Luận án tiến sĩ Nghiên cứu tổng hợp vật liệu polyme trên cơ sở Polyvinyl ancol (PVA) biến tính với tinh bột, ứng dụng làm màng sinh học trong xử lý và điều trị vết thương (TT)

1
A- GIỚI THIỆU LUẬN ÁN
1. Tính cấp thiết của đề tài
Do yêu cầu cấp bách về bảo vệ sức khỏe của con người và cộng đồng,
cùng với yêu cầu về phát triển sản phẩm mới, đồng thời để đáp ứng nhu
cầu của thực tế công nghiệp và đời sống đặt ra, việc nghiên cứu tổng hợp
polyme sinh học với nhiều tính chất ưu việt là vô cùng cần thiết. Để điều
trị chữa bỏng và xử lý vết thương người ta có thể sử dụng màng sinh học
thay thế gạc bỏng từ polyme sinh học như: collagen, chitin và chitosan, tuy
các loại màng trên cơ sở các collagen khác nhau đã được chế tạo nhưng
chúng vẫn còn mang những tính chất không mong muốn của collagen gốc
như tạo ra dạng que, gia tăng sự biểu hiện gen collagen trong nguyên bào
sợi. Chế tạo màng sinh học dạng lai tạo cũng là một hướng quan trọng
khác trong công nghệ sinh y học, do màng polyme sinh học có ưu điểm là
khi được cấy lên vết thương, nó có khả năng thấm nước, thấm khí, chống
nhiễm khuẩn và làm khô da, giúp da tái tạo nhanh và phục hồi mà không
làm bệnh nhân đau, không để lại sẹo.
Trong số các loại polyme tổng hợp đó thì polyvinyl ancol (PVA)
và tinh bột là hai loại đã được nhiều nhà khoa học tập trung nghiên cứu
hướng tới những ứng dụng trong lĩnh vực y học. Nguyên nhân là do: PVA
và tinh bột đều là những nguyên liệu tan tốt trong nước, có tính tương hợp
sinh học cao, cả hai đều không độc và khi đã được khâu mạch, màng mỏng
từ chúng có những tính chất cơ học tuyệt vời như: có tính năng cơ, lý tốt, có
độ thấm nước và khí oxy cao. Đặc biệt hiện nay, nhiều công trình tập trung
nghiên cứu vật liệu polyme trên cơ sở PVA biến tính tinh bột để chế tạo
thành băng gạc, làm màng sinh học dùng để chữa trị các vết thương bị
bỏng do lửa, nhiệt, xăng, bom, thuốc nổ, nước nóng… Ngoài ra, màng
sinh học này còn được sử dụng để xử lý và điều trị các vết thương bị gây ra
bởi các nguyên nhân khác như: chấn thương, tai nạn giao thông, tai nạn
lao động, hệ quả của bệnh tiểu đường, sau xạ trị ung thư, các vết mổ nhiễm
trùng, vv….

2. Mục tiêu và nội dung của luận án
Mục tiêu là nghiên cứu nhằm tổng hợp vật liệu polyme trên cơ sở
polyvinyl ancol (PVA) biến tính với tinh bột, ứng dụng làm màng sinh học
sử dụng trong việc điều trị và xử lý vết thương.
3. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
Đã nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến tính chất cơ, lý, hóa của
màng PVA/TB cấu trúc lưới như: tỷ lệ các thành phần tham gia như: PVA,
hàm lượng tinh bột sắn biến tính, hàm lượng chất hóa dẻo, hàm lượng chất
2
khâu mạch, hàm lượng chất xúc tác; các điều kiện thực hiện phản ứng
như: nhiệt độ, thời gian, tốc độ khuấy, xác định được điều kiện công nghệ
tối ưu để chế tạo sản phẩm.
Đã xây dựng được mối quan hệ giữa cấu trúc mạng lưới và tính chất
của polyme PVA biến tính tinh bột (mật độ khâu mạch; khối lượng phân tử
trung bình giữa các nút lưới, tính chất cơ lý, độ trương, độ thẩm thấu, hệ số
khuếch tán, ). Những kết quả đó làm rõ ý nghĩa khoa học của luận án.
Những kết quả đánh giá khả năng thủy phân invitro, đánh giá các chỉ
tiêu sinh hóa của màng và những kết quả thử nghiệm trên động vật (thỏ)
của màng sinh học PVA/TB cho thấy những giá trị ứng dụng thực tiễn của
đề tài luận án.
4. Những đóng góp mới của luận án
- Lần đầu tiên tại Việt Nam đã tiến hành nghiên cứu sử dụng tinh bột
sắn biến tính và polyvinyl ancol dạng xơ để chế tạo màng polyme sinh học
PVA/TBbt, với việc sử dụng glutaraldehyt (GA) làm tác nhân khâu mạch.
Đã tìm ra các điều kiện tối ưu (phối liệu các thành phần); điều kiện phản
ứng, ) để chế tạo màng. Sản phẩm có tính chất cơ lý tốt, có khả năng
trương nở, chỉ tiêu sinh hóa phù hợp có thể dùng làm màng da trong kỹ
thuật chữa trị vết thương.
- Ảnh hưởng và vai trò của chất tạo lưới glutaraldehyt đến mật độ phân
bố lưới (n); khối lượng phân tử (KLPT) trung bình giữa hai nút lưới (M

c
),
kích thước giữa các mắt lưới (ξ), khả năng thẩm thấu hơi nước và độ
trương của màng PVA biến tính với tinh bột đã được xác định. Với hàm
lượng chất tạo lưới là 0,3% mật độ phân bố lưới đạt 3,258 x 10
-4
mol/cm
3
,
M
c
đạt 1950 g/mol, và ξ đạt 227A
o
, độ thẩm thấu hơi nước đạt 3,15.10
-4
g/cm
2
.h.
- Đã xây dựng được mối quan hệ giữa cấu trúc và tính chất của polyme
lưới trên cơ sở nhựa PVA với tinh bột biến tính sử dụng GA làm chất khâu
mạch, góp phần củng cố lý thuyết về các polyme cấu trúc mạng lưới.
Hệ số khuếch tán salicylic (SA) của màng PVA/TB đã được xác định
với giá trị là 4,15.10
-6
cm
2
/s. Kết quả này cho thấy màng PVA/TB thích
hợp được dùng làm màng da nhân tạo để xử lý và hồi phục vết thương.
- Đã xây dựng quy trình công nghệ chế tạo màng PVA/TB có tính ổn
định nhất. Khả năng ứng dụng màng PVA biến tính tinh bột trong việc

chữa trị vết thương đã được đánh giá thông qua các kết quả xác định các
chỉ tiêu kim loại nặng, độ vô khuẩn và thử nghiệm trên động vật, vv
5. Cấu trúc của luận án
Luận án gồm 130 trang bao gồm các phần: Mở đầu 3 trang, chương 1: tổng
quan có 40 trang, chương 2: thực nghiệm và các phương pháp nghiên cứu :
19 trang, chương 3: kết quả và thảo luận 53 trang, kết luận 2 trang, một số
3
hình ảnh thực tế của luận án 2 trang, tài liệu tham khảo 09 trang. Ngoài ra
trong luận án có 43 bảng số liệu, 50 hình và sơ đồ, 134 tài liệu tham khảo
và 39 trang phụ lục.
B – NỘI DUNG CHÍNH CỦA LUẬN ÁN
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN
Trong chương 1 luận án đã trình bày tổng quan tình hình nghiên cứu
tổng hợp polyme sinh học trên thế giới và ở Việt Nam, khái niệm về biến
tính polyme và các phương pháp biến tính polyme, giới thiệu chung về vật
liệu polyme trên cơ sở polyvinyl ancol biến tính với tinh bột, các nguyên
vật liệu đầu và các phương pháp khâu mạch để biến tính polyme. Trong
chương này luận án cũng trình bày các khái niệm màng polyme cấu trúc
khâu mạch mạng lưới, các tác nhân khâu mạch và cơ chế khâu mạch
polyme. Phản ứng khâu mạch được diễn ra dưới tác dụng của nhóm –OH ở
mạch phân tử PVA cũng như của các nhóm –OH tại liên kết methylol (-
CH
2
OH) ở mạch phân tử tinh bột với hai nhóm aldehyt (CHO) của
glutaraldehyt, với sự tham gia của xúc tác axit proton, dẫn đến hình thành
các liên kết ngang qua phản ứng tách ra các phân tử nước (H
2
O). Như vậy,
quá trình biến tính hóa học giữa PVA và tinh bột là rất đa dạng, phản ứng
có thể xảy ra theo cơ chế ghép mạch hoặc cơ chế khâu mạch, tạo lưới hoặc

nhiều phương thức khác.
CHƯƠNG 2. THỰC NGHIỆM VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.1 Nguyên liệu và thiết bị
2.2 Phương pháp chế tạo màng PVA biến tính tinh bột
+ Bước 1: Chuẩn bị nguyên liệu đầu
 Biến tính tinh bột sắn bằng phương pháp hóa học:
500g tinh bột sắn thô chưa xử lý, sử dụng 100ml HCl 0,5M để biến
tính ở khoảng nhiệt độ 50-55
0
C, khối lượng tinh bột/nước cất là 1/3. Hỗn
hợp được khuấy trong 6 giờ, được để lắng, rửa và trung hoà bằng NaOH
0,1N đến pH = 7. Tinh bột được lọc trong chân không, sau đó được sấy ở 50
0
C trong chân không đến khi đạt được khối lượng không đổi.
 Pha dung dịch glutaraldehyt (GA): 1ml dung dịch GA 50% được
pha trong 10ml etanol
+ Bước 2: Giai đoạn tạo lưới (quy trình chung):
Hỗn hợp gồm PVA dạng xơ, tinh bột sắn đã được biến tính bằng axit,
glyxerin và nước cất được tính theo % khối lượng theo đơn phối liệu cho
mỗi dãy thí nghiệm đã định trước được đưa vào bình cầu 3 cổ có sinh hàn
nước hồi lưu, thời gian khuấy khoảng 1 giờ tại 80
o
C để tạo dung dịch đồng
nhất trong suốt. Sau đó cho một lượng dung dịch glutaraldehyt(GA) đã
4
được pha theo tỷ lệ ở trên vào bình cầu vào phễu nhỏ giọt, nhỏ từ từ từng
giọt dung dịch GA vào bình phản ứng. Phản ứng tiếp tục được khuấy liên
tục ở nhiệt độ cần khảo sát từ 60
o
C -100

o
C trong khoảng thời gian đã định
để tạo mạng lưới không gian giữa PVA và tinh bột.
+ Bước 3: Giai đoạn cán tráng và hoàn thiện
Sau khi phản ứng kết thúc, dung dịch phản ứng được tạo màng bằng phương
pháp cán tráng trên kính với kích thước 120x180x1mm. Chú ý tránh tạo bọt
trong khi cán tráng. Mẫu màng được sấy khô trong chân không ở 50
o
C trong 8
giờ đến khối lượng không đổi, sau đó được cắt tạo mẫu theo tiêu chuẩn để
được đo xác định tính chất cơ lý. Tất cả các mẫu thí nghiệm được lưu giữ,
bảo quản trong bình hút ẩm tại nhiệt độ phòng.
2.3 Các phương pháp hóa lý nghiên cứu cấu trúc, tính chất của vật
liệu
+ Các phương pháp hóa lý nghiên cứu cấu trúc của màng PVA/TB được xác
định thông qua các phương pháp nghiên cứu như: Phổ hồng ngoại (IR) được
đo trên máy Bruker-Tensor của Đức. Phổ cộng hưởng từ
1
H-NMR và
13
C-
NMR được thực hiện trên thiết bị Advance -500 hãng Bruker - Đức; Phổ
nhiễu xạ tia X (X-ray) được thực hiện trên thiết bị Bruker D 5005 (Đức);
Tính chất nhiệt DSC và TGA được xác định trên thiết bị Perkin Elmer-
Moldel Pyris Sapphire (Nhật); cấu trúc bề mặt của mẫu bằng cách chụp
trên kính hiển vi điện tử quét (SEM) Jeol JMS 6360LV của Nhật Bản
+ Các phương pháp nghiên cứu tính chất cơ lý được sử dụng để xác
định các chỉ tiêu như: độ bền kéo đứt, độ dãn dài khi đứt, độ bền kháng
thủng; hàm lượng phần gel và độ hút ẩm của vật liệu .
+ Phương pháp xác định độ trương theo TCVN 2752-78;

+ Xác định mật độ khâu mạng và khối lượng phân tử giữa các nút mạng
theo phương pháp ngâm trương nở bão hòa (ở nhiệt độ phòng)
+Độ thấm thấu hơi nước được xác định theo tiêu chuẩn ASTM E96.
+ Sự phân hủy thủy phân của vật liệu trong in vitro: được nghiên cứu
thông qua: độ tổn hao khối lượng và phổ sắc ký khí (GC) được sử dụng để
phân tích định lượng các sản phẩm tạo thành từ quá trình phân hủy của
màng PVA/TB trong invtro.
+Xác định hàm lượng kim loại nặng của vật liệu màng PVA/TB theo
QCVN 8-1:2011/BYT. Các mẫu đo hàm lượng kim loại nặng bằng thiết bị
hấp thụ nguyên tử VARIAN 240F3AA Alizent (Mỹ).
+ Phương pháp thử độ vô khuẩn
Sản phẩm sau khi được đóng gói kín, được khử trùng bằng bức xạ tia γ
với liều lượng 15kGy, trong 10 giờ tại trung tâm chiếu xạ Hà Nội (Viện
Năng lượng-Viện KH&CNVN), sau đó được đem thử độ vô khuẩn theo
dược điển Việt Nam, 2002.
5
2.4. Phương pháp thử nghiệm trên động vật
+ Kiểm tra độ kích ứng da
+ Đánh giá khả năng hồi phục vết thương của màng PVA/TB
+ Kiểm tra độc tính màng PVA/TB
CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
3.1.Tổng hợp polyvinyl ancol (PVA) biến tính tinh bột
Trước hết, luận án trình bày những kết quả nghiên cứu khảo sát ảnh
hưởng của các điều kiện phản ứng đến tính chất cơ, lý, hóa của polyme (tỷ
lệ thành phần tham gia, tỷ lệ phụ gia liên kết, chất khâu mạch, chất hóa
dẻo, hàm lượng xúc tác, nhiệt độ, thời gian, tốc độ khuấy, vv…) nhằm để
xác định các điều kiện tổng hợp và đơn phối liệu tối ưu. Những dãy thí
nghiệm khảo sát ảnh hưởng của từng yếu tố đến tính chất cơ lý của sản
phẩm là rất cần thiết, kết quả nghiên cứu sẽ được trình bày sau đây:
3.1.1 Ảnh hưởng của các loại PVA và tinh bột cho tổng hợp vật

liệu PVA biến tính tinh bột
Bảng 3.1 Một số tính chất cơ lý của 3 loại PVA
STT
Tính chất
Đơn vị
PVA xơ
PVA205
PVA 217
1
Độ bền kéo đứt
MPa
52,32
21,22
29,52
2
Độ dãn dài
%
435,0
80,47
130,85
3
Độ nhớt
MPa.s
29,5
20,5
24,5
4
Độ thủy phân
% mol
99

86
89
5
Tỷ trọng (20
o
C/4
o
C)
-
1,10
1,25
1,31
6
KLPT trung bình
g/mol
120 000
4 000
41 000
Bảng 3.2 Ảnh hưởng của 3 loại PVA đến tính chất cơ lý
của màng PVA/TB
ĐK: tỷ lệ PVA/TB = 80/20PKL (16g/4g); Glyxerin: = 30% (6g).Hàm
lượng GA= 0,3% (1,2ml dung dịch GA); Nhiệt độ = 80
o
C; thời gian 3 giờ;
Thay đổi: các loại PVA gồm PVA xơ; PVA 205 và PVA217
STT
Tính chất
Màng PVA xơ
/TB
Màng

PVA205/TB
Màng
PVA217/TB
1
Độ bền kéo đứt,
[MPa]
27,5
18,5
22,8
6
2
Độ dãn dài khi đứt,
[%]
506,5
102,7
110,6
3
Độ bền kháng thủng,
[MPa]
49,5
33,5
40,7
4
Hàm lượng phần gel,
[%]
71,2
60,3
65,8
Từ bảng 3.1 và bảng 3.2 cho thấy: màng PVA xơ có tính chất cơ lý
cao hơn hai loại còn lại là màng PVA 217 và PVA 205. Vì vậy, nguyên

liệu PVA xơ thích hợp cho tổng hợp vật liệu PVA/TB ứng dụng làm màng
sinh học che phủ vết thương, giữ ẩm trong xử lý và điều trị vết thương.
3.1.2. Ảnh hưởng của tinh bột biến tính đến tính chất của vật liệu PVA
biến tính tinh bột
Bảng 3.3 Ảnh hưởng của tinh bột biến tính đến tính chất của
PVA/TB
STT
Tính chất cơ lý
Màng PVA/tinh
bột chưa biến
tính
Màng
PVA/tinh bột
đã biến tính
1
Độ bền kéo, MPa
21,5
27,8
2
Độ dãn dài, %
410,5
502,5
3
Độ bền kháng thủng, MPa
42,3
52,8
4
Hàm lượng phẩn gel, [%]
65,0
72,6

5
Độ hút ẩm sau 15 ngày, [%]
12,3
1,5
Từ bảng 3.3 trên cho thấy: màng PVA biến tính với tinh bột đã biến
tính có tính chất cơ lý tốt hơn so với màng PVA với tinh bột không biến
tính
3.1.3. Ảnh hưởng của các thành phần tham gia phản ứng đến tính chất
của màng PVA biến tính với tinh bột
Bảng 3.4 Ảnh hưởng của tỷ lệ thành phần PVA /TB đến tính chất cơ
lý của màng PVA biến tính tinh bột
Tên
mẫu
Tỷ lệ thành
phần PVA/TB,
[%]
Độ bền kéo

K
[MPa]
Độ bền kháng
thủng, [MPa]
Độ dãn dài
 [%]
T1
100/0
52,32
77,32
435,0
T2

95/5
32,38
73,50
201,5
T3
90/10
30,52
69,35
185,5
7
T4
85/15
29,98
65,20
172,7
T5
80/20
26,43
64,18
169,0
T6
75/25
20,56
50,25
123,5
T7
70/30
18,41
44,50
111,9

Kết quả từ bảng 3.4 cho thấy: khi hàm lượng tinh bột tăng lên từ 0 đến
50% khối lượng, độ bền kéo của vật liệu giảm từ 52,32 MPa xuống
8,95MPa, độ bền kháng thủng giảm từ 77,32 MPa xuống còn 22,59MPa và
độ dãn dài cũng giảm từ 435,0% xuống còn 32,5 %. Vậy để đảm bảo tính
chất của màng PVA/TB tốt, thỏa mãn yêu cầu về độ bền cơ học tỷ lệ thành
phần PVA/TB thích hợp cho tổng hợp polyme sinh học là 80/20 PKL.
Theo hình 3.1 cho thấy: khi tăng hàm lượng chất hóa dẻo từ 0 đến 50% khối
lượng; độ bền kéo của vật liệu polyme giảm dần từ 26,43 MPa xuống còn 10,15 MPa,
độ bền kháng thủng giảm từ 64,18MPa xuống còn 26,9 MPa. Tuy nhiên độ dãn dài
lại khác: khi hàm lượng glyxerin tăng từ 0 đến 30% khối lượng; độ dãn dài
tăng lên từ 169,0 đến 548,5%, nếu tiếp tục tăng hàm lượng glyxerin lên cao
hơn 30% khối lượng; độ dãn dài giảm từ 548,5% xuống còn 385,3%. Do
đó, với hàm lượng glyxerin là 30%GL thích hợp được sử dụng tổng hợp màng
da nhân tạo PVA/TB
Hình3.1 Đồ thị ảnh hưởng của hàm lượng glyxerin đến độ bền kéo, độbền kháng
thủng và độdãn dài khi đứt của PVA biến tính tinh bột
Đã tiến hành nghiên cứu ảnh hưởng của hàm lượng GA đến tính
chất cơ lý của PVA biến tính tinh bột, kết quả đo độ bền cơ lý của màng
PVA biến tính tinh bột được trình bày trong bảng 3.7.
8
Bảng 3.7: Ảnh hưởng của hàm lượng GA đến tính chất cơ lý của
màngPVA/TB
Tên
mẫu
Hàm lượng
glutaraldehyt,
[%]
Độ bền
kéo


K
MPa]
Độ bền
kháng
thủng,
[MPa]
Độ
dãn
dài
 [%]
Độ hút ẩm,
sau 30 ngày,
[%]
GA1
0,0
20,50
42,04
548,5
9,8
GA2
0,1
23,55
49,55
530,9
7,5
GA3
0,2
25,76
50,98
525,8

5,2
GA4
0,3
27,58
54,78
520,9
3,8
GA5
0,4
26,95
55,28
518,5
6,5
GA6
0,5
26,89
58,23
517,7
7,2
GA7
0,6
26,25
48,38
555,8
8,9
GA8
0,7
25,28
45,08
603,9

9,3
Từ bảng 3.7 cho thấy: khi hàm lượng GA tăng từ 0 đến 0,3%, độ bền
kéo đứt tăng từ 20,5 MPa lên 27,58MPa, độ bền kháng thủng tăng từ 42,04
MPa lên 54,78 MPa, còn độ dãn dài giảm dần từ 548,5% xuống 520,9%.
Tuy nhiên khi hàm lượng GA tăng lên từ 0,3 đến 0,7%, độ bền kéo và độ
bền kháng thủng lại giảm xuống còn lần lượt là: 25,28MPa; 45,08MPa;
trong khi đó độ dãn dài lại tăng lên 603,9%.Khi tăng hàm lượng GA tại
0,3% độ hút ẩm của màng nhỏ nhất là 3,8%. Vì vậy, hàm lượng GA thích
hợp được sử dụng để tổng hợp vật liệu PVA/TB là 0,3%.
Đã tiến hành nghiên cứu ảnh hưởng của hàm lượng của các loại
chất xúc tác đến tính chất cơ lý của màng polyme PVA/TB.
Hình 3.2. Ảnh hưởng của loại xúc tác đến tính chất của cơ lý của màng
PVA/TB
0
100
200
300
400
500
600
Độ bền
kéo, MPa
Độ bền
kháng
thủng, MPa
Độ dãn dài.
%
29.83
53.38
519.6

23.8
42.5
365.9
Xúc tác HCl
Xúc tác H2SO4
9
Hình 3.3 Ảnh hưởng của hàm lượng chất xúc tác HCl đến tính
chất cơ lý của PVA biến tính tinh bột
Kết quả thu được trình bày trong hình 3.2 và hình 3.3, axit HCl
được sử dụng làm tác nhân xúc tác cho phản ứng tạo màng PVA/TB cho
tính chất cơ lý của màng tốt hơn. Tại hàm lượng xúc tác HCl 0,05%, tính
chất cơ lý của màng PVA/TB cao nhất, nên hàm lượng HCl thích hợp được
sử dụng để tổng hợp polyme PVA/TB là 0,05%.
3.1.4. Các điều kiện tối ưu tổng hợp màng PVA biến tính tinh bột.
Ngoài nghiên cứu ảnh hưởng của tỷ lệ thành phần tham gia phản
ứng, các yếu tố ảnh hưởng hưởng đến tính chất cơ lý của màng PVA/TB
khác cũng được lần lượt tiến hành như: nhiệt độ, thời gian và tốc độ
khuấy:
+ Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ đến phản ứng tạo lưới để tạo
màng PVA/TB, các điều kiện phản ứng được giữ nguyên không thay đổi,
ở đây chúng tôi chỉ thay đổi nhiệt độ phản ứng từ 60-100
o
C. Kết quả đo
độ bền cơ lý của màng PVA biến tính tinh bột cho thấy: khi nhiệt độ phản
ứng < 60
o
C phản ứng không xảy ra do chưa đạt đến nhiệt độ hòa tan PVA
xơ. Khi nhiệt độ tăng từ 70
o
C đến 80

o
C phản ứng xảy ra êm dịu, tốc độ
phản ứng tăng lên làm phản ứng khâu mạch diễn ra nhanh, do đó tính chất
cơ lý của vật liệu PVA/TB tăng. Tuy nhiên tiếp tục tăng nhiệt độ phản
ứng lên, tính chất cơ lý của màng da nhân tạo trên cơ sở PVA biến tính
với tinh bột giảm. Cụ thể: độ bền kéo giảm từ 27,8MPa xuống 25,58MPa;
độ bền kháng thủng giảm từ 54,79MPa xuống 45,78MPa; độ dãn dài giảm
từ 522,5% xuống 347,3%. Vì vậy, nhiệt độ thích hợp dùng để khâu mạch
10
tạo lưới PVA với tinh bột sử dụng tác nhân tạo lưới glutaraldehyt trong
quá trình tổng hợp màng PVA/TB là 80
o
C.
+ Để khảo sát ảnh hưởng của thời gian đến phản ứng tổng hợp vật
liệu PVA biến tính với tinh bột, các điều kiện phản ứng được giữ nguyên
không thay đổi. Ở đây, thời gian phản ứng sau khi cho dung dịch GA cho
vào hỗn hợp PVA, tinh bột và glyxerin đồng nhất được thay đổi theo thứ
tự từ 1 giờ; 1,5 giờ; 2 giờ, 2,5 giờ; 3 giờ; 3,5 giờ và 4 giờ. Kết quả đo độ
bền cơ lý của màng PVA/TB cho thấy: khi thời gian phản ứng là 3 giờ,
tính chất cơ lý của màng PVA/TB cao nhất:, độ bền kéo 27,58 MPa, độ
bền kháng thủng 54,78MPa và độ dãn dài tăng 520,3%. Vì vậy, thời gian
thích hợp để tổng hợp màng PVA biến tính với tinh bột là 3 giờ.
+ Để khảo sát ảnh hưởng của tốc độ khuấy đến phản ứng tổng hợp
vật liệu PVA biến tính với tinh bột, các điều kiện phản ứng được giữ
nguyên không thay đổi, ở đây chúng tôi chỉ thay đổi tốc độ khuấy phản
ứng trong khoảng từ 50 vòng/phút đến 500 vòng/phút. Kết quả đo độ bền
cơ lý của màng PVA/TB cho thấy: ở tốc độ khuấy 400 vòng/phút phản
ứng tổng hợp màng PVA/TB cho độ bền cơ học cao nhất: độ bền kéo
29,7MPa; độ bền kháng thủng 55,35MPa và độ dãn dài tăng từ 268,5%
lên 520,8%, nên được chọn để tổng hợp màng PVA/TB

Từ kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của các thành phần tham gia phản
ứng(tỷ lệ PVA/TB; hàm lượng glyxerin; hàm lượng glutaraldehyt, xúc
tác ) và của các điều kiện phản ứng tạo lưới (nhiệt độ, thời gian, tốc độ
khuấy ) đến tính chất cơ lý của màng PVA/TB như đã trình bày ở trên có
thể tổng hợp các điều kiện phản ứng thích hợp cho quá trình tổng hợp
polyme trên cơ sở PVA biến tính với tinh bột như sau:
Bảng 3.9: Các điều kiện tổng hợp PVA biến tính tinh bột
STT
Điều kiện
Đơn vị
Giá trị
1
PVA xơ
%KL
80
2
Tinh bột sắn
% KL
20
3
Chất hóa dẻo glyxerin (theo tổng khối
lượng của PVA +TB)
% KL
30
4
Glutaraldehyt (GA) (theo tổng khối lượng
của PVA +TB)
% KL
0,3
5

Chất xúc tác HCl 0,1N (theo tổng khối
lượng của PVA +TB)
% KL
0,05
6
Nhiệt độ phản ứng
o
C
80
7
Thời gian để phản ứng
Giờ
3
8
Tốc độ khuấy
vòng/phút
400
11
3.2. Đặc trưng cấu trúc của polyvinyl ancol (PVA) biến tính tinh bột
3.2.1. Phổ hồng ngoại của màng PVA biến tính tinh bột
So sánh các phổ cho thấy: có sự chuyển dịch của các píc đặc trưng
cho các dao động biến dạng của các liên kết nhóm chức, nguyên nhân là do
các phân tử tinh bột và các chất phụ gia xen vào giữa các mạch phân tử
PVA. Tại phổ hồng ngoại PVA/TB xuất hiện đỉnh píc có píc có bước sóng
1728,8 cm
-1
đặc trưng cho nhóm aldehyt (CHO), điều này chứng tỏ
glutaraldehyt đã tham gia phản ứng tạo liên kết ngang giữa PVA với tinh
bột. Nguyên nhân là do glutaraldehyt (GA) có khả năng hình thành các
liên kết hemiaxetal với nhóm hydroxyl có trong PVA và tinh bột để tạo ra

một mạng lưới có liên kết chặt chẽ giữa các mắt xích trong mạch polyme.
3.2.2. Kết quả phân tích cộng hưởng từ hạt nhân của màng PVA/TB
Hình 3.8 Phổ
1
H-NMR của PVA
Hình 3.9 Phổ
1
H- NMR của màng
PVA/TB
Từ hình 3.9 phổ cộng hưởng từ hạt nhân
1
H-NMR của PVA cho thấy:
Các tín hiệu có độ chuyển dịch hóa học 1,5-1,67 ppm đặc trưng cho proton
trong nhóm liên kết –CH
3
. Các tín hiệu có độ chuyển dịch hóa học 1,86-
2,02 ppm đặc trưng cho proton trong nhóm liên kết –CH
2
. Nhóm tín hiệu
có độ dịch chuyển hóa học từ 3,9 3,95 ppm đặc trưng cho proton trong
nhóm -CH
Từ hình 3.10 phổ cộng hưởng từ hạt nhân
1
H-NMR của PVA/TB cho
thấy: nhóm tín hiệu có độ dịch chuyển hóa học từ 1,46 2,04 ppm đặc
trưng cho proton trong nhóm –CH
3
. Các nhóm tín hiệu có độ dịch chuyển
hóa học trong khoảng từ 3,8 4,7 ppm đặc trưng cho proton trong nhóm –
CH. Các tín hiệu có độ chuyển dịch hóa học 1,89-2,04 ppm đặc trưng cho

proton trong nhóm liên kết –CH
2
. Đặc biệt xuất hiện 3 nhóm tín hiệu liên
tiếp có độ chuyển dịch hóa học trong khoảng 3,45-3,70 ppm đặc trưng cho
proton trong nhóm–CH
2
–CH
2
–CH
2
- của glutaraldehyt (OCH-CH
2
-CH
2
-
12
CH
2
-CHO). Điều này chứng tỏ trong cấu trúc phân tử vật liệu PVA/TB
xuất hiện liên kết ngang glutaraldehyt có tác dụng khâu mạch tạo lưới giữa
mạch phân tử PVA với tinh bột.
3.2.3. Phân tích phổ XRD của PVA và màng PVA/TB
Hình 3.10 Phổ XRD của PVA
Hình 3.12 Phổ XRD của vật liệu
màng trên cơ sở PVA biến
tính tinh bột
So sánh 2 phổ XRD của PVA và màng PVA/TB trên hình 3.11 và
hình 3.13 cho thấy: cường độ píc đặc trưng của màng PVA/TB tại góc
nhiễu xạ 19,6
o

thấp hơn so với cường độ píc đặc trưng của màng PVA tại
góc nhiễu xạ 20,4
o
, nguyên nhân là do tinh bột đã xen vào các mạch phân
tử PVA làm giảm giảm cường độ píc, nhưng đã làm tăng độ rộng của píc
so với PVA và tinh bột riêng rẽ.
3.2.4. Phân tích nhiệt DSC và TGA của PVA và màng PVA/TB
Hình 3.13 Phổ phân tích nhiệt DSC của
PVA
Hình 3.14 Phổ TGA của PVA
13
Hình 3.15 Phổ phân tích nhiệt DSC của
màng PVA/TB
Hình 3.16 Phổ TGA của PVA
biến tính tinh bột
Từ hình 3.13 đến 3.16 -phổ đồ phân tích nhiệt TG-DSC của màng
polyme PVA/TB cho thấy: khoảng nhiệt độ hóa thủy tinh của màng PVA
biến tính tinh bột giảm xuống còn là 74-75
o
C, khoảng nhiệt độ chảy mềm
là 190
o
– 210
o
C; khi nhiệt độ > 220
o
C thì xảy ra quá trình phân hủy
polyme PVA/TB và đến nhiệt độ trên 400
o
C thì màng phân hủy nhiệt gần

hết.
3.3. Mối liên hệ giữa cấu trúc mạng lưới sử dụng chất khâu mạch
glutaraldehyt đến tính chất cơ lý của màng PVA biến tính tinh bột
3.3.1. Sự phụ thuộc của mật độ khâu mạch, khối lượng phân tử giữa
các nút lưới và kích thước lưới vào hàm lượng GA
Hình 3.17 Sự phụ thuộc khối lượng phân tử trung bình giữa hai nút lưới
và kích thước lưới vào hàm lượng GA
14
Từ đồ thị trên hình 3.18 biểu diễn sự phụ thuộc của KLPTTB giữa 2
nút M
c
và kích thước lưới cho thấy khi hàm lượng GA tăng từ 0,1% lên
0,3%, khối lượng phân tử giữa hai nút mạng giảm nhanh từ 8985 g/mol
xuống 1950 g/mol, kích thước lưới giảm nhanh từ 513A
o
xuống 227A
o
.
Khi tiếp tục tăng hàm lượng GA từ 0,3% lên 0,6% khối lượng phân tử
giữa 2 nút mạng của màng PVA/TB giảm chậm dần từ 1950g/mol xuống
1070g/mol và kích thước lưới giảm từ 227 A
o
xuống 98A
o
.
Với hàm lượng tăng lên của chất tạo lưới glutaraldehyt (GA), mật độ
phân phối lưới (hay còn gọi là mật độ khâu mạng) tăng theo. Mật độ khâu
mạng càng cao thì khối lượng phân tử trung bình giữa hai nút mạng (M
c
)

càng giảm thì kích thước trung bình giữa các mắt lưới cũng giảm theo. Kết
quả này là phù hợp với những nghiên cứu trước đây về cấu trúc -tính chất
các polyme lưới (networking polymer). Đối với các cấu trúc lưới lý tưởng,
các biến thiên trên thường theo quy luật tuyến tính, nếu các phản ứng tạo
lưới xảy ra trên cơ sở mạch polyme có 2 nhóm chức ở cuối mạch và chất
tạo lưới 4 chức theo cơ chế đồng đa tụ. Đối với màng PVA/TB, tuy không
thể đạt được đến cấu trúc lưới lý tưởng, việc hình thành và các biến thiên
tính chất là tuân theo quy luật về lý thuyết các polyme lưới.
3.3.2. Mối quan hệ giữa khối lượng phân tử trung bình giữa các nút
lưới và khối lượng riêng của polyme lưới PVA/TB
Bảng 3.11 Ảnh hưởng của KLPT trung bình giữa các nút lưới đến độ
kết tinh và khối lượng riêng của polyme lưới
TT
KLPT trung bình giữa các
nút lưới, [g/mol]
Khối lượng riêng [g/cm
3
]
KL1
8985
1,285
KL2
4680
1,300
KL3
1950
1,320
KL4
1355
1,325

KL5
1220
1,326
KL6
1070
1,328
Kết quả ở bảng 3.11 cho thấy: khi KLPT trung bình giữa các nút
lưới giảm từ 8985g/mol xuống 1070g/mol, khối lượng riêng của màng
PVA/TB tăng từ 1,285g/cm
3
lên 1,328g/cm
3
. Nguyên nhân là do khi KLPT
trung bình các nút lưới giảm, mật độ phân tử trong một đơn vị thể tích tăng
lên, nên khối lượng phân tử trong một đơn vị thể tích cũng tăng lên.
3.3.3. Mối tương quan giữa tính chất thẩm thấu hơi nước của màng
PVA/TB với hàm lượng tác nhân khâu mạch GA
15
Bảng 3.12 Mối tương quan giữa tính chất thẩm thấu hơi nước của
màng PVA/TB với hàm lượng GA
Tên
mẫu
Thành phần
Hàm lượng GA theo
khối lượng PVA + TB,
[%]
Độ thẩm thấu hơi
nước, [g/cm
2
.h]

T1
PVA
0,0
0,59.10
-4
T2
PVA/TB/GL/GA
0,1
2,83.10
-4
T3
PVA/TB/GL/GA
0,2
2,96.10
-4
T4
PVA/TB/GL/GA
0,3
3,15.10
-4
T5
PVA/TB/GL/GA
0,4
3,02.10
-4
T6
PVA/TB/GL/GA
0,5
2,98.10
-4

T7
PVA/TB/GL/GA
0,7
1,57.10
-4
T8
PVA/TB/GL/GA
1,0
1,14.10
-4
Từ bảng 3.12 cho thấy: Đối với màng PVA khả năng thẩm thấu hơi
nước thấp hơn rất nhiều so với màng PVA biến tính tinh bột sắn sử dụng
glutaraldehyt làm tác nhân tạo lưới, điều này cho thấy màng PVA/TB cấu
trúc dạng mạng lưới, xốp có khả năng thẩm thấu hơi nước tốt hơn. Khi
hàm lượng GA tăng từ 0,1% lên 0,3%, độ thẩm thấu hơi nước của màng
PVA/TB tăng từ 2,83.10
-4
g/cm
2
.h lên 3,15.10
-4
g/cm
2
.h. Tuy nhiên, khi tiếp
tục tăng hàm lượng GA lên từ 0,3% lên 1,0%, độ thẩm thấu hơi nước của
màng PVA/TB lại có xu hướng giảm từ 3,15.10
-4
g/cm
2
.h xuống 1,14.10

-
4
g/cm
2
.h.
3.3.4. Hệ số khuyếch tán axit salisilic của màng PVA/TB
Hệ số khuếch tán axit salicylic được xác định bằng cách tính toán và
tìm ra nồng độ axit salicylic tại 2 khoang thử nghiệm. Lập đồ thị biểu diễn
hàm lượng salicylic ở khoang 1 và khoang 2 theo thời gian và xây dựng đồ
thị -lnX theo thời gian, -lnX được tính theo công thức:
–lnX= -ln [{C
1
(t) –C
2
(t)}/{ C
1
(0) –C
2
(0)}]
Hình 3.18 Đồ thị biểu diễn hàm
Hình 3.19 Đồ thị xác định hệ số
16
lượng axit salicylic ở khoang 1 và
khoang 2 theo thời gian
khuếch tán axit salicylic
Áp dụng công thức tính hệ số khuếch tán (D) theo giá trị nồng độ trong
hai khoang bằng theo phương trình cân bằng, hệ số khuếch tán của màng
PVA/TB đã được xác định là 4,15.10
-6
cm

2
/s, điều này chứng tỏ màng
PVA/TB có khả năng thẩm thấu cao các chất có chứa nhóm chức cồng
kềnh.
3.3.5. Các yếu tố ảnh hưởng đến độ trương của màng PVA/TB
Do màng PVA/TB có cấu trúc mạng lưới nên có khả năng trương trong
dung môi, làm màng PVA/TB có khả năng giữ ẩm, tránh mất nước và các
chất điện giải bề mặt cho các vết thương mất da, tạo điều kiện cho quá
trình hồi phục, giảm đau rát cho bệnh nhân và mau lành vết thương. Vì đây
là đặc trưng nổi bật của màng PVA/TB nên các yếu tố ảnh hưởng đến độ
trương của màng đã được nghiên cứu kỹ lưỡng như: ảnh hưởng của mật
độ phân bố lưới, khối lượng phân tử trung bình giữa hai nút lưới, nhiệt độ,
thời gian ngâm và môi trường pH.
3.3.5.1 Ảnh hưởng của mật độ phân bố lưới và khối lượng phân tử
giữa hai nút lưới (M
c
) đến độ trương của màng PVA/TB
Kết quả từ hình 3.20 và hình 3.21 cho thây: khi mật độ khâu mạng
tăng từ 0,707.10
4
mol/cm
3
lên 5,935.10
4
mol/cm
3
; độ trương của màng
giảm từ 295,5% xuống 145,8%. Nguyên nhân là do mật độ khâu mạch
càng tăng, khoảng cách giữa các nút lưới càng giảm, dẫn đến độ trương
càng giảm. Từ hình 3.22 cho thây: khi KLPT trung bình giữa hai nút lưới

(M
c
) tăng từ 1070g/mol lên 8985 g/mol; độ trương của màng tăng từ
145,8% lên 295,5%. Nguyên nhân là do KLPT trung bình giữa hai nút lưới
tăng, khoảng cách giữa các phân tử càng tăng, dẫn đến độ trương càng
tăng.
Hình 3.20 Ảnh hưởng của mật
độ phân bố lưới đến độ trương của
màng PVA/TB
Hình 3.21 Ảnh hưởng của KLPT
trung bình giữa hai nút lưới đến độ
trương của màng PVA/TB
17
3.3.5.2 Ảnh hưởng của nhiệt độ đến độ trương của màng PVA/TB
Kết quả đo độ trương nở của màng PVA và màng PVA/Tinh
bột/Glyxerin (tỷ lệ PVA/TB/GL= 80/20/30 PTL), sử dụng glutaraldehyt
làm tác nhân tạo lưới hàm lượng 0,3% sau 24 giờ ngâm trong nước được
biểu diễn trong bảng 3.14.
Bảng 3.14 Ảnh hưởng của nhiệt độ đến độ trương
của màng PVA/TB
STT
Nhiệt độ,
o
C
Độ trương của
màng PVA xơ, %
Độ trương của màng
PVA biến tính tinh bột,
%
1

30
128,5
197,5
2
35
135,6
239,7
3
40
145,9
245,9
4
45
162,8
295,7
Từ kết quả bảng 3.14 cho thấy: khi ngâm mẫu trong nước ở nhiệt độ
tăng dần từ 30
o
C lên 45
o
C, độ trương của màng PVA xơ tăng từ 128,5%
lên 162,8%, độ trương của màng PVA biến tính tinh bột tăng từ 197,5%
lên 295,7%. So sánh kết quả cho thấy độ trương của màng PVA biến tính
tinh bột có giá trị cao hơn độ trương của màng PVA.
3.3.5.3 Mối liên hệ giữa môi trường pH và độ trương của màng
PVA/TB
Màng cắt theo kích thước tiêu chuẩn hình chữ nhật 1x12cm, được
ngâm trực tiếp trong dung dịch pH = 3,5, 7, 9 ở nhiệt độ phòng, trong 72
giờ. Mẫu sau khi trương được sấy khô ở 37
o

C hút chân không đến khối
lượng không đổi. Độ trương cân bằng được trình bày trong hình 3.22.
Từ hình 3.22 cho thấy: độ trương của mẫu PVA/TB tăng dần từ
175,5% đến 214% ứng với giá trị pH từ 3 đến 11. Trong môi trường kiềm
độ trương của vật liệu PVA/TB cao hơn trong môi trường axit. Ở dung
dịch có pH=9 độ trương của mẫu màng PVA/TB đạt được giá trị cao là
212,5%. Thí nghiệm tương tự tại 3 nhiệt độ khác nhau, sử dụng themostat
để điều chỉnh nhiệt độ. Kết quả cho thấy: tại cùng một môi trường pH, khi
nhiệt độ tăng lên cũng làm khả năng trương của mẫu tăng theo.
18
Hình 3.22 Độ trương của vật liệu PVA biến tính tinh bột theo môi
trường pH
3.4. Sự thủy phân invitro của màng PVA biến tính tinh bột
3.4.1. Sự thay đổi tính chất cơ lý của màng PVA biến tính tinh bột
Bảng 3.16 Sự thay đổi tính chất cơ lý của màng PVA biến tính tinh
bột
Tên
mẫu
Thời gian ngâm mẫu
trong nước, [tuần]
Độ bền kéo,
[MPa]
Độ dãn
dài, [%]
Độ bền kháng
thủng, MPa]
T1
0
29,5
520,9

54,8
T2
2
28,8
499,7
48,9
T3
4
27,6
435,6
43,5
T4
6
26,5
356,9
39,2
T5
8
24,5
294,6
35,5
T6
10
23,4
231,8
28,1
T7
12
22,9
198,7

24,6
Từ bảng 3.16 cho thấy: tính chất cơ lý của màng PVA/TB giảm dần khi
thời gian ngâm mẫu trong nước tăng lên. Cụ thể là: khi thời gian ngâm
mẫu tăng từ 0 tuần lên 12 tuần độ bền kéo giảm từ 29,5MPa xuống 22,9
MPa; độ bền kháng thủng giảm từ 54,8MPa giảm xuống còn 24,6 MPa; độ
dãn dài giảm từ 520,9% xuống còn 198,7%. Điều này xảy ra là do mẫu
màng PVA/TB bị thủy phân làm đứt các liên kết mạch đại phân tử nên tính
chất cơ lý của màng PVA/TB bị giảm dần.
3.4.2. Sự thay đổi pH môi trường của màng PVA/TB theo thời gian
ngâm mẫu
Các mẫu có kích thước tiêu chuẩn, được ngâm trong môi trường phân
hủy invitro có pH ban đầu là 7,4. Theo thời gian định kỳ 2 tuần một lần
tiến hành đo lại để xác định pH.
19
Hình 3.23 Sự thay đổi pH môi trường ngâm màng PVA và màng
PVA/TB theo thời gian
. Hình 3.23 biểu diễn sự thay đổi độ pH của môi trường pH ngâm màng
PVA và màng PVA/TB theo thời gian, cho thấy: khi ngâm mẫu từ 0 đến 12
tuần, độ pH môi trường ngâm màng PVA tăng dần từ 7,40 lên 8,8; nhưng
độ pH môi trường ngâm màng PVA/TB lại giảm từ 7,40 xuống còn 5,58.
Tốc độ thay đổi môi trường pH ngâm hai màng xảy ra nhanh ứng với
khoảng thời gian từ 2 đến 8 tuần. Sự thay đổi pH của môi trường phân hủy
ngâm màng PVA là do sự thủy phân của màng sinh ra các loại ancol phân
tử thấp. Còn sự thay đổi pH của môi trường phân hủy ngâm màng PVA/TB
là do sự thủy phân làm đứt các liên kết ngang giữa GA nối mạch PVA với
tinh bột tạo các loại axit hữu cơ thấp phân tử nên độ pH giảm dần
3.4.3.Xác định sản phẩm của sự phân hủy thủy phân
Hình 3.24 Phổ GC sản phẩm phân hủy của màng PVA/TB sau 40 ngày
Kết quả phân tích sản phẩm phân hủy từ hình 3.24 cho thấy các hợp chất
khối lượng phân tử thấp hình thành trong suốt quá trình phân hủy thủy phân, so sánh

với phổ chuẩn các chất thấp phân tử chủ yếu là etanol (có đỉnh píc tại 9,18 phút;
9,607 phút), nước (có đỉnh píc tại 4,084 phút;), cacbonyl, cacbon dioxit ( có đỉnh píc
20
tại 10,452 phút; 10,852 phút), Sự nghiên cứu và xác định sản phẩm phân hủy là rất
quan trọng, cho phép dự báo khả năng phân hủy và tính tương hợp sinh học của
màng PVA biến tính tinh bột.
3.4.4. Độ tổn hao khối lượng của màng PVA biến tính tinh bột
Hình 3.25 Độ tổn
hao khối lượng
của màng
PVA/TB theo
thời gian.
Từ hình 3.25 cho thấy: Khi thời gian ngâm mẫu màng PVA/TB trong nước
tăng từ 0 đến 60 ngày, độ tổn hao khối lượng tăng từ 0 lên 28,5%. Độ tổn
hao khối lượng của màng tăng nhanh trong khoảng 45 ngày, sau đó tăng
chậm dần là do các mạch polyme cấu trúc lưới thưa bị phân hủy trước,
cuối cùng còn lại phần polyme lưới đặc sít khó phân hủy hoặc rất chậm.
3.5. Các chỉ tiêu sinh hóa của màng PVA biến tính tinh bột
3.5.1 Xác định các chỉ tiêu về hàm lượng kim loại nặng
Kết quả từ bảng 3.17 cho thấy: Các chỉ tiêu cơ bản về về hàm lượng
kim loại nặng của các mẫu màng PVA/TB đều đáp ứng được yêu cầu
giới hạn ô nhiễm kim loại nặng của Bộ Y tế.
Bảng 3.17 Hàm lượng kim loại nặng của màng PVA/TB
STT
Tên chỉ tiêu
Hàm lượng kim loại nặng
[ppm]
Mức giới hạn
cho phép theo
QCVN 8-

1:2011/BYT
Mẫu 1
Mẫu 2
Mẫu 3
Trung
bình
1
Thủy ngân(Hg)
0,01
0,01
0,01
0,010
< 0,05
2
Antimony (Sb)
0,05
0,03
0,04
0,040
<0,05
3
Asen (As)
0,02
0,01
0,01
0,013
< 0,5
4
Cadmi (Cd)
0,01

0,01
0,01
0,010
< 0,1
5
Chì (Pb)
0,03
0,04
0,04
0,037
< 0,2
6
Thiếc (Sn)
0,11
0,10
0,11
0,107
< 250
7
Kẽm (Zn)
0,09
0,08
0,08
0,083
-
21
3.5.2 Xác định các chỉ tiêu vô trùng của màng
Các mẫu màng PVA/TB sau khi chế tạo được đóng gói và đem đi khử
trùng bằng tia γ liều lượng 15 kGy, trong 10 giờ rồi đem đi thử độ vô
khuẩn tại Trung tâm Kỹ thuật 1 – Tổng cục Tiêu chuẩn Đo lường Chất

lượng, Số 8, Hoàng Quốc Việt, Hà Nội và Trung tâm Phát triển Công nghệ
Cao – Viện Công nghệ Môi Trường, 18 Hoàng Quốc Việt – Cầu Giấy – Hà
Nội. Kết quả kiểm tra độ vô khuẩn được trình bày trong bảng 3.22.
Bảng 3.22 Kết quả thử các chỉ tiêu vi sinh vật của màng sinh học
trên cơ sở PVA biến tính tinh bột
TT
Tên chỉ tiêu
Phương pháp
thử
Kết quả
Mức giới hạn cho
phép theo quy
định của Bộ Y tế
(Dược điển VN4)
1
Tổng vi khuẩn hiếu
khí, CFU/100cm
2
TCVN6972/2001
Không
phát hiện
Không được phép
2
Tổng nấm mốc, men,
CFU/100cm
2
TCVN6972/2001
Không
phát hiện
Không được phép

3
E.coli/100cm
2
ISO7251/2005
Không
phát hiện
Không được phép
4
S.aureus (tụ cầu
khuẩn mủ vàng)
TCVN6972/2001
Không
phát hiện
Không được phép
5
P.aeruginosa (trực
khuẩn mủ xanh)
TCVN6972/2001
Không
phát hiện
Không được phép
Kiểm tra độ vô khuẩn và định lượng các vi sinh vật cho thấy màng
PVA/TB sau khi khử trùng bằng tia γ liều lượng 15 kGy, trong 10 giờ đều
đạt tiêu chuẩn theo dược điển Việt Nam 2002. Từ bảng cho thấy các chỉ
tiêu cơ bản về độ an toàn vi sinh vật về đều đảm bảo được yêu cầu vô
khuẩn đối với màng che phủ vết thương theo quy định của Bộ Y tế (Dược
điển VN4)
3.6 Các điều kiện công nghệ tối ưu chế tạo màng sinh học PVA/TB
Trên cơ sở tiến hành một loạt thí nghiệm khảo sát các điều kiện công
nghệ tới quá trình tạo màng và tính chất của sản phẩm đã lựa chọn được

phương pháp cán tráng để tạo màng PVA/TB. Các điều kiện công nghệ tối
ưu đã được trình bày trong bảng 3.25.
Bảng 3.25 Các điều kiện công nghệ tồi ưu chế tạo màng sinh học
PVA/TB
STT
Các điều kiện công nghệ
Đơn vị
Giá trị
1
Nồng độ dung dịch
[%]
10 -15
22
2
Nhiệt độ sấy
[
o
C]
50
3
Thời gian sấy màng
Giờ
8
4
Cường độ chiếu xạ tia γ (liều xạ)
kGy
15
5
Thời gian chiếu xạ
Giờ

10
+ Quy trình tổng hợp và chế tạo màng polyme sinh học trên cơ sở PVA
biến tính với tinh bột.
- Bước 1: Tinh bột sắn được cắt mạch bằng axit HCl 0,5M tại 50
o
C,
khối lượng tinh bột/ nước = 1/3. Hỗn hợp được khuấy trong 6 giờ, sau đó
được để lắng, rửa và trung hoà bằng NaOH 0,1N đến pH = 7. Tinh bột biến
tính được lọc trong hút chân không, sau đó sấy ở 50
0
C trong chân không đến
khi đạt được khối lượng không đổi.
- Bước 2: Hỗn hợp gồm PVA xơ, tinh bột, glyxerin được tính theo %
khối lượng được cho vào bình cầu 3 cổ có sinh hàn nước hồi lưu, thời gian
khuấy khoảng 1 giờ để tạo dung dịch đồng nhất trong suốt. Sau đó, nhỏ
giọt từ từ vào bình cầu hỗn hợp dung dịch glutaraldehyt 5% và dung dịch
0,05 % HCl 0,1N. phản ứng tiếp tục ở 80
o
C, trong 3 giờ.
- Bước 3 : Sản phẩm của giai đoạn tạo lưới được cán tráng phủ lớp mỏng
theo phương pháp tráng màng dung dịch trên kính, rồi được đưa vào hệ
thống sấy khô ở nhiệt độ 50
o
C dưới điều kiện chân không (120mmHg).
- Bước 4: Các màng tạo thành được cắt theo các kích thước tiêu chuẩn,
đem xác định các tiêu chuẩn chất lượng rồi đóng gói, bảo quản trong túi PE,
và được tiệt trùng bằng bức xạ gamma.
Từ các kết quả thu được cho thấy màng PVA biến tính tinh bột hoàn
toàn có thể áp dụng vào thực tế. Tuy nhiên, để đưa sản phẩm vào ứng dụng
thực tế, việc triển khai thử nghiệm thực tế trên cơ thể động vật (Thỏ) một

cách chi tiết bài bản là rất cần thiết
3.7. Thử nghiệm màng PVA biến tính tinh bột trên động vật
3.7.1 Độ kích ứng da
Kết quả tính điểm về chỉ số ban đỏ và phù nền trên da thỏ trong và
đối chiếu điểm kích ứng với các mức độ qui định cho thấy độ kích ứng da
của màng PVA/TB là không đáng kể.
3.7.2 Đánh giá khả năng phục hồi vết thương của màng PVA/TB
Khi sử dụng màng PVA/TB để xử lý chữa trị cho thỏ, kết quả cho
thấy vết thương bỏng khô, không bị nhiễm trùng, có khả năng hồi phục
nhanh, sau 12 ngày đường kính vết thương giảm từ 30mm xuống 12,2mm,
tức là đường kính co lại 59,3%, điều này chứng tỏ màng sinh học PVA/TB
giúp vết thương hạn chế nhiễm trùng, giữ được độ ẩm thích hợp, giảm mất
nước và chất điện giải bề mặt của vết thương thỏ từ đó giúp rút ngắn được
23
thời gian điều trị. Kết quả nghiên cứu màng PVA biến tính với tinh bột trên
động vật cho thấy: Tất cả các chỉ số theo dõi về tình trạng chung, cân
nặng, chức năng tạo máu, chức năng gan, chức năng thận đều nằm trong
giới hạn bình thường, không có sự khác biệt rõ rệt so với lô chứng. Điều
này chứng tỏ màng PVA/TB không có độc tính khi đắp lên vết thương.
KẾT LUẬN
1. Đã xác định được đơn phối liệu và các điều kiện công nghệ tối ưu dể
tổng hợp PVA biến tính tinh bột
+ Tỷ lệ PVA/TB/Gl = 80/20/30 phần khối lượng, sử dụng chất khâu
mạch glutaraldehyt là 0,3%; Xúc tác HCl 0,1N với hàm lượng là
0,05%; nhiệt độ phản ứng là 80
o
C, thời gian tạo lưới là 3 giờ; tốc độ
khuấy là 400 vòng/phút. Màng PVA/TB độ bền kéo đứt cao đạt
29,5MPa; độ dãn dài khi đứt đạt 520,8%, độ bền kháng thủng 54,8MPa.
2. Kết quả nghiên cứu đặc trưng cấu trúc của màng PVA biến tính tinh

bột
+ Phân tích phổ hồng ngoại màng PVA/TB cho thấy glutaraldehyt đã
tham gia trong phản ứng tạo liên kết ngang giữa PVA với tinh bột.
Phân tích phổ NMR của màng PVA biến tính tinh bột xuất hiện 3
nhóm tín hiệu đặc trưng cho proton trong nhóm–CH
2
–CH
2
–CH
2
- của
glutaraldehyt.
+ Phân tích phổ XRD cho thấy các tinh thể của màng PVA/TB chủ yếu
hình thành trên cơ sở PVA, cường độ píc đặc trưng của màng PVA/TB
tại góc nhiễu xạ 19,6
o
.
+ Khoảng nhiệt độ hóa thủy tinh của màng PVA biến tính tinh bột giảm
xuống còn là 74-75
o
C, khoảng nhiệt độ chảy mềm là 190
o
– 210
o
C;
khi nhiệt độ > 220
o
C thì xảy ra quá trình phân hủy polyme PVA/TB và
đến nhiệt độ trên 400
o

C thì màng phân hủy nhiệt gần hết.
3. Mối liên hệ giữa cấu trúc mạng lưới sử dụng chất khâu mạch GA đến
tính chất cơ lý của màng PVA/TB như sau:
+ Khi hàm lượng GA tăng từ 0,1% lên 0,3%, KLPT giữa hai nút mạng
giảm nhanh từ 8985 g/mol xuống 1950 g/mol, kích thước lưới giảm
nhanh từ 513A
o
xuống 227A
o
. Khi khối lượng phân tử trung bình giữa
các nút lưới giảm từ 8985g/mol xuống 1070g/mol, độ kết tinh của
màng PVA/TB tăng từ 22% lên 78,6%; khối lượng riêng của màng
PVA/TB tăng từ 1,285g/cm
3
lên 1,328g/cm
3
.
+ Màng PVA/TB cấu trúc dạng mạng lưới nên khả năng thẩm thấu hơi
nước tốt hơn so với màng PVA đơn thuần không có tinh bột.
+ Hệ số khuếch tán của màng PVA/TB: 4,15.10
-6
cm
2
/s, chứng tỏ màng
có khả năng thẩm thấu các phân tử có cấu trúc cồng kềnh.
24
4. Kết quả nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến độ trương của màng
PVA biến tính tinh bột:
+ Khi mật độ khâu mạng tăng từ 0,707.10
4

mol/cm
3
lên 5,935.10
4
mol/cm
3
, độ trương của màng giảm từ 295,5% xuống 145,8%.
+ Độ trương của màng PVA biến tính tinh bột tăng 51,2% sau 10 ngày
ngâm mẫu. Khi tiếp tục tăng thời gian ngâm mẫu từ 10 lên 35 ngày, độ
trương của màng polyme PVA/TB có xu hướng tăng không đáng kể từ
268,6% lên 269,5%. Độ trương của mẫu PVA/TB tăng dần từ 175,5%
đến 214% ứng với giá trị pH từ 3 đến 11.
5. Đã xác định sự thủy phân invitro của màng PVA biến tính tinh bột.
+ Khi thời gian ngâm mẫu màng trong môi trường invitro tăng, tính chất
cơ lý của màng bị suy giảm, cấu trúc bề mặt vật liệu đã bị biến đổi
mạnh. Trong môi trường invitro, tốc độ thay đổi độ pH của môi
trường ngâm màng xảy ra nhanh ứng với khoảng thời gian từ 2 đến 8
tuần.
6. Đã xác định được các được điều kiện công nghệ chế tạo màng sinh
học PVA biến tính tinh bột :
+ Phương pháp chế tạo thích hợp là phương pháp cán tráng, nồng độ dung
dịch 12%, nhiệt độ sấy 50
o
C trong 8 giờ dưới điều kiện chân không
(~120mmHg). Điều kiện khử trùng là sử dụng phương pháp bức xạ tia
γ, liều xạ 15kGy, trong 10 giờ. Quy trình công nghệ chế tạo màng
PVA/TB đạt được độ ổn định cao.
+ Các chỉ tiêu sinh hóa về hàm lượng kim loại nặng, về các chỉ tiêu vô
trùng, đều đạt trong giới hạn cho phép theo các quy định của Bộ Y tế
(Dược điển VN4).

7. Kết quả thử nghiệm màng PVA biến tính tinh bột trên động vật :
+ Khi sử dụng màng PVA/TB trên thỏ cho thấy: vết thương bỏng khô,
không bị nhiễm trùng, có khả năng hồi phục nhanh, sau 12 ngày đường
kính vết thương co lại 59,3%. Điều này chứng tỏ màng sinh học
PVA/TB giúp vết thương hạn chế nhiễm trùng, giữ được độ ẩm thích
hợp, giảm mất nước và chất điện giải bề mặt của vết thương thỏ từ đó
giúp rút ngắn được thời gian điều trị.
+ Thử nghiệm màng PVA biến tính tinh bột trong quá trình xử lý vết
thương trên thỏ cho thấy: màng không gây kích ứng da, không có độc
tính, vết thương mau khô, không bị nhiễm trùng, có khả năng phục hồi
vết thương nhanh, rút ngắn thời gian điều trị.
Những kết quả nghiên cứu bước đầu ứng dụng màng PVA biến tính
tinh bột chữa trị vết thương trên thỏ đã mở ra khả năng sử dụng loại
màng này làm màng thay thế da trong tương lai.