Nghiên cứu về Hydroxyapatite trong Y học và Công nghệ

Chuyên khảo phân tích Nghiên cứu chế tạo gốm xốp hydroxy apatite ha đáp ứng yêu cầu thử nghiệm ghép xương trên cơ thể sống, đánh giá các khía cạnh quan trọng, đề xuất hướng nghiên

• Tác giả: Đỗ Ngọc Liên
• Người hướng dẫn: PGS.TS Đỗ Ngọc Liên
• Trường học: Viện Công Nghệ Xã Hội
• Chuyên ngành: Công Nghệ Y Sinh
• Đề tài: Nghiên Cứu Về Hydroxyapatite Trong Y Học Và Công Nghệ
• Loại tài liệu: Đề Tài
• Năm xuất bản: 2005 - 2006
• Địa điểm: Hà Nội

Tóm tắt

I. Tổng quan Hydroxyapatite HAp và ứng dụng trong Y học

Hydroxyapatite (HAp), với công thức hóa học Ca5(PO4)3(OH), là một hợp chất bền vững của canxi và phosphate. Đây là khoáng vô cơ quan trọng nhất, chiếm tới 70% thành phần xương và răng. Do tính chất tương thích sinh học cao và khả năng tích hợp tốt với mô xương, HAp được ứng dụng rộng rãi trong y học và công nghệ sinh học. Nghiên cứu cho thấy HAp có khả năng kích thích sự phát triển của tế bào xương và thúc đẩy quá trình khoáng hóa. Gốm HAp được tạo ra bằng cách nung bột HAp ở nhiệt độ dưới 1100°C, tạo ra vật liệu có cấu trúc xốp hoặc đặc, tùy thuộc vào mục đích sử dụng. Các vật liệu y sinh khác như hợp kim, polyme cũng được sử dụng, nhưng HAp vẫn nổi bật với khả năng tương thích sinh học vượt trội.

1.1. Cấu trúc Hydroxyapatite và vai trò trong cơ thể

Cấu trúc tinh thể của Hydroxyapatite tương tự như thành phần khoáng của xương người, tạo điều kiện cho sự liên kết trực tiếp với mô xương. HAp không chỉ cung cấp nền tảng vật lý cho sự phát triển của xương mà còn tham gia vào các quá trình sinh học, kích thích sự hoạt động của tế bào xương và thúc đẩy quá trình khoáng hóa. Sự hiện diện của các ion canxi và phosphate trên bề mặt HAp tạo ra môi trường thuận lợi cho sự hình thành và phát triển của mô xương mới, đặc biệt quan trọng trong các ứng dụng cấy ghép xương.

1.2. Tính chất của Hydroxyapatite và ứng dụng vật liệu sinh học

Hydroxyapatite sở hữu nhiều tính chất quan trọng, bao gồm khả năng tương thích sinh học cao, khả năng dẫn điện, và khả năng hấp phụ. Những tính chất này làm cho HAp trở thành một vật liệu lý tưởng cho nhiều ứng dụng trong y học và công nghệ, từ cấy ghép xương và nha khoa đến hệ thống dẫn thuốc và kỹ thuật mô. Khả năng tương thích sinh học cao của HAp giúp giảm thiểu nguy cơ phản ứng viêm và loại bỏ, đồng thời thúc đẩy sự tích hợp của vật liệu vào cơ thể.

II. Thách thức trong sản xuất Hydroxyapatite chất lượng cao

Việc sản xuất Hydroxyapatite (HAp) với chất lượng cao và ổn định vẫn là một thách thức lớn. Các yếu tố như kích thước hạt, độ tinh khiết, và độ xốp ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu quả sử dụng của HAp trong các ứng dụng y học. Quá trình tổng hợp HAp đòi hỏi kiểm soát chặt chẽ các thông số như pH, nhiệt độ và tốc độ phản ứng. Chất lượng sản phẩm có thể bị ảnh hưởng bởi sự hiện diện của các pha tạp chất, làm giảm tính tương thích sinh học và khả năng tích hợp với mô xương. Do đó, việc nghiên cứu và phát triển các phương pháp tổng hợp HAp hiệu quả và kiểm soát được chất lượng là rất quan trọng.

2.1. Kiểm soát kích thước hạt Hydroxyapatite trong quá trình tổng hợp

Kích thước hạt của HAp có ảnh hưởng đáng kể đến tính chất cơ học và sinh học của vật liệu. Hạt nano HAp có diện tích bề mặt lớn hơn, giúp tăng cường khả năng tương tác với tế bào và thúc đẩy quá trình khoáng hóa. Tuy nhiên, việc kiểm soát kích thước hạt nano HAp đòi hỏi điều chỉnh cẩn thận các thông số trong quá trình tổng hợp, bao gồm nồng độ chất phản ứng, pH và nhiệt độ. Phương pháp sol-gel và kết tủa hóa học thường được sử dụng để điều khiển kích thước hạt và đảm bảo tính đồng nhất của sản phẩm.

2.2. Loại bỏ tạp chất để tăng tính tương thích sinh học HAp

Tạp chất trong HAp có thể gây ra các phản ứng viêm và ảnh hưởng tiêu cực đến quá trình tích hợp của vật liệu vào cơ thể. Do đó, việc loại bỏ tạp chất là một bước quan trọng trong quá trình sản xuất Hydroxyapatite. Các phương pháp như rửa, lọc và xử lý nhiệt thường được sử dụng để loại bỏ các ion kim loại nặng, muối và các hợp chất hữu cơ khỏi HAp. Đảm bảo độ tinh khiết cao của HAp là yếu tố then chốt để đảm bảo tính tương thích sinh học và hiệu quả điều trị.

2.3. Độ xốp và ảnh hưởng đến sự phát triển tế bào xương

Độ xốp là một thông số quan trọng ảnh hưởng đến khả năng tích hợp và tái tạo xương của HAp. Độ xốp cao cho phép tế bào xương xâm nhập và phát triển bên trong vật liệu, thúc đẩy quá trình khoáng hóa và hình thành mô xương mới. Tuy nhiên, độ xốp quá cao có thể làm giảm độ bền cơ học của HAp. Do đó, cần tối ưu hóa độ xốp để đạt được sự cân bằng giữa khả năng tích hợp và độ bền cơ học. Các phương pháp tạo xốp như sử dụng chất tạo xốp hoặc thiêu kết ở nhiệt độ cao thường được sử dụng để điều chỉnh độ xốp của HAp.

III. Phương pháp tổng hợp Hydroxyapatite tiên tiến trong Y học

Các phương pháp tổng hợp Hydroxyapatite (HAp) ngày càng được cải tiến để đáp ứng yêu cầu khắt khe của các ứng dụng y học. Phương pháp sol-gel cho phép kiểm soát kích thước hạt và độ tinh khiết của HAp ở mức độ phân tử. Phương pháp thủy nhiệt sử dụng nhiệt độ và áp suất cao để tăng tốc quá trình phản ứng và tạo ra HAp có độ kết tinh cao. Ngoài ra, phương pháp kết tủa hóa học vẫn là một lựa chọn phổ biến do tính đơn giản và chi phí thấp. Nghiên cứu gần đây tập trung vào việc kết hợp các phương pháp khác nhau để tạo ra HAp có tính chất tối ưu cho từng ứng dụng cụ thể.

3.1. Tổng hợp Hydroxyapatite bằng phương pháp Sol Gel ưu điểm

Phương pháp sol-gel là một kỹ thuật tổng hợp HAp tiên tiến, cho phép kiểm soát kích thước hạt, hình dạng và độ tinh khiết. Quá trình này bắt đầu bằng việc tạo ra một sol, một hệ keo ổn định chứa các tiền chất của HAp. Sau đó, sol chuyển thành gel thông qua quá trình thủy phân và ngưng tụ. Cuối cùng, gel được sấy khô và nung để tạo ra HAp. Ưu điểm của phương pháp sol-gel bao gồm khả năng tạo ra HAp có kích thước hạt nano, tính đồng nhất cao và khả năng kiểm soát thành phần pha.

3.2. Phương pháp thủy nhiệt tổng hợp Hydroxyapatite độ kết tinh cao

Phương pháp thủy nhiệt sử dụng nhiệt độ và áp suất cao trong môi trường nước để tổng hợp HAp. Quá trình này cho phép tạo ra HAp có độ kết tinh cao và kích thước hạt đồng đều. Điều kiện thủy nhiệt thúc đẩy quá trình hòa tan và kết tủa của các ion canxi và phosphate, tạo ra cấu trúc tinh thể HAp ổn định. Ưu điểm của phương pháp thủy nhiệt bao gồm khả năng tổng hợp HAp với độ kết tinh cao, kích thước hạt đồng đều và giảm thiểu tạp chất.

IV. Ứng dụng Hydroxyapatite trong cấy ghép xương và nha khoa

Ứng dụng của Hydroxyapatite (HAp) rất đa dạng trong lĩnh vực y học, đặc biệt là trong cấy ghép xương và nha khoa. HAp được sử dụng làm vật liệu cấy ghép xương để lấp đầy các khuyết hổng xương do chấn thương, phẫu thuật hoặc bệnh lý. Trong nha khoa, HAp được sử dụng để tái tạo men răng, điều trị bệnh nha chu và làm vật liệu cấy ghép trong phẫu thuật nha khoa. Khả năng tương thích sinh học cao và khả năng kích thích sự phát triển của tế bào xương làm cho HAp trở thành một vật liệu lý tưởng cho các ứng dụng này. Nghiên cứu lâm sàng đã chứng minh hiệu quả của HAp trong việc cải thiện kết quả điều trị và nâng cao chất lượng cuộc sống của bệnh nhân.

4.1. Hydroxyapatite trong cấy ghép xương và tái tạo mô xương

Cấy ghép xương sử dụng HAp giúp phục hồi chức năng và cấu trúc của xương bị tổn thương. HAp có khả năng tạo liên kết trực tiếp với xương tự nhiên, thúc đẩy quá trình tái tạo mô xương và giảm thiểu nguy cơ loại bỏ. HAp có thể được sử dụng ở dạng bột, hạt hoặc khối để lấp đầy các khuyết hổng xương. Ngoài ra, HAp cũng có thể được sử dụng làm lớp phủ trên các vật liệu cấy ghép kim loại để tăng cường tính tương thích sinh học và thúc đẩy quá trình tích hợp xương.

4.2. Hydroxyapatite trong nha khoa và điều trị các bệnh về răng

Trong nha khoa, HAp được sử dụng để tái tạo men răng bị tổn thương do sâu răng hoặc mòn răng. HAp có khả năng liên kết với men răng tự nhiên, tạo thành một lớp bảo vệ chống lại axit và vi khuẩn. HAp cũng được sử dụng để điều trị bệnh nha chu bằng cách thúc đẩy quá trình tái tạo mô nướu và xương ổ răng. Ngoài ra, HAp còn được sử dụng làm vật liệu cấy ghép trong phẫu thuật nha khoa để thay thế răng bị mất hoặc hỗ trợ quá trình cấy ghép implant.

V. Hydroxyapatite biến tính Mở rộng ứng dụng trong Y học

Hydroxyapatite biến tính (HAp biến tính) mở ra nhiều khả năng mới trong ứng dụng y học và công nghệ sinh học. Bằng cách thay đổi thành phần hóa học hoặc cấu trúc của HAp, các nhà khoa học có thể cải thiện tính chất cơ học, tính chất sinh học và khả năng tương tác với các tế bào. Ví dụ, HAp có thể được biến tính bằng cách thêm các ion kim loại như bạc hoặc kẽm để tăng cường tính kháng khuẩn. Hoặc, HAp có thể được kết hợp với các polyme để tạo thành vật liệu composite có độ bền và độ dẻo dai cao hơn. Các ứng dụng của HAp biến tính bao gồm hệ thống dẫn thuốc, kỹ thuật mô và vật liệu cấy ghép thông minh.

5.1. Hydroxyapatite nano tăng cường khả năng tương tác tế bào

Hydroxyapatite nano (nano HAp) có kích thước hạt nhỏ hơn 100 nm, giúp tăng cường khả năng tương tác với tế bào và mô. Nano HAp có diện tích bề mặt lớn hơn, cho phép hấp phụ nhiều protein và yếu tố tăng trưởng, thúc đẩy quá trình tái tạo mô và khoáng hóa. Nano HAp có thể được sử dụng để dẫn thuốc đến các tế bào đích, cung cấp tái tạo mô và hệ thống dẫn thuốc hiệu quả. Tuy nhiên, cần nghiên cứu kỹ lưỡng về độc tính và độ an toàn của nano HAp trước khi sử dụng rộng rãi trong y học.

5.2. Hydroxyapatite composite kết hợp với polyme tăng độ bền cơ học

Hydroxyapatite composite được tạo ra bằng cách kết hợp HAp với các polyme như collagen, chitosan hoặc poly(lactic-co-glycolic acid) (PLGA). Vật liệu composite này có độ bền cơ học cao hơn so với HAp đơn thuần, đồng thời vẫn giữ được tính tương thích sinh học. Độ bền cũng là yếu tố quan trọng, vì vậy HAp Composite được sử dụng làm vật liệu cấy ghép xương chịu lực, màng sinh học và kỹ thuật mô. Tỷ lệ pha giữa HAp và polyme có thể được điều chỉnh để đạt được tính chất tối ưu cho từng ứng dụng cụ thể.

VI. Tương lai của nghiên cứu và ứng dụng Hydroxyapatite y học

Tương lai của nghiên cứu về Hydroxyapatite (HAp) hứa hẹn nhiều đột phá trong y học và công nghệ sinh học. Các nhà khoa học đang tập trung vào việc phát triển các vật liệu HAp thông minh, có khả năng tự điều chỉnh và thích ứng với môi trường xung quanh. Nghiên cứu về hệ thống dẫn thuốc dựa trên HAp đang mở ra cơ hội điều trị các bệnh lý phức tạp như ung thư và bệnh tim mạch. Ngoài ra, HAp cũng đang được khám phá như một vật liệu tiềm năng trong kỹ thuật mô và in 3D sinh học, cho phép tạo ra các cơ quan và mô nhân tạo có cấu trúc và chức năng tương tự như mô tự nhiên.

6.1. Phát triển vật liệu Hydroxyapatite thông minh tự điều chỉnh

Ý tưởng về vật liệu Hydroxyapatite thông minh (HAp thông minh) có khả năng tự điều chỉnh đang thu hút sự quan tâm lớn của giới khoa học. Các vật liệu này có thể phản ứng với các tín hiệu sinh học từ môi trường xung quanh, điều chỉnh cấu trúc và chức năng để tối ưu hóa quá trình tái tạo mô và khoáng hóa. Ví dụ, HAp có thể được thiết kế để giải phóng các yếu tố tăng trưởng khi có tín hiệu viêm, thúc đẩy quá trình lành thương và giảm thiểu biến chứng. Sự ra đời của HAp thông minh sẽ mang lại cuộc cách mạng trong lĩnh vực cấy ghép và kỹ thuật mô.

6.2. Hydroxyapatite trong kỹ thuật mô và in 3D sinh học tạo cơ quan nhân tạo

Hydroxyapatite đóng vai trò quan trọng trong kỹ thuật mô và in 3D sinh học (in 3D sinh học), cho phép tạo ra các cấu trúc xương và mô phức tạp. HAp có thể được sử dụng làm vật liệu nền để in 3D các giàn giáo có cấu trúc xốp, tạo điều kiện cho tế bào xâm nhập và phát triển. Các giàn giáo HAp có thể được sử dụng để tái tạo xương, sụn và các mô khác. Tiềm năng của HAp trong in 3D sinh học đang mở ra cơ hội tạo ra các cơ quan và mô nhân tạo có cấu trúc và chức năng tương tự như mô tự nhiên, giải quyết vấn đề thiếu hụt cơ quan cấy ghép và cải thiện chất lượng cuộc sống của hàng triệu người.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Bé khoa häc vµ c«ng nghÖ ViÖn n¨ng l−îng nguyªn tö viÖt nam ViÖn c«ng nghÖ x¹ hiÕm ------------------------- b¸o c¸o tæng kÕt ®Ò tµi khoa häc c«ng nghÖ cÊp bé n¨m 2005 – 2006 nghiªn cøu chÕ t¹o gèm xèp hydroxy apatite( HA) ®¸p øng yªu cÇu thö nghiÖm ghÐp x−¬ng trªn c¬ thÓ sèng M· sè ( BO / 05 / 03 – 04) c¬ quan chñ tr×: viÖn c«ng nghÖ x¹ hiÕm chñ nhiÖm ®Ò tµi: pgs.ts ®ç ngäc liªn 7032 20/11/2008 hµ néi – 2007 nh÷ng ng−êi tham gia thùc hiÖn ®Ò tµi 1. §ç Ngäc Liªn CN§T ViÖn CNXH 2. NguyÔn §øc Kim TTLK 3. NguyÔn V¨n Sinh TTLK 4.

§Æng Ngäc Th¾ng TTLK 5. Cao ThÞ Ph−¬ng Anh TTLK 6. TrÇn ThÞ Thanh HiÒn TTLK 7. TrÇn ThÞ Hång Th¸i TTLK 8.

Ng« Quang HiÓn TTLK C¸c c¸n bé hîp t¸c nghiªn cøu thö nghiÖm 1. TrÞnh B×nh Bé m«n M«-Ph«i häc, Tr−êng §¹i häc Y Hµ Néi 2. Ng« Duy Th×n Bé m«n M«-Ph«i häc, Tr−êng §¹i häc Y Hµ Néi 3. L−u §×nh Mïi Bé m«n M«-Ph«i häc, Tr−êng §¹i häc Y Hµ Néi 4.

NguyÔn ThÕ Hïng Khoa Thùc nghiÖm-BÖnh viÖnTW Qu©n §éi 108 c¸c ch÷ viÕt t¾t HA Hydroxyapatite TCP Tricanxi phèt ph¸t TeCp Tetra canxi phèt ph¸t BCP Canxi phèt ph¸t sinh häc bao gåm: Ca5(PO4)3OH - HA , CaHPO4-monetite, Ca2P2O7- piro phèt ph¸t MAO Microarcoxidation - Oxi hãa b»ng dßng ®iÖn vi hå quang FCS The fast calcification solution - Dung dÞch v«i hãa nhanh SBF Revised simulation body fluid - M« pháng dÞch thÓ ng−ßi FTIR Fourier transformed infrared spectroscopy - Quang phæ hång ngo¹i SEM Scaning electron microscopy - HiÓn vi ®iÖn tö quyÐt TEM Transmission electron microscopy - HiÓn vi ®iÖn tö truyÒn qua CD Chemical depisition - L¾ng ®äng hãa häc OCP Octa canxi phèt ph¸t ACP Amorphous calcium phosphate - Canxi phèt ph¸t v« ®Þnh h×nh DCPD Di canxi phèt ph¸t di hydrat DCPA Di canxi phèt ph¸t an hydrat CDHA Calcium deficient hydroxyapatite - Hydroxyapatite thiÕu canxi CTS Chitosan Bilirubin TP Bilirubin toµn phÇn HA Hydroxyapatite H.EX250 Nhuém Hematoxylin-Eosine, phãng ®¹i 250 lÇn HAI H¹t gèm do h·ng Fine-Ceramica cña Italia chÕ t¹o HAV H¹t gèm do ViÖn C«ng nghÖ x¹ hiÕm ViÖt Nam chÕ t¹o Wbc L−îng tÕ bµo b¹ch cÇu ®Õm ®−îc (ngh×n/mm3) Rbc L−îng tÕ bµo hång cÇu ®Õm ®−îc (T/L) hgb L−îng hemoglobin (g/dL) hct L−îng hematocrit (%) mcv ThÓ tÝch trung b×nh cña tÕ bµo b¹ch cÇu ®Õm ®−îc (fL) plt: L−îng tiÓu cÇu ®Õm ®−îc (ngh×n/mm3) môc lôc më ®Çu:.1 phÇn I: tæng quan tµi liÖu. Giíi thiÖu chung. Mét sè vËt liÖu y sinhvµ øng dông cña chóng. VËt liÖu HA.

VËt liÖu tr¬ sinh häc. Tû lÖ gi÷a c¸c pha trong gèm HA sinh häc. T¹o c¸c mµng gèm HA trªn c¸c vËt liÖu tr¬ sinh häc. Tæng quan vÒ ph−¬ng ph¸p sol- gel.

Sol- gel b»ng sù thñy ph©n c¸c muèi. Sol- gel b»ng thñy ph©n ng−ng tô c¸c alkoxide. Sol- gel b»ng con ®−êng t¹o phøc. Ph−¬ng ph¸p ®iÖn hãa chÕ t¹o mµng HA.

ChÕ t¹o mµng HA theo ph−¬ng ph¸p anot hãa. ChÕ t¹o líp phñ sinh häc canxiphotphat (BCP) trªn titan b»ng ph−¬ng ph¸p kÝch ho¹t b»ng ®iÖn ¸p ©m hoÆc d−¬ng.Xu thÕ hiÖn ®¹i cña øng dông vËt liÖu canxiphotphat cã ho¹t tÝnh sinh häc. Giíi thiÖu mét sè c«ng tr×nh (2002- 2007) cã liªn quan ®Õn c«ng nghÖ chÕ t¹o BCP cÊp h¹t nano. Kü thuËt thùc nghiÖm.

Ph−¬ng ph¸p tæng hîp bét HA. Ph−¬ng ph¸p ®iÖn hãa chÕ t¹o mµng HA. C¸c ph−¬ng ph¸p ®¸nh gi¸. Ph−¬ng ph¸p nhiÔu x¹ R¬nghen (X- ray diffraction).

Ph−¬ng ph¸p dïng kÝnh hiÓn vi ®iÖn tö quyÐt ( ph−ong ph¸p dïng SEM). Ph−¬ng ph¸p ®¸nh gi¸ hµm l−îng tinh thÓ vµ thµnh phÇn pha. Hµm l−îng tinh thÓ. Thµnh phÇn pha.34 PhÇn III: kÕt qu¶ nghiªn cøu vµ th¶o luËn.

Nghiªn cøu hoµn thiÖn c«ng nghÖ tæng hîp bét HA. Ph−¬ng ph¸p tæng hîp c¬ b¶n ®iÒu chÕ bét HA. C¸c tham sè quan träng ¶nh h−ëng ®Õn chÊt l−îng s¶n phÈm. Nghiªn cøu ¶nh h−ëng cña pH ®Õn chÊt l−îng s¶n phÈm.

Nghiªn cøu ¶nh h−ëng cña tèc ®é bæ xung muèi canxi nitrat ®Õn chÊt l−îng s¶n phÈm. Nghiªn cøu ¶nh h−ëng cña thêi gian giµ hãa ®Õn chÊt l−îng bét HA. Quy tr×nh tæng hîp bét HA theo ph¶n øng (2). Th¨m dß tæng hîp bét HA theo ph−¬ng ph¸p sol- gel.

ChÕ t¹o c¸c lo¹i gèm xèp phôc vô yªu cÇu thö nghiÖm. Nh÷ng vÊn ®Ò chung. Quy tr×nh chÕ t¹o gèm xèp HA. Nghiªn cøu chÕ t¹o mµng HA trªn ®Õ kim lo¹i vµ ®Õ gèm.

Nghiªn cøu ph−¬ng ph¸p sol- gel chÕ t¹o mµng HA. Ph−¬ng ph¸p sol- gel trong m«i tr−êng metalnol ho¨c etalnol chÕ t¹o mµng HA. Nghiªn cøu chÕ t¹o mµng BCP trong m«i tr−êng etylenglycol. Nghiªn cøu h×nh th¸i häc c¸c mµng BCP b»ng SEM.

Nghiªn cøu chuyÓn hãa mµng BCP sang mµng HA. Mét sè kÕt luËn ®−îc rót ra tõ ph−¬ng ph¸p sol-gel chÕ t¹o mµng HA. Nghiªn cøu chÕ t¹o mµng HA b»ng ph−¬ng ph¸p ®iÖn hãa. Nghiªn cøu ¶nh h−ëng cña thÕ ph©n cùc ®Õn chÊt l−îng mµng HA.

Nghiªn cøu ¶nh h−ëng cña nhiÖt ®é ®iÖn ph©n ®Õn thµnh phÇn mµng HA. Nghiªn cøu vai trß cña nhiÖt ®é xö lý nhiÖt ®Õn thµnh phÇn c¸c mµng BCP. Nghiªn cøu kÝch th−íc h¹t tinh thÓ cña mÉu ®iÖn tæng hîp vµ h×nh ¶nh h×nh th¸i häc cña c¸c mÉu. Gi¶ ®Þnh vÒ c¸c qu¸ tr×nh x¶y ra ë khu vùc catot.

C¸c kÕt luËn ®−îc ®Ò xuÊt tõ ph−¬ng ph¸p ®iÖn tæng hîp mµng HA. KÕt qu¶ thö nghiÖm trªn ®éng vËt. Tæng quan tµi liÖu. Vµi nÐt vÒ t×nh h×nh nghiªn cøu vµ sö dông Hydroxy Apatite trªn thÕ giíi vµ ë ViÖt nam.

C¸c nhãm vËt liÖu sinh häc phæ biÕn. Gèm sinh häc – hydroxy apatite (HA). TÝnh phï hîp m« ®èi víi vËt liÖu cÊy ghÐp. §èi t−îng vµ ph−¬ng ph¸p nghiªn cøu.

VËt liÖu nghiªn cøu. §éng vËt nghiªn cøu. Ph−¬ng ph¸p nghiªn cøu. Kü thuËt vµ chØ tiªu nghiªn cøu.T×nh tr¹ng ®éng vËt sau phÉu thuËt.

NhËn xÐt t¹i n¬i ®Æt vËt liÖu thÝ nghiÖm. H×nh ¶nh X quang vïng khuyÕt x−¬ng ®ïi chã ®−îc ghÐp m¶nh gèm M1 vµ M2. C¸c biÕn sè huyÕt häc vµ ho¸ sinh. NhËn xÐt vi thÓ.

T×nh tr¹ng toµn th©n. C¸c biÕn sè sinh ho¸ vµ huyÕt häc. T×nh tr¹ng vïng m« c¬ tiÕp xóc víi vËt liÖu. T×nh tr¹ng vïng m« x−¬ng tiÕp xóc víi vËt liÖu.

KÕt luËn phÇn thö nghiÖm.113 PhÇn IV: kÕt luËn chung.114 Tµi liÖu tham kh¶o.116 Më ®Çu Thùc tÕ hiÖn nay cho thÊy c¸c phÉu thuËt ghÐp x−¬ng, chØnh h×nh lµ hÕt søc cÇn thiÕt. Cã nhiÒu ng−êi kh«ng may gÆp tai n¹n, bÞ chÊn th−¬ng cã thÓ bÞ tµn tËt suèt ®êi nh−ng nhê kü thuËt nµy cïng víi sö dông vËt liÖu gèm y sinh d¹ng HA mµ hä ®· ®−îc phôc håi, trë l¹i cuéc sèng b×nh th−êng. Sù ra ®êi cña gèm y sinh ®−îc loµi ng−êi ghi nhËn nh− lµ mét cuéc c¸ch m¹ng trong lÜnh vùc khoa häc vËt liÖu. Nhê øng dông c¸c lo¹i chi tiÕt ghÐp lµ gèm y sinh d¹ng HA, c¸c phÉu thuËt ghÐp x−¬ng, chØnh h×nh x−¬ng ®· ®¹t ®Õn giíi h¹n cña sù hoµn thiÖn.

Cã thÓ nãi ®−îc ®iÒu nµy bëi gèm HA lµ lo¹i vËt liÖu cã ho¹t tÝnh sinh häc, cã tÝnh t−¬ng thÝch sinh häc tèt nhÊt so víi tÊt c¶ c¸c vËt liÖu y sinh mµ c¸c nhµ y häc ®· sö dông cho ghÐp x−¬ng vµ ch÷a x−¬ng. Chóng t«i ®· nãi ®Õn bét HA vµ gèm HA mét lo¹i vËt liÖu y sinh tuyÖt vêi nh− vËy, sÏ lµ thiÕu sãt nÕu chóng t«i kh«ng giíi thiÖu vÒ b¶n chÊt cña lo¹i vËt liÖu nµy. HA lµ viÕt t¾t cña mét hîp chÊt ho¸ häc, cã c«ng thøc lµ Ca5(PO4)3(OH) ®−îc gäi lµ hydroxyapatite. §©y lµ mét hîp chÊt bÒn v÷ng cña canxi vµ photphat.

Gèm HA lµ gèm ®−îc thiªu kÕt tõ bét HA ë nhiÖt ®é d−íi 11000C. T¹i nhiÖt ®é thiªu kÕt c¸c h¹t bét ®−îc liªn kÕt l¹i víi nhau nh− lµ c¸c h¹t r¾n ®−îc kÕt khèi trong pha láng gi¸p ranh gi÷a c¸c h¹t bét, sù r¾n ch¾c cña pha láng khi ®Ó nguéi ®· lµm cho c¶ khèi vËt liÖu ®−îc gi÷ trong c¸c cÊu h×nh nhÊt ®Þnh. Sù nghiªn cøu vÒ thµnh phÇn cña x−¬ng vµ r¨ng ®éng vËt ®· x¸c ®Þnh r»ng, HA lµ kho¸ng v« c¬ quan träng nhÊt chiÕm tíi 70% thµnh phÇn x−¬ng, r¨ng, cßn l¹i lµ n−íc 10% vµ c¸c m« sîi cã b¶n chÊt cña c¸c chÊt h÷u c¬ chiÕm gÇn 20%. Ng−êi ta gäi phÇn h÷u c¬ cã cÊu t¹o kh¸ phøc t¹p lµ collagien.

VËt liÖu y sinh ®−îc sö dông trong phÉu thuËt x−¬ng vµ chØnh h×nh gåm c¸c lo¹i sau: - C¸c vËt liÖu tr¬ víi ph¶n øng c¬ thÓ ®−îc sö dông nh− c¸c chi tiÕt cè ®Þnh x−¬ng bao gåm: ThÐp kh«ng gØ 316L, hîp kim Co – Cr, sîi cacbon, gèm oxit nh«m, hîp kim titan Ti6A14V. - VËt liÖu cã tÝnh t−¬ng thÝch sinh häc trong chõng mùc nhÊt ®Þnh nh−: polime y sinh PMMA, PU, thuû tinh y sinh, gèm thuû tinh y sinh. 1 - C¸c lo¹i vËt liÖu cã ho¹t tÝnh sinh häc cao, cã thµnh phÇn vµ h×nh th¸i cÊu tróc gÇn víi thµnh phÇn kho¸ng cña x−¬ng vµ vi cÊu tróc cña x−¬ng. C¸c lo¹i vËt liÖu nµy lµ gèm HA vµ gèm dÉn xuÊt cña HA nh− gèm trªn c¬ së β – TCP sö dông cho môc ®Ých t¸i sinh x−¬ng.

C¸c lo¹i vËt liÖu thuéc hai nhãm ®Çu ®· ®−îc c¸c nhµ y häc ViÖt nam sö dông trong phÉu thuËt x−¬ng tõ nhiÒu n¨m. C¸c vËt liÖu nhãm nµy khi chung sèng cïng c¬ thÓ vÉn cã sù ¨n mßn cña vËt liÖu ghÐp, sù ¨n mßn t¹o ra c¸c s¶n phÈm g©y ®éc h¹i víi c¬ thÓ mÆt kh¸c lµm láng lÎo sù liªn kÕt gi÷a x−¬ng tù nhiªn vµ phÇn ghÐp. Lo¹i vËt liÖu y sinh thø ba cã tÝnh chÊt −u viÖt ®Æc biÖt bëi lÏ ®©y lµ lo¹i vËt liÖu cã tÝnh t−¬ng thÝch sinh häc tuyÖt vêi nhÊt, cã lÏ do gi¸ c¸c vËt liÖu nµy cßn qu¸ cao nªn mÆc dï ®©y lµ vËt liÖu tèt nhÊt nh−ng ch−a ®−îc c¸c nhµ phÉu thuËt ViÖt nam sö dông trong ®iÒu trÞ. Trªn thÕ giíi, ë c¸c n−íc ph¸t triÓn víi nÒn t¶ng khoa häc kü thuËt tiªn tiÕn céng víi trang thiÕt bÞ hiÖn ®¹i, lo¹i vËt liÖu y sinh cã tÝnh t−¬ng thÝch sinh häc cao ®· ®−îc c¸c nhµ y häc sö dông tõ cuèi c¸c n¨m 80 cña thÕ kû tr−íc.

Víi nhu cÇu kh«ng ngõng n©ng cao chÊt l−îng cuéc sèng, ®· ®Õn lóc x· héi yªu cÇu c¸c nhµ y häc, c¸c nhµ khoa häc ph¶i nhanh chãng ®−a lo¹i vËt liÖu y häc gèm HA vµo sö dông ë n−íc ta. Trong ph¹m vi nghiªn cøu c¸c vËt liÖu sinh häc d¹ng HA cã hai h−íng chÝnh ®−îc triÓn khai lµ: 1. Gèm HA d¹ng khèi, d¹ng h¹t. Gèm HA d¹ng mµng trªn nÒn c¸c vËt liÖu tr¬ cña hai nhãm vËt liÖu y sinh víi môc ®Ých t¹o cho c¸c vËt liÖu nµy tÝnh t−¬ng thÝch sinh häc cao h¬n so víi vËt liÖu ban ®Çu.

Tuy nhiªn, gèm HA cã nh−îc ®iÓm lµ ®é bÒn nÐn, ®é bÒn uèn thÊp v× vËy sÏ kh«ng sö dông ®−îc gèm HA d¹ng khèi ®Ó ghÐp vµo c¸c chi tiÕt ®ßi hái chÞu lùc lín.