Đề tài sinh viên nghiên cứu khoa học năm học 2013-2014
KHOA KHOA HỌC TỰ NHIÊN
TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦ DẦU MỘT

BÁO CÁO ĐỀ TÀI
SINH VIÊN NCKH NĂM HỌC 2013 - 2014
TỔNG HỢP VÀ NGHIÊN CỨU HOẠT TÍNH SINH HỌC CỦA
VẬT LIỆU Y SINH HYDROXYAPATITE (HA) TỪ VỎ TRỨNG
Giảng viên hướng dẫn:
TS. Bùi Xuân Vương Bình Dương, tháng 4 năm 2014
NCKH TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦ DẦU 1 Page 1
Đề tài sinh viên nghiên cứu khoa học năm học 2013-2014
NCKH TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦ DẦU 1 Page 2
LỜI CẢM ƠN
Trong quá trình làm việc để hoàn thành đề tài nghiên
cứu khoa học này chúng tôi đã nhận được sự giúp đỡ,
hướng dẫn tận tình của TS. Bùi Xuân Vương cũng như các
thầy cô trong bộ môn hóa vô cơ, khoa khoa học tự nhiên
của trường Đại Học Thủ Dầu Một.
Qua đây nhóm sinh viên làm đề tài NCKH xin gửi lời
cảm ơn chân thành tới thầy Bùi Xuân Vương, người đã trực
tiếp hướng dẫn nhóm nghiên cứu, rèn luyện cho nhóm cách
thức thực hiện - quản lý công việc trong hoạt động NCKH.
Bình Dương,
1/4/2014
Nhóm sinh viên
NCKH
Đề tài sinh viên nghiên cứu khoa học năm học 2013-2014

2.8. Phương pháp phản ứng pha rắn tổng hợp HA……………………………… 23
CHƯƠNG 2. TỔNG HỢP VẬT LIỆU Y SINH HA TỪ VỎ TRỨNG………… 24
I. THỰC NGHIỆM TỔNG HỢP HA TỪ VỎ TRỨNG………………………… 24
1.1. Nguyên liệu và hóa chất…………………………………………………… 24
1.2. Dụng cụ và thiết bị 24
NCKH TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦ DẦU 1 Page 3
Đề tài sinh viên nghiên cứu khoa học năm học 2013-2014
1.3. Quy trình thực nghiệm 24
II. THỰC NGHIỆM “ IN VITRO” 29
III. PHƯƠNG PHÁP LÝ HÓA ĐÁNH GIÁ VẬT LIỆU 30
CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 31
I. NHIỄU XẠ TIA X PHÂN TÍCH VẬT LIỆU HA TỔNG HỢP TỪ VỎ TRỨNG
TRƯỚC VÀ SAU THỰC NGHIỆM ‘‘IN VITRO’’ 31
II. ẢNH SEM PHÂN TÍCH VẬT LIỆU HA TỔNG HỢP TỪ VỎ TRỨNG
TRƯỚC VÀ SAU THỰC NGHIỆM ‘‘IN VITRO’’ 33
CHƯƠNG 4. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ…………………………………… 37
TÀI LIỆU THAM KHẢO……………………………………………………… 38

NCKH TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦ DẦU 1 Page 4
Đề tài sinh viên nghiên cứu khoa học năm học 2013-2014
DANH SÁCH HÌNH
Hình 1.1. Một số hình ảnh ứng dụng của vật liệu Hydroxyapatite (HA)……… 13
Hình 1.2. Công thức cấu tạo của phân tử HA………………………………… 14
Hình 1.3. Thuốc bổ sung calcium sử dụng nguyên liệu HA dạng vi tinh thể… 16
Hình 1.4. Sơ đồ nguyên lý của phương pháp kết tủa………………………… 18
Hình 1.5. Sơ đồ nguyên lý của phương pháp phun sấy…………… ……. ……. .19
Hình 1.6. Sơ đồ nguyên lý của phương pháp điện hóa………………………… 20
Hình 1.7. Sơ đồ nguyên lý của hệ thiết bị phản ứng thủy nhiệt……………… 21
Hình 1.8. Sơ đồ tổng hợp composit HA - CS……………………………………22
Hình 2.1. Nung vỏ trứng………………………………………………………. 25

Họ và tên: Mai Thị Tuyết
Sinh ngày: 12 tháng 10 năm 1994
Nơi sinh: Quảng Nam
Lớp: D12HH01 Khóa: 2012-2016
Khoa: Khoa Học Tự Nhiên
Địa chỉ liên hệ: Phú Mỹ - TP. Thủ Dầu Một- Bình Dương
Điện thoại: 01685751291 Email: [email protected]
II. QUÁ TRÌNH HỌC TẬP (kê khai thành tích của sinh viên từ năm thứ 1 đến năm
đang học):
* Năm thứ 1:
Ngành học: Hóa Học Khoa: Khoa Học Tự Nhiên
Kết quả xếp loại học tập: TB- Khá

* Năm thứ 2:
Ngành học: Hóa Học Khoa: Khoa Học Tự Nhiên
Kết quả xếp loại học tập: Khá

Ngày 01 tháng 04 năm 2014
Xác nhận của lãnh đạo khoa
(ký, họ và tên)
Sinh viên chịu trách nhiệm chính
thực hiện đề tài
(ký, họ và tên)
NCKH TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦ DẦU 1 Page 7
Ảnh 4x6
Đề tài sinh viên nghiên cứu khoa học năm học 2013-2014
UBND TỈNH BÌNH DƯƠNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦ DẦU MỘT
THUYẾT MINH ĐỀ TÀI
SINH VIÊN NGHIÊN CỨU KHOA HỌC

3 Lê Thị Hồng Trâm C12H001
9. Tính cấp thiết của đề tài:
Vật liệu y sinh Hydroxyapatite (HA) được sử dụng như một vật liệu cấy ghép
xương vì thành phần của nó giống như phần khoáng vô cơ trong xương người. Vật
liệu y sinh HA thể hiện tính ưu việt của một vật liệu xương nhân tạo bởi tính tương
thích sinh học của nó đối với cơ thể con người khi cấy ghép (không đào thải) cũng
như thể hiện hoạt tính sinh học cao (khả năng hình thành lớp khoáng xương mới).
Vật liệu y sinh HA là một trong những vật liệu xương nhân tạo mà nước ta vẫn
phải nhập ngoại về các cơ sở y tế và các bệnh viện.
Các báo cáo khoa học trên thế giới tập trung vào việc tổng hợp vật liệu xương
nhân tạo HA đi từ các tiền chất hóa học tinh khiết. Trong đề tài này chúng tôi tiến
hành tổng hợp HA từ nguồn nguyên liệu phế thải là vỏ trứng gà. Vỏ trứng gà sẽ
được sử lý bằng phương pháp hóa học sau đó tổng hợp phần khoáng HA. HA tách
được từ vỏ trứng sẽ được đặc trưng lý hóa để kiểm tra cấu trúc và độ tinh khiết.
Sau đó tiến hành thực nghiệm kiểm tra hoạt tính sinh học để đánh giá khả năng
hình thành lớp khoáng xương mới trên bề mặt vật liệu sau thực nghiệm ‘‘in vitro’’.
Chúng tôi hy vọng HA tổng hợp từ vỏ trứng có thể sử dụng như một vật liệu
xương nhân tạo trong phẫu thuật cấy ghép xương.
NCKH TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦ DẦU 1 Page 9
Đề tài sinh viên nghiên cứu khoa học năm học 2013-2014
10. Mục tiêu đề tài:
- Phân tách HA từ vỏ trứng.
- Kiểm tra vật liệu bằng các phương pháp lý hóa.
- Thực nghiệm ‘‘in vitro’’ đánh giá hoạt tính sinh học của vật liệu tổng hợp.
11. Đối tượng, phạm vi nghiên cứu, cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu:
Đối tượng: Vỏ trứng xử lý bằng hóa chất để phân tách HA
Phạm vi nghiên cứu: Tổng hợp vật liệu trong PTN, thực nghiệm đánh giá hoạt
tính sinh học của vật liệu ‘‘in vitro’’.
Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu:
- Nghiên cứu, phân tích và đánh giá tài liệu

Đề tài sinh viên nghiên cứu khoa học năm học 2013-2014
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN
1.1. Vật liệu y sinh
1.1.1. Khái niệm:
Vật liệu y sinh là loại vật liệu có nguồn gốc tự nhiên hay nhân tạo, sử dụng để
thay thế hoặc thực hiện một chức năng sống của cơ thể con người [1]. Các vật liệu
y sinh đã trở nên thân thuộc trong đời sống của con người như: da nhân tạo, van
tim nhân tạo, các loại chỉ khâu trong y học, răng giả, chân tay giả, mạch máu nhân
tạo, các vật liệu trám răng, các vật liệu xương nhân tạo dùng trong phẫu thuật
chỉnh hình….
1.1.2. Phân loại:
Dựa vào tương tác giữa vật liệu và môi trường cơ thể, người ta chia vật liệu y
sinh ra 2 loại chính là vật liệu hoạt tính sinh học và vật liệu trơ sinh học [2]. Vật
liệu hoạt tính sinh học là loại vật liệu khi cấy ghép trong cơ thể con người sẽ xảy ra
các tương tác hóa học giữa vật liệu với môi trường sống. Vật liệu trơ sinh học là
vật liệu khi đưa vào cơ thể con người chúng không có bất cứ một tương tác hóa
học nào với môi trường sống.
1.1.3. Vật liệu y sinh xương nhân tạo Hydroxyapatite Ca
10
(PO
4
)
6
(OH)
2
(HA)
Có rất nhiều loại vật liệu y sinh khác nhau, riêng nhóm vật liệu y sinh sử dụng
như vật liệu xương nhân tạo có thể kể đến như: các vật liệu calcium phosphate
(tricalcium phosphate Ca
3

bào và các mô, tạo liên kết trực tiếp với xương non dẫn đến sự tái sinh xương
nhanh mà không bị cơ thể đào thải. Sự ra đời của vật liệu y sinh HA và hiệu quả
của nó trong y học nói chung và ngành phẫu thuật chỉnh hình nói riêng, được ghi
nhận như là một thành tựu lớn trong lĩnh vực khoa học vật liệu.
Hình 1.1. Một số hình ảnh ứng dụng của vật liệu Hydroxyapatite (HA)
NCKH TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦ DẦU 1 Page 13
Đề tài sinh viên nghiên cứu khoa học năm học 2013-2014
1.2. Tính chất lý hóa của vật liệu y sinh HA [3-7]
Về tính chất vật lý, HA có công thức phân tử đầy đủ là Ca
10
(PO
4
)
6
(OH)
2
hoặc có
thể viết rút gọn dưới dạng Ca
5
(PO
4
)
3
OH, khối lượng mol phân tử là 1004,60 (g/pt),
khối lượng riêng 3,156 (g/cm
3
). HA nóng chảy tại nhiệt độ 1760 (
o
C) và sôi ở 2850
(

4
3-
và OH
-
trong môi
trường sẽ kết tủa trên bề mặt vật liệu để hình thành một lớp khoáng HA mới làm
cầu nối cho sự gắn kết miếng ghép xương và xương tự nhiên [8-9].
1.4. Ứng dụng vật liệu y sinh HA
Vật liệu HA có nhiều ứng dụng trong y học, phẫu thuật chỉnh hình, làm răng giả,
cấy ghép xương, làm chất dẫn thuốc…
1.4.1. Ứng dụng của HA dạng bột kích thước nano
Do lượng calcium hấp thụ thực tế từ thức ăn mỗi ngày tương đối thấp nên rất
cần bổ sung calcium cho cơ thể, đặc biệt cho trẻ em và người cao tuổi. Calcium có
trong thức ăn hoặc thuốc thường nằm ở dạng hợp chất hoà 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 calcium thành HA. Có thể bổ sung calcium cho
NCKH TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦ DẦU 1 Page 15
Đề tài sinh viên nghiên cứu khoa học năm học 2013-2014
cơ thể người bằng cách dùng thức ăn, thuốc tiêm hoặc truyền huyết thanh… Một
phương pháp hữu hiệu là sử dụng HA ở dạng bột mịn, kích thước nano để bổ sung
calcium. Với kích thước cỡ 20 - 100nm, HA được hấp thụ trực tiếp vào cơ thể mà
không cần phải chuyển hoá thêm [10].
Hình 1.3. Thuốc bổ sung calcium sử dụng nguyên liệu HA dạng vi tinh thể
1.4.2. Ứng dụng của HA dạng màng
Thông thường, người ta sử dụng các vật liệu bền cơ - hoá và nhẹ để thay thế, sửa
chữa những khuyết tật của xương và răng. Phổ biến nhất là hợp kim Ti6Al4V, đây
là vật liệu trơ sinh học và có độ bền cơ - hoá cao nhưng trong thực tế nó vẫn bị ăn
mòn khi nằm trong cơ thể người, tạo ra các chất độc hại và làm cho liên kết giữa
xương và chi tiết ghép bị lỏng lẻo. Lớp màng gốm HA có chiều dày cỡ µm được
phủ lên bề mặt vật liệu thay thế bằng các phương pháp plasma, bốc bay, điện

Đây là phương pháp chế tạo HA ở dạng bột hoặc dạng màng từ dung dịch chứa
các tiền chất ban đầu khác nhau như: Ca(NO
3
)
2
, (NH
4
)
2
HPO
4
, (NH
4
)
3
PO
4
, NH
4
OH,
, … Ưu điểm của phương pháp kết tủa là có thể điều chỉnh được
kích thước của hạt HA theo mong muốn [15-16].
NCKH TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦ DẦU 1 Page 17
Đề tài sinh viên nghiên cứu khoa học năm học 2013-2014
Nguyên lý của quá trình tổng hợp HA này là sự kết tủa các ion và
trong các muối dễ tan trong nước theo một trong các phản ứng hóa học sau:
Sơ đồ nguyên lý của phương pháp kết tủa được thể hiện qua hình 1.4.Hình 1.4. Sơ đồ nguyên lý của phương pháp kết tủa

phương pháp hiện đại chế tạo bột HA năng suất cao, phù hợp với quy mô sản xuất
vừa và lớn [20].
1.2.5. Phương pháp điện hoá
Hình 1.6. Sơ đồ nguyên lý của phương pháp điện hóa
Nguyên tắc của phương pháp là sử dụng các thanh kim loại hoặc hợp kim làm
điện cực catot hay anot. Các điện cực này được nhúng vào bể điện phân với chất
điện giải là dung dịch bão hoà các ion và theo tỷ lệ Ca/P = 1,67 ở pH =
NCKH TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦ DẦU 1 Page 20
Đề tài sinh viên nghiên cứu khoa học năm học 2013-2014
6 và nhiệt độ 60
0
C. Lớp màng HA được tạo ra trên vật liệu nền có chiều dày
khoảng 100nm trong vòng 10 phút, chiều dày của lớp màng HA tăng theo thời gian
catot hoặc anot hoá [11-12].
1.2.6. Phương pháp thuỷ nhiệt
Vật liệu HA được tổng hợp theo phương pháp thuỷ nhiệt thông qua sản phẩm
trung gian CaO từ . Phản ứng thuỷ nhiệt tiếp theo trong hệ thiết bị ở nhiệt
độ khoảng 200
0
C, áp suất 10 - 15atm, thời gian 24 - 48 giờ [16, 19].
Sản phẩm phụ trong phản ứng trên cũng bị thuỷ nhiệt tạo HA theo các
phản ứng xảy ra sau:

NCKH TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦ DẦU 1 Page 21
Đề tài sinh viên nghiên cứu khoa học năm học 2013-2014
Hình 1.7. Sơ đồ nguyên lý của hệ thiết bị phản ứng thủy nhiệt
1.2.7. Phương pháp composit
Để chế tạo vật liệu composit chứa HA, cation được phân tán đều trong
mạng lưới polyme sau đó các anion và được đưa vào dưới dạng dung
dịch để phản ứng tạo thành các hạt tinh thể HA. Cũng có thể thực hiện phản ứng

Đề tài sinh viên nghiên cứu khoa học năm học 2013-2014
- Các hóa chất có độ tinh khiết trên 99% được mua từ hang Sigma-Aldrich:
(NH
4
)
2
HPO
4,
K
2
HPO
4
.3H
2
O, Na
2
SO
4
, MgCl
2
.6H
2
O, HNO
3
, HCl, NaCl, KCl,
NaHCO
3
, CaCl
2
.