10-xCux(PO4)6(OH)2 (x = 0,2) chống được 98 % vi khuẩn S.aureus [2]. Gần

đây, nhà khoa học Yong Huang và các cộng sự đã tổng hợp màng CuSrHAp trên

nền Ti với mục đích tăng tính tương thích sinh học và tăng khả năng kháng khuẩn

cho màng HAp. Kết quả cho thấy lớp phủ CuSrHAp có khả năng chống ăn mòn cao

trong dung dịch SBF, tăng khả năng bám dính của tế bào tạo xương và với sự có

mặt của đồng có thể làm chết khuẩn E.coli trong một vài ngày đầu tiên [65].

1.3.6. Pha tạp bạc

Bạc được biết đến với hoạt động kháng khuẩn phổ rộng chống lại vi khuẩn

gram dương và vi khuẩn gram âm, nấm, động vật nguyên sinh và virus, kể cả các

chủng kháng thuốc kháng sinh [4]. Do đó việc đưa bạc vào màng HAp nhằm mục

đích kháng khuẩn được các nhà khoa học quan tâm.

Màng HAp pha tạp Ag được nhà khoa học tổng hợp trên nền Ti bằng phương

pháp phún xạ magnetron [66, 67], phương pháp plasma [68], trên nền TKG316L

bằng phương pháp đồng kết tủa [69]… Các kết quả thử nghiệm khả năng kháng

khuẩn cho thấy màng nano AgHAp có khả năng kháng 98 % vi khuẩn S.aureus và

hơn 99 % vi khuẩn E.Coli trong vòng 24 giờ [64, 70, 71], có khả năng kháng khuẩn

tốt đối với vi khuẩn S.pyogenes và S.typhimurium [64].

1.3.7. Pha tạp kẽm

Kẽm là nguyên tố vi lượng cần thiết trong cơ thể. Sự có mặt của Zn trong

xương có tác dụng kích thích sự hình thành xương và ức chế quá trình hủy xương.

Nếu thiếu Zn sẽ làm tăng nguy cơ loãng xương, làm cho xương giòn, xốp và dễ gãy

13

[72]. Hạt nano ZnHAp chứa 1,6 % Zn về khối lượng đã cho thấy khả năng tăng hoạt

tính sinh học, có khả năng kháng khuẩn và không độc hại cho các tế bào [73].

Màng ZnHAp đã được tổng hợp trên nền TKG304 bằng phương pháp điện di

[73]. Các nghiên cứu về độ bám dính và khả năng tương thích trong dung dịch SBF

cho thấy: ZnHAp tạo ra có dạng hình kim và độ bám dính giữa màng và kim loại

nền đạt 16,9 ± 1,9 MPa, sau khi ngâm 7 ngày trong dung dịch SBF một màng apatit

mới đã được hình thành trên bề mặt của mẫu, chứng tỏ màng ZnHAp có hoạt tính

sinh học tốt trong dung dịch SBF.

Nhóm nghiên cứu người Ấn Độ đã nghiên cứu sự phát triển vi khuẩn

P.gingivalis (tác nhân chính gây bệnh sâu răng) trên màng FHAp và ZnFHAp tổng

hợp trên nền Ti bằng phương pháp sol - gel và trên màng TiN. Kết quả chỉ ra khả

năng ức chế vi khuẩn của màng ZnFHAp lớn hơn màng FHAp và lớn hơn màng

TiN [74].

1.4. Thử nghiệm hoạt tính sinh học của HAp

1.4.1. Thử nghiệm in vitro

Khả năng tương thích của vật liệu cấy ghép với xương tự nhiên được quan

tâm nghiên cứu bằng nhiều phương pháp khác nhau. Một trong số các phương pháp

tiếp cận quan trọng nhất là nghiên cứu sự hình thành màng apatit trên bề mặt của

vật liệu khi ngâm trong môi trường SBF hoặc thử nghiệm trên cơ thể động vật sống.

Khả năng chống ăn mòn, bảo vệ của màng HAp cho vật liệu nền được

nghiên cứu bằng các phương pháp điện hóa (đo điện thế mạch hở, đo phổ tổng trở,

đo đường cong phân cực ngoại suy Tafel) khi ngâm vật liệu trong dung dịch SBF

[57, 59, 75] hoặc dung dịch muối Ringer (NaCl 0,86 % + KCl 0,03 % + CaCl2 0,033

%) ở 37oC %) [1, 76].

Để nghiên cứu khả năng hòa tan, các nhà khoa học xác định hàm lượng ion

Ca2+

hòa tan từ màng HAp hoặc HAp pha tạp và nồng độ ion kim loại nền hòa tan

khi ngâm vật liệu trong dung dịch muối sinh lý [59] hoặc dung dịch muối Ringer ở

37 oC [1, 76].

Đánh giá hoạt tính sinh học của vật liệu bằng cách nghiên cứu khả năng phát

triển của tế bào tạo xương MC3T3 - E1 khi được nuôi cấy trên bề mặt vật liệu [54,

57, 59, 61].

14

1.4.1.1. Trong dung dịch mô phỏng dịch cơ thể người

Để nghiên cứu khả năng tương thích sinh học của vật liệu Ti có phủ màng

MgHAp, nhà khoa học Yajing Yan và cộng sự đã tiến hành ngâm vật liệu trong

dung dịch SBF [57]. Kết quả nghiên cứu hình thái bề mặt màng sau khi ngâm 4

ngày trong dung dịch SBF cho thấy có sự hình thành màng apatit dày đặc trên màng

MgHAp (hình 1.4).

nh 1.4. Hình ảnh SEM của màng MgHAp trước và sau 4 ngày ngâm trong

dung dịch SBF [57]

Ngoài ra, sau khi ngâm 4 ngày trong dung dịch SBF, kết quả đo đường cong

phân cực cho thấy màng MgHAp có khả năng che chắn bảo vệ kim loại nền cao hơn

so với màng HAp nguyên chất, thể hiện bằng điện thế ăn mòn dịch chuyển về phía

dương hơn và mật độ dòng ăn mòn thấp hơn so với màng HAp nguyên chất và vật

liệu Ti không phủ [57].

1.4.1.2. Trong dung dịch Ringer và dung dịch muối sinh lý

Khả năng chống ăn mòn và khả năng hòa tan của vật liệu TKG 316L không

phủ và có phủ màng MgFHAp với thành phần khác nhau được nghiên cứu bằng

cách ngâm trong dung dịch muối sinh lý và dung dịch muối Ringer [1]. Kết quả đo

đường cong phân cực của vật liệu cho thấy tất cả vật liệu phủ màng MgFHAp đều

cho mật độ dòng ăn mòn thấp hơn từ 2,1 ÷ 2,6 lần trong dung dịch muối Ringer và

từ 2,2 ÷ 2,4 lần so với TKG316 không phủ và thấp nhất ứng với mẫu phủ màng

MgFHAp ứng với công thức Ca9Mg(PO4)6F2 (FA10Mg).

Hình ảnh SEM của mẫu sau khi đo đường cong phân cực ở khoảng thế từ -400

mV đến 1000 mV cho thấy trên nền TKG316 không phủ có sự ăn mòn cục bộ xảy ra

rõ với các lỗ ăn mòn chiều rộng lên tới 50 - 100 µm, còn vật liệu TKG 316L có phủ

màng FA10Mg thì sự ăn mòn xảy ra không rõ với các lỗ ăn mòn có chiều rộng 5 - 15

15

µm. Kết quả này chứng tỏ màng FA10Mg có năng bảo vệ tốt cho kim loại nền, ngăn

chặn sự giải phóng các ion kim loại từ nền vào môi trường và cải thiện khả năng

tương thích sinh học cho nền TKG316L khi cấy ghép trong cơ thể người.

1.4.1.3. Thử nghiệm tế bào

Nhà khoa học Yong Huang và các cộng sự đã nuôi cấy tế bào MC3T3 - E1

trên bề mặt vật liệu Titan có phủ màng SrFHAp, HAp và không phủ trong 24 giờ, ở

37oC. Hình ảnh SEM (hình 1.5) cho thấy, trên bề mặt vật liệu có phủ màng SrHAp,

tế bào xuất hiện nhiều hơn và lan truyền tốt hơn so với vật liệu phủ HAp nguyên

chất và nền Ti không phủ. Điều này chứng tỏ màng SrFHAp có hoạt tính sinh học

tốt và có khả năng tăng cường độ kết dính với tế bào [59].

nh 1.5. Hình ảnh SEM của tế bào MC3T3 - E1 phát triển trên: màng HAp

(a), màng SrFHAp (b) và nền Ti (c) [59]

1.4.2. Thử nghiệm in vivo

Tại Viện công nghệ Massachusetts (Mỹ), các nhà khoa học đã nghiên cứu và

so sánh sự hình thành xương non của chân chó khi được cấy ghép bởi ba loại vật

liệu: Ti6Al4V không phủ, Ti6Al4V phủ HAp tổng hợp bằng phương pháp phun

plasma (PSHA) và Ti6Al4V phủ HAp tổng hợp bằng phương pháp điện hóa

(EDHA) [77]. Trong khoảng thời gian từ 6 giờ đến 7 ngày cấy ghép, trên cả ba loại

vật liệu sớm hình thành các cụm khoáng. Từ 7 ngày đến 14 ngày, mô xương mới

được hình thành với các sợi collagen tự kết nối bởi các tiểu cầu HAp. Tuy nhiên,

thời gian hình thành mô xương có sự khác biệt giữa hai vật liệu phủ màng PSHA và

EDHA: trên màng PSHA, quá trình hình thành mô xương diễn ra sớm, sau 7 ngày

cấy hình ảnh TEM cho thấy một lớp mô khoáng dày đặc hình thành ngay trên bề

mặt màng; ngược lại, quá trình hình thành mô xương diễn ra trên màng EDHA

16

chậm hơn trong 7 ngày đầu, nhưng sau 7 ngày các mô khoáng mới trên màng

EDHA hình thành một cách nhanh chóng với cấu trúc dải đặc trưng của lớp

collagen được nhìn thấy trong lớp mô xương mới. Sau 14 ngày, lớp mô xương mới

hình thành trên cả hai màng EDHA và PSHA là như nhau và cao hơn nhiều so với

vật liệu Ti6Al4V không phủ màng HAp. Như vậy, sự có mặt của HAp đã giúp cho

sự hình thành xương non diễn ra nhanh hơn.

Để nghiên cứu sự ăn mòn và viêm tại chỗ của màng octacanxi phôtphat

(OCP) và HAp, nhóm tác giả Sachiko Hiromoto đã phủ màng OCP hoặc HAp trên

hợp kim magiê (AZ31) và tiến hành thử nghiệm in vivo bằng cách cấy vào dưới da

của chuột chuyển gen [78]. Kết quả cho thấy màng HAp và OCP đều có khả năng

chống ăn mòn cao, trong đó vật liệu AZ31 có phủ màng HAp cho tỷ lệ ăn mòn thấp

hơn 20% so với màng OCP. Sau 16 tuần cấy, một lớp mô mềm đã được hình thành

xung quanh màng HAp hoặc OCP/AZ31 (hình 1.6) và không có hiện tượng viêm

nhiễm, còn trên chuột có cấy vật liệu AZ31 không phủ thì có sự hình thành lớp mô

mềm tuy nhiên lại có hiện tượng viêm tại chỗ cấy ghép.

nh 1.6. Sự hình thành mô mềm trên AZ31 (a) và HAP/AZ31 (b) ở dưới da

khi cấy vào chuột sau 16 tuần [78]

1.5. Ứng dụng của HAp và HAp pha tạp

HAp tổng hợp có cấu trúc và hoạt tính sinh học tương tự HAp tự nhiên nên

HAp được ứng dụng rộng rãi trong lĩnh vực y sinh dưới dạng bột, dạng gốm, dạng

compozit và dạng màng. HAp được dùng để chế tạo vật liệu cấy vào cơ thể sinh vật,

làm chất gắn kết trong xương, làm dược phẩm, thuốc trong y tế ...

17

1.5.1. Làm thuốc bổ sung canxi

Canxi đóng vai trò rất quan trọng trong nhiều hoạt động của cơ thể như tham

gia vào quá trình co cơ, dẫn truyền thần kinh, giải phóng các hormon và đông máu.

Ngoài ra, nó còn tham gia vào quá trình điều hoà nhiều enzym khác nhau trong cơ

thể. Nếu cơ thể thiếu canxi có thể gây ra các bệnh như còi xương, loãng xương, ...

Vì vậy, việc bổ sung canxi là rất quan trọng và cần thiết cho sức khỏe con người,

đặc biệt cho trẻ em và người cao tuổi.

Có thể bổ sung canxi cho cơ thể người bằng cách dùng thức ăn, thuốc tiêm

hoặc truyền huyết thanh, … Tuy nhiên, canxi có trong thức ăn hoặc thuốc thường

nằm ở dạng hợp chất hòa tan nên khả năng hấp thụ của cơ thể không cao và thường

phải dùng kết hợp với vitamin D nhằm tăng cường việc hấp thụ và chuyển hoá

canxi thành HAp. Do đó phương pháp hữu hiệu để bổ sung canxi là sử dụng HAp ở

dạng bột mịn, kích thước nano [10].

Trong thành phần của HAp chứa rất nhiều canxi và hợp chất HAp được cơ

thể người hấp thụ trực tiếp mà không cần chuyển hóa. Vì thế, bột HAp kích thước

nano được dùng làm thuốc bổ sung canxi với hiệu quả cao.

1.5.2. Làm các bộ phận để cấy ghép vào cơ thể

1.5.2.1. Làm răng giả và sửa chữa những khuyết tật của răng

Các nhà khoa học Nhật Bản đã thành công trong việc tạo ra một hỗn hợp gồm

HAp tinh thể kích thước nano và polyme sinh học có khả năng phủ và bám dính trên

răng theo cơ chế “mọc ghép”, nghĩa là tinh thể HAp mới tạo thành lớp men răng cứng

chắc, “bắt chước” theo đúng tinh thể HAp của lớp men răng tự nhiên [79]. Quá trình

này gồm 2 giai đoạn:

Giai đoạn a: Lớp men HAp cũ, cần thay thế trên bề mặt răng bị phân huỷ bởi

dung dịch H2O2 + H3PO4. Hợp chất H2O2 còn có tác dụng loại bỏ các chất bẩn tồn

tại trên răng.

Giai đoạn b: Các ion Ca2+

, PO43-

, OH- trong các polime sinh học dạng bột

nhão tạo thành vi tinh thể HAp kích thước nano. Hỗn hợp này được phủ lên bề mặt

răng cũ để tạo thành lớp men răng mới.

18

1.5.2.2. Làm mắt giả

Vật liệu gốm xốp HAp có cấu trúc xốp bền vững, nhẹ và đặc biệt là có nhiều

lỗ liên thông với nhau, tạo thuận lợi cho sự xâm nhập của mô sợi và mạch máu,

không độc, không dị ứng và có khả năng thích ứng cao với cơ thể. Nhà khoa học Ấn

Độ B.Kundu đã chế tạo mắt nhân tạo từ gốm xốp HAp được tổng hợp từ san hô và

thử nghiệm in vivo trên chó. Kết quả cho thấy mắt nhân tạo này cho phép các mạch

máu tiếp nhận và phát triển thành các mô cấy, có khả năng thích ứng tốt trong cơ

thể mà không bị nhiễm trùng, các kết quả thực nghiệm này mở ra khả năng ứng

dụng mắt nhân tạo trên cơ thể người [80].

Ngoài ra, việc sử dụng loại vật liệu này đã khắc phục được hiện tượng sụp

mi do trọng lượng, hạn chế các phản ứng của cơ thể và làm tăng thời gian sử dụng

của mắt giả.

1.5.2.3. Làm vật liệu thay thế và sửa chữa những khuyết tật của xương

Tuỳ thuộc vào mục đích cấy ghép hoặc thay thế, người ta có thể chế tạo ra

các sản phẩm gốm HAp có kích thước và độ xốp khác nhau [81]. Sau đó, gia công

các sản phẩm này thành các chi tiết phù hợp hoặc có thể sử dụng gốm HAp ở dạng

hạt để điền đầy những chỗ khuyết tật của xương [82].

Tuy nhiên, gốm y sinh HAp nguyên chất không phù hợp với những vùng

xương phải chịu tải trọng nặng của cơ thể bởi tính cơ lý kém, độ bền cơ học thấp

trong môi trường cơ thể người, ngoài ra nếu sử dụng ở dạng khối hoặc hạt thì HAp

không thể phân hủy trong cơ thể người. Do đó trong nhiều năm trở lại đây,

compozit tạo nên bởi các hạt HAp và polyme phân hủy sinh học (polyaxit lactic,

polyacrylic axit, chitosan, polyvinyl ancol và các đồng phân polyme của nó) đã

nhận được rất nhiều sự quan tâm của các nhà khoa học vì tính dẫn xương tốt, khả

năng phân hủy sinh học và độ bền cơ học cao. Ngoài ra, các polyme này còn có khả

năng liên kết với các tế bào sinh học thông qua các nhóm chức của mình. Đây cũng

là ưu điểm vượt trội của vật liệu compozit chứa HAp [83-85].

J. Huang và các cộng sự đã chế tạo xương nhân tạo từ vật liệu compozit của

polyaxit lactic và HAp (PLLA/HAp và PLA/HAp) bằng phương pháp trộn nóng

chảy [86]. Kết quả nghiên cứu hình thái cấu trúc bằng các phương pháp TEM và

XRD cho thấy nano HAp là các tinh thể hình kim có kích thước 50 - 200 nm gần

giống với xương người, cả PLLA và HAp đều giữ nguyên cấu trúc kết tinh trong

19

vật liệu nanocompozit PLLA/HAp. Thử nghiệm hoạt tính sinh học của vật liệu

PLLA/HAp được tiến hành bằng cách ngâm chúng vào dung dịch SBF với tỷ lệ

rắn/lỏng là 1,5 mg/mL. Sau 7 ngày thử nghiệm, quan sát ảnh SEM của vật liệu cho

thấy cấu trúc lỗ xốp của HAp đã thiêu kết không thay đổi. Tuy nhiên, trên bề mặt

của compozit xuất hiện một vài cặn đọng của HAp với kích thước khoảng 100 nm.

Ngoài ra, từ phổ năng lượng tán xạ tia X của vi cấu trúc khung compozit

PLLA/HAp sau 7 ngày ngâm trong SBF có thể phát hiện sự có mặt của Ca và P với

tỷ lệ Ca/ P bằng 1,65 gần với cấu trúc của apatit.

Ngoài ra, màng HAp được phủ lên nẹp vít xương nhằm mục đích làm tăng

khả năng chống ăn mòn và tăng cường tính tương thích sinh học của nẹp vít khi đưa

vào cơ thể. Màng HAp có khả năng định hình, tạo liên kết chặt chẽ giữa xương của

vật chủ và vật liệu cấy ghép, thúc đẩy quá trình liền xương [69].

1.6. Tình hình nghiên cứu HAp ở trong nƣớc

Trong nước, một số nhóm nghiên cứu đã tiến hành nghiên cứu tổng hợp

HAp. Tuy nhiên, các nghiên cứu về HAp mới chỉ dừng lại ở dạng bột, dạng gốm,

dạng compozit và dạng màng HAp nguyên chất. Cho đến nay, chưa có công trình

nào công bố về tổng hợp màng HAp pha tạp. Sau đây là một số nghiên cứu về HAp

tiêu biểu ở trong nước:

Bộ môn Hóa vô cơ, Khoa Hóa học, Trường Đại học Bách khoa Hà Nội đã

nghiên cứu tổng hợp bột HAp bằng phương pháp kết tủa hóa học [13, 87, 88].

Nhóm nghiên cứu cũng tổng hợp thành công vật liệu HAp phủ trên màng polyme

sinh học PVA [89].

Nhóm nghiên cứu của TS. Đỗ Ngọc Liên, Viện Công nghệ xạ hiếm đã triển

khai đề tài nghiên cứu cấp Bộ về tổng hợp bột và chế thử gốm xốp HAp [90]. Bên

cạnh đó, nhóm nghiên cứu cũng tạo màng HAp bằng phương pháp sol-gel trong

dung môi etanol [91].

Nhóm nghiên cứu của cố TS. Đào Quốc Hương, Viện Hóa học, Viện Hàn lâm

Khoa học và Công nghệ Việt Nam đã thực hiện một số đề tài nghiên cứu tổng hợp

HAp dạng bột, những kết quả ban đầu đã mở ra triển vọng ứng dụng bột HAp làm

nguyên liệu trong việc bào chế thuốc chống loãng xương [12] và HAp dạng gốm xốp

với mục đích dùng làm vật liệu nối xương trong phẫu thuật chỉnh hình [92], tuy nhiên,

cho đến nay, kết quả thu được còn hạn chế và chưa có công bố nào về vấn đề này.

20

Luận án tiến sĩ của Vũ Duy Hiển đã tổng hợp thành công vật liệu HAp đơn

pha dạng khối xốp bằng phương pháp thủy nhiệt trực tiếp từ khung xương mai mực

[93]. Gốm xốp nhận được sau khi thiêu kết vẫn giữ được cấu trúc xốp tự nhiên của

mai mực ban đầu. Những thử nghiệm trong dung dịch SBF đã khẳng định mẫu gốm

xốp HAp đều có tính tương thích sinh học.

Nhóm nghiên cứu của PGS.TS. Nguyễn Kim Ngà, Viện Kỹ thuật hóa học,

Trường Đại học Bách khoa Hà Nội đã nghiên cứu tổng hợp compozit của HAp và

polyaxit lactic (PDLA) để làm khung xương nhân tạo bằng cách đúc với chất tạo

xốp NaCl. Kết quả thử nghiệm trong môi trường SBF cho thấy, sau 7 ngày ngâm

vật liệu có sự hình thành màng apatit dạng hoa. Bên cạnh đó, kết quả nghiên cứu

khả năng kết dính và phát triển của dòng tế bào người MG63 cho thấy có sự phát

triển của tế bào tốt nhất đối với vật liệu có chứa 30 % HAp [89].

Nhóm nghiên cứu của PGS. TS. Đinh Thị Mai Thanh, Viện Kỹ thuật nhiệt

đới đã thực hiện một số đề tài nghiên cứu tổng hợp màng HAp trên nền TKG304,

TKG316L, TiN/TKG316L, Ti, Co bằng phương pháp kết tủa điện hóa trong dung

dịch chứa muối Ca2+

và H2PO4-. Kết quả đã lựa chọn được điều kiện thích hợp để

tổng hợp màng HAp và HAp thu được có cấu trúc tinh thể, đơn pha dạng cầu, que

và xương rồng [94]. Sự tương thích của vật liệu phủ màng HAp được thử nghiệm

trong dung dịch SBF. Kết quả thử nghiệm cho thấy màng HAp tổng hợp có khả

năng bảo vệ cho vật liệu nền, đồng thời màng apatit được hình thành có dạng tinh

thể, đơn pha, cấu trúc xương rồng [95-98]. Nhóm nghiên cứu cũng đã nghiên cứu

tổng hợp bột HAp pha tạp Mg, Al, Ba và bột nano compozit HAp/Chitosan bằng

phương pháp kết tủa hóa học để định hướng xử lý flo và một số ion kim loại nặng

trong nước [99-101]. Ngoài ra, nhóm nghiên cứu cũng đã chế tạo thành công

compozit PLA/HAp bằng các phương pháp khác nhau và kết quả thử nghiệm 3

tháng trong xương chân chó cho thấy vật liệu có khả năng tương thích tốt, không

gây phù nề, phát triển xương mới và mạch máu rất mạnh [102].

Từ việc phân tích tổng quan ở trên cho thấy:

Trong nước chưa có công bố nào về tổng hợp màng HAp pha tạp. Trên thế

giới, màng HAp pha tạp đã được nghiên cứu tổng hợp bằng nhiều phương pháp

khác nhau, kết quả thử nghiệm in vitro và in vivo cho thấy màng HAp pha tạp một

21

số nguyên tố như Na, Mg, Sr, F đã làm tăng hoạt tính sinh học, làm giảm độ hòa

tan cho màng HAp và có khả năng bảo vệ tốt cho kim loại nền. Các nghiên cứu

cũng cho thấy với sự có mặt của nguyên tố Cu, Ag, Zn trong màng HAp đã làm tăng

khả năng kháng khuẩn từ đó giúp cho việc cấy ghép vật liệu y sinh có phủ màng

HAp thành công hơn. Tuy nhiên, các nghiên cứu mới chỉ dừng lại ở việc pha tạp

riêng rẽ các nguyên tố mà chưa tiến hành pha tạp đồng thời các nguyên tố vào

màng HAp. Chính vì vậy, trong luận án này sẽ trình bày chi tiết quá trình tổng hợp

màng NaHAp và NaHAp pha tạp riêng rẽ và đồng thời các nguyên tố vi lượng (Mg,

Sr, F) nhằm mục đích tạo màng HAp có thành phần tương tự như xương tự nhiên,

từ đó làm tăng hoạt tính sinh học và tính cơ lý cho màng. Ngoài ra, với mục đích

tăng khả năng kháng khuẩn cho vật liệu khi cấy ghép vào cơ thể, màng NaHAp

được bổ sung các nguyên tố có khả năng kháng khuẩn cao như Cu, Ag, Zn.

22

CHƢƠNG 2. THỰC NGHIỆM VÀ CÁC PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.1. Hóa chất và điều kiện thực nghiệm

2.1.1. óa chất

Hóa chất: Ca(NO3)2.4H2O, NH4H2PO4, NaNO3, Mg(NO3)2, Sr(NO3)2, NaF,

Cu(NO3)2, Zn(NO3)2, AgNO3, NaCl, NaHCO3, KCl, Na2HPO4.2H2O, MgCl2.6H2O,

CaCl2, KH2PO4, MgSO4.7H2O, đường glucozơ C6H12O6, NaOH. Các hóa chất này

đều là hóa chất tinh khiết của Merk (CHLB Đức).

2.1.2. Vật liệu nền

Mẫu TKG316L với thành phần hóa học: 0,27 % Al; 0,17 % Mn; 0,56 % Si;

17,98 % Cr; 9,34 % Ni; 2,15 % Mo; 0,045 % P; 0,035 % S và 69,45 % Fe có kích

thước là 1×10×0,2 cm, được đánh bóng bằng giấy nhám loại 320, 400 của Trung

Quốc và đánh lại bằng giấy nhám tinh loại 600, 800 và 1200 của Nhật Bản. Sau đó,

mẫu được rửa sạch bằng nước cất trong bể rửa siêu âm, tráng lại bằng cồn, rồi để

khô ở nhiệt độ phòng và được giới hạn diện tích làm việc 1cm2 bằng epoxy.

2.1.3. Tổng hợp màng Ap pha tạp bằng phương pháp điện hóa

2.1.3.1. Hệ điện hóa

Màng NaHAp, HAp pha tạp riêng rẽ và đồng thời các nguyên tố vi lượng

(Mg, F, Sr) được tổng hợp bằng phương pháp điện hóa trong bình chứa 80 mL dung

dịch nghiên cứu với hệ 3 điện cực: điện cực đối platin dạng lá mỏng có diện tích 1

cm2, điện cực so sánh calomen bão hoà KCl (SCE) và điện cực làm việc là

TKG316L. Các thí nghiệm điện hóa được thực hiện trên thiết bị Potentiostat

Autolab PGSTAT 30 (Hà Lan) tại Viện Kỹ thuật nhiệt đới - Viện Hàn lâm KH&CN

Việt Nam.

2.1.3.2. Tổng hợp màng HAp pha tạp natri

Màng NaHAp được tổng hợp bằng phương pháp quét thế catôt trong dung

dịch có thành phần và điều kiện tổng hợp như sau:

- Dung dịch tổng hợp:

DNa1: Ca(NO3)2 3.10-2

M + NH4H2PO4 1,8.10-2

M + NaNO3 4.10-2

M.

DNa2: Ca(NO3)2 3.10-2

M + NH4H2PO4 1,8.10-2

M + NaNO3 6.10-2

M.

DNa3: Ca(NO3)2 3.10-2

M + NH4H2PO4 1,8.10-2

M + NaNO3 8.10-2

M.

23

- Điều kiện tổng hợp khác như: khoảng quét thế: 0 ÷ -1,5; 0 ÷ -1,7; 0 ÷ -1,9

và 0 ÷ -2,1 V/SCE; nhiệt độ: 25; 35; 50; 60 và 70 oC; pH = 4,0; 4,5; 5,0 và 5,5; số

lần quét: 1, 3, 5, 7 và 10 lần; tốc độ quét: 3, 4, 5, 6 và 7 mV/s.

2.1.3.3. Tổng hợp màng NaHAp pha tạp riêng rẽ magiê, stronti hoặc flo

Màng NaHAp pha tạp nguyên tố Mg, Sr hoặc F được tổng hợp bằng phương

pháp quét thế catôt (ký hiệu chung là ĐNaHAp) ở 50 oC trong 80 mL dung dịch có

thành phần ở bảng 2.1 và các điều kiện thay đổi: khoảng quét thế: 0 ÷ -1,5; 0 ÷ -1,7;

0 ÷ -1,9 và 0 ÷ -2,1 V/SCE; số lần quét: 1, 3, 5, 7 và 10 lần; tốc độ quét: 3, 4, 5, 6 và

7 mV/s.

Bảng 2.1. Thành phần dung dịch tổng hợp màng ĐNaHAp

2.1.3.4. Tổng hợp màng NaHAp pha tạp đồng thời magiê, stronti và flo

Màng MgSrFNaHAp được tổng hợp bằng phương pháp quét thế catôt ở 50

oC trong 80 mL dung dịch có thành phần: DNa2 + NaF 2.10

-3 M + Sr(NO3)2 5.10

-5 M

+ Mg(NO3)2 1.10-3

M (được ký hiệu là DMgSrFNa) và trong điều kiện thay đổi:

khoảng quét thế: 0 ÷ -1,5; 0 ÷ -1,7; 0 ÷ -1,9 và 0 ÷ -2,1 V/SCE; nhiệt độ: 25, 35, 50,

60 và 70 oC; số lần quét: 3, 4, 5, 6, 7 và 10 lần; tốc độ quét: 3, 4, 5, 6 và 7 mV/s.

ĐNaHAp Ký hiệu Thành phần

MgNaHAp

DMg1 DNa2+ Mg(NO3)2 1.10-4

M

DMg2 DNa2+ Mg(NO3)2 5.10-4

M

DMg3 DNa2+ Mg(NO3)2 1.10-3

M

DMg4 DNa2+ Mg(NO3)2 5.10-3

M

SrNaHAp

DSr1 DNa2 + Sr(NO3)2 1.10-5

M

DSr2 DNa2 + Sr(NO3)2 5.10-5

M

DSr3 DNa2 + Sr(NO3)2 1.10-4

M

DSr4 DNa2 + Sr(NO3)2 5.10-4

M

FNaHAp

DF1 DNa2 + NaF 5.10-4

M

DF2 DNa2 + NaF 1.10-3

M

DF3 DNa2 + NaF 2.10-3

M

24

2.1.4. Pha tạp một số nguyên tố vào màng NaHAp bằng phương pháp trao đổi ion

Chuẩn bị vật liệu: Màng NaHAp tổng hợp trên nền TKG316L bằng phương

pháp quét thế catôt ở khoảng quét thế 0 ÷ -1,7 V/SCE; nhiệt độ 50 oC, 5 lần quét với

tốc độ quét 5 mV/s trong dung dịch DNa2.

2.1.4.1. Tổng hợp màng NaHAp pha tạp nguyên tố đồng, bạc hoặc kẽm

Tiến hành ngâm vật liệu NaHAp/TKG316L trong 4 mL dung dịch Cu(NO3)2

hoặc AgNO3 hoặc Zn(NO3)2 có nồng độ khảo sát được thể hiện ở bảng 2.2 và thời

gian được khảo sát: 2,5; 5; 10; 20; 30; 60 và 80 phút ở nhiệt độ phòng. Sau đó vật

liệu được lấy ra, rửa sạch bằng nước cất và để khô trong không khí.

Bảng 2.2. Nồng độ ban đầu M(NO3)n được khảo sát

M(NO3)n Nồng độ (M)

Cu(NO3)2 0,005 0,01 0,02 0,05 0,1

AgNO3 0,0012 0,0022 0,005 0,01 -

Zn(NO3)2 0,01 0,05 0,1 0,15 -

2.1.4.2. Tổng hợp màng NaHAp pha tạp nguyên tố đồng, bạc và kẽm

Thực hiện bằng cách ngâm vật liệu NaHAp/TKG316L trong 4 mL dung dịch

có chứa đồng thời Cu(NO3)2 0,02 M + AgNO3 0,001 M + Zn(NO3)2 0,05 M trong

thời gian 30 phút ở nhiệt độ phòng. Sau đó, vật liệu được lấy ra, rửa sạch bằng nước

cất và để khô trong không khí.

2.1.5. Tổng hợp màng Ap pha tạp 7 nguyên tố magiê, stronti, flo, natri,

đồng, bạc và kẽm

- Chuẩn bị vật liệu: màng MgSrFNaHAp tổng hợp trên nền TKG316L bằng

phương pháp quét thế catôt tương ứng trong dung dịch DMgSrFNa, ở điều kiện:

khoảng quét thế 0 ÷ -1,7 V/SCE; nhiệt độ 50 oC, 5 lần quét với tốc độ quét 5 mV/s.

- Màng HAp với sự có mặt đồng thời tất cả các nguyên tố magiê, stronti, flo,

natri, đồng, bạc kẽm (HApđt) được tổng hợp trên nền TKG316L bằng cách ngâm vật

liệu TKG316L có phủ màng MgSrFNaHAp trong 4 mL dung dịch có chứa đồng

thời Cu(NO3)2 0,02 M + AgNO3 0,001 M + Zn(NO3)2 0,05 M trong thời gian 30

phút ở nhiệt độ phòng. Sau đó vật liệu được lấy ra, rửa sạch bằng nước cất và để

khô trong không khí.

25

2.2. Các phƣơng pháp nghiên cứu

2.2.1. Các phương pháp điện hóa

2.2.1.1. Phương pháp quét thế động

Phương pháp quét thế động được sử dụng để tổng hợp màng HAp pha tạp

các nguyên tố Na, Mg, Sr, F và cũng để xác định độ bền ăn mòn của vật liệu.

Phương pháp này được tiến hành bằng cách quét thế tuyến tính theo thời gian

với tốc độ không đổi v = dE/dt từ E1 đến E2. Dòng điện phản hồi I đặc trưng cho

tính chất điện hóa của hệ đo được ghi như một hàm của điện thế, qua đó thiết lập

phổ E - f(i), hay còn gọi là đường cong phân cực. Phương pháp này cho phép xác

định điện thế xảy ra các phản ứng oxy hóa khử và đồng thời cho phép đánh giá

được tốc độ của phản ứng thông qua độ lớn của giá trị dòng điện phản hồi.

Giá trị điện lượng của quá trình tổng hợp được xác định bằng cách lấy tích

phân từ điểm đầu đến điểm cuối của toàn bộ quá trình trên đường cong phân cực.

Các phép đo điện trở phân cực Tafel được thực hiện trong khoảng điện thế ± 0,5

V xung quanh điện thế mạch hở E0 trong dung dịch SBF với tốc độ quét 1 mV/s. Từ

đó, xác định giá trị điện thế ăn mòn, mật độ dòng ăn mòn theo phương pháp ngoại

suy Tafel và hiệu quả bảo vệ cho nền của màng HAp pha tạp theo công thức:

(%)100.ln,

ln,

vcorr

corrvcorr

i

iih

Trong đó: h là hiệu quả bảo vệ (%), icorr, vln và icorr lần lượt là mật độ dòng ăn

mòn của vật liệu TKG316L không phủ và có phủ màng HAp pha tạp.

2.2.1.2. Đo điện thế mạch hở theo thời gian

Phương pháp này cho phép theo dõi sự biến thiên của điện thế mạch hở theo

thời gian của vật liệu TKG316L không và có phủ HAp pha tạp khi ngâm trong dung

dịch SBF. Các giá trị điện thế mạch hở thu được cho phép xác định một cách định

tính vật liệu đang ở trạng thái ăn mòn hay được bảo vệ.

2.2.1.2. Tổng trở điện hóa

Trong luận án các phép đo tổng trở điện hóa được thực hiện trong dải tần số

từ 100 kHz đến 10 mHz với biên độ thế ± 10 mV tại điện thế mạch hở. Tổng trở

điện hóa theo thời gian ngâm vật liệu TKG316L có và không phủ HAp hoặc HAp

26

pha tạp trong dung dịch SBF cho phép đưa ra sự biến thiên các thông số modun

tổng trở Z, qua đó đánh giá được diễn biến ăn mòn của vật liệu và khả năng hình

thành màng apatit trong dung dịch mô phỏng dịch thể người.

2.2.2. Phương pháp trao đổi ion

Phương pháp trao đổi ion được thực hiện bằng cách ngâm vật liệu màng

NaHAp và MgSrFNaHAp trên nền TKG316L trong dung dịch có chứa ion Mn+

cần

trao đổi và trong khoảng thời gian xác định. Phần dung dịch thu được sau khi ngâm

được dùng để xác định nồng độ ion Mn+

còn lại bằng phương pháp hấp thụ nguyên

tử (AAS), từ đó xác định dung lượng trao đổi ion theo công thức:

1000..0 Vm

CCq

(2.1)

Trong đó, q là dung lượng trao đổi ion (mmol/g), Co là nồng độ ban đầu của

Mn+

(mol/L), C là nồng độ Mn+

còn lại sau khi ngâm (mol/L), V là thể tích dung

dịch (L), m là khối lượng màng NaHAp hoặc MgSrFNaHAp (g).

Dựa vào giá trị dung lượng trao đổi ion xác định số ion Mn+

trao đổi với ion

Ca2+

và từ đó xác định công thức phân tử của MNaHAp dựa vào công thức phân tử

của NaHAp: Ca9,278-xMxNa0,722(PO4)6(OH)2 với x = q.MNaHAp.103 (MNaHAp: khối

lượng phân tử của NaHAp).

2.2.3. Các phương pháp xác định thành phần và cấu trúc

2.2.3.1. Phổ hồng ngoại

Phổ hồng ngoại dùng để xác định cấu trúc phân tử của chất nghiên cứu dựa

vào số sóng đặc trưng của các nhóm chức trên phổ. Bột HAp pha tạp thu được bằng

cách cạo từ màng HAp pha tạp trên nền TKG316L, được tiến hành đo phổ IR trên

máy FT-IR Nicolet 6700 tại Viện Kỹ thuật nhiệt đới hoặc máy FT-IR Nicolet 5700

tại Trung tâm CIRIMAT - Trường Đại học Toulouse - Pháp với kỹ thuật ép viên

KBr trong khoảng số sóng 4000 - 400 cm-1

, độ phân giải 8 cm-1

và 64 lần quét.

2.2.3.2. Nhiễu xạ tia X

Giản đồ nhiễu xạ tia X dùng để xác định thành phần pha của màng HAp pha

tạp tổng hợp được trên nền TKG316L. Mẫu HAp pha tạp trên nền TKG316L được

ghi giản đồ XRD trên máy SIEMENDS D5005 Bruker-Germany tại viện Khoa học

27

vật liệu hoặc tại trường Đại học KHTN-ĐHQG Hà Nội và máy SIEMENDS D8

Bruker-Germany tại Trung tâm CIRIMAT - Trường Đại học Toulouse - Pháp với

các điều kiện: bức xạ Cu-Kα, bước sóng λ = 1,54056 Å, cường độ dòng điện 30

mA, điện áp 40 kV, góc quét 2 trong khoảng 10o 70

o, tốc độ quét 0,030

o/giây.

Từ giản đồ XRD có thể tính được đường kính trung bình của tinh thể HAp theo

công thức Scherrer [103]:

cosB.

9,0D (2.4)

Trong đó: D – kích thước tinh thể (nm), - bước sóng (nm); ở đây =

0,15406 nm, B (rad): độ rộng của pic tại nửa chiều cao của pic đặc trưng, B (rad)

được tính từ B (o) theo công thức sau: B (rad) = B (

o) × /180; - góc nhiễu xạ (

o).

HAp có mạng tinh thể hệ lục giác với a = b # c, α = β = 90o, γ = 120

o. Từ giản đồ

XRD xác định được giá trị khoảng cách giữa các mặt phẳng tinh thể (d), từ đó xác

định được giá trị hằng số mạng a, b, c theo công thức 2.5 [104].

2 22

2 2 2

4( )

1 3h kh k

l

d a c

(2.5)

2.2.3.3. Hiển vi điện tử quét

Phương pháp hiển vi điện tử quét được sử dụng để xác định hình thái học bề

mặt của màng HAp pha tạp và màng apatit được hình thành trong dung dịch SBF,

được đo trên thiết bị kính hiển vi điện tử quét Hitachi S4800 của Nhật Bản tại Viện

Vệ sinh Dịch tễ Trung ương. Do màng HAp không dẫn điện nên trước khi phân tích

màng HAp pha tạp được phủ Pt trong chân không để tăng độ nét của hình ảnh SEM.

2.2.3.4. Hiển vi lực nguyên tử

Độ gồ ghề bề mặt của vật liệu TKG316L có và không phủ HAp pha tạp được

xác định bằng phương pháp hiển vi lực nguyên tử trên thiết bị của Trung tâm

CIRIMAT - Trường Đại học Toulouse – Pháp.

2.2.3.5. Tán xạ năng lượng tia X

Thành phần màng HAp pha tạp được xác định bằng phổ EDX. Bột HAp pha tạp

thu được bằng cách cạo từ màng HAp pha tạp trên nền TKG316L được tiến hành đo

phổ EDX trên thiết bị JEOL 6490-JED 2300 của Nhật Bản tại Trung tâm đánh giá hư

28

hỏng vật liệu - Viện Khoa học Vật liệu hoặc thiết bị SEM-JSM-6510LV tại Viện Kỹ

thuật nhiệt đới.

2.2.3.6. Quang phổ hấp thụ nguyên tử

Hàm lượng nguyên tố Ca, Na và các nguyên tố vi lượng (Mg, Cu, Ag, Zn) có

mặt trong màng HAp pha tạp. Bột HAp pha tạp thu được bằng cách lấy bột được cạo

từ màng HAp pha tạp trên nền TKG316L hòa tan trong dung dịch HNO3 1 M. Sau

đó, lấy dung dịch thu được để xác định hàm lượng ion Ca2+

và các ion cần pha tạp

bằng phương pháp AAS trên máy Perkin - Elmer 3300 tại viện Hóa học hoặc máy

ANALYTIK JENA tại Trung tâm CIRIMAT - Trường Đại học Toulouse - Pháp.

2.2.3.7. Phổ khối lượng plasma cảm ứng

Nguyên tố vi lượng Sr có mặt trong màng HAp pha tạp với hàm lượng bé

được xác định bằng phương pháp ICP-MS trên máy ELAN 9000 tại phòng phân

tích chất lượng môi trường của Viện Công nghệ Môi trường.

Bột HAp pha tạp thu được bằng cách cạo từ màng HAp pha tạp trên nền

TKG316L được hòa tan trong dung dịch HNO3 1 M. Sau đó, lấy dung dịch thu được

để xác định hàm lượng ion Sr2+

.

2.2.3.8. Phương pháp UV-VIS

Phương pháp UV-VIS dùng để xác định hàm lượng P có mặt trong màng

HAp pha tạp bằng thuốc thử amoni molipdat tại bước sóng 880 nm, theo tiêu chuẩn

ISO 6878 : 2004, sử dụng thiết bị Biochrom S80 tại Viện Kỹ thuật nhiệt đới hoặc

thiết bị CINTRA của Viện Hóa học.

2.2.4. Các phương pháp xác định tính chất cơ lý

2.2.4.1. Xác định khối lượng màng HAp

Khối lượng của màng HAp pha tạp được xác định bằng cách cân khối lượng

mẫu TKG316L trước và sau khi tổng hợp bằng cân phân tích Precisa (XR-205SM

PR, Thụy Sĩ) với sai số ± 0,01 mg. Kết quả thu được là giá trị trung bình của 3 mẫu

đo.

29

2.2.4.2. Xác định độ bám dính

Độ bám dính của màng HAp pha tạp với nền TKG316L được xác định bằng

phương pháp kéo giật theo tiêu chuẩn ASTM D4541 sử dụng thiết bị Positest ATA

[1]. Kết quả thu được là giá trị trung bình của 3 lần đo.

2.2.4.3. Xác định chiều dày màng

Chiều dày màng HAp pha tạp được xác định bằng phương pháp Stylus theo

tiêu chuẩn ISO 4288-1998 trên hệ Alpha-Step IQ (KLA-Tencor - USA) tại Viện

Khoa học Vật liệu, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam. Thiết bị đo

Anpha – Step IQ đo biến dạng bề mặt dựa vào kết quả quét của kim dò trên bề mặt

mẫu theo một đường thẳng, có thể phát hiện sự khác biệt trên bề mặt mẫu từ 80 Ǻ

đến 2 mm với độ chính xác cao.

2.2.4.4. Xác định nồng độ Ca2+

hòa tan

Vật liệu TKG316L có phủ màng NaHAp và MgSrFNaHAp tổng hợp ở điều

kiện 50 oC, 5 vòng, quét thế từ 0 đến -1,7 V/SCE, 5 mV/s được ngâm trong dung

dịch muối sinh lý NaCl 0,9 % trong 16 ngày. Dung dịch sau khi ngâm được xác

định nồng độ ion Ca2+

hòa tan từ màng bằng phương pháp hấp phụ nguyên tử AAS.

2.2.4.5. Xác định tổng nồng độ sắt hòa tan

Để đánh giá khả năng che chắn cho nền TKG316L của màng NaHAp và

MgZnFNaHAp, vật liệu TKG316L không phủ và có phủ màng NaHAp hoặc màng

MgZnFNaHAp được ngâm trong dung dịch SBF trong 28 ngày. Dung dịch sau khi

ngâm được xác định tổng nồng độ Fe hòa tan từ nền TKG316L vào dung dịch theo

thời gian ngâm mẫu bằng phương pháp AAS.

2.2.5. Phương pháp thử nghiệm in vitro và in vivo

2.2.5.1. Thử nghiệm trong dung dịch mô phỏng dịch cơ thể người

Dung dịch mô phỏng dịch cơ thể người (SBF) được pha từ các hóa chất tinh

khiết với hàm lượng được chỉ ra trên bảng 2.3 [103]. Sau khi pha, dung dịch thu

được trong suốt, không có kết tủa hay vẩn đục, có pH = 7,3 và được bảo quản ở

nhiệt độ phòng [105-107].

30

Bảng 2.3. Thành phần của dung dịch SBF [103]

Muối Nồng độ (g/L)

NaCl 8,00

KCl 0,40

CaCl2 0,18

NaHCO3 0,35

Na2HPO4.2H2O 0,48

MgCl2.6H2O 0,10

KH2PO4 0,06

MgSO4.7H2O 0,10

Glucozơ 1,00

Khảo sát khả năng hình thành apatit và diễn biến ăn mòn của vật liệu

TKG316L không phủ và có phủ màng NaHAp, MgSrFNaHAp được thực hiện bằng

cách ngâm vật liệu trong 80 mL dung dịch SBF, sau đó tiến hành đo điện hóa (đo

điện thế mạch hở theo thời gian, đo tổng trở điện hóa, đo điện trở phân cực) trong

bình điện hóa 3 điện cực: điện cực làm việc là mẫu TKG316L không phủ hoặc có

phủ; điện cực đối Pt và điện cực so sánh calomen bão hòa KCl ở nhiệt độ 37 oC.


Trong phần này chúng tôi tiến hành nghiên cứu tính an toàn và tương thích

sinh học của bột NaHAp và MgSrFNaHAp trên dong tế bào sợi bằng các phương

pháp Trypan Blue và MTT. Tế bào sợi được cung cấp từ phòng thử nghiệm tế bào

của Viện bỏng Quốc gia, đây là tế bào tham gia vào các đáp ứng liền vết thương

nên được lựa chọn để thử nghiệm.

* Thử nghiệm Trypan Blue

Sử dụng 100 µL dung dịch chứa tế bào sợi với mật độ tế bào đạt 106 tế

bào/mL cho vào từng giếng trên các đĩa nuôi cấy lần lượt chứa bột NaHAp hoặc bột

MgSrFNaHAp với nồng độ lần lượt: 0,1; 0,2; 0,3 %; và ống đối chứng (không chứa

bột NaHAp và MgSrFNaHAp). Các đĩa nuôi cấy được cho vào tủ ấm CO2 ủ trong

vòng 1 giờ, sau đó bổ sung 100 µL dung dịch Trypan Blue 0,4 % đã được lọc qua

màng lọc 0,45 µm vào từng giếng chứa tế bào trên. Hút tế bào trong từng giếng cho

vào buồng đếm Neubauer để đếm số lượng tế bào chết và tổng số tế bào có trong

buồng đếm có thể tích 1 mm3. Tế bào chết sẽ bắt màu xanh đặc trưng của Trypan

Blue, tế bào sống không bắt màu.

31

* Thử nghiệm MTT

Tế bào sợi được đưa vào đĩa nuôi cấy 96 giếng với mật độ 2.103 tế

bào/giếng. Sau 24 giờ nuôi cấy, các tế bào bám dính vào đáy các giếng nuôi, hút bỏ

môi trường nuôi cấy cũ thay bằng 200 µL môi trường nuôi cấy mới có chứa bột

NaHAp hoặc MgSrFNaHAp nồng độ 0,3 %. Tế bào trong các giếng nuôi cấy được

cảm ứng với các mẫu nghiên cứu theo thời gian: 24, 48 và 72 giờ. Tại mỗi thời

điểm, môi trường nuôi cấy tế bào trong các giếng nuôi cấy được loại bỏ hoàn toàn,

và được thay bằng 90 µL môi trường nuôi cấy tương ứng và bổ sung thêm 10 µL

dung dịch MTT (3-(4,5-dimethylthiazol-2-yl)-2,5-diphenyl tetrazolium bromide),

rồi được đặt trong tủ nuôi cấy tế bào trong 4 giờ để các tế bào chuyển hóa chất MTT

màu vàng tạo thành các tinh thể màu tím nhờ hoạt động của ty thể.

Sau đó, toàn bộ môi trường nuôi cấy được loại bỏ và cho thêm 100 µL dung

dịch hòa tan tinh thể MTT. Đĩa nuôi tế bào được cho vào máy lắc với tần số 20 chu

kỳ/phút trong 10 phút để hòa tan các tinh thể và được đo mật độ quang ở bước sóng

570 nm trong máy Beckman counter DTX 880.

2.2.5.3. Thử nghiệm khả năng kháng khuẩn

Khả năng kháng khuẩn của NaHAp, MNaHAp, MgSrFNaHAp và

HApđt được thử nghiệm bằng phương pháp khuếch tán đĩa thạch. Trước hết, ép bột

HAp pha tạp thành các viên có chiều dày 1 mm và đường kính 10 mm, sau đó được

hấp khử trùng ở 120 oC trong 30 phút.

Chủng vi khuẩn được sử dụng để thử nghiệm gồm 3 chủng khuẩn: E.faecalis

ATCC-29212, E.coli ATCC-25922™* và P.aerugimosa. Chủng khuẩn

P.aerugimosa được phân lập từ da bệnh nhân tại Viện bỏng Quốc gia. Các vi sinh vật

được nuôi cấy từ ống chủng gốc, trên môi trường LB đặc (bao gồm: peptone 10 g/L +

vitamin và các nguyên tố vi lượng được chiết xuất từ nấm men 5 g/L + muối NaCl

10g/L) tại 37 oC, ủ qua đêm.

Kỹ thuật khuếch tán được thực hiện bằng cách đổ thạch vào các đĩa Petri để

tạo thành lớp dày 4 mm và cấy dày đặc của các vi sinh vật thử nghiệm. Các mẫu

HAp pha tạp được bố trí trên bề mặt thạch và ủ trong 24 giờ ở 37 oC.

Hoạt tính ức chế khuẩn được đánh giá bằng cách đo bán kính vòng ức chế vi

sinh vật (BK) bằng công thức: BK (mm) = VK - LK; trong đó VK: đường kính vòng vô

32

khuẩn và LK: đường kính lỗ khoan thạch. Thí nghiệm được lặp lại ba lần và lấy giá

trị bán kính trung bình.

2.2.5.4. Thử nghiệm in vivo

* Phương pháp phẫu thuật đưa vật liệu vào dưới da vùng đùi trước

Chó khỏe mạnh được chia thành 3 nhóm, mỗi nhóm 6 con, được cấy 3 loại

vật liệu: TKG316L (nhóm đối chứng), NaHAp/TKG316L (nhóm NaHAp) và

MgSrFNaHAp/TKG316L (nhóm MgSrFNaHAp). Các vật liệu cấy ghép có kích

thước 1×1×2 mm (rộng×cao×dài), được hấp vô khuẩn trước khi tiến hành phẫu

thuật (hình 2.1). Đánh giá sự tương thích của vật liệu bằng phương pháp: quan sát

tình trạng tại chỗ vết mổ, các chỉ số huyết học và sinh hóa, hình ảnh đại thể và vi

thể ở vị trí cấy ghép.

nh 2.1. Phẫu thuật đưa vật liệu vào tổ chức dưới da đùi trước của chó

* Phương pháp phẫu thuật đưa nẹp vít vào vùng xương đùi chó

Chó khỏe mạnh được chia thành 3 nhóm, mỗi nhóm 8 con. Được ghép 3 loại vật

liệu gồm: TKG316L (nhóm đối chứng), NaHAp/TKG316L (nhóm NaHAp) và

MgSrFNaHAp/TKG316L (nhóm MgSrFNaHAp). Các vật liệu cấy ghép có kích thước

5×1×30 mm, được hấp vô khuẩn trước khi tiến hành phẫu thuật (hình 2.2). Đánh giá

tính tương thích của vật liệu bằng phương pháp: quan sát tình trạng tại chỗ vết mổ, các

chỉ số huyết học và sinh hóa, hình ảnh đại thể và vi thể ở vị trí cấy ghép.

33

nh 2.2. Phẫu thuật đưa nẹp vít vào xương đùi chó

* Phương pháp lấy máu xét nghiệm.

Máu tĩnh mạch được lấy vào thời điểm lúc 8 giờ sáng (trước khi ăn sáng)

bằng sử dụng bơm tiêm 5 ml và ống nghiệm đựng máu xét nghiệm (được chống

đông bằng EDTA). Máu xét nghiệm được lấy từ tĩnh mạch hiển, dùng kim tiêm

(22G), lấy khoảng 4 ml máu/1 động vật. Máu sau khi lấy sẽ được xác định thành

phần các tế bào máu (chỉ số hồng cầu, bạch cầu, tiểu cầu), chức năng gan (định

lượng GOT và GPT) và chức năng thận (định lượng ure và creatinin).

nh 2.3. Lấy máu làm xét nghiệm trên chó

34

CHƢƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

3.1. Tổng hợp và đặc trƣng của màng HAp pha tạp

3.1.1. Tổng hợp màng Ap pha tạp bằng phương pháp điện hóa

3.1.1.1. Màng HAp pha tạp natri

a. Đường cong phân cực catôt

Hình 3.1 giới thiệu đường cong phân cực catôt của điện cực TKG316L trong

dung dịch DNa2, trong khoảng thế từ 0 ÷ -2,1 V/SCE với tốc độ quét thế 5 mV/s và

nhiệt độ 50 oC. Từ hình dạng đường cong phân cực cho thấy:

- Khoảng điện thế 0 ÷ -0,7 V/SCE: mật độ dòng điện gần như không đổi và

xấp xỉ 0 vì không có phản ứng khử nào xảy ra.

- Khoảng thế -0,7 ÷ -1,2 V/SCE: mật độ dòng tăng nhẹ tương ứng với quá

trình khử H+, khử O2 hoà tan trong nước theo phản ứng 3.1 và 3.2 [35, 61].

2H+ + 2e

- H2

(3.1)

O2 + 2H2O + 4e- 4OH

- (3.2)

- Khoảng điện thế âm hơn -1,2 V/SCE: mật độ dòng điện tăng mạnh theo sự

tăng điện thế, ở giai đoạn này xảy ra phản ứng khử ion H2PO4-, khử NO3

- và khử

nước theo các phản ứng (3.3) ÷ (3.7) [35, 57, 61]:

2 4H PO + 2e

-

3

4PO + H2 (3.3)

2 2 4H PO+ 2e

- 2

2

4HPO + H2 (3.4)

22

4HPO + 2e

- 2

3

4PO + H2 (3.5)

3NO + 2H2O + 2e

- 2NO

+ 2OH- (3.6)

2H2O + 2e- H2 + 2OH

- (3.7)

Ion OH- được tạo ra trên bề mặt điện cực thúc đẩy các phản ứng trung hòa

2 4H PO thành

3

4PO và phản ứng hình thành NaHAp theo phản ứng (3.8) ÷ (3.10). Do

đó, trên bề mặt điện cực quan sát thấy có sự hình thành màng NaHAp màu trắng [69].

2 4H PO + OH

-

2

4HPO + H2O (3.8)

2

4HPO + OH

-

3

4PO + H2O (3.9)

10(Ca2+

, Na+) + 6

3

4PO + 2OH

− → (Ca, Na)10(PO4)6(OH)2 (3.10)

35

-2.2 -2.0 -1.8 -1.6 -1.4 -1.2 -1.0 -0.8 -0.6 -0.4 -0.2 0.0-6.0

-5.5

-5.0

-4.5

-4.0

-3.5

-3.0

-2.5

-2.0

-1.5

-1.0

-0.5

0.0

i (m

A/c

m2)

E (V/SCE)

nh 3.1. Đường cong phân cực catôt của điện cực TKG316L trong dung

dịch DNa2

b. Ảnh hưởng của nồng độ dung dịch

Kết quả phân tích thành phần các nguyên tố Ca, P và Na có trong màng

NaHAp tổng hợp trong các dung dịch có nồng độ NaNO3 khác nhau DNa1, DNa2

và DNa3 bằng phương pháp AAS và UV-VIS được chỉ ra trong bảng 3.1. Với 3

nồng độ NaNO3 khác nhau, tỉ lệ nguyên tử (Ca + 0,5 Na)/P nằm trong khoảng 1,58

÷ 1,63, tỉ lệ này gần giống với tỉ lệ của Ca/P trong xương (1,67). Từ bảng 3.1 cũng

cho thấy, tỉ lệ nguyên tử Na/Ca tăng với sự tăng nồng độ NaNO3.

Bảng 3.1. Kết quả AAS của NaHAp tổng hợp khi thay đổi nồng độ NaNO3

Dung

dịch

% khối lƣợng các

nguyên tố Na / Ca (0,5 Na+

Ca)/ P

Công thức phân tử

(dự kiến) P Ca Na

DNa1 17,25 36,09 0,32 0,0155 1,63 Ca9,850Na0,150(PO4)6(OH)2

DNa2 16,80 33,20 1,50 0,0785 1,61 Ca9,278Na0,722(PO4)6(OH)2

DNa3 16,60 33,09 2,20 0,1156 1,58 Ca8,928Na1,072(PO4)6(OH)2

Tuy nhiên, để đáp ứng được yêu cầu màng thu được có tỉ lệ Na/Ca tương tự

như trong xương tự nhiên (≤ 0,102 [108, 109]) thì dung dịch DNa1 và DNa2 thích

hợp, còn dung dịch DNa3 có tỉ lệ Na/Ca vượt quá thành phần trong xương tự nhiên.

Ngoài ra, dựa vào vai trò của NaNO3: làm tăng độ dẫn và tạo ion OH- (từ phản ứng

khử ion NO3-), một tác nhân quan trọng để tạo màng HAp, nên nồng độ NaNO3

càng lớn thì càng thuận lợi cho quá trình tạo màng HAp. Do đó, dung dịch điện li

36

DNa2 được lựa chọn cho các thí nghiệm tiếp theo. Màng NaHAp thu được trong

điều kiện này có công thức phân tử tương ứng là Ca9,278Na0,722(PO4)6(OH)2.

Màng NaHAp tổng hợp trong dung dịch DNa2 được xác định thành phần pha

bằng nhiễu xạ tia X (hình 3.2). Từ giản đồ XRD cho thấy xuất hiện các pic đặc

trưng cho tinh thể HAp và cho nền TKG316L mà không thấy sự có mặt của các pha

khác (hình 3.2a). Hai pic nhiễu xạ đặc trưng cơ bản nhất của HAp ở vị trí góc nhiễu

xạ 2 32 o tương ứng với mặt tinh thể có chỉ số Miller (211) và ở vị trí 2 26

o

tương ứng với mặt tinh thể có chỉ số Miller (002) [35, 59, 104]. Ngoài ra, còn có các

pic đặc trưng khác với cường độ nhỏ hơn ở vị trí 2 33, 46, 54 o tương ứng với các

mặt (300), (222) và (004) [35, 59, 104]. Bên cạnh đó các pic đặc trưng cho nền

TKG316L vị trí 2 45 o (của Fe) và 2 44 và 51

o (của hỗn hợp ôxit

CrO.19FeO.7NiO) [35, 69]. Như vậy, màng NaHAp tổng hợp được có dạng tinh thể

và đơn pha của HAp.

10 20 30 40 50 60 70

1

111

11

1NaHAp

HAp (NIST)

C

ên

g ®

é n

hiÔ

u x

¹

2 ( ®é)

(a)

2

3

2

11

1

1. HAp; 2. CrO.FeO.NiO; 3. Fe

25.0 25.2 25.4 25.6 25.8 26.0 26.2 26.4 26.6 26.8 27.0

(b)

C

ên

g ®

é n

hiÔ

u x

¹

2 ( ®é)

HAp (NIST)

NaHAp

nh 3.2. Giản đồ XRD của màng NaHAp tổng hợp trong DNa2, 50oC, 5 lần

quét, khoảng quét thế 0 ÷ -1,7 V/SCE, tốc độ quét 5 mV/s

Từ giản đồ nhiễu xạ tia X tính được đường kính tinh thể NaHAp khoảng 106

nm theo công thức Scherrer (phương trình 1) và giá trị khoảng cách giữa các mặt

phẳng tinh thể (d) tại mặt phẳng (002) và (211) thể hiện trên bảng 3.2. So sánh mẫu

NaHAp tổng hợp được theo tiêu chuẩn NIST [104] cho thấy các giá trị khoảng cách

d giữa các mặt phẳng và các giá trị hằng số mạng a, b, c giảm. Nguyên nhân do bán

kính ion Na+ (0,95Ǻ) nhỏ hơn bán kính của Ca

2+ (0,99Ǻ) [110] nên khi thay thế

Ca2+

bằng Na+ trong cấu trúc của HAp dẫn đến đường kính tinh thể NaHAp nhỏ hơn

37

HAp (NIST). Kết quả này cũng được thể hiện trên giản đồ XRD tại vị trí 2θ ≈ 26 o,

pic của mẫu NaHAp tổng hợp được đã lệch đi so với HAp (NIST) khoảng +0,44 o

(hình 3.2 b).


mạng của màng NaHAp so với HAp [104]

NaHAp HAp [104]

d(002) (Ǻ) 3,438 3,440

d(211) (Ǻ) 2,815 2,820

a = b (Ǻ) 9,426 9,445

c (Ǻ) 6,876 6,880

Hình 3.3 giới thiệu phổ hồng ngoại của màng NaHAp được tổng hợp trong

dung dịch DNa2. Phổ thu được có các pic đặc trưng cho dao động của các nhóm

chức trong phân tử HAp. Pic dao động tại số sóng 1036; 603; 566 và 447 cm-1

đặc

trưng dao động của nhóm 3

4PO [1, 75]; Pic hấp thụ ở vị trí 3441 và 1641 cm

-1 đặc

trưng cho dao động hóa trị và dao động biến dạng của nhóm OH- [35]. Ngoài ra,

còn có pic đặc trưng của nhóm 2

3CO ở vùng 874 và 1390 cm

-1 [1, 35], ion

2

3CO

tạo thành do phản ứng giữa khí CO2 hòa tan từ không khí với ion OH- có mặt trong

dung dịch.

4000 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500

§é

tru

yÒ

n q

ua

(a

.u)

Sè sãng (cm-1)

447

566

603

874

1384

1641

3441

PO

43-

PO

43-

CO

32-

CO

32-

OH

-

H2O

1036

nh 3.3. Phổ IR của màng NaHAp tổng hợp trong dung dịch DNa2, 50oC, 5

lần quét, khoảng quét thế 0 ÷ -1,7 V/SCE, tốc độ quét 5 mV/s

38

c. Ảnh hưởng của khoảng quét thế

Sự biến đổi điện lượng trong quá trình tổng hợp, khối lượng, độ bám dính và

chiều dày của màng khi thay đổi khoảng quét thế được thể hiện ở bảng 3.3. Điện

lượng của quá trình tổng hợp tăng khi mở rộng khoảng quét thế. Theo định luật

Faraday, điện lượng tổng hợp tăng, sinh ra nhiều ion OH-, 3

4PO dẫn đến khối lượng

NaHAp thu được tăng. Tuy nhiên, khối lượng màng NaHAp thu được trên nền

TKG316L chỉ tăng và đạt giá trị cực đại 2,45 mg/cm2

tương ứng với chiều dày

màng 7,8 µm khi điện lượng tăng đến 3,23 C tương ứng khoảng quét thế mở rộng

đến -1,7 V/SCE. Nếu tiếp tục mở rộng khoảng quét thế, tương ứng điện lượng tổng

hợp tăng nhưng khối lượng và chiều dày màng thu được trên bề mặt TKG316L

giảm. Hiện tượng này được giải thích: khoảng quét thế rộng về phía catôt, điện

lượng của quá trình tổng hợp tăng dẫn đến sự hình thành các ion OH-, 3

4PO nhiều

trên bề mặt điện cực, khuếch tán vào trong lòng dung dịch và kết hợp với Na+, Ca

2+

tạo thành NaHAp ngay trong lòng dung dịch mà không bám lên nền TKG316L.


màng NaHAp tổng hợp trong dung dịch DNa2 ở khoảng quét thế khác nhau

Khoảng thế

(V/SCE)

Điện lƣợng Q

(C)

Khối lƣợng

(mg/cm2)

Chiều dày

(µm)

Độ bám dính

(MPa)

0 ÷ -1,5

0,41 1,00 3,2 -

0 ÷ -1,7

3,23 2,45 7,8 7,2

0 ÷ -1,9

4,29 1,82 5,8 7,1

0 ÷ -2,1

6,57 1,67 5,3 7,0

Kết quả đo khối lượng và chiều dày màng phù hợp với kết quả đo độ bám

dính: với khoảng quét thế 0 ÷ -1,5 V/SCE, NaHAp hình thành rất ít (1,0 mg/cm2)

nên không đo được độ bám dính của màng với nền TKG316L; với khoảng quét thế

rộng hơn, độ bám dính thay đổi không đáng kể nhưng có xu hướng giảm do ở điện

thế catôt lớn, thuận lợi cho quá trình điện phân nước sinh ra khí H2 trên bề mặt điện

cực làm cho màng NaHAp rỗ xốp và bám dính kém với nền.

39

Từ kết quả phân tích, để thu được màng NaHAp có chiều dày lớn và độ bám

dính cao, khoảng quét thế 0 ÷ -1,7 V/SCE là phù hợp và được lựa chọn cho các

nghiên cứu tiếp theo.

d. Ảnh hưởng của nhiệt độ

Hình ảnh SEM của màng NaHAp tổng hợp trong dung dịch DNa2 ở các nhiệt

độ khác nhau được chỉ ra trên hình 3.4. Kết quả cho thấy nhiệt độ tổng hợp có ảnh

hưởng lớn đến hình dạng cũng như kích thước của NaHAp. Ở nhiệt độ phản ứng 25

và 35 oC, màng NaHAp thu được ở dạng que và phiến nhỏ (hình 3.4 a, b). Khi nhiệt

độ tăng lên 50 oC, màng NaHAp có dạng tấm với kích thước lớn hơn và đồng đều

(hình 3.4c). Ở 60 oC các tinh thể màng NaHAp thu được ở dạng phiến và xốp (hình

3.4d).

nh 3.4. Hình ảnh SEM của màng NaHAp tổng hợp trong dung dịch DNa2,

ở nhiệt độ: 25 oC (a), 35

oC (b), 50

oC (c), 60

oC(d)

Các kết quả phân tích XRD cũng cho thấy nhiệt độ có ảnh hưởng lớn đến

thành phần pha của màng (hình 3.5). Với màng tổng hợp 25 và 35 oC, thành phần

chính của màng là đicanxi photphat đihyđrat (DCPD, CaHPO4.2H2O) với góc nhiễu

xạ 2 ≈ 12 và 24

o [111] và HAp là thành phần phụ tại góc nhiễu xạ 2 ≈ 26 và 32

o

40

[104]. Ở nhiệt độ cao hơn (50 và 60 oC) pha của DCPD không được quan sát thấy và

màng thu được đơn pha của HAp. Ngoài ra cũng xuất hiện một số pic đặc trưng cho

nền TKG316L. Kết quả này có thể được giải thích do nhiệt độ đã ảnh hưởng đến tốc

độ phản ứng tạo OH- (phản ứng 3.2, 3.6 và 3.7). Khi nhiệt độ phản ứng tăng, tốc độ

phản ứng tăng, lượng OH- sinh ra nhiều, ion 2

4HPO đã chuyển đổi hoàn toàn thành

ion 3

4PO (phản ứng 3.9) nên màng thu được đơn pha của HAp. Nhiệt độ phản ứng

thấp lượng OH- sinh ra ít không đủ để chuyển đổi hoàn toàn ion 2

4HPO thành ion

3

4PO , do đó ngoài sự hình thành HAp (phản ứng 3.10) còn có sự hình thành DCPD

(phản ứng 3.11). Từ các kết quả thu được kết hợp với quan sát bề mặt mẫu bằng mắt

thường lựa chọn nhiệt độ phù hợp cho quá trình tổng hợp màng NaHAp là 50 oC.

Ca2+

+ 2

4HPO

+ 2H2O → CaHPO4.2H2O (3.11)

10 20 30 40 50 60 70

350C

250C2

C

ên

g ®

é n

hiÔ

u x

¹

2 ( ®é)

500C

600C

1. HAp; 2. DCPD

3. CrO.FeO.NiO; 4. Fe

1 1

3

43

2

111

nh 3.5. Giản đồ XRD của màng NaHAp tổng hợp trong dung dịch DNa2 ở

các nhiệt độ: 25, 35, 50 và 60 oC

e. Ảnh hưởng của pH

Đường cong phân cực của của điện cực TLG316L trong dung dịch DNa2 ở

các giá trị pH khác nhau được biểu diễn trên hình 3.6, mật độ dòng catôt tăng khi

pH dung dịch giảm. Kết quả này được giải thích do pH thấp làm tăng tốc độ phản

ứng khử H+, O2, 3NO

và H2O (phản ứng 3.1, 3.2, 3.6 và 3.7).

Sự biến đổi khối lượng và chiều dày màng NaHAp hình thành trên bề mặt

điện cực TKG316L theo sự thay đổi pH được biểu diễn trên bảng 3.4. Với pH thấp,

41

lượng H+ trong dung dịch lớn làm giảm tốc độ phản ứng tạo ion 3

4PO (phản ứng 3.8

và 3.9) nên khối lượng màng NaHAp thu được không cao (2,05 mg/cm2 tương ứng

với chiều dày màng 6,55 µm). Khi pH tăng lên 4,5, khối lượng màng thu được tăng

lên 2,43 mg/cm2 (chiều dày đạt 7,80 µm). Nếu tiếp tục tăng pH của dung dịch lên 5

và 5,5, khối lượng và chiều dày màng thu được lại giảm. Kết quả này được giải

thích do pH cao, lượng ion OH- trong dung dịch lớn xảy ra hiện tượng kết tủa

NaHAp trong dung dịch. Do đó pH thích hợp cho quá trình tổng hợp màng NaHAp

là 4,5 (pH0).

-2.0 -1.8 -1.6 -1.4 -1.2 -1.0 -0.8 -0.6 -0.4 -0.2 0.0-3.5

-3.0

-2.5

-2.0

-1.5

-1.0

-0.5

0.0

pH = 4,0

pH = 4,5

pH = 5,0

pH = 5,5

E (V/SCE)

i (m

A/c

m2 )

nh 3.6. Đường cong phân cực của điện cực TKG316L khi thay đổi pH

Bảng 3.4. Sự biến đổi khối lượng và chiều dày màng NaHAp khi thay đổi pH

pH 4,0 4,5 5,0 5,5

Khối lƣợng màng NaHAp (mg/cm2) 2,05 2,43 1,54 1,31

Chiều dày màng NaHAp (µm) 6,55 7,80 4,92 4,19

f. Ảnh hưởng của số lần quét thế

Sự biến đổi điện lượng quá trình tổng hợp, khối lượng, chiều dày và độ bám

dính của màng NaHAp tổng hợp khi số lần quét thế thay đổi từ 1 ÷ 10 lần được thể

hiện trên bảng 3.5. Kết quả cho thấy số lần quét tăng từ 1 lần đến 5 lần, điện lượng

tăng từ 0,74 đến 3,23 C, khối lượng và chiều dày màng tăng. Với điện lượng 0,74 C

(1 lần quét), do màng hình thành ít và mỏng (với khối lượng 0,52 mg/cm2, chiều dày

1,6 m) nên không xác định được độ bám dính. Khi điện lượng tăng lên 3,23 C (5 lần

quét) màng NaHAp thu được che phủ đồng đều trên nền TKG316L với chiều dày 7,8

m và độ bám dính đạt khoảng 7,2 MPa. Nếu tiếp tục tăng số lần quét lên 7 và 10 lần,

42

điện lượng tăng nhưng khối lượng, chiều dày và độ bám dính của màng giảm. Khối

lượng và độ bám dính của màng giảm do màng tổng hợp với điện lượng lớn (4,07 và

5,2 C ứng với 7 và 10 lần quét), lượng ion 3

4PO , OH

- hình thành nhiều đã khuếch tán

từ bề mặt điện cực vào trong dung dịch kết hợp với Ca2+

và Na+ hình thành NaHAp

ngay trong lòng dung dịch. Mặt khác, khi điện lượng tăng, lượng H2 sinh ra lớn, làm

cho màng bị rỗ xốp nên độ bám dính giảm.


màng NaHAp khi thay đổi số lần quét

Số lần

quét

Điện lƣợng Q

(C)

Khối lƣợng

(mg/cm2)

Chiều dày

(µm)

Độ bám dính

(MPa)

1 0,74 0,52 1,6 -

3 2,21 1,50 4,7 7,2

5 3,23 2,45 7,8 7,2

7 4,07 1,27 4,1 6,3

10 5,20 1,05 3,4 6,0

Hình ảnh SEM của màng NaHAp tổng hợp ở các số lần quét khác nhau thể

hiện trên hình 3.7. Với điện lượng 2,21 C (ứng với 3 lần quét) cho thấy HAp hình

thành có dạng phiến với kích thước lớn (hình 3.7a). Điện lượng tổng hợp tăng lên

3,23 C (5 lần quét), màng NaHAp dạng tấm, kích thước nhỏ khoảng 150x25 nm,

sắp xếp đặc khít và đồng đều (hình 3.7b). Với điện lượng 4,07 C ứng 7 lần quét

màng NaHAp có hình dạng không đều (dạng phiến và dạng cuống lá) (hình 3.7c).

Từ các kết quả thu được điện lượng 3,23 C tương ứng với 5 lần quét thế được lựa

chọn cho quá trình tổng hợp màng NaHAp.

nh 3.7. Hình ảnh SEM của màng NaHAp tổng hợp trong dung dịch DNa2,

với số lần quét khác nhau: 3 (a), 5 (b) và 7 lần quét (c)

43

h. Ảnh hưởng của tốc độ quét thế

Đường cong phân cực của TKG316L ở khoảng 0 ÷ -1,7 V/SCE trong dung

dịch DNa2 khi tốc độ quét thế thay đổi được biểu diễn trên hình 3.8. Kết quả chỉ ra

rằng mật độ dòng catôt giảm khi tốc độ quét thế tăng, do tăng tốc độ quét thế tương

ứng thời gian tổng hợp giảm, điện lượng của quá trình tổng hợp giảm, dẫn đến

lượng ion OH-,

3

4PO hình thành trên bề mặt điện cực giảm.

-2.0 -1.8 -1.6 -1.4 -1.2 -1.0 -0.8 -0.6 -0.4 -0.2 0.0-4.5

-4.0

-3.5

-3.0

-2.5

-2.0

-1.5

-1.0

-0.5

0.0

0.5

3 mV/s

4 mV/s

5 mV/s

6 mV/s

7 mV/s

i (m

A/c

m2)

E (V/SCE)


dịch DNa2 với tốc độ quét thế thay đổi từ 3 đến 7 mV/s

Điện lượng, khối lượng, chiều dày và độ bám dính của màng NaHAp tổng

hợp ở 50oC khi thay đổi tốc độ quét được chỉ ra trong bảng 3.6. Kết quả cho thấy

với tốc độ quét thế tăng từ 3 đến 5 mV/s, điện lượng giảm từ 5,09 xuống 3,23 C

nhưng khối lượng tăng từ 1,95 lên 2,45 mg/cm2 tương ứng chiều dày tăng từ 6,2 lên

7,8 m và độ bám dính tăng từ 6,2 lên 7,2 MPa. Nếu tiếp tục tăng tốc độ quét lên 6

và 7 mV/s tương ứng điện lượng giảm xuống 2,21 và 1,85 C, khối lượng và chiều

dày màng giảm nhưng độ bám dính của màng lại tăng lên 7,78 và 10,6 MPa. Kết

quả này được giải thích: tốc độ quét thế chậm, điện lượng lớn, lượng các ion OH-,

3

4PO hình thành nhiều, đồng thời lượng khí H2 sinh ra nhiều, khi đó màng NaHAp

hình thành bị bong tróc và có độ bám dính với nền kém. Với tốc độ quét thế nhanh,

điện lượng nhỏ, lượng các ion OH-,

3

4PO hình thành ít nên khối lượng NaHAp tạo

thành ít. Vì vậy, tốc độ quét thế phù hợp cho quá trình tổng hợp màng NaHAp trên

nền TKG316L là 5 mV/s.

44


màng NaHAp tổng hợp với tốc độ quét thế khác nhau

Tốc độ quét

(mV/s)

Điện lƣợng

Q (C)

Khối lƣợng

(mg/cm2)

Chiều dày

(µm)

Độ bám dính

(MPa)

3 5,09 1,95 6,2 6,2

4 4,11 2,15 6,9 6,5

5 3,23 2,45 7,8 7,2

6 2,21 1,27 4,1 7,8

7 1,85 0,93 3,0 10,6

* Tóm tắt mục 3.1.1.1:

- Từ những kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của các yếu tố đến quá trình tổng

hợp màng NaHAp trên nền TKG316L, đã lựa chọn được điều kiện thích hợp để

tổng hợp màng NaHAp: khoảng quét thế 0 ÷ 1,7 V/SCE, 5 lần quét thế, tốc độ quét

thế 5 mV/s, nhiệt độ 50 oC, pH = pH0 = 4,5 trong dung dịch chứa Ca(NO3)2 3.10

-2 M

+ NH4H2PO4 1,8.10-2

M + NaNO3 6.10-2

M.

- Màng NaHAp tổng hợp được có dạng tinh thể hình tấm, đơn pha, chiều dày

7,8 µm, độ bám dính đạt 7,16 MPa và hàm lượng % về khối lượng các nguyên

tố Na, Ca và P có trong màng lần lượt là 1,5; 33,2 và 16,6 %.

3.1.1.2. Màng NaHAp pha tạp riêng rẽ magiê, stronti hoặc flo

a. Ảnh hưởng của nồng độ dung dịch

Hình 3.9 giới thiệu đường cong phân cực catôt của TKG316L trong dung

dịch DNa2 có bổ sung thêm ion Mg2+

hoặc ion Sr2+

hoặc ion F- ở các nồng độ khác

nhau. Các đường cong đều có dạng tương tự nhau, việc tăng nồng độ các ion bổ

sung đã làm tăng độ dẫn của dung dịch nên mật độ dòng catôt tăng. Các đường cong

này cũng được chia thành các khoảng: từ 0 đến -0,7 V/SCE, từ -0,7 đến -1,2 V/SCE

và điện thế âm hơn -1,2 V/SCE. Các phản ứng xảy ra trong các giai đoạn này tương

tự như quá trình tổng hợp NaHAp (mục 3.1.1). Trên bề mặt điện cực quan sát thấy

45

sự hình thành màng HAp pha tạp: MgNaHAp, SrNaHAp hay FNaHAp (ký hiệu

chung là ĐNaHAp) màu trắng theo phản ứng ([53, 57, 59]):

10(Ca2+

,Mg2+

,Na+) + 6

3

4PO + 2OH

− → (Ca,Mg,Na)10(PO4)6(OH)2 (3.12)

Hoặc: 10(Ca2+

,Sr2+

,Na+) + 6

3

4PO + 2OH

− → (Ca,Sr,Na)10(PO4)6(OH)2 (3.13)

Hoặc:

(Ca,Na)10(PO4)6(OH)2 + xF- + xH

+ (Ca,Na)10(PO4)6(OH)2-xFx + xH2O (3.14)

-1.8 -1.6 -1.4 -1.2 -1.0 -0.8 -0.6 -0.4 -0.2 0.0

-6

-5

-4

-3

-2

-1

0 (a)

DMg4

DMg3

DMg2

DMg1

DNa2

i (m

A/c

m2)

E (V/SCE)

-1.8 -1.6 -1.4 -1.2 -1.0 -0.8 -0.6 -0.4 -0.2 0.0-4

-3

-2

-1

0 (b)

DSr4

DSr3

DSr2

DSr1

DNa2

i (m

A/c

m2)

E (V/SCE)

-1.8 -1.6 -1.4 -1.2 -1.0 -0.8 -0.6 -0.4 -0.2 0.0

-6

-5

-4

-3

-2

-1

0(c)

DF3

DF2

DF1

DNa2

i (m

A/c

m2)

E (V/SCE)

nh 3.9. Đường cong phân cực catôt của

TKG316L trong dung dịch DNa2 có bổ

sung thêm ion Mg2+

(a), Sr2+

(b) và F- (c)

với các nồng độ khác nhau

Kết quả phân tích hàm lương các nguyên tố có trong màng ĐNaHAp bằng

phương pháp EDX (đối với màng MgNaHAp, FNaHAp) hoặc ICP-MS (đối với

màng SrNaHAp) được chỉ ra trong bảng 3.7. Kết quả cho thấy hàm lượng của các

nguyên tố cần pha tạp trong màng tăng khi nồng độ của chúng trong dung dịch tăng.

Từ phần trăm về khối lượng các nguyên tố xác định tỉ lệ nguyên tử X/Ca (Mg/Ca

hoặc Sr/Ca hoặc F/Ca), tỉ lệ (0,5 Na + Ca + Mg + Sr)/P) (ký hiệu là Y/P) và dự kiến

công thức phân tử của ĐNaHAp tạo thành (bảng 3.8).

46

Trong các dung dịch DMg1 đến DMg4 (tương ứng với nồng độ Mg2+

tăng từ

1.10-4

M đến 5.10-3

M), dung dịch DSr1 đến DSr4 (tương ứng với nồng độ Sr2+

tăng

từ 1.10-5

M đến 5.10-4

M) và dung dịch DF1, DF2 và DF3 (tương ứng với nồng độ

F-: 5.10

-4, 1.10

-3 và 2.10

-3 M) màng MgNaHAp, SrNaHAp và FNaHAp thu được

đều có tỉ lệ (0,5 Na + Ca + Mg)/P, (0,5 Na + Ca + Sr)/P và (0,5 Na +Ca)/P nhỏ hơn

hoặc xấp xỉ bằng với tỉ lệ của Ca/P có trong xương tự nhiên (1,67). Tỉ lệ X/Ca:

Mg/Ca tăng từ 2,9.10-3

đến 1,95.10-2

; Sr/Ca tăng từ 1,74.10-4

đến 1.10-3

và F/Ca tăng

từ 5,5.10-2

đến 9,9.10-2

.

Bảng 3.7. Hàm lượng % của các nguyên tố trong màng ĐNaHAp tạo ra

trong các dung dịch khác nhau

Dung dịch Ca P Na Mg Sr F

DMg1 34,12 17,18 1,21 0,06 - -

DMg2 35,20 17,90 1,13 0,12 - -

DMg3 34,60 18,10 1,20 0,20 - -

DMg4 34,20 18,50 1,10 0,40 - -

DSr1 34,19 17,25 1,27 - 1,74.10-4

-

DSr2 34,72 17,96 1,22 - 3,68.10-4

-

DSr3 33,34 17,46 1,16 - 6,30.10-4

-

DSr4 33,32 17,36 1,12 - 1,00.10-3

-

DF1 38,40 18,90 1,15 - - 1,01

DF2 37,20 18,01 1,50 - - 1,30

DF3 33,10 16,80 1,90 - - 1,55

Để màng ĐNaHAp thu được có hàm lượng Mg, Sr và F tương tự như trong

xương tự nhiên (tức tỉ lệ Mg/Ca ≤ 1,7.10-2

; Sr/Ca ≤ 3,76.10-4

và F/Ca ≤ 0,14 [108,

109]) thì dung dịch DMg1, DMg2, DMg3 và DSr1, DSr2 là phù hợp. Đối với màng

FNaHAp, tỷ lệ F/Ca luôn nhỏ hơn nhiều so với tỉ lệ F/Ca có trong xương tự nhiên.

Tuy nhiên, bằng thực nghiệm cho thấy nồng độ F- trong dung dịch tổng hợp ban đầu

không thể vượt quá 2.10-3

M vì khi tăng nồng độ của NaF lớn hơn thì dung dịch

xuất hiện vẩn đục của CaF2.

Do đó, dung dịch DMg3 (nồng độ Mg2+

1.10-3

M), DSr2 (nồng độ Sr2+

1.10-5

M) và DF3 (nồng độ F-

2.10-3

M) được lựa chọn để tổng hợp màng

47

MgNaHAp, SrNaHAp và FNaHAp, màng thu được có công thức phân tử tương

ứng: Ca9,378Mg0,086Na0,536(PO4)6(OH)2, Ca9,457Sr0,006Na0,537(PO4)6(OH)2 và

Ca9,085Na0,915(PO4)6(OH)1,097F0,903.

Bảng 3.8. Tỉ lệ nguyên tử X/Ca, Y/P và công thức phân tử của màng ĐNaHAp

Dung dịch Na/Ca X/Ca Y/ P Công thức phân tử (dự kiến)

DMg1 0,062 2,90.10-3

1,59 Ca9,403Mg0,027Na0,570(PO4)6(OH)2

DMg2 0,056 5,70.10-3

1,58 Ca9,438Mg0,052Na0,510(PO4)6(OH)2

DMg3 0,060 9,60.10-3

1,54 Ca9,378Mg0,086Na0,536(PO4)6(OH)2

DMg4 0,056 1,95.10-2

1,50 Ca9,352Mg0,168Na0,480(PO4)6(OH)2

DSr1 0,065 1,74.10-4

1.64 Ca9,403Sr0,002Na0,595(PO4)6(OH)2

DSr2 0,061 3,68.10-4

1.59 Ca9,447Sr0,003Na0,549(PO4)6(OH)2

DSr3 0,0605 6,30.10-4

1.57 Ca9,457Sr0,006Na0,537(PO4)6(OH)2

DSr4 0,049 1,00.10-3

1.58 Ca9,469Sr0,009Na0,521(PO4)6(OH)2

DF1 0,052 5,50.10-2

1,66 Ca9,508Na0,492(PO4)6(OH)1,477F0,523

DF2 0,070 7,40.10-2

1,67 Ca9,326Na0,674 (PO4)6(OH)1,293F0,707

DF3 0,099 9,90.10-2

1,67 Ca9,085Na0,915(PO4)6(OH)1,097F0,903

(X/Ca = Mg/Ca hoặc Sr/Ca hoặc F/Ca; Y/P = (0,5Na+ Ca + Mg + Sr)/P)

b. Ảnh hưởng của khoảng quét thế

Bảng 3.9 biểu diễn ảnh hưởng của khoảng quét thế tới điện lượng, khối

lượng, chiều dày và độ bám dính của màng MgNaHAp, SrNaHAp và FNaHAp.

Khi mở rộng khoảng quét thế, điện lượng tăng, theo định luật Faraday khi đó

lượng ion OH- và

3

4PO sinh nhiều và dẫn đến lượng ĐNaHAp tạo ra nhiều. Tuy

nhiên, khối lượng màng chỉ tăng và đạt cực đại trong khoảng thế 0 ÷ -1,7 V/SCE

đối với MgNaHAp + SrNaHAp và khoảng thế 0 ÷ -1,8 V/SCE đối với FNaHAp,

sau đó nếu mở rộng khoảng quét thế thì khối lượng và chiều dày màng giảm,

đồng thời độ bám dính của màng ĐNaHAp với nền TKG316L cũng có xu hướng

giảm. Kết quả này được giải thích tương tự như mục 3.1.1.1 (d) ở trên.

48

Như vậy, dựa vào kết quả thu được cho thấy khoảng thế 0 ÷ -1,7 V/SCE

phù hợp cho quá trình tổng hợp màng MgNaHAp + SrNaHAp và khoảng thế 0 ÷

-1,8 V/SCE phù hợp cho quá trình tổng hợp màng FNaHAp.


màng ĐNaHAp tổng hợp ở các khoảng quét thế khác nhau

ĐNaHAp Khoảng thế

(V/SCE)

Điện

lƣợng (C)

Khối lƣợng

màng (mg/cm2)

Chiều dày

màng (µm)

Độ bám

dính (MPa)

MgNaHAp

0 ÷ -1,5

0,42 1,21 5,5 7,3

0 ÷ -1,7

3,56 2,63 8,1 7,2

0 ÷ -1,9

4,52 1,96 6,3 7,1

0 ÷ -2,1

6,85 1,41 4,5 7,0

SrNaHAp

0 ÷ -1,5

0,31 1,12 5,2 7,4

0 ÷ -1,7

3,51 2,35 7,6 7,3

0 ÷ -1,9

4,32 1,91 6,1 7,1

0 ÷ -2,1

6,69 1,45 4,7 7,0

FNaHAp

0 ÷ -1,6

0,50 1,40 4,2 7,6

0 ÷ -1,7

3,63 2,40 7,8 7,1

0 ÷ -1,8

4,25 2,90 8,3 6,9

0 ÷ -1,9

4,97 1,80 5,4 5,5

c. Ảnh hưởng của số lần quét thế

Điện lượng, khối lượng, chiều dày và độ bám dính của màng MgNaHAp,

SrNaHAp, FNaHAp được tổng hợp trên nền TKG316L với số lần quét thay đổi

từ 1 đến 10 lần được thể hiện trong bảng 3.10. Kết quả cho thấy, với một lần

quét, điện lượng cho quá trình thấp do đó màng ĐNaHAp tạo ra ít, không đủ để

che phủ toàn bộ bề mặt của nền nên không xác định được độ bám dính. Khi số

lần quét tăng, điện lượng của quá trình tổng hợp tăng. Số lần quét tăng từ 3 đến 5

lần, khối lượng và chiều dày màng tăng, đạt giá trị cực đại tại 5 lần quét nhưng

độ bám dính của màng lại giảm nhẹ. Nếu tiếp tục tăng số lần quét lên 7 hoặc 10

49

lần thì khối lượng, chiều dày màng giảm và độ bám dính của màng cũng tiếp tục

giảm. Điều này được giải thích tương tự như trên mục 3.1.1.1 (f).

Từ các kết quả thu được cho phép lựa chọn 5 lần quét cho quá trình tổng

hợp màng ĐNaHAp.

Bảng 3.10. Sự biến đổi điện lượng, khối lượng, chiều dày và độ bám dính

của màng ĐNaHAp tổng hợp với các số lần quét thế khác nhau

ĐNaHAp Số lần

quét

Điện

lƣợng (C)

Khối lƣợng

màng (mg/cm2)

Chiều dày

màng (µm)

Độ bám

dính (MPa)

MgNaHAp

1 0,76 0,57 1,6 -

3 2,40 1,72 5,5 7,3

5 3,51 2,63 8,1 7,2

7 4,61 1,41 4,5 6,3

10 6,33 0,98 3,1 5,7

SrNaHAp

1 0,56 0,37 1,2 -

3 2,13 1,51 5,2 10,0

5 3,51 2,35 7,6 7,3

7 4,02 1,51 4,8 7,5

10 4,98 1,12 3,7 5,2

FNaHAp

1 0,78 0,62 1,8 -

3 2,61 1,80 5,6 7,4

5 3,82 2,40 7,8 7,1

7 5,14 1,52 4,9 6,1

10 6,96 1,26 4,1 5,8

d. Đặc trưng hóa lý

Màng MgNaHAp, SrNaHAp và FNaHAp sau khi được tổng hợp trên nền

TKG316L tương ứng trong dung dịch DMg3, DSr3 và DF3 tại 50oC, tốc độ quét 5

mV/s, 5 lần quét, khoảng quét thế 0 ÷ -1,7 V/SCE đối với MgNaHAp + SrNaHAp

và khoảng 0 ÷ -1,8 V/SCE đối với FNaHAp được xác định cấu trúc, thành phần,

hình thái học bằng các phương pháp IR, XRD, SEM.

* Phổ hồng ngoại

Hình 3.10 giới thiệu phổ hồng ngoại của màng ĐNaHAp trong khoảng bước

sóng 4000 cm -1

đến 400 cm-1

. Phổ IR của các mẫu đều có dạng tương tự nhau và có

50

các pic đặc trưng cho các nhóm chức trong phân tử HAp. Nhóm 3

4PO được đặc

trưng bằng các pic dao động ở vị trí số sóng 1035; 602; 565 và 437 cm-1

[1, 75];

Trong đó, dao động kéo dài bất đối xứng của P-O đặc trưng bởi pic tại vị trí 1035

cm-1

(υ3); dao động uốn không đối xứng của O-P-O ở 602 cm-1

, 565 cm

-1 (υ4b, υ4c)

và 437 cm-1

(υ2). Pic hấp thụ ở số sóng 3445 và 1645 cm-1

đặc trưng cho dao động

hóa trị và dao động biến dạng của nhóm OH- [35]. Trên phổ IR của màng FNaHAp

còn có sự xuất hiện pic ở vị trí 673 cm-1

đặc trưng cho dao động của F- [53, 59].

4000 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500

565

1390

1035

3445

H2O

§é

tru

yÒ

n q

ua

(a

.u)

Sè sãng (cm-1)

NaHAp

MgNaHAp

437

602

874

1645

FNaHAp

SrNaHAp

F-

PO

4

3-

CO

3

2-

PO

4

3-

CO

3

2-

OH

-

nh 3.10. Phổ IR của màng ĐNaHAp

* Giản đồ nhiễu xạ tia X

Màng ĐNaHAp được xác định thành phần pha bằng XRD, kết quả cho thấy

có các pic nhiễu xạ đặc trưng cho pha của HAp và pha nền của TKG316L mà không

thấy sự có mặt của các pha khác (hình 3.11a). Hai vạch nhiễu xạ đặc trưng cơ bản

nhất của HAp ở vị trí góc nhiễu xạ 2 32 và 26 o, ngoài ra, còn có một số pic đặc

trưng khác với cường độ nhỏ hơn ở vị trí 2 33, 46, 54 o [104]. Pic của nền

TKG316L tại vị trí 2 45o (Fe) và 2 44, 51

o (CrO.19FeO.7NiO) [35, 69]. Như

vậy, màng ĐNaHAp tổng hợp được có dạng tinh thể và đơn pha của HAp.

51

10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70

MgNaHAp

NaHAp

SrNaHAp

(a)

FNaHAp

C

ên

g ®

é n

hiÔ

u x

¹

2 (®é)

3

2

2

1111

1


25.0 25.2 25.4 25.6 25.8 26.0 26.2 26.4 26.6 26.8 27.0

C

ên

g ®

é n

hiÔ

u x

¹

2 (®é)

MgNaHAp

NaHAp

SrNaHAp

(b)

FNaHAp

nh 3.11. Giản đồ XRD của màng NaHAp và ĐNaHAp

Từ giản đồ XRD tính được đường kính tinh thể của MgNaHAp, SrNaHAp và

FNaHAp lần lượt khoảng 22, 46 và 12 nm theo công thức Scherrer và giá trị khoảng

cách giữa các mặt phẳng tinh thể (d) tại mặt phẳng (002) và (211) thể hiện trên bảng

bảng 3.11. So sánh mẫu ĐNaHAp tổng hợp được với mẫu NaHAp và HAp theo tiêu

chuẩn NIST [104] cho thấy các giá trị d tại các mặt phẳng (hkl) và các giá trị hằng

số mạng a, b, c đã thay đổi: tương ứng với màng MgNaHAp và FNaHAp các giá trị

giảm, còn màng SrNaHAp các giá trị nhỏ hơn so với HAp theo tiêu chuẩn NIST

nhưng cao hơn NaHAp (bảng 3.11). Nguyên nhân do sự khác nhau về bán kính ion:

Mg2+

(0.65 Ǻ), Sr2+

(1,13 Ǻ), Na+ (0,95 Ǻ), Ca

2+ (0,99 Ǻ), F

- (1,36 Ǻ) và OH

- (1,4

Ǻ) [110] nên khi thay thế Ca2+

và Na+ bằng Mg

2+ để tạo MgNaHAp và thay thế OH

-

bằng F- để tạo FNaHAp dẫn đến đường kính tinh thể và các giá trị hằng số mạng

của MgNaHAp và FNaHAp đều thấp hơn so với HAp và NaHAp. Còn màng

SrNaHAp được tạo ra khi thay thế một phần ion Ca2+

và ion Na+ bằng ion Sr

2+ nên

các giá trị này cao hơn một chút so với NaHAp. Kết quả này cũng được thể hiện trên

phổ Xray tại vị trí 2θ ≈ 26 o, pic của mẫu MgNaHAp, SrNaHAp và FNaHAp tổng

hợp được đã lệch đi so với NaHAp một khoảng lần lượt là: -0,09; -0,24 và -0,22 o

(hình 3.11b).

Bảng 3.11. Giá trị khoảng cách giữa các mặt phẳng tinh thể d(002), d(211)

và hằng số mạng của màng ĐNaHAp so với HAp và màng NaHAp

MgNaHAp SrNaHAp FNaHAp NaHAp HAp [104]

d(002) (Ǻ) 3,420 3,440 3,436 3,438 3,440

52

d(211) (Ǻ) 2,768 2,818 2,813 2,815 2,820

a = b (Ǻ) 9,248 9,431 9,419 9.426 9,445

c (Ǻ) 6,840 6,877 6,872 6.876 6,880

* Hình ảnh SEM

Hình ảnh SEM của màng ĐNaHAp/TKG316L được chỉ ra trên hình 3.12.

Kết quả cho thấy sự có mặt của các ion Mg2+

, Sr2+

, F- trong màng HAp đã làm

thay đổi hình thái học của màng: màng MgNaHAp có dạng hình sợi, màng

SrNaHAp có dạng hình san hô và màng FNaHAp có dạng que trong khi đó

màng NaHAp ban đầu có dạng hình tấm.

nh 3.12. Hình ảnh SEM của màng NaHAp và ĐNaHAp

* Tóm tắt mục 3.1.1.2:

- Từ những kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của các yếu tố đến quá trình

tổng hợp màng ĐNaHAp trên nền TKG316L, đã lựa chọn được điều kiện thích

hợp để tổng hợp màng MgNaHAp, SrHAp và FHAp lần lượt trong dung dịch:

DMg3, DSr3 và DF3; 5 lần quét; khoảng quét thế 0 ÷ 1,7 V/SCE (riêng FNaHAp: 0

÷ 1,8 V/SCE).

53

- Màng ĐNaHAp tổng hợp được có dạng tinh thể, đơn pha, chiều dày 7,6 ÷

8,1 µm và độ bám dính đạt khoảng 7,3 MPa và hàm lượng % về khối lượng nguyên

tố Mg, Sr hoặc F có trong màng là 0,2 % Mg; 6,3.10-4

% Sr hoặc 1,55 % F.

3.1.1.3. Màng NaHAp pha tạp đồng thời magiê, stronti và flo

a. Đường cong phân cực catôt

Hình 3.13 giới thiệu đường cong phân cực catôt của điện cực TKG316L

trong các dung dịch DNa2 và DMgSrFNa với khoảng thế từ 0 ÷ -1,7 V/SCE, tốc độ

quét thế 5 mV/s và 50 oC. Các đường cong có dạng tương tự nhau và chia làm ba

khoảng (xem mục 3.1.1). Khi có mặt Mg(NO3)2 NaF và Sr(NO3)2 đã làm tăng độ

dẫn điện cho dung dịch DNa2, do đó làm tăng mật độ dòng catôt, tương ứng với

điện lượng tăng từ 3,2 C (DNa2) lên 4,3 C (DMgSrFNa). Sự hình thành màng

MgSrFNaHAp trên bề mặt TKG316L theo phản ứng sau:

10(Ca2+

,Na+,Mg

2+,Sr

2+) + 6

3

4PO + 2OH

- (Ca,Na,Mg,Sr)10(PO4)6(OH)2 (3.15)

(Ca,Na,Mg,Sr)10(PO4)6(OH)2 + x F- + x H

+ (Ca,Na,Mg,Sr)10(PO4)6(OH)2- xFx

+ xH2O (3.16)

-2.0 -1.8 -1.6 -1.4 -1.2 -1.0 -0.8 -0.6 -0.4 -0.2 0.0-7

-6

-5

-4

-3

-2

-1

0

i (m

A/c

m2)

DMgSrFNa

DNa2

E (V/SCE)


dịch DNa2 và DMgSrFNa

b. Ảnh hưởng của khoảng quét thế

Thành phần pha của MgSrFNaHAp tổng hợp ở các khoảng thế khác nhau

được thể hiện trên hình 3.14. Kết quả cho thấy màng MgSrFNaHAp tổng hợp ở tất

cả các khoảng thế đều có các pic đặc trưng cho HAp. Hai pic đặc trưng quan trọng

nhất đối với HAp có cường độ nhiễu xạ lớn tại góc 2θ 26 và 32 o. Các pic còn lại

54

của HAp ở 2θ 46; 49 và 54 o với cường độ nhỏ hơn [104]. Ngoài ra còn xuất hiện

pic của nền TKG316L, bao gồm của Fe tại 2θ 45 o và CrO.19FeO.7NiO tại 2θ

44; 51 o [35, 69].

Bảng 3.12 biểu diễn sự thay đổi điện lượng, khối lượng và chiều dày của màng

MgSrFNaHAp hình thành trên nền TKG316L khi thay đổi khoảng quét thế. Khi mở

rộng khoảng quét thế, điện lượng quá trình tổng hợp tăng nên khối lượng màng

MgSrFNaHAp thu được tăng. Tuy nhiên, khối lượng màng MgSrFNaHAp thu được

chỉ tăng và đạt giá trị cực đại 3,17 mg/cm2

tương ứng với chiều dày màng 8,9 µm khi

điện lượng tăng đến 4,3 C tương ứng khoảng quét thế 0 ÷ -1,7 V/SCE. Nếu tiếp tục

mở rộng khoảng quét thế tổng hợp, khối lượng và chiều dày màng MgSrFNaHAp thu

được giảm. Kết quả này được giải thích tương tự ở mục 3.1.3.

10 20 30 40 50 60 70(®é)

C

ên

g ®

é n

hiÔ

u x

¹

0 -1.5 V/SCE

0 -1.7 V/SCE

0 -1.9 V/SCE

1 1

32

21

1

11

1 1. HAp; 2. CrO.FeO.NiO; 3. Fe

0 -2.1 V/SCE

nh 3.14. Giản đồ XRD của MgSrFNaHAp tổng hợp ở các khoảng thế khác nhau

Bảng 3.12. Sự biến đổi điện lượng, chiều dày và khối lượng màng

MgSrFNaHAp khi thay đổi khoảng quét thế

Khoảng thế tổng hợp

(V/SCE)

Điện lƣợng

(C)

Khối lƣợng

(mg/cm2)

Chiều dày

(µm)

0 ÷ -1,5

1,13 1,01 3,1

0 ÷ -1,7

4,32 3,17 8,9

0 ÷ -1,8 5,08 2,54 7,8

0 ÷ -1,9

5,92 1,95 5,9

0 ÷ -2,1

7,84 1,47 4,2

55

Hình ảnh SEM của màng MgSrFNaHAp tổng hợp trên TKG316L khi thay

đổi khoảng quét thế được chỉ ra trên hình 3.15. MgSrFNaHAp có dạng cầu xếp đặc

khít và kích thước không đồng nhất khi được tổng hợp trong khoảng 0 ÷ -1,5

V/SCE (hình 3.15 a). Trong khoảng 0 ÷ -1,7 và 0 ÷ -1,8 V/SCE, MgSrFNaHAp có

dạng que và đồng nhất (hình 3.15 b, c). Nếu mở rộng khoảng thế 0 ÷ -1,9 V/SCE,

MgSrFNaHAp vừa có dạng que vừa có dạng phiến (hình 3.15 d).

Dựa vào kết quả trên, khoảng thế 0 ÷ -1,7 V/SCE được lựa chọn để tổng hợp

màng MgSrFNaHAp.

nh 3.15. Hình ảnh SEM của màng MgSrFNaHAp tổng hợp khi thay đổi

khoảng quét thế: (a) 0 ÷ -1,5; (b) 0 ÷ -1,7; (c) 0 ÷ -1,8; (d) 0 ÷ -1,9 (V/SCE)

c. Ảnh hưởng của nhiệt độ

Bảng 3.13 biểu diễn sự biến đổi điện lượng, khối lượng, chiều dày và độ bám

dính của màng MgSrFNaHAp tổng hợp trong khoảng quét thế 0 ÷ -1,7 V/SCE, 5

lần quét, tốc độ quét 5 mV/s khi thay đổi nhiệt độ 25, 35, 50, 60 và 70 oC. Kết quả

cho thấy với khoảng nhiệt độ tăng từ 25 đến 50 oC, điện lượng quá trình tổng hợp

màng MgSrFNaHAp tăng khoảng 10 lần (từ 0,41 lên 4,3 C), khối lượng màng tăng

56

và đạt cực đại 3,17 mg/cm2 ứng với chiều dày 8,9 µm tại 50

oC. Tiếp tục tăng nhiệt

độ, điện lượng quá trình tổng hợp tăng nhưng khối lượng, chiều dày lại giảm xuống

tương ứng 1,25 mg/cm2, 3,5 µm tại 70

oC. Độ bám dính giữa màng với nền nhìn

chung giảm khi nhiệt độ tăng. Kết quả này được giải thích như sau: khi nhiệt độ

tăng dẫn đến tốc độ chuyển động các ion trong dung dịch tăng do đó làm tăng tốc

độ hình thành ion OH- và

3

4PO trên bề mặt điện cực làm khối lượng MgSrFNaHAp

hình thành trên điện cực tăng, tuy nhiên ở nhiệt độ lớn hơn 50 oC lượng các ion OH

-

và 3

4PO hình thành nhiều và xảy ra hiện tượng khuếch tán vào trong lòng dung dịch

kết hợp với các ion Ca2+

, Na+, Mg

2+, Sr

2+ và F

- tạo thành MgSrFNaHAp ngay trong

dung dịch mà không bám dính vào vật liệu nền, do phản ứng tạo MgSrFNaHAp là

phản ứng hóa học (phản ứng 3.15 và 3.16). Vì vậy, để thu được MgSrFNaHAp có

chiều dày lớn và có độ bám dính cao thì 50 oC được lựa chọn cho quá trình tổng hợp

màng MgSrFNaHAp.


của màng MgSrFNaHAp tổng hợp ở các nhiệt độ khác nhau

Nhiệt độ

(oC)

Điện lƣợng

(C)

Khối lƣợng

màng (mg/cm2)

Chiều dày

màng (µm)

Độ bám dính

(MPa)

25 0,41 1,16 3,9 10,8

35 1,79 2,13 7,1 8,6

50 4,33 3,17 8,9 8,4

60 5,41 1,94 6,2 8,0

70 6,86 1,25 3,5 7,5

Các kết quả phân tích XRD của màng MgSrFNaHAp tổng hợp khi thay

đổi nhiệt độ được chỉ ra trên hình 3.16. Với màng tổng hợp 25 và 35 oC, thành

phần chính của màng là đicanxi photphat đihyđrat (DCPD) tại góc nhiễu xạ 2θ ≈

12 o

[111] và HAp là thành phần phụ tại góc nhiễu xạ 2θ ≈ 26 và 32

o [104]. Ở

nhiệt độ cao hơn (50, 60 và 70 oC), không quan sát thấy pic của DCPD và màng

thu được chỉ có pha của HAp. Kết quả này được giải thích tương tự như mục

3.1.1.1e.

57

10 20 30 40 50 60 70

C

ên

g ®

é n

hiÔ

u x

¹

®é

25 0C

35 0C

50 0C

60 0C

111 431

2

1 111

1 1. HAp; 2. DCPD; 3. CrO.FeO.NiO; 4. Fe

70 0C

nh 3.16. Giản đồ XRD của màng MgSrFNaHAp tổng hợp ở các nhiệt độ:

25, 35, 50, 60 và 70 oC

Từ các kết quả thu được lựa chọn nhiệt độ phù hợp cho quá trình tổng

hợp màng MgSrFNaHAp là 50 oC.

d. Ảnh hưởng của số lần quét thế

Bảng 3.14 giới thiệu sự biến đổi điện lượng, khối lượng, chiều dày và độ

bám dính của màng khi thay đổi số lần quét thế. Điện lượng quá trình tổng hợp

MgSrFNaHAp tăng từ 0,9 C lên 7,91 C tương ứng với số lần quét tăng từ 1 đến 10

lần. Tuy nhiên, khối lượng và chiều dày màng chỉ tăng và đạt cực đại 3,17 mg/cm2

và 8,9 µm tại 5 lần quét thế, sau đó khối lượng và chiều dày màng giảm. Kết quả đo

độ bám dính của màng MgSrFNaHAp với nền TKG316L giảm liên tục khi tăng số

lần quét thế. Kết quả này được giải thích tại mục 3.1.6. Do đó, số lần quét thích hợp

cho quá trình tổng hợp màng MgSrFNaHAp là 3 hoặc 5 lần quét.


của màng MgSrFNaHAp tổng hợp khi thay đổi số lần quét thế

Số lần

quét

Điện lƣợng

(C)

Khối lƣợng

màng (mg/cm2)

Chiều dày màng

(µm)

Độ bám dính

(MPa)

1 0,90 0,68 2,1 -

3 2,95 1,97 6,3 9,9

5 4,30 3,17 8,9 8,4

7 5,75 2,90 8,4 7,6

58

10 7,91 2,37 7,1 6,7

Các giản đồ XRD được thể hiện trong hình 3.17, chỉ ra rằng màng

MgSrFNaHAp tổng hợp với điện lượng 0,9 C tương ứng với 1 lần quét, thành

phần pha của màng tổng hợp là DCPD với góc nhiễu xạ đặc trưng ở vị trí 2

12 o [111] mà không có pha của HAp. Với điện lượng tổng hợp tăng lên 2,95 C

(3 lần quét), đã xuất hiện pha của HAp với góc nhiễu xạ đặc trưng ở vị trí 2

26 và 32o, còn cường độ pic của DCPD giảm, tuy nhiên, DCPD vẫn là thành

phần chính. Bên cạnh đó, cường độ các pic của nền 316L khá cao (Fe tại 2

45o và CrO.FeO.NiO tại 2 44 và 51

o [35, 69]). Với điện lượng 4,3 C tương

ứng 5 lần quét thế, màng thu được có một pha HAp duy nhất đồng thời cường

độ pic của nền giảm. Tiếp tục tăng số vòng quét lên 7 và 10 lần, cường độ pic

của nền lại tăng và cường độ pic của HAp giảm. Kết quả này được giải thích

như sau: với điện lượng tổng hợp thấp, lượng OH- sinh ra ít, phản ứng tạo

CDPD chiếm ưu thế (phản ứng 3.11). Khi điện lượng tổng hợp tăng, lượng OH-

sinh ra nhiều, đủ để chuyển HPO42-

thành 3

4PO nên phản ứng tạo MgSrFHAp

chiếm ưu thế (phản ứng 3.15 và 3.16). Do đó, 5 lần quét thế ứng với điện lượng

4,3 C đã được chọn để tổng hợp MgSrFNaHAp trên nền TKG316L.

10 20 30 40 50 60 70

C

ên

g ®

é n

hiÔ

u x

¹

®é

1 lÇn quÐt

3 lÇn quÐt

2

5 lÇn quÐt

7 lÇn quÐt

10 lÇn quÐt1

1 13

43

11

1. HAp; 2. DCPD; 3. CrO.FeO.NiO; 4. Fe

nh 3.17. Giản đồ XRD của màng MgSrFNaHAp trong dung dịch

DMgSrFNa, tại 50 oC với tốc độ quét 5 mV/s khi thay đổi số lần quét thế.

59

e. Ảnh hưởng của tốc độ quét thế

Trong phương pháp điện hóa, tốc độ quét thế cũng là một yếu tố quan trọng

ảnh hưởng đến mật độ dòng cũng như ảnh hưởng đến sự hình thành HAp. Vì vậy

trong phần này MgSrFNaHAp được tổng hợp với tốc độ quét thay đổi từ 3 ÷ 7

mV/s. Bảng 3.15 cho thấy với 5 lần quét trong khoảng thế 0 ÷ -1,7 V/SCE, khi tốc

độ quét thế tăng từ 3 đến 5 mV/s, điện lượng giảm từ 5,86 xuống 4,3 C nhưng khối

lượng màng tăng từ 1,26 lên 3,17 mg/cm2 tương ứng chiều dày tăng từ 5,5 lên 8,8

m và độ bám dính tăng từ 5,23 lên 8,38 MPa. Nếu tiếp tục tăng tốc độ quét thế,

điện lượng, khối lượng và chiều dày màng giảm nhưng độ bám dính của màng lại

tăng lên. Kết quả này được giải thích: tốc độ quét thế chậm, điện lượng lớn, lượng

các ion OH-,

3

4PO hình thành nhiều xảy ra hiện tượng khuếch tán vào trong lòng

dung dịch và kết hợp với Na+, Ca

2+, Mg

2+ và F

- tạo thành MgSrFNaHAp ngay trong

dung dịch. Đồng thời, điện lượng lớn, lượng khí H2 sinh ra nhiều làm cho màng

MgSrFNaHAp bị rỗ và xốp nên màng bị bong tróc, độ bám dính kém với nền. Với

tốc độ quét thế nhanh, điện lượng nhỏ, lượng các ion OH-,

3

4PO hình thành ít nên

khối lượng MgSrFNaHAp tạo thành ít.


của màng MgSrFNaHAp tổng hợp khi thay đổi tốc độ quét thế

Tốc độ quét

(mV/s) Q (C)

Khối lƣợng màng

(mg/cm2)

Chiều dày

màng (µm)

Độ bám dính

(MPa)

3 5,86 1,26 5,5 5,2

4 4,57 2,13 7,1 6,7

5 4,30 3,17 8,9 8,4

6 3,41 1,94 6,2 8,9

7 2,58 1,25 4,0 9,2

Ngoài ra, bằng phân tích XRD cho thấy với tốc độ quét thế từ 3 ÷ 5 mV/s,

đều cho các pic đặc trưng của HAp ở vị trí 2 26 và 32 o [104] (hình 3.18). Tuy

nhiên với tốc độ quét nhanh (6 và 7 mV/s) cường độ pic của HAp thấp và xuất hiện

pha của DCPD tại góc 2 12 o [111] khi màng được tổng hợp tại tốc độ 7 mV/s.

60

Vì vậy, tốc độ quét thế phù hợp cho quá trình tổng hợp màng MgSrFNaHAp

trên nền TKG316L là 5 mV/s.

10 20 30 40 50 60 70

®é

C

ên

g ®

é n

hiÔ

u x

¹

2

7 mV/s

2

4 mV/s

5 mV/s

6 mV/s

1 31 1

1. HAp; 2. DCPD; 3. CrO.FeO.NiO; 4. Fe 43

11

3 mV/s

nh 3.18. Giản đồ XRD của màng MgSrFNaHAp trong dung dịch

DMgSrFNa, tại 50 oC, 5 lần quét khi thay đổi tốc độ quét

g. Đặc trưng tính chất của màng MgSrFNaHAp

Trong phần này một số tính chất hóa lý của màng MgSrFNaHAp tổng hợp

trong dung dịch DMgSrFNa được so sánh với màng NaHAp tổng hợp trong dung

dịch DNa2 trong cùng điều kiện khác như: khoảng quét thế 0 ÷ -1,7 V/SCE, tốc độ

5 mV/s, 5 lần quét, pH = pHo = 4,5 tại 50 oC.

* Chiều dày màng

Sự có mặt các nguyên tố vi lượng đã làm cho chiều dày màng

MgSrFNaHAp đạt 8,9m, tăng lên 1,14 lần so với màng NaHAp. Kết quả này

phù hợp với mật độ dòng thu được từ đường cong phân cực catôt (hình 3.13).

Mật độ dòng catôt lớn, sự hình thành HAp nhiều.

* Phổ tán xạ năng lượng tia X

Màng MgSrFNaHAp sau khi tổng hợp được cạo bột để đi phân tích thành

phần các nguyên tố có mặt trong màng bằng phương pháp tán xạ năng lượng tia X

(hình 3.19). Phổ EDX quan sát thấy các pic đặc trưng cho các nguyên tố trong thành

phần của HAp như Ca, P, O. Ngoài ra còn thấy xuất hiện các pic đặc trưng của các

nguyên tố được pha tạp vào màng, cụ thể F, Mg, Sr và Na. Thành phần các nguyên

tố được liệt kê trên bảng 3.17. Như vậy các nguyên tố đã được pha tạp thành công

vào màng.

61

nh 3.19. Phổ EDX của mẫu MgSrFNaHAp

Từ thành phần phần trăm nguyên tử các nguyên tố có mặt trong màng

MgSrFNaHAp tính được tỉ lệ giữa các nguyên tố, từ đó đánh giá và so sánh với tỉ lệ

các nguyên tố vi lượng trong xương. Kết quả phân tích cho thấy thành phần của

màng HAp pha tạp có sự gần đúng tương đối tốt với thành phần các nguyên tố trong

xương tự nhiên [108] (bảng 3.17).

Bảng 3.16. Phần trăm khối lượng (% m) và phần trăm nguyên tử (% n) của

các nguyên tố trong màng MgSrFNaHAp

Nguyên tố O Ca P Na Sr Mg F

% m 39,34 32,65 15,76 0,56 0,03 0,14 1,50

% n 68,20 18,00 11,20 0,99 0,01 0,13 1,47

Bảng 3.17. Tỉ lệ nguyên tử trong màng MgSrFNaHAp và trong xương tự nhiên

M/ Ca (M: Na, Mg, Sr, F) MgSrFNaHAp Xƣơng tự nhiên [108]

Na/ Ca 8,8.10-2

0,102

Mg/Ca 1,2.10-3

6,7.10-3

÷ 1,7.10-2

Sr/ Ca 8,9.10-4

2,7.10-4

÷ 9,8.10-4

F/ Ca 1,3.10-2

0,024 ÷ 0,15

M/P trong MgSrFNaHAp (0,5 Na + Mg + Sr + Ca)/P = 1,664

* Hình ảnh SEM

Hình ảnh SEM cho thấy màng NaHAp có dạng hình tấm, kích thước lớn

(hình 3.20 a). Khi pha tạp thêm các nguyên tố vi lượng cơ thể vào trong thành phần

62

màng NaHAp, bề mặt màng có sự thay đổi rõ rệt. Từ các tinh thể lớn, dạng tấm

chuyển sang dạng que, bề mặt màng có sự đồng nhất (hình 3.20 b).

nh 3.20. Hình ảnh SEM màng NaHAp (a) và màng MgSrFNaHAp (b)

* Độ gồ ghề bề mặt

Độ gồ ghề bề mặt của màng NaHAp có và không pha tạp các nguyên tố vi

lượng cơ thể được xác định bằng phương pháp AFM (hình 3.21). Kết quả đo AFM

cho thấy màng MgSrFNaHAp có độ gồ ghề bề mặt thấp hơn so với màng NaHAp

(với giá trị Ra tương ứng khoảng 75 và 142 nm).

nh 3.21. Hình ảnh AFM bề mặt màng NaHAp và MgSrFNaHAp

* Độ bám dính

Kết quả đo độ bám dính của màng NaHAp và MgSrFNaHAp cho giá trị lần

lượt là 7,16 và 8,38 MPa. Như vậy màng MgSrFNaHAp có độ bám dính với nền

cao gấp 1,17 lần so với màng NaHAp. Điều này chứng tỏ sự có mặt các nguyên tố

vi lượng cơ thể (Mg, Sr và F) trong màng HAp đã làm tăng khả năng bám dính giữa

màng và kim loại nền.

63

Tóm tắt mục 3.1.1.3:

- Từ những kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của các yếu tố đến quá trình

tổng hợp màng MgSrFNaHAp trên nền TKG316L, đã lựa chon được điều kiện

thích hợp để tổng hợp màng: khoảng quét thế 0 ÷ 1,7 V/SCE, 5 lần quét, tốc độ

quét thế 5 mV/s, nhiệt độ 50 oC trong dung dịch chứa Ca(NO3)2 3.10

-2 M +

NH4H2PO4 1,8.10-2

M + NaNO3 6.10-2

M + Mg(NO3)2 1.10-3

M + Sr(NO3)2

5.10-4

M + NaF 2.10-3

M.

- Màng MgSrFNaHAp tổng hợp được có dạng tinh thể hình que, đơn

pha, chiều dày 8,9 µm, độ bám dính lớn gấp 1,17 lần và có bề mặt mịn hơn với

giá trị độ gồ ghề Ra giảm 1,9 lần so với màng NaHAp. Hàm lượng các nguyên tố

được pha tạp vào màng: Na (0,56%), Mg (0,14%), Sr (0,03), F (1,47%).

3.1.2. Pha tạp một số nguyên tố vào màng NaHAp bằng phương pháp trao đổi ion

3.1.2.1. Màng NaHAp pha tạp riêng rẽ đồng, bạc hoặc kẽm

a. Ảnh hưởng của nồng độ

Kết quả khảo sát ảnh hưởng nồng độ ban đầu của Mn+

đến dung lượng

của quá trình trao đổi ion sau thời gian 30 phút ngâm màng NaHAp trong dung

dịch Mn+

được thể hiện trên bảng 3.18. Từ giá trị dung lượng trao đổi ion xác

định được công thức phân tử của màng MNaHAp tương ứng (bảng 3.18). Nồng

độ Mn+

trong dung dịch tăng thì dung lượng trao đổi ion tăng và hàm lượng Mn+

trong phân tử MNaHAp tăng.

Đối với quá trình trao đổi ion giữa màng NaHAp với Cu2+

, khi nồng độ

ban đầu của Cu2+

tăng từ 0,005 M ÷ 0,02 M, dung lượng trao đổi ion tăng

nhanh từ 0,065 lên 0,166 mmol/g, khi tăng nồng độ Cu2+

lên 0,05 M và 0,1 M

thì dung lượng tăng không đáng kể (tương ứng 0,204 và 0,216 mmol/g) do quá

trình trao đổi ion đã có xu hướng đạt tới trạng thái cân bằng. Do đó, dung dịch

Cu2+

có nồng độ 0,02 M được sử dụng để tổng hợp màng CuNaHAp, màng tạo

thành có công thức phân tử Ca9,113Na0,722 Cu0,165(PO4)6(OH)2.

Đối với quá trình trao đổi ion giữa màng NaHAp với ion Ag+ và Zn

2+, dung

lượng trao đổi ion tăng liên tục khi nồng độ Ag+ và Zn

2+ tăng. Để lựa chọn nồng độ

thích hợp, các mẫu thu được sau khi trao đổi ion được tiến hành ghi giản đồ nhiễu

xạ tia X, kết quả thể hiện trên hình 3.22.

64

Với nồng độ của Ag+ từ 0,001 ÷ 0,005 M và Zn

2+ từ 0,01 ÷ 0,1 M, tất cả các

mẫu thu được có các pic đặc trưng cơ bản nhất của HAp ở vị trí góc nhiễu xạ 2

26; 32 o và các vạch đặc trưng khác với cường độ nhỏ hơn ở vị trí 2 46; 54

o

[104]. Ngoài ra, cũng xuất hiện pic đặc trưng cho nền TKG316L (của Fe tại 2 45

o và của hỗn hợp ôxit CrO.19FeO.7NiO tại 2 44 và 51

o) [35, 69]. Với nồng độ

của Ag+ nồng độ 0,01 M, mẫu thu được ngoài pha của HAp thì chủ yếu là pha của

Ag3PO4 đặc trưng ở vị trí 2 21, 30, 33, 37, 48, 52, 55, 57 và 62

o. Điều này được

giải thích do nồng độ Ag+ lớn thì tích số ion [Ag

+]

3.[PO4

3-] ≥ TAg3PO4 = 8,9×10

-17,

nên ưu tiên phản ứng tạo kết tủa Ag3PO4.

Bảng 3.18 . Dung lượng trao đổi ion và công thức phân tử của MNaHAp

Ion Nồng độ Mn+

(M) q (mmol/g) Công thức phân tử của màng

MNaHAp (dự kiến)

Cu2+

0,005 0,065 Ca9,278Na0,722 Cu0,065(PO4)6(OH)2

0,01 0,117 Ca9,162Na0,722 Cu0,116(PO4)6(OH)2

0,02 0,166 Ca9,113Na0,722 Cu0,165(PO4)6(OH)2

0,05 0,204 Ca9,076Na0,722 Cu0,202(PO4)6(OH)2

0,1 0,216 Ca9,064Na0,722 Cu0,214(PO4)6(OH)2

Ag+

0,001 0,259 Ca9,021Na0,722 Ag0,257(PO4)6(OH)2

0,002 0,374 Ca8,907Na0,722 Ag0,371(PO4)6(OH)2

0,005 0,569 Ca8,714Na0,722 Ag0,564(PO4)6(OH)2

0,01 2,470 -

Zn2+

0,01 0,499 Ca8,783Na0,722 Zn0,495(PO4)6(OH)2

0,05 1,248 Ca8,040Na0,722 Zn1,238(PO4)6(OH)2

0,1 3,858 Ca5,452Na0,722 Zn3,826(PO4)6(OH)2

65

10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65

a

Cên

g ®é

nhi

Ôu x

¹

b

d

c

f

e

111

3

32

2

®é

1 2 44

44

4

4

4

4

1. HAp; 2. CrO.FeO.NiO; 3. Fe; 4. Ag3PO

4

g

nh 3.22. Giản đồ XRD của các mẫu thu được sau khi trao đổi ion giữa

màng NaHAp với dung dịch: Zn2+

có nồng độ 0,01 M (a); 0,05 M (b); 0,1 M (c) và

Ag+ có nồng độ 0,001 M (d); 0,002 M (e); 0,005 M (f); 0,01 M (g)

Trong các thí nghiệm tiếp theo, dung dịch Ag+, Zn

2+ có nồng độ lần lượt

0,001 M và 0,05 M được sử dụng để tổng hợp màng AgNaHAp và màng

ZnNaHAp, tương ứng với công thức phân tử Ca9,021Na0,722 Ag0,257(PO4)6(OH)2,

Ca8,040Na0,722 Zn1,238(PO4)6(OH)2.

b. Ảnh hưởng của thời gian tiếp xúc

Sự biến đổi dung lượng trao đổi ion của màng NaHAp với các dung dịch

Cu2+

0,02 M; Ag+ 0,001 M và Zn

2+ 0,05 M theo thời gian được giới thiệu trên hình

3.23. Trong khoảng thời gian khảo sát từ 2,5 đến 80 phút, với ion Cu2+

và Zn2+

dung

lượng trao đổi ion tăng nhanh ở 30 phút đầu (Cu2+

: tăng từ 0,127 đến 0,171 mmol/g

và Zn2+

: tăng từ 0,655 đến 1,310 mmol/g), sau đó trong khoảng thời gian từ 30 đến

80 phút dung lượng thay đổi không đáng kể (Cu2+

: từ 0,171 đến 0,182 mmol/g;

Zn2+

: từ 1,310 đến 1,440 mmol/g). Với ion Ag+, sau thời gian 10 phút thì dung

lượng trao đổi ion đã có xu hướng đạt tới trạng thái cân bằng với giá trị 0,460

mmol/g, tiếp tục tăng thời gian lên đến 80 phút thì dung lượng thay đổi không

đáng kể đạt 0,496 mmol/g. Do đó, thời gian được lựa chọn để tổng hợp màng

CuNaHAp, ZnNaHAp là 30 phút và màng AgNaHAp là 10 phút.

66

0 10 20 30 40 50 60 70 80 900.12

0.13

0.14

0.15

0.16

0.17

0.18

0.19

NaHAp + Cu2+

0,02M

q (

mm

ol C

u2+/g

NaH

Ap

)

Thêi gian (phót)

0 10 20 30 40 50 60 70 80 900.30

0.35

0.40

0.45

0.50

0.55

0.60

NaHAp + Ag+0,001M

q (

mm

ol A

g+/g

NaH

Ap

)

Thêi gian (phót)

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90

0.6

0.8

1.0

1.2

1.4

1.6

NaHAp + Zn2+

0,05M

q (

mm

ol Z

n2+/g

NaH

Ap

)

Thêi gian (phót)

nh 3.23. Sự biến đổi dung lượng trao đổi

ion theo thời gian tiếp xúc giữa màng

NaHAp với dung dịch Mn+

c. Đặc trưng, tính chất của các màng: CuNaHAp, AgNaHAp, ZnNaHAp

Màng CuNaHAp, ZnNaHAp và AgNaHAp được tổng hợp bằng cách ngâm

màng NaHAp 30 phút tương ứng trong dung dịch chứa Cu2+

0,02 M hoặc Zn2+

0,05

M và 10 phút trong dung dịch Ag+ 0,001 M. Sau đó mẫu rửa sạch, làm khô và được

xác định cấu trúc, thành phần và hình thái học bằng các phương pháp IR, XRD,

SEM, UV-VIS, AAS.

* Phổ hồng ngoại

Hình 3.24 giới thiệu phổ hồng ngoại của màng NaHAp, MNaHAp trong

khoảng bước sóng từ 4000 cm-1

đến 400 cm-1

. Phổ IR của hai mẫu đều có hình

dạng tương tự nhau và có các pic đặc trưng cho dao động của các nhóm chức trong

phân tử HAp. Các pic ở số sóng 1034; 962; 602 và 565 cm-1

đặc trưng cho nhóm

3

4PO [1, 75]. Trong đó, dao động kéo dài bất đối xứng của P-O đặc trưng bởi 2 pic

tại vị trí 1034 cm-1

và 962cm-1

(υ3b và υ3c); dao động uốn không đối xứng của O-P-

O ở 602 cm-1

và 565 cm-1

(υ4b và υ4c). Pic hấp thụ ở số sóng 3430 và 1643 cm-1

đặc

trưng cho dao động hóa trị và dao động biến dạng của nhóm OH-

[35]. Ngoài ra,

trên phổ của màng NaHAp còn có dải hấp thụ ở vị trí 1390 cm-1

đặc trưng cho

67

nhóm 2

3CO [1, 35]. Tuy nhiên, màng NaHAp sau khi ngâm 30 phút trong dung dịch

Mn+

thì ion 2

3CO đã khuyếch tán vào dung dịch nên trong phổ IR của màng

MNaHAp không có pic của nhóm2

3CO .

4000 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500

1643

3430

§é

tru

yÒ

n q

ua

Sè sãng (cm-1)

CuHAp

AgHAp

ZnHAp

NaHAp

H2O PO

43-

PO

43-

CO

32-

OH

-

565602

1034

1390

nh 3.24. Phổ IR của màng NaHAp và màng MNaHAp

* Giản đồ nhiễu xạ tia X

Giản đồ XRD của màng MNaHAp và NaHAp được thể hiện trên hình

3.25. Từ giản đồ cho thấy màng MNaHAp có các pic đặc trưng cho pha của HAp

và của nền TKG316L mà không thấy sự có mặt của các pha khác (hình 3.25a).

Pha của HAp đặc trưng cơ bản nhất ở vị trí góc nhiễu xạ 2 26, 32 o tương ứng

với mặt tinh thể có chỉ số Miller (002), (211) và các vạch đặc trưng khác với

cường độ nhỏ hơn ở vị trí 2 33, 46, 54 o

tương ứng với các mặt (300), (222)

và (004) [104]. Như vậy, màng MNaHAp tổng hợp được có dạng tinh thể và đơn

pha của HAp.

Từ giản đồ nhiễu xạ tia X tính được đường kính tinh thể CuNaHAp,

AgNaHAp và ZnNaHAp lần lượt khoảng 35,37; 47,14 và 22,71 nm theo công thức

Scherrer (công thức 4) và giá trị khoảng cách giữa các mặt phẳng tinh thể (d) tại

mặt phẳng (002) và (211), thể hiện trên bảng 3.19. So sánh mẫu MNaHAp tổng hợp

được với màng NaHAp ban đầu và theo tiêu chuẩn NIST [16] cho thấy các giá trị d

tại các mặt phẳng (hkl) và giá trị các hằng số mạng a, b, c đã thay đổi: tương ứng

với màng CuHAp và ZnHAp các giá trị giảm, còn màng AgHAp tăng.

68

10 20 30 40 50 60

AgNaHAp

CuNaHAp

NaHAp

C

ên

g ®

é n

hiÔ

u x

¹

2 (®é)

ZnNaHAp

(a)1

11

11

32

2

1


25.0 25.2 25.4 25.6 25.8 26.0 26.2 26.4 26.6 26.8 27.0

C

ên

g ®

é n

hiÔ

u x

¹

2 (®é)

NaHAp

CuNaHAp

AgNaHAp

ZnNaHAp

nh 3.25. Giản đồ XRD của màng NaHAp và MNaHAp

Nguyên nhân do bán kính ion [110]: Cu2+

(0,71Ǻ) và Zn2+

(0,74 Ǻ) nhỏ hơn

bán kính của Ca2+

(0,99Ǻ), còn ion Ag+ có bán kính (1,26Ǻ) lớn hơn ion Ca

2+ nên

khi thay thế Ca2+

hoặc Na

+ bằng Cu

2+ hoặc Zn

2+ dẫn đến đường kính tinh thể

CuNaHAp và ZnNaHAp giảm và các hằng số có giá trị mạng nhỏ hơn của NaHAp,

còn thay thế ion Ag+ bằng ion Ca

2+ hoặc Na

+ để tạo màng AgNaHAp thì các giá trị

này tăng lên nhanh chóng. Kết quả này cũng được thể hiện trên giản đồ XRD tại vị

trí 2θ ≈ 26 o, pic của mẫu CuNaHAp, AgNaHAp và ZnNaHAp tổng hợp được đã

lệch đi so với NaHAp một khoảng lần lượt là: -0,32; +0,65 và -0,51 o (hình 3.25b).


mạng của màng MNaHAp thu được so HAp và màng NaHAp

CuHAp AgHAp ZnHAp NaHAp HAp [104]

d(002) (Ǻ) 3,437 3,441 3,393 3,438 3,440

d(211) (Ǻ) 2,791 2,873 2,784 2,815 2,820

a = b (Ǻ) 9,330 9,658 9,325 9,426 9,445

c (Ǻ) 6,874 6,882 6,786 6,876 6,880

* Hình ảnh SEM

Hình ảnh SEM của màng NaHAp và MNaHAp được thể hiện trên hình 3.26.

Kết quả cho thấy sự có mặt của các ion Cu2+

, Ag+ và Zn

2+ trong màng NaHAp đã

làm thay đổi hình thái học của màng: màng NaHAp ban đầu có dạng hình tấm;

màng CuNaHAp có dạng hình cầu và hình tấm; AgNaHAp có dạng que và dạng

tấm; ZnNaHAp có dạng hình san hô.

69

nh 3.26. Hình ảnh SEM của màng NaHAp và màng MNaHAp

3.1.2.2. Màng NaHAp pha tạp đồng thời đồng, bạc và kẽm

Màng NaHAp pha tạp đồng thời 3 nguyên tố vi lượng Cu, Ag, Zn

(CuAgZnNaHAp) được tạo ra bằng cách ngâm màng NaHAp trong dung dịch có

chứa đồng thời 3 ion: Cu2+

0,02 M, Ag+ 0,001 M và Zn

2+ 0,05 M trong thời gian 30

phút. Sau đây là một số đặc điểm của màng CuAgZnNaHAp tổng hợp được:

a. Thành phần

Giá trị dung lượng trao đổi ion và công thức phân tử của màng

CuAgZnNaHAp được thể hiện trên bảng 3.20. Nhìn chung, giá trị dung lượng

trao đổi ion đã giảm đi so với khi trao đổi ion với đơn nguyên tố Cu, Ag và Zn.

Bảng 3.20. Dung lượng trao đổi ion và công thức phân tử của màng

CuAgZnNaHAp

Ion Nồng độ Mn+

(M) Q (mmol/g) Công thức phân tử (dự kiến)

Cu2+

0,02 0,121 Ca8,550Na0,722 Cu0,121

Ag0,208Zn1,121(PO4)6(OH)2 Ag

+ 0,001 0,207

Zn2+

0,05 1,117

70

b. Phổ hồng ngoại

Hình 3.27 giới thiệu phổ hồng ngoại của màng CuAgZnNaHAp và NaHAp

trong khoảng bước sóng 4000 cm-1

đến 400 cm-1

. Phổ IR của chúng đều có dạng

tương tự nhau và có các pic đặc trưng cho các nhóm chức trong phân tử HAp.

4000 3000 2000 1000

§é

tru

yÒ

n q

ua

Sè sãng (cm-1)

(a)

565

602

1390

1034

1643

3432

(b)

nh 3.27. Phổ IR của màng NaHAp (a) và CuAgZnNaHAp (b)

c. Giản đổ nhiễu xạ tia X

Màng CuAgZnNaHAp được xác định thành phần pha bằng nhiễu xạ tia X

(hình 3.28). Từ các giản đồ XRD cho thấy xuất hiện các pic đặc trưng cho pha của

HAp và pha nền của TKG316L mà không thấy sự có mặt của các pha khác. Như

vậy, màng CuAgZnNaHAp tổng hợp được có dạng tinh thể và đơn pha của HAp.

10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65

(a)

C

ên

g ®

é n

hiÔ

u x

¹

2 (®é)

(b)

2

32

2 11

11

1

1


nh 3.28. Giản đồ XRD của màng NaHAp (a) và CuAgZnNaHAp (b)

71

d. Hình ảnh SEM

Hình ảnh SEM của màng CuAgZnNaHAp được chỉ ra trên hình 3.29. Kết quả

cho thấy màng CuAgZnNaHAp có dạng hình phiến.

nh 3.29. Hình ảnh SEM của màng CuAgZnHAp

* Tóm tắt mục 3.1.2:

Từ những kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của các yếu tố đến quá trình

tổng hợp màng MNaHAp trên nền TKG316L, đã lựa chọn được điều kiện thích

hợp để tổng hợp màng MNaHAp: ngâm màng NaHAp trong dung dịch chứa

Cu(NO3)2 2.10-2

M, Ag(NO3) 1.10-3

M hoặc Zn(NO3)2 5.10-2

M trong thời gian 30

phút (10 phút đối với màng AgNaHAp). Màng MNaHAp tạo ra có dạng tinh thể,

đơn pha.

3.1.3. Màng Ap pha tạp đồng thời 7 nguyên tố natri, magiê, sronti, flo, đồng,

bạc và kẽm

Màng NaHAp pha tạp đồng thời các nguyên tố vi lượng: Mg, Sr, F, Cu, Ag,

Zn (HApđt) được tạo ra bằng cách ngâm màng MgSrFNaHAp trong dung dịch có

chứa: Cu2+

0,02 M, Ag+ 0,001 M và Zn

2+ 0,05 M trong thời gian 30 phút. Sau đây là

một số đặc điểm của màng HApđt tổng hợp được:

3.1.3.1. Thành phần

Kết quả phân tích thành phần khối lượng các nguyên tố có trong màng HApđt

bằng phương pháp tán xạ năng lượng tia X (hình 3.30). Phổ EDX quan sát thấy các

pic đặc trưng cho các nguyên tố trong thành phần của HAp như Ca, P, O. Ngoài ra,

còn thấy xuất hiện các pic đặc trưng của 7 nguyên tố được pha tạp vào màng: Mg,

72

Sr, F, Cu, Ag, Zn và Na. Thành phần các nguyên tố được liệt kê trên bảng 3.21.

Như vậy, đồng thời 7 nguyên tố đã được pha tạp thành công vào màng HAp.

nh 3.30. Phổ EDX của màng HApđt

Bảng 3.21. Thành phần của các nguyên tố trong màng HApđt

Nguyên tố O P Ca Na Mg Sr F Cu Ag Zn

% m 29,01 14,67 52,83 0,15 0,04 0,03 1,07 0,18 0,39 1,06

% n 49,17 12,63 35,82 0,18 0,05 0,008 1,53 0,08 0,1 0,44

Từ thành phần phần trăm nguyên tử các nguyên tố có mặt trong màng HApđt

xác định tỉ lệ nguyên tử X/Ca và tỉ lệ (0,5Na+Ca+Mg+Sr+Cu+0,5Ag+Zn)/P (ký

hiệu Z/P), sau đó so sánh với tỉ lệ các nguyên tố vi lượng có trong xương (bảng

3.22). Kết quả cho thấy thành phần của Mg, Sr, F và Na có mặt màng HApđt có sự

gần đúng tương đối tốt với thành phần các nguyên tố trong xương tự nhiên, còn

thành phần của Cu, Ag, Zn có hàm lượng trong màng cao hơn trong xương tự nhiên.

Điều này hoàn toàn phù hợp với mục đích pha tạp các nguyên tố vi lượng vào

màng, các nguyên tố Mg, Sr và F cho vào màng với mục đích làm tăng tính tương

thích sinh học cho màng, làm cho màng tạo ra có thành phần tương tự như xương tự

nhiên nên hàm lượng của chúng nằm trong giới hạn có mặt trong xương tự nhiên,

còn các nguyên tố Cu, Ag, Zn đưa vào màng nhằm mục đích làm tăng khả năng

kháng khuẩn do đó phải có hàm lượng cao hơn giới hạn của chúng trong xương tự

nhiên.

Bảng 3.22. Tỉ lệ nguyên tử M/P trong màng HApđt, trong xương tự nhiên

[108] và công thức phân tử dự kiến của màng HApđt

73

Tỉ lệ nguyên

tử F/Ca Mg/Ca Sr/Ca Na/Ca Cu/Ca Ag/Ca Zn/Ca Z/P

Màng HApđt 0,0646 2.10-3

4.10-4

8.10-3

3.10-3

4.10-3

0,0187 1,65

Xương tự

nhiên [108] 0,149 0,176 4.10

-4 0,102 1.10

-4 1.10

-6 6.10

-4 1,67

CTPT của

HApđt (dự

kiến)

Ca9,005Mg0,019Sr0,004F0,638Cu0,032Ag0,041Zn0,185Na0,074(PO4)6(OH)2

3.1.3.2. Phổ hồng ngoại

Hình 3.31 giới thiệu phổ hồng ngoại của màng màng NaHAp và HApđt trong

khoảng bước sóng 4000 cm-1

đến 400 cm-1

. Phổ IR của chúng đều có dạng tương tự

nhau và có các pic đặc trưng cho các nhóm chức trong phân tử HAp (đã trình bày

mục 3.1.2.2).

3.1.3.3. Giản đồ nhiễu xạ tia X

Màng HApđt được xác định thành phần pha bằng nhiễu xạ tia X (hình 3.32).

Từ các giản đồ XRD cho thấy xuất hiện các pic đặc trưng cho pha của HAp và pha

nền của TKG mà không thấy sự có mặt của các pha khác. Hai vạch nhiễu xạ đặc

trưng cơ bản nhất của HAp ở vị trí góc nhiễu xạ 2 32; 26 o và một số các vạch

đặc trưng khác với cường độ nhỏ hơn ở vị trí 2 33; 46; 54 o

[104]. Như vậy,

màng HApđt tổng hợp được có dạng tinh thể và đơn pha của HAp.

4000 3000 2000 1000

§é

tru

yÒ

n q

ua

Sè sãng (cm-1)

(a)

565

602

1390

1034

1643

3432

(b)

10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65

C

ên

g ®

é n

hiÔ

u x

¹

2 (®é)

3

2

2

1

1

11

1

1

(a)

(b)


nh 3.31. Phổ IR của màng NaHAp

(a) và HApđt (b)

nh 3.32. Giản đồ XRD của màng

NaHAp (a) và HApđt (b)

74

3.1.3.4. Hình ảnh SEM

Hình ảnh SEM của màng màng HApđt được chỉ ra trên hình 3.33. Kết quả

cho thấy: màng HApđt có dạng hình phiến, tương tự màng CuAgZnNaHAp. Tuy

nhiên, so với màng CuAgZnNaHAp, màng HApđt đồng nhất và đặc khít hơn.

nh 3.33. Hình ảnh SEM của màng HApđt

3.1.3.5. Độ hòa tan

Hình 3.34 biểu diễn nồng độ Ca2+

hòa tan từ màng HAp pha tạp khi ngâm vật

liệu NaHAp/TKG316L, MgSrFNaHAp/TKG316L và HApđt/TKG316L trong dung

dịch muối sinh lý NaCl 0,9 %. Kết quả cho thấy trong suốt 16 ngày ngâm, nồng độ

Ca2+

hòa tan từ ba vật liệu đều tăng. Tuy nhiên, tại mọi thời điểm ngâm mẫu, nồng độ

Ca2+

hòa tan từ màng HApđt luôn thấp nhất, tiếp đến là màng MgSrFNaHAp và cao

nhất là màng NaHAp, tương ứng độ hòa tan của màng NaHAp > MgSrFNaHAp >

HApđt. Điều này chứng tỏ sự có mặt của các nguyên tố Mg, Sr, F, Cu, Ag và Zn đã làm

giảm độ hòa tan và tăng khả năng bám dính cho màng NaHAp.

75

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18

2

3

4

5

6

7

8a: NaHAp/TKG316L

b: MgSrFNaHAp/TKG316L

c: HAp®t /TKG316L

c

b

a

Nån

g ®é

C

a2+

(ppm

)

Thêi gian (ngµy)

nh 3.34. Nồng độ Ca2+

hòa tan khi ngâm vật liệu trong dung dịch NaCl 0,9 %

Để khẳng định thêm vai trò của các nguyên tố vi lượng Mg, Sr, F, Cu, Ag và

Zn có mặt trong màng đã làm giảm độ hòa tan và tăng khả năng bám dính cho màng

NaHAp, tổng nồng độ sắt bị tan ra từ nền TKG316L của bốn vật liệu TKG316L,

NaHAp/TKG316L, MgSrFNaHAp/TKG316L và HApđt/TKG316L theo thời gian

ngâm trong dung dịch SBF đã được xác định (hình 3.35).

7 14 21 280

50

100

150

200

a: TKG316L

b: NaHAp/TKG316L

c: MgSrFNaHAp/TKG316L

d: HAp®t /TKG316L

d

c

b

a

Nån

g ®é

s¾t

(pp

b)

Thêi gian (ngµy)

nh 3.35. Tổng nồng độ sắt hòa tan khi ngâm vật liệu trong dung dịch SBF

Kết quả cho thấy nồng độ sắt tăng theo thời gian ngâm với cả bốn vật liệu.

Tuy nhiên tại mọi thời điểm ngâm mẫu, nồng độ sắt của mẫu TKG316L >

NaHAp/TKG316L > MgSrFNaHAp/TKG316L > HApđt/TKG316L. Sau 28 ngày ngâm

mẫu nồng độ Fe của mẫu TKG316L và HAp/TKG316L tăng nhanh và tăng hơn 3 lần

so mẫu HApđt/TKG316L. Kết quả này khẳng định khả năng bảo vệ nền của màng

HApđt > MgSrFNaHAp > NaHAp.

76


- Màng HApđt được tổng hợp bằng cách ngâm màng MgSrFNaHAp trong

dung dịch chứa Cu(NO3)2 2.10-2

M + Ag(NO3) 1.10-3

M + Zn(NO3)2 5.10-2

M trong

thời gian 30 phút.

- Màng HApđt thu được đơn pha của HAp, tinh thể dạng hình san hô với

công thức phân tử Ca9,005Mg0,019Sr0,004F0,638Cu0,032 Ag0,041Zn0,185Na0,074(PO4)6(OH)2.

Sự có mặt đồng thời 7 nguyên tố Mg, Sr, F, Na, Cu, Ag và Zn với % về khối lượng

trong màng tương ứng: 0,04; 0,03; 1,07; 0,15; 0,18; 0,39 và 1,06 % đã làm giảm độ

hòa tan màng và có khả năng bảo vệ màng tốt hơn so với màng MgSrFNaHAp và

màng NaHAp.

3.2. Thử nghiệm in vitro và in vivo

3.2.1. Thử nghiệm in vitro

3.2.1.1. Trong dung dịch mô phỏng dịch thể người

Các vật liệu TKG316L không phủ và có phủ màng: NaHAp, MgSrFNaHAp

và HApđt được thử nghiệm khả năng tương thích sinh học trong dung dịch SBF, sau

đây là các kết quả thu được:

a. Xác định pH của dung dịch SBF theo thời gian ngâm mẫu

Sự biến đổi pH của dung dịch SBF theo thời gian ngâm mẫu TKG không

phủ và có phủ: màng NaHAp, MgSrFHAp và HApđt được giới thiệu trên hình

3.36. Với mẫu TKG316L không phủ, giá trị pH giảm liên tục trong 14 ngày đầu

ngâm mẫu, sau đó tăng nhẹ và ổn định sau 17 ngày ngâm. Mẫu TKG316L có phủ

màng NaHAp, MgSrFHAp và HApđt, giá trị pH của dung dịch SBF đã liên tục

thay đổi trong suốt quá trình ngâm mẫu: trong 3 ngày đầu ngâm mẫu giá trị pH

tăng lên, sau đó giảm mạnh sau 10 ngày (đối với vật liệu phủ MgSrFHAp và

HApđt) hoặc 14 ngày (đối với vật liệu phủ NaHAp), rồi lại tăng nhẹ sau 17 ngày

và đạt ổn định sau 21 ngày.

Sự thay đổi pH khi ngâm vật liệu có thể giải thích do sự hòa tan màng HAp

và hình thành màng apatit. Khi ngâm vật liệu trong dung dịch SBF, màng HAp bị

hòa tan, nồng độ ion Ca2+

trong dung dịch tăng lên do có sự trao đổi ion Ca2+

và ion

H+

nên ion OH- được tích tụ từ từ trên bề mặt mẫu, kết quả dẫn đến pH tăng. Sự tích

77

tụ ion OH- trên bề mặt mẫu là yếu tố quan trọng để hình thành mầm tinh thể apatit

[32]. Khi hình thành apatit các ion Ca2+

, PO43-

và ion OH- bị tiêu thụ một lượng lớn

dẫn đến pH của dung dịch giảm. Ngoài ra, kết quả cho thấy trong 10 ngày đầu ngâm

mẫu, giá trị pH của dung dịch SBF có ngâm mẫu NaHAp luôn cao hơn so với khi

ngâm mẫu MgSrFHAp và HApđt, điều này chứng tỏ màng NaHAp luôn bị hòa tan

nhanh hơn so với màng MgSrFHAp và HApđt. Như vậy, sự có mặt các nguyên tố vi

lượng đã làm giảm sự hòa tan màng NaHAp.

0 5 10 15 20 25

6.2

6.4

6.6

6.8

7.0

7.2

7.4

7.6

7.8

8.0

8.2(a): TKG316L

(b): NaHAp/TKG316L

(c): MgSrFNaHAp/TKG316L

(d): HAp®t

TKG316L

Thêi gian (ngµy)

(d)

(c)

(b)

(a)

pH

nh 3.3. Sự biến đổi pH của dung dịch SBF theo thời gian ngâm mẫu

b. Đo điện thế mạch hở

Sự biến đổi của điện thế mạch hở của vật liệu TKG316L không phủ và có

phủ trong dung dịch SBF theo thời gian ngâm mẫu được thể hiện trong hình 3.37.

Kết quả cho thấy điện thế mạch hở của vật liệu không phủ luôn thấp nhất, vật liệu

có phủ màng MgSrFHAp và HApđt luôn luôn cao hơn so với vật liệu phủ màng

HAp, điều này cho thấy rằng tất cả các lớp phủ màng HAp đều có khả năng bảo vệ

bề mặt vật liệu nền TKG316L và khả năng bảo vệ của lớp phủ màng NaHAp có mặt

các nguyên tố vi lượng tốt hơn so với màng NaHAp. Với nền TKG316L không phủ,

điện thế mạch hở không thay đổi nhiều nhưng có xu hướng tăng theo thời gian

ngâm mẫu. Vật liệu phủ màng HAp do luôn có sự hòa tan các lớp phủ và sự hình

thành các tinh thể apatit mới trong quá trình ngâm nên giá trị điện thế mạch hở có

sự dao động. Tuy nhiên, sau 21 ngày ngâm, nhìn chung giá trị điện thế mạch hở

dịch chuyển theo chiều điện thế dương hơn, chứng tỏ sự hình thành tinh thể apatit

chiếm ưu thế hơn so với sự hòa tan màng HAp.

78

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22

-160

-120

-80

-40

0

40

80

120(a): TKG316L

(b): NaHAp/TKG316L


(d): HAp®t

/TKG316L

(d)

(c)

(b)

(a)

E0 (

V/S

CE

)

Thêi gian (ngµy)

nh 3.37. Sự biến đổi điện thế mạch hở theo thời gian ngâm vật liệu trong

dung dịch SBF

c. Đo tổng trở điện hóa

Hình 3.38 giới thiệu phổ tổng trở dạng Nyquist của vật liệu TKG316L không

phủ và có phủ màng HAp trong dung dịch SBF ở những thời gian ngâm mẫu khác

nhau. Kết quả cho thấy, đối với vật liệu TKG316L giá trị tổng trở luôn tăng theo thời

gian ngâm mẫu, với vật liệu TKG316L phủ màng HAp pha tạp tổng trở có sự thăng

giáng theo thời gian nhưng nhìn chung tổng trở có giá trị tăng lên sau 21 ngày ngâm.

Để theo dõi sự biến đổi điện trở của các vật liệu trong dung dịch SBF, giá trị

mođun tổng trở ở tần số 100 mHz với những thời gian ngâm mẫu khác nhau đã

được xác định (hình 3.39). Ở tần số 100 mHz, giá trị mođun tổng trở đặc trưng cho

quá trình biến đổi giữa sự hòa tan màng HAp và sự hình thành màng apatit trên bề

mặt mẫu. Với mẫu TKG316L không phủ và mẫu HApđt/TKG316L, mođun tổng trở

có xu hướng tăng liên tục trong thời gian ngâm và sau 21 ngày ngâm, lần lượt đạt

giá trị khoảng 4,21 và 26,48 k.cm2. Với mẫu NaHAp/TKG316L và

MgSrFNaHAp/TKG316L ở tại thời điểm 1 ngày ngâm mẫu mođun tổng trở có giá

trị lần lượt là 9,29 và 12,17 k.cm2, sau 3 ngày ngâm mođun tổng trở giảm nhẹ và

sau đó tăng liên tục trong 10 ngày. Ở thời điểm 14 ngày ngâm, mođun tổng trở giảm

nhẹ, sau đó lại tăng và đạt giá trị lần lượt 10,39 và 17,48 k.cm2 sau 21 ngày ngâm.

Kết quả này được giải thích do trong quá trình ngâm mẫu trong dung dịch SBF luôn

xảy ra hai quá trình hòa tan màng HAp và kết tủa màng apatit, quá trình hòa tan làm

giảm modun tổng trở và ngược lại, sự hình thành màng apatit làm giá trị này tăng

lên. Với mẫu TKG không phủ luôn có sự hình thành màng apatit nên giá trị tổng trở

79

luôn tăng. Đối với vật liệu TKG có phủ màng HAp luôn xảy ra hai quá trình, nhưng

nhìn chung tốc độ hình thành màng apatit luôn lớn hơn tốc độ hòa tan màng HAp.

0 1 2 3 4 5

0

1

2

3

4

5

x : 100 mHz

10 ngµy

14 ngµy

17 ngµy

21 ngµy

1 ngµy

3 ngµy

5 ngµy

7 ngµy

Z'' (

.cm

2)

Z' (.cm2)

TKG 316L

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

x : 100 mHz

10 ngµy

14 ngµy

17 ngµy

21 ngµy

1 ngµy

3 ngµy

5 ngµy

7 ngµy

Z'' (

.cm

2)

Z' (.cm2)

NaHAp/TKG316L

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

22

x : 100 mHz

10 ngµy

14 ngµy

17 ngµy

21 ngµy

1 ngµy

3 ngµy

5 ngµy

7 ngµy

Z'' (

.cm

2)

Z' (.cm2)

MgSrFNaHAp/TKG316L

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

22

24

26

28

x : 100 mHz

10 ngày

14 ngày

17 ngày

21 ngày

1 ngày

3 ngày

5 ngày

7 ngày

HAp®t

/TKG 316L

Z' (.cm2)

Z'' (

.cm

2)

nh 3.38. Phổ tổng trở dạng Nyquist của các vật liệu trong dung dịch SBF

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

22

24

26

28

30a: TKG316L

b: NaHAp/TKG316L

c: MgSrFNaHAp/TKG316L

d: HApdt

/TKG316L

(a)

(b)

(c)

(d)

IZI (k

.cm

2)

Thêi gian (Ngày)

nh 3.39. Sự biến đổi mođun tổng trở của các vật liệu tại tần số 100 mHz

80

Ngoài ra, sự biến đổi modun tổng trở tại tần số 100 mHz cũng cho thấy tổng

trở của vật liệu MgSrFNaHAp/TKG316L và HApđt/TKG316L cao hơn nhiều so với

vật liệu NaHAp/TKG316L và TKG316L trong bất kỳ thời gian nào, kết quả này

phù hợp với kết quả đo điện thế mạch hở và giá trị pH dung dịch SBF đã trình bày ở

trên, chứng tỏ màng NaHAp có mặt các nguyên tố vi lượng có khả năng bảo vệ cho

vật liệu nền tốt hơn so với màng NaHAp.

d. Đo đường cong phân cực ngoại suy Tafel

Hình 3.40 giới thiệu đường cong phân cực của các vật liệu sau 21 ngày ngâm

trong dung dịch SBF. Mật độ dòng điện ăn mòn (icorr) và các giá trị điện thế ăn mòn

(Ecorr) được tính từ các đường cong bằng phương pháp ngoại suy Tafel và thể hiện

trong bảng 3.23. Kết quả cho thấy, sự có mặt của các nguyên tố vi lượng trong

màng NaHAp đã làm điện thế ăn mòn Ecorr dịch chuyển về phía dương hơn so với

vật liệu không phủ: giá trị Ecorr của NaHAp/TKG316L, MgSrFNaHAp/TKG316L

và HApđt/TKG316L lần lượt khoảng -0,354; -0,258 và -0,213 V/SCE, trong khi đó

Ecorr của TKG316L khoảng V/SCE và -0,424 V/SCE. Kết quả này cho thấy màng

HAp pha tạp có khả năng ngăn chặn sự khuếch tán ion gây ăn mòn, có hiệu quả bảo

vệ cho bề mặt kim loại nền.

-0.8 -0.6 -0.4 -0.2 0.0 0.2 0.4 0.6-8.5

-8.0

-7.5

-7.0

-6.5

-6.0

-5.5

-5.0

-4.5

-4.0

-3.5(a): TKG316L

(b): NaHAp/TKG316L


(d): HAp®t

/TKG316L

dc

b

a

lg(i

), A

/cm

2

E (V/SCE)

nh 3.40. Đường cong phân cực của các vật liệu sau 21 ngày ngâm dung dịch SBF

Khả năng bảo vệ của màng HAp pha tạp đối với nền TKG316L cũng được

chứng minh bằng việc giảm mật độ dòng ăn mòn của vật liệu NaHAp/TKG316L,

MgSrFNaHAp/TKG316L và HApđt/TKG316L so với nền TKG316L không phủ lần

81

lượt 3,6; 7,8 và 14,4 lần; và hiệu quả bảo vệ kim loại nền của màng NaHAp,

MgSrFNaHAp, HApđt lần lượt là 69,64; 87,20 và 93,04 %.

Như vậy, dựa vào giá trị Ecorr, icorr và hiệu quả bảo vệ của màng HAp pha tạp

cho thấy khả năng bảo vệ cho nền của vật liệu HApđt/TKG316L >

MgSrFNaHAp/TKG316L > NaHAp/TKG316L.

Bảng 3.23. Giá trị thế ăn mòn và mật độ dòng ăn mòn của vật liệu TKG316L

không phủ và có phủ trong dung dịch SBF

Vật liệu TKG316L NaHAp/

TKG316L

MgSrFNaHAp/

TKG316L

HApđt/

TKG316L

Ecorr (V) -0,424 -0,354 -0,258 -0,213

icorr (µA/cm2) 2,773 0,842 0,355 0,193

e. Hình ảnh SEM màng apatit hình thành trong dung dịch SBF

Hình 3.41 giới thiệu hình ảnh SEM của vật liệu TKG316L,

NaHAp/TKG316L, MgSrFNaHAp/TKG316L và HApđt/TKG316L trước và sau 21

ngày ngâm trong dung dịch SBF. Sau khi ngâm, sự hình thành các tinh thể apatit

mới được quan sát trên bề mặt của tất cả các vật liệu: tinh thể apatit dạng hình san

hô được tạo thành nền TKG316L; trên bề mặt vật liệu TKG316L có phủ màng HAp

pha tạp, một lớp apatit dày đặc được hình thành và làm thay đổi hình thái học của

màng: ban đầu màng NaHAp, màng MgSrFNaHAp và màng HApđt lần lượt có dạng

hình tấm, hình cầu và hình vẩy, sau 21 ngày ngâm trong dung dịch SBF, chúng lần

lượt có dạng hình xương rồng, hình cầu và hình hoa lơ.

Trước ngâm Sau 21 ngày ngâm

82

Trước ngâm Sau 21 ngày ngâm

nh 3.41. Hình ảnh SEM của các vật liệu trước và sau khi ngâm 21

ngày trong dung dịch SBF


Kết quả thử nghiệm Trypan Blue của các mẫu bột NaHAp và MgSrFNaHAp ở

các nồng độ khác nhau được giới thiệu trên bảng 3.24. Trong các môi trường nuôi cấy

có chứa bột NaHAp hoặc MgSrFNaHAp ở các nồng độ khác nhau đều không có tác

dụng gây độc tế bào. Biểu hiện tỷ lệ tế bào chết và tổng số tế bào giữa các giếng nuôi

cấy không có sự khác biệt so với chứng. Nhìn chung, các tế bào ở các nhóm khác nhau

đều sống, tỉ lệ chết khoảng 5-6%. Đây là tỉ lệ chết thông thường ở các đĩa nuôi cấy.

Không có khác biệt đáng kể giữa tỉ lệ tế bào chết của các nhóm thử nghiệm so với

nhóm chứng.

83

Bảng 3.24. Kết quả thử nghiệm Trypan Blue với môi trường có chứa bột

NaHAp và MgSrFNaHAp

Nhóm Nồng độ NaHAp và

MgSrFNaHAp (%)

Tổng số tế

bào

Số tế bào

chết

Tỉ lệ chết

(%)

p

Môi trường nuôi

cấy có chứa bột

NaHAp

0,3 410,7±13,9 23,3±2,1 5,67

p >0,05

0,2 413,0±27,1 20,7±1,5 5,01

0,1 417,7±14,4 23,3±4,7 5,58

Môi trường nuôi

cấy có chứa bột

MgSrFNaHAp

0,3 431,0±21,7 23,3±3,5 5,40

0,2 426,7±15,5 22,3±3,5 5,22

0,1 431,3±8,5 25,0±4,0 5,79

Nhóm chứng 0 416,3±18,3 21,0±3,6 5,28

Các hình ảnh chụp dưới kính hiển vi cho thấy rải rác tế bào bắt màu xanh (tế

bào chết), không thấy sự khác biệt rõ giữa các môi trường nuôi cấy có chất thử và

nhóm chứng (hình 3.42). Với nồng độ 0,3%, bột NaHAp hoặc MgSrFNaHAp vẫn an

toàn cho tế bào trong môi trường nuôi cấy in vitro.

nh 3.42. Hình ảnh tế bào chết ở các môi trường nuôi cấy theo thử nghiệm

Trypan Blue

Kết quả thử nghiệm tế bào bằng phương pháp MTT được thể hiện trên hình

3.43, cho thấy sau 24, 48 và 72 giờ tiếp xúc với bột NaHAp hoặc MgSrFNaHAp

các tế bào sợi không có biểu hiện bị tổn thương, mật độ quang trung bình không có

sự khác biệt đáng kể giữa các nhóm và với nhóm chứng âm. Trong khi đó, các

nhóm chứng dương (môi trường có 1% formon) có mật độ quang rất thấp, biểu hiện

số lượng tế bào sống còn ít, sau 24, 48 và 71 giờ chỉ đạt lần lượt là 15,9; 10,0 và

6,1% so với chứng âm, biểu hiện mật độ tế bào rất thấp trong các giếng nuôi.

84

nh 3.43. Mật độ quang tại các

giếng sau 24, 48 và 72 giờ thử

nghiệm MTT

3.2.1.3. Thử nghiệm khả năng kháng khuẩn

Hình 3.44 thể hiện kết quả kiểm tra khả năng kháng khuẩn của NaHAp và

HAp pha tạp với 3 chủng khuẩn: P.aerugimosa, E.coli và E.faecalis bằng phương

pháp khuếch tán đĩa thạch.

nh 3.44. Khả năng kháng khuẩn của NaHAp (1), AgHAp (2), CuHAp (3),

ZnHAp (4), MgSrFNaHAp (5) và HApđt (6)

Kết quả cho thấy NaHAp (1), ZnHAp (4) và MgSrFNaHAp (5) không có

hiệu ứng với cả 3 loại chủng khuẩn này; CuHAp (3) có hiệu ứng tốt với chủng

P.aerugimosa với vùng ức chế đạt 3 mm; AgHAp (2) có hiệu ứng kháng tốt

với P.aerugimosa, E.coli và hiệu ứng kháng kém với chủng E.faecalis tương ứng

85

vùng ức chế đạt 7, 3 và 1 mm. Hoạt tính kháng khuẩn của Cu và Ag cũng được thể

hiện khi pha tạp đồng thời 7 nguyên tố Na, Mg, Sr, F, Na, Cu, Ag và Zn vào HAp,

HApđt có hiệu ứng kháng đối với 3 chủng P.aerugimosa, E.coli và E.faecalis tương

ứng với vùng ức chế đạt 5, 4 và 1 mm.


- Kết quả thử nghiệm vật liệu TKG316L không phủ và có phủ: màng

NaHAp, MgSrFHAp và HApđt trong dung dịch SBF cho thấy có lớp màng apatit

được hình thành sau 21 ngày ngâm mẫu. Vật liệu TKG phủ màng NaHAp với sự có

mặt các nguyên tố vi lượng có hoạt tính sinh học tốt hơn, có khả năng bảo vệ cho

vật liệu nền tốt hơn so với vật liệu TKG316L phủ màng NaHAp và vật liệu

TKG316L không phủ.

- Kết quả thử nghiệm tế bào trên dòng tế bào sợi bằng 2 phương pháp:

Trypan Blue và MTT đều cho thấy NaHAp và MgSrFNaHAp không gây độc và gây

chết tế bào.

- Kết quả thử nghiệm khả năng kháng khuẩn trên chủng khuẩn

P.aerugimosa, E.coli và E.faecalis cho thấy: CuHAp có khả năng kháng khuẩn tốt

với chủng P.aerugimosa; AgHAp và HApđt có hiệu ứng kháng khuẩn đối với cả 3

chủng khuẩn trên.

3.2.2. Thử nghiệm in vivo trên chó

3.2.2.1. Kết quả cấy vật liệu TKG316L, NaHAp/TKG316L,

MgSrFNaHAp/TKG316L vào tổ chức cơ

a. Tình trạng tại chỗ vết mổ

Vết mổ có dấu hiệu nề, xung huyết nhẹ trong 3 ngày đầu tiên, không có dịch

thấm băng, không có hiện tượng chảy máu, chảy dịch từ vết mổ (hình 3.45). Sau 7

ngày, mép vết mổ khít, tổ chức dưới da không bị căng phồng, tràn dịch, tràn khí, hết

tình trạng phù nề, xung huyết. Sau 1 tháng vết mổ đã liền da gần như hoàn toàn, sẹo

liền đẹp, phẳng, bờ mềm mại (hình 3.45). Không có hiện tượng sùi, rò rỉ dịch tại

chỗ, vật liệu nghiên cứu không bị đùn ra ngoài. Kết quả này cũng phù hợp với tiến

trình liền vết thương, tạo sẹo của các vết thương nhỏ, không có biến chứng [112,

113].

86

nh 3.45. Vết mổ tại vùng đùi chó sau phẫu thuật

b. Thành phần các tế bào máu

Thành phần các tế bào máu của các chó sau khi cấy vật liệu được thể hiện

trên bảng 3.25. Trước phẫu thuật (0 ngày) số lượng tế bào máu ngoại vi của động

vật, không có sự khác biệt giữa các nhóm nghiên cứu ở cả 3 chỉ số: hồng cầu, bạch

cầu và tiểu cầu. Điều này chứng tỏ động vật được chọn vào các nhóm có sự tương

đồng về các chỉ số huyết học ở máu ngoại vi.

Ở giai đoạn cấp sau phẫu thuật (7 ngày), số lượng cả 3 loại tế bào ở máu ngoại

vi: hồng cầu, bạch cầu và tiểu cầu đều nằm trong giới hạn bình thường [111] không

có sự khác biệt so với ở thời điểm trước phẫu thuật ở cả ba nhóm và khi so sánh giữa

các nhóm ở cùng thời điểm cũng thấy sự tương đồng. Điều này chứng tỏ phẫu thuật

đặt vật liệu NaHAp/TKG316L và MgSrFNaHAp/TKG316L vào trong tổ chức dưới

da và vật liệu tồn tại trong cơ thể động vật trong 7 ngày không gây nên các ảnh

hưởng đến cơ thể động vật, không gây tổn thương đến cơ quan tạo máu của động vật

[112, 114].

Sau phẫu thuật 1 tháng số lượng cả 3 loại tế bào máu: hồng cầu, bạch cầu,

tiểu cầu đều không thấy có sự khác biệt so với thời điểm trước phẫu thuật và sau

phẫu thuật 1 tuần. Kết quả này cho thấy vật liệu tồn tại 1 tháng trong cơ thể không

ảnh hưởng đến chức năng của cơ quan tạo máu của động vật.

Như vậy, vật liệu NaHAp/TKG316L và MgSrFNaHAp/TKG316L không gây

nên các phản ứng ảnh hưởng đến chức năng của cơ quan tạo máu cả ở giai đoạn cấp

và mạn tính.

87

Bảng 3.25: Thành phần các tế bào máu: Hồng cầu (HC), Bạch cầu (BC),

Tiểu cầu (TC)

Nhóm Sau phẫu thuật Bạch cầu

(G/L)

Hồng cầu

(T/L)

Tiểu cầu

(G/L)

Nhóm chứng

(n = 6)

0 ngày 9,37 ± 1,47 5,54 ± 0,31 89,17 ± 20,93

7 ngày 9,82 ± 2,20 4,86 ± 0,16 89,17 ± 18,88

30 ngày 8,45 ± 1,06 4,92 ± 0,51 75,33 ± 22,84

Nhóm NaHAp

(n = 6)

0 ngày 9,73 ± 1,41 6,07 ± 0,68 88,83 ± 9,70

7 ngày 9,18 ± 0,50 4,53 ± 0,64 74,33 ± 13,44

30 ngày 8,57 ± 0,39 5,86 ± 0,73 75,67 ± 21,07

Nhóm

MgSrFNaHAp

(n = 6)

0 ngày 9,27 ± 0,45 4,79 ± 0,13 73,83 ± 13,15

7 ngày 9,37 ± 1,20 4,79 ± 0,19 79,83 ± 10,28

30 ngày 8,68 ± 0,71 5,47 ± 0,16 84,50 ± 10,19

p > 0,05 > 0,05 > 0,05

c. Các chỉ số đánh giá chức năng gan, thận

Chức năng gan của các chó ở thời điểm trước phẫu thuật: nồng độ enzyme

GOT và GPT trong máu của chó ở cả 3 nhóm (chứng, NaHAp, MgSrFNaHAp) đều

nằm trong giới hạn bình thường và không có sự khác biệt giữa các nhóm (bảng 3.26

và 3.27). Nồng độ hai enzyme GOT và GPT trong máu của chó ở các thời điểm sau

phẫu thuật 7 ngày và 1 tháng trên từng nhóm và giữa các nhóm đều nằm trong giới

hạn bình thường [114], không có sự khác biệt giữa các thời điểm.

Bảng 3.26. Nồng độ GOT (U/L) của các nhóm chó ở các thời điểm

Nhóm

Ngày

Chứng

(n = 6)

NaHAp

(n = 6)

MgSrFNaHAp

(n = 6) p

Ngày 0 34,33 ± 6,80 35,00 ± 4,56 36,50 ± 4,18 > 0,05

Ngày 7 35,67 ± 7,94 33,17 ± 6,34 35,83 ± 7,65 > 0,05

Ngày 30 37,67 ± 7,81 26,50 ± 5,17 28,00 ± 4,43 > 0,05

p > 0,05 > 0,05 > 0,05

88

Bảng 3.27. Nồng độ GPT (U/L) của các nhóm chó ở các thời điểm

Nhóm

Ngày

Chứng

(n = 6)

NaHAp

(n = 6)

MgSrFNaHAp

(n = 6) p

0 ngày 18,67 ± 3,78 13,17 ± 7,33 20,50 ± 4,28 > 0,05

7 ngày 24,67 ± 9,20 27,00 ± 8,85 19,17 ± 7,52 > 0,05

30 ngày 25,17 ± 7,03 14,00 ± 3,74 18,17 ± 7,03 > 0,05

p > 0,05 > 0,05 > 0,05

Chức năng thận của các chó ở thời điểm trước phẫu thuật, nồng độ ure và

creatinin trong máu của chó ở cả 3 nhóm chứng, NaHAp và MgSrFNaHAp đều nằm

trong giới hạn bình thường và không có sự khác biệt giữa các nhóm. Điều này cho

thấy động vật nghiên cứu được phân vào các nhóm nghiên cứu đảm bảo tính tương

đồng, đáp ứng được yêu cầu nghiên cứu. Nồng độ ure và creatinin trong máu của

chó ở các thời điểm sau phẫu thuật 7 ngày và 1 tháng trên từng nhóm và giữa các

nhóm ở cùng thời điểm nghiên cứu (bảng 3.28 và 3.29) đều nằm trong giới hạn bình

thường và không có sự khác biệt giữa các thời điểm trong cùng một nhóm [114].

Bảng 3.28. Nồng độ Ure (mmol/L) của các nhóm chó ở các thời điểm

Nhóm

Ngày

Chứng

(n = 6)

NaHAp

(n = 6)

MgSrFNaHAp

(n = 6) p

0 ngày 1,60 ± 0,49 1,29 ± 0,50 1,41 ± 0,41 > 0,05

7 ngày 2,40 ± 0,21 1,78 ± 1,36 1,94 ± 0,57 > 0,05

30 ngày 1,90 ± 0,76 1,39 ± 0,62 1,17 ± 0,32 > 0,05

p > 0,05 > 0,05 > 0,05

Bảng 3.29. Nồng độ Creatinin (µmol/L) của các nhóm chó ở các thời điểm

Nhóm

Ngày

Chứng

(n = 6)

NaHAp

(n = 6)

MgSrFNaHAp

(n = 6) p

0 ngày 78,17 ± 22,17 78,17 ± 16,17 80,83 ± 24,34 > 0,05

7 ngày 77,00 ± 3,63 81,67 ± 9,29 81,67 ± 15,95 > 0,05

30 ngày 76,67 ± 13,71 78,00 ± 11,37 84,00 ± 10,79 > 0,05

p > 0,05 > 0,05 > 0,05

89

d. Hình ảnh đại thể

Hình ảnh đại thể ở vị trí cấy vật liệu cho thấy giữa các nhóm động vật cấy

ghép các vật liệu TKG316L, NaHAp/TKG316L và MgSrFNaHAp/TKG316L đều

cho kết quả như nhau. Tổ chức dưới da vùng ghép và chung quanh không thấy

biến đổi bất thường. Vùng mô cơ tiếp xúc trực tiếp với vật liệu và xung quanh vật

liệu có màu trắng ngà, giống những vùng khác, không quan sát thấy màu bất

thường quanh vùng đặt vật liệu (hình 3.46). Khối mô cơ chứa vật liệu đàn hồi tốt,

màu sắc hồng, trong, giống như vùng mô cơ xung quanh. Qua lớp cơ mỏng có thể

nhìn thấy vật liệu bằng mắt thường. Kết quả này cũng phù hợp với tiến trình liền

vết thương, tạo sẹo của các vết thương nhỏ, không có biến chứng [112].

nh 3.46. Vùng cơ nơi đặt vật liệu và vật liệu nghiên cứu sau 1 tháng

e. Hình ảnh vi thể

Hình ảnh vi thể cho thấy giữa các nhóm động vật cấy ghép đều có kết quả

như nhau, xung quanh khoảng cấy vật liệu không có mặt các tế bào viêm, chỉ là một

lớp vỏ xơ mỏng, tùy theo vị trí và góc cạnh của vật liệu (hình 3.47). Vùng tiếp xúc

trực tiếp với vật liệu hình thành một màng liên kết. Màng này bao bọc xung quanh

vật liệu, dày mỏng, độ bằng phẳng không đều. Tập trung trong màng liên kết chủ

yếu là nguyên bào sợi, tế bào sợi, sợi liên kết.

90

nh 3.47. Vùng cấy vật liệu trên khối cơ đùi trước ở động vật cấy ghép:

TKG316L (a) và MgSrFNaHAp/TKG316L (b)

Tuy nhiên, trên nhóm vật liệu không phủ và có phủ NaHAp có rải rác một số

ít tế bào lympho (hình 3.48a). Với nhóm phủ MgSrFHAp, trên tiêu bản thấy rõ hình

ảnh các bó sợi cơ cắt ngang, dọc; cấu trúc các sợi cơ hoàn toàn bình thường, trên

các sợi cơ thấy các vân ngang sáng tối xen kẽ nhau; mỗi sợi cơ có nhiều nhân, hình

trứng hoặc hơi dài, nằm ở ngoại vi khối cơ tương, sát dưới màng sợi cơ, hoàn toàn

không thấy có tế bào lympho (hình 3.48b).

nh 3.48. Vỏ xơ và khối cơ đùi trước sau 4 tuần cấy ghép: NaHAp/TKG316L (a)

và MgSrFNaHAp/TKG316L (b)

3.2.2.2. Kết quả về ghép vật liệu TKG316L, NaHAp/TKG316L,

MgSrFNaHAp/TKG316L vào xương

a. Tình trạng tại chỗ vết mổ

Sau phẫu thuật, toàn bộ động vật đều tỉnh sau 1-3 giờ, có thể tự ăn uống sau

12 giờ, động vật đi lại ít và chậm trong vòng 24 giờ đầu sau mổ. Nhìn chung, các

vết mổ đều có dấu hiệu nề, xung huyết nhẹ trong 3 ngày đầu tiên, không có dịch

thấm băng, không có hiện tượng chảy máu, chảy dịch từ vết mổ (hình 3.49). Sau 7

91

ngày mép vết mổ khít, tổ chức dưới da không bị căng phồng, tràn dịch, tràn khí, hết

tình trạng phù nề, xung huyết. Sau 1 tháng vết mổ đã liền da gần như hoàn toàn, sẹo

liền đẹp, phẳng, bờ mềm mại. Không có hiện tượng sùi, rò rỉ dịch tại chỗ, vật liệu

nghiên cứu không bị đùn ra ngoài (hình 3.49).

nh 3.49. Vết mổ tại vùng đùi chó sau phẫu thuật

b. Thành phần các tế bào máu

Ở giai đoạn cấp sau phẫu thuật (sau 7 ngày), số lượng bạch cầu tăng lên, trong

khi số lượng hồng cầu có xu hướng giảm nhẹ và số lượng tiểu cầu không có sự khác

biệt khi so với thời điểm trước phẫu thuật ở cả 3 nhóm (bảng 3.30). Tuy nhiên, các

chỉ số này không có sự khác biệt giữa các nhóm động vật nghiên cứu và cả 3 loại tế

bào ở máu ngoại vi: hồng cầu, bạch cầu và tiểu cầu đều nằm trong giới hạn bình

thường. Điều này chứng tỏ phẫu thuật đặt nẹp vít TKG316L có phủ NaHAp và

MgSrFNaHAp vào xương đùi gây phản ứng viêm cấp tại chỗ xương đùi dẫn đến số

lượng bạch cầu tăng. Đồng thời động vật sau phẫu thuật bị viêm, đau tại chỗ nên khả

năng ăn uống kém hơn do đó gây giảm số lượng hồng cầu. Tuy nhiên, vật liệu tồn tại

trong cơ thể động vật trong 7 ngày không gây nên các ảnh hưởng lớn đến cơ quan tạo

máu của cơ thể động vật, nên các chỉ số vẫn còn nằm trong giới hạn bình thường

[111].

Sau phẫu thuật 1 tháng ta cũng thấy kết quả tương tự: số lượng cả 3 loại tế

bào máu: hồng cầu, bạch cầu, tiểu cầu đều không thấy có sự khác biệt so với thời

điểm trước phẫu thuật. Kết quả này cho thấy phản ứng viêm cấp tính khi đưa nẹp vít

vào xương đùi đã không còn và nẹp vít tồn tại 1 tháng trong cơ thể không gây phản

ứng viêm mạn tính, không ảnh hưởng đến chức năng của cơ quan tạo máu của động

vật (bảng 3.31).

92

Như vậy, nẹp vít có phủ NaHAp và MgSrFNaHAp khi đưa vào cơ thể động

vật gây phản ứng viêm cấp trong giai đoạn ngắn nhưng không gây nên các phản ứng

viêm kéo dài ảnh hưởng đến cơ thể. Kết quả nghiên cứu này tương tự như các

nghiên cứu của các tác giả trước đây khi cấy các vật liệu có độ tương thích sinh học

cao (như titan) vào cơ thể động vật thực nghiệm [115].

Bảng 3.30. Thành phần các tế bào máu của các nhóm sau phẫu thuật 7 và 30 ngày

Nhóm Sau phẫu thuật Bạch cầu

(G/L)

Hồng cầu

(T/L)

Tiểu cầu

(G/L)

Nhóm chứng

(n = 8)

7 ngày 12,29 ± 1,38 4,84 ± 0,08 90,52 ± 9,74

30 ngày 9,55 ± 0,66 5,14 ± 0,48 79,68 ± 6,85

Nhóm NaHAp

(n = 8)

7 ngày 13,13 ± 1,06 4,57 ± 0,63 81,88 ± 6,66

30 ngày 9,61 ± 0,51 5,89 ± 0,82 82,51 ± 8,85

Nhóm

MgSrFNaHAp

(n = 8)

7 ngày 12,55 ± 1,84 4,79 ± 0,24 84,96 ± 5,71

30 ngày 9,85 ± 0,89 5,44 ± 0,24 87,37 ± 10,28

p > 0,05 > 0,05 > 0,05

c. Các chỉ số đánh giá chức năng gan, thận

Chức năng gan:

Ở thời điểm trước phẫu thuật, nồng độ enzyme GOT trong máu của chó ở cả

3 nhóm chứng, NaHAp và MgSrFNaHAp đều nằm trong giới hạn bình thường và

không có sự khác biệt giữa các nhóm. Điều này cho thấy động vật nghiên cứu được

phân vào các nhóm nghiên cứu là các động vật khỏe mạnh bình thường đáp ứng

được yêu cầu nghiên cứu. Sau phẫu thuật 7 ngày, nồng độ enzyme GOT trong máu

của chó tăng cao hơn so với thời điểm trước phẫu thuật và ở trên ngưỡng bình

thường, tuy nhiên, chỉ số này tăng đều, không thấy thấy sự khác biệt ở cả 3 nhóm ở

ngày thứ 7 sau phẫu thuật. Sau phẫu thuật 1 tháng, nồng độ enzyme GOT trong máu

của chó trở lại giá trị bình thường tương tự như ở thời điểm trước phẫu thuật và

không có sự khác biệt giữa nhóm trong cùng thời điểm (bảng 3.32).

93

Bảng 3.31. Nồng độ GOT (U/L) của các nhóm ở các thời điểm

Nhóm

Ngày

Chứng

(n = 8)

NaHAp

(n = 8)

MgSrFNaHAp

(n = 8) p

Ngày 0 (a) 33,83 ± 6,18 35,50 ± 5,36 31,67 ± 5,35 > 0,05

Ngày 7 (b) 52,33 ± 5,61 57,17 ± 8,54 55,33 ± 6,35 > 0,05

Ngày 30 (c) 36,17 ± 6,15 41,50 ± 6,72 38,67 ± 3,78 > 0,05

p pa-b , pb-c< 0,05 pa-b , pb-c< 0,05 pa-b , pb-c< 0,05

Trước phẫu thuật, nồng độ enzyme GPT trong máu của chó ở cả 3 nhóm

chứng, NaHAp, MgSrFNaHAp đều nằm trong giới hạn bình thường và không có sự

khác biệt giữa các nhóm. Sau phẫu thuật 7 ngày, nồng độ enzyme GOT trong máu

của chó tăng cao hơn so với thời điểm trước phẫu thuật nhưng vẫn ở trong ngưỡng

bình thường và không thấy sự khác biệt ở cả 3 nhóm ở thời điểm này. Sau phẫu

thuật 1 tháng, nồng độ enzyme GPT trong máu của chó ở các thời điểm giảm trở lại

giống như ở thời điểm trước phẫu thuật và không có sự khác biệt giữa các nhóm

(bảng 3.33).

Bảng 3.32. Nồng độ GPT (U/L) của các nhóm ở các thời điểm

Nhóm

Ngày

Chứng

(n = 8)

NaHAp

(n = 8)

MgSrFNaHAp

(n = 8) p

Ngày 0 (a) 17,50 ± 4,85 20,83 ± 3,06 19,67 ± 3,72 > 0,05

Ngày 7 (b) 36,33 ± 5,65 33,83 ± 6,43 34,17 ± 8,30 > 0,05

Ngày 30 (c) 25,33 ± 7,26 27,50 ± 9,22 29,83 ± 6,85 > 0,05

p pa-b, pb-c < 0,05 pa-b < 0,05 pa-b < 0,05

Sự tăng nồng độ enzyme GOT và GPT sau phẫu thuật đưa nẹp vít vào xương

đùi chó được giải thích do cơ thể động vật phải trải qua quá trình gây mê, các mô cơ

bị tổn thương trong phẫu thuật nên ảnh hưởng đến chức năng của gan, thận và được

thể hiện bởi sự hủy hoại tế bào gan và gây tăng men gan trong giai đoạn cấp tính.

Tuy nhiên, sau giai đoạn cấp tính vết thương liền tốt, không có biến chứng nên các

chỉ số này trở lại bình thường. Một số tác giả trước đây cũng có kết quả tương tự

nghiên cứu này [115].

94

Chức năng thận

Ở thời điểm trước phẫu thuật, nồng độ ure trong máu của chó ở cả 3 nhóm

chứng, NaHAp, MgSrFNaHAp đều nằm trong giới hạn bình thường và không có sự

khác biệt giữa các nhóm (bảng 3.34). Điều này cho thấy động vật nghiên cứu khỏe

mạnh bình thường và được phân vào các nhóm nghiên cứu đảm bảo tính tương

đồng, đáp ứng được yêu cầu nghiên cứu. Sau phẫu thuật 7 ngày, nồng độ ure trong

máu của chó ở cả 3 nhóm tăng lên so với thời điểm trước phẫu thuật nhưng vẫn nằm

trong giới hạn bình thường và không có sự khác biệt giữa các nhóm trong cùng thời

điểm. Sau phẫu thuật 1 tháng, nồng độ ure trong máu chó ở cả 3 nhóm có xu hướng

giảm trở lại tương tự thời điểm trước phẫu thuật và cũng không có sự khác biệt giữa

các nhóm trong cùng thời điểm.

Bảng 3.33. Nồng độ Ure (mmol/L) của các nhóm ở các thời điểm

Nhóm

Ngày

Chứng

(n = 8)

NaHAp

(n = 8)

MgSrFNaHAp

(n = 8) p

Ngày 0 (a) 1,33 ± 0,52 1,17 ± 0,41 1,50 ± 0,55 > 0,05

Ngày 7 (b) 2,33 ± 0,52 1,67 ± 1,37 1,83 ± 0,75 > 0,05

Ngày 30 (c) 2,00 ± 0,89 1,50 ± 0,55 1,17 ± 0,41 > 0,05

p pa-b < 0,05 pa-b < 0,05 pa-b < 0,05

Nồng độ creatinin trong máu của chó ở cả 3 nhóm chứng, NaHAp,

MgSrFNaHAp đều nằm trong giới hạn bình thường và không có sự khác biệt giữa

các nhóm ở thời điểm trước khi phẫu thuật (bảng 3.35). Trong khi ở thời điểm 7

ngày, chỉ số này tăng cao hơn giá trị ở thời điểm trước phẫu thuật nhưng sau phẫu

thuật 1 tháng các chỉ số này cũng trở lại bình thường như trước phẫu thuật. Sự biến

đổi nồng độ creatinin trong máu của chó là giống nhau ở tất cả các nhóm, không

thấy sự khác biệt giữa các nhóm ở cùng một thời điểm. Điều này cho thấy phẫu

thuật đưa nẹp vít vào xương đùi của chó tương tự như khi thử nghiệm các vật liệu

an toàn khác mà không gây ra các yếu tố ảnh hưởng nhiều đến chức năng của thận ở

thời điểm sau phẫu thuật 1 tuần và 1 tháng. Kết quả này là tương tự như trong các

quá trình phẫu thuật mà liền vết thương tốt, không có biến chứng [114].

95

Bảng 3.34. Nồng độ Creatinin (µmol/L) của các nhóm ở các thời điểm

Nhóm

Ngày

Chứng

(n = 8)

NaHAp

(n = 8)

MgSrFNaHAp

(n = 8) p

Ngày 0 (a) 65,33 ± 6,28 68,33 ± 5,96 71,33 ± 6,44 > 0,05

Ngày 7 (b) 82,50 ± 6,89 88,00 ± 9,70 84,33 ± 9,95 > 0,05

Ngày 30 (c) 69,17 ± 10,07 70,17 ± 6,40 72,33 ± 5,43 > 0,05

p pa-b , pb-c< 0,05 pa-b , pb-c< 0,05 pa-b , pb-c< 0,05

d. Hình ảnh đại thể

Phẫu thuật bóc tách kiểm tra tổ chức dưới da vùng ghép và xung quanh

không thấy có biến đổi bất thường (hình 3.50). Không có hạch, không xơ hóa.

Không thấy các mảnh vụn của vật liệu rơi ra. Vùng mô cơ tiếp xúc trực tiếp với vật

liệu và xung quanh vật liệu có màu đỏ hồng như những vùng khác, không quan sát

thấy sự ngấm màu của vật liệu ra xung quanh. Khối mô cơ chứa vật liệu đàn hồi tốt,

màu sắc hồng, trong, giống như vùng mô cơ xung quanh. Nẹp vít áp sát vào xương,

màu sáng bóng, xung quanh không thấy hình ảnh viêm, hoại tử. Kết quả này cũng

phù hợp với tiến trình liền vết thương, tạo sẹo của các vết thương không có biến

chứng [112]. Tác giả Nguyễn Hồng Hà (2005) nghiên cứu ảnh hưởng của nẹp vít

mạ Titan-nitrit đến phần mềm cho thấy vật liệu titan có tương thích sinh học cao với

cơ thể cũng có quá trình liền vết thương tương tự như trong nghiên cứu này [115].

nh 3.50. Hình ảnh nẹp vít trên xương đùi sau 1 tháng phẫu thuật

96

e. Hình ảnh vi thể

Sau khi ghép vật liệu 1 tuần, ở các động vật ghép các vật liệu khác nhau cho

kết quả tương tự. Tại vị trí ghép vẫn còn hình ảnh viêm cấp tính, các tế bào bạch

cầu đa nhân, dịch rỉ viêm. Khu vực lân cận có nhiều hình ảnh các tế bào tạo xương.

Rải rác có mảnh xương vụn tại khu vực lỗ khoan bắt vít, đây có thể là mảnh vụn của

quá trình khoan xương để bắt vít cố định (hình 3.51).

nh 3.51. Hình ảnh sau 1 tuần ghép vật liệu NaHAp/TKG316L

Sau 1 tháng ghép vật liệu, tại vị trí ghép của tất cả động vật đã hết tế bào

viêm cấp tính, bề mặt xương bằng phẳng, không viêm, không có hình ảnh hoại tử

hoặc tiêu xương. Ở động vật có cấy vật liệu TKG316L và NaHAp/TKG316L có các

tế bào tạo xương gần vùng khoan xương, tuy nhiên vẫn còn rải rác tế bào lympho

(hình 3.52a). Với động vật có cấy vật liệu MgSrFNaHAp, hoạt động tạo xương của

tạo cốt bào rất mạnh, thể hiện ở số lượng tập trung lớn tại vị trí rìa bờ xương (hình

3.52b), bề mặt vật liệu có lớp màng bám chắc (hình 3.52c).

nh 3.52. Hình ảnh tạo cốt bào gần vị trí ghép vật liệu: TKG316L (a),

MgSrFNaHAp/TKG316L (b, c) sau 1 tháng phẫu thuật

Có thể nhận thấy, sau 2 tháng ghép vật liệu, tại vị trí cấy ghép xung quanh

vật liệu TKG316L và NaHAp/TKG316L tại vị trí cấy ghép có nhiều tế bào tạo

97

xương, không có hình ảnh tiêu xương tuy nhiên rải rác vẫn còn tế bào lympho (hình

3.53a); lớp cơ bám chắc vào bề mặt vật liệu NaHAp/TKG316L tốt hơn so với vật

liệu TKG316L. Ở nhóm động vật cấy ghép vật liệu MgSrFNaHAp/TKG316L có

lớp xương mới quanh vị trí khoan, cơ bám chắc vào bề mặt vật liệu, hầu như không

có tế bào lympho (hình 3.53b), có lớp màng bám chắc bề mặt xương và vật liệu

(hình 3.53c).

nh 3.53. Hình ảnh của tế bào tạo xương gần vị trí ghép vật liệu: TKG316L (a) và

MgSrFNaHAp/TKG316L (b, c) sau 2 tháng phẫu thuật

Sau 3 tháng ghép vật liệu, hoạt động tạo xương ở các nhóm vật liệu đã giảm

dần, các cấu trúc xương gần vùng ghép đã hoàn chỉnh, không quan sát thấy tế bào

lympho, không có hình ảnh tiêu xương (3.54 a, b). Tại các vị trí khoan xương, nhóm

vật liệu phủ MgSrFNaHAp có lớp xương mới dày, ôm sát vít xương (3.54 c), hình

ảnh này ít gặp ở nhóm vật liệu phủ NaHAp và không phủ.

nh 3.54. Hình ảnh cấu trúc xương hoàn chỉnh sau 3 tháng ghép vật liệu:

TKG316L (a), MgSrFNaHAp/TKG316L (b, c)


- Sau phẫu thuật đưa vật liệu nghiên cứu gồm nẹp vít xương TKG316L

không phủ và có phủ màng NaHAp và MgSrFNaHAp vào tổ chức dưới da vùng đùi

98

trước của chó cho thấy vật liệu có khả năng tương thích sinh học tốt, sau 1 tháng tồn

tại trong cơ thể chó, vật liệu cấy ghép không gây ra bất kì một bất thường nào về

các chỉ số sức khỏe của các chó nghiên cứu. Tuy nhiên, các kết quả hình ảnh vi thể

cho thấy sau 1 tháng cấy ghép nẹp vít TKG316L phủ màng MgSrFNaHAp có khả

năng tương thích tốt nhất, trên bề mặt vật liệu cấu trúc các sợi cơ hoàn toàn bình

thường, không thấy có tế bào lympho; trên vật liệu nẹp vít TKG316L không phủ và

có phủ màng NaHAp có rải rác một số ít tế bào lympho.

- Các kết quả cấy ghép vật liệu nẹp vít xương TKG316L không phủ và có

phủ màng NaHAp và MgSrFNaHAp lên xương động vật cho thấy sau 1 tháng, các

động vật đã trở về trạng thái bình thường, không có hình ảnh hoại tử hoặc tiêu

xương. Ngoài ra kết quả cũng cho thấy khả năng thích ứng tốt của vật liệu nẹp vít

TKG316L phủ màng MgSrFNaHAp, sau hai tháng, hình thành một lớp xương mới

quanh vị trí khoan, cơ bám chắc vào bề mặt vật liệu và hầu như không có tế bào

lympho; trong khi đó trên vật liệu TKG316L và NaHAp/TKG316L tại vị trí cấy

ghép tuy có nhiều tế bào tạo xương, không có hình ảnh tiêu xương nhưng rải rác

vẫn còn tế bào lympho. Sau 3 tháng ghép các vật liệu, hoạt động tạo xương ở các

nhóm vật liệu đã giảm dần, các cấu trúc xương gần vùng ghép đã hoàn chỉnh, không

quan sát thấy tế bào lympho, không có hình ảnh tiêu xương.

99

KẾT LUẬN CHUNG

1. Bằng phương pháp điện hóa đã lựa chọn được điều kiện thích hợp để tổng hợp

màng HAp pha tạp riêng rẽ và đồng thời các nguyên tố Na, Mg, Sr, F: khoảng

quét thế 0 ÷ -1,7 V/SCE (0 ÷ -1,8 V/SCE đối với FNaHAp); 5 lần quét; tốc độ

quét 5 mV/s; 50 oC và tương ứng trong dung dịch DNa2, DMg3, DSr3, DF3 và

DNaMgSrF. Màng HAp pha tạp thu được có cấu trúc tinh thể, đơn pha, chiều dày

khoảng 7,6 ÷ 8,1 µm. Thành phần % về khối lượng nguyên tố Na, Mg, Sr hoặc F

trong màng NaHAp, MgNaHAp, SrNaHAp, FNaHAp lần lượt là 1,5; 0,2; 6,3.10-4

hoặc 1,55 % và trong màng MgSrFNaHAp lần lượt là: 0,56 % Na; 0,14 % Mg;

0,03 % Sr và 1,5 % F.

2. Bằng phương pháp trao đổi ion đã tổng hợp thành công màng NaHAp pha tạp

riêng rẽ và đồng thời các nguyên tố Cu, Ag, Zn được trên nền TKG316L, thực

hiện bằng cách ngâm màng NaHAp trong dung dịch có chứa riêng hoặc đồng

thời: Cu(NO3)2 0,02 M hoặc AgNO3 0,001 M hoặc Zn(NO3)2 0,05 M trong thời

gian 30 phút (10 phút đối với màng AgHAp).

3. Bằng việc kết hợp hai phương pháp điện hóa và trao đổi ion đã tổng hợp thành

công màng HAp pha tạp đồng thời 7 nguyên tố magiê, stronti, flo, natri, đồng, bạc

và kẽm. Màng thu được đơn pha của HAp, cấu trúc tinh thể hình san hô và thành

phần % về khối lượng các nguyên tố Mg, Sr, F, Na, Cu, Ag, Zn lần lượt: 0,04; 0,03;

1,07; 0,15; 0,18; 0,39 và 1,06 %. Sự có mặt 7 nguyên tố này đã làm giảm độ hòa

tan, tăng khả năng bảo vệ kim loại nền và tăng khả năng kháng khuẩn.

4. Đã nghiên cứu diễn biến điện hóa và sự hình thành màng apatit của 4 loại vật liệu:

TKG316L, NaHAp/TKG316L, MgSrFNaHAp/TKG316L, HApđt/TKG316L

trong dung dịch SBF bằng phương pháp đo điện thế mạch hở, điện trở phân cực,

tổng trở điện hóa. Kết quả cho thấy hoạt tính sinh học và khả năng bảo vệ cho kim

loại nền của màng: HApđt > MgSrFNaHAp > NaHAp.

5. Đã thử nghiệm khả năng gây độc tế bào sợi bằng phương pháp Trypan Blue và

phương pháp MTT. Kết quả cho thấy bột NaHAp và MgSrFNaHAp ở các nồng

độ khác nhau đều an toàn với dòng tế bào này.

6. Đã nghiên cứu khả năng kháng khuẩn của HAp pha tạp. Kết quả cho thấy:

AgNaHAp và HApđt có hiệu ứng kháng cả 3 chủng khuẩn P.aerugimosa, E.coli

và E.faecalis; CuNaHAp có hiệu ứng với chủng khuẩn P.aerugimosa; còn

100

NaHAp, ZnHAp và MgSrFNaHAp không có hiệu ứng đối với các chủng vi

khuẩn trên.

7. Đánh giá khả năng tương thích sinh học của vật liệu TKG316L không phủ và

có phủ màng NaHAp và MgSrFNaHAp trên cơ thể chó bằng cách phẫu thuật

đưa vật liệu vào dưới da vùng đùi trước hoặc lên xương đùi chó trong thời gian

thử nghiệm từ 1 đến 3 tháng. Kết quả cho thấy khả năng tương thích sinh học

của MgSrFNaHAp/TKG316L > NaHAp /TKG316L > TKG316L.

101

NHỮNG ĐÓNG GÓP MỚI CỦA LUẬN ÁN

1. Bằng sự kết hợp cả hai phương pháp: điện hóa và trao đổi ion đã chế tạo thành

công màng NaHAp pha tạp đồng thời một số nguyên tố vi lượng (Mg, Sr, F,

Cu, Ag, và Zn) trên nền TKG316L. Sự có mặt đồng thời 7 nguyên tố trên đã

làm tăng hoạt tính sinh học, tăng khả năng kháng khuẩn, làm giảm độ hòa tan

màng và tăng khả năng bảo vệ cho nền TKG316L so với màng HAp pha tạp 4

nguyên tố Mg, Sr, F và Na hoặc màng HAp pha tạp Na.

2. Thử nghiệm in vitro trên cơ thể chó đã khẳng định vật liệu nẹp vít xương

TKG316L phủ màng NaHAp pha tạp đồng thời các nguyên tố vi lượng Mg,

Sr và F có khả năng tương thích sinh học tốt hơn so với vật liệu phủ màng

NaHAp và vật liệu TKG316L, thể hiện bằng sự hình thành một lớp xương

mới, dày trên bề mặt vật liệu, không có tế bào viêm, không có hình ảnh tiêu

xương và cấu trúc xương gần vùng ghép vật liệu đã hoàn chình sau 3 tháng

thử nghiệm.

102

DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC ĐÃ CÔNG BỐ

1. Pham Thi Nam, Nguyen Thi Thom, Nguyen Thu Phuong, Vo Thi Hanh,

Nguyen Thi Thu Trang, Vu Thi Hai Van, Trinh Hoang Trung, Tran Dai Lam,

Dinh Thi Mai Thanh. Electrodeposition of substainable fluoridated

Hydroxylapatite coatings on 316L stainless steel for application in bone

implaint. Green Processing and Synthesis, 5, 499-510, 2016 (ISI).

2. Võ Thị Hạnh, Phạm Thị Năm, Nguyễn Thị Thơm, Đỗ Thị Hải và Đinh Thị

Mai Thanh. Tổng hợp điện hóa màng natri hydroxyapatit trên nền thép không

gỉ 316L. Tạp chí hóa học 55(3), 348-354, 2017.

3. Vo Thi Hanh, Pham Thi Nam, Dinh Thi Mai Thanh. Electrodeposition and

characterization of strontium hydroxyapatite coatings on 316L stailess steel.

Vietnam Journal of Chemistry, 55(3e12), 346-350, 2017.

4. Võ Thị Hạnh, Phạm Thị Năm, Đinh Thị Mai Thanh. Tổng hợp và đặc trưng

màng đồng hydroxyapatit trên nền thép không gỉ 316L. Tạp chí Khoa học

Trường ĐHSP Hà Nội 62(3), 51-59, 2017.

5. Vo Thi Hanh, Le Thi Duyen, Do Thi Hai, Pham Thi Nam, Nguyen Thi Thom,

Nguyen Thu Phuong, Dinh Thi Mai Thanh. Electrodeposition and

characterization of Mg2+

, Sr2+

, F-, Na

+ co-doped hydroxyapatite coatings on

316L stailess steel. Processdings of 6th

Asian Symposium on Advanced

Materials, 740-746, 2017.

6. Võ Thị Hạnh, Lê Thị Duyên, Phạm Thị Năm và Đinh Thị Mai Thanh. Nghiên

cứu diễn biến điện hóa của vật liệu NaHAp/thép không gỉ 316L trong dung

dịch mô phỏng dịch cơ thể người. Tạp chí Hóa học 55(5E1,2), 114-119, 2017.

7. Vo Thi Hanh, Pham Thi Nam, Nguyen Thu Phuong, Nguyen Thi Thom, Le

Thi Phuong Thao, Dinh Thi Mai Thanh. Electrodeposition and

characterization of magnesium hydroxyapatite coatings on 316L stailess steel.

Vietnam Journal of Chemistry, 55(5), 657-662, 2017.

8. Vo Thi Hanh, Pham Thi Nam, Nguyen Thu Phuong, Dinh Thi Mai Thanh.

Electrodeposition of co-doped hydroxyapatite coatings on 316L stailess steel.

Vietnam Journal of Science and Technology, 56 (01), 94-101, 2018.

9. Võ Thị Hạnh, Phạm Thị Năm, Lê Thị Duyên và Đinh Thị Mai Thanh. Ảnh

hưởng của NaNO3 và H2O2 tới quá trình tổng hợp màng natri hydroxyapatit

103

trên nền thép không gỉ bằng phương pháp điện hóa. Tạp chí Khoa học Trường

ĐHSP Hà Nội, đã nhận đăng 6/2017 (DOI: 10.18173/2354-1059.2017-0011,

dự kiến đăng số 63, 3/2018).

104

TÀI LIỆU THAM KHẢO

1. A. Sharifnabi, M. Fathi, B. Eftekhari, M. Hossainalipour. The structural and

bio - corrosion barrier performance of Mg - substituted fluorapatite coating

on 316L stainless steel human body implant. Applied Surface Science, 2014,

288, 331 - 340.

2. Sumathi, Shanmugam, Buvaneswari, Gopal. Copper substituted

hydroxyapatite and fluorapatite: Synthesis, characterization and antimicrobial

properties. Ceramics International, 2014, 40(10A), 15655 - 15662.

3. V. Stanić, S. Dimitrijević, J. Antić, M. Mitrić, B. Jokić, P. Raičević.

Synthesis, characterization and antimicrobial activity of copper and zinc -

doped hydroxyapatite nanopowders. Applied Surface Science, 2010,

256(20), 6083 - 6089.

4. M. Honda, Y. Kawanobe, K. Ishii, T. Konishi, M. Mizumoto, N. Kanzawa,

M. Matsumoto, M. Aizawa. In vitro and in vivo antimicrobial properties of

silver - containing hydroxyapatite prepared via ultrasonic spray pyrolysis

route. Materials Science and Engineering, 2013, 33(8), 5008 - 5018.

5. W. John, A. Richard, W. Kenneth, C. BladhMonte. Hydroxylapatite.

Handbook of Mineralogy, Chantilly, VA, US, Mineralogical Society of

America, ISBN 0962209732, 2000.

6. A. Dey, S. Gangadharan, K. Mukhopadhyay, K. Sinha, D. Basu, R.

Bandyopadhyay. Nanoindentation study of microplasma sprayed

hydroxyapatite coating. Ceramics International, 2009, 35, 2295 - 2304.

7. B. Fowler, M. Markovic, M. Tung. Preparation and Comprehensive

Characterization of a Calcium Hydroxyapatite Reference Materials.

Technol, 2004, 9, 552 - 568.

8. D. Phebe, B. Narasaraju. Some Physico-Chemical Aspects of Hydroxyapatite.

Journal of Materials Science, 1996, 31, 1 - 21.

9. P. Ylinen. Applications of Coralline Hydroxyapatite with Bioabsorbable

Containment and Reinforcement as Bone Graft Substitute. Academic

Dissertation, University of Helsinki, 2006.

105

10. A. Ivanov, E. Krylova, S Krylov, I. Plashchina, P. Nefedov. Hydroxyapatite-

Alginate Sructure as Living Cells Supporting System. N.N. Emanuel Institute

of Biochemical Physics RAS, Russia, 2004.

11. C. Paluszkiewicz, A. Ślósarczyk, D. Pijocha, M. Sitarz, M. Bućko, A. Zima,

A. Chróścicka, M. Lewandowska. Synthesis, structural properties and

thermal stability of Mn - doped hydroxyapatite. Journal of Molecular

Structure, 2010. 976(1 - 3), 301 - 309.

12. Đ. Q. Hương, P. T. N. Bích. Tổng hợp bột hydroxyapatite kích thước nano

bằng phương pháp kết tủa hoá học. Tạp chí Hoá học, 2007, 45(2), 147 - 151.

13. T. V. Hoàng, T. Đ. Lâm, N. N. Thịnh. Tổng hợp và đặc trưng hydroxyapatit

kích thước nano. Tạp chí Khoa học và Công nghệ, 2007, 45 (1B), 470 - 474.

14. W. Chen, Z. Huang, Y. Liu, Q. He. Preparation and characterization of a

novel solid base catalyst hydroxyapatite loaded with strontium. Catalysis

Communications, 2008, 9(4), 516 - 521.

15. A. Yelten, S. Yilmaz. Various Parameters Affecting the Synthesis of the

Hydroxyapatite Powders by the Wet Chemical Precipitation Technique.

Materials Today, Proceedings, 2016, 3(9), 2869 - 2876.

16. S. Waheed, M. Sultan, T. Jamil, T. Hussain. Comparative Analysis of

Hydroxyapatite Synthesized by Sol - gel, Ultrasonication and Microwave

Assisted Technique. Materials Today, Proceedings, 2015, 2(10), 5477 - 5484.

17. A. Yasukawa, T. Yokoyama, K. Kandori, T. Ishikawa. Ion - exchange of

magnesium - calcium hydroxyapatite solid solution particles with Cd2+

ion.

Colloids and Surfaces, Physicochemical and Engineering Aspects, 2008,

317(1), 123 - 128.

18. G. Fuentes, E. Peon, A. Delgado, L. Morejon, A. Almirall, R. Garcia.

Preparation and characterization of porous blocks of synthetic

hydroxyapatite. Latin American Applied Research, 2006, 34, 225 - 228.

19. C. Y. Tang, P. S. Uskokovic, C. P. Tsui, D. J. Veljovic, R. Petrovic, D. J

Janackovic. Influence of microstructure and phase composition on the

nanoindentation characterization of bioceramic materials based on

hydroxyapatite. Ceramics International, 2009, 35(6), 2171 - 2178.

106

20. Y. Zhang, Y. Yokogawa, X. Feng, Y. Tao, Y. Li. Preparation and properties

of bimodal porous apatite ceramics through slip casting using different

hydroxyapatite powders. Ceramics International, 2010, 36(1), 107 - 113.

21. H. Zhang, Q. Fu, T. Sun, F. Chen, C. Qi, J. Wu, Z. Y. Cai, Q. R. Qian, Y. J.

Zhu. Amorphous calcium phosphate, hydroxyapatite and poly (d,l - lactic

acid) composite nanofibers: Electrospinning preparation, mineralization and

in vivo bone defect repair. Colloids and Surfaces B: Biointerfaces, 2015,

136, 27 - 36.

22. H. Wang, Y. Li, Y. Zuo, J. Li, S. Ma, L. Cheng. Biocompatibility and

osteogenesis of biomimetic nano - hydroxyapatite/polyamide composite

scaffolds for bone tissue engineering. Biomaterials, 2007, 28(22), 3338 -

3348.

23. F. Wenpo, L. Gaofeng, F. Shuying, Q. Yuanming, T. Keyong. Preparation

and characterization of collagen - hydroxyapatite/pectin composite.

International Journal of Biological Macromolecules, 2015, 74, 218 - 223.

24. L. Chen, J. Hu, J. Ran, X. Shen, H. Tong. Preparation and evaluation of

collagen-silk fibroin/hydroxyapatite nanocomposites for bone tissue

engineering. International Journal of Biological Macromolecules, 2014, 65, 1 -

7.

25. L. Pighinelli, M. Kucharska. Chitosan - hydroxyapatite composites.

Carbohydrate Polymers, 2013, 93(1), 256 - 262.

26. C. Sundaram, N. Viswanathan, S. Meenakshi. Fluoride sorption by nano -

hydroxyapatite/chitin composite. Journal of Hazardous Materials, 2009,

172(1), 147 - 151.

27. S. Grigorescu, A. Carradò, C. Ulhaq, J. Faerber, C. Ristoscu, G. Dorcioman,

E. Axente, J. Werckmann, I. Mihailescu. Study of the gradual interface

between hydroxyapatite thin films PLD grown onto Ti - controlled sublayers.

Applied Surface Science, 2007, 254(4), 1150 - 1154.

28. Nik Norziehana, Che Isa, Yusairie Mohd, Norjanah Yury. Electrochemical

Deposition and Characterization of Hydroxyapatite (HAp) on Titanium

Substrate. APCBEE Procedia, 2012, 3, 46 - 52.

107

29. A. Kar, K. Raja, M. Misra. Electrodeposition of hydroxyapatite onto

nanotubular TiO2 for implant applications. Surface and Coatings

Technology, 2006, 201(6), 3723 - 3731.

30. K. Khor, Y. Gu, P. Cheang. In vitro studies of plasma-sprayed

hydroxyapatite/Ti - 6Al - 4V composite coatings in simulated body fluid

(SBF). Biomaterials, 2003, 24, 1603 - 1611.

31. A. Sakaguchi, M. Nakano, J. Hieda, N. Ohtake, H. Akasaka. Dependence of ion

concentration in simulated body fluid on apatite precipitation on titania surface.

Applied Surface Science, 2015, 347, 610 - 618.

32. X. Fan, J. Chen, J. Zou, Q. Wan, Z. Cheng, Z. Ruan. Bone-like apatite

formation on HA/316L stainless steel composite surface in simulated body

fluid. Transactions of Nonferrous Metals Society of China, 2009, 19(2), 347 -

352.

33. K. K. Chew, S. Hussein, S. Zein, A. L. Ahmad, David Phail, Muhammad

Faiq Abdullah. The electrochemical studies of the corrosion resistance

behaviour of hydroxyapatite coatings on stainless steel fabricated by

electrophoretic deposition. Journal of Industrial and Engineering Chemistry,

2013, 19(4), 1123 - 1129.

34. J. Chen, X. Fan, J. Zou, Q. Wan, Z. Zhou, J. Ruan. Bone - like apatite

formation on HA/316L stainless steel composite surface in simulated body

fluid. Transactions of Nonferrous Metals Society of China 2009, 19, 347 - 352.

35. P. T. Nam, D. T. M. Thanh, N. T. Phuong, L. X. Que, N. V. Anh, T. Hoang,

T. D. Lam. Controlling the electrodeposition, morphology and structure of

hydroxyapatite coating on 316L stainless steel. . Materials Science and

Engineering, 2013, C 33( 4), 2037 - 2045.

36. X. X. Wang, D. Y. Lin. Electrodeposition of hydroxyapatite coating on

CoNiCrMo substrate in dilute solution. Surface & coatings Technology,

2010, 204, 3205 - 3213.

37. M. B. Kannan. 13 - Hydroxyapatite coating on biodegradable magnesium and

magnesium - based alloys, in Hydroxyapatite (Hap) for Biomedical

Applications. Michael Mucalo, Editor, 2015, Woodhead Publishing, 289 - 306.

108

38. H. Tang, Y. Gao. Preparation and characterization of hydroxyapatite

containing coating on AZ31 magnesium alloy by micro-arc oxidation.

Journal of Alloys and Compounds, 2016, 688, 699 - 708.

39. K. T. Oh, Y. S. Park. Plasma-sprayed coating of hydroxylapatite on super

austenitic stainless steels. Surface and Coatings Technology, 1998, 110(1-2),

4 - 12.

40. A. Fomin, M. Fomina, V. Koshuro, I. Rodionov, A. Zakharevich, A.

Skaptsov. Structure and mechanical properties of hydroxyapatite coatings

produced on titanium using plasma spraying with induction preheating.

Ceramics International, 2017, 43(14), 11189 - 11196.

41. Y. Jeyachandran, S. Narayandass, D. Mangalaraj, C. Bao, W. Li, Y. Liao, C.

Zhang, L. Xiao, W. Chen. A study on bacterial attachment on titanium and

hydroxyapatite based films. Surface and Coatings Technology, 2006, 201(6),

3462 - 3474.

42. M. Dinu, A. Ivanova, M. Surmeneva, M. Braic, A. Tyurin, V. Braic, R.

Surmenev, A. Vladescu. Tribological behaviour of RF - magnetron sputter

deposited hydroxyapatite coatings in physiological solution. Ceramics

International, 2017, 43(9), 6858 - 6867.

43. M. A. Surmeneva, R. A. Surmenev. Microstructure characterization and

corrosion behaviour of a nano-hydroxyapatite coating deposited on AZ31

magnesium alloy using radio frequency magnetron sputtering. Vacuum,

2015, 117, 60 - 62.

44. Y. Suda, H. Kawasaki, T. Ohshima, S. Nakashima, S. Kawazoe, T. Toma.

Hydroxyapatite coatings on titanium dioxide thin films prepared by pulsed

laser deposition method. Thin Solid Films, 2006, 506, 115 - 119.

45. C. Koch, S. Johnson, D. Kumar, M. Jelinek, D. Chrisey, A. Doraiswamy, C.

Jin, R. Narayan, I. Mihailescu. Pulsed laser deposition of hydroxyapatite thin

films. Materials Science and Engineering C, 2007, 27(3), 484 - 494.

46. P. Rajesh, N. Mohan, Y. Yokogawa, H. Varma. Pulsed laser deposition of

hydroxyapatite on nanostructured titanium towards drug eluting implants.

Materials Science and Engineering C, 2013, 33(5), 2899 - 2904.

109

47. E. J. Lee, S. H. Lee, H. W. Kim, Y. M. Kong, H. E. Kim. Fluoridated apatite

coatings on titanium obtained by electron-beam deposition. Biomaterials,

2005, 26(18), 3843 - 3851.

48. F. Liu, F. Wang, T. Shimizu, K. Igarashi, L. Zhao. Formation of

hydroxyapatite on Ti–6Al–4V alloy by microarc oxidation and hydrothermal

treatment. Surface and Coatings Technology, 2005, 199(2), 220-224.

49. T. Sridhar, N. Eliaz, U. Kamachi, B. Raj. Electrochemical and

electrophoretic deposition of hydroxyapatite for orthopaedic applications.

Surface Engineering 2005, 21(3), 238 - 242.

50. R. Drevet, N. Ben Jaber, J. Fauré, A. Tara, A. Ben Cheikh Larbi, H.

Benhayoune. Electrophoretic deposition (EPD) of nano - hydroxyapatite

coatings with improved mechanical properties on prosthetic Ti6Al4V

substrates. Surface and Coatings Technology, 2016, 301, 94 - 99.

51. P. Usinskas, Z. Stankeviciute, A. Beganskiene, A. Kareiva. Sol-gel derived

porous and hydrophilic calcium hydroxyapatite coating on modified titanium

substrate. Surface and Coatings Technology, 2016, 307, 935 - 940.

52. R. I. M. Asri, W. S. W. Harun, M. A. Hassan, S. A. C. Ghani, Z. A. Buyong.

A review of hydroxyapatite-based coating techniques: Sol - gel and

electrochemical depositions on biocompatible metals. Journal of the

Mechanical Behavior of Biomedical Materials, 2016, 57, 95 - 108.

53. J. Wang, Y. Chao, Q. Wan, Z. Zhu, H. Yu. Fluoridated hydroxyapatite

coatings on titanium obtained by electrochemical deposition. Acta

Biomaterialia, 2009, 5(5), 1798 - 1807.

54. H. Li, X. Zhao, S. Cao, K. Li, M. Chen, Z. Xu, J. Lu, L. Zhang. Na-doped

hydroxyapatite coating on carbon/carbon composites: Preparation, in vitro

bioactivity and biocompatibility. Applied Surface Science, 2012, 263, 163 -

173.

55. Z. Leilei, L. Hejun, L. Kezhi, Z. Shouyang, F. Qiangang, Z. Yulei, L. Jinhua,

L. Wei. Preparation and characterization of carbon/SiC nanowire/Na-doped

carbonated hydroxyapatite multilayer coating for carbon/carbon composites.


110

56. W. Mróz, A. Bombalska, S. Burdyńska, M. Jedyński, A. Prokopiuk, B. Budner,

A. Ślósarczyk, A. Zima, E. Menaszek, A. Ścisłowska-Czarnecka, K. Niedzielski.

Structural studies of magnesium doped hydroxyapatite coatings after osteoblast

culture. Journal of Molecular Structure, 2010, 977(1-3), 145 - 152.

57. Q. Dinga, Y. Yan, Y. Huang, S. Hana, X. Pang. Magnesium substituted

hydroxyapatite coating on titanium with nanotublar TiO2 intermediate

layer via electrochemical deposition. Applied Surface Science, 2014, 305,

77 - 85.

58. S. Kalita, H. Bhatt. Nanocrystalline hydroxyapatite doped with magnesium

and zinc: Synthesis and characterization. Materials Science and Engineering

C, 2007, 27(4), 837 - 848.

59. Y. Huang, Q. Ding, X. Pang, S. Han, Y. Yan. Corrosion behavior and

biocompatibility of strontium and fluorine co - doped electrodeposited

hydroxyapatite coatings. Applied Surface Science, 2013, 282, 456 - 462.

60. K. Nan, T. Wu, J. Chen, S. Jiang, Y. Huang, G. Pei. Strontium doped

hydroxyapatite film formed by micro - arc oxidation. Materials Science and

Engineering C, 2009, 29(5), 1554 - 1558.

61. Z. Xianting, S. Zhang, W. Yongsheng, C. Kui, W. Wenjian. Adhesion

strength of sol-gel derived fluoridated hydroxyapatite coatings. Surf Coat

Teach, 2006, 200, 6350 - 6364.

62. H. Bakhsheshi-Rad, E. Hamzah, M. Daroonparvar, R. Ebrahimi-Kahrizsangi,

M. Medraj. In-vitro corrosion inhibition mechanism of fluorine - doped

hydroxyapatite and brushite coated Mg - Ca alloys for biomedical

applications. Ceramics International, 2014, 40(6), 7971 - 7982.

63. H. Bakhsheshi - Rad, E. Hamzah, M. Daroonparvar, M. Yajid, M. Kasiri -

Asgarani, M. Abdul - Kadir, M. Medraj. In - vitro degradation behavior of

Mg alloy coated by fluorine doped hydroxyapatite and calcium deficient

hydroxyapatite. Transactions of Nonferrous Metals Society of China, 2014,

24(8), 2516 - 2528.

64. M. Badea, M. Braic, A. Kiss, M. Moga, E. Pozna, I. Pana, A. Vladescu.

Influence of Ag content on the antibacterial properties of SiC doped

hydroxyapatite coatings. Ceramics International, 2016, 42(1B), 1801 - 1811.

111

65. Y. Huang, M. Hao, X. Nian, H. Qiao, X. Zhang, X. Zhang, G. Song, J. Guo,

X. Pang, H. Zhang. Strontium and copper co - substituted hydroxyapatite -

based coatings with improved antibacterial activity and cytocompatibility

fabricated by electrodeposition. Ceramics International, 2016, 42(10), 11876

- 11888.

66. A. Ivanova, M. Surmeneva, A. Tyurin, T. Pirozhkova, I. Shuvarin, O.

Prymak, M. Epple, M. Chaikina, R. Surmenev. Fabrication and physico -

mechanical properties of thin magnetron sputter deposited silver -

containing hydroxyapatite films. Applied Surface Science, 2016, 360 (Part

B), 929 - 935.

67. L. Bai, R. Hang, A. Gao, X. Zhang, X. Huang, Y. Wang, B. Tang, L. Zhao,

P. Chu. Nanostructured titanium - silver coatings with good antibacterial

activity and cytocompatibility fabricated by one-step magnetron sputtering.


68. G. Fielding, M. Roy, A. Bandyopadhyay, S. Bose. Antibacterial and

biological characteristics of silver containing and strontium doped plasma

sprayed hydroxyapatite coatings. Acta Biomaterialia, 2012, 8(8), 3144 -

3152.

69. F. Bir, H. Khireddine, A. Touati, D. Sidane, S. Yala, H. Oudadesse.

Electrochemical depositions of fluorohydroxyapatite doped by Cu2+

, Zn2+

,

Ag+ on stainless steel substrates. Applied Surface Science, 2012, 258(18),

7021 - 7030.

70. A. Mo, J. Liao, W. Xu, S. Xian, Y. Li, S. Bai. Preparation and antibacterial

effect of silver - hydroxyapatite/titania nanocomposite thin film on titanium.

Applied Surface Science, 2008, 255(2), 435 - 438.

71. Z. Geng, Z. Cui, Z. Li, S. Zhu, Y. Liang, Y. Liu, X. Li, X. He, X. Yu, R.

Wang, X. Yang. Strontium incorporation to optimize the antibacterial and

biological characteristics of silver-substituted hydroxyapatite coating.

Materials Science and Engineering C, 2016, 58, 467 - 477.

72. Béres, Pharmaceutical Co. Hungary: Periodic safety update report. A trace

element Preparation containing Zinc increase the production of interleukin -

112

6 in Human monocyte and Glial Cells. Periodic safety update report, 1996,

51, 293.

73. G. Sun, J. Ma, S. Zhang. Electrophoretic deposition of zinc-substituted

hydroxyapatite coatings. Materials Science and Engineering C, 2014, 39, 67

- 72.

74. K. Narayandass, L. Jeyachandran, D. Mangalaraj , C. Bao, W. Li, Y. Liao, C.

Zhang, L. Xiao, W. Chen. A study on bacterial attachment on titanium and

hydroxyapatite based films. Surface & Coatings Technology, 2006, 201,

3462 - 3474.

75. Y. Huang, H. Zeng, X. Wang, D. Wang. Corrosion resistance and

biocompatibility of SrHAp/ZnO composite implant coating on titanium.


76. D. Gopi, S. Ramya, D. Rajeswari, M. Surendiran, L. Kavitha. Development

of strontium and magnesium substituted porous hydroxyapatite/poly (3,4 -

ethylenedioxythiophene) coating on surgical grade stainless steel and its

bioactivity on osteoblast cells. Colloids and Surfaces B: Biointerfaces, 2014,

114, 234 - 240.

77. H. Wang, N. Eliaz, Z. Xiang, H. P. Hsu, M. Spector, L. Hobbs. Early bone

apposition in vivo on plasma - sprayed and electrochemically deposited

hydroxyapatite coatings on titanium alloy. Biomaterials, 2006, 27(23), 4192

- 4203.

78. S. Hiromoto, M. Inoue, T. Taguchi, M. Yamane, N. Ohtsu. In vitro and in

vivo biocompatibility and corrosion behaviour of a bioabsorbable

magnesium alloy coated with octacalcium phosphate and hydroxyapatite.

Acta Biomaterialia, 2015, 11, 520 - 530.

79. P. Christina, K. Argyrios, P. Christine, P. Andrew. Pseudomorphic

replacement of single calcium carbonate crystals by polycrystalline apatite.

Mineralogical Magazine, 2008, 72(1), 77 - 80.

80. K. Sinha, B. Kundu, A. Basu. Fabrication and Characterization of Porous

Hydroxyapatite Ocular Implant Followed by an in-vivo Study. Indian

Academy of Sciences, Bull. Mater. Sci, 2004, 27(2), 133 - 140.

113

81. V. C. Tim. Porous Scaffolds for the Replacement of Large Bone Defects: a

Biomechanical Design Study, 2005.

82. P. Ylinen. Applications of Coralline Hydroxyapatite with Bioabsorbable

Containment and Reinforcement as Bone Graft Substitute, 2006.

83. A. B. A. Araujo, A. F. Lemos, J. M. F. Ferreira, Rheological,

microstructural, and in vitro characterization of hybird chitosan - polylactic

acid/hydroxyapatite composite. Journal of Biomedical Materials Research,

2004, 225 (A), 916 - 922.

84. Y. Si, H. Diao, A. Zhu, L. Ji, H. Shi. Surface modified nano-

hydroxyapatit/poly (lactic acid) composit and its osteocyte compatibility.

Materials Sience & Engineering, 2012, 32(7), 1796 - 1801.

85. J. Javadpuor, S. Mollazadeh, A. Khavandi. In situ synthesis and

characterization of nano-size hydroxyapatite in poly (vinyl alcohol) matrix.

Ceramics International, 2007, 33, 1579 - 1583.

86. J. Huang, J. Xiong, J. Liu, W. Zhu, D. Wang. Investigation of the In vitro

degradation of a novel polylactide/nanohydroxyapatite composite for

artificial bone. Journal of Nanomaterials, 2013, Article ID 515741.

87. T. D. Lam, N. N. Thinh, T. V. Hoang, N. T. Hoang. Synthesis of nanosized

hydroxyapatite by chemical precipitation in the presence of polyvinyl alcohol

and its morphological analyses. Proceeding of the first International

Workshop on Nanotechnology and Application (IWNA 2007), 2007, 388 -

391.

88. Trần Đại Lâm, Nguyễn Ngọc Thịnh. Tổng hợp nano tinh thể

hydroxyapatit bằng phương pháp kết tủa. Tạp chí Khoa học và Công nghệ,

2007, 45(1B), 470 - 474.

89. T. T. Hoai, N. K. Nga, P. H. Viet. Biomimetic scaffolds based on hydroxyapatite

nanorod/poly (d,l) lactic acid with their corresponding apatite - forming

capability and biocompatibility for bone -tissue engineering. Colloids and

Surfaces Biointerfaces, 2015, 128, 506 -514.

90. Đỗ Ngọc Liên, Nghiên cứu qui trình tổng hợp bột và chế thử gốm xốp

Hydroxyapatit. Báo cáo tổng kết đề tài khoa học công nghệ cấp Bộ, 2006.

114

91. Đỗ Ngọc Liên, Nguyễn Văn Sinh. Nghiên cứu chế tạo màng sinh học

hydroxyapatit (HA) bằng phương pháp sol - gel trong môi trường etanol.

Tạp chí Hóa học, 2009, 47(6), 725 - 729.

92. Đào Quốc Hương. Nghiên cứu chế tạo gốm xốp hydroxyapatit từ vỏ trứng

bằng phản ứng thủy nhiệt. Đề tài cấp cơ sở Viện Hóa học, 2008.

93. Vũ Duy Hiển. Nghiên cứu tổng hợp và đặc trưng hóa lý của hydroxyapatit

dạng khối xốp có khả năng ứng dụng trong phẫu thuật chỉnh hình. Luận án

tiến sĩ hóa học, 2009.

94. Phạm Thị Năm. Nghiên cứu tổng hợp màng hydroxyapatit bằng phương

pháp điện hóa trên nền thép không gỉ 316L có và không có màng titan

nitrua. Luận án tiến sĩ hóa học, 2016.

95. Đinh Thị Mai Thanh. Nghiên cứu chế tạo lớp phủ tổ hợp y sinh titannitrit và

hydroxyapatit cấu trúc nano trên nền thép không gỉ, ứng dụng làm nẹp vít

xương trong y tế. Báo cáo đề tài Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam, 2012.

96. Đinh Thị Mai Thanh. Nghiên cứu qui trình tổng hợp hydroxyapatit (HAp)

dạng bột và màng, cấu trúc vi tinh thể nhằm ứng dụng làm vật liệu y sinh

chất lượng cao. Báo cáo đề tài Sở Khoa học Công nghệ Hà Nội, 2012.

97. D. T. M. Thanh, P. T. Nam, N. T. Phuong, L. X. Que, N. V. Anh, T. Hoang, T.

D. Lam. Controlling the electrodeposition, morphology and structure of

hydroxyapatite coating on 316L stainless steel. Materials Science and

Engineering, 2013, 33, 2037 - 2045.

98. P. T. Nam, D. T. M. Thanh, N. T. Phuong, N. T. T. Trang, T. Hoang.

Investigation of factors affecting the electrodeposition process of

hydroxyapatite coating on 304 stainless steel substrate. Journal of Science

and Technology, 2011, 49 (5A), 114 - 121.

99. Nguyễn Thu Phương, Võ Thị Hạnh, Lê Thị Duyên, Phạm Thị Năm, Đinh

Thị Mai Thanh. Nghiên cứu khả năng hấp phụ flo của hydroxyapatit pha

tạp magie (Mg-HAp). Tạp chí Khoa học và Công nghệ, 2015, 53(4), 467 -

479.

100. Võ Thị Hạnh, Lê Thị Duyên, Đỗ Thị Hải, Phạm Thị Năm, Nguyễn Thị

Thơm, Cao Thị Hồng, Ngô Thị Hằng Nga, Đinh Thị Mai Thanh. Nghiên

115

cứu khả năng xử lý ion Cadimi của nano Bari hydroxyapatit. Tạp chí Khoa

học và công nghệ, 2015, 53 (6A), 110 - 123.

101. Lê Thị Duyên, Võ Thị Hạnh, Công Tiến Dũng, Đỗ Thị Hải, Phạm Thị

Năm, Nguyễn Thị Thơm, Cao Thị Hồng, Đinh Thị Mai Thanh. Nghiên

cứu khả năng xử lý Pb2+

trong nước của nanocomposit

hydroxyapatit/chitosan Journal of science of HNUE, 2017, 62(3), 60 - 68.

102. Đinh Thị Mai Thanh. Nghiên cứu tính chất và hình thái cấu trúc của vật

liệu tổ hợp polyaxit lactic/nano hydroxyapatit (PLA/HAp) có và không có

chất tương hợp định hướng ứng dụng trong y sinh. Báo cáo tổng kết đề tài

Nghị định thư Việt Nam - Hàn Quốc, 2015.

103. Nguyễn Hữu Phú, Hóa lý và Hóa keo. Nhà Xuất bản Khoa học và kỹ thuật,

2006, 185 - 197.

104. Standard Reference Material 2910a. Calcium Hydroxyapatite. Certificate of

Analysis, Institute of Standards and Technology, NIST Measurement

Services Division National, 2008.

105. V. Raman, S. Tamilselvi, N. Rajendran. Corrosion behaviour of Ti-6Al-7Nb

and Ti-6Al-4V ELI alloys in the simulated body fluid solution by

electrochemical impedance spectroscopy. Electrochimica Acta, 2006, 52,

839 - 846.

106. R.Q. Reis, V.A. Alves, I.C.B. Santos , D.G. Souza, T. F. Goncalves, M.A.

Pereira da Silva, L.A. da Silva. In situ impedance spectroscopy study of the

electrochemical corrosion of Ti and Ti - 6Al - 4V in simulated body fluid at

25oC and 37

oC. Corrosion Science, 2009, 51, 2473 - 2482.

107. R. Tu, S. Nath, T. Goto. Apatite formation in Hanks' solution on β-Ca2SiO4

films prepared by MOCVD. Surface & Coatings Technology, 2011, 206, 172

- 177.

108. H. J. M. Bowen. Environmental Chemistry of the Element, London.

Academic Press, Inc., 1979.

109. N. Lanochaa, N. Lanocha, E. Kalisinskaa, D. Izabela, K. Bogackaa, H.

Budisa. Concentrations of trace elements in bones of the hip joint from

patients after hip replacement surgery. Journal of Trace Elements in

Medicine and Biology, 2012, 26, 20 - 25.

116

110. C. Capuccini, P. Torricelli, F. Sima, E. Boanini, C. Ristoscu, B. Bracci, G.

Socol, M. Fini, I. Mihailescu, A. Bigi. Strontium-substituted hydroxyapatite

coatings synthesized by pulsed-laser deposition: In vitro osteoblast and

osteoclast response. Acta Biomaterialia, 2008, 4(6), 1885 - 1893.

111. Phan Châu Hải Triều. Khảo sát các bệnh thường gặp trên chó tại Trạm Thú

Y Quận 7 Tp.HCM. Luận văn tốt nghiệp, Khoa Chăn Nuôi-Thú Y, 2007.

112. A. J. Arem, J. W. Madden. Wound healing: biologic and clinical features,

In text book of surgery. W. B Sauders company, 1986, 1, 193 - 209.

113. W. Dong, H. Zhao, Y. Zheng, A. Liu, J. Yao, C. Li, W. Tang, B. Chen, G.

Wang, Z. Shi. The structural and biological properties of hydroxyapatite-

modified titanate nanowire scaffolds. Biomaterials, 2011, 32, 5837 - 5846.

114. J. S. Hwang, S. Y. Choi, I. H. Kim, D. Y. Hwang, H. G. Kang. Basic data on

the hematology, serum biochemistry, urology and organ weights of beagle

dogs. Lab Anim Res, 2011, 27(4), 283 - 291.

115. Nguyễn Hồng Hà, Nghiên cứu ảnh hưởng của nẹp vít mạ Titan - nitrit đến

phần mềm và tổ chức xương quanh ổ kết xương trên thực nghiệm. Đề tài bộ

Quốc phòng - Học viện Quân Y, 2005.

Documents

gust.edu.vngust.edu.vn/media/26/uftai-ve-tai-day26089.pdfi BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG