Khảo sát quá trình tách và đặc trưng của canxi hydroxyapatite từ xương động vật

• Tác giả: Nguyễn Văn Hưởng
• Người hướng dẫn: PGS. Đào Quốc Hƣơng
• Trường học: Trường Đại Học Khoa Học Tự Nhiên
• Chuyên ngành: Hóa Vô Cơ
• Đề tài: Khảo Sát Quá Trình Tách Và Một Số Đặc Trưng Của Canxi Hydroxyapatite Từ Xương Động Vật
• Loại tài liệu: Luận Văn Thạc Sĩ Khoa Học
• Năm xuất bản: 2011
• Địa điểm: Hà Nội

• MỞ ĐẦU
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
• 1.1. Tính chất của hyđroxyapatit
• 1.1.1. Tính chất vật lý
• 1.1.2. Tính chất hoá học
• 1.1.3. Tính chất sinh học
• 1.2. Ứng dụng của HA
• 1.2.1. Ứng dụng của HA bột
• 1.2.2. Ứng dụng của HA dạng màng
• 1.2.3. Ứng dụng của HA dạng xốp
• 1.2.4. Ứng dụng của HA dạng compozit
• 1.3. Tình hình nghiên cứu vật liệu HA
• 1.3.1. Trên thế giới
• 1.3.2. Các phương pháp tổng hợp HA
• 1.3.2.1. Phương pháp ướt
• 1.3.2.2. Phương pháp kết tủa
• 1.3.2.3. Phương pháp sol – gel
• 1.3.2.4. Phương pháp phun sấy
• 1.3.2.5. Phương pháp siêu âm hoá học
• 1.3.2.6. Phương pháp compozit
• 1.3.2.7. Phương pháp điện hoá
• 1.3.2.8. Phương pháp thuỷ nhiệt (hoá nhiệt)
• 1.3.2.9. Phương pháp khô
• 1.3.2.10. Phương pháp phản ứng pha rắn. Phương pháp hoá - cơ
• 1.3.3. Một số phương pháp vật lý
• 1.3.4. Một số phương pháp nghiên cứu vật liệu HA
• 1.3.4.1. Phương pháp nhiễu xạ tia X (X – Ray Diffraction, XRD)
• 1.3.4.2. Phương pháp phổ hồng ngoại (Fourier Transformation Infrared Spectrophotometer, FTIR)
• 1.3.4.3. Phương pháp hiển vi điện tử
• 1.3.4.3.1. Phương pháp hiển vi điện tử quét (Scanning Electron Microscopy, SEM)
• 1.3.4.3.2. Phương pháp hiển vi điện tử truyền qua (Transmission Electron Microcopy, TEM)
• 1.3.4.4. Phương pháp phân tích nhiệt trọng lượng
• 1.3.4.4.1. Phương pháp phân tích nhiệt vi sai (DTA)
• 1.3.4.4.2. Phương pháp phân tích nhiệt trọng lượng (TGA)
• 1.3.5. Tách HA từ xương động vật bằng phương pháp đông khô
• 1.3.5.1. Công nghệ đông khô
• 1.3.5.2. Xác định độ xốp tổng của các mẫu HA theo trọng lượng riêng
• 1.3.6. Vai trò của xương trong cơ thể người và động vật
• 1.3.7. Khái quát về chất phụ gia thực phẩm
• 1.3.7.1. Tầm quan trọng của việc sử dụng phụ gia trong thực phẩm
• 1.3.7.2. Quy định về sử dụng phụ gia thực phẩm
• 1.3.7.3. Phụ gia natri bicacbonat
• 2. CHƯƠNG 2: THỰC NGHIỆM
• 2.1. Dụng cụ, thiết bị và hoá chất
• 2.2. Nghiên cứu quy trình tách bột HA
• 2.2.1. Chuẩn bị phụ gia
• 2.2.2. Lấy mẫu và sơ chế mẫu
• 2.2.3. Phương pháp tiến hành
• 2.2.3.1. Tạo mẫu HA nguyên bản
• 2.2.3.2. Ninh mẫu xương ở điều kiện áp suất thường, không có phụ gia
• 2.2.3.3. Ninh mẫu xương ở điều kiện áp suất thường, có phụ gia
• 2.2.3.4. Ninh ở điều kiện trong nồi áp suất, không có phụ gia
• 2.2.4. Khảo sát ảnh hưởng của thời gian tới quá trình tách HA
• 2.2.4.1. Khảo sát ảnh hưởng của thời gian tới quá trình tách HA, ở điều kiện áp suất thường, không có phụ gia
• 2.2.4.2. Khảo sát ảnh hưởng của thời gian tới quá trình tách HA, ở điều kiện áp suất thường, có chất phụ gia
• 2.2.4.3. Khảo sát ảnh hưởng của thời gian tới quá trình tách HA, ở điều kiện trong nồi áp suất, không có phụ gia
• 2.2.5. Chuẩn bị mẫu phân tích
• 2.2.5.1. Nhiễu xạ tia X (XRD)
• 2.2.5.2. Phổ hồng ngoại (FTIR)
• 2.2.5.3. Hiển vi điện tử quét (SEM)
• 2.2.5.4. Phân tích nhiệt
• 2.2.5.5. Phân tích thành phần hóa học
• 2.3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
• 2.3.1. Kết quả các mẫu HA nguyên bản
• 2.3.2. Khảo sát ảnh hưởng của thời gian tới quá trình tách HA, ở điều kiện áp suất thường, không có phụ gia
• 2.3.3. Khảo sát ảnh hưởng của thời gian tới quá trình tách HA, ở điều kiện áp suất thường, có chất phụ gia
• 2.3.4. Khảo sát ảnh hưởng của thời gian tới quá trình tách HA, ở điều kiện trong nồi áp suất, không có phụ gia
• 2.3.5. Sản phẩm HA tách ra ở thân xương
• 2.3.6. Đặc trưng nhiệt – trọng lượng của các mẫu HA. Phân tích thành phần hóa học và các kim loại nặng
• 2.3.6.1. Kết quả thành phần chính của một số sản phẩm HA
• 2.3.6.2. Kết quả hàm lượng các kim loại nặng có trong một số sản phẩm HA
• 2.3.7. Xác định độ xốp tổng của các mẫu HA theo trọng lượng riêng
• 2.3.7.1. Độ xốp tổng của các mẫu HA tách ra ở hai đầu xương
• 2.3.7.2. Độ xốp tổng của các mẫu HA tách ra ở thân xương
• KẾT LUẬN CHUNG
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Tổng quan về khảo sát tách canxi hydroxyapatite từ xương động vật

Canxi hydroxyapatite (HA) là một hợp chất quan trọng trong cơ thể động vật, đặc biệt là trong xương và răng. Việc tách HA từ xương động vật không chỉ giúp cung cấp nguồn nguyên liệu cho y sinh học mà còn mở ra nhiều ứng dụng trong y học và dược phẩm. Nghiên cứu này sẽ khảo sát quy trình tách HA từ xương động vật, cụ thể là xương bò, và phân tích các đặc tính của HA thu được.

1.1. Tính chất và vai trò của canxi hydroxyapatite trong cơ thể

Canxi hydroxyapatite là thành phần chính trong xương, chiếm khoảng 65-70% khối lượng xương. Nó có vai trò quan trọng trong việc duy trì cấu trúc và chức năng của xương. HA cũng có tính tương thích sinh học cao, giúp tái sinh xương nhanh chóng mà không bị đào thải.

1.2. Lịch sử nghiên cứu và ứng dụng của hydroxyapatite

Nghiên cứu về HA đã bắt đầu từ nhiều thập kỷ trước, với nhiều ứng dụng trong y sinh học như làm vật liệu cấy ghép, thuốc bổ sung canxi và điều trị các bệnh liên quan đến xương. Các nghiên cứu gần đây đã chỉ ra rằng HA có thể được sử dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau, từ y học đến công nghiệp thực phẩm.

II. Vấn đề và thách thức trong quá trình tách canxi từ xương động vật

Quá trình tách canxi hydroxyapatite từ xương động vật gặp nhiều thách thức, bao gồm việc lựa chọn phương pháp tách phù hợp và đảm bảo chất lượng của sản phẩm thu được. Các yếu tố như nhiệt độ, áp suất và thời gian ninh cũng ảnh hưởng đến hiệu suất tách HA.

2.1. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình tách canxi

Nhiệt độ và áp suất là hai yếu tố quan trọng trong quá trình tách HA. Nghiên cứu cho thấy, việc ninh xương ở nhiệt độ cao có thể làm tăng hiệu suất tách HA, nhưng cũng có thể dẫn đến sự phân hủy của các thành phần khác trong xương.

2.2. Thách thức trong việc đảm bảo chất lượng sản phẩm

Đảm bảo chất lượng của canxi hydroxyapatite thu được là một thách thức lớn. Các phương pháp tách khác nhau có thể tạo ra sản phẩm với các đặc tính khác nhau, do đó cần có các tiêu chuẩn rõ ràng để đánh giá chất lượng của HA.

III. Phương pháp tách canxi hydroxyapatite từ xương động vật

Có nhiều phương pháp khác nhau để tách canxi hydroxyapatite từ xương động vật, bao gồm phương pháp ninh ở áp suất thường, ninh trong nồi áp suất và sử dụng chất phụ gia. Mỗi phương pháp có ưu điểm và nhược điểm riêng.

3.1. Phương pháp ninh ở áp suất thường

Phương pháp này đơn giản và dễ thực hiện, tuy nhiên, hiệu suất tách HA có thể không cao. Ninh ở áp suất thường thường yêu cầu thời gian dài và nhiệt độ cao để đạt được kết quả tốt.

3.2. Phương pháp ninh trong nồi áp suất

Ninh trong nồi áp suất giúp tăng hiệu suất tách HA nhờ vào việc tăng áp suất và nhiệt độ. Phương pháp này có thể rút ngắn thời gian tách và cải thiện chất lượng sản phẩm.

3.3. Sử dụng chất phụ gia trong quá trình tách

Việc sử dụng chất phụ gia có thể cải thiện đáng kể hiệu suất tách HA. Các chất phụ gia này giúp tăng cường khả năng hòa tan và tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình tách.

IV. Ứng dụng thực tiễn của canxi hydroxyapatite trong y sinh học

Canxi hydroxyapatite có nhiều ứng dụng trong y sinh học, từ việc làm vật liệu cấy ghép đến sản xuất thuốc bổ sung canxi. Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng HA có thể cải thiện khả năng tái sinh xương và hỗ trợ điều trị các bệnh liên quan đến xương.

4.1. Ứng dụng trong cấy ghép xương

HA được sử dụng rộng rãi trong cấy ghép xương nhờ vào tính tương thích sinh học cao. Vật liệu này giúp tăng cường khả năng liên kết giữa xương tự nhiên và xương nhân tạo, từ đó cải thiện hiệu quả điều trị.

4.2. Sản xuất thuốc bổ sung canxi

HA cũng được sử dụng trong sản xuất các loại thuốc bổ sung canxi, giúp cải thiện sức khỏe xương cho người cao tuổi và trẻ em. Các sản phẩm này thường được ưa chuộng nhờ vào khả năng hấp thụ tốt của HA.

V. Kết luận và tương lai của nghiên cứu tách canxi hydroxyapatite

Nghiên cứu tách canxi hydroxyapatite từ xương động vật mở ra nhiều cơ hội cho việc phát triển các ứng dụng trong y sinh học. Tương lai của nghiên cứu này hứa hẹn sẽ mang lại nhiều tiến bộ trong việc cải thiện sức khỏe xương và điều trị các bệnh liên quan.

5.1. Triển vọng nghiên cứu trong tương lai

Các nghiên cứu tiếp theo có thể tập trung vào việc tối ưu hóa quy trình tách HA, nhằm nâng cao hiệu suất và chất lượng sản phẩm. Việc phát triển các phương pháp mới cũng sẽ giúp mở rộng ứng dụng của HA trong y sinh học.

5.2. Tác động của nghiên cứu đến ngành y sinh học

Nghiên cứu này không chỉ góp phần vào việc phát triển các sản phẩm mới mà còn có thể tạo ra những thay đổi tích cực trong cách tiếp cận điều trị các bệnh liên quan đến xương, từ đó nâng cao chất lượng cuộc sống cho nhiều người.