Nghiên cứu khả năng nhả thuốc kháng viêm của viên xốp apatite trong ứng dụng cấy ghép xương

Luận văn thạc sĩ kỹ thuật nghiên cứu kỹ thuật vật liệu khảo sát khả năng nhả thuốc kháng viêm của viên xốp apatite trong ứng dụng cấy, khảo sát thực trạng, phân tích nguyên nhân,

• Tác giả: Nguyễn An Thanh Bình
• Người hướng dẫn: TS. Nguyễn Xuân Thanh Trâm
• Trường học: Đại học Bách Khoa
• Chuyên ngành: Kỹ thuật vật liệu
• Đề tài: Khảo sát khả năng nhả thuốc kháng viêm của viên xốp apatite trong cấy ghép xương
• Loại tài liệu: luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2023
• Địa điểm: TP. Hồ Chí Minh

Mục lục chi tiết

• LỜI CẢM ƠN
• TÓM TẮT
• ABSTRACT
• LỜI CAM ĐOAN CỦA TÁC GIẢ
• DANH MỤC HÌNH ẢNH
• DANH MỤC BẢNG
• DANH MỤC VIẾT TẮT
• 1. CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU
• 1.1. Lý do chọn đề tài
• 1.2. Mục đích thí nghiệm
• 1.3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
• 1.4. Ý nghĩa khoa học
• 1.5. Ý nghĩa thực tiễn
• 2. CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN
• 2.1. Tình hình nghiên cứu
• 2.1.1. Tình hình nghiên cứu trên thế giới
• 2.1.2. Tình hình nghiên cứu tại Việt Nam
• 2.2. Mục tiêu và nội dung nghiên cứu
• 2.3. Tổng quan về xương
• 2.4. Vật liệu y sinh (Biomaterials)
• 2.4.1. Phân loại bioceramic
• 2.4.1.1. Gốm trơ sinh học (Bioinert Ceramic)
• 2.4.1.2. Gốm hoạt tính sinh học (Bioactive Ceramics)
• 2.4.1.3. Gốm phân hủy sinh học (bioresorbable Ceramics)
• 2.5. Các dạng thù hình của calcium carbonate
• 2.6. Calcium hydroxide – Ca(OH)2
• 2.7. Vai trò lỗ xốp
• 2.8. Phương pháp tạo lỗ xốp
• 2.8.1. Phương pháp hy sinh
• 2.9. Dung dịch giả dịch thể người (Simulated Body Fluid - SBF)
• 2.9.1. Dung dịch giả dịch thể người
• 2.9.2. Cơ chế hình thành lớp apatite
• 2.10. Vật liệu vận chuyển thuốc kháng viêm ibuprofen
• 2.10.1. Thuốc kháng viêm ibuprofen
• 2.10.2. Viên xốp CO3Ap trong vận chuyển ibuprofen
• 3. CHƯƠNG 3: PHƯƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM
• 3.1. Phương pháp thí nghiệm
• 3.1.1. Tạo viên calcite
• 3.1.2. Tạo viên CO3Ap
• 3.2. Thí nghiệm in-vitro
• 3.2.1. Mục đích của thí nghiệm in-vitro
• 3.2.2. Tổng hợp dung dịch SBF
• 3.2.3. Tổng hợp dung dịch PBS (pH = 7.4)
• 3.2.4. Thực nghiệm in-vitro
• 3.3. Khảo sát khối xốp CO3Ap ngâm trong dung dịch ibuprofen
• 3.4. Khảo sát khối xốp CO3Ap ngậm ibuprofen trong dung dịch SBF
• 3.5. Khảo sát hiệu suất ngậm và khả năng tải ibuprofen của khối xốp CO3Ap trong dung dịch ethanol
• 3.6. Khảo sát khối xốp CO3Ap với tỉ lệ xốp 7:3 giải phóng ibuprofen trong dung dịch PBS (pH = 7.4)
• 3.7. Các phương pháp phân tích vật liệu
• 3.7.1. Phân tích nhiễu xạ tia X (X ray – Diffraction – XRD)
• 3.7.2. Quang phổ hồng ngoại (Fourier transform infrared spectroscopy – FTIR)
• 3.7.3. Kính hiển vi điện tử quét (Scanning electron microscopy – SEM)
• 3.7.4. Phân tích quang phổ tử ngoại khả kiến (Ultra violet - Visible - UV-Vis)
• 3.7.5. Mật độ thực bột (ρrắn)
• 4. CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN
• 4.1. Kết quả phân tích thành phần khoáng hóa
• 4.1.1. Kết quả phân tích thành phần khoáng hóa vật liệu xốp calcite
• 4.1.2. Kết quả thí nghiệm thử phenolphthalein vật liệu xốp calcite
• 4.1.3. Kết quả phân tích thành phần khoáng hóa vật liệu xốp CO3Ap
• 4.2. Kết quả phân tích phổ hồng ngoại truyền qua FTIR
• 4.2.1. Kết quả phân tích FTIR của vật liệu xốp CO3Ap
• 4.3. Độ xốp của mẫu viên
• 4.3.1. Độ xốp của mẫu viên xốp calcite
• 4.3.2. Độ xốp của mẫu viên xốp CO3Ap
• 4.4. Độ bền cơ của mẫu
• 4.4.1. Độ bền cơ của mẫu viên xốp calcite
• 4.4.2. Độ bền cơ của mẫu viên xốp CO3Ap
• 4.5. Quan sát vi cấu trúc mẫu viên
• 4.5.1. Quan sát vi cấu trúc mẫu viên calcite
• 4.5.2. Quan sát vi cấu trúc mẫu viên CO3Ap
• 4.6. Đánh giá hoạt tính in-vitro và chọn họ mẫu tiến hành thí nghiệm tải thuốc
• 4.6.1. Đánh giá vi cấu trúc của viên mẫu trước và sau khi ngâm ibuprofen trong dung dịch SBF
• 4.7. Khảo sát ảnh hưởng ibuprofen đến hoạt tính khối xốp CO3Ap
• 4.7.1. Kết quả phân tích thành phần khoáng hóa vật liệu xốp CO3Ap sau ngâm ibuprofen
• 4.8. Khảo sát hiệu suất ngậm và khả năng tải ibuprofen của viên mẫu
• 4.8.1. Kết quả phân tích UV-Vis vật liệu xốp CO3Ap sau ngâm ibuprofen và hiệu suất ngậm thuốc của viên mẫu
• 4.8.2. Kết quả phân tích UV-Vis vật liệu xốp CO3Ap sau ngâm ibuprofen và khả năng tải thuốc của viên mẫu
• 4.9. Khảo sát thí nghiệm nhả thuốc trong dung dịch PBS khi cho thuốc ngậm ibuprofen ở môi trường bình thường và chân không
• 4.9.1. Kết quả khảo sát phần trăm thuốc nhả trong dung dịch đệm PBS với hai loại viên mẫu ngậm ibuprofen trong môi trường bình thường và chân không
• 4.9.2. Áp dụng kết quả khảo sát phần trăm thuốc nhả trong dung dịch đệm PBS vào các mô hình động học cụ thể
• 5. CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng quan về viên xốp apatite

Viên xốp apatite, đặc biệt là Carbonate Apatite (CO3Ap), đã được nghiên cứu rộng rãi trong lĩnh vực y sinh do tính chất tương tự như xương tự nhiên. Apatite có khả năng tương thích sinh học cao, giúp cải thiện quá trình tái tạo xương và hỗ trợ trong việc cấy ghép xương. Việc chế tạo viên xốp apatite không chỉ giúp tạo ra vật liệu thay thế xương mà còn mở ra cơ hội cho việc vận chuyển thuốc, đặc biệt là thuốc kháng viêm như ibuprofen. Viên xốp apatite có thể được sử dụng để giải phóng thuốc từ từ tại vị trí cấy ghép, từ đó giảm thiểu viêm và thúc đẩy quá trình hồi phục của xương. Nghiên cứu này sẽ phân tích khả năng nhả thuốc của viên xốp apatite trong môi trường sinh lý, nhằm đánh giá hiệu quả và tính khả thi của việc sử dụng vật liệu này trong thực tế.

II. Phương pháp chế tạo viên xốp apatite

Quá trình chế tạo viên xốp apatite bắt đầu bằng việc tổng hợp calcite từ calcium hydroxide (Ca(OH)2) và NaCl. Sau đó, mẫu calcite được ngâm trong dung dịch Na2CO3 để chuyển hóa thành Carbonate Apatite. Các phương pháp phân tích như XRD, FTIR, và SEM được sử dụng để xác định cấu trúc và tính chất của viên xốp. Đặc biệt, quá trình này không chỉ giúp tạo ra viên xốp với độ xốp cao mà còn duy trì hoạt tính sinh học của vật liệu. Thí nghiệm cho thấy độ xốp của mẫu viên xốp CO3Ap đạt từ 44-60%, và độ bền cơ học cũng được cải thiện đáng kể. Việc tối ưu hóa quy trình chế tạo là yếu tố quyết định đến khả năng tải và nhả thuốc của vật liệu này.

III. Khả năng tải và nhả thuốc kháng viêm

Nghiên cứu đã chỉ ra rằng viên xốp apatite có khả năng tải thuốc kháng viêm ibuprofen thông qua hai phương pháp: ngâm trong môi trường bình thường và ngâm trong môi trường có hút chân không. Kết quả cho thấy hiệu suất tải thuốc tăng lên khi sử dụng môi trường chân không. Việc khảo sát khả năng nhả thuốc trong dung dịch muối đệm Phosphate Buffered Saline (PBS) cho thấy rằng viên xốp CO3Ap có thể nhả thuốc một cách từ từ, duy trì nồng độ thuốc trong thời gian dài. Điều này chứng tỏ rằng apatite không chỉ là vật liệu thay thế xương hiệu quả mà còn có khả năng giải phóng thuốc kháng viêm, hỗ trợ cho quá trình điều trị các bệnh lý liên quan đến xương.

IV. Ý nghĩa và ứng dụng thực tiễn

Nghiên cứu về khả năng nhả thuốc kháng viêm của viên xốp apatite có nhiều ý nghĩa thực tiễn trong lĩnh vực y sinh. Việc phát triển vật liệu này không chỉ giúp cải thiện quy trình cấy ghép xương mà còn cung cấp một phương pháp mới trong việc điều trị các bệnh lý liên quan đến xương. Viên xốp apatite có khả năng giải phóng thuốc kháng viêm tại vị trí cấy ghép, giúp giảm thiểu viêm và thúc đẩy quá trình hồi phục. Điều này có thể giảm thiểu thời gian điều trị và nâng cao chất lượng cuộc sống cho bệnh nhân. Nghiên cứu cũng mở ra hướng đi mới cho việc phát triển các vật liệu sinh học khác trong tương lai.