Hoạch định chiến lược marketing cho công ty dịch vụ viễn thông giai đoạn 2008 2012

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

NGUYỄN THỊ LAN ANH

HOẠCH ĐỊNH CHIẾN LƯỢC MARKETING CHO CÔNG TY DỊCH
VỤ VIỄN THÔNG GIAI ĐOẠN 2008 -2012

LUẬN VĂN THẠC SĨ
NGÀNH QUẢN TRỊ KINH DOANH

Hà Nội, 2007


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

NGUYỄN THỊ LAN ANH

HOẠCH ĐỊNH CHIẾN LƯỢC MARKETING CHO CÔNG TY DỊCH VỤ
VIỄN THÔNG GIAI ĐOẠN 2008 -2012

LUẬN VĂN THẠC SĨ
NGÀNH QUẢN TRỊ KINH DOANH

NGƯỜI HƯỚNG DẪN:
TS NGUYỄN THỊ NGỌC THUẬN

Hà Nội, 2007

Lời cảm ơn
Với lòng biết ơn sâu sắc, em xin chân thành cảm ơn TS.
Trần Đại Lâm đã tận tình hướng dẫn cũng như tạo mọi điều
kiện thuận lợi giúp đỡ em trong suốt quá trình làm luận văn.
Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn tới các thày, cô giáo trong Bộ
môn Hóa Vô cơ - Đại cương - Khoa Công nghệ Hóa học
Trường Đại học Bách khoa Hà nội đã giúp đỡ và tạo điều
kiện thuận lợi cho tôi trong quá trình làm luận văn này.
Tôi cũng xin trân trọng cảm ơn các thày, cô giáo thuộc
phòng thí nghiệm Hữu cơ - Hóa dầu, khoa Công nghệ Hóa
học, Trung tâm Đào tạo và Bồi dỡng Sau Đại Học, Trung
tâm vật liệu ITIMS Trường Đại học Bách Khoa Hà nội,
Trung tâm Khoa học Vật liệu - Trường Đại học Khoa học Tự
nhiên - Đại học Quốc gia Hà nội đã giúp đỡ tôi thực hiện đề tài
nghiên cứu của mình.
Cuối cùng tôi xin cảm ơn gia đình cùng đồng nghiệp, bạn
bè đã giúp đỡ, động viên và tạo điều kiện cho tôi hoàn thành tốt
luận văn này.
Hà nội, tháng 10 - 2007
Học viên
Nguyễn thị Lan Anh


Danh mục các chữ viết tắt

ACP

: Amôphôt Canxiphôtphat

CS

: Chitosan

DCPD

: Di canxiphôtphat dihydrate

DADHF

: Hiệp hội sức khỏe nha khoa Mỹ

CNXH

: Công nghệ xạ hiếm

EPD

: Phương pháp điện di

HAp

: Hydrôxyapaptit

OCP

: Octa canxiphôtphat

-TCP

: - Tri canxiphôtphat

-TCP

: - Tri canxiphôtphat

Te TCP

: Tetra canxiphôtphat

PVA

: Poly vinyl ancol

KHCN

: Khoa học công nghệ

NIST

: Viện Công nghệ và Tiêu chuẩn Quốc gia

NLNTVN

: Năng lượng nguyyên tử Việt nam

IR

: Phổ hồng ngoại

XRD

: Nhiễu xạ tia X

SEM

: Phương pháp kính hiển vi điện tử quét

TEM

: Phương pháp kính hiển vi điện tử truyền qua


Mục lục
Danh mục các chữ viết tắt
Mở đầu ........................................................................................................ 1
Chương I: Tổng quan ......................................................................... 2
I.1. Tổng quan về vật liệu thay thế xương ................................................... 2
I.2. ứng dụng của các muối canxiphotphat trong lĩnh vực thay thế xương ... 8
I.3. Các phương pháp tổng hợp và ứng dụng của HAp ............................. 10

I.3.1. ứng dụng của HAp ...................................................................... 10

I.3.2. Các phương pháp tổng hợp HAp ................................................. 16
I.3.2.1. Phương pháp vật lý ......................................................... 16

I.3.2.2. Phương pháp hóa học ..................................................... 16

I.3.2.3. Phương pháp hóa nhiệt ................................................... 28

I.3.2.4. Phương pháp cơ học-hóa học ......................................... 29

I.4. Tình hình nghiên cứu trong nước .......................................................... 30

I.4.1. Tình hình nghiên cứu vật liệu thay thế xương ....................................... 30

I.4.2. Tình hình nghiên cứu vật liệu HAp........................................................ 31
I.5. Nhận định chung và xác định mục tiêu ................................................ 32

I.6. Tính thực tiễn cuả luận văn ................................................................... 33

I.6.1. Nội dung của luận văn ........................................................................... 33
I.6.2. Tính thực tiễn của luận văn .................................................................... 33

Chương II: Thực nghiệm................................................................... 34
II.1. Quy trình thực nghiệm ......................................................................... 34
II.1.1. Chế tạo bột nano HAp .......................................................................... 34
II.1.2. Chế tạo gốm HAp ................................................................................. 35
II.2. Phương pháp nghiên cứu xác định đặc trưng cấu trúc của vật liệu
nano HAp ............................................................................................ 36


II.2.1. Phương pháp phổ hồng ngoại (IR) ............................................. 36
II.2.2. Phương pháp nhiễu xạ tia X (XRD) ........................................... 39

II.2.3. Phương pháp kính hiển vi điện tử ............................................... 41

II.2.3.1. Phương pháp kính hiển vi điện tử quét (SEM) ..................... 41
II.2.3.2. Phương pháp kính hiển vi điện tử truyền qua (TEM) ........... 43

CHƯƠNG III: Kết quả và thảo luận .................................. 45

III.1. Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng trong quá trình tổng hợp bột
nano HAp ............................................................................................... 45
III.1.1. Khảo sát ảnh hưởng của tỷ lệ Ca/P đến kích thước hạt trung

bình của bột HAp ..................................................................... 45

II.1.2. Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ phản ứng đến kích thước hạt

trung bình của bột HAp ............................................................. 48

III.1.3. Khảo sát ảnh hưởng của thời gian già hóa đến kích thước hạt

trung bình của bột HAp ............................................................. 51

III.1.4. Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ nung đến kích thước hạt

trung bình của bột HAp ............................................................. 54
III.2. Nghiên cứu chế tạo và đặc trưng gốm HAp ...................................... 61
III.2.1. Thành phần gốm HAp ......................................................................... 61
III.2.2. Cấu trúc gốm HAp .................................................................... 64

III.2.3. Cấu trúc bề mặt và mao quản gốm HAp ................................... 67
Kết luận .................................................................................................... 69
Hướng nghiên cứu tếp theo ......................................................... 70
Tài liệu tham khảo .................................................................71


Đại học Bách khoa Hà nội

1

Luận văn thạc sĩ khoa học

Mở đầu

Khoa học và công nghệ nano đang được phát triển rất sôi động trên thế

giới. Sự ra đời của công nghệ vật liệu này đang hứa hẹn những tiến bộ vượt
bậc trong toàn bộ nền sản xuất của cải vật chất, nâng cao chất lượng cuộc

sống con người. Những tiến bộ đó chính là việc sáng tạo ra những công nghệ,
sản phẩm mới có tính năng vượt trội so với các sản phẩm đang tiêu thụ trên thị
trường hoặc tìm ra vật liệu mới có kích thước nhỏ hơn, hoạt động nhanh hơn

như là có thể thay thế, sửa chữa những khuyết tật xương. Theo dự báo, nhờ có

công nghệ nano, con người sẽ tạo ra các vật liệu y sinh sử dụng trong lĩnh vực

y học. Có thể coi đây là một cuộc cách mạng ứng dụng công nghệ sinh học
vào việc chăm sóc sức khỏe cộng đồng. Trên cùng một nền tảng công nghệ có

thể phát triển tạo nhiều sản phẩm khác nhau phục vụ với các mục đích khác
nhau.

Hydroxyapatit (HAp) và vật liệu gốm HAp được sử dụng chủ yếu trong

các phẫu thuật ghép xương, chỉnh hình và đã đạt đến giới hạn của sự phát triển

về vật liệu thay thế xương. Bởi đây là loại vật liệu y sinh có hoạt tính sinh học
và tương thích sinh học tuyệt vời nhất [6].

Cho đến nay, công nghệ vật liệu y sinh đang là vấn đề được nhiều nhà

khoa học tập trung nghiên cứu. Vì vậy việc nghiên cứu tổng hợp bột HAp,

gốm xốp HAp và thử tính tương thích sinh học của sản phẩm là một kỹ thuật

rất tinh vi và phức tạp có ý nghĩa lớn trong thực tế.

Trong luận văn này chúng tôi đặt vấn đề nghiên cứu tổng hợp bột nano

HAp theo phương pháp kết tủa, khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình
tổng hợp bột HAp và bước đầu chế tạo gốm xốp HAp dùng cho các nghiên
cứu tiếp theo.

Nguyễn thị Lan Anh

Ngành Công nghệ Hóa học


Đại học Bách khoa Hà nội

2

Luận văn thạc sĩ khoa học

CHNG I: TNG QUAN
I.1. Tổng quan về vật liệu thay thế xương.

Sự ra đời của gốm y sinh đã được loài người ghi nhận như là một cuộc

cách mạng trong lĩnh vực khoa học vật liệu. Thành công này đã góp phần thiết
thực vào việc nâng cao chất lượng cuộc sống của con người. Các phẫu thuật

ghép xương, chỉnh hình xương đã đạt đến giới hạn của sự hoàn thiện nhờ ứng
dụng các loại chi tiết ghép là gốm y sinh, đặc biệt là gốm y sinh họ HA. Có
thể nói được điều này bởi vì gốm HA là loại vật liệu có hoạt tính sinh học, có
tính tương thích sinh học tốt nhất so với tất cả các vật liệu y sinh mà các nhà y
học đã sử dụng cho ghép xương và chữa xương.

Vật liệu y sinh được sử dụng trong phẫu thuật xương và chỉnh hình gồm

các loại sau:

- Các vật liệu trơ với phản ứng cơ thể được sử dụng như các chi tết cố định

xương. Thuộc loại này bao gồm các hợp kim như thép không gỉ 316L, hợp
kim Co-Cr, fib cacbon, gốm ô-xít nhôm, hợp kim titan Ti6Al4V.

- Các loại vật liệu có tính tương thích sinh học trong chừng mực nhất

định như: Polyme y sinh, thủy tinh y sinh, gốm thủy tinh y sinh.

- Các loại vật liệu có hoạt tính sinh học cao, có thành phần và hình thái

cấu trúc gần với thành phần khoáng của xương và vi cấu trúc xương người.
Các loại vật liệu này là gốm HA và gốm dẫn xuất của HA, gốm trên cơ sở

-TCP sử dụng cho mục đích tái sinh xương.

Trên thế giới vật liệu y sinh có tính tương thích sinh học đã dược sử

dụng từ lâu. Năm 1265, một nhà phẫu thuật người Ai cập đã dùng xương cá để

ghép nối vào chỗ khuyết tật của xương người. Năm 1668 một nhà phẫu thuật
châu Âu có tên là Myth Meekeren đã dùng xương chó để ghép cho một chỗ

khuyết tật xương của một tín đồ thiên chúa giáo. Ca phẫu thuật đã thành công

tốt đẹp, vết thương đã lành nhưng tín đồ này đã bị cấm vào nhà thờ bởi đã

mang trong cơ thể một dị vật là xương chó. Vì không muốn đoạn tuyệt với

Nguyễn thị Lan Anh

Ngành Công nghệ Hóa học


Đại học Bách khoa Hà nội

3

Luận văn thạc sĩ khoa học

tín ngưỡng của mình, bệnh nhân đành làm phẫu thuật ngược là trở lại chấn
thương, vứt bỏ cái dị vật đã giúp mình lành lặn. Năm 1887 Bircher dùng ngà

voi, năm 1955 S.Peer dùng sừng bò và năm 1988 Auchincloss dùng xương bò
làm chi tiết ghép cho xương người. Đó là các ca ghép xương người bằng

xương động vật, ngay cả nhiều ca ghép xương được thực hiện nhờ dùng xương
đồng loại. Ngoài ra các vật liệu y sinh khác như hợp kim, kim loại, polyme y

sinh, thủy tinh sinh học cũng được các nhà y học trên thế giới sử dụng từ lâu
và rất phong phú.

Trong các vật liệu trên vật liệu y sinh gốm HA và gốm dẫn xuất của HA

có tính chất ưu việt đặc biệt. Tuy nhiên có lẽ do giá các vật liệu này còn quá

cao nên mặc dù đây là vật liệu tốt nhất nhưng chưa được các nhà phẫu thuật
Việt Nam sử dụng trong điều trị. Với nhu cầu không ngừng nâng cao chất

lượng cuộc sống, đã đến lúc xã hội yêu cầu các nhà y học, các nhà khoa học
phải nhanh chóng đưa loại vật liệu y học gốm HA vào sử dụng ở nước ta.

Trong luận văn này chúng tôi nghiên cứu tổng hợp bột HA, tạo gốm HA,

bước đầu tổng hợp vật liệu thay thế xương từ các muối chứa Ca, P.

Cỏc apatite caxiphotphat l hp cht bn hoỏ, cú thnh phn tng t
cỏc cht khoỏng trong xng. Canxiphosphat tn ti nhiu dng khỏc nhau,
tựy thuc vo t l Ca/P m ta cú cỏc pha khỏc nhau. Mt s pha ca canxi
phụtphat c ch ra trong bng I.1 S hỡnh thnh cỏc pha ph thuc v cỏc
yu t nh: t l Ca/P, pH, s hin din ca nc, nhit v tinh khit
ca sn phm. iu chnh cỏc yu t trờn ta s thu c cỏc pha nh mong
mun. Canxiphosphat cú cha cỏc ion thng thy trong mụi trng sinh lớ.
iu ny ó to s tng thớch sinh hc cao ca vt liu. Ngoi ra, vt liu
loi ny cú kh nng chng li s tn cụng ca vi khun, s thay i pH v
iu kin dung mụi.

Tuy nhiờn, nhúm vt liu canxiphotphat cú tớnh bn c thp, din tớch b
mt riờng nh (2 - 5 m2/g) v liờn kt gia cỏc tinh th bn cht. Trong khi ú,

Nguyễn thị Lan Anh

Ngành Công nghệ Hóa học


4

Đại học Bách khoa Hà nội

Luận văn thạc sĩ khoa học

cỏc thnh phn khoỏng trong xng (kớch thc nano) cú din tớch b mt riờng
ln, chỳng c phỏt trin trong mụi trng hu c, liờn kt gia cỏc tinh th

lng lẻo. c im ny ó to s khỏc nhau v kh nng hp th ca chỳng.
Bng I.1 Cỏc pha ca canxi phụtphat
T l

Pha

Ca/P

canxiphotphat

Cụng thc phõn t

Dng tinh th

Nhúm
khụng gian

Sỏu phng
1.67

Hydroxyapatite

Ca 10 (PO 4 ) 6 (OH) 2

HAp

a = 9.43

P6 3 /m

b = 9.43
c = 6.88
Tam t

1.33

Octacalcium

Ca 4 H(PO 4 ) 3 .2.5H 2

a = 19.69 = 90.15

phosphate,

O

b = 9.52 = 92.45

OCP

1

c = 6.83

= 08.65

Dicalcium

n t

phosphate

a = 5.18

dihydrate,

CaHPO 4 .2H 2 O

DCPD

P1

b = 15.18

C2/c

c = 6.24
=116.42

(Brushite)

n t
-Tricalcium
1.5

phosphate,

a = 12.89
-Ca 3 (PO 4 ) 2

-TCP

b = 27.28

P2 1 /a

c = 15.22
=126.20

-Tricalcium
1.5

phosphate,

-TCP

Sỏu phng
-Ca 3 (PO 4 ) 2

a = 10.43

R3c

b = 10.43
c = 37.38

Nguyễn thị Lan Anh

Ngành Công nghệ Hóa học


Đại học Bách khoa Hà nội

5

Luận văn thạc sĩ khoa học

Hydroxyapatit (HAp) cú mu trng hoc vng nht v l thnh phn
chớnh trong xng, men rng v cỏc mụ cng ca cỏc ng vt cú vỳ. Khi
phõn tớch thnh phn xng ngi, kt qu nhn c l xng cú cha ti
70% l khoỏng vụ c, phn cũn li l nc v cỏc cht hu c [5]. Cỏc phn
vụ c trong xng ch yu l khoỏng apatite ca canxi v phụtphat, khong
34.8% khi lng ca xng l Ca2+ v 15.2% l P. Ngoi ra cũn mt lng
nh cỏc cht khỏc nh: Na+, Mg2+, K+, CO 3 2-, F-, Cl-...

Trong cỏc pha canxiphotphat thỡ pha Hydroxyapatite cú kh nng phõn

hy chm nht, iu ny dẫn n kh nng ng dng trong y hc ca HAp l
nhiu nht. Vỡ ngoi kh nng tng thớch thỡ HAp cũn hũa tan trong mụi
trng c th chm t bo xng phỏt trin.

Nhng c tớnh cu trỳc c bn ca HAp ó c Jong , Meheml v
Naray-Szabo nghiờn cu mt cỏch c lp vi nhau. Bng vic phõn tớch
bng ph nhiu x tia X, Jong dó ch ra rng nhng khoỏng trong xng cú
thnh phn ging vi HAp t nhiờn. Trong bn nghiờn cu u tiờn v ph
nhiu x tia X ca mỡnh, Jong ó a ra c ph XRD ca cỏc tinh th
apatite trong xng nhng vn cũn rt mp m. Tuy nhiờn v trớ khụng gian
ca cỏc cu t ion trong mng cu trỳc ca apatite vn cha c thit lp.
Phi n 25 nm sau, Posner mi a ra c ph XRD ca HAp khi ụng
tng hp c tinh th n pha HAp, nhng kt qu ny v sau c Kay
chng minh bng phng phỏp nhiu x ntron [6] và cho thy HAp cú pic
c trng v trớ gúc nhiu x 2 26, tng ng l mt tinh th cú ch s
Miller (002). V cũn cú mt ỏm ph v trớ 2 = 31 ữ 33 tng ng l cỏc
mt tinh th cú ch s Miller ln lt l (211), (112), (300). Ngoi ra cũn mt
s cỏc pic khỏc nhng cng khụng c ln lm tng ng vi cỏc mt
(210), (202), (220), (310) ...

Nguyễn thị Lan Anh

Ngành Công nghệ Hóa học


Đại học Bách khoa Hà nội

6

Luận văn thạc sĩ khoa học

C HAp trong h sinh hc v HAp tng hp u cú dng sỏu phng v
thuc nhúm khụng gian P6 3 /m vi cỏc hng s mng a v c ln lt l 0.942
nm v 0.688 nm. Cu trỳc tinh th ca HAp c tỡm ra bi Naray-Szabo v
Meheml , nhng kt qu ca h sau ny ó c Hendricks xỏc nhn. Cu
trỳc mng ca HAp bao gm cỏc ion Ca2+, PO 4 3- v OH- v chỳng c sp
xp trong cỏc ụ n v nh trong hỡnh I.1

Ca2+
PO43OH-

Hỡnh I.1 Cu trỳc ca HAp.
Trong tng s 14 ion Ca2+ thỡ 6 ion thuc v HAp v nm trn vn
trong ụ mng n v, cũn li 8 ion nm trờn chu vi hai mt ỏy thỡ dựng chung
vi cỏc ụ n v k bờn trong ú nh v mi ụ l 4 ion. Tng t nh th
trong s 10 nhúm PO 4 3- thỡ 2 nhúm nm bờn trong ụ n v, cũn 8 nhúm thỡ
nm trờn chu vi ca hai mt ỏy nhng ch cú 6 nhúm thuc v ụ n v. 6
nhúm ny bao gm 2 nhúm bờn trong ụ n v cng vi 4 trong s 8 nhúm
nm trờn chu vi ca hai mt ỏy. Ging nh vy, ch cú 2 trong s 8 nhúm
OH- ch ra trong hỡnh l thuc v ụ n v. S lng cỏc ion xut hin trong ụ
n v cú th khụng ỳng vi cụng thc phõn t ca HAp, iu ny cú th
gii thớch do s lp li ca cỏc ụ n v trong h i xng ba chiu. Vi cỏch
gii thớch nh trờn thỡ trong mt phõn t HAp bao gm cú 10 ion Ca2+, 6

Nguyễn thị Lan Anh

Ngành Công nghệ Hóa học

Đại học Bách khoa Hà nội

7

Luận văn thạc sĩ khoa học

nhúm PO 4 3- v 2 nhúm OH-, t ú ta cú th khng nh HAp cú cụng thc
phõn t l Ca 10 (PO 4 ) 6 (OH) 2 .
V mt hỡnh dng thỡ cỏc tinh th HAp thng cú dng hỡnh lỏ, hỡnh que
hoc hỡnh kim, ụi khi HAp cũn cú dng hỡnh vy. Tu theo cỏc phng phỏp
tng hp khỏc nhau cng nh cỏc iu kin tng hp khỏc nhau m cỏc tinh
th HAp cú hỡnh dng khỏc nhau. Di õy l mt s nh ca HAp tn ti
cỏc hỡnh dng khỏc nhau.

(a)

(b)

Hỡnh I.2 Mt s hỡnh nh ca
HAp vi cỏc hỡnh dng khỏc nhau.
(a) dng hỡnh que
(b) dng hỡnh kim
(c) dng hỡnh vy
(c)
Trong y hc, HA cú th c s dng trc tip di dng bt hay dng

vt liu ceramic (gốm). dng gốm, kh nng chu lc cng nh tớnh bn ca

Nguyễn thị Lan Anh

Ngành Công nghệ Hóa học


Đại học Bách khoa Hà nội

8

Luận văn thạc sĩ khoa học

HA c nõng cao ỏng k, cú th dựng nh mt b phn trong c th ngi:
vt liu thay th sn mi, sn tai, tỏi to hm mt... Khi s dng dng bt, HA
c phun lờn b mt vt liu cy ghộp kim loi cy ghộp vo nhng b
phn chu lc nhm tng kh nng tng thớch ca vt liu cy ghộp m vn
m bo kh nng chu lc ca vt liu; hoc c dựng lm vt liu trỏm
trc tip trong ngnh rng hm mt v nh xng s; chỳng cng c trn
vi polymer tạo composit.

I.2. ứng dụng của các muối canxiphôtphat trong lĩnh vực thay
thế xương.

Trong xương của người và động vật có chứa Ca, P tồn tại dưới dạng các

muối canxiphôtphat.

Cacbonat canxi hydroxyapatit (CO 3 Hap) là một vật liệu đựơc sử dụng

trong việc đồng hóa sinh học thay thế xương. Trong xương tự nhiên có chứa
một lượng CO 3 2-, vì thế mà vật liệu CO 3 Hap có những đặc điểm, tính chất

thuận lợi để hình thành cùng với những mô cứng trong xương. Sự có mặt của
ion CO 3 2- làm tăng khả năng gắn kết vào xương của vật liệu bởi CO 3 Hap có

khả năng hấp thụ lại tương tự như khoáng xương tự nhiên. Gốm CO 3 Hap có

nhiều lỗ xốp được sử dụng như là chất độn, gắn kết trong xương, định vị, vít
cố định lại trong xương, xúc tiến cho việc tạo thành xương mới.

Canxi phôtphat vô định hình(Amorphous Canxi Phosphate ACP). Là

vật liệu có thể dùng phòng chống và sửa chữa các lỗ sâu rất đơn giản trong
việc chữa sâu răng. Do vật liệu có chứa chất kháng axit (canxi và phôtphat)

nên có tác dụng trung hòa các axit gây ra lỗ rỗng ở răng. Khi các ACP này
tương tác với các axit làm cho canxi và phôtphat tạo thành HAp có thể liên kết
với răng bị tổn hại, giúp tái tạo lại răng.

Không chỉ là vật lệu có tác dụng trong chữa răng, các nhà nghiên cứu đã

tìm ra dạng composit từ ACP và các vật liệu polyme để thiết kế hợp chất có

Nguyễn thị Lan Anh

Ngành Công nghệ Hóa học


Đại học Bách khoa Hà nội

9

Luận văn thạc sĩ khoa học

tính năng ổn định sinh học hoặc phân hủy sinh học. Hỗn hợp vật liệu composit
ACP không phân hủy sinh học có thể sử dụng để tinh chỉnh các quy trình sửa

chữa xương như tái tạo mặt và các tổn thương nứt gãy, vật liệu này có khả
năng phân hủy để xương có thể liền lại như cũ.

Trong các muối canxiphôtphat thì Hyđroxyapatit có nhiều đặc điểm nổi

bật và được sử dụng rộng rãi trong lĩnh vực thay thế xương như là được dùng
để chế tạo vật liệu cấy vào cơ thể sinh vật, làm chất gắn kết trong xương, làm

dược phẩm, thuốc men trong y tế, Nó là một vật liệu sinh học tương tự như
chất khoáng tìm thấy trong mô cứng ở xương và răng có khả năng tương thích
lớn.

HAp kh nng kt hp vi cu trỳc xng v tỏc ng tốt lờn s phỏt
trin bờn trong ca xng m khụng lm t góy hay phõn hy xng.

0.5àm

(a)

(b)

Hình I.4. Sự phát triển của lớp HAp phủ lên vật liệu thay thế xương(a)
và bề mặt của lớp phủ HAp trong xương(b)[29]

HAp thng c s dng dng khi vt liu (gốm HAp) v thnh

thong c dựng dng bt. Gốm sinh học Hap có đặc điểm rỗng, xốp có

khả năng kết hợp trực tiếp với xương tạo điều kiện cho xương phát triển. Chế

Nguyễn thị Lan Anh

Ngành Công nghệ Hóa học


Đại học Bách khoa Hà nội

10

Luận văn thạc sĩ khoa học

tạo gốm xốp HAp là tạo ra gốm có thành phần hóa học, có vi cấu trúc mô
phỏng như xương người, vì vậy đây là một kỹ thuật tinh vi và rất phức tạp.

Những năm gần đây, xu hướng nghiên cứu về vật liệu nano

Hyđroxyapatit ngày càng được biết đến và được quan tâm nhiều hơn. Là vật

liệu sinh học có nhiều ứng dụng trong thực tế hap trở nên quan trọng trong

việc nghiên cứu về lĩnh vực vật liệu thay thế xương.

I.3. Các phương pháp tổng hợp và ứng dụng của HAp.
I.3.1.ứng dụng của HAp.
Xng l phn quan trng nht ca c th ngi, nú cú ý ngha rt to ln

v mt sinh hc v cu trỳc. V mt sinh hc thỡ xng l ngun cung cp
canxi v l ni sn xut cỏc t bo mỏu, cũn v mt cu trỳc thỡ xng hỡnh
thnh nờn kin trỳc v hỡnh dỏng ca c th ngi. Thnh phn ca xng
bao gm cỏc cht vụ c v hu c, trong ú cỏc cht hu c chim 30% v
khi lng, chỳng hỡnh thnh nờn collagen, cht men xng v thnh phn t
bo [9]. Phn vụ c ca xng bao gm cỏc pha vụ nh hỡnh v pha tinh th,
chỳng c hỡnh thnh t cỏc khoỏng ca canxi v phụtphat tn ti dng
HAp. Trong xng ngi tr tui thỡ cỏc pha vụ nh hỡnh chim u th v cú
mt phn chuyn hoỏ thnh pha tinh th, cũn ngi trng thnh thỡ 40%
khi lng ca xng l HAp. HAp cú vi cu trỳc l cỏc si tinh th di
khong 10 ữ 50nm kt thnh bú xp vi xp t 40 ữ 60% gm cỏc mao
qun thụng nhau to ra phn khung ca xng [6]. HAp cú hot tớnh sinh hc
v tớnh tng thớch sinh hc cao, do ú m HAp cú th c dựng thay th
xng trong c th ngi. Cỏc phu thut ghộp xng, chnh hỡnh ó t n
gii hn ca s hon thin nh ng dng vt liu y sinh HAp.

Khi ở dạng bột, HAp được dùng làm thuốc cha sõu rng. Hu ht cỏc l

sõu trong rng l do s kt hp ca cỏc ht nh thc phm v vi khun to ra,
cũn gi l ba rng. Nu bỏm b mt rng, nó s to ra mt loi axit phỏ

Nguyễn thị Lan Anh

Ngành Công nghệ Hóa học


Đại học Bách khoa Hà nội

11

Luận văn thạc sĩ khoa học

hu lp men cng bo v rng. lõu, s kh khoỏng ny cú th to ra cỏc l
rng, hoc l sõu, c n cỏc mụ mm hn v mn cm hn trong rng.
Ban u l thng ny quỏ nh do vy hn gn li bng cỏc vt liu thụng
thng cỏc bỏc s phi khoan m rng phn b h hi, iu ny ụi khi li
lm thng tn phn rng khe mnh. khc phc iu ny, cỏc nh nghiờn
cu ca Vin Cụng ngh v Tiờu chun Quc gia (National Institute of
Standards and Technology - NIST) Gaithersburg, M, ó phỏt trin mt loi
vt liu mi cú th giỳp cha lnh nhng vt nt v nhng l nh rng. Cơ
s ca vt liu ny l canxi photphat vụ nh hỡnh (Amorphous Calcium
Phosphate - ACP). Vt liu do nh hoỏ hc polyme Joseph Antonucci thuc
NIST v nh hoỏ lý Drago Skrtic thuc Hip hi Sc kho Nha khoa M
(American Dental Association Health Foundation - ADAHF) phỏt trin ti
Trung tõm cụng ngh Paffenbarger (NIST). Do vt liu canxi photphat vụ
nh hỡnh ACP cú cha cỏc cỏc nguyờn t khỏng axit (canxi v photphat) nờn
ACP cú th trung ho tỏc dng ca axit gõy nờn l rng. Ngoi ra tng tỏc
hoỏ hc gia ACP v axit lm cho canxi v photphat to thnh HAp l cht cú
trong rng v xng, cú th liờn kt vi phn rng b tn hi, giỳp tỏi to rng.
Mi õy nhúm nghiờn cu ca Kazue Yamagishi ti Vin Nha khoa FAP
Tokyo ó phỏt hin mt loi bt mn nhóo ca tinh th HAp (vt liu to nờn
men rng t nhiờn) cú th hn nhng vt nt v nhng l nh rng nhanh
chúng m khụng cn loi b nhng vựng b h hi. ng thi ngn cn s
hỡnh thnh cỏc l rng mi. Mt khỏc, do HAp cú tinh tng thớch sinh hc v
phõn hy sinh hc cao nờn ngoi vic l vt liu cha rng HAp cũn cú th s
dng tinh chnh cỏc quy trỡnh sa cha xng nh tỏi to mt v cỏc tn
thng nt gy.

Nguyễn thị Lan Anh

Ngành Công nghệ Hóa học


12

Đại học Bách khoa Hà nội

(a)

Luận văn thạc sĩ khoa học

Hình I.5 Bột HAp (a) và xi măng HAp (b)

(b)

Tuy nhiờn, do tớnh bn c lý ca HAp kộm, HAp thng giũn, d góy

nên thng khụng th thay th c nhng phn xng phi chu ti trng
ca cơ th. Khi t kớch thc nano, yu im ca HAp ã c ci thin
ỏng k. Kớch thc nano lm mt tip xỳc b mt sinh hc tng v phự
hp vi kớch thc ca cỏc khoỏng trong xng nờn hot tớnh ca bt HAp
tng lờn. Ngoi ra, vic kt khi vt liu tr nờn d dng hn rt nhiu: nhit
kt khi cú th gim t my ngn C xung cũn trờn di mt ngn
C.
S phỏt trin v cỏc ht HAp cú kớch thc nano ó dn ti nhiu ng
dng mi, cú th to nờn bc nhy ln trong ngnh cụng ngh cy ghộp, c
bit l cy ghộp mụ cng, cy ghộp xngng thi nhng ht HAp cú
kớch thc nano cú th lm cn tr s phỏt trin ca cỏc t bo ung th vỡ vy
m nú c s dng nh mt nhõn t vn chuyn thuc hiu qu. Nhng c
trng, quỏ trỡnh kt tinh v hot tớnh sinh hc ca cỏc tinh th nano HAp ó

dn ti nhng ng dng lõm sng khỏc nhau.

Trong những năm gần đây, việc sử dụng gốm HAp có nhiều lỗ rỗng và

xốp trở nên quan trọng trong việc chuyển hóa thuốc men, được dùng làm vật
liệu thay thế xương.

Gốm HAp là loại vật liệu y sinh có các đặc tính hoạt hóa sinh học cao và

tương thích sinh học cao nhất. Tuy nhiên gốm HAp còn có một nhược điểm là

Nguyễn thị Lan Anh

Ngành Công nghệ Hóa học


Đại học Bách khoa Hà nội

13

Luận văn thạc sĩ khoa học

độ bền nén, độ bền uốn thấp. Tồn tại này cản trở việc áp dụng gốm HAp vào

các chi tiết đòi hỏi chịu lực lớn. Trong thực tế gốm HAp tốt bao gồm khoảng
93-

94% HAp và 7- 6% TCP. TCP có hai dạng thù hình là và TCP,

thành phần TCP có tác dụng làm tăng tốc độ tái sinh xương, nó như là

nguồn khoáng cung cấp trực tiếp cho chỗ phát triển xương mới. Điều này có

nghĩa rằng phần TCP sẽ tiêu biến dần như là nguồn nuôi cấp khoáng cho

xương non phát triển vào chỗ khuyết xương. Do đó gốm tổ hợp HAp- TCP

là vật liệu y sinh chính cho các phẵu thuật ghép xương, nối xương, chỉnh hình

hoặc sửa chữa xương. Ngoài ra để làm tăng độ bền của gốm HAp có thể tạo ra

gốm tổ hợp HA-zirconia với việc sử dụng bột HAp có kích thước hạt nano và
thành phần của pha zirconia từ 0-10%. Khi đó ở gốm tổ hợp này có sự kết

khối tổ hợp giữa zirconia và HAp ở nhiệt độ thấp (trong khoảng từ 7009500C). Một số hình dạng của gốm HAp (hình I.6).

Hỡnh I.6 Một số hình dạng của gốm HAp

Một loại vật liệu sinh học có tính tương thích hạn chế hơn gốm HAp đó

là xi măng HAp. Xi măng HAp chủ yếu ứng dụng trong hàn gắn răng, hàn
xương. Xi măng HAp được Brown và Chow tổng hợp vào năm 1985 theo phản
ứng giữa tetracanxi photphat và dicanxi photphat:

Nguyễn thị Lan Anh

Ngành Công nghệ Hóa học


Đại học Bách khoa Hà nội

(I.1)

Ca 4 (PO 4 ) 2

+

14

CaHPO 4 .2H 2 O

Luận văn thạc sĩ khoa học
=

Ca 5 (PO 4 ) 3 OH

+

2H 2 O

Phản ứng diễn ra trong khoảng thời gian từ 5-31 phút tùy theo khối

lượng phản ứng. Thời gian duy trì để đạt trạng thái ổn định các đặc trưng tỉ

trọng và lực bền nén là 2-3 giờ. Tỉ trọng của xi măng HAp đạt từ 2,3 2,7.

Lực chịu nén từ 30 110 Mpa.

Đối với các bộ phận xương của cơ thể đòi hỏi độ bền cao như xương

hông, xương đùi, xương đầu gối, răng, thường phải phẫu thuật thay thế xương

thiếu hụt bằng các vật liệu bền cơ, nhẹ, và không có phản ứng với cơ thể. Phổ

biến nhất là vật liệu Ti6Al4V. Mặc dù đây là vật liệu trơ về sinh học, tuy
nhiên trong thực tế do các vật ghép phải chung sống cùng cơ thể nên vẫn có sự

ăn mòn của vật liệu ghép, sự ăn mòn tạo ra các sản phẩm gây độc hại với cơ
thể, mặt khác làm lỏng lẻo sự lên kếtgiữa xương tự nhiên và phần ghép.

Người ta khắc phục tồn tại này bằng cách tạo ra lớp gốm với chiều dày

m. Sự bổ xung của vật liệu dạng màng gốm HAp thực sự làm cải thiện đáng
kể chất lượng của vật ghép. Tuy nhiên các màng gốm HAp với chiều dày m
có độ bám vào vật liệu nền không cao nên làm giảm tuổi thọ của vật ghép, làm
xuất hiện những bệnh như là thoái hóa sớm của các vật ghép.

Từ đó người ta đã nghiên cứu ra lớp dẫn HAp có chiều dày nm (lớp phủ

n-HAp) trên các vật liệu ghép khác nhau. Để tạo ra lớp phủ này có thể sử dụng

phương pháp tạo màng là phương pháp điện di (EPD) với điện trường phù hợp

sao cho các huyền phù có kích thước nm tích điện dương và bị chuyển động

dưới tác dụng của điện trường về catot. Ngoài ra có thể sử dụng môi trường
điện phân để thực hiện quá trình điện di là môi trường mô phỏng dịch thể của

cơ thể người (SBF). Độ bám của màng n- HAp đã đạt được > 60Mpa và được

giữ ổn định theo thời gian, trong khi dó độ bám theo các phương pháp truyền
thống không những chỉ đạt tối đa 30Mpa mà còn bị suy giảm theo thời gian.

Nguyễn thị Lan Anh

Ngành Công nghệ Hóa học


Đại học Bách khoa Hà nội

15

Luận văn thạc sĩ khoa học

Các thử nghiệm về ứn xuất của màng n-HAp và vật liệu lót cũng cho kết quả
đặc biệt tốt, hầu như hai vật liệu này không chịu ứng xuất như sốc nhiệt hoặc

sốc lực.

Bằng những tiến bộ trong việc tạo màng n-HAp, chúng ta không chỉ

làm tăng tuổi thọ các chi tiết ghép mà còn mở rộng phạm vi ứng dụng của

màng HAp từ chỗ chỉ áp dụng cho ghép xương hông sang có thể ứng dụng

ghép xương hông, xương đùi, xương khớp gối và các sửa chữa thay thế
xương.

Ngoài ra, Hap còn là thực phẩm quan trọng bổ sung Ca, P cho cơ thể

người.Tuy nhiên nó ở dạng các vitamin chứa Ca, P có trong các thực phẩm như thịt nạc, cá, trứng, các loại rau quả(xà lách, cà rốt, đỗ, cà chua, dâu tây,
mơ,) và các sản phẩm của sữa.

(a)

(b)

Hỡnh I.5 HAp lm cht ph lờn kim loi (a) v trỏm lờn s (b).

Vật liệu HA có tính tương thích sinh học tuyệt vời nhất có khả năng tạo

cho sự tái sinh xương nhanh, vật liệu này có thể tạo liên kết trực tiếp với

xương non mà không cần có mô cơ trung gian. Nhờ các ưu việt này nên vật

liệu HA bao gồm gốm HAp, xi măng HAp được ứng dụng trong y học với các
dạng khác nhau :

Nguyễn thị Lan Anh

Ngành Công nghệ Hóa học


Đại học Bách khoa Hà nội

16

Luận văn thạc sĩ khoa học

- Tạo xương nhân tạo dưới dạng xốp và dạng kém xốp.

- Phẫu thuật nối xương dưới dạng xốp, kém xốp, các màng HA trên nền

trơ sinh học.

- Điền đầy xương dưới dạng hạt, dạng chi tiết block xốp.

- Độn xương dưới dạng các vi tinh thể.

- Làm các ống dẫn máu từ vật liệu HA đặc sít hoặc tổ hợp.

- Làm nhiều chi tiết như là điện cực sinh học cho các nghiên cứu thử

nghiệm sinh học.

I.3.2. Các phương pháp tổng hợp HAp.
I.3.2.1. Phương pháp vật lý.
Phng phỏp vt lý l phng phỏp to vt liu nano t nguyờn t hoc
chuyn pha. Nguyờn t hỡnh thnh vt liu nano c to ra t phng
phỏp vt lý: bc bay nhit (t, phúng x, phúng in h quang) l quỏ trỡnh
to pha hi nhit cao tỏch cỏc phõn t d bay hi khi ngun vt liu
v sau ú tớch t li trờn . Phng phỏp chuyn pha: vt liu c nung
núng ri cho ngui vi tc nhanh thu c trng thỏi vụ nh hỡnh, x
lý nhit xy ra chuyn pha vụ nh hỡnh tinh th (kt tinh). Phng phỏp
vt lý thng to ra cỏc ht nano, mng nano.
I.3.2.2. Phương pháp hóa học
Phng phỏp hoỏ hc l phng phỏp to vt liu nano t cỏc ion.
Phng phỏp ny cú c im l rt a dng vỡ tu thuc vo vt liu c th
m ngi ta phi thay i k thut ch to cho phự hp. Phng phỏp ny cú
th ch to cỏc ht nano, dõy nano, ng nano, mng nano, bt nano.
Trong vic ch to bng phng phỏp hoỏ hc cỏc ht cú kớch thc
nano vi cỏc tớnh cht mong mun, cỏc tinh cht cỏu trỳc (cu trỳc tinh th

hoc vụ nh hỡnh, kớch thc, hỡnh dỏng) v cỏc tớnh cht hoỏ hc (thnh
phn ca vt liu, tip xỳc gia cỏc b mt) l cỏc yu t quan trng cn phi

Nguyễn thị Lan Anh

Ngành Công nghệ Hóa học


17

Đại học Bách khoa Hà nội

Luận văn thạc sĩ khoa học

xem xột n. Bi vỡ cỏc u im, vai trũ hoỏ hc ca nú trong khoa hc vt
liu ó c phỏt trin mt cỏch nhanh chúng. Vic khng ch kớch thc ht,
hỡnh dỏng v s phõn b kớch thc cú th tin hnh trong quỏ trỡnh ch to.
Tuy nhiờn cng cú mt s khú khn nh: quỏ trỡnh phc tp v ụi khi cú tớnh
ngu nhiờn. Ngoi ra cú th cú cỏc tp cht ri vo cỏc sn phm cui cựng
gõy ra cỏc tớnh cht khụng mong mun.
Hu ht cỏc phng phỏp hoỏ hc u nhm mc ớch khng ch quỏ
trỡnh kt tinh ca cỏc ht nhm thu c kớch thc mong mun v trong quỏ
trỡnh ny ngi ta cú th s dng cỏc cht lm bn hoc cỏc cht nn khỏc
nhau.
a) Phng phỏp kt ta
a.1. Phương pháp kết tủa tổng hợp HAp
õy l mt trong nhng phng phỏp c bn iu ch v ỏnh giỏ
lng HAp da vo vic kt ta t dung dch [6]. Phng phỏp ny c
Hayek v Stadlman s dng rng rói vỡ cỏch tin hnh n gin ng thi cho
mt lng mu ln cựng vi tinh khit cao. Phng phỏp da trờn phng

trỡnh sau:
10Ca(NO 3 ) 2 + 6(NH 4 ) 2 HPO 4 + 8NH 4 OH
=

Ca 10 (PO 4 ) 6 (OH) 2

+

6H 2 O

+20NH 4 NO 3

(I.2)
Tỏc gi Rathje ó xut ra mt phng phỏp khỏc gi l phng
phỏp kt ta axit tng hp HAp da vo phng trỡnh:
10Ca(NO 3 ) 2 + 6KH 2 PO 4 + 14NaOH
= Ca 10 (PO 4 ) 6 (OH) 2 +6 KNO 3 + 14NaNO 3 +12H 2 O
(I.3)
Vic tng hp HAp t cỏc ion Ca2+ v PO 4 3- rt a dng, tỏc gi Clark
ó ra mt phng phỏp khỏc tng hp HAp da theo phng trỡnh sau:

Nguyễn thị Lan Anh

Ngành Công nghệ Hóa học


18

Đại học Bách khoa Hà nội
10Ca(OH) 2 + 6H 3 PO 4

NH4OH

Luận văn thạc sĩ khoa học

Ca 10 (PO 4 ) 6 (OH) 2 + 18H 2 O

(I.4)

HAp c to thnh di 2 dng vụ nh hỡnh v tinh th. Yu t nhit
rt quan trng, quyt nh t l tinh th[28]. S dng NH 4 OH iu
chnh pH ca h khi kt thỳc phn ng v duy trỡ giỏ tr pH 11 sut thi

gian n nh tinh th. Axit photphoric l axit cú 3 bc axit nờn sn phm
ngoi HAp cũn cú cỏc hp cht: Ca(H 2 PO 4 ) 2 , CaHPO 4 v Ca 3 (PO 4 ) 2 . Quỏ
trỡnh tng hp s dng lng cõn sao cho t l Ca/P = 1.667 ngha l chn h
s t lng ỳng nh phng trỡnh phn ng trờn. Bt HAp c nung vi
tc 50 oC/h ti 550 oC. S dng phng phỏp ICP v phng phỏp ph tỏn
x nng lng xỏc nh t s Ca/P. S dng phng phỏp nhiu x tia X
xỏc nh phn trm tinh th.

Chúng tôi lựa chọn phương pháp kết tủa để tổng hợp HAp vì đây là

phương pháp đơn giản, có thể khống chế quá trình thông qua quá trình tìm
hiểu và can thiệp vào quá trình kết tinh.

a.2. Lý thuyết chung về phương pháp kết tủa

Quá trình kết tinh từ dung dịch là quá trình chuyển pha điển hình, trong

đó chất kết tinh chuyển từ dung dịch bão hoà sang pha rắn. Muốn quá trình đó
xảy ra, trước hết ta phải tạo được dung dịch quá bão hoà. Chất kết tinh ở trạng

thái quá bão hoà không bền sẽ tự chuyển về trạng thái bão hoà đồng thời tách
ra một lượng nhất định ở trạng thái tinh thể. Có nhiều phương pháp tạo ra
dung dịch quá bão hoà. Các phương pháp đẳng nhiệt gồm có: phương pháp

bay hơi dung môi, phương pháp kết tinh ở nhiệt độ thấp của dung dịch,

phương pháp dùng phản ứng hoá học...Phương pháp đa nhiệt chủ yếu là
phương pháp làm lạnh dung dịch. Trong dung dịch quá bão hoà có chứa lượng

chất tan lớn hơn độ tan của nó ở điều kiện đó, thông thường người ta biểu diễn
độ quá bão hoà của dung dịch bằng các đại lượng:
- Độ quá bão hoà tuyệt đối: = C C 0

Nguyễn thị Lan Anh

(I.5)

Ngành Công nghệ Hóa học


19

Đại học Bách khoa Hà nội
- Độ quá bão hoà tương đối: =
- Hệ số quá bão hoà: =

Luận văn thạc sĩ khoa học

(I.6)

C0

(I.7)

C
C0

Trong đó C - nồng độ chất tan trong dung dịch quá bão hoà ở điều kiện khảo

sát; C 0 - nồng độ bão hoà tức độ tan của chất tan ở điều kiện đó.

Trong quá trình tạo ra dung dịch quá bão hoà, độ quá bão hoà tăng dần,

khi đạt đến giá trị nhất định thì hiện tượng kết tinh bắt đầu xảy ra. Quá trình
kết tinh biến đổi phức tạp qua nhiều giai đoạn, theo quan điểm kết tinh hiện
đại thì quá trình gồm hai giai đoạn chính: giai đoạn tạo mầm tinh thể và giai
đoạn phát triển tinh thể. Các giai đoạn này phụ thuộc vào nhiều yếu tố, quan

trọng nhất là độ quá bão hoà và thành phần dung dịch, nhiệt độ, sự khuấy trộn,
tác dụng của các yếu tố vật lý khác.[3]
Giai đoạn tạo mầm tinh thể.

Quá trình kết tinh là quá trình tạo thành một pha mới từ dung dịch-pha

tinh thể (pha rắn). Khi đó hệ chuyển từ dung dịch quá bão hoà sang dung dịch

bão hoà đồng thời tách ra một lượng chất rắn.

Nhiều lập luận cho rằng, mầm tinh thể là một tập hợp tối thiểu nhất chất

tinh thể được tạo thành trong dung dịch quá bão hoà, có khả năng tồn tại độc
lập và dần tự lớn lên. Quy luật phát triển của mầm đã được đề ra và được công

nhận rộng rãi: Sau khi được tạo thành, các mầm tinh thể chuyển động hỗn

loạn trong dung dịch, làm cho chúng va chạm với nhau và va chạm với thành
bình, khi đó các mầm tinh thể có thể kết dính lại với nhau hoặc có thể vỡ
thành những mầm nhỏ hơn gọi là mầm thứ cấp, chính vì vậy mầm tinh thể có

kích thước rất khác nhau. Kích thước mầm tinh thể còn phụ thuộc nhiều yếu
tố: bản chất chất kết tinh, bản chất dung môi và điều kiện kết tinh...

Tốc độ tạo mầm được tính bằng số mầm tạo được trong một đơn vị thời

gian, trong một đơn vị thể tích, được biểu diễn bằng công thức:

Nguyễn thị Lan Anh

Ngành Công nghệ Hóa học