TỔNG LIÊN ĐOÀN LAO ĐỘNG VIỆT NAM
TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÔN ĐỨC THẮNG
KHOA KHOA HỌC ỨNG DỤNG

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO MIẾNG ĐẮP
HYDROGEL ĐIỀU TRỊ BỎNG DỰA
TRÊN POLYPHENOL TRÀ
XANH/CHITOSAN/ GELATINE

Người hướng dẫn: TS. PHAN VŨ HOÀNG GIANG
Người thực hiện: ĐOÀN THỊ THU DUYÊN
Lớp: 16060203
Khóa: 20

THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH, NĂM 2020


KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

2

TS. PHAN VŨ HOÀNG GIANG

LỜI CẢM ƠN
Để hoàn thành khóa luận này, với tình cảm chân thành, em xin bày tỏ
lòng biết ơn sâu sắc tới trường Đại học Tôn Đức Thắng đã tạo điều kiện cho em
có môi trường học tập tốt trong suốt thời gian em học tập, nghiên cứu tại
trường. Em xin cảm ơn các thầy cô khoa Khoa học ứng dụng và thầy TS.
Nguyễn Quang Khuyến - chủ nhiệm bộ môn Vật liệu hữu cơ đã tạo mọi điều

kiện tốt nhất, đồng thời sẵn sàng hỗ trợ để em hoàn thành tốt khóa luận tốt
nghiệp này.
Đặc biệt em xin chân thành cảm ơn thầy Phan Vũ Hoàng Giang, người
đã hướng dẫn trực tiếp cho em hoàn thành khóa luận, với sự chỉ bảo tận tình,
giúp đỡ, giải đáp những thắc mắc, cung cấp và trao đổi những kiến thức cần
thiết, điều chỉnh hướng đi cho em một cách đúng đắn để em có thể hoàn thành
khóa luận đúng tiến độ được giao.
Trong quá trình thực hiện khóa luận tốt nghiệp, mặc dù đã cố gắng
hoàn thiện đề tài qua tham khảo tài liệu, trao đổi và tiếp thu ý kiến đóng góp
nhưng chắc chắn không tránh khỏi những sai sót. Vì vậy em rất hoan nghênh và
chân thành cảm ơn các ý kiến đóng góp của Quý Thầy, Cô giúp khóa luận hoàn
thiện hơn.
Cuối cùng, em xin cảm ơn gia đình, người thân, bạn bè đã luôn bên
cạnh, ủng hộ, động viên giúp em hoàn thành khóa luận tốt nghiệp này.
Em xin chân thành cảm ơn.
TP. Hồ Chí Minh, ngày 19 tháng 8 năm 2020

SVTH: ĐOÀN THỊ THU DUYÊN

NGÀNH KỸ THUẬT HÓA HỌC


KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

3

TS. PHAN VŨ HOÀNG GIANG

Đoàn Thị Thu Duyên
LỜI CAM ĐOAN


CÔNG TRÌNH NGHIÊN CỨU ĐƯỢC HOÀN THÀNH
TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÔN ĐỨC THẮNG
Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi và được
hướng dẫn khoa học bởi TS. Phan Vũ Hoàng Giang. Các nội dung nghiên cứu,
kết quả phân tích được trình bày trong đề tài này là trung thực và chưa được
công bố dưới bất kỳ hình thức nào khác trước đây. Những số liệu có trong các
bảng biểu nhằm phục vụ cho việc tham khảo, phân tích, nhận xét, đánh giá
được chính tôi thu thập từ các nguồn khác nhau có ghi rõ trong phần tài liệu
tham khảo.
Ngoài ra, trong khóa luận tốt nghiệp này tôi còn sử dụng một số nhận
xét, đánh giá cũng như số liệu của các tác giả khác, cơ quan tổ chức khác đều
có trích dẫn và chú thích nguồn gốc.
Nếu phát hiện có bất kỳ sự gian lận nào tôi xin hoàn toàn chịu
trách nhiệm nội dung khóa luận tốt nghiệp của mình. Trường Đại học Tôn
Đức Thắng không liên quan đến những vi phạm tác quyền , bản quyền do tôi
gây ra trong quá trình thực hiện (nếu có).
TP. Hồ Chí Minh, ngày 19 tháng 8 năm 2020

Đoàn Thị Thu Duyên

SVTH: ĐOÀN THỊ THU DUYÊN

NGÀNH KỸ THUẬT HÓA HỌC


KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

4


TS. PHAN VŨ HOÀNG GIANG

MỤC LỤC

SVTH: ĐOÀN THỊ THU DUYÊN

NGÀNH KỸ THUẬT HÓA HỌC


KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

5

TS. PHAN VŨ HOÀNG GIANG

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT
CS: Chitosan
GA: Glutaraldehyde
SEM: Scanning Electron Microscope (Kính hiển vi điện tử quét)
FTIR: Fourier Transform infrared spectroscopy( Phổ hồng ngoại)

SVTH: ĐOÀN THỊ THU DUYÊN

NGÀNH KỸ THUẬT HÓA HỌC


KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

6


TS. PHAN VŨ HOÀNG GIANG

DANH MỤC HÌNH ẢNH

DANH MỤC BẢNG

SVTH: ĐOÀN THỊ THU DUYÊN

NGÀNH KỸ THUẬT HÓA HỌC


KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

7

TS. PHAN VŨ HOÀNG GIANG

LỜI MỞ ĐẦU
Bỏng hay phỏng là một loại chấn thương đối với da hoặc các mô khác
do nhiệt, điện, hóa chất, ma sát, hay bức xạ. Hầu hết bỏng là do nhiệt nóng từ chất
lỏng, chất rắn, hoặc chất cháy. Trong đó nhiều phụ nữ ở nhiều vùng trên thế giới
có nguy cơ bỏng do dầu mỡ bắn vào khi nấu ăn hoặc bếp nấu ăn không an toàn. Nghiện

SVTH: ĐOÀN THỊ THU DUYÊN

NGÀNH KỸ THUẬT HÓA HỌC


KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP


8

TS. PHAN VŨ HOÀNG GIANG

rượu và hút thuốc lá là yếu tố nguy cơ khác. Bỏng cũng có thể xảy ra như là kết quả
của tự hại mình hoặc bạo lực giữa con người.
Đa phần bỏng có thể phòng tránh được. Điều trị tùy thuộc vào mức độ nghiêm trọng
của vết bỏng. Bỏng bề mặt da có thể dùng thuốc giảm đau đơn thuần, trong khi vết
bỏng lớn đòi hỏi phải điều trị kéo dài trong các trung tâm chuyên về bỏng. Làm mát
bằng nước máy có thể giúp giảm đau và giảm thương tổn. Tuy nhiên, làm mát kéo dài
có thể dẫn đến hạ nhiệt độ cơ thể. Bỏng nông nhẹ có thể yêu cầu làm sạch bằng xà
phòng và nước. Vậy nhưng các mụn nước có thể nổi lên, nếu nhỏ có thể tự lành. Bỏng
sâu hơn thường cần điều trị bằng phẫu thuật, chẳng hạn như ghép da. Bỏng sâu thường
đòi hỏi phải truyền một lượng lớn dịch truyền tĩnh mạch, do hiện tượng thoát dịch mao
mạch và viêm sưng mô. Các biến chứng thường gặp nhất của bỏng thường liên quan
đến nhiễm trùng.
Năm 2013, lửa và nhiệt là nguyên nhân làm 35 triệu người bị thương. Với khoảng 2,9
triệu ca nhập viện và 238.000 người thương vong. Hầu hết các trường hợp tử vong do
bỏng xảy ra ở các nước đang phát triển, đặc biệt là ở khu vực Đông Nam Á. Tỷ lệ bỏng
ở Việt Nam chưa có thống kê chính xác nhưng tỷ lệ rất cao do bỏng thường và có xu
hướng ngày càng tăng cao. Thống kê cứ 100 bệnh nhân bỏng có 3 đến 5 người tử vong
và có hơn 30 người bị di chứng về sau. Bỏng xảy ra nam giới và phụ nữ gần như ngang
nhau. Các kết quả lâu dài có liên quan đến kích thước của bỏng và độ tuổi của người bị
bỏng.
Do đó, nghiên cứu một vật liệu mới, có nhiều tính chất ưu việc là môt điều cần thiết,
giúp giảm chi phí cũng như thời gian chữa trị, từ đó việc hướng đến một sản phẩm
thiên về thiên nhiên, an toàn và dễ sử dụng như hydrohgel là một điều đáng quan tâm.
Mục tiêu đề tài

SVTH: ĐOÀN THỊ THU DUYÊN


NGÀNH KỸ THUẬT HÓA HỌC


KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

9

TS. PHAN VŨ HOÀNG GIANG

Nghiên cứu chế tạo miếng đắp hydrogel điều trị bỏng dựa trên polyphenol trà
xanh/chitosan/ gelatine
Nội dung đề tài
-

Tách chiết hoạt chất kháng khuẩn polyphenol từ lá trà xanh

-

Chế tạo miếng đắp hydrogel dựa trên chitosan và gelatine

-

Khảo sát các đặc trưng của miếng hydrogel chế tạo được

-

Khảo sát mức độ giải phóng polyphenol của miếng đắp hydrogel theo thời gian

SVTH: ĐOÀN THỊ THU DUYÊN


NGÀNH KỸ THUẬT HÓA HỌC


KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

10

TS. PHAN VŨ HOÀNG GIANG

CHƯƠNG 1: TỐNG QUAN
1.1 Vết thương bỏng
Vết thương bỏng là loại vết thương khá phổ biến gây phá hủy cấu trúc da, thông
thường còn đi kèm với sự nhiễm trùng còn đe dọa đến tính mạng con người, bị viêm,
giảm sự hình thành mạch, giảm sự hình thành ngoại bào, thiếu tăng trường yếu tố kích
thích [4]. Hiện tại việc cấy ghép da và thay thế da để chữa mức độ bỏng cấp độ 3 sẽ có
biến chứng, thường dẫn đến di chứng về thể chất và tâm lí lâu dài. Điều trị tổng hợp có
thể , cải thiện việc chăm sóc các vết bỏng nặng [5].

Hình 1.1 Vết thương bỏng.
Vết bỏng bị nhiễm trùng có thể gây ra các vết sẹo to làm mất thẩm mỹ. Vậy dấu
hiệu vết bỏng bị nhiễm trùng như thế nào? Người bệnh nên làm gì khi vết bỏng bị
nhiễm trùng?

SVTH: ĐOÀN THỊ THU DUYÊN

NGÀNH KỸ THUẬT HÓA HỌC


KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP


11

TS. PHAN VŨ HOÀNG GIANG

Vết bỏng bị nhiễm trùng là do trong quá trình bị bỏng sẽ bị mất đi hàng rào bảo vệ cơ
thể vì lớp da đã bị trầy loét khiến cho vi khuẩn dễ dàng thâm nhập sâu vào cơ thể qua
vết hở đó.Mức độ nhiễm trùng sẽ liên quan đến vị trí và độ sâu của vết bỏng. Trường
hợp nếu vết bỏng càng lớn thì rất có thể diện tích nhiễm trùng sẽ rộng. [2]
Một số dấu hiệu để nhận biết nhiễm trùng vết bỏng bao gồm:
• Sốt
Đây là do những tế bào bạch cầu đại thực bào có nhiệm vụ đào thải những vi khuẩn lạ
làm nhiệm vụ, đều này dẫn đến tình trạng phản ứng viêm của cơ thể và gây sốt.
• Có dịch chảy ra từ vết bỏng
Do sự đào thải của các vi khuẩn và tế bào bạch cầu chết trong quá trình làm nhiệm vụ.
Chất dịch này sẽ chảy ra nhiều là báo hiệu vết thương đã bị nhiễm trùng.

Hình 1.2 Vết thương bỏng đã bị nhiễm trùng.
• Vị trí bị bỏng đau dữ dội
Khi vết bỏng có dấu hiệu lành thì chỉ cần sau 2- 3 ngày sẽ dịu dần nhưng nếu vết bỏng
không có những dấu hiệu giảm mà đau tăng lên thì cần phải có những biện pháp xử lý
ngay.

SVTH: ĐOÀN THỊ THU DUYÊN

NGÀNH KỸ THUẬT HÓA HỌC


KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP


12

TS. PHAN VŨ HOÀNG GIANG

• Có sưng hạch và xuất hiện vết đỏ từ ngoại vi vào trung tâm vết bỏng
Việc xuất hiện vết đỏ này là thể hiện mức độ sức đề kháng của cơ thể với sự xâm nhập
của vi khuẩn. Do vậy hiện tượng vết bỏng đỏ và sưng hạch rất có thể là nó đang bị vi
khuẩn xâm nhập và vết bỏng của bạn cũng đang có những dấu hiệu bị nhiễm trùng.
• Vết thương sưng đỏ
Việc sưng đỏ của vết thương sẽ là bình thường, tuy nhiên nếu tình trạng đó diễn ra
trong nhiều ngày thì đó cũng chính là triệu chứng của nhiễm trùng vết bỏng.
• Dịch tiết ra và vết bỏng có mùi hôi
Trong trường hợp vết bỏng bị nhiễm trùng nặng sẽ dẫn đến vết bỏng có mùi hôi do bị
hoại tử nặng. Không được chủ quan khi xuất hiện dấu hiệu nhận biết này mà nên đến
các cơ sở y tế để được xử lý.
Ngoài những dấu hiệu vết bỏng bị nhiễm trùng đã đề cập đến ở trên thì có thể còn
những dấu hiệu khác do tùy thuộc vào cơ địa của mỗi người [2].
1.2. Giới thiệu Hydrogel
1.2.1. Định nghĩa hydrogel
- Các sản phẩm hydrogel tạo thành một nhóm các vật liệu polyme, cấu trúc ưa nước
làm cho chúng có khả năng giữ một lượng lớn nước trong mạng ba chiều của chúng.
Việc làm rộng rãi của các sản phẩm này trong một số lĩnh vực công nghiệp và môi
trường ứng dụng được coi là quan trọng hàng đầu.
- Đúng như dự đoán, hydrogel tự nhiên là dần được thay thế bằng các loại tổng hợp do
khả năng hấp thụ nước cao hơn, dịch vụ lâu dài cuộc sống, và nhiều loại tài nguyên hóa
học thô. Tuy nhiên, một số các báo cáo kỹ thuật liên quan đến các sản phẩm hydrogel

SVTH: ĐOÀN THỊ THU DUYÊN

NGÀNH KỸ THUẬT HÓA HỌC



KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

13

TS. PHAN VŨ HOÀNG GIANG

từ quan điểm kỹ thuật được xem xét các khía cạnh công nghệ bao quát lĩnh vực nghiên
cứu đa ngành đang phát triển này [14].

Hình 1.3 Vật liệu hydrogel.
1.2.2 Phân loại hygrogel
• Phân loại dựa trên cấu hình
Việc phân loại hydrogel phụ thuộc vào cấu trúc vật lý và thành phần hóa học của chúng
có thể được phân loại như sau:
(a) Vô định hình (không kết tinh).
(b) Bán tinh thể: Một hỗn hợp phức tạp của vô định hình và pha tinh thể.
(c) Kết tinh [14].
• Phân loại dựa trên loại liên kết chéo
Hydrogel có thể được chia thành hai loại dựa trên bản chất hóa học hoặc vật lý của các
mối nối liên kết chéo. Các mạng liên kết ngang hóa học có các mối nối cố định, trong

SVTH: ĐOÀN THỊ THU DUYÊN

NGÀNH KỸ THUẬT HÓA HỌC


KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP


14

TS. PHAN VŨ HOÀNG GIANG

khi mạng vật lý có các mối nối thoáng qua phát sinh từ hoặc vướng mắc chuỗi polymer
hoặc tương tác vật lý chẳng hạn như tương tác ion, liên kết hydro hoặc tương tác kỵ
nước [15].
• Phân loại dựa trên ngoại hình
Hydrogel xuất hiện dưới dạng mat, matrix, màng hoặc microsphere phụ thuộc
về kỹ thuật trùng hợp tham gia vào quá trình điều chế quá trình [14].
• Phân loại theo điện tích mạng
Hydrogel có thể được phân loại thành bốn nhóm trên cơ sở sự hiện diện hay vắng mặt
của điện tích nằm trên các chuỗi liên kết chéo:
(a) Nonionic (trung tính).
(b) Ion (bao gồm anion hoặc cation).
(c) Chất điện phân lưỡng tính (ampholytic) chứa cả hai nhóm axit và cơ bản.
(d) Zwitterionic (polybetaines) chứa cả anion và các nhóm cation trong mỗi đơn vị lặp
lại cấu trúc.[14]

Hình 1.4 Tác dụng kích thích sự đáp ứng của của hydrogel ở trạng thái trương.
• Phân loại theo nguồn gốc
Hydrogel từ các polymer tự nhiên: polysaccharides, pectin, alginic acid, chondroitin,…

SVTH: ĐOÀN THỊ THU DUYÊN

NGÀNH KỸ THUẬT HÓA HỌC


KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP


15

TS. PHAN VŨ HOÀNG GIANG

từ các polymer tổng hợp: như polyester, polyamide hay các polymer trùng hợp mang
tính chất nhạy với môi trường( nhiệt độ, pH, áp suất,..)như polymethacrylic, polyvinylpyridine,…
Trong tự nhiên polymer rất phong phú, mang tính chất không độc hại, có khả năng
phân hủy sinh học, tương thích sinh học và có giá thành rẻ. Tuy nhiên, độ bền cơ học
của hydrogel thấp. Mặc khác, các polymer tổng hợp lại có độ bền cơ học tốt hơn nhưng
giá thành cao, không có khả năng phân hủy sinh học và dễ bị giảm cấp. Do đó, người ta
kết hợp hai loại polymer này để cải thiện tính chất, nhờ vậy có thể mở rộng phạm vi
ứng dụng của hydrogel.
• Theo thành phần polymer
Homopolymer hydrogel: các hydrogel trong mạng lưới được cấu tạo từ một loại
monomer duy nhất. Các hydrogel này có cấu trúc liên kết chéo phụ thuộc vào đặc điểm
của monomer tự nhiên và phương pháp trùng hợp hoặc phương pháp trùng ngưng. Ví
dụ: PEG là hydrogel có thể phản ứng với các điều kiện môi trường, được ứng dụng
trong việc dẫn thuốc.
Copolymer hydrogel: các hydrogel được cấu tạo từ hai hay nhiều loại monomer khác
nhau, trong đó có ít nhất một gốc ưa nước tự nhiên. Ví dụ: tổng hợp triblock PEGPCL- PECE được phát triển để ứng dụng trong việc dẫn thuốc nhờ cơ chế trùng hợp
mở vòng PCL.
Inter penetrating network (IPN) hay còn gọi là Multicopolymer. Đây là loại hydrogel
quan trọng, kết hợp từ hai loại polymer khác nhau. Tuy nhiên trong cấu tạo phải có ít
nhất một nhóm polymer có thể thâm nhập vào mạng lưới liên kết mà không có bất kì
liên kết nào giữa chúng được gọi là semi- inter penetrating network.
• Theo bản chất khâu mạng (cross linking)
Trong hydrogel, các poloymer liên kết với nhau được qua hai phương thức: liên kết vật
lí và liên kết hóa học. Việc tạo liên kết giúp ngăn chặn hdrogel bị hòa tan khi hấp thụ
một lượng nước hay chất lỏng sinh lý đáng kể.


SVTH: ĐOÀN THỊ THU DUYÊN

NGÀNH KỸ THUẬT HÓA HỌC


KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

16

TS. PHAN VŨ HOÀNG GIANG

Trong quá trình gel vật lí, bản chất khâu mạng là liên kết vật lí. Quá trình này được thể
hiện qua sự liên kết giữa các nhóm kị nước, liên kết giữa các chuỗi phẩn tử, sự kết tinh,
tính chất của các chuỗi polymer và liên kết hydro. Mặc khác ở quá trình gel hóa học,
liên kết chéo được liên kết bởi liên kết cộng hóa trị từ các nhóm chức khác nhau trên
chuỗi polymer. Đối với liên kết hóa học có các phương thức liên kết hóa học có các
liên kết như sau: photocross-linking, phản ứng Click, phản ứng Michael Thio-based,
hản ứng Schiff’s base và phản ứng enzym. Ngoài ra trong mạng lưới hydrogel có thể
có mặt của liên kết vật lí và liên kết hóa học nhờ vào lực tương tác tĩnh điện.

Hình 1.5 Phân loại
liên

kết trong hydrogel.

a)

Mạng lưới hydrogel

b)


Liên kết vật lý c)

Liên

kết hóa học
1.2.3 Tính chất của
Hydrogel
Tính
chất cơ học: tính chất cơ học là yếu tố cơ bản để lựa chọn nguyên liệu. Tính
chất cơ học có thể phụ thuộc vào bản chất của nguyên liệu. Tính chất cơ học
của hydrogel phục vụ cho vận chuyển thuốc là độ cứng, bền và độ mềm dẻo
(elasticity). Có thể tăng độ cứng của hydrogel bằng cách tăng mật độ liên kết
ngang. Liên kết có thể là liên kết đồng nhất (bulk crosslinking) hoặc liên kết
ngang không đồng nhất (surface crosslinking). Thông thường, liên kết ngang
đồng nhất rất dễ bị phá vỡ, trong khi liên kết ngang không đồng nhất bền hơn.
Một trong hai cách liên kết này giúp cải thiện tính ổn định của hydrogel. Tuy
nhiên khi hydrogel quá cứng sẽ gây khó khăn cho việc ứng dụng để vận thuốc.

SVTH: ĐOÀN THỊ THU DUYÊN

NGÀNH KỸ THUẬT HÓA HỌC


KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

17

TS. PHAN VŨ HOÀNG GIANG


Gel càng cứng thì độ mềm dẻo càng giảm. Vì vậy cần cân bằng độ cứng và độ
mềm dẻo để đảm bảo tính chất cơ học của hydrogel. Ngoài ra, quá trình nhả
trương (deswelling) cũng ảnh hưởng đến tính chất cơ học hydrogel. Nước hấp
thụ hydrogel yếu sẽ bị nhả hấp thụ đến mức cao hơn . Một hydrogel yếu ở trạng
thái trương hoàn toàn cũng có thể vỡ thành các hạt trương nhỏ hơn dưới tác
dụng của áp lực nhỏ. Sự xuất hiện của các hạt trương nhỏ làm tăng tiếp xúc
giữa hydrogel với môi trường khô xung quanh khiến cho quá trình hấp thụ diễn
ra nhanh hơn[16].
Hình 1.6
Mạch polymer
trước và sau
khi nối mạng
Tính
tương

chất

thích sinh học:

điều bắt buộc đối với hydrogel y sinh là khả năng tương thích sinh học và không
gây độc cho tế bào chủ. Tính tương thích sinh là khả năng polymer hoạt động
phù hợp với khả năng đáp ứng của cơ thể vật chủ. Các polymer sử dụng cho
lĩnh vực này đều kiểm tra độc tính trên tế bào và trong cơ thể trước để đảm bảo
không gây phản ứng nguy hiểm cho mô chủ [17].
Tính tương thích sinh học được xác định qua hai thông số:
An toàn sinh học: có ý nghĩa là polymer đáp ứng được với tế bào vật chủ không chỉ
trên khắp cơ thể mà còn tại các điểm cục bộ (vị trí xung quanh tế bào viêm), đảm bảo
không độc hại, không gây đột biến hay gây ung thư.
Chức năng sinh học: phụ thuộc vào nguyên liệu, nhằm thực hiện các nhiệm vụ đã được
định sẵn.Tính không độc hại của polymer phải được duy trì trong suốt quá trình sử

dụng. Tuy nhiên một số yếu tố như: chất khơi mào, chất ổn định, dung môi hữu cơ, các

SVTH: ĐOÀN THỊ THU DUYÊN

NGÀNH KỸ THUẬT HÓA HỌC


KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

18

TS. PHAN VŨ HOÀNG GIANG

chất nhũ hóa, các chất nối mạng hay các monomer không phản ứng hết trong quá trình
tổng hợp không được loại bỏ hết sẽ dẫn đến việc tăng độc tính cho tế bào vật chủ. Vì
thế cần loại bỏ chất độc hại, có thể dùng phương pháp lọc, rửa hay sấy hút chân không
để đuổi dung môi trước khi sử dụng
Hình 1.7
Hình vẽ
hiện sự
tương
thích sinh
trên cơ thể
người.

thể
học

Tính chất trương: Hydrogel là chất lỏng nhưng lại có tính chất cúa chất
rắn. Hydrogel có khả năng hấp thụ một lượng nước lớn. Lượng nước hấp thu từ

20% đến hơn 1000% khối lượng gel khô.
Các hydrogel thường được xác định bởi mức độ trương của nó. Trương là quá
trình cấu trúc hydrogel được mở rộng nhờ sự hấp thu nước vào khoảng trống bên
trong hydrogel. Bản chất của quá trình trương nở là sự tương tác giữa polymer và
nước. Nhờ tính ưa nước trong cấu trúc hydrogel có chứa các nhóm ion thì quá trình
thấm thấu sẽ xảy ra do sự khác biệt nồng độ ion giữa bên trong và bên ngoài
hydrogel. Sự thẩm thấu càng lớn thì độ trương nở càng cao.
Độ hòa tan vô hạn của hydrogel được ngăn chặn bởi lực đàn hồi ở cấu trúc mạng, do
các polymer kết mạng với nhau tạo nên bởi các chất tạo nối ngang đa chức. Quá
trình trương của hydrogel tương tự như quá tình pha loãng dung dịch polymer
nhưng bị giới hạn cấu trúc mạng của gel.

SVTH: ĐOÀN THỊ THU DUYÊN

NGÀNH KỸ THUẬT HÓA HỌC


KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

19

TS. PHAN VŨ HOÀNG GIANG

Hình 1.8 Sự trương nở của hydrogel.
Hydrogel cũng có các loại rất nhạy với nhiệt độ: Chúng có khả năng hình
thành một gel dựa trên sự thay đổi nhiệt độ và có tính kị nước nhẹ bởi sự có
mặt của các nhóm như methyl, ethyl và propyl mà các nhóm này tương tác
với các phân tử nước bởi các liên kết hydro dẫn đến hydrogel bị trương.
Những liên kết hydro này có tương quan với nhiệt độ. Ví dụ về một số
Hydrogel nhạy nhiệt:


Hình 1.9 Mô tả sự chuyển pha của Hydrogel dưới sự ảnh hưởng của nhiệt độ.

SVTH: ĐOÀN THỊ THU DUYÊN

NGÀNH KỸ THUẬT HÓA HỌC


KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

20

TS. PHAN VŨ HOÀNG GIANG

Hình 1.10 Hydrogel nhạy nhiệt gelatin-pluronic F127.

Hình 1.11 (a) Cấu trúc hóa học của axit Hyaluronic và Pluronic F-127, (b) Sơ đồ minh
họa về sự nhạy nhiệt của hai chất này.
1.2.4 Ứng dụng của Hydrogel
Ứng dụng điển hình của polymer hydrogel được dùng trong y sinh là vận
chuyển thuốc, giải phóng thuốc hoặc trong kỹ thuật mô nhờ khả năng thay đổi nhờ khả
năng thay đổi cấu trúc đáp ứng việc thay đổi nhiệt hay pH của môi trường xung quanh.
Khi tiêm vào cơ thể, thuốc sẽ được bao bọc nhờ cấu trúc ba chiều của hydrogel được
hình thành trong điểu kiện cơ thể sinh lý. Sau khoảng thời gian, thuốc được nhả từ từ
nhờ vào tính phân hủy sinh học của hydrogel.

SVTH: ĐOÀN THỊ THU DUYÊN

NGÀNH KỸ THUẬT HÓA HỌC



KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

21

TS. PHAN VŨ HOÀNG GIANG

Hình 1.12 Ứng dụng hydrogel.
1.2.4.1 Vật liệu sinh học tạo khung (Scaffold) trong kỹ nghệ mô
Kỹ nghệ mô (Tissue engineering) là một lĩnh vực liên quan đến “ứng dụng
các nguyên tắc phương pháp kỹ nghệ và khoa học sự sống tới hiểu biết cơ bản các
mối quan hệ cấu trúc – chức năng của các mô động vật có vú bình thường và bệnh
lý để phát triển các vật thay thế sinh học mà khôi phục, duy trì hoặc cải thiện chức
năng của mô”. Mục tiêu của kỹ nghệ mô là khác phục những hạn chế của phương
pháp điều trị truyền thống dựa trên cấy ghép cơ quan và vật liệu sinh học.
Các polymer là protein hoặc carbonhydrate có nguồn gốc tự nhiên được dùng làm
scaffold cho sự tăng trưởng của vài loại mô. Polymer tự nhiên phổ biến nhất được
dùng tạo sacffold kỹ nghệ mô là collagen.

SVTH: ĐOÀN THỊ THU DUYÊN

NGÀNH KỸ THUẬT HÓA HỌC


KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

22

TS. PHAN VŨ HOÀNG GIANG


Hình 1.13 3D Bioprinting for Tissue engineering.

1.2.4.2 Ứng dụng vật liệu nano chitosan trong truyền dẫn thuốc
Chitosan là 1 loại polymer carbonhydrate tự nhiên có thể tạo ra bằng cách
deacetyl hóa chitin. Chitosan có thể tìm thấy trong tự nhiên từ động vật giáp xác
như tôm, cua và trong những vi sinh vật như nấm, men.
Chitosan được sử dụng làm nguyên liệu điều chế hạt nano chitosan trong những
năm gần đây vì những tính chất ưu việt của nó ở kích thước nano: tính tương thích
sinh học, phân hủy sinh học, bám dính màng và không độc hại, trở thành nguyên
liệu cho nhiều ứng dụng dược sinh học và là hệ thống phân phối thuốc có tiềm
năng lớn. Do có kích thước siêu nhỏ (10-1000 nm) nên dễ dàng đi qua màng tế
bào, có thể dưa vào cơ thể qua nhiều đường khác nhau như dùng ngoài da, qua
đường miệng, mũi và thậm chí là mắt,… [18].

Hình 1.14 Nano-Chitosan Particles in Anticancer Drug Delivery.
1.2.4.3 Hydrogel còn ứng dụng trong cầm máu và chữa lành vết thương

SVTH: ĐOÀN THỊ THU DUYÊN

NGÀNH KỸ THUẬT HÓA HỌC


KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

23

TS. PHAN VŨ HOÀNG GIANG

Ứng dụng này dựa trên ái lực nhiệt động lực học của hydrogel đối với nước.
Hydrogel được dùng trong tã siêu hấp phụ có đặc tính khô ngay sau khi hấp

phụ một lượng đáng kể chất lỏng. Hầu hết sản phẩm tã thấm chứa các công
thức khác nhau của natri polyacrylate. Trong hai thập kỷ qua, nhờ có sản phẩm
này nên đã giảm được khá nhiều bệnh da liễu liên quan đến việc tiếp xúc kéo
dài với các mô ướt [17], [19]. Gần đây, các nhà nghiên cứu đã tập trung nghiên
cứu điều chế hydrogel dựa trên cơ sở polymer thiên nhiên có các đặc tính như
khả năng tương thích và phân hủy sinh học cao. Theo định hướng trên,
hydrogel trên cơ sở chitosan hứa hẹn là một vật liệu tiềm năng để điều chế keo
kết dính sinh học sử dụng trong phẫu thuật. Chitosan là một polysaccarid mạch
thẳng, là dẫn xuất deacetyl hóa của chitin, được tạo thành từ các Dglucosamine
liên kết tại vị trí β-(1,4) glycoside. Chitosan sở hữu nhiều đặc tính sinh học cho
tái tạo mô như khả năng tương thích sinh học, phân hủy sinh học, khả năng kết
dính sinh học, có tác dụng cầm máu và kháng khuẩn.

SVTH: ĐOÀN THỊ THU DUYÊN

NGÀNH KỸ THUẬT HÓA HỌC


KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

24

TS. PHAN VŨ HOÀNG GIANG

Hình 1.15 Hydrogel ứng dụng trong chữa lành vết thương.
1.2.4.4 Hydrogel ứng dụng trong nông nghiệp
Trong nông nghiệp thì hydrogel được ứng dụng chủ yếu là để giứ nước và
chất dinh dưỡng cho cây, giúp cây có chịu hạn tốt hơn. Nhờ đặc điểm ưu việt này
mà ở một số nước phát triển sử dụng hydrogel để trông cây ở những nơi có điều
kiện khắc nghiệt như hoang mạc, không gian.


Hình 1.16 Hydrogel ứng dụng trong nông nghiệp.
1.2.4.5 Hydrogel ứng dụng làm kính áp tròng và tả bỉm trẻ em
Tính chất của hydrogel tùy thuộc tính chất của hydrogel như độ trương nở,
hình thái (độ xốp của gel), độ bền. Tương ứng sẽ có các ứng dụng vào các lính vực
khác nhau như các hydrogel có độ bền cơ học cao được ứng dụng làm kính áp
tròng, hydrogel có độ trương nở cao sẽ được ứng dụng làm tá bỉm trẻ em.

SVTH: ĐOÀN THỊ THU DUYÊN

NGÀNH KỸ THUẬT HÓA HỌC


KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

25

TS. PHAN VŨ HOÀNG GIANG

Hình 1.17 Hydrogel ứng dụng làm kính áp tròng và tả bỉm trẻ em.
1.2.4.6 Hydrogel ứng dụng trong y học
Các nhà khoa học Iran hiện đang giảng dạy tại Đại học Arak đã sản xuất
thành công chất hydrogel mới có chứa nanocompiste có tính chất tự phục hồi phần
mô bị tổn thương. Các nhà nghiên cứu đưa công thức sử dụng những chất
hydrogel dưới dạng những chiếc xe phân phối hàng hóa cho các tế bào để mở rộng
những mục đích sử dụng chất polyme sinh học (Chitosan).

Hình 1.18 Iran tạo thành công chất hydrogel có thể chữa khỏi ung thư.
1.3 Tóm lược về chitosan
Chitosan là một biopolymer (polyglucosamine), là sản phẩm deacetyl của chitin,

một polysaccharide có trong thành phần cấu trúc của các loài giáp xác như tôm, cua,
côn trùng và vách tế bào nấm.
Chitin có cấu tạo tương tự cellulose, nhưng có sự khác biệt là đơn vị cấu tạo nên
chitin là N-acetyl-D-glucosamine, các đơn vị này nối với nhau bằng liên kết β-1-4glycoside. Tính chất và hoạt tính sinh học của chitin và chitosan phụ thuộc rất nhiều
vào khối lượng phân tử (Mw) và mức độ deacetyl hóa (DD: degree of

SVTH: ĐOÀN THỊ THU DUYÊN

NGÀNH KỸ THUẬT HÓA HỌC