MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của luận án
Hiện nay, vật liệu được sử dụng phổ biến trong ngành chỉnh hình với mục đích làm nẹp vít xương chủ yếu là các kim loại trơ về mặt hóa học như thép không gỉ 316L, titan và các hợp kim của titan như TiN, TiO2 và Ti6Al4V… Các vật liệu nẹp vít xương làm từ titan và hợp kim của titan có độ bền cơ lý cao và khả năng tương thích tốt nhưng giá thành của các sản phẩm này rất cao. Do đó, để giảm giá thành của các dịch vụ y tế, ở Việt Nam hiện nay hầu hết các nẹp vít xương đều được làm bằng thép không gỉ 316L. Tuy nhiên, thép không gỉ 316L trong môi trường dịch cơ thể người thường bị hạn chế về khả năng chịu ăn mòn và tính tương thích sinh học. Khi tồn tại lâu trong cơ thể, thép không gì có thể xảy ra sự ăn mòn cục bộ và sản phẩm của quá trình ăn mòn là các hợp chất của crôm, niken, gây độc cho các tế bào xương và gây dị ứng cho cơ thể [1]. Do đó, nhiều trường hợp nẹp vít xương làm bằng thép không gỉ sau một thời gian cấy ghép trong cơ thể có hiện tượng loãng xương và gây phù nề ở chỗ tiếp xúc giữa xương và nẹp vít. Vì vậy, để khắc phục những nhược điểm này các nhà khoa học đã nghiên cứu phủ lên nền thép không gỉ màng hydroxyapatit (HAp).
HAp tồn tại cả trong tự nhiên và nhân tạo. Trong tự nhiên, HAp là thành phần chính trong xương, răng và mô cứng của người và động vật có vú (trong xương, HAp chiếm khoảng 25-75% theo trọng lượng và 35-65% theo thể tích [2]). HAp tổng hợp có cấu trúc và hoạt tính sinh học tương tự HAp tự nhiên nên chúng có khả năng tương thích sinh học cao với các tế bào, các mô và không bị cơ thể đào thải. HAp được tổng hợp dưới các dạng khác nhau như dạng bột, dạng gốm, dạng compozit, dạng màng và ứng dụng nhiều trong lĩnh vực y sinh. Màng HAp được phủ lên nẹp vít xương và các vật liệu dùng trong cấy ghép xương nói chung có tác dụng kích thích tế bào xương phát triển, tăng độ bám dính và sự kết nối mạnh mẽ giữa xương vật chủ và vật liệu cấy ghép. Ngoài ra, màng HAp có khả năng bảo vệ kim loại nền chống lại sự ăn mòn trong môi trường sinh lý, hạn chế sự giải phóng ion kim loại từ nền vào môi trường.
Tuy nhiên, màng HAp tổng hợp có độ hòa tan tương đối cao trong môi trường sinh lý và tính chất cơ lý kém. Nhược điểm này của HAp đã được các nhà khoa học nghiên cứu và khắc phục bằng cách pha tạp vào màng HAp một số nguyên tố vi lượng có mặt trong cơ thể như magiê, natri, sronti, flo, kẽm… Việc pha tạp được thực hiện bằng cách thay thế ion Ca2+ bằng các cation và thay thế ion OH bằng anion trong cấu trúc của HAp. Các nguyên tố này khi được đưa vào màng HAp với hàm lượng thích hợp sẽ tạo màng HAp pha tạp có thành phần tương tự xương tự nhiên, làm tăng hoạt tính sinh học cho màng. Ngoài ra, vấn đề nhiễm trùng sau phẫu thuật cũng quyết định tới sự thành công của việc cấy ghép. Do đó các nguyên tố có khả năng kháng khuẩn như đồng, bạc và kẽm cũng được nghiên cứu để đưa vào màng HAp. Sự có mặt của Ag, Zn và Cu trong cấu trúc của HAp có khả năng làm giảm độ bám dính của vi khuẩn, ngăn ngừa sự hình thành màng sinh học, từ đó làm ức chế sự tăng trưởng của vi khuẩn [3, 4].
Chính vì các lý do này mà nghiên cứu sinh đã lựa chọn đề tài luận án: “Tổng hợp và đặc trưng màng hydroxyapatit pha tạp một số nguyên tố vi lượng trên nền thép không gỉ 316L định hướng ứng dụng làm nẹp vít xương”.
2. Mục tiêu của luận án:
Chế tạo thành công màng NaHAp pha tạp riêng rẽ và đồng thời các nguyên tố vi lượng: magiê, stronti, flo, đồng, bạc và kẽm trên nền thép không gỉ 316L đáp ứng yêu cầu làm nẹp vít xương.
Nghiên cứu các đặc trưng hóa lý, nghiên cứu đánh giá độc tính, khả năng kháng khuẩn và khả năng tương thích sinh học của màng NaHAp pha tạp riêng rẽ và đồng thời các nguyên tố trên.
3. Nội dung nghiên cứu của luận án:
Trên cơ sở mục tiêu nghiên cứu đề ra, nội dung nghiên cứu của luận án bao gồm 7 nội dung chính sau:
Khảo sát lựa chọn các điều kiện thích hợp tổng hợp màng NaHAp và NaHAp pha tạp riêng rẽ và đồng thời các nguyên tố vi lượng: magiê, stronti và flo bằng phương pháp quét thế catôt, nghiên cứu đặc trưng hóa lý màng HAp pha tạp thu được.
Khảo sát lựa chọn các điều kiện thích hợp để tổng hợp màng NaHÁp với sự có mặt riêng rẽ và đồng thời các nguyên tố vi lượng bạc, đồng, kẽm trên nền
