intTypePromotion=3

Tổng hợp và khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ đến kích thước hạt Hydroxyapatit bằng phương pháp kết tủa hóa học

Chia sẻ: Lê Thị Na | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:5

0
41
lượt xem
6
download

Tổng hợp và khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ đến kích thước hạt Hydroxyapatit bằng phương pháp kết tủa hóa học

Mô tả tài liệu
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài báo trình bày những kết quả nghiên cứu tiếp theo, tổng hợp HA bằng phản ứng giữa Ca(NO3)2 với (NH4)2HPO4. Những kết quả này sẽ được sử dụng cho các nghiên cứu về chế tạo HA dạng gốm xốp. Do chất lượng tinh thể của HA bột, trong đó kích thước hạt là yếu tố chính, ảnh hưởng đến những đặc tính quan trọng của vật liệu gốm xốp HA nên ảnh hưởng của nhiệt độ đến kích thước tinh thể HA tạo thành cũng sẽ được quan tâm nghiên cứu.

Chủ đề:
Lưu

Nội dung Text: Tổng hợp và khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ đến kích thước hạt Hydroxyapatit bằng phương pháp kết tủa hóa học

  1. T¹p chÝ Hãa häc, T. 45 (6A), Tr. 21 - 25, 2007 TæNG HîP Vµ KH¶O S¸T ¶NH H¦ëNG CñA NHIÖT §é §ÕN KÝCH TH¦íC H¹T HYDROXYAPATIT B»NG PH¦¥NG PH¸P KÕT TñA HO¸ HäC §Õn Tßa so¹n 15-11-2007 Vò Duy HiÓn, § o Quèc H ¬ng, Phan ThÞ Ngäc BÝch ViÖn Ho¸ häc, ViÖn Khoa häc v& C«ng nghÖ ViÖt Nam SUMMARY Hydroxyapatite (HA) powder was synthesized by precipitation method using Ca(NO3)2 and (NH4)2HPO4 at the different temperatures. The obtained HA samples were examined using methods of XRD, SEM, FTIR and TGA. The investigations indicated that the particale sizes of the crystalline single phase HA depend strongly on the synthesis temperature. I - Më §ÇU nghÖ ViÖt Nam) chóng t«i ®S nghiªn cøu chÕ t¹o th nh c«ng HA bét b»ng ph ¬ng ph¸p kÕt tña tõ Trong c¬ thÓ ng êi v ®éng vËt, nguyªn liÖu ®Çu l Ca(OH)2 v H3PO4 [7]. B i hydroxyapatit - Ca10(PO4)6(OH)2 l kho¸ng chÊt b¸o n y sÏ tr×nh b y nh÷ng kÕt qu¶ nghiªn cøu chÝnh t¹o nªn x ¬ng v r¨ng (chiÕm ®Õn 67%). tiÕp theo, tæng hîp HA b»ng ph¶n øng gi÷a Hydroxyapatit - HA cã c¸c ®Æc tÝnh quý gi¸ Ca(NO3)2 víi (NH4)2HPO4. Nh÷ng kÕt qu¶ n y nh : ho¹t tÝnh, ®é t ¬ng thÝch sinh häc cao víi sÏ ® îc sö dông cho c¸c nghiªn cøu vÒ chÕ t¹o c¸c tÕ b o v c¸c m«, t¹o liªn kÕt trùc tiÕp víi HA d¹ng gèm xèp. Do chÊt l îng tinh thÓ cña x ¬ng non dÉn ®Õn sù t¸i sinh x ¬ng nhanh m HA bét, trong ®ã kÝch th íc h¹t l yÕu tè chÝnh, kh«ng bÞ c¬ thÓ ® o th¶i. ¶nh h ëng ®Õn nh÷ng ®Æc tÝnh quan träng cña vËt liÖu gèm xèp HA nªn ¶nh h ëng cña nhiÖt HA cã thÓ tån t¹i ë c¸c d¹ng kh¸c nhau: ®é ®Õn kÝch th íc tinh thÓ HA t¹o th nh còng sÏ d¹ng bét, d¹ng m ng, khèi r¾n hoÆc d¹ng khèi ® îc quan t©m nghiªn cøu. xèp [1, 2]. ViÖc nghiªn cøu chÕ t¹o c¸c chÕ phÈm tõ vËt liÖu HA ë c¸c d¹ng trªn thÕ giíi ®S ® îc triÓn khai tõ l©u v ®S ®¹t ® îc nh÷ng II - THùC NGHIÖM th nh tùu ®¸ng kÓ. Cho tíi nay, nh÷ng øng dông v hiÖu qu¶ cña lo¹i vËt liÖu tiªn tiÕn n y ®S t¹o 1. ChuÈn bÞ mÉu ra b íc ®ét ph¸ míi trong c¸c lÜnh vùc: xÐt Nguyªn liÖu ®Çu Ca(NO3)2, (NH4)2HPO4 v nghiÖm, ®iÒu trÞ y häc còng nh l m d îc phÈm NH4OH l c¸c ho¸ chÊt tinh khiÕt P hoÆc PA v vËt liÖu y sinh häc [3, 4]. cña Trung Quèc víi h m l îng kh«ng d íi ë ViÖt Nam, ViÖn C«ng nghÖ X¹ hiÕm 98,5% . (ViÖn N¨ng l îng Nguyªn tö ViÖt Nam) [5], Dung dÞch Ca(NO3)2 v (NH4)2HPO4 ® îc Khoa C«ng nghÖ Hãa häc (Tr êng §HBK H chuÈn bÞ theo tØ lÖ Ca/P = 1,70, pha trong n íc Néi) [6] ®S cã nh÷ng nghiªn cøu v c«ng bè kÕt cÊt víi nång ®é t ¬ng øng 0,2 M v 0,1 M. qu¶ s¬ bé vÒ ph ¬ng ph¸p tæng hîp HA bét. Nhá tõ tõ (tèc ®é 2ml/phót) dung dÞch T¹i ViÖn Ho¸ häc (ViÖn Khoa häc v C«ng (NH4)2HPO4 v o cèc ®ùng Ca(NO3)2 ®S ® îc 21
  2. kiÒm ho¸ b»ng NH4OH trªn m¸y khuÊy tõ (tèc NH4OH l¹i dÔ ph©n huû t¹o th nh NH3 bay h¬i, ®é khuÊy 300-400 vßng/phót). Th êng xuyªn nªn cÇn l u ý bæ sung trong suèt qu¸ tr×nh ph¶n bæ sung dung dÞch NH4OH ®Ó ®¶m b¶o ph¶n øng. Khi pH nhá h¬n 10 hoÆc tèc ®é nhá giät øng diÔn ra trong m«i tr êng pH = 10 -12. dung dÞch (NH4)2HPO4 cao, cã thÓ diÔn ra qu¸ TiÕp tôc khuÊy hçn hîp trong kho¶ng 2h t¹i tr×nh ph©n ly HPO42- H2PO4-, dÉn ®Õn viÖc nhiÖt ®é ®S ®Þnh sau khi kÕt thóc qu¸ tr×nh thªm lÉn mét phÇn kÕt tña chøa c¸c ion n y (ch¼ng (NH4)2HPO4. KÕt tña ® îc l m s¹ch b»ng c¸ch h¹n Ca10-x(HPO4)x(PO4)6-x(OH)2-x ) hoÆc cã thÓ läc röa kü nhiÒu lÇn víi n íc cÊt trªn m¸y ly t¹o th nh c¸c s¶n phÈm kh«ng mong muèn kh¸c t©m hoÆc thiÕt bÞ läc hót ch©n kh«ng. Sau ®ã sÊy trong th nh phÇn HA tæng hîp ® îc. kh« s¶n phÈm HA ë nhiÖt ®é 75 - 80oC v b¶o So víi ph ¬ng ph¸p tæng hîp HA tõ qu¶n tr¸nh tiÕp xóc víi kh«ng khÝ. Ca(OH)2 v H3PO4, ph ¬ng ph¸p n y cã u §Ó kh¶o s¸t ¶nh h ëng cña nhiÖt ®é ®Õn ®iÓm l c¸c ho¸ chÊt ban ®Çu v c¸c s¶n phÈm h×nh d¹ng v kÝch th íc h¹t, ph¶n øng ® îc tiÕn phô cña ph¶n øng th êng tan trong n íc nªn cã h nh ë mét sè nhiÖt ®é kh¸c nhau: 10oC, 30oC, thÓ dÔ d ng lo¹i bá v nhËn ® îc bét HA s¹ch. 60oC v 90oC. 2. Th nh phÇn pha 2. Ph©n tÝch ®¸nh gi¸ s¶n phÈm H×nh 1a l gi¶n ®å XRD cña mÉu HA tæng Sö dông c¸c ph ¬ng ph¸p nhiÔu x¹ tia X hîp ë 90oC. H×nh 1b l gi¶n ®å XRD cña mÉu (XRD), hiÓn vi ®iÖn tö quÐt (SEM), hÊp thô sau khi nung ë 1000oC. MÉu ® îc nung ®Õn hång ngo¹i (FTIR) v ph©n tÝch nhiÖt (TGA). 1000oC l ®Ó x¸c ®Þnh ®é bÒn nhiÖt cña s¶n C¸c ®Æc tr ng ®S x¸c ®Þnh ® îc so s¸nh víi sè phÈm. §ång thêi, khi nung ®Õn nhiÖt ®é n y, liÖu cña mÉu HA chuÈn cña ViÖn tiªu chuÈn v Ca(OH)2 sÏ chuyÓn ho n to n th nh CaO. Kh¸c c«ng nghÖ quèc gia Mü (NIST) [8]. víi Ca(OH)2 cã c¸c v¹ch nhiÔu x¹ chÝnh trïng víi v¹ch cña HA, c¸c v¹ch nhiÔu x¹ m¹nh cña III - KÕT QU¶ V TH¶O LUËN CaO ®Òu ë vÞ trÝ t¸ch biÖt so víi HA [7], V× vËy trªn gi¶n ®å XRD mÉu nung ®Õn 1000oC cã thÓ 1. Tæng hîp HA ph¸t hiÖn ® îc sù cã mÆt cña Ca(OH)2 nÕu cã trong th nh phÇn s¶n phÈm HA tæng hîp ® îc. Ph¶n øng t¹o HA diÔn ra nh sau: C¸c mÉu tæng hîp ë c¸c nhiÖt ®é kh¸c còng 10Ca(NO3)2 + 6(NH4)2HPO4 + 8NH4OH = cho kÕt qu¶ XRD t ¬ng tù. Ca10(PO4)6(OH)2 + 20NH4NO3 + 6H2O Cã thÓ nhËn thÊy trªn hai gi¶n ®å trªn chØ NH4OH võa ®Ó t¹o m«i tr êng võa l mét xuÊt hiÖn c¸c v¹ch nhiÔu x¹ ®Æc tr ng cña HA chÊt ®Çu tham gia ph¶n øng. Nh÷ng nghiªn cøu (JPCDS#24-0033), kh«ng thÊy sù cã mÆt cña s¬ bé cho thÊy ®èi víi ph¶n øng n y, l îng c¸c pha kh¸c. Nh vËy, cã thÓ kh¼ng ®Þnh s¶n NH4OH ph¶i ®ñ ®Ó duy tr× pH 10-12. H¬n n÷a, phÈm HA l ®¬n pha, tøc l tû lÖ Ca/P l 1,67. a b H×nh 1: Gi¶n ®å XRD mÉu HA kh«ng nung (a) v nung ë 1000oC (b) 22
  3. Trªn gi¶n ®å cña c¸c mÉu HA nung ®Õn MÉu tæng hîp ë 30oC: Tinh thÓ h×nh kim 1000oC, c¸c v¹ch nhiÔu x¹ trë nªn hÑp h¬n, mét tiÕp tôc ph¸t triÓn, ® êng kÝnh lín nhÊt kho¶ng sè v¹ch (øng víi 2 = 32,19, 32,87, 34,05o,...) 20 nm, d i 70 - 80 nm. thÓ hiÖn râ h¬n víi c êng ®é t ¬ng ® ¬ng trong MÉu tæng hîp ë 60oC: Tinh thÓ vÉn tiÕp tôc gi¶n ®å cña mÉu chuÈn. §iÒu n y cho thÊy ®é lín lªn theo d¹ng h×nh kim nhän hai ®Çu, nhiÒu tinh thÓ cña mÉu ngay sau tæng hîp thÊp, qu¸ h¹t cã ® êng kÝnh lín nhÊt kho¶ng 30 - 40 nm, tr×nh tinh thÓ ho¸ tiÕp tôc x¶y ra khi nung mÉu chiÒu d i cì 150 nm. ®Õn nhiÖt ®é cao. KÕt qu¶ n y còng kh¼ng ®Þnh MÉu tæng hîp ë 90oC: Tinh thÓ vÉn tån t¹i ë s¶n phÈm HA chÕ t¹o ® îc bÒn ®Õn 1000oC. d¹ng h×nh kim nhän hai ®Çu víi ® êng kÝnh lín 3. ¶nh h#ëng cña nhiÖt ®é ph¶n øng ®Õn nhÊt kho¶ng 50 - 60 nm, d i kho¶ng 200 - 300 h×nh d¹ng v kÝch th#íc h¹t nm. Nh vËy, s¶n phÈm HA nhËn ® îc l nh÷ng ¶nh SEM cña c¸c mÉu HA tæng hîp ë c¸c tinh thÓ cã d¹ng h×nh kim. KÝch th íc tinh thÓ nhiÖt ®é kh¸c nhau ® îc chØ ra trªn h×nh 2. phô thuéc m¹nh v o nhiÖt ®é ph¶n øng. ë nhiÖt MÉu tæng hîp ë 10oC: Tinh thÓ cã d¹ng h×nh ®é thÊp, xung quanh nhiÖt ®é phßng, cã thÓ thu kim, nhän hai ®Çu, kÝch th íc cì nano, ® êng ® îc bét HA mÞn víi kÝch th íc trung b×nh d íi kÝnh lín nhÊt kho¶ng 10 nm, d i 40 - 50 nm. 50 nm. H×nh 2: a-d. ¶nh SEM cña mÉu HA ® îc tæng hîp tõ Ca(NO3)2 v (NH4)2HPO4 ë 10oC 30oC 60oC v 90oC t ¬ng øng e. ¶nh SEM cña HA bét tæng hîp tõ Ca(OH)2 v H3PO4 ë 90oC So víi ph ¬ng ph¸p tæng hîp HA tõ v H3PO4 cã h×nh trô, ® êng kÝnh t ¬ng ®èi Ca(OH)2 v H3PO4, kÝch th íc h¹t trung b×nh ®ång ®Òu [7]. ® îc t¹o th nh ë mçi nhiÖt ®é l t ¬ng ® ¬ng 4. §Æc tr#ng hång ngo¹i nhau, kÝch th íc tinh thÓ t¨ng khi nhiÖt ®é ph¶n øng t¨ng ë c¶ hai ph ¬ng ph¸p. Tuy nhiªn cã sù Trªn phæ hång ngo¹i cña mÉu HA ch a kh¸c biÖt râ rÖt vÒ h×nh d¹ng cña c¸c tinh thÓ nung (h×nh 3a) cã c¸c v©n hÊp thô ë vïng 1100, HA nhËn ® îc. Trªn h×nh 2e cã thÓ nhËn thÊy 1030, 960, 560 - 600, 470 cm-1 ®Æc tr ng cho nh÷ng tinh thÓ HA ® îc tæng hîp tõ Ca(OH)2 nhãm PO43- v vïng 3570, 632 cm-1 ®Æc tr ng 23
  4. cho nhãm OH-. V©n hÊp thô cña H2O tù do n»m tæng hîp. ë vïng 3426 cm-1 v 1638 cm-1. Ngo i ra, trªn Trªn mÉu nung ®Õn 1000oC (h×nh 3), n íc tù phæ cßn cã c¸c v©n hÊp thô ®Æc tr ng cho gèc do bÞ bay h¬i nªn c¸c v©n ®Æc tr ng ë vïng 3426 cacbonat ë vïng 1453 cm-1, 1420 cm-1 v 873 cm-1 v 1638 cm-1 kh«ng cßn tån t¹i. MÆt kh¸c cm-1. Trªn gi¶n ®å XRD kh«ng thÊy xuÊt hiÖn H2CO3 bÞ ph©n huû th nh H2O v khÝ CO2, do ®ã c¸c v¹ch ®Æc tr ng cho CaCO3, do vËy c¸c v©n v©n hÊp thô ®Æc tr ng cho gèc CO32- còng kh«ng hÊp thô ®Æc tr ng cho CO32- n y cã thÓ l cña thÊy xuÊt hiÖn. H2CO3 ® îc t¹o th nh do CO2 v h¬i n íc trong Phæ IR cña mÉu tæng hîp vÒ c¬ b¶n phï hîp kh«ng khÝ bÞ hÊp thô v o mÉu trong qu¸ tr×nh víi phæ cña mÉu chuÈn NIST [8]. a b H×nh 3: Phæ IR cña mÉu HA kh«ng nung (a) v 1000oC (b) 5. §Æc tr#ng nhiÖt cña c¸c mÉu HA Gi¶n ®å ph©n tÝch nhiÖt cña HA tæng hîp ë bèn chÕ ®é nhiÖt (10, 30, 60 v 90oC) t ¬ng tù nhau. H×nh 5 l gi¶n ®å TGA cña mÉu tæng hîp ë 90oC. H×nh 4: Gi¶n ®å TGA cña mÉu HA Tõ h×nh 4 cã thÓ nhËn thÊy qu¸ tr×nh gi¶m ®o¹n hai, khèi l îng mÉu gi¶m kh«ng ®¸ng kÓ khèi l îng mÉu thÓ hiÖn qua ba giai ®o¹n: tõ (0,25%), øng víi sù bay h¬i cña n íc hÊp thô nhiÖt ®é phßng ®Õn 430oC, 430 - 700oC v 700 - trong tinh thÓ. PhÇn gi¶m khèi l îng ë giai ®o¹n 1000oC. Giai ®o¹n gi¶m khèi l îng thø nhÊt ba t ¬ng øng víi l îng khÝ CO2 v n íc tinh thÓ (gi¶m 3.1%) l qu¸ tr×nh mÊt n íc vËt lý. Giai bay h¬i, chiÕm 1,4% so víi khèi l îng cña mÉu 24
  5. ban ®Çu. Trªn phæ IR cña mÉu nung ®Õn 1000oC T I LIÖU THAM KH¶O (h×nh 3b), c¸c v©n hÊp thô ®Æc tr ng cho nhãm CO32- kh«ng thÊy xuÊt hiÖn. MÆt kh¸c, trªn gi¶n 1. M. P. Ferraz, F. J. Monteiro, C. M. Manuel. ®å XRD (h×nh 1) kh«ng tån t¹i c¸c v¹ch ®Æc Journal of Applied Biomaterials & tr ng cho CaO v Ca3(PO4)2, ®iÒu n y c ng Biomechanics, 2, P. 74 - 80 (2004). kh¼ng ®Þnh HA tæng hîp ® îc l ®¬n pha v kh«ng bÞ ph©n huû ë nhiÖt ®é 1000oC. 2. M. Sinha, S. B. Qadri, et al. 10th Foresight Conference on Molecular Nanotechnology, www.foresight.org (2002). IV - KÕT LUËN 3. H. S. Liu,T. S. Chin, L. S. Lai, S. Y. Chiu, §S tæng hîp ® îc bét hydroxyapatit K. H. Chung, C. S. Chang & M. T. Lui. Ca10(PO4)6(OH)2 mÞn b»ng ph ¬ng ph¸p kÕt tña Ceramics International, 23, P. 19 - 25 tõ Ca(NO3)2 v (NH4)2HPO4. Tinh thÓ HA ®¬n (1997). pha, d¹ng h×nh kim, kÝch th íc nano v bÒn ®Õn 4. Kazue Yamagishi, Kazuo Onuma, Takashi 1000oC. ChÊt l îng, h×nh d¹ng v kÝch th íc h¹t Suzuki, Fumio Okada, Junji Tagami, phô thuéc v o nguyªn liÖu ban ®Çu, pH v nhiÖt Masayuki Otsuki, Pisol Senawangse. ®é trong qu¸ tr×nh tæng hîp. NhiÖt ®é tuy kh«ng Nature, Vol. 433, P. 819 (2005). l m thay ®æi h×nh d¹ng, nh ng cã ¶nh h ëng lín 5. §ç Ngäc Liªn. B¸o c¸o tæng kÕt ®Ò t i khoa ®Õn kÝch th íc h¹t. Khi t¨ng nhiÖt ®é kÝch th íc häc c«ng nghÖ cÊp bé, 2005-2006. h¹t t¨ng lªn râ rÖt. C¸c ®Æc tr ng c¬ b¶n cña mÉu HA tæng hîp 6. TrÇn §¹i L©m, NguyÔn Ngäc ThÞnh. T¹p chÝ KH&CN, T. 45, sè 1B (2007). ® îc phï hîp víi mÉu chuÈn cña NIST. S¶n phÈm HA bét nhËn ® îc cã c¸c th«ng 7. § o Quèc H ¬ng, Phan ThÞ Ngäc BÝch. T¹p sè thÝch hîp cho viÖc chÕ t¹o HA d¹ng gèm xèp chÝ Ho¸ häc, T. 45, sè 2 (2007). h íng ®Õn øng dông trong y sinh häc. ¶nh 8. Certificate of Analysis. Standard Reference h ëng cña kÝch th íc, h×nh d¹ng cña h¹t HA Material 2910, National Institute of ®Õn cÊu tróc cña HA xèp ®ang ® îc nghiªn cøu Standards and Technology, Gaithersburg, v sÏ tr×nh b y ë nh÷ng c«ng tr×nh tiÕp theo. MD, USA (1997). 25

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

 

Đồng bộ tài khoản