Đồ Án Tốt Nghiệp: Nghiên Cứu Tổng Hợp Composite Mg-HA Trong Công Nghệ Kỹ Thuật Hóa Học

• Tác giả: Lê Trọng Tài
• Người hướng dẫn: TS. Lê Thị Duy Hạnh
• Trường học: Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Công nghệ Kỹ thuật Hóa học
• Đề tài: Tổng hợp composite Mg-HA/PVA/TB làm giá thể cho kỹ thuật mô xương
• Loại tài liệu: khóa luận tốt nghiệp
• Năm xuất bản: 2024
• Địa điểm: Thành phố Hồ Chí Minh

• LỜI CẢM ƠN
• LỜI CAM ĐOAN
• TÓM TẮT KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
• 1.1. Vật liệu composite
• 1.1.1. Tổng quan về vật liệu composite
• 1.1.2. Vật liệu composite trên nền PVA/TB
• 1.1.3. Tinh bột biến tính
• 1.1.4. Ứng dụng nghiên cứu của vật liệu composite trên nền PVA/TB
• 1.2. Vật liệu composite dùng cho kỹ thuật mô xương
• 1.2.1. Cấu trúc của xương
• 1.2.2. Vai trò của Hydroxyapatite trong xương
• 1.2.2.1. Tổng quan Hydroxyapatite
• 1.2.2.2. Các nguyên tố vi lượng có mặt trong xương
• 1.2.2.3. Phương pháp tổng hợp hydroxyapaptite
• 1.2.2.4. Ứng dụng hydroxyapatite
• 1.2.3. Đặc điểm của giá thể trong kỹ thuật mô xương
• 1.2.4. Phương pháp tổng hợp giá thể composite trong kỹ thuật mô xương
• 1.3. Vật liệu composite Mg - HA/PVA/TB dùng làm giá thể cho kỹ thuật mô xương
• 1.3.1. Tình hình nghiên cứu vật liệu composite Mg – HA/PVA/TB làm giá thể cho kỹ thuật mô xương
• 2. CHƯƠNG 2: THỰC NGHIỆM
• 2.1. Vật liệu và hóa chất
• 2.1.1. Tổng hợp vật liệu nano Mg – Hydroxyapatite
• 2.1.2. Polyvinyl Alcohol, Glutaradehyde, Tinh bột biến tính
• 2.2. Tổng hợp composite Mg – HA/PVA/TB
• 2.2.1. Quy trình tổng hợp composite Mg – HA/PVA/TB
• 2.3. Các phương pháp nghiên cứu trong vật liệu composite Mg – HA/PVA/TB
• 2.3.1. Phân tích thành phần pha của vật liệu nano Mg – Hydroxyapatite và giá thể composite bằng phương pháp nhiễu xạ tia X
• 2.3.2. Phân tích nhóm chức của vật liệu nano Mg – Hydroxyapatite và giá thể composite bằng phương pháp phân tích phổ hồng ngoại FTIR
• 2.3.3. Phân tích hình dạng và kích thước của vật liệu nano Mg – Hydroxyapatite bằng phương pháp kính hiển vi điện tử quét phát xạ trường (FESEM) và EDS
• 2.3.4. Phân tích hình thái, thành phần cấu trúc lỗ rỗng của giá thể composite Mg – HA/PVA/TB bằng phương pháp phân tích kính hiển vi điện tử quét (SEM) và EDS
• 2.3.5. Phương pháp xác định cơ tính của vật liệu
• 2.3.6. Phương pháp đo độ xốp của giá thể composite Mg – HA/PVA/TB
• 2.3.7. Phương pháp xác định độ phân hủy của vật liệu
• 2.3.8. Khả năng hình thành xương mới trong dung dịch giả thể SBF bằng phương pháp phân tích nhiễu xạ tia X, kính hiển vi điện tử quét (SEM) và EDS
• 3. CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
• 3.1. Tổng hợp vật liệu nano Mg - Hydroxyapatite
• 3.1.1. Đánh giá hình ảnh cảm quan về vật liệu nano Mg - Hydroxyapatite
• 3.1.2. Phân tích hình thái bề mặt vật liệu Mg – Hydroxyapatite qua FESEM
• 3.1.3. Magnesium trong vật liệu nano Mg – Hydroxyapatite qua EDX
• 3.1.4. Kết quả đo XRD của vật liệu nano Mg – Hydroxyapatite
• 3.1.5. Kết quả đo FTIR của vật liệu nano Mg – Hydroxyaptite
• 3.2. Tổng hợp giá thể composite Mg-HA/PVA/TB
• 3.2.1. Hình ảnh cảm quan của giá thể composite Mg – HA /PVA/TB
• 3.2.2. Đánh giá cấu trúc lỗ xốp của giá thể composite Mg – HA/PVA/TB
• 3.2.3. Kết quả đo XRD giá thể composite Mg – HA/PVA/TB
• 3.2.4. Kết quả FTIR của giá thể composite Mg – HA/PVA/TB
• 3.2.5. Độ xốp của giá thể composite Mg – HA/PVA/TB
• 3.2.6. Cơ tính của giá thể composite Mg – HA/PVA/TB
• 3.2.7. Khả năng hình thành apatite của giá thể composite sau khi ngâm SBF
• 3.2.8. Phân tích nhiễu xạ tia X của giá thể composite Mg – HA/PVA/TB sau khi ngâm SBF 7 và 28 ngày
• 3.2.9. Khả năng phân hủy của giá thể Mg – HA/PVA/TB
• 4. CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Giới thiệu về vật liệu composite và ứng dụng

Vật liệu composite là một trong những lĩnh vực nghiên cứu quan trọng trong khoa học vật liệu và kỹ thuật hóa học. Chúng được tạo thành từ hai hoặc nhiều thành phần khác nhau, kết hợp để tạo ra vật liệu có tính chất vượt trội so với các thành phần riêng lẻ. Composite materials thường bao gồm một ma trận polymer và các vật liệu gia cố như sợi thủy tinh hoặc sợi carbon. Trong đề tài này, Mg-HA composite được nghiên cứu như một vật liệu tiềm năng trong kỹ thuật mô xương, nhờ khả năng tương thích sinh học và cơ tính phù hợp.

1.1. Tổng quan về vật liệu composite

Vật liệu composite được định nghĩa là sự kết hợp của hai hoặc nhiều vật liệu khác nhau, tạo ra một vật liệu mới với tính chất cải thiện. Ma trận polymer thường được sử dụng để liên kết các vật liệu gia cố, tạo ra cấu trúc bền vững. Trong kỹ thuật hóa học, việc nghiên cứu và phát triển composite materials đóng vai trò quan trọng trong việc tạo ra các vật liệu tiên tiến, đặc biệt là trong lĩnh vực biomaterials.

1.2. Ứng dụng của vật liệu composite

Vật liệu composite được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực, từ công nghiệp ô tô, hàng không đến y sinh. Trong y học, Mg-HA composite được nghiên cứu như một vật liệu thay thế xương, nhờ khả năng tương thích sinh học và độ bền cơ học. Engineering applications của vật liệu này bao gồm việc sử dụng làm giá thể trong kỹ thuật mô xương, giúp thúc đẩy quá trình tái tạo xương.

II. Tổng hợp và đặc tính của Mg HA composite

Tổng hợp composite Mg-HA là quá trình kết hợp magnesium hydroxyapatite với các polymer như PVA và tinh bột biến tính (TB). Phương pháp synthesis of composites được sử dụng bao gồm kết tủa hóa học và sấy thăng hoa. Material properties của Mg-HA composite được đánh giá thông qua các phương pháp phân tích như XRD, FTIR, và SEM. Kết quả cho thấy vật liệu này có độ xốp cao, khả năng phân hủy sinh học và khả năng hình thành xương mới.

2.1. Phương pháp tổng hợp Mg HA composite

Quá trình tổng hợp Mg-HA composite bao gồm các bước chính: kết tủa hóa học để tạo ra magnesium hydroxyapatite, sau đó kết hợp với PVA và TB bằng phương pháp rửa trôi muối và sấy thăng hoa. Composite synthesis methods này đảm bảo vật liệu có cấu trúc lỗ rỗng phù hợp với kỹ thuật mô xương.

2.2. Đặc tính vật lý và hóa học của Mg HA composite

Material properties của Mg-HA composite được phân tích bằng các phương pháp như XRD, FTIR, và SEM. Kết quả cho thấy vật liệu có độ xốp trên 90%, khả năng phân hủy sinh học và khả năng hình thành xương mới khi ngâm trong dung dịch SBF. Mechanical properties của vật liệu cũng được đánh giá, với ứng suất nén tối đa đạt 1.87 MPa.

III. Ứng dụng của Mg HA composite trong kỹ thuật mô xương

Mg-HA composite được nghiên cứu như một vật liệu tiềm năng trong kỹ thuật mô xương, nhờ khả năng tương thích sinh học và cơ tính phù hợp. Vật liệu này có thể được sử dụng làm giá thể để thúc đẩy quá trình tái tạo xương. Biocompatibility và sustainable materials là hai yếu tố quan trọng được đánh giá trong nghiên cứu này.

3.1. Khả năng tương thích sinh học của Mg HA composite

Biocompatibility của Mg-HA composite được đánh giá thông qua khả năng hình thành xương mới khi ngâm trong dung dịch SBF. Kết quả cho thấy vật liệu có khả năng kích thích quá trình hình thành xương, đặc biệt khi có sự hiện diện của magnesium.

3.2. Ứng dụng thực tế trong y học

Mg-HA composite có tiềm năng lớn trong việc ứng dụng làm giá thể trong kỹ thuật mô xương. Vật liệu này có thể thay thế các phương pháp ghép xương truyền thống, giảm thiểu rủi ro nhiễm trùng và chi phí điều trị. Engineering applications của vật liệu này cũng được mở rộng trong các lĩnh vực khác như nha khoa và phẫu thuật chỉnh hình.