Luận án tiến sĩ: Nghiên cứu chế tạo hydrogel composite từ gelatine và chitosan cho tái tạo xương

Luận án tiến sĩ phân tích nghiên cứu điều chế in situ hydrogel composite trên nền gelatine và chitosanalginatechondroitin, xây dựng cơ sở lý luận, kiểm chứng thực nghiệm, đóng góp

• Tác giả: Nguyễn Tiến Thành
• Người hướng dẫn: PGS.TS Trần Ngọc Quyến
• Trường học: Học viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam
• Chuyên ngành: Hóa Hữu cơ
• Đề tài: Nghiên Cứu Chế Tạo Hydrogel Composite Từ Gelatine Và Chitosan Cho Tái Tạo Xương
• Loại tài liệu: luận án tiến sĩ
• Năm xuất bản: 2023
• Địa điểm: Thành phố Hồ Chí Minh

Mục lục chi tiết

• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI CÁM ƠN
• MỤC LỤC
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
• 1.1. Thành phần, cấu tạo của xương và giới thiệu về Biphasic calcium phosphate
• 1.2. Giới thiệu về xương
• 2. CHƯƠNG 2: ĐÁNH GIÁ ĐẶC TÍNH TẾ BÀO TRÊN VẬT LIỆU HYDROGEL COMPOSITE
• DANH MỤC HÌNH
• DANH MỤC BẢNG VÀ BIỂU ĐỒ
• DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT
• DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BÁ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Giới thiệu về hydrogel composite

Hydrogel composite là một loại vật liệu sinh học có khả năng giữ nước cao, được tạo thành từ sự kết hợp của gelatine và chitosan. Hydrogel có tính chất đàn hồi và khả năng tương thích sinh học tốt, làm cho nó trở thành một lựa chọn lý tưởng trong lĩnh vực tái tạo xương. Việc sử dụng gelatine và chitosan trong chế tạo hydrogel composite không chỉ cải thiện tính chất cơ học mà còn tăng cường khả năng sinh học của vật liệu. Nghiên cứu cho thấy rằng sự kết hợp này có thể tạo ra một môi trường thuận lợi cho sự phát triển của tế bào xương, từ đó thúc đẩy quá trình tái tạo mô hiệu quả hơn.

1.1. Tính chất của hydrogel composite

Hydrogel composite từ gelatine và chitosan có nhiều tính chất nổi bật. Đầu tiên, chúng có khả năng hấp thụ nước cao, giúp duy trì độ ẩm cho mô xương. Thứ hai, tính chất cơ học của hydrogel composite được cải thiện nhờ sự kết hợp giữa gelatine và chitosan, tạo ra một cấu trúc vững chắc hơn. Ngoài ra, hydrogel composite còn có khả năng phân hủy sinh học, giúp giảm thiểu tác động tiêu cực đến cơ thể sau khi sử dụng. Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng hydrogel composite có thể kích thích sự phát triển của tế bào xương, nhờ vào khả năng giải phóng các ion khoáng cần thiết cho quá trình tái tạo xương.

II. Phương pháp chế tạo hydrogel composite

Quá trình chế tạo hydrogel composite từ gelatine và chitosan bao gồm nhiều bước quan trọng. Đầu tiên, gelatine và chitosan được hòa tan trong dung môi thích hợp để tạo thành dung dịch. Sau đó, các thành phần như biphasic calcium phosphate (BCP) được thêm vào để tăng cường khả năng sinh học của vật liệu. Quá trình tạo gel diễn ra thông qua phản ứng hóa học, trong đó các liên kết chéo được hình thành giữa các phân tử gelatine và chitosan. Kết quả là một cấu trúc hydrogel composite có khả năng giữ nước và cung cấp môi trường thuận lợi cho sự phát triển của tế bào xương.

2.1. Các bước trong quy trình chế tạo

Quy trình chế tạo hydrogel composite bao gồm các bước chính như sau: Đầu tiên, gelatine và chitosan được hòa tan trong nước nóng để tạo thành dung dịch đồng nhất. Tiếp theo, BCP được thêm vào dung dịch này và khuấy đều để đảm bảo sự phân tán đồng đều. Sau đó, dung dịch được làm lạnh để bắt đầu quá trình tạo gel. Cuối cùng, hydrogel composite được thu hoạch và bảo quản trong điều kiện thích hợp. Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng việc điều chỉnh tỷ lệ giữa gelatine và chitosan có thể ảnh hưởng đến tính chất của hydrogel composite, từ đó tạo ra các sản phẩm phù hợp với nhu cầu cụ thể trong tái tạo mô.

III. Ứng dụng của hydrogel composite trong tái tạo xương

Hydrogel composite từ gelatine và chitosan có nhiều ứng dụng trong lĩnh vực tái tạo xương. Chúng có thể được sử dụng như một vật liệu ghép xương, giúp cung cấp cấu trúc hỗ trợ cho sự phát triển của tế bào xương. Ngoài ra, hydrogel composite còn có khả năng giải phóng các yếu tố sinh học, kích thích sự phát triển và phân chia của tế bào xương. Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng việc sử dụng hydrogel composite có thể cải thiện đáng kể quá trình tái tạo mô và giảm thiểu thời gian hồi phục cho bệnh nhân.

3.1. Tác động đến sự phát triển của tế bào xương

Hydrogel composite không chỉ cung cấp một môi trường vật lý cho tế bào xương mà còn có khả năng kích thích sự phát triển của chúng. Các nghiên cứu cho thấy rằng hydrogel composite có thể tăng cường khả năng sinh học của tế bào xương thông qua việc giải phóng các ion khoáng và yếu tố tăng trưởng. Điều này giúp thúc đẩy quá trình tái tạo xương, từ đó cải thiện hiệu quả điều trị cho các bệnh nhân bị gãy xương hoặc tổn thương xương. Việc sử dụng hydrogel composite trong lâm sàng đã cho thấy những kết quả khả quan, mở ra hướng đi mới trong nghiên cứu và ứng dụng vật liệu sinh học.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Theo các báo cáo y tế, chấn thương xương là nguyên nhân đứng hàng thứ sáu gây tử vong trên toàn cầu, chiếm khoảng 6% tổng số ca tử vong do các nguyên nhân khác nhau. Tình trạng gãy xương và các bệnh lý liên quan đến xương ngày càng gia tăng, đặc biệt tại các quốc gia đang phát triển, gây ra gánh nặng lớn cho hệ thống y tế và xã hội. Trong bối cảnh đó, việc phát triển các vật liệu sinh học có khả năng hỗ trợ tái tạo xương là một nhu cầu cấp thiết. Hydrogel composite trên nền gelatin kết hợp với các polysaccharide như chitosan, alginate và chondroitin sulfate, cùng với các hạt nano biphasic calcium phosphate (BCP), được xem là giải pháp tiềm năng trong kỹ thuật mô xương (BTE).

Mục tiêu chính của nghiên cứu là điều chế thành công các vật liệu hydrogel composite in situ trên nền gelatin và polysaccharide, khảo sát khả năng tạo khoáng, quá trình phân hủy sinh học và đánh giá đặc tính tế bào nhằm tìm ra vật liệu phù hợp cho giai đoạn phát triển xương. Nghiên cứu được thực hiện tại Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam, TP. Hồ Chí Minh trong năm 2023, với phạm vi tập trung vào các vật liệu hydrogel composite chứa BCP có tỷ lệ mol Ca/P khoảng 1,57, phù hợp với thành phần khoáng tự nhiên của xương.

Ý nghĩa của nghiên cứu thể hiện qua việc phát triển vật liệu có tính tương hợp sinh học cao, khả năng kích thích tế bào xương phát triển, đồng thời có thời gian phân hủy phù hợp với quá trình tái tạo mô xương, góp phần nâng cao hiệu quả điều trị các tổn thương xương và mở rộng ứng dụng trong kỹ thuật mô xương.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu dựa trên các lý thuyết và mô hình sau:

• Lý thuyết về vật liệu hydrogel: Hydrogel là polymer có cấu trúc mạng lưới ba chiều, có khả năng giữ nước cao, tính tương hợp sinh học và phân hủy sinh học. Hydrogel có thể được tổng hợp bằng các phương pháp liên kết ngang vật lý hoặc hóa học, trong đó liên kết ngang enzym (như horseradish peroxidase - HRP) được ưu tiên do tính đặc hiệu và điều khiển được thời gian gel hóa.

• Mô hình biphasic calcium phosphate (BCP): BCP là hỗn hợp của hydroxyapatite (HAp) và beta-tricalcium phosphate (β-TCP), có khả năng phân hủy sinh học và giải phóng ion Ca2+ và PO43-, kích thích quá trình tạo xương. Tỷ lệ mol Ca/P khoảng 1,57 được xem là tối ưu cho khả năng tương hợp và kích thích tế bào xương.

• Khái niệm về kỹ thuật mô xương (Bone Tissue Engineering - BTE): BTE sử dụng các khung nền (scaffold) 3D đa thành phần nhằm tái tạo mô xương, đòi hỏi vật liệu phải có tính tạo xương (osteoconduction), sinh xương (osteogenicity) và kích thích xương (osteoinduction).

Các khái niệm chính bao gồm: tính tương hợp sinh học, khả năng tạo khoáng sinh học, phân hủy sinh học, và đặc tính tế bào (đặc biệt là tế bào gốc trung mô - MSC).

Phương pháp nghiên cứu

• Nguồn dữ liệu: Nghiên cứu sử dụng các nguyên liệu tự nhiên gồm gelatin, chitosan, alginate, chondroitin sulfate và biphasic calcium phosphate tổng hợp nano. Các polymer được biến đổi hóa học để gắn nhóm tyramine hoặc 4-hydroxyphenylacetic acid nhằm tạo điều kiện cho phản ứng liên kết ngang enzym HRP/H2O2.

• Phương pháp tổng hợp: Hydrogel composite được tổng hợp in situ bằng phương pháp pha trộn các polymer nền gelatin-tyramine (GTA) với các polysaccharide biến đổi (CHPA, ATA, CDTA) và hạt nano BCP, sử dụng enzyme horseradish peroxidase (HRP) và hydrogen peroxide (H2O2) làm xúc tác liên kết ngang.

• Phân tích cấu trúc và tính chất: Sử dụng các kỹ thuật phân tích như X-ray diffraction (XRD) để xác định cấu trúc tinh thể, Fourier transform infrared spectroscopy (FT-IR) và proton nuclear magnetic resonance (1H-NMR) để xác định cấu trúc hóa học, scanning electron microscopy (SEM) và energy-dispersive X-ray spectroscopy (EDS) để khảo sát hình thái và thành phần nguyên tố.

• Đánh giá tính chất vật lý và sinh học: Thời gian gel hóa, độ cứng, khả năng tạo khoáng trong dung dịch mô phỏng dịch cơ thể (SBF) trong 28 ngày, tỷ lệ phân hủy sinh học trong dung dịch PBS có enzyme collagenase, và khả năng tương tác với tế bào gốc trung mô (MSC) được đánh giá bằng phương pháp MTT và nhuộm tế bào.

• Cỡ mẫu và timeline: Nghiên cứu thực hiện trên nhiều mẫu hydrogel composite với tỷ lệ thành phần khác nhau (1:1, 1:2, 2:1) trong khoảng thời gian 12 tháng, từ tổng hợp, phân tích đến đánh giá sinh học.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

1. Tổng hợp thành công hydrogel composite in situ: Các vật liệu hydrogel composite trên nền gelatin kết hợp với chitosan (CHPA), alginate (ATA), chondroitin sulfate (CDTA) và hạt nano BCP được tổng hợp thành công với thời gian gel hóa dao động từ vài phút đến vài chục phút tùy tỷ lệ enzyme HRP và thành phần polymer. Ví dụ, hydrogel CHPA-GTA có thời gian gel hóa khoảng 5-15 phút với HRP 0,07 mg/mL.

2. Khả năng tạo khoáng và cấu trúc nano: Phân tích XRD và SEM cho thấy hydrogel composite chứa BCP duy trì cấu trúc tinh thể biphasic calcium phosphate sau 28 ngày ngâm trong dung dịch SBF, với sự hình thành các mảng khoáng apatite kích thước nano trên bề mặt. Hàm lượng Ca và P trong dung dịch SBF giảm khoảng 20-30% sau 28 ngày, chứng tỏ khả năng tạo khoáng tích cực.

3. Tính phân hủy sinh học phù hợp: Hydrogel composite có tỷ lệ phân hủy sinh học trong dung dịch PBS có enzyme collagenase dao động từ 30-50% sau 28 ngày, phù hợp với thời gian tái tạo mô xương. Hydrogel CDTA-GTA có tỷ lệ phân hủy cao hơn so với CHPA-GTA và ATA-GTA, cho thấy khả năng điều chỉnh thời gian phân hủy bằng cách thay đổi thành phần polymer.

4. Tương tác tế bào tốt: Đánh giá bằng phương pháp MTT và nhuộm tế bào cho thấy hydrogel composite không gây độc tế bào, tỷ lệ sống tế bào MSC sau 48 giờ tiếp xúc đạt trên 85%, cao hơn so với nhóm đối chứng. Hydrogel composite còn kích thích sự tăng sinh và biệt hóa tế bào xương, thể hiện qua biểu đồ tăng trưởng tế bào và hình ảnh nhuộm tế bào.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân thành công của việc tổng hợp hydrogel composite là do sự kết hợp giữa gelatin-tyramine với các polysaccharide biến đổi có nhóm phenol, tạo điều kiện thuận lợi cho phản ứng liên kết ngang enzym HRP/H2O2, giúp kiểm soát thời gian gel hóa và tính cơ học của vật liệu. Sự bổ sung hạt nano BCP không chỉ cung cấp khoáng chất tương tự xương tự nhiên mà còn kích thích tế bào tạo xương nhờ giải phóng ion Ca2+ và PO43-.

So sánh với các nghiên cứu trước đây, vật liệu hydrogel composite trong nghiên cứu này có khả năng tạo khoáng và phân hủy sinh học tốt hơn, đồng thời tương thích sinh học cao, phù hợp với yêu cầu kỹ thuật mô xương hiện đại. Các biểu đồ XRD, SEM và tỷ lệ phân hủy sinh học minh họa rõ ràng sự ổn định cấu trúc và khả năng phân hủy có kiểm soát của vật liệu.

Ý nghĩa của kết quả là mở ra hướng phát triển vật liệu hydrogel composite đa thành phần có thể tùy chỉnh đặc tính theo nhu cầu tái tạo xương, góp phần nâng cao hiệu quả điều trị các tổn thương xương phức tạp.

Đề xuất và khuyến nghị

1. Phát triển quy trình tổng hợp hydrogel composite chuẩn hóa: Đề xuất xây dựng quy trình tổng hợp in situ hydrogel composite trên nền gelatin và polysaccharide với tỷ lệ enzyme HRP và H2O2 được kiểm soát chặt chẽ nhằm đảm bảo thời gian gel hóa và tính cơ học phù hợp. Chủ thể thực hiện: các phòng thí nghiệm nghiên cứu vật liệu sinh học, trong vòng 12 tháng.

2. Ứng dụng hydrogel composite trong mô hình động vật: Khuyến nghị tiến hành các thử nghiệm tiền lâm sàng trên mô hình động vật để đánh giá hiệu quả tái tạo xương và an toàn sinh học của vật liệu. Chủ thể thực hiện: các trung tâm nghiên cứu y sinh, trong vòng 18-24 tháng.

3. Tối ưu hóa tỷ lệ thành phần và cấu trúc nano: Đề xuất nghiên cứu sâu hơn về ảnh hưởng của tỷ lệ các polymer và kích thước hạt BCP đến đặc tính vật lý và sinh học của hydrogel composite nhằm tối ưu hóa hiệu quả tái tạo. Chủ thể thực hiện: các nhóm nghiên cứu vật liệu, trong vòng 12 tháng.

4. Phát triển hydrogel composite dạng tiêm tại chỗ: Khuyến nghị phát triển hydrogel composite dạng tiêm có khả năng gel hóa nhanh tại vị trí tổn thương, giảm thiểu xâm lấn phẫu thuật, tăng tính ứng dụng lâm sàng. Chủ thể thực hiện: các công ty công nghệ sinh học, trong vòng 24 tháng.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

1. Nhà nghiên cứu vật liệu sinh học: Luận văn cung cấp dữ liệu chi tiết về tổng hợp, phân tích cấu trúc và đánh giá tính chất của hydrogel composite, hỗ trợ phát triển vật liệu mới trong lĩnh vực mô xương.

2. Bác sĩ chuyên khoa chỉnh hình và phục hồi chức năng: Thông tin về khả năng tái tạo xương và tương tác tế bào của vật liệu giúp lựa chọn phương pháp điều trị phù hợp cho bệnh nhân gãy xương và tổn thương mô xương.

3. Doanh nghiệp công nghệ sinh học và dược phẩm: Nghiên cứu mở ra cơ hội phát triển sản phẩm hydrogel composite ứng dụng trong điều trị xương khớp, nâng cao hiệu quả và giảm thiểu biến chứng.

4. Sinh viên và học viên cao học ngành Hóa hữu cơ, Vật liệu y sinh: Luận văn là tài liệu tham khảo quý giá về kỹ thuật tổng hợp polymer biến đổi, phương pháp phân tích vật liệu và đánh giá sinh học trong lĩnh vực y sinh.

Câu hỏi thường gặp

1. Hydrogel composite là gì và tại sao lại quan trọng trong tái tạo xương?
   Hydrogel composite là vật liệu polymer có cấu trúc mạng lưới ba chiều, kết hợp với các hạt khoáng như biphasic calcium phosphate để mô phỏng thành phần và cấu trúc xương tự nhiên. Chúng quan trọng vì có khả năng tương hợp sinh học, kích thích tế bào xương phát triển và phân hủy phù hợp với quá trình tái tạo mô.

2. Phương pháp tổng hợp hydrogel composite in situ sử dụng enzyme HRP có ưu điểm gì?
   Phương pháp này cho phép kiểm soát thời gian gel hóa, tạo liên kết ngang đặc hiệu và êm dịu, không tạo ra sản phẩm phụ độc hại, phù hợp với ứng dụng y sinh và tiêm tại chỗ.

3. Biphasic calcium phosphate (BCP) đóng vai trò gì trong hydrogel composite?
   BCP cung cấp ion Ca2+ và PO43- cần thiết cho quá trình khoáng hóa và kích thích tế bào tạo xương. Nó giúp vật liệu có tính tương hợp sinh học cao và khả năng tạo khoáng sinh học giống xương tự nhiên.

4. Hydrogel composite có an toàn cho tế bào không?
   Kết quả đánh giá bằng phương pháp MTT và nhuộm tế bào cho thấy hydrogel composite không gây độc tế bào, tỷ lệ sống tế bào MSC trên 85% sau 48 giờ, đồng thời kích thích tăng sinh và biệt hóa tế bào xương.

5. Thời gian phân hủy của hydrogel composite có phù hợp với quá trình tái tạo xương không?
   Hydrogel composite có tỷ lệ phân hủy sinh học từ 30-50% sau 28 ngày trong môi trường có enzyme collagenase, phù hợp với thời gian cần thiết để mô xương mới hình thành và thay thế vật liệu.

Kết luận

• Đã điều chế thành công hydrogel composite in situ trên nền gelatin kết hợp chitosan, alginate, chondroitin sulfate và hạt nano biphasic calcium phosphate với thời gian gel hóa kiểm soát được.
• Vật liệu có khả năng tạo khoáng sinh học tốt, duy trì cấu trúc biphasic calcium phosphate sau 28 ngày ngâm trong dung dịch mô phỏng dịch cơ thể.
• Hydrogel composite có tỷ lệ phân hủy sinh học phù hợp, không gây độc tế bào và kích thích tăng sinh tế bào gốc trung mô.
• Nghiên cứu mở ra hướng phát triển vật liệu hydrogel đa thành phần ứng dụng trong kỹ thuật mô xương và điều trị tổn thương xương.
• Các bước tiếp theo bao gồm thử nghiệm tiền lâm sàng, tối ưu hóa thành phần và phát triển hydrogel dạng tiêm tại chỗ để nâng cao tính ứng dụng lâm sàng.

Hành động khuyến nghị: Các nhà nghiên cứu và doanh nghiệp công nghệ sinh học nên tiếp tục đầu tư phát triển và ứng dụng hydrogel composite trong lĩnh vực tái tạo xương nhằm cải thiện hiệu quả điều trị và chất lượng cuộc sống cho bệnh nhân.

Trích đoạn nội dung tài liệu

à GIÁO DĂC VÀ ĐÀO T¾O VIäN HÀN LÂM KHOA HâC VÀ CÔNG NGHä VIäT NAM HâC VIÞN KHOA HâC VÀ CÔNG NGHÞ ----------------------------- NGUYÆN TIÀN THàNH NGHIÊN CĆU ĐIÂU CHÀ IN SITU HYDROGEL COMPOSITE TRÊN NÂN GELATINE VÀ CHITOSAN/ALGINATE/CHONDROITIN SULFATE ĐàNH H¯àNG TRONG TÁI T¾O X¯¡NG LUÀN ÁN TIÀN SĀ HÓA HâC TP. Hâ CHÍ MINH – 2023 Bà GIÁO DĂC VÀ ĐÀO T¾O VIäN HÀN LÂM KHOA HâC VÀ CÔNG NGHä VIäT NAM HâC VIÞN KHOA HâC VÀ CÔNG NGHÞ ----------------------------- NGUYÆN TIÀN THàNH NGHIÊN CĆU ĐIÂU CHÀ IN SITU HYDROGEL COMPOSITE TRÊN NÂN GELATINE VÀ CHITOSAN/ALGINATE/CHONDROITIN SULFATE ĐàNH H¯àNG TRONG TÁI T¾O X¯¡NG Chuyên ngành: Hóa Hữu c¢ Mã sá: 62 44 01 14 LUÀN ÁN TIÀN SĀ HÓA HâC NG¯äI H¯âNG DÀN KHOA HâC: 1.TS TRÄN NGâC QUYàN 2. NGUYâN Đ¾I HÀI TP. Hâ CHÍ MINH – 2023 i LâI CAM ĐOAN Công trình nghiên cću mà tôi đã thực hiån t¿i phòng Hóa d°āc - Viån Khoa hãc VÃt liåu Ćng dăng - Viån Hàn Lâm Khoa hãc và Công nghå Viåt Nam t¿i Thành phá Hã Chí Minh, vãi sự h°ãng dÁn chuyên môn tĉ PGS.TS TrÅn Ngãc Quyán và PGS.

Trong công trình nghiên ću này, tôi cam kÁt trình bày những nghiên cću và kÁt quÁ vãi sự trung thực tuyåt đái, dựa trên c¢ sç tri thćc và kÁt quÁ nghiên cću cąa bÁn thân. Đãng thåi, tôi xác nhÃn rằng các thông tin và kÁt quÁ trong khóa luÃn này ch°a tĉng đ°āc sử dăng trong bÃt kỳ công trình nghiên cću cùng cÃp nào khác. Nghiên cću sinh Nguyãn TiÁn Thánh ii LâI CÁM ¡N Trong công trình nghiên cću này, tôi muán bày tß lòng biÁt ¢n sâu sÅc đái vãi sự h°ãng dÁn và đóng góp quý báu cąa PGS.TS TrÅn Ngãc Quyán và PGS. Nguyãn Đ¿i HÁi, đã đãng hành và hß trā tÃn tâm trong suát quá trình thực hiån nghiên cću, và tôi muán gửi tãi hã låi biÁt ¢n chân thành nhÃt.

Tôi cũng muán cám ¢n sự hß trā quý báu tĉ các đãng nghiåp t¿i Viån Khoa hãc VÃt liåu Ćng dăng - Viån Hàn Lâm Khoa hãc và Công nghå Viåt Nam. Hã đã đóng góp mát phÅn quan trãng vào sự thành công cąa nghiên cću này. Tôi không thá không đß cÃp đÁn sự giúp đÿ và t¿o đißu kiån thuÃn lāi tĉ Hãc viån Khoa hãc Công nghå và Viån Hàn lâm Khoa hãc và Công nghå Viåt Nam trong suát thåi gian tôi tiÁn hành luÃn án. Sự ąng há cąa các tå chćc này đã đóng vai trò quan trãng trong quá trình nghiên cću cąa tôi.

Cuái cùng, tôi muán gửi låi biÁt ¢n đặc biåt đÁn gia đình, b¿n bè và những ng°åi đãng hành đã đáng viên và giúp đÿ tôi trong hành trình hoàn thành công trình nghiên cću. iii MĂC LĂC LäI CAM ĐOAN. iii DANH MĂC HÌNH. v DANH MĂC BÀNG VÀ BIàU Đâ.

xii DANH MĂC CÁC TĈ VIÀT TÄT. Thành phÅn, cÃu t¿o cąa x°¢ng và giãi thiåu vß Biphasic calcium phosphate. Giãi thiåu vß x°¢ng. Biphasic calcium phosphate (BCP).

Các bånh liên quan đÁn x°¢ng và ph°¢ng pháp đißu trá phå biÁn. Các bånh liên quan đÁn x°¢ng. Các ph°¢ng pháp sử dăng trong đißu trá liên quan đÁn gãy x°¢ng. Khái niåm và phân lo¿i vÃt liåu hydrogel.

Nguyên liåu t¿o thành hydrogel. Các ph°¢ng pháp tång hāp hydrogel. Hydrogel tiêm t¿i chß và các ph°¢ng pháp t¿o thành hydrogel tiêm 32 1. VÃt liåu Hydrogel composite.

VÃt liåu composite trong tái t¿o x°¢ng. Các ph°¢ng pháp tång hāp và tính chÃt nanocomposite hydrogel [84] 46 1. Tình hình nghiên cću trong và ngoài n°ãc. ĐàI T¯ĀNG, PH¾M VI VÀ PH¯¡NG PHÁP NGHIÊN CĆU.

Đái t°āng và ph¿m vi nghiên cću. Ph¿m vi nghiên cću. Dung môi, hóa chÃt, thiÁt bá dùng trong nghiên cću. Dung môi, hóa chÃt dùng trong nghiên cću.

ThiÁt bá và dăng că. Tång hāp và phân tích cÃu trúc BCP. Tång hāp và phân tích cÃu trúc các polymer mang nhóm chćc phenol. Tång hāp Gelatin-Tyramine (GTA).

Tång hāp Chitosan-4-hydroxyphenylacetic acid (CHPA). Tång hāp Alginate-tyramine (ATA). Tång hāp Chondroitine sulfate-tyramine (CDTA). Xác đánh cÃu trúc, hình thái các sÁn ph¿m.

Xác đánh hàm l°āng TA, HPA trong các polymer phenol tång hāp. Tång hāp và xác đánh các tính chÃt cąa các hå hydrogel và hydrogel composite trên nßn GTA. Tång hāp insitu hydrogel và hydrogel composite CHPA, ATA, CDTA trên nßn GTA bằng ph°¢ng pháp pha trán dùng enzyme HRP và H2O2. KhÁo sát các hình thái, thåi gian hình thành gel, thåi gian giÁm cÃp sinh hãc, khÁ năng t¿o khoáng và đác tính cąa hydrogel và hydrogel composite 61 2.

Đánh giá đác tính tÁ bào trên vÃt liåu hydrogel composite. KÀT QUÀ VÀ BIäN LUÂN. KÀT QUÀ TäNG HĀP BCP. KÁt quÁ phân tích XRD cąa BCP.

KÁt quÁ hình thái cąa BCP. TäNG HĀP CÁC POLYMER MANG NHÓM CHĆC PHENOL. KÁt quÁ tång hāp GTA. KÁt quÁ tång hāp CHPA.

KÁt quÁ tång hāp vÃt liåu hydrogel và hydrogel composite ATA. KÁt quÁ tång hāp vÃt liåu CDTA. TäNG HĀP VÀ XÁC ĐàNH CÁC TÍNH CHÂT CĄA CÁC Hä HYDROGEL, HYDROGEL COMPOSITE. Hå hydrogel và hydrogel composite GTA-CHPA/BCP.

Hå hydrogel và hydrogel composite ATA-GTA/BCP. Hå hydrogel và hydrogel composite CDTA-GTA/BCP. So sánh các hå hydrogel composite. 131 DANH MĂC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG Bà.

132 European Polymer Journal. 133 TÀI LIäU THAM KHÀO. I v DANH MĂC HÌNH Hình 1. BCP có thá đ°āc sÁn xuÃt d°ãi d¿ng bát, viên, khái đặc hoặc xáp [7].

Bán giai đo¿n cąa quá trình lißn x°¢ng [10]. Hình thành hydrogel bằng ph°¢ng pháp t¿o liên kÁt ngang cąa các polyme tan trong n°ãc [18]. Sự tr°¢ng nç cąa hydrogel [22]. PhÁn ćng deacetyl hóa chitin t¿o chitosan.

CÃu trúc hóa hãc cąa khái G, khái M và khái xen k¿ trong alginate. T°¢ng tác liên kÁt hydro giữa các biopolyme t°¢ng thích hình hãc (methylcellulose và acid hyaluronic); các liên kÁt hydro bá phá vÿ d°ãi Ánh h°çng cąa nhiåt đá [45]. T°¢ng tác lÃp thá D-lactide và L-lactide. T¿o liên kÁt ngang bằng glutaraldehyde [48].

PhÁn ćng cáng Miacher [54]. Liên kÁt Schiff-base [57]. PhÁn ćng liên kÁt ngang hình thành hydrogel d°ãi sự xúc tác cąa enzyme Transglutaminase [58]. PhÁn ćng liên kÁt ngang hình thành hydrogel d°ãi sự xúc tác cąa enzyme tyrosinase [58].

C¢ chÁ xúc tác vòng cąa enzyme HRP [60]. S¢ đã minh hãa hydrogel d¿ng tiêm đ°āc đißu chÁ bằng ph°¢ng pháp liên kÁt ngang enzym vãi peroxidase cÁi ngựa (HRP) và H2O2 [71]. S¢ đã minh hãa hydrogel tiêm đ°āc đißu chÁ bằng ph°¢ng pháp liên kÁt ngang ánh sáng [71]. PhÁn ćng tång hāp GTA.

PhÁn ćng tång hāp CHPA. PhÁn ćng tång hāp alginate-tyramine (ATA). PhÁn ćng tång hāp CDTA. GiÁn đã XRD cąa BCP vãi tß lå mol Ca/P =1,57 t¿i pH = 7.

KÁt quÁ SEM vãi đá phóng đ¿i 100nm cąa BCP đ°āc tång hāp bằng ph°¢ng pháp sóng siêu âm vãi tß lå Ca/P = 1,57 t¿i pH = 7. Phå 1H-NMR cąa GTA trong D2O. KÁt quÁ phå FTIR cąa GTA. Ph°¢ng trình đ°ång chu¿n cąa TA.

KÁt quÁ phå 1H-NMR vãi các peak đặc tr°ng cąa vÃt liåu CHPA trong D2O&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&71 Hình 3. KÁt quÁ phå FTIR cąa CHPA. Ph°¢ng trình đ°ång chu¿n cąa HPA. KÁt quÁ phå 1H-NMR vãi các peak đặc tr°ng cąa vÃt liåu ATA trong D2O.

KÁt quÁ phå FTIR cąa ATA. Ph°¢ng trình đ°ång chu¿n cąa TA. Phå 1H-NMR cąa GTA trong D2O. KÁt quÁ đo phå FT-IR cąa CD_Tyr.

Ph°¢ng trình đ°ång chu¿n cąa TA. KhÁo sát thåi gian hình thành gel cąa hydrogel và hydrogel composite GTA (vãi nãng đá HRP 0,05 mg/mL). Thåi gian hình thành gel hoá cąa hydrogel và hydrogel composite CHPA (nãng đá HRP 0,07 mg/mL). Thåi gian hình thành gel hoá cąa hydrogel và hydrogel composite CHPA trên nßn GTA vãi tß lå 1:1 (nãng đá HRP 0,07 mg/mL).

KÁt quÁ phân tích XRD cąa hydrogel và hydrogel composite (CHPA- GTA , CHPA- GTA/BCP vãi tß lå 1:1) ban đÅu và sau thåi gian ngâm trong dung dách giÁ sinh hãc SBF trong 28 ngày. KÁt quÁ phân tích XRD cąa hydrogel và hydrogel composite (CHPA- GTA , CHPA- GTA/BCP vãi tß lå 1:2)ban đÅu và sau thåi gian ngâm trong dung dách giÁ sinh hãc SBF trong 28 ngày. KÁt quÁ hình Ánh phân tích bằng ph°¢ng pháp SEM và phân tích nguyên tá EDS cąa hydrogel CHPA-GTA (1:1) sau thåi gian ngâm trong dung dách SBF 28 ngày. KÁt quÁ hình phân tích bằng ph°¢ng pháp SEM và phân tích nguyên tá EDS cąa hydrogel CHPA-GTA (1:2) sau thåi gian ngâm trong dung dách SBF trong 28 ngày.

KÁt quÁ hình Ánh phân tích bằng ph°¢ng pháp SEM và phân tích nguyên tá EDS hydrogel composite GTA-CHPA/BCP-(1:1) sau thåi gian ngâm trong dung dách SBF 28 ngày. KÁt quÁ hình Ánh phân tích bằng ph°¢ng pháp SEM và phân tích nguyên tá EDS hydrogel composite GTA-CHPA/BCP-(2:1) sau thåi gian ngâm trong dung dách SBF 28 ngày. Hàm l°āng Ca trong dung dách SBF ngâm hydrogel composite trong 28 ngày vãi tß lå 1:1 và 1:2. Hàm l°āng P trong dung dách SBF ngâm hydrogel composite trong 28 ngày vãi tß lå 1:1 và 1:2.

Tỷ lå tÁ bào MSC sáng sau khi ą vãi chćng âm (DMEM/F12) và dách chiÁt hydrogel composite CHPA-GTA (1-1) và CHPA-GTA (1-2) sau 24h (A) và sau 48h (B). Hình Ánh tÁ bào MSC đ°āc ą vãi chćng âm (DMEM/F12) và dách chiÁt hydrogel composite CHPA-GTA (1-1) và CHPA-GTA (1-2) sau 48h. Màu xanh: ChÃt nhuám Hoestch; màu xanh: chÃt nhuôm AO và màu đß: chÃt nhuám PI. Thåi gian t¿o gel cąa hydrogel và hydrogel composite ATA vãi nãng đá HRP 0,0125mg/ml mg/mL.

Thåi gian t¿o gel cąa hydrogel và hydrogel composite ATA trên nßn GTA vãi nãng đá HRP 0,0125mg/ml. KÁt quÁ phân tích XRD cąa hydrogel và hydrogel composite (ATA- GTA , ATA- GTA/BCP vãi tß lå 1:1) ban đÅu và sau thåi gian ngâm trong dung dách SBF 28 ngày. KÁt quÁ phân tích XRD cąa hydrogel và hydrogel composite (ATA- GTA , ATA- GTA/BCP vãi tß lå 1:2) tr°ãc và sau thåi gian ngâm trong dung dách SBF 28 ngày. KÁt quÁ hình Ánh phân tích bằng ph°¢ng pháp SEM và phân tích nguyên tá EDS cąa hydrogel ATA-GTA (1:1) (a) và ATA-GTA (1:2) (b) sau thåi gian ngâm trong dung dách SBF 28 ngày.

KÁt quÁ hình Ánh phân tích bằng ph°¢ng pháp SEM và phân tích nguyên tá EDS cąa hydrogel compostie ATA-GTA (1:1) (a) và ATA-GTA (1:2) sau thåi gian ngâm trong dung dách SBF trong 28 ngày. Hàm l°āng Ca trong dung dách SBF ngâm hydrogel composite trong 28 ngày vãi tß lå 1:1 và 1:2. Hàm l°āng P trong dung dách SBF ngâm hydrogel composite trong 28 ngày vãi tß lå 1:1 và 1:2. Tỷ lå tÁ bào MSC sáng sau khi ą vãi chćng âm (DMEM/F12) và dách chiÁt hydrogel composite ATG-GTA (1-1) và ATG-GTA (1-2) sau 24h (A) và sau 48h (B) .