nghiên cứu tổng hợp vật liệu polyme trên cơ sở polyvinyl ancol (pva) biến tính...

8/9/2019 Nghiên cứu tổng hợp vật liệu polyme trên cơ sở polyvinyl ancol (PVA) biến tính với tinh bột, ứng dụng làm màng si…

http://slidepdf.com/reader/full/nghien-cuu-tong-hop-vat-lieu-polyme-tren-co-so-polyvinyl-ancol 1/146

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

-------

NGUYỄN HƯỜNG HẢO

NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP VẬT LIỆU POLYME

TRÊN CƠ SỞ POLYVINYL ANCOL (PVA) BIẾN TÍNH

VỚI TINH BỘT, ỨNG DỤNG LÀM MÀNG SINH HỌC

TRONG XỬ LÝ VÀ ĐIỀU TRỊ VẾT THƯƠNG

LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT HÓA HỌC

Hà Nội – 2015

WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM

WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON



BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

-------


NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP VẬT LIỆU POLYME

TRÊN CƠ SỞ POLYVINYL ANCOL (PVA) BIẾN TÍNH

VỚI TINH BỘT, ỨNG DỤNG LÀM MÀNG SINH HỌC

TRONG XỬ LÝ VÀ ĐIỀU TRỊ VẾT THƯƠNG

Chuyên ngành : VẬT LIỆU CAO PHÂN TỬ VÀ TỔ HỢP

Mã số : 62440125

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:

1. PGS.TS. PHẠM THẾ TRINH

2. PGS.TS. NGUYỄN HUY TÙNG

Hà Nội - 2015





LỜI CAM ĐOAN !

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi dưới sự hướng

dẫn khoa học của PGS.TS Phạm Thế Trinh và PGS.TS Nguyễn Huy Tùng. Các số

liệu, kết quả được trình bày trong luận án này là trung thực và chưa từng công bốtrong bất kỳ công trình nào khác.

Tập thể giáo viên hướng dẫn

PGS.TS. Phạm Thế Trinh PGS.TS. Nguyễn Huy Tùng

Tác giả

Nguyễn Hường Hảo





LỜI CẢM ƠN!

Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc PGS.TS. Phạm Thế Trinh và PGS.TS.

Nguyễn Huy Tùng đã tận tình hướng dẫn, chỉ bảo, giúp đỡ và động viên tôi thực

hiện thành công luận án tiến sĩ này.

Tôi xin trân trọng cảm ơn tới các thầy, cô giáo, các cán bộ và các anh chị Trung

tâm NCVL Polyme -Viện kỹ thuật hóa học - Trường ĐH. Bách Khoa Hà Nội đã tạo

điều kiện và giúp đỡ tôi trong suốt thời gian tôi học tập và thực hiện luận án.

Tôi xin chân thành cảm ơn các anh chị và các bạn đồng nghiệp Viện Hóa

Học Công Nghiệp đã hết lòng ủng hộ và giúp đỡ tôi trong suốt quá trình học tập và

thực hiện luận án.

Tôi cũng xin chân thành cảm ơn các thầy cô và các cán bộ tại Bộ môn Dược

Lý – Trường Đại học Y Hà Nội đã giúp đỡ tôi trong quá trình thực hiện nghiên cứu

thử nghiệm màng PVA biến tính tinh bột trên động vật.

Cuối cùng những kết quả nghiên cứu của tôi không tách rời những hy sinhvất vả của gia đình, người thân và bạn bè, đã dành những tình cảm quí giá, động

viên khích lệ tôi để hoàn thành tốt luận án này.

Tác giả rất mong được sự đóng góp của các nhà chuyên môn và các đồng

nghiệp để nội dung bản luận án này ngày càng hoàn chỉnh và có tác dụng thiết thực.

Trân trọng cảm ơn!

Hà Nội - 2015

Tác giả






MỤC LỤCLỜI CAM ĐOAN

LỜI CẢM ƠN

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT

DANH MỤC CÁC BẢNGDANH MỤC CÁC HÌNH VẼ ĐỒ THỊ

MỞ ĐẦU....................................................................................................................... 1

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 4

1.1. TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP POLYME SINH HỌC TRÊN THẾ

GIỚI VÀ Ở VIỆT NAM........................................................................................ 4

1.1.1. Tình hình nghiên cứu polyme sinh học trên thế giới ................................... 4

1.1.2. Tình hình nghiên cứu polyme sinh học ở Việt Nam.................................... 5

1.2. BIẾN TÍNH POLYME VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP BIẾN TÍNH POLYME ...... 71.2.1. Khái niệm chung về biến tính polyme ....................................................... 7

1.2.2. Các phương pháp biến tính polyme............................................................ 8

1.2.2.1. Biến tính polyme bằng phương pháp biến đổi hóa học..................... 9

1.2.2.2. Biến tính polyme bằng phương pháp khâu mạch ............................. 9

1.2.2.3. Biến tính polyme bằng phương pháp cắt mạch phân tử .................... 10

1.2.2.4. Biến tính polyme bằng chất hóa dẻo ................................................. 11

1.2.2.5. Biến tính polyme bằng phương pháp chế tạo blend .......................... 13

1.3. VẬT LIỆU POLYME TRÊN CƠ SỞ POLYVINYL ANCOL BIẾN TÍNH VỚITINH BỘT............................................................................................................. 14

1.4. CÁC NGUYÊN VẬT LIỆU ĐẦU DÙNG TỔNG HỢP POLYME PVA BIẾN

TÍNH TINH BỘT................................................................................................... 16

1.4.1. Polyvinyl ancol ........................................................................................... 16

1.4.2. Tinh bột ...................................................................................................... 18

1.4.2.1. Tính chất vật lý của tinh bột .............................................................. 18

1.4.2.2.Tính chất hóa học của tinh bột ........................................................... 19

1.4.2.3. Tinh bột biến tính .............................................................................. 201.4.3. Chất hóa dẻo dùng để tổng hợp vật liệu PVA/TB ....................................... 21

1.4.4. Tác nhân khâu mạch ................................................................................... 22

1.5. CÁC PHƯƠNG PHÁP KHÂU MẠCH POLYME ĐỂ BIẾN TÍNH POLYME ... 23

1.5.1. Khâu mạch thực hiện bằng các nhóm chức có trong mạch chính polyme ....... 23

1.5.2. Khâu mạch bằng quang hóa ......................................................................... 23

1.5.3. Khâu mạch bằng gốc tự do .......................................................................... 24

1.5.4. Khâu mạch bằng oxi hóa 24

1.5.5. Khâu mạch bằng cách dùng các hợp chất có nhóm chức có khả năng phản ứng với nhóm chức của mạch polyme .......................................................... 24





1.5.6. Khâu mạch bằng hai nhóm chức khác nhau ở hai mạch polyme khác

nhau........................................................................................................................

25

1.6. MÀNG POLYME CẤU TRÚC KHÂU MẠCH MẠNG LƯỚI ............................ 25

1.7. CÁC TÁC NHÂN KHÂU MẠCH VÀ CƠ CHẾ KHÂU MẠCH POLYME........ 27

1.7.1. Tác nhân khâu mạch glutaraldehyt ........................................................... 271.7.2. Kalipesunphat ................................................................................................. 28

1.7.3. Axit boric......................................................................................................... 31

1.7.4. Cơ chế phản ứng khâu mạch của PVA với tinh bột bằng tác nhân khâu

mạch glutaraldehyt ................................................................................................ 33

1.8. CÁC PHƯƠNG PHÁP TỔNG HỢP VẬT LIỆU POLYME TRÊN CƠ SƠ

POLYVINYL ANCOL BIẾN TÍNH VỚI TINH BỘT ......................................... 33

1.8.1. Tổng hợp vật liệu PVA/TB theo phương pháp hóa học ............................ 34

1.8.2. Tổng hợp vật liệu PVA/TB theo phương pháp bức xạ gamma................... 351.8.3. Tổng hợp vật liệu PVA/TB theo phương pháp đóng băng tan chảy

(Freezing/Thawing)................................................................................................ 37

1.9. CÁC PHƯƠNG PHÁP KHỬ TRÙNG SẢN PHẨM Y TẾ................................... 40

1.9.1. Khử trùng bằng bức xạ ion hóa................................................................... 40

1.9.2. Khử trùng bằng nhiệt ẩm ............................................................................. 41

1.10. ỨNG DỤNG CỦA VẬT LIỆU TRÊN CƠ SỞ POLYVINYL ANCOL BIẾN

TÍNH VỚI TINH BỘT .......................................................................................... 41

1.10.1. Ứng dụng làm màng sinh học che phủ các vết thương, vết bỏng .............. 411.10.2. Ứng dụng làm màng bao viên thuốc.......................................................... 42

CHƯƠNG 2. THỰC NGHIỆM VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 44

2.1. NGUYÊN LIỆU VÀ THIẾT BỊ ............................................................................ 44

2.1.1. Nguyên liệu và hoá chất............................................................................... 44

2.1.2. Thiết bị sử dụng ........................................................................................... 44

2.2. PHƯƠNG PHÁP CHẾ TẠO MÀNG PVA BIẾN TÍNH TINH BỘT .................. 45

2.3. CÁC PHƯƠNG PHÁP HÓA LÝ NGHIÊN CỨU CẤU TRÚC CỦA VẬT

LIỆU

49

2.3.1. Phương pháp phổ hồng ngoại..................................................................................... 49

2.3.2. Phương pháp phổ cộng hưởng từ................................................................................ 49

2.3.3. Phân tích nhiễu xạ tia X ........................................................................................... 49

2.3.4. Phương pháp phân tích nhiệt DSC và TGA................................................. 49

2.3.5. Phương pháp kính hiển vi điện tử quét SEM............................................................. 49

2.3.6. Xác định khối lượng phân tử của polyme .................................................... 50

2.4. CÁC PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU TÍNH CHẤT CƠ LÝ CỦA POLYME 50

2.4.1. Phương pháp đo độ bền kéo đứt của màng .................................................. 502.4.2. Phương pháp xác định độ bền kháng thủng của màng................................. 51





2.4.3. Phương pháp xác định hàm lượng phần gel ................................................ 51

2.4.4. Phương pháp xác định độ hút ẩm của vật liệu ............................................ 51

2.5. CÁC PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU CẤU TRÚC, TÍNH CHẤT POLYME... 52

2.5.1. Phương pháp xác định độ trương ................................................................. 52

2.5.2. Phương pháp xác định mật độ khâu mạch, khối lượng phân tử trung bìnhgiữa hai nút lưới và kích thước lưới ............................................................ 52

2.5.2.1. Xác định mật độ khâu mạng và khối lượng phân tử giữa các nút

mạng theo phương pháp ngâm trương nở bão hòa ..................................... 52

2.5.2.2. Xác định kích thước các mắt lưới ..................................................... 53

2.5.3. Cách xác định tỷ trọng của polyme lưới .................................................... 53

2.5.4. Phương pháp xác định hệ số khuếch tán axit salicylic ............................... 54

2.5.5. Độ thẩm thấu hơi nước của màng PVA/TB................................................. 55

2.6. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU SỰ THỦY PHÂN IN VITRO ........................ 552.6.1. Chuẩn bị mẫu ............................................................................................... 55

2.6.2. Sự phân hủy thủy phân của vật liệu trong in vitro ...................................... 55

2.6.3. Phương pháp phân tích sắc ký khí.............................................................................. 55

2.6.4. Phương pháp xác định độ tổn hao khối lượng của vât liệu ..................................... 56

2.7. CÁC PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU CHỈ TIÊU SINH HÓA .......................... 56

2.7.1. Phương pháp xác định các chỉ tiêu hàm lượng kim loại nặng ..................... 56

2.7.2. Phương pháp thử độ vô khuẩn ..................................................................... 56

2.8. PHƯƠNG PHÁP THỬ NGHIỆM TRÊN ĐỘNG VẬT ........................................ 582.8.1. Phương pháp kiểm tra độ kích ứng da ......................................................... 58

2.8.2. Phương pháp đánh giá khả năng hồi phục vết thương ................................ 61

2.8.3. Phương pháp kiểm tra độc tính màng PVA/TB ........................................... 61

CHƯƠNG 3 . KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 63

3.1. NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP POLYVINYl ANCOL BIẾN TÍNH TINH BỘT .... 63

3.1.1. Ảnh hưởng của các loại PVA cho tổng hợp vật liệu PVA biến tính tinh

bột

63

3.1.2. Ảnh hưởng của tinh bột biến tính đến tính chất của vật liệu PVA biến

tính tinh bột.................................................................................................. 64

3.1.3. Ảnh hưởng của các thành phần tham gia phản ứng đến tính chất của

màng PVA biến tính với tinh bột ............................................................... 65

3.1.3.1. Ảnh hưởng của tỷ lệ PVA/TB........................................................... 65

3.1.3.2. Tác động của chất hóa dẻo đến tính chất cơ lý của màng

PVA/TB...................................................................................

66

3.1.3.3. Vai trò của tác nhân khâu mạch đến tính chất cơ lý của màng

PVA/TB ............................................................................................ 68

3.1.3.4. Vai trò của chất xúc tác đến tính chất cơ lý của màng PVA/TB...... 70





3.1.4. Các điều kiện phản ứng tổng hợp PVA biến tính tinh bột ........................... 72

3.1.4.1. Nhiệt độ phản ứng để tổng hợp PVA biến tính tinh bột.................... 72

3.1.4.2. Thời gian phản ứng để tổng hợp PVA biến tính tinh bột .................. 73

3.1.4.3. Tốc độ khuấy để tổng hợp PVA biến tính tinh bột ........................... 74

3.1.5. Các điều kiện tối ưu tổng hợp màng PVA biến tính tinh bột....................... 753.2. ĐẶC TRƯNG CẤU TRÚC CỦA POLYVINYL ANCOL BIẾN TÍNH TINH

BỘT........................................................................................................................ 76

3.2.1. Phổ hồng ngoại của màng PVA biến tính tinh bột....................................... 76

3.2.2. Kết quả phân tích cộng hưởng từ hạt nhân của màng PVA/TB................... 78

3.2.3. Phân tích phổ XRD của màng PVA/TB....................................................... 79

3.2.4. Phân tích nhiệt DSC và TGA của màng PVA/TB ...................................... 81

3.3. MỐI LIÊN HỆ GIỮA CẤU TRÚC MẠNG LƯỚI SỬ DỤNG CHẤT KHÂU

MẠCH GLUTARALDEHYT ĐẾN TÍNH CHẤT CƠ LÝ CỦA MÀNG PVABIẾN TÍNH TINH BỘT................................................................................................ 84

3.3.1. Sự phụ thuộc của mật độ khâu mạch, khối lượng phân tử giữa các nút

lưới và kích thước lưới vào hàm lượng GA................................................. 84

3.3.2. Mối quan hệ giữa khối lượng phân tử trung bình giữa các nút lưới với độ

kết tinh và khối lượng riêng của polyme lưới PVA/TB .............................. 86

3.3.3. Mối tương quan giữa tính chất thẩm thấu hơi nước của màng PVA/TB

với hàm lượng tác nhân khâu mạch GA ...................................................... 86

3.3.4. Hệ số khuyếch tán axit salisilic của màng PVA/TB ................................... 883.3.5. Các yếu tố ảnh hưởng đến độ trương của màng PVA biến tính tinh bột ..... 89

3.3.5.1. Ảnh hưởng của mật độ phân bố lưới và khối lượng phân tử giữa hai

nút lưới (Mc) đến độ trương của màng PVA/TB............................... 90

3.3.5.2. Ảnh hưởng của nhiệt độ đến độ trương của màng PVA/TB ................ 91

3.3.5.3. Ảnh hưởng của thời gian đến độ trương của màng PVA/TB............... 92

3.3.5.4. Mối liên hệ giữa môi trường pH và độ trương của màng PVA/TB...... 93

3.4. SỰ THỦY PHÂN INVITRO CỦA MÀNG PVA BIẾN TÍNH TINH BỘT ......... 93

3.4.1. Sự thay đổi tính chất cơ lý của màng PVA biến tính tinh bột. .................... 93

3.4.2. Sự thay đổi pH môi trường của màng PVA/TB theo thời gian ngâm mẫu.. 94

3.4.3.Xác định sản phẩm của sự phân hủy thủy phân ............................................ 95

3.4.4. Độ tổn hao khối lượng của màng PVA biến tính tinh bột .......................... 96

3.4.5. Xác định cấu trúc hình thái bề mặt bằng chụp ảnh SEM............................ 96

3.5. CÁC CHỈ TIÊU SINH HÓA CỦA MÀNG PVA BIẾN TÍNH TINH BỘT.......... 98

3.5.1.Xác định các chỉ tiêu về hàm lượng kim loại nặng ...................................... 98

3.5.2. Xác định các chỉ tiêu vô trùng của màng..................................................... 99

3.5.2.1. Tác động của các phương pháp khử trùng đến tính chất cơ lý của

màng PVA biến tính tinh bột.......................................................................... 98





3.5.2.2. Ảnh hưởng của liều xạ đến tính chất cơ lý của màng PVA/TB ........ 100

3.5.2.3. Ảnh hưởng của thời gian chiếu xạ đến tính chất cơ lý của màng

PVA/TB..........................................................................................................

100

3.5.2.4. Xác định độ vô khuẩn và các chỉ tiêu vi sinh vật ............................. 101

3.6. CÁC ĐIỀU KIỆN CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÀNG SINH HỌC PVA/TB....... 1023.6.1. Sự phụ thuộc của tính chất cơ lý màng PVA/TB vào phương pháp gia

công

101

3.6.2. Sự phụ thuộc tính chất cơ lý của màng PVA/TB vào nồng độ dung dịch .. 103

3.6.3. Sự phụ thuộc tính chất cơ lý của màng PVA/TB vào nhiệt độ sấy.............. 105

3.6.4. Các điều kiện công nghệ tối ưu sử dụng trong công nghệ chế tạo màng

sinh học PVA/TB................................................................................................... 106

3.6.5. Quy trình chế tạo màng polyme sinh học trên cơ sở PVA biến tính với

tinh bột ....................................................................................................... 1063.6.5.1. Sơ đồ quy trình chế tạo màng PVA/TB bằng phương pháp cán

tráng

106

3.6.5.2. Mô tả quy trình công nghệ chế tạo màng PVA biến tính tinh bột ..... 107

3.6.5.3. Xác định độ ổn định của quy trình công nghệ chế tạo màng

PVA/TB

107

3.7. THỬ NGHIỆM MÀNG PVA BIẾN TÍNH TINH BỘT TRÊN ĐỘNG VẬT...... 110

3.7.1. Độ kích ứng da ............................................................................................. 110

3.7.2. Đánh giá khả năng phục hồi vết thương của màng sinh học PVA/TB ........ 1103.7.3. Kết quả kiểm tra độc tính của màng PVA/TB ........................................... 112

3.7.3.1 Tình trạng chung................................................................................. 112

3.7.3.2. Đánh giá chức năng tạo máu của thỏ................................................. 112

3.7.3.4. Đánh giá chức năng gan của thỏ........................................................ 115

3.7.3.5. Đánh giá chức năng thận của thỏ ...................................................... 116

KẾT LUẬN ................................................................................................................... 117

DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ CỦA LUẬN ÁN....................... 119

MỘT SỐ HÌNH ẢNH TRIỂN KHAI THỰC TẾ CỦA LUẬN ÁN 120

TÀI LIỆU THAM KHẢO............................................................................................. 122

PHỤ LỤC...................................................................................................................... 132





DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT

ASTM : American standard test method

DSC: Phân tích nhiệt vi sai quét (Differential Scanning Calorimetry)

GA : Glutaraldehyt

Gl: Glyxerin

GPC: Phương pháp sắc ký thấm qua gel (Gel Permeation Chromatography)

IR: Phổ hồng ngoại

ISO: International standard organization

K 2S2O8 : Kaliperdisunfat.

Mc : Khối lượng trung bình giữa hai nút lưới

n: Mật độ khâu mạngPA: Polyamit

PAN: Polyanhydrit

PCL: Poly -caprolacton

PE: Polyethylen

PEG: Poly(etylen glycol)

PGA: Polyglycolic axit

PHA: Polyhydroxy ankanoatePLGA: Poly(lactit-co-glycolit)

PP: Polypropylen

PVA/TB: Vật liệu polyme lưới trên cơ sở polyvinyl ancol và tinh bột sắn

PVA: Poly(vinyl ancol)

PVC: Poly(vinyl clorua)

Sb: Sorbitol

SEM: Kính hiển vi điện tử quét (Scanning Electronic Microscopy)TB : Tinh bột sắn biến tính

ξ : kích thước mắt lưới

Tg: Nhiệt độ hóa thủy tinh

TGA: Phân tích nhiệt trọng lượng (Thermo Gravimetric Analysis)

KLPT: Khối lượng phân tử





DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 1.1: Một số chức năng vật lý của chất hóa dẻo................................................ 11

Bảng 1.2. Tính chất vật lý của PVA ......................................................................... 17

Bảng 1.3. Hàm lượng amyloza và amylopectin của một số tinh bột ........................ 18Bảng 1.4. Nhiệt độ hồ hóa của một vài tinh bột tiêu biểu......................................... 19

Bảng 2.1. Mức độ phản ứng trên da thỏ................................................................... 60

Bảng 2.2. Phân loại các phản ứng trên da thỏ........................................................... 61

Bảng 3.1. Một số tính chất cơ lý của 3 loại PVA...................................................... 63

Bảng 3.2. Ảnh hưởng của 3 loại PVA đến tính chất cơ lý của màng PVA/TB ........ 64

Bảng 3.3. Ảnh hưởng của tinh bột biến tính đến tính chất của PVA/TB.................. 65

Bảng 3.4. Ảnh hưởng của tỷ lệ thành phần PVA /TBbt đến tính chất cơ lý của

màng PVA biến tính tinh bột.................................................................... 65Bảng 3.5. Ảnh hưởng của các loại chất hóa dẻo đến tính chất cơ lý của màng PVA

biến tính tinh bột ........................................................................................... 66

Bảng 3.6. Ảnh hưởng của các chất khâu mạch tạo lưới đến tính chất PVA/TB....... 68

Bảng 3.7. Ảnh hưởng của hàm lượng GA đến tính chất cơ lý của màngPVA/TB... 69

Bảng 3.8. Ảnh hưởng của nhiệt độ đến tính chất cơ lý của màng PVA/TB............. 72

Bảng 3.9. Các điều kiện tổng hợp PVA biến tính tinh bột........................................ 76

Bảng 3.10. Ảnh hưởng của hàm lượng glutaraldehyt đến mật độ khâu mạch và

khối lượng phân tử trung bình giữa các nút mạng................................... 84

Bảng 3.11. Ảnh hưởng của KLPT trung bình giữa các nút lưới đến độ kết tinh và

khối lượng riêng của polyme lưới ............................................................ 86

Bảng 3.12 . Mối tương quan giữa tính chất thẩm thấu hơi nước của màng PVA/TB

với hàm lượng GA.................................................................................... 87

Bảng 3.13. Sự phụ thuộc của hàm lượng axit salicylic tại khoang 1 và khoang 2

theo thời gian ............................................................................................ 88

Bảng 3.14. Ảnh hưởng của nhiệt độ đến độ trương của màng PVA/TB .................... 91Bảng 3.15. Ảnh hưởng của thời gian đến độ trương của màng PVA/TB ................... 92

Bảng 3.16. Sự thay đổi tính chất cơ lý của màng PVA biến tính tinh bột ................. 94

Bảng 3.17. Hàm lượng kim loại nặng của màng PVA/TB ......................................... 98

Bảng 3.18. Sự phụ thuộc tính chất cơ lý của màng PVA biến tính tinh bột vào

phương pháp khử trùng............................................................................. 99

Bảng 3.19. Ảnh hưởng của liều xạ đến tính chất cơ lý của màng PVA/TB ............... 100

Bảng 3.20. Ảnh hưởng của thời gian chiếu xạ đến tính chất cơ lý của màng

PVA/TB.................................................................................................... 101





Bảng 3.21. Kết quả thử độ vô khuẩn của màng sinh học trên cơ sở PVA biến tính

tinh bột (phương pháp định tính).............................................................. 101

Bảng 3.22. Kết quả thử các chỉ tiêu vi sinh vật của màng sinh học trên cơ sở PVA

biến tính tinh bột (phương pháp định lượng)............................................ 102

Bảng 3.23. Ảnh hưởng của các phương pháp gia công đến tính chất màng PVA/TB...... 103

Bảng 3.24. Ảnh hưởng của nhiệt độ sấy đến tính chất màng PVA/TB ...................... 105

Bảng 3.25. Các điều kiện tối ưu sử dụng trong công nghệ chế tạo màng sinh học

PVA/TB...................................................................................................... 106

Bảng 3.26. Một số tính chất cơ lý của màng PVA biến tính tinh bột ............................ 108

Bảng 3.27. Một số tính chất đặc trưng của màng sinh học trên cơ sở PVA biến tính

tinh bột...................................................................................................... 109

Bảng 3.28. Đánh giá và tính điểm các chỉ số về ban đỏ và phù nề trên da thỏ........... 110Bảng 3.29. Theo dõi tình trạng vết thương trên lưng thỏ ở lô 1 ................................. 110

Bảng 3.30. Theo dõi tình trạng vết thương trên lưng thỏ ở lô 2 đắp màng sinh học

PVA/TB ................................................................................................... 111

Bảng 3.31. Sự thay đổi thể trọng thỏ .......................................................................... 113

Bảng 3.32. Ảnh hưởng của màng PVA biến tính với tinh bột đến số lượng hồng

cầu trong máu thỏ ..................................................................................... 113

Bảng 3.33. Ảnh hưởng của màng PVA biến tính với tinh bột đến hematocrit và thể

tích trung bình hồng cầu trong máu thỏ.................................................... 114Bảng 3.34. Ảnh hưởng của màng PVA biến tính với tinh bột đến số lượng bạch

cầu và số lượng tiểu cầu trong máu thỏ................................................... 114

Bảng 3.35. Ảnh hưởng của màng PVA biến tính với tinh bột đến công thức bạch cầ

trong máu thỏ............................................................................................ 115

Bảng 3.36. Ảnh hưởng của màng PVA biến tính với tinh bột đến nồng độ bilirubin

toàn phần, albumin và nồng độ cholesterol trong máu thỏ...................... 115

Bảng 3.37. Ảnh hưởng của màng PVA biến tính với tinh bột đến nồng độ creatinin

trong máu thỏ............................................................................................ 116





DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ

Hình 1.1. Các phương pháp biến tính polyme............................................................ 8

Hình 1.2. Sơ đồ phân loại phương pháp biến tính polyme bằng cách cắt mạch

polyme ........................................................................................................ 11

Hình 1.3. Công thức cấu tạo của amyloza có dạng gồm. - Dglucopyranoza nối

với nhau bởi liên kết -1,4 glucozit ........................................................... 19

Hình 1.4. Công thức cấu tạo của amylopectin có dạng gồm. - D glucopyranoza

nối với nhau bởi liên kết -1,6 tạo mạch nhánh ........................................ 20

Hình 1.5. Các phương pháp biến tính tinh bột và các sản phẩm chuyển hoá từ

tinh bột ....................................................................................................... 21

Hình 1.6. Một số chất hóa dẻo dùng cho tổng hợp PVA/TB...................................... 22

Hình 1.7. Cấu trúc mạng lưới (hydrogel) ..................................................................... 26Hình 1.8. Các hình thái của glutaraldehyt trong dung dịch nước............................... 27

Hình 1.9. Cơ chế phản ứng khâu mạch của PVA với tinh bột sử dụng glutaraldehyt 33

Hình 1.10. Sơ đồ minh họa sử dụng tác nhân liên kết hóa học glutaraldehyt khâu

mạch polyme có chứa nhóm chức hydroxyl............................................... 34

Hình 1.11. Quá trình ghép monome lên mạch chính polyme tạo thành nhánh đầu

tiên và liên kết ngang.................................................................................. 35

Hình 1.12. Sơ đồ tạo liên kết ngang của hệ polysacarit-vinyl monome sử dụng kỹ

thuật bức xạ ................................................................................................ 36

Hình 1.13. Ảnh hưởng của nồng độ và lượng bức xạ đến khối lượng phân tử

giữa các liên kết.......................................................................................... 37

Hình 1.14. Độ truyền qua của ánh sáng theo thời gian ................................................ 38

Hình 1.15. Độ trương trong nước ở 23oC của vat liệu tổng hợp đóng băng/tan chảy

sau 2, 3, 4, 5 vòng đóng băng/tan chảy....................................................... 39

Hình 1.16. Sử dụng màng PVA/TB trong điều trị và xử lý vết thương........................ 42

Hình 1.17. Một số loại thuốc bao viên nhằm điều khiển tốc độ giải phóng các hoạt

chất, điều trị thấp khớp, viêm khớp, đa khớp, ............................................ 42

Hình 2.1. Sơ đồ thực nghiệm tổng hợp chế tạo màng PVA biến tính tinh bột ........... 46

Hình 2.2 . Sơ đồ màng ngăn sử dụng đo hệ số khuếch tán axit salixylic (SA............. 54

Hình 2.3. Vị trí đặt mẫu màng trên da thỏ.................................................................. 60

Hình 3.1. Đồ thị ảnh hưởng của hàm lượng glyxerin đến độ bền kéo, độ bền kháng

thủng và độ dãn dài khi đứt của PVA biến tính tinh bột ........................... 67

Hình 3.2. Ảnh hưởng của xúc tác đến tính chất của cơ lý của màng PVA/TB .......... 70

Hình 3.3. Ảnh hưởng của hàm lượng chất xúc tác HCl đến tính chất cơ lý của PVA

biến tính tinh bột ........................................................................................ 71





Hình 3.4. Ảnh hưởng của thời gian đến tính chất của màng PVA/TB....................... 74

Hình 3.5. Ảnh hưởng của tốc độ khuấy đến tính chất cơ lý của màng PVA/TB........ 75

Hình 3.6. Phổ IR của PVA.......................................................................................... 77

Hình 3.7. Phổ hồng ngoại của màng PVA biến tính tinh bột .................................... 77

Hình 3.8. Phổ H- NMR của PVA .............................................................................. 78Hình 3.9. Phổ H- NMR của màng polyme PVA/TB................................................. 79

Hình 3.10. Phổ XRD của PVA ..................................................................................... 80

Hình 3.11. Phổ XRD của tinh bột................................................................................. 80

Hình 3.12. Phổ XRD của vật liệu màng trên cơ sở PVA biến tính tinh bột ................. 81

Hình 3.13. Phổ phân tích nhiệt DSC của PVA............................................................. 82

Hình 3.14. Phổ TGA của PVA ..................................................................................... 82

Hình 3.15. Phổ phân tích nhiệt DSC của màng PVA/TB............................................. 83

Hình 3.16. Phổ TGA của PVA biến tính tinh bột......................................................... 83Hình 3.17. Sự phụ thuộc khối lượng phân tử trung bình giữa hai nút lưới và kích

thước lưới vào hàm lượng GA.................................................................... 85

Hình 3.18. Đồ thị biểu diễn hàm lượng axit salicylic ở khoang 1 và khoang 2 theothời gian ...................................................................................................... 89

Hình 3.19. Đồ thị xác định hệ số khuếch tán axit salicylic .......................................... 89

Hình 3.20. Ảnh hưởng của mật độ phân bố lưới đến độ trương của màng PVA/TB... 90

Hình 3.21. Ảnh hưởng của khối lượng phân tử trung bình giữa hai nút lưới, Mc đến

độ trương của màng PVA/TB..................................................................... 91Hình 3.22. Độ trương của màng PVA biến tính tinh bột theo môi trường pH............. 93

Hình 3.23 . Sự thay đổi pH môi trường của màng PVA và màng PVA/TB theo thời

gian ............................................................................................................. 94

Hình 3.24. Phổ GC sản phẩm phân hủy của vật liệu polyme-blend PVA/TB sau 40

ngày.............................................................................................................

95

Hình 3.25. Độ tổn hao khối lượng của màng PVA biến tính tinh bột theo thời gian ... 96

Hình 3.26. Ảnh SEM của màng polyme sinh học PVA/TB ban đầu............................ 97

Hình 3.27. Ảnh SEM của màng PVA/TB ngâm trong nước sau 1 tháng..................... 97Hình 3.28. Ảnh hưởng của nồng độ dung dịch PVA/TB ban đầu đến tính chất cơ lý của

màng PVA/TB.......................................................................................................... 104Hình 3.29. Ảnh hưởng của nồng độ dung dịch tới độ hút ẩm của màng PVA/TB....... 104Hình 3.30. Sơ đồ quy trình chế tạo màng PVA/TB, ứng dụng làm màng sinh học

trong điều trị và xử lý vết thương ............................................................... 107





1

MỞ ĐẦU

Do yêu cầu cấp bách về bảo vệ sức khỏe của con người và cộng đồng, cùng với yêu

cầu về phát triển sản phẩm mới, đồng thời để đáp ứng nhu cầu của thực tế công nghiệp và

đời sống đặt ra, việc nghiên cứu tổng hợp các polyme sinh học với nhiều tính chất ưu việt

là vô cùng cần thiết [2-6].

Để điều trị chữa bỏng và xử lý vết thương người ta có thể sử dụng màng sinh học

thay thế gạc bỏng từ polyme sinh học như: collagen, chitin và chitosan [9,20], chúng là

các polyme phân hủy thông qua enzym [21]. Tuy các loại màng trên cơ sở các collagen

khác nhau đã được chế tạo nhưng chúng vẫn còn mang những tính chất không cần thiết

của collagen gốc như tạo ra dạng que, gia tăng sự biểu hiện gen collagen trong nguyên bào

sợi. Chế tạo màng sinh học dạng lai tạo cũng là một hướng quan trọng khác trong công

nghệ sinh y học, do màng polyme sinh học có ưu điểm là khi được cấy lên vết thương, nócó khả năng thấm nước, thấm khí, chống nhiễm khuẩn và làm khô da, giúp da tái tạo nhanh

và phục hồi mà không làm bệnh nhân đau, không để lại sẹo [65, 88, 89].

Đã có rất nhiều công trình nghiên cứu tổng hợp polyme cấu trúc mạng lưới ứng

dụng làm polyme sinh học sử dụng trong lĩnh vực y sinh . Ngoài các loại polyme sinh học

thuộc họ polysaccharit (như tinh bột [3], cellulose chitin, chitosan [31,44, 69, 81], alginat

[55]…) hoặc là các protein (như collagen [11], gelatin [16,83, 84],…) còn có các polyme

tổng hợp có khả năng phân huỷ sinh học và tương thích sinh học (như polyvinyl

ancol(PVA)[62]; polylactic axit (PLA) [14]; polyglycolit (PGA)[15]; poly(lactic-co-glycolic axit) (PLGA) [14]; copolyme(glycolit và ɛ-caprolacton) [15], polyhydroxyl

axit(PHA), polycaprolacton (PCL) [67]; polyethylen glycol (PEG) [63],

polyvinylpyrolidon(PVP) [75]; v.v…). Ứng dụng của của các loại vật liệu này là rất đa

dạng: cho hệ giải phóng thuốc, cấy ghép mô, tế bào; cấy ghép da, chất keo dán y sinh; vải

đệm y sinh; chỉ khâu tự tiêu…đặc biệt tạo điều kiện tốt cho quá trình chữa trị vết thương,

rút ngắn thời gian chữa bệnh.

Trong số polyme tổng hợp đó thì PVA là một loại đã được nhiều nhà khoa học tập

trung nghiên cứu hướng tới những ứng dụng trong lĩnh vực y học. Nguyên nhân là do:

PVA là nguyên liệu tan tốt trong nước, có tính tương hợp sinh học cao, cả hai đều không

độc và khi đã được khâu mạch, màng mỏng từ chúng có những tính chất cơ học tuyệt vời

như: có tính năng cơ, lý tốt, có độ thấm nước và khí oxy cao[59, 96, 97]. Đặc biệt hiện

nay, nhiều công trình tập trung nghiên cứu vật liệu polyme trên cơ sở PVA biến tính tinh

bột để chế tạo thành băng gạc, làm màng sinh học dùng để chữa trị các vết thương bỏng do

lửa, nhiệt, xăng, bom, thuốc nổ, nước nóng….. Ngoài ra, màng sinh học chế tạo từ vật liệu

polyme PVA biến tính tinh bột còn được sử dụng để xử lý và điều trị các vết thương bị gây

ra bởi các nguyên nhân khác như: mất da do chấn thương, dập da do tai nạn giao thông, tai





2

nạn lao động, hay hoại tử da do bị các vết loét lâu ngày mà không được điều trị đúng

cách, hoặc các vết loét khó lành do hệ quả của bệnh tiểu đường, sau xạ trị ung thư, do các

vết mổ nhiễm trùng, vv….

Vì vậy, mục tiêu là nghiên cứu nhằm tổng hợp vật liệu polyme trên cơ sở

polyvinyl ancol (PVA) biến tính với tinh bột, ứng dụng làm màng sinh học sử dụng trong

việc điều trị và xử lý vết thương.

Trên cơ sở mục tiêu của đề tài, những nội dung chính của luận án gồm:

[1] Nghiên cứu tổng hợp polyme PVA biến tính tinh bột: Khảo sát ảnh hưởng của

các điều kiện phản ứng đến tính chất của polyme ( tỷ lệ thành phần tham gia, tỷ lệ

phụ gia liên kết, chất khâu mạch, chất hóa dẻo, hàm lượng xúc tác, nhiệt độ, thời

gian, tốc độ khuấy, vv…). Xác định điều kiện tổng hợp và đơn phối liệu tối ưu.

[2] Xác định đặc trưng cấu trúc của polyme PVA biến tính tinh bột: phân tích phổ hồng ngoại (IR), phân tích phổ cộng hưởng từ hạt nhân (NMR), sắc ký khí (GC),

X-ray xác định độ kết tinh, …

[3] Phân tích tính chất cơ lý của polyme tổng hợp: Xác định độ bền cơ học của

polyme (độ bền kéo đứt, độ dãn dài, hàm lượng phần gel,.....). Xác định độ nhớt,

khối lượng phân tử. Xác định tính chất nhiệt: bằng TGA, DTA, DSC…

[4] Chế thử mẫu màng polyme : Nghiên cứu các điều kiện công nghệ tới quá trình tạo

màng (ảnh hưởng nồng độ dung dịch, các loại phụ gia, phương pháp tạo màng:

cán láng, đổ khuôn, chế độ sấy …)[5] Phân tích tính chất sản phẩm màng polyme sinh học tổng hợp như:

+ Tính chất bền cơ ( độ bền kéo đứt, độ dãn dài,....).

+ Xác định nhiệt độ chuyển pha của màng ( T g , T m ).

+ Xác định tính chất vật lý (độ trương nở, độ hấp thụ nước, tỷ trọng, độ thấm khí,

thấm nước…).

+ Xác đinh hệ số khuyếch tán axit salysilic.

+ Xác định độ bền kháng thủng của màng.

+ Xác định cấu trúc hình thái bề mặt bằng chụp ảnh SEM.

+ Xác định các chỉ tiêu về hàm lượng kim loại nặng (As, Zn, Hg, Cd, Pb, Sn).

+ Xác định các chỉ tiêu vô trùng ( theo quy định Bộ Y tế ).

[6] Xây dựng quy trình tổng hợp và chế tạo màng polyme sinh học trên cơ sở PVA

biến tính với tinh bột.

[7] Tiến hành ứng dụng thử màng polyme tổng hợp được trên động vật (đánh giá khả

năng phục hồi vết thương, có so sánh đối chứng).





3

Ý nghĩa khoa học và những đóng góp mới của luận án

- Lần đầu tiên tại Việt Nam đã tiến hành nghiên cứu sử dụng tinh bột sắn biến tính

(TBbt) và polyvinyl ancol (PVA) để chế tạo màng polyme sinh học PVA/TBbt, với việc sử

dụng glutaraldehyt (GA) làm tác nhân khâu mạch. Đã tìm ra các điều kiện tối ưu (phối liệu

các thành phần); điều kiện phản ứng,...) để chế tạo màng. Sản phẩm có tính chất cơ lý tốt,

có khả năng trương nở, có các chỉ tiêu sinh hóa phù hợp có thể dùng làm màng da trong kỹ

thuật chữa trị vết thương.

- Ảnh hưởng và vai trò của chất tạo lưới glutaraldehyt đến mật độ phân bố lưới (n);

khối lượng phân tử (KLPT) trung bình giữa hai nút lưới (Mc), kích thước giữa các mắt lưới

(ξ), khả năng thẩm thấu hơi nước và độ trương của màng PVA biến tính với tinh bột đã

được xác định. Với hàm lượng chất tạo lưới là 0,3% mật độ phân bố lưới đạt 3,258 x 10-4

mol/cm3, Mc đạt 1950 g/mol, và ξ đạt 227Ao, độ thẩm thấu hơi nước đạt 3,15.10-4 g/cm2.h.

- Đã xây dựng được mối quan hệ giữa cấu trúc và tính chất của polyme lưới trên cơ

sở nhựa PVA với tinh bột biến tính sử dụng GA làm chất khâu mạch, góp phần củng cố lý

thuyết về các polyme cấu trúc mạng lưới. Hệ số khuếch tán salicylic (SA) của màng

PVA/TB đã được nghiên cứu và xác định với giá trị là 4,15.10-6 cm2/s. Kết quả này cho

thấy màng PVA thích hợp được dùng làm màng da nhân tạo để xử lý và điều trị hồi phục

vết thương.

- Đã xây dựng được quy trình công nghệ chế tạo màng PVA/TB có tính chất ổn

định cao; đã đánh giá khả năng ứng dụng màng PVA biến tính tinh bột trong việc chữa trị

vết thương thông qua xác định các chỉ tiêu sinh hóa của màng PVA/TB và thử nghiệm

màng PVA/TB trên động vật, vv....





4

CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN

1.1 TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP POLYME SINH HỌC TRÊN THẾ

GIỚI VÀ Ở VIỆT NAM

1.1.1 Tình hình nghiên cứu polyme sinh học trên thế giới

Hiện nay có rất nhiều công trình nghiên cứu tổng hợp và ứng dụng polyme sinh học

trên trên thế giới cũng như tại Việt Nam. Các loại polyme sinh học có thể chế tạo trên cơ

sở polyme blend giữa các loại nhựa nhiệt dẻo với tinh bột [62,71] hay được tổng hợp từ các

polyme có khả năng tương thích sinh học cao như: polyvinylancol (PVA) [66, 72, 73],

polylactic axit (PLA) [39, 56], polyglycolic axit (PGA) [36], polycaprolacton (PCL) [47,

68], polyetylenglycol (PEG)…, hoặc polyme blend giữa các polyme phân hủy sinh học với

các loại polyme khác [29-35, 78, 93]. Đặc biệt, những công trình nghiên cứu để chế tạo ra

các loại màng sinh học phục vụ chữa bệnh, chăm sóc sức khoẻ cho con người được đặc

biệt ưu tiên và phát triển rất mạnh mẽ trên thế giới.

Trước tiên phải kể đến là polyme trên cơ sở PVA với tinh bột, đây là loại polyme ở

dạng màng mỏng có khả năng thấm nước tốt, giúp cho vết thương được xử lý nhanh chóng,

giúp bệnh nhân không đau đớn khi bị bỏng, bị thương mất da hoặc bị dập da. Polyme được

tạo ra ở dạng màng mỏng trên cơ sở PVA với tinh bột, có tác nhân glutaraldehyt làm chất

khâu mạch., màng sinh học này được sử dụng như màng da thay thế [88]. Kết quả nghiêncứu cho thấy: màng mỏng có độ bền cơ lý tốt, không còn tồn tại nhóm gây độc, màng có hệ

số khuyếch tán axit salisilic rất thấp, hoàn toàn thích hợp cho quá trình xử lý vết thương

trên da. Xu thế tổng hợp polyme dạng màng mỏng sử dụng trong y học được PAL và cộng

sự [59, 82, 83], cũng như được nhóm tác giả Young.CD, Wu.J.R[134] đặc biệt tập trung

nghiên cứu sâu và đã có nhiều ứng dụng thực tiễn.

Tương tự như trên, một loạt công trình nghiên cứu tổng hợp PVA với tinh bột để tạo ra

sản phẩm dạng màng mỏng ứng dụng trong y sinh [51, 116] . Các tác giả đã este hoá nhóm –OH của PVA với nhóm (-COOH) của gelatin [95]. Chế phẩm này rất thích hợp dùng làm

da nhân tạo, ngoài ra còn dùng vào hệ giải phóng thuốc và xử lý vết thương ướt [84]. Một

số màng mỏng polyme trên cơ sở hydroxyl apatit [87] ; carboxymethyl xenlulo acrylat [85]

và chitosan cũng được tập trung nghiên cứu. Kết quả mở ra khả năng ứng dụng rộng rãi

như:chế tạo băng gạc vết thương có khả năng phân phối thuốc như: tải minocycline lên

màng PVA/chitosan[58], tải nitrofurazon lên PVA/sodium alginate [55] nhằm tăng cường

tốc độ chữa lành vết thương. Loại gạc này bao gồm lớp hỗn hợp xốp collagen biến tính bằng chitosan, tạo tấm mỏng. Đánh giá kết quả thử nghiệm invitro cho thấy loại băng gạc





5

này có khả năng triệt tiêu vi khuẩn phát triển, giảm thiểu tế bào hư hỏng, duy trì môi

trường ẩm xung quanh vết thương, hấp thụ các dịch tiết từ vết thương, ...

Hiện tại có 3 phương pháp chế tạo polyme cấu trúc mạng lưới: một là phương pháp

tạo lưới bằng phản ứng trùng hợp theo cơ chế gốc hoặc sử dụng các tác nhân khâu mạch

(như glutaraldehyt; epiclorhydrin…) [98]; hai là phương pháp khâu mạch bằng bức xạ (bức

xạ tử ngoại (UV) hoặc bức xạ gama ()[45, 60, 90]. Khi chiếu xạ dung dịch polyvinyl ancol

hoặc các dung dịch chất hữu cơ khác bằng phương pháp chiếu xạ electron nhanh hoặc

gamma, sản phẩm tạo ra có thể dùng để băng bó vết thương đặc biệt là các vết bỏng. Có

thể bổ sung các chất kháng sinh hoặc chất điện giải vào dung dịch trước hoặc sau khi chiếu

xạ để tăng hiệu quả điều trị. Ưu điểm của loại băng vết thương dạng gel nước là làm cho

vết thương chóng lành, hạn chế tối đa quá trình mất nước từ vết thương, giảm đau, dễ thay

băng và do nó trong suốt nên thầy thuốc có thể theo dõi trực tiếp vết thương trong quá trình

điều trị [88]. Thứ ba là phương pháp đóng băng/tan chảy (Freezing/Thawing) [22,23].

Mỗi một phương pháp đều có những điểm ưu việt và hạn chế của nó. Tuỳ vào từng yêu cầu

cụ thể mà người ta có thể lựa chọn phương pháp thích hợp và phù hợp nhất cho mục tiêu của

mình.

Sản phẩm PVA biến tính gelatin ở dạng màng mỏng cũng có tác dụng xử lý vết

thương được dùng làm thành phần tham gia trong hệ giải phóng thuốc. Khả năng kháng

khuẩn của màng PVA cũng đã được khẳng định. Người ta có thể sử dụng polyme PVA để

biến tính rất đa dạng với các polyme thiên nhiên và cùng với các polyme tổng hợp để tạo

sản phẩm cấu trúc mạng lưới có nhiều tính chất ưu việt về cơ, lý, hoá. Có thể vì vậy mà

chúng ngày càng được ứng dụng rất nhiều trong y sinh, đặc biệt là xử lý chữa trị vết

thương[88, 100].

1.1.2 Tình hình nghiên cứu polyme sinh học ở Việt Nam

Nghiên cứu những loại polyme mới công nghệ cao nói chung và polyme ứng dụng

trong ngành y sinh nói riêng là vấn đề đang được các nhà khoa học thế giới quan tâm vàtập trung nghiên cứu, đặc biệt là việc nghiên cứu sử dụng các polyme từ các hợp chất

polyme sinh học ứng dụng trong ngành dược phẩm và y tế. Đây là một lĩnh vực khoa học

mới ở nước ta. Tuy nhiên trong những năm qua, được sự quan tâm và đầu tư của Nhà

nước, hiện nay trong nước có nhiều tác giả tại các cơ sở (trường, viện) đã nghiên cứu về

lĩnh vực này dưới dạng thực hiện nhiệm vụ, đề tài các cấp.

- Nhóm tác giả Nguyễn Thị Ngọc Tú và cộng sự (Viện Hóa học – Trung tâm

KHTN&CNQG) đã tiến hành nghiên cứu chế tạo màng băng polyme sinh học từ polymecompozit trên cơ sở chitin/chitosan dùng trong y tế [2].





6

- Học viện Quân Y đã nuôi cấy thành công tế bào sừng và nguyên bào sợi, góp

phần quan trọng cho việc xây dựng công nghệ chế tạo da nhân tạo. Kết quả được báo cáo

tại Hội thảo quốc tế "Bỏng - điều trị và phẫu thuật" do Viện Bỏng Quốc Gia tổ chức tại Hà

Nội [1].

- Công trình của nhóm các nhà khoa học Viện Hóa học - Trung tâm Khoa học Tự

nhiên và Công nghệ Quốc gia, các bác sĩ Trường Đại học Y Hà Nội thực hiện chế tạo

màng da nhân tạo chitin để chữa các tổn thương về da.

- GS.TS Nguyễn Văn Thanh, TS.DS Huỳnh Thị Ngọc Lan và nhóm cộng sự ở

trường ĐH Y Dược TPHCM nghiên cứu thành công màng sinh học chữa bỏng (màng

Acetul), vật liệu này là nguồn nguyên liệu để nuôi cấy vi khuẩn Acetobacter xylinum, mở

ra một hướng điều trị bỏng mới tại Việt Nam.

- Nhóm nghiên cứu do PGS.TS. Phạm Ngọc Lân chủ trì đã nghiên cứu về quá trình

trộn hợp LDPE với tinh bột trong phòng thí nghiệm để chế tạo màng mỏng tự hủy [5] .

-Nhóm nghiên cứu do PGS.TS Phạm Thế Trinh (Viện Hóa học Công nghiệp Việt

Nam) chủ trì, đã bắt đầu nghiên cứu vật liệu tự hủy từ những năm 2000. Giai đoạn 2001-

2003 đã chế tạo màng mỏng tự hủy trên cơ sở LDPE với tinh bột sắn, có sự tham gia của

các chất trợ phân tán, trợ tương hợp, các loại phụ gia quang hóa, oxy hóa, phụ gia phân

hủy…[6].

- Nhóm nghiên cứu do Nguyễn Thị Thu Thảo đã tổng hợp màng polyme có khả năng phânhủy sinh học từ polyvinyl ancol và các polysaccarit tự nhiên (tinh bột sắn, cacboxymetyl

xenlulo, chitosan) với ure và glyxerol đóng vai trò hỗn hợp chất hóa dẻo, ứng dụng của

màng polyme phân hủy sinh học trong lĩnh vực nông nghiệp như làm màng bảo quản trái

cây, làm bầu ươm cấy giống, kiểm soát khả năng nhả chậm của phân bón [4].

- Nhóm nghiên cứu do GS.TS Nguyễn Văn Khôi và cộng sự ( Viện Hóa Học – Viện Hàn

lâm KH&CNVN) đã nghiên cứu các loại polyme ưa nước như : polyacrylic axit, polyacryl

amit, polyvinyl pyrolidon, polyvinyl ancol, tinh bột biến tính ....và ứng dụng của chúng [4].

Nhìn chung các công trình nghiên cứu đã đạt được những kết quả tốt, tập trung chủ

yếu vào hướng tổng hợp polyme ứng dụng trong ngành dược phẩm và y tế, một số kết quả

đã được ứng dụng thử nghiệm thực tế.

Tuy nhiên, các công trình nghiên cứu tổng hợp polyme trên cơ sở PVA biến tính

tinh bột sắn, ứng dụng dùng làm màng sinh học sử dụng trong xử lý và điều trị vết thương

cho đến thời điểm hiện nay ở nước ta là chưa có. Vì vậy, việc đặt ra vấn đề nghiên cứu

những nội dung trên để tạo ra sản phẩm ứng dụng trong ngành y học là rất cần thiết, có ý

nghĩa khoa học và thực tiễn.





7

1.2 BIẾN TÍNH POLYME VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP BIẾN TÍNH POLYME

1.2.1 Khái niệm chung về biến tính polyme

Sự biến tính các hợp chất cao phân tử có nguồn gốc tự nhiên cũng như tổng hợp là

một phương pháp quan trọng để tổng hợp các vật liệu polyme. Có thể biến tính bằng

phương pháp hóa học và bằng các phương pháp vật lý.

Biến tính polyme là phương pháp tổng hợp polyme có thành phần, cấu trúc, tính

chất không có sẵn khi trùng hợp trực tiếp monome. Sản phẩm polyme biến tính có thể ở

dạng thương mại, tạo điều kiện để phát triển loại vật liệu mới cho các ứng dụng đặc biệt

bằng các sử dụng phương pháp hóa học trên mạch polyme.

+ Biến tính hóa học: là phản ứng trên các mạch chính của hợp chất cao phân tủ nhưng

không có sự phân hủy. Biến tính hóa học có thể bằng cách sử dụng chất biến tính hoặc

bằng cách ghép mạch polyme. Trong đó ghép mạch là một trong những phương pháp biến

tính hứa hẹn nhiều triển vọng. Ghép mạch đồng trùng hợp (graft co-polymerization) có thể

bằng kỹ thuật xử lý hóa học, bức xạ quang....

Ví dụ khi lưu hóa cao su, lưu huỳnh đóng vai trò như chất khâu mạch cao su tự nhiên, khi

cao su được lưu hóa sẽ có tính đàn hồi tuyệt với

Khi biến tính cellulose thành xanthat

Khi biến tính polyeste không no bằng xúc tác BPO





9

1.2.1.1 Biến tính polyme bằng phương pháp biến đổi hóa học

Để thay đổi tính chất của polyme tổng hợp cũng như polyme thiên nhiên có thể

dùng phương pháp hóa học để chuyển hóa polyme này thành polyme khác có tính chất

khác nhau. Các nhóm chức có trong phân tử polyme có đầy đủ tính chất hóa học hay phản

ứng hóa học như những nhóm chức ở hợp chất thấp phân tử. Độ đa phân tán của phân tử

và sự phân bố của chúng trong mạch thường đưa tới các phản ứng phụ như tạo liên kết

ngắn, vòng hóa, tạo liên kết ngang,... do đó đã làm thay đổi cấu trúc.

Sự biến đổi hóa học có 2 loại chính:

+ Phản ứng biến đổi không làm thay đổi mạch chính hay cấu trúc mạch polyme gọi

là biến đổi hóa học đồng dạng.

+ Phản ứng biến đổi hóa học có sự thay đổi cấu trúc và độ trùng hợp, phản ứng

phân hủy, tạo liên kết cầu, tạo polyme khối hay ghép.

Biến đổi hóa học đồng dạng trong đó các nhóm chức của polyme có phản ứng

tương tự chất thấp phân tử như: clo hóa, nitro axetyl hóa...Mặt khác, phản ứng biến đổi

hóa học cũng có thể tạo nên những nhóm chức mới do quá trình phân hủy hay oxi hóa làm

thay đổi cấu trúc trong các mắt xích của mạch hoặc do phản ứng thủy phân khi tiến hành

phản ứng trong dung dịch [8].

1.2.2.2 Biến tính polyme bằng phương pháp khâu mạch

Phản ứng tạo thành các liên kết hóa học, gọi là các liên kết ngang hay liên kết giữa

các mạch phân tử polyme là phản ứng khâu mạch. Phản ứng cho polyme mạng lưới không

gian [8].

Các phản ứng này có thể xảy ra trong quá trình tiến hành phản ứng trùng hợp hay

trùng ngưng cũng như khi gia công những polyme mạch thẳng. Phản ứng khâu mạch trong

công nghệ cao su gọi là sự lưu hóa, trong công nghệ chất dẻo gọi là sự hóa rắn hay đóng

rắn chất dẻo. Hai quá trình đều là quá trình tạo liên kết ngang giữa các mạch hay polyme 3

chiều. Phản ứng khâu mạch polyme có thể thực hiện bằng các nhóm chức có trong mạchchính polyme hay nối đôi theo các phản ứng hóa học thông thường. Có nhiều phương pháp

để khâu mạch các hợp chất cao phân tử như:

+ Khâu mạch bằng các nhóm chức có trong mạch chính polyme.

+ Khâu mạch bằng quang hóa.

+ Khâu mạch bằng gốc tự do.

+ Khâu mạch bằng oxi hóa.

+ Khâu mạch bằng cách dùng các hợp chất có nhóm chức có khả năng phản ứng với nhómchức của mạch polyme.





10

+ Khâu mạch bằng hai nhóm chức khác nhau ở hai mạch polyme khác nhau.

1.2.2.3 Biến tính polyme bằng phương pháp cắt mạch phân tử

1.2.2.3.1 Đặc điểm của phương pháp cắt mạch phân tử

Quá trình cắt mạch polyme xảy ra sự phân cắt các liên kết hóa học trong mạch chính nên

làm giảm khối lượng phân tử (KLPT) mà không làm thay đổi thành phần hóa học. Quá

trình này phụ thuộc vào số lượng liên kết bị phân cắt và được so sánh theo tỷ lệ: p = a/n

(Với a: số lượng liên kết bị phân cắt, n: tổng số liên kết trong mạch phân tử và p: là xác

xuất phân cách liên kết).

+ Trường hợp quan trọng là cắt mạch để cho hỗn hợp đồng đẳng có khối lượng phân tử

thấp hơn. Quá trình này có sự phân cắt ngẫu nhiên các liên kết nên thường được gọi là cắt

mạch ngẫu nhiên với sự giảm khối lượ ng phân tử rất nhanh là phản ứng phụ không mong

muốn khi trùng hợp nhưng được ứng dụng trong gia công.

+ Trường hợp cắt mạch hoàn toàn đến cùng thành monome gọi là phản ứng depolyme hóa.

Quá trình này chủ yếu dùng trong phân tích xác định cấu trúc polyme với sự phân cách

monome liên tiếp từ đầu mạch như là phản ứng ngược với phản ứng trùng hợp nên khối

lượng phân tử giảm chậm.

Quá trình cắt mạch xảy ra theo cơ chế gốc, ion hay ion gốc, phụ thuộc vào bản

chất của liên kết hóa học: cộng hóa trị hay ion. Thường liên kết trong polyme là cộng hóa

trị nên cơ chế phân hủy thông thường của polyme là cắt mạch gốc tự do. Các gốc tự do

trong quá trình cắt mạch có khả năng kích thích cho phản ứng cắt mạch tiếp theo và phản

ứng ngừng lại khi các gốc này được tổ hợp thành phân tử trung hòa có khối lượng phân tử

thấp hơn. Do đó trong quá trình phân hủy có thể thêm các tác nhân kích thích gốc hoặc ion.

Mặt khác, các gốc polyme tạo thành có thể tham gia vào những phản ứng khác nhau nên

cuối cùng sản phẩm thu được là một hỗn hợp có cấu trúc mạch thẳng không nhánh, có

mạch nhánh khác nhau và có cấu trúc không gian.

Phản ứng cắt mạch đặc trưng cho các polyme dị mạch, trong đó sự phân cáchthường xảy ra ở liên kết cacbon dị tố, chủ yếu của mạch phân tử và thường tạo sản phẩm

có nhóm chức.

+ Tác nhân cắt mạch có thể là tác nhân hóa học hay vật lý. Trong sản xuất khi gia công, tốc

độ phân hủy luôn có tác động đồng thời của nhiều yếu tố như: cơ học, nhiệt, ánh sáng và

nhiều tác dụng khác, do đó cần nghiên cứu cơ chế và định luật các quá trình phân hủy khác

nhau để điều chỉnh và sử dụng chúng trong gia công polyme.

+ Bản chất quá trình phân hủy polyme phụ thuộc vào yếu tố nhiệt động học, yếu tố độnghọc và cơ chế phân hủy. Polyme không bền về nhiệt động học có Tth phân hủy chậm hơn





11

so với polyme bền hơn (như poly-α-metylstyren Tth=430C bền nhiệt hơn polyformandehyt

Tth = 1300C).

Trong quá trình cắt mạch, phân tử polyme tham gia như một khối đồng nhất, phân

cách mạch thành 2 đơn vị động học độc lập. Độ bền liên kết trong phân tử và tốc độ phân

cắt không phụ thuộc vào độ trùng hợp.

1.2.2.3.2 Phân loại phân hủy các hợp chất cao phân tử

Hình 1.2 Sơ đồ phân loại phương pháp biến tính polyme bằng cách cắt mạch polyme [8]

1.2.2.4 Biến tính polyme bằng chất hóa dẻo

Sử dụng chất hóa dẻo để biến tính polyme là phương pháp quan trọng làm thay đổi

cấu trúc của vật liệu polyme. Các chất hóa dẻo được sử dụng nhằm 2 mục đích là: trợ giúpquá trình gia công và thay đổi tính chất của sản phẩm cuối cùng. Hai mục đích này có thể

được chia nhỏ tùy theo từng tác dụng cụ thể như bảng 1.1:

Bảng 1.1 Một số chức năng vật lý của chất hóa dẻo [7]

1. Tác dụng hỗ trợ gia công

Giảm nhiệt độ gia công

Giảm độ nhớt khi chảy

Giảm dính khi nghiền

Tăng sự khô bề mặt

Cải thiện tính chảy

Cải thiện tính thấm ướt

Cắt mạch do tácnhân vật lý

Cắt mạch hóa học Cắt mạch oxi hóa

Cắt mạch

do thủy

phân, ancol

phân, amin

phân

Cắt mạch

do tác nhân

hóa học

axit, bazo.

Cắt mạch các hợp chất cao phân tử

Cắt mạch

do tác

dụng củaoxy không

khí

cắt mạch

do chất

oxi hóakhác

Cắt mạch

do nhiệt

Cắt mạch

quang

hóa và

bức xạion hóa





12

Giảm dính khuôn Giảm nhiệt độ tạo màng

2. Tác dụng như là chất hóa dẻo trong khoảng nồng độ hóa dẻo

Làm mềm nhựa

Giảm modun

Tăng độ dãn dài

Tăng độ bền rách

Tăng độ dẻo

Tăng độ va đập

Giảm nhiệt độ hóa thủy tinh

Tăng khoảng nhiệt độ sử dụng

Tăng độ bám dính

Cải thiện sự trượt hoặc giảm ma sát

Cải thiện ngoại quan bề mặt, độ bóng...

Trong khoảng nồng độ thể hiện hiệu ứng dẻo hóa ngược

Tăng modun

Tăng độ bền kéo

Tăng độ cứng

Tăng độ dòn

Chỉ có một vài loại nhựa như PVC và polycacbonat ở nồng độ chất hóa dẻo thấp và một

vài loại nhựa khác có thể hiện rất ít hoặc không có hiệu ứng này.

Chất hóa dẻo thường là hợp chất hữu cơ ở dạng ete hoặc este hoặc có thể là

polyme, làm giảm nhiệt độ nóng chảy (Tnc) và nhiệt độ hóa thủy tinh (Tg) của polyme. Các

chất hóa dẻo thông thường là những chất có khối lượng phân tử thấp, lỏng, khó bay hơi và

hoàn toàn trộn lẫn với polyme.

Các chất hóa dẻo có nhiệm vụ là: tăng và duy trì tính mềm dẻo, có ảnh hưởng tối

thiểu đến độ chảy mềm của polyme nhưng phải làm cho polyme đàn hồi đến mức tối đa và

không độc [53].

Hiệu lực của chất hóa dẻo: khả năng làm giảm Tg của chất hóa dẻo phụ thuộc vào

đơn vị trọng lượng của chất hóa dẻo. Chất hóa dẻo có trọng lượng càng nhỏ thì khả năng

khuếch tán vào polyme càng lớn, Tg giảm càng nhanh và hiệu lực chất hóa dẻo càng lớn.

Độ bền lâu: là khả năng lưu lại của các chất hóa dẻo trong polyme theo thời gian sử

dụng. Chất hóa dẻo có hiệu lực càng lớn thì có độ bền lâu càng thấp. Vì vậy, trong quá

trình sử dụng các chất hóa dẻo có hiện tượng thăng hoa, các chất hóa dẻo có trọng lượng

thấp sẽ thăng hoa nhanh hơn. Do đó, trong các quá trình gia công ta phải phối hợp các chất

hóa dẻo với nhau.

Dẻo hóa ngoại : là cho các chất hóa dẻo thấp phân tử vào để giảm Tg.

Dẻo hóa nội : có thể trùng hợp hoặc đồng trùng hợp các monome caprolactone với

monome khác, có độ bền lâu rất cao.

Dẻo hóa ngược: khi nồng độ chất hóa dẻo thấp <10% thấy hiện tượng các tính chất

cơ lý của polyme tăng trong khi đó độ bền va đập và độ dãn dài giảm. Nguyên nhân là dokhi nồng độ chất hóa dẻo thấp giữa polyme và chất hóa dẻo tạo liên kết với nhau làm độ





13

bền cơ học tăng. Nếu tiếp tục tăng nồng độ chất hóa dẻo thì có hiện tượng ngược lại nên

gọi là hiện tượng dẻo hóa ngược.

+ Các lý thuyết hóa dẻo

+ Lý thuyết bôi trơn: lý thuyết này cho rằng khi đại phân tử chuyển động tương đối so với

đại phân tử khác thì chất hóa dẻo sẽ bôi trơn các mặt phẳng trượt nội này

+ Lý thuyết gel : lý thuyết này cho rằng độ cứng của nhựa là do cấu trúc tổ ong 3 hướng

trong nhựa. Gel này được tạo thành do sự kết hợp chặt chẽ hoặc lỏng lẻo tại nhiều điểm

dọc theo phân tử polyme. Kích thước các ô lục giác của nhựa là nhỏ vì điểm tương tác rất

gần nhau. Chính vì vậy khi chịu tác dụng của ngoại lực thì rất khó xảy ra các di chuyển bên

trong một tổ chức như vậy để biến dạng mẫu.

Chất hóa dẻo sẽ bẻ gãy các liên kết này và che chắn các vị trí liên kết này bằng cách solvat

hóa chọn lọc dãy polyme tại các điểm này và sẽ làm giảm độ cứng của cấu trúc gel. Đồng

thời các phân tử không liên kết với polyme (trừ trường hợp liên kết gián tiếp thông qua

phân tử chất hóa dẻo khác). Sự có mặt của các phân tử này ảnh hưởng đến sự trương của

gel và hỗ trợ cho sự di chuyển của các phân tử polyme và điều đó làm tăng sự mềm dẻo.

1.2.2.5 Biến tính polyme bằng phương pháp chế tạo blend

+ Vật liệu tổ hợp (polyme blend) là một trong những thành tựu của ngành khoa học

vật liệu trong nhiều năm trở lại dây. Loại vật liệu này được sử dụng rộng rãi trong nhiều

linh vực từ kỹ thuật cao cho đến đời sống như: hàng không, đuờng sắt, ô tô, điện, điện tử,

dệt may, nông nghiệp, y tế,… Ðây là loại vật liệu mới kết hợp được nhiều tính chất của các

vật liệu thành phần, đáp ứng được các yêu cầu về kỹ thuật, giá thành, tiết kiệm thời gian

hơn so với với các vật liệu được tổng hợp từ các phương pháp trùng hợp, đồng trùng

hợp….. Trong polyme blend đồng thể, hai polyme thành phần không còn đặc tính riêng và

tính chất của polyme blend thuờng là trung bình cộng của hai polyme đó. Trong polyme

blend dị thể, các tính chất của hai polyme thành phần hầu như được giữ nguyên [7].

Polyme blend polyvinyl ancol (PVA) với tinh bột có thể được chế tạo bằng phương pháptrộn hợp nóng chảy trên máy đùn trục vít hoặc được chế tạo bằng phương pháp trộn hợp

trong dung dịch [30, 41]. Vật liệu tổ hợp của PVA và tinh bột được chế tạo có những tính

chất vượt trội hơn so với từng thành phần đứng riêng rẽ, tính chất có nhiều ưu điểm nhằm

mục đích thỏa mãn yêu cầu sử dụng [33, 103]. Trong polyme blend PVA với tinh bột, giữa

các phân tử có các tương tác vật lý hoặc tương tác hóa học. Khi trộn hợp PVA với tinh bột,

tính chất cơ lý của màng được cải thiện đáng kể: độ bền kéo đứt, độ dãn dài khi đứt, tính

chất nhiệt, độ trương, khả năng phân hủy sinh học khi chôn dưới đất,... đã được nhiều nhàkhoa học tập trung nghiên cứu [38, 94, 104, 108].





14

+ Về hình thái cấu trúc pha của polyme blend: polyme blend là loại vật liệu có

nhiều pha, trong đó có một pha liên tục (matrix) và một hoặc nhiều pha phân tán

(dispersion phase). Mỗi một pha được tạo nên bởi một polyme thành phần.

Một trong những yếu tố quan trọng để đánh giá đặc tính của polyme blend như tính

chất, hình thái, cấu trúc là khả năng hòa trộn và tương hợp giữa các polyme thành phần

trong hệ. Do khác nhau về khối lượng phân tử, nhiệt độ nóng chảy, độ phân cực, cấu trúc,

độ nhớt, khả năng hòa tan trong dung môi… nên khi trộn hợp hầu hết các polyme không có

khả năng hòa trộn và tương hợp với nhau. Ðể đánh giá mức độ trộn hợp của các polyme,

nguời ta đưa ra các khái niệm về khả năng hòa trộn (miscibility) và khả năng tương hợp

(compatibility). Khả năng hòa trộn các polyme thể hiện sự trộn hợp các polyme ở mức độ

phân tử và tạo thành hệ vật liệu polyme đồng thể, một pha.

Khi đó mức độ phân tán của một polyme trong polyme nền đạt kích thước phân tử

hay kích thước nanomet. Khi các polyme thành phần không có khả năng trộn hợp về mặt

nhiệt động, hệ các polyme sẽ tách pha. Khả năng tương hợp của các polyme thể hiện khả

năng trộn các polyme vào nhau bằng biện pháp kỹ thuật để tạo thành một hệ vật liệu mới

đáp ứng các yêu cầu đề ra như : tăng cường tính chất cơ lý, độ bền nhiệt, độ bền dung

môi... Thực tế, có nhiều polyme không có khả năng trộn hợp về mặt nhiệt động nhưng

polyme blend của chúng vẫn có tính chất cơ lý, độ bền nhiệt tốt, tức là các polyme thành

phần có khả năng tương hợp tốt, đáp ứng được các yêu cầu sử dụng nhất định.

1.3 VẬT LIỆU POLYME TRÊN CƠ SỞ POLYVINYL ANCOL BIẾN TÍNH VỚI

TINH BỘT

Polyvinyl ancol (PVA) và tinh bột là các loại polyme sinh học, được ứng dụng rộng rãi

trong đời sống xã hội, đặc biệt là trong lĩnh vực y dược [116]. PVA thương mại thường ở

dạng hạt, dạng bột hoặc dạng sợi, có công thức chung (- CH2-CHOH-)n, có nhiệt độ nóng

chảy trong khoảng 150-215oC tuỳ thuộc vào phương pháp tổng hợp và khối lượng phân tử

[48]. Ngoài ra, polyvinyl ancol có tính chất cơ lý tốt nên dễ dàng gia công chế tạo thànhcác sản phẩm ứng dụng như: bao bì túi đựng, bầu ươm cây giống hay ứng dụng làm màng

phủ nông nghiệp [32, 38, 62].

Tinh bột là phần chủ yếu polysaccarit trong thực vật, có công thức chung

(C6H10O5.H2O). Độ bền của tinh bột với ứng suất không lớn, ở nhiệt độ lớn hơn 150oC các liên

kết glucozit bắt đầu bị đứt, và cao hơn 250oC thì các hạt tinh bột bị phân hủy và thu nhiệt. Ở

nhiệt độ thấp người ta quan sát thấy các hiện tượng thoái biến, đó là sự tổ chức lại các liên

kết hydro và sự xắp xếp lại các mạch phân tử trong quá trình làm lạnh. Trường hợp đặc biệt dưới 10oC ta quan sát thấy hiện tượng kết tủa . Do những nhược điểm trên mà PVA,





15

tinh bột bị hạn chế về khả năng ứng dụng. Để khắc phục các nhược điểm trên, hiện nay,

trên thế giới có rất nhiều công trình nghiên cứu biến tính polyvinyl ancol với tinh bột nhằm

tạo ra loại polyme mới và nâng cao khả năng ứng dụng của chúng [37, 70, 99, 103-106,

126, 127].

Yeon-Hum Yun, Soon-Do Yoon [129-131] đã nghiên cứu biến tính PVA với các loại

tinh bột có hàm lượng amylose khác nhau. Bằng cách trộn hợp (simple mixing process) và

sử dụng phương pháp tráng màng đã chế tạo thành công màng mỏng trên cơ sở PVA-tinh

bột và các chất phụ gia (glycerin (Gl), sorbitol (SO), tartaric axit (TA), and citric axit

(CA)). Tính chất cơ lý như độ bền kéo, độ dãn dài, mức độ trương và khả năng hòa tan với

hàm lượng amylose khác nhau đã được khảo sát. Hàm lượng amylose được phân tích qua

thiết bị đo màu. Sự phân hủy của màng được đánh giá trong 6 tháng chôn trong đất. Hàm

lượng amylose càng cao thì độ bền kéo, độ trương tăng trong khi độ dãn dài và khả năng

hòa tan giảm. Các nhóm cacboxyl và hydroxyl như TA, CA làm tăng tính chất cơ lý của

màng.

Nhiều công trình khoa học đã nghiên cứu màng polyme sinh học được chế tạo từ

tinh bột ngô, tinh bột biến tính hóa học, PVA, glyxerin [57, 125, 130]. Tính chất cơ lý, sự

phân hủy sinh học của màng đã được khảo sát. Kết quả cho thấy màng được sử dụng tinh

bột biến tính hóa học tốt hơn màng sử dụng tinh bột chưa biến tính về độ bền kéo, độ dãn

dài khi đứt, tính trương nở, và tính hòa tan. Đặc biệt, polyme trên cơ sở tinh bột biến tính

hóa học/PVA với axit citric cho tính chất cơ lý vượt trội so với các polyme khác [42]. Hơn

nữa, sản phẩm ở dạng màng được sấy khô ở nhiệt độ thấp, tính chất cơ lý của màng được

cải thiện do liên kết hydro. Sự phân hủy của màng được tác động do enzym, vi sinh vật,

chôn trong đất. Enzym sử dụng là amyloglucosidase (AMG), a-amylase (a-AM) và b-

amylase (b-AM). Khi kiểm tra sự phân hủy do enzym thấy màng dùng Gl phân hủy gần

60% trong khi màng dùng CA phân hủy khoảng 25% [38].

Nhiều công trình khoa học đã nghiên cứu chế tạo màng trên cơ sở PVA biến tínhvới tinh bột bằng phương pháp tráng màng dung dịch, sử dụng glyxerin dùng làm chất hóa

dẻo [53,80]. Natri borat (borax) [12, 17] và glutaraldehyt [48] được sử dụng để tăng tính

tương hợp của tinh bột và PVA và đóng vai trò là tác nhân khâu mạch. Hàm lượng tối ưu

của glyxerin là 20%PKL. Độ bền kéo và độ dãn dài khi đứt của màng đạt giá trị cao nhất

khi thêm 8%PKL natri borat (borax) hoặc 62,5% PKL glutaraldehyt [48]. Cả hai loại màng

PVA và tinh bột thu được đều có dạng trong suốt. Khi tăng hàm lượng PVA độ bền tăng,

trong khi độ dãn dài của màng giảm. Borat và glutaraldehyt đều làm tăng độ dãn dài khiđứt của màng, tuy thế chỉ khi thêm borax độ bền kéo của màng mới nâng cao được [123].





16

Tính ưa nước của PVA và tinh bột là do trong phân tử của chúng có nhiều nhóm

hydroxyl. Để hạn chế tính ưa nước, chúng ta có thể biến tính hoặc tiến hành khâu mạch. Có

nhiều phương pháp để khâu mạch PVA và tinh bột như: phương pháp làm lạnh để thúc

đẩy quá trình kết tinh, phương pháp xử lý nhiệt, phương pháp đehydrat hóa xúc tác bằng

axit; phương pháp chiếu xạ; phương pháp tạo gốc tự do; phương pháp dùng formaldehyt,

như sử dụng glutaraldehyt và các aldehyt khác; phương pháp dùng Di-, tri- và

polycarboxylic axit, anhydrit hoặc axit chlorit; phương pháp dùng alkoxysilanes; và các tác

nhân liên kết hóa học khác….

Nhiều nhà nghiên cứu đặc biệt quan tâm đến phản ứng khâu mạch của PVA dựa

trên đặc điểm của các nhóm hydroxyl có khả năng phản ứng với nhóm aldehyt, cacboxyl,

izoxianat hay muối borat để tạo thành các polyme có cấu trúc mạng lưới không gian. Hầu

hết các phản ứng này đều được xúc tác bằng axit hay bazơ.

1.4 CÁC NGUYÊN VẬT LIỆU TỔNG HỢP POLYME PVA BIẾN TÍNH TINH BỘT

1.4.1 Polyvinyl ancol .

Polyviny ancol có công thức phân tử là (C2H4O)x , khối lượng riêng nằm trong

khoảng 1,19-1,31 (g/cm3), khoảng nhiệt độ nóng chảy 150-230oC. Polyvinyl ancol thường

tồn tại dưới dạng hạt hoặc bột [6,18, 27] .

Công thức cấu tạo polyviny ancol (PVA)

Sản phẩm sản xuất từ polyviny ancol có một số tên thương mại thường được biết là:

polyviol, Vinol, Alnyl, Alkotex, Covol, Gelvatol, lemol. Polyvinyl ancol có các đặc tính bề

mặt chung và tính chất cơ lý tốt nên polyvinyl ancol có khả năng tạo màng cao thích hợp

cho quá trình tạo sản xuất giấy và sợi gia cường, lớp phủ bền và cũng là vật liệu chính sản

xuất màng polyvinyl ancol và sợi polyvinyl ancol.PVA rất giống với đường trắng, hòa tan trong nước rất tốt, không tan trong đa số

các dung môi hữu cơ như: xeton đa chức, ete và hydrocacbon. Màng phủ từ PVA bền với

chất lỏng hữu cơ như nhiên liệu dầu mỏ, không thấm nhiều loại khí như: H 2, O2, N2. PVA

như là ancol bậc 2 nên cũng bị oxi hóa thành xêton, tạo ancolat, este hóa giống như

xenlulozơ. PVA hóa dẻo bằng rượu đa chức là sản phẩm có tính chất giống da hay cao su.

Polyvinyl ancol bền trong môi trường dầu, nhớt và dung môi hữu cơ. PVA có độ

bền kéo và uốn tốt cũng như tính chất chống oxi hóa cao. Tuy nhiên những tính chất nêutrên còn phụ thuộc vào độ ẩm của môi trường xung quanh bởi vì polyvinyl ancol hấp thụ

C C

O H n





17

nước từ môi trường làm giảm dần độ bền kéo, đồng thời làm tăng độ dãn và độ xé dẫn đến

polyvinyl ancol phân hủy hoàn toàn và hòa tan nhanh chóng hơn. Tốc độ phân hủy của

polyvinyl ancol tăng nhanh ở nhiệt độ > 230oC và có thể xảy ra phản ứng thủy phân.

Bảng 1.2 Tính chất vật lý của PVA [32]

STT Tính chất Giá trị

1 Màu sắc Bột, hạt màu trắng tới trắng ngà

2 Tỷ trọng (d 4) 1,27 – 1,31

3 Độ bền kéo, MPa 24-79

4 Độ dãn dài, % 0-300

5 Hệ số dãn nở nhiệt, oC 7-12x10

6 Nhiệt dung riêng, J/(g.K) 1,67

7 Độ dẫn nhiệt W/(m.K) 0,2

8 Nhiệt độ hóa thủy tinh, oC 85 với độ thủy phân 98-99%

58 với độ thủy phân 87-89%

9 Điểm chảy, oC 230 với độ thủy phân 98-99%

180 với độ thủy phân 87-89%

10 Điện trở suất, .cm (3,1-3,8)x10

11 Độ bền nhiệt Trên 100oC bắt đầu mất màu, trên 150oC bắt đầu

đen, trên 200oC bắt đầu phân hủy nhanh.

12 Chỉ số khúc xạ, nD (20oC) 1,55

13 Độ kết tinh 0 – 0,54

Polyvinyl ancol (PVA) là polyme phân huỷ sinh học nhờ vi sinh vật. Nó dễ bị

phân hủy trong bùn và nước thải hoạt hóa. Đã có nhiều công trình nghiên cứu về sự phân

hủy sinh học của PVA cũng như sự phân huỷ của nó bằng enzim Peroxydza tách từ vi

khuẩn chủng Pseudomanas. Người ta kết luận rằng, bước phân hủy sinh học đầu tiên là oxihóa các nhóm ancol bậc 2 trong PVA nhờ enzim thành nhóm xeton. Thủy phân nhóm

xeton sẽ làm cho mạch bị đứt. Các chủng vi khuẩn khác như Flavobacterium và

Acinotiobacter cũng có tác động trong phân hủy PVA [76, 78].

1.4.2 Tinh bột

Tinh bột là phần dự trữ chủ yếu polysaccarit trong thực vật, đồng thời cũng là

thành phần quan trọng trong chế độ dinh dưỡng của con người, có công thức phân tử là

(C6H10O5.nH2O)m, ở đây m: có thể từ vài trăm đến hơn 1 triệu.Tinh bột tồn tại nhiều trong





18

các hạt ngũ cốc như lúa gạo, mì, khoai tây, sắn…do vậy, tinh bột thường được sản xuất từ

ngũ cốc.

Ngoài mục đích làm thức ăn, tinh bột thường dùng làm chất tạo độ nhớt sánh cho

các thực phẩm dạng lỏng hoặc là tác nhân làm bền keo hoặc nhũ tương, như các yếu tố kết

dính và làm đặc tạo độ cứng, độ đàn hồi cho nhiều loại thực phẩm. Tinh bột còn được sử

dụng rộng rãi trong dược phẩm, trong công nghiệp giấy, dệt, chất kết dính và nhiều lĩnh

vực khác.

Tinh bột có dạng màu trắng tạo bởi hai loại polyme là amyloza (polyme mạch

thẳng) và amylopectin (polyme mạch nhánh) của - D glucopyranoza. tỷ lệ giữa amyloza

và amylopectin thay đổi tùy thuộc vào từng loại ngũ cốc và thổ nhưỡng. Nếu tinh bột chỉ

chứa amylopectin thì thường được gọi là tinh bột sáp (waxy starch) [5] .

Hàm lượng amyloza và amylopectin trong các loại tinh bột thường khác nhau. Nhìn

chung tỉ lệ amyloza/amylopectin trong đa số các loại tinh bột là xấp xỉ ¼. Riêng trong các

loại nếp (gạo nếp, ngô nếp,..) amylopectin chiếm gần 100%. Trái lại, trong tinh bột đậu

xanh, tinh bột củ dong riềng, hàm lượng amyloza chiếm trên dưới 50%. Bằng con đường

chọn giống hiện nay, người ta đã tạo được các loại hạt có hàm lượng amyloza đạt trên

70%. Chẳng hạn, người ta đã chọn được giống ngô có hàm lượng amyloza 85%. Hàm

lượng amyloza và amylopectin của một số loại tinh bột như sau:

Bảng 1.3 Hàm lượng amyloza và amylopectin của một số tinh bột [33]

Loại tinh bột Amyloza Amylopectin

Ngô nếp 0,8 99,2

Gạo tẻ 18,5 81,5

Gạo nếp 0,7 99,3

Khoai mì 17 83

Lúa mì 25 75

Sắn 25,28 74,64

Đậu xanh 54 46

Củ dong 47 53

1.4.2.1 Tính chất vật lý của tinh bột

Hạt tinh bột có cấu trúc bán tinh thể. Hạt tinh bột chưa xử lý không hòa tan trong

nước lạnh nhưng hấp thụ thuận nghịch nước và trương nở ít. Hạt sau khi được xử lý bằng





19

phương pháp cơ học như đập, nghiền có khả năng hòa tan tốt hơn trong nước lạnh và dễ bị

tác nhân hóa học và enzym tấn công hơn.

Trong nước nóng hạt tinh bột có khả năng trương rất lớn, xuất hiện hồ hóa (gelatin

hóa). Nhiệt độ hồ hóa phụ thuộc vào dạng và kích thước hạt. Những hạt lớn bao giờ cũng

trương nở và hồ hóa ở nhiệt độ cao hơn hạt nhỏ cùng loại. Bất kỳ loại tinh bột nào cũng là

tập hợp của nhiều hạt có kích thước khác nhau nên nhiệt độ hồ hóa là một khoảng rộng.

Bảng 1.4 Nhiệt độ hồ hóa của một vài tinh bột tiêu biểu [6]

STT Loại tinh bột Khoảng nhiệt độ hồ hóa (oC)

1 Khoai tây 59 68

2 Sắn 58,5 70

3 Ngũ cốc 6272

4 Lúa mì 5864

5 Ngô 6270

6 Gạo 6878

7 Đại mạch 51,559,5

8 Đậu 5770

1.4.2.2 Tính chất hóa học của tinh bột

Tinh bột nói chung luôn chứa hỗn hợp của amyloza và amylopectin. Phân tử tinh

bột có hai nhóm chức quan trọng, trong đó nhóm - OH dễ tham gia phản ứng thế và nhóm

axetal dễ bị bẻ gẫy.

Công thức cấu tạo của amyloza có dạng gồm: - D glucopyranoza nối với nhau

bởi liên kết -1,4 glucozit.

Hình 1.3 Công thức cấu tạo của amyloza có dạng gồm: - D glucopyranoza nối với

nhau bởi liên kết

-1,4 glucozit [5]

Trong phân tử amyloza có chứa nhiều nhóm hydroxyl nên có tính ưa nước rất cao. Do có

cấu trúc mạch thẳng, có tính linh động và chứa các nhóm hydroxy, phân tử polyme amyloza có

xu hướng xếp song song với nhau, khoảng cách giữa chúng đủ nhỏ để dẫn tới liên kết hydro giữa

O

O

C H 2 O H

O H

O HO

O

O

C H 2 O H

O H

O H

O

O

C H 2 O H

O H

O H

n

-1,4





20

các phân tử polyme liền kề. Nhìn chung, cấu trúc mạch thẳng của amyloza thuận lợi cho việc

hình thành màng mỏng bền chắc.

Amylopectin: là polyme mạch nhánh, mạch chính cũng cấu tạo từ các vòng glucoza liên

kết với nhau nhờ liên kết-1,4 glucozit. Ngoài ra còn có liên kết -1,6 tạo mạch nhánh.

Hình 1.4 Công thức cấu tạo của amylopectin có dạng gồm: - D glucopyranoza nối với

nhau bởi liên kết -1,6 tạo mạch nhánh [5]

Amylopectin hòa tan trong nước nóng ở nhiệt độ 85 120 oC và tạo dung dịch nhớt.

Các mạch nhánh bao gồm 15 18 mắt xích. Mạch chính có thể từ 600 6000 mắt xích tùy vào

loại tinh bột. Kích thước lớn và cấu trúc mạch nhánh amylopectin làm giảm tính linh động của

các polyme này, gây trở ngại cho sự định hướng, sắp xếp gần nhau của các phân tử, dẫn tới

việc khó hình thành các liên kết hydro giữa các phân tử. Kết quả là dung dịch trong nước của

amylopectin trong hơn và khó tạo gel ở nhiệt độ cao .

1.4.2.3. Tinh bột biến tính

Mục đích biến tính tinh bột : là nhằm hạ thấp độ nhớt của dung dịch cũng như làm

giảm mắt xích trong cấu tạo tinh bột, tạo ra các mạch ngắn hơn so với cấu trúc tinh bột

ban đầu. Tạo điều kiện thuận lợi cho các enzim của các vi sinh vật phát huy khả năng xúc

tác thủy phân polyme [74,125] .

Các phương pháp biến tính tinh bột [74,125] : Phương pháp biến tính vật lý: là phương

pháp biến tính tinh bột thuần túy dùng các lực vật lý như ép, nén và hồ hóa tác dụng lêntinh bột để làm thay đổi một số tính chất của nó nhằm phù hợp với những ứng dụng, sản

phẩm tinh bột biến tính của phương pháp này là những tinh bột hồ hóa, tinh bột xử lý nhiệt

ẩm.

Có thể biến tính tinh bột bằng cách thủy phân bằng axit, dextrin hóa, oxi hóa tinh bột và

chuyển hóa bằng enzym,…

O

O

C H 2O H

O H

O H

O

O

C HO H

O H

O H

O

O

C H 2O H

O H

O H

O

O

C H 2O H

O H

O HO

n

O

O

C H 2O H

O H

O HO

-1,6





21

Hình 1.5 Các phương pháp biến tính tinh bột và sản phẩm chuyển hoá từ tinh bột [74]

1.4.3 Chất hóa dẻo dùng để tổng hợp vật liệu PVA/TB

Do PVA có nhiệt độ phân hủy gần với nhiệt độ nóng chảy nên để gia công được

PVA cần phải hóa dẻo để giảm nhiệt độ nóng chảy xuống thấp hơn nhiệt độ phân hủy [27,

71, 72]. Trong thực tế dùng hai nhóm chất hóa dẻo trực tiếp và gián tiếp:

+ Loại trực tiếp gồm các chất hòa tan PVA.+ Loại gián tiếp gồm các chất làm trương PVA ở nhiệt độ thấp và có khả năng hòa tan

khi đun nóng ( glycol, glyxerin, dietylen glycol, sorbitol…).

Đối với PVA, dung môi tốt nhất là nước, nhưng vì độ bay hơi cao nên làm chất hóa

dẻo không tốt. PVA do bản thân có độ hút ẩm cao nên luôn luôn chứa một lượng nước lớn

(đến 5%), nước này hóa dẻo một phần polyme và làm giảm nhiệt độ hóa thủy tinh của

polyme. Những chất hóa dẻo hay được sử dụng là poly etylen glycol (PEG) , glyxerin

(GL), pentaerytritol, etylen glycol, sorbitol….[57, 61, 131]

Các sản phẩm

- Tinh bột hồ hóa

trước

- Tinh bột xử lý

nhiệt ẩm- Tinh bột dạng hạt

Phương pháp vật lý

Các sản phẩm

- Tinh bột xử lý axit

- Tinh bột dextrin hóa.

-Tinh bột ete hóa

hydroxypropyl.

- Tinh bột este hóa octenyl

sucinat, axetylat.

- Tinh bột photphat monoeste

- Tinh bột liên kết ngang:

tinh bột photphat.

Phương pháp hóa học

Các phương pháp biến tính tinh bột và sản phẩm

Phương pháp thủy phân

Các sản phẩm

-mantodextrin.

- Đường ngọt glucozo

và fructozo.

- Polyol, sorbiol,

manniol.

- Axit amin, MSG,

lysine. Axit hữu cơ,

axit citric.

- Rượu etanol, butenol,

axetol





22

Hình 1.6 Một số chất hóa dẻo dùng cho tổng hợp vật liệu PVA/TB [131]

Trong đó a: Glyxerin (Gl) ; b: Sorbitol (SO) ; c: axi succinic (SA) ; d: axit maleic (MA) ;

e: axit tartaric (TA) ; f: axit citric (CA).

1.4.4 Tác nhân khâu mạch

Do có nhiều nhóm hydroxyl trên mạch phân tử (khoảng 38,64% khối lượng) nên PVA có

tính ưa nước cao, để khắc phục nhược điểm đó đã có nhiều nghiên cứu nhằm khâu mạch

PVA. Trong đó nhiều nhà nghiên cứu trên thế giới đặc biệt quan tâm đến phản ứng khâu

mạch PVA dựa vào đặc điểm nhóm hydroxyl có khả năng phản ứng với nhóm aldehyt,

cacboxyl, izoxyanat hay muối borat tạo thành polyme có cấu trúc mạng lưới không gian.

Hầu hết các phản ứng này đều được xúc tác bằng axit hay bazơ [ 23, 52, 98].

1.5 CÁC PHƯƠNG PHÁP KHÂU MẠCH ĐỂ BIẾN TÍNH POLYME

1.5.1 Khâu mạch thực hiện bằng các nhóm chức có trong mạch chính polyme.

Khi đun nóng polyvinyl ancol (PVA) với 1 lượng nhỏ axit sunphuric, tạo thành liên kết

giữa các mạch [6]:

CH2 CH

OH

CH2 CH

OH

H 2O CH CH

O

CHCH2

Phản ứng thường bị hạn chế do có nhiều phản ứng phụ và mức độ chuyển hóa nhỏ. Phản

ứng trên sự tạo thành liên kết ngang ete do loại nước giữa hai phân tử có kèm theo phản

ứng loại nước nội phân tử và cũng tạo ete vòng trong phân tử.





23

CH2 CH

OH

CH2 CH CH2 CH

OH

OH

CH2 CH CH2 CH CH2 CHOH

OH OH

CH

CH2CH

CH2

CHO

CH2

OCHCH2CHCH2 CH CH

OH

H2O

1.5.2. Khâu mạch bằng quang hóa

Khâu mạch bằng quang hóa là khâu mạch được thực hiện khi có tác dụng của bức

xạ. Polyetylen khâu mạch tạo thành vật liệu nhiệt rắn có tính chất bền nhiệt cao, chống mài

mòn tốt, tính bền nhiệt và thời tiết cao, bền với lửa. Polyme vẫn có tính uốn dẻo đến 60-

70%, không có tính chảy ngay ở nhiệt độ cao [6, 8].

Phản ứng đặc biệt nhạy với các polyme không có chứa nhóm cảm quang như nhóm

C6H5-CH=CH-CO---

C6H5 CH CH COO

OOC CH CH C6H5

hv

OOC CH CH CH6

CH CH COOC6H5

chat camquang

1.5.3. Khâu mạch bằng gốc tự do

Khâu mạch bằng gốc tự do là phản ứng khâu mạch được thực hiện khi có chất khơi màosinh gốc tự do, thường xảy ra với các hydrocacbon không no có chứa Hα linh động [8].

R CH2 C(CH)3 CH CH2

RHCH C(CH3) CH CH2

lonmach CH2 C(CH)3 CH CH2

CH C(CH)3 CH CH2

CHC(CH)3CH CH2

CH C(CH)3 CH CH2

CH CH2C(CH)3CHR

tat machR

CH C(CH)3 CH CH2

CH C(CH)3 CH CH2chuyênmach

CH2 C(CH)3 CH CH2

CH CH(CH)3 CH CH2

CH C(CH)3 CH CH2

CH C(CH)3 CH CH2

Phản ứng gốc này trong dung dịch có thể tắt mạch bằng sự tổ hợp của hai gốc polyme,

Chuyển mạch

Phát triển mạch

Tắt mạch+ R ’

Chất cảm quang





24

song trong trạng thái rắn sự tiếp xúc của hai gốc polyme rất khó khăn do án ngữ không

gian và độ nhớt của hệ cao, nên gốc polyme tạo thành sau khi lớn mạch tắt mạch bằng cách

kết hợp với gốc thập phân tử hay với nối đôi của mạch polyme khác [8, 24].

1.5.4. Khâu mạch bằng oxi hóa

Phản ứng khâu mạch bằng oxi hóa là phản ứng có mặt của oxi đóng vai trò oxi hóa mạch

polyme, oxi lấy hydro trong mạch phân tử polyme để tạo phân tử nước, còn các mạch được

liên kết với nhau.

Ví dụ phản ứng của polyamit liên kết ngang N-N được liên kết như sau:

CONH

CONH

O2

H2O

CON

CON

1.5.5. Khâu mạch bằng cách dùng các hợp chất có nhóm chức có khả năng phản ứng

với nhóm chức của mạch polyme

Polyvinyl ancol khâu mạch bằng aldehyt tạo liên kết axetan giữa hai mạch, với diaxit

cacboxylic tạo liên kết este giữa hai mạch:

CH2 CH

OH

CH2 CH

OH

CHO

R

CH

O

CH

O

CHCH2

R

CH2

Với diaxit cacboxylic tạo liên kết este giữa hai mạch:

CH2 CH

OH

CH2 CH CH

OH OH

CH2 CH

OH

CH2 CH CH

OH OH

HOOCRCOOH

CH2 CH

O

CH2 CH CH2 CH

CO

R

COO

CHCH2

O

O CO

R

COO

CH2 CH CH2 CHO

1.5.6 Khâu mạch bằng hai nhóm chức khác nhau ở hai mạch polyme khác nhau

Phản ứng giữa polyvinylamin và polyvinyliozoxyanat tạo liên kết uretan giữa hai mạch.





25

CH2 CH

N C O

CH2 CH

NH2

CH2 CH

NH

CO

NH

CHCH2

Trong công nghiệp chất dẻo, để thu được vật liệu có mật độ mạng lưới nào đó từ những

polyme mạch thẳng có KLPT không cao thường dùng tác nhân hóa học để tạo liên kết

ngang hay liên kết cầu [24, 49, 54, 79]. Song phản ứng khâu mạch có thể được thực hiện

trong trùng hợp.

1.6. MÀNG POLYME CẤU TRÚC KHÂU MẠCH MẠNG LƯỚI

Trong điều trị các vết thương có hai cách xử lý: là sử dụng băng gạc (điều kiện khô)hoặc sử dụng màng có cấu trúc khâu mạch lưới hay còn gọi là màng hydrogel để giữ ẩm

che phủ vết thương (điều kiện ướt). Theo phương pháp truyền thống, khi bị thương thường

sử dụng băng gạc để băng bó vết thương, do đó để tránh nhiễm trùng bắt buộc phải thay

băng hàng ngày, phải rửa vết thương bằng nước muối sinh lý, một quá trình đôi khi làm

tróc da mới và sự chậm trễ chữa bệnh, ngoài ra còn gây đau cho bệnh nhân. Do đó, cần

phải phát triển một một loại chất liệu mới để giải quyết vấn đề này và đơn giản hóa điều trị.

Có nhiều phương pháp khâu mạch PVA với tinh bột như: phương pháp làm lạnh để thúc

đẩy quá trình kết tinh, phương pháp xử lý nhiệt, phương pháp đehydrat hóa xúc tác bằng

axit; phương pháp chiếu xạ; phương pháp tạo gốc tự do; phương pháp dùng các aldehyt;

phương pháp dùng di-, tri- và polycarboxylic axit, anhydrit hoặc axit clorit; và các tác nhân

liên kết hóa học khác. Các tác nhân khâu mạch thường được sử dụng như: glutaraldehyt

(GA) [23], glyoxal [61], axit boric [28], peroxydisunfat [26],…. Màng mỏng từ PVA biến

tính với tinh bột được khâu mạch bằng glutaraldehyt (GA) có những tính chất cơ học tuyệt

vời như: có tính năng cơ, lý tốt, khả năng tương hợp tốt, ...., khi sử dụng màng trên cơ sở

PVA biến tính tinh bột sắn để che phủ các vết thương sẽ có tác dụng giữ ẩm, thấm dịch,

giảm đau trong quá trình điều trị cho bệnh nhân, giúp da tái tạo nhanh [100, 101].

Màng polyme có cấu trúc mạng lưới (hydrogel) trên cơ sở PVA biến tính đã được

nghiên cứu trong gần 10 năm trở lại đây tại các nước như Nhật, Mỹ, Ấn Độ,...[52, 69, 82,

83]. Màng này ược áp dụng cho vết thương, bỏng hoặc vết rạch phẫu thuật, các nghiên cứu

cho thấy khi chữa trị các tổn thương trên da sử dụng màng hydogel sẽ thúc đẩy quá trình

tăng trưởng da. Kết quả thử nghiệm trên động vật cho thấy tốc độ chữa lành vết thương

bằng màng hydrogel chữa lành gần như hoàn toàn trong vòng 14 ngày.





26

Polyme có cấu trúc mạng lưới là polyme thấm nước có khả năng chứa một lượng

lớn nước [17, 40, 121]. Nước hấp thụ bởi polyme có cấu trúc mạng lưới và được giữ dưới

áp lực bình thường. Nhóm ưa nước như hydroxyl (OH) và cacboxy ( COOH) trong gốc và

chuỗi hấp thụ và lưu trữ nước. Konjak - Mannan và thạch tồn tại trong tự nhiên và được

gọi là các polyme tự nhiên. Khi nguyên liệu polyme ưa nước , chất hòa tan trong nước

polyvinyl ancol, polyetylen oxit , polyvinyl pyrrolidon, vv... được sử dụng, và chiếu xạ

chúng tạo ra một mạng lưới các liên kết hóa học giữa các chuỗi phân tử.

Ưu điểm của màng sinh học (màng có cấu trúc mạng lưới- hydrogel)

Màng polyme sinh học PVA/TB có cấu trúc mạng lưới (hydrogel) có thể bảo vệ làn da khi

bị thương, giữ ẩm và giảm đau trong quá trình chữa lành vết thương [97, 107], chúng có

ưu điểm chính như sau:

1. Hấp thụ chất lỏng tiết ra bởi cơ thể

2. Ngăn ngừa nhiễm trùng trực khuẩn từ bên ngoài

3. Không độc

4. Tính mềm mại

5. Tính chất cơ lý cao

6. Tính thấm cao

7. Có thể khử trùng bằng điện, bức xạ, vv...

Màng sinh học có cấu trúc khâu mạch mạng lưới còn có những đặc điểm đặc biệt sau đây:

Thúc đẩy quá trình tăng trưởng của da, giảm đau cho bệnh nhân; không có dư lượng, cho

phép quan sát quá trình điều trị rõ ràng, vv... Trong nhiều nghiên cứu trước đây, polyme

polyvinyl ancol được chế tạo thành màng che phủ vết thương bằng cách sử dụng chiếu xạ

bằng chùm tia điện tử như sau:

Hình 1.7 Cấu trúc mạng lưới (hydrogel) trên cơ sở polyvinyl ancol





27

1.7 CÁC TÁC NHÂN KHÂU MẠCH VÀ CƠ CHẾ KHÂU MẠCH POLYME

1.7.1 Tác nhân khâu mạch glutaraldehyt

Glutaraldehyt (GA) là chất lỏng không màu, có mùi hăng, có công thức phân tử là

C5H8O2 (CH2(CH2CHO)2 ), nhiệt độ nóng chảy -6oC, nhiệt độ sôi là 188oC, có khả năng

hòa tan trong nước, cồn, rượu, benzene.

Glutaraldehyt là chất khử trùng mạnh nhưng độc và có thể gây rát mắt, mũi, viêm

họng, kích thích phổi khó chịu, lâu thì gây đau đầu, uể oải, chóng mặt, gây bệnh hen xuyễn

nghề nghiệp Dung dịch nồng độ 0,1-1.0% có thể sử dụng khử trùng và làm chất bảo quản

để lưu trữ lâu dài, nó cũng được sử dụng trong quá trình xử lý nước công nghiệp và bảo

quản hóa chất .

Glutaraldehyt trong dung dịch nước có thể tạo thành các dạng sau:

O O HOHOO

n(V)

OH O O H

(IV)

(III)

CH 2 CH 2 O HH O

O H C CH O

(I)

O H C CH 2O H

(II)

O H C

CH O CH O

CH O

n(VI)

O H

H OC

CH O

(X)H O C

O OH

(XI)

n= 0 n= 1

(VII)

OO O CH

(C H 2)3

CH O

yx

(VIII)

n= 2n= 3

O HC

CH O CH O

CH O

O Hx y

(IX)

OH C

CH O

CH O

O H

x y

(XII)

HOCH 2O H

+

O H C

CH O

CH O

OHx y

(XIII)

Hình 1.8 Các hình thái của glutaraldehyt trong dung dịch nước [48]

Các liên kết hóa học được hình thành được tạo lưới bằng phản ứng trùng hợp theo cơ chế

gốc, ghép monome lên mạch chính của polyme hoặc sử dụng các tác nhân khâu mạch liên

kết các mạch phân tử polyme với nhau. Các liên kết ngang của polyme tổng hợp và polyme

tự nhiên đạt được thông qua phản ứng của các nhóm chức năng của chúng (như OH,

COOH, và NH2) với các tác nhân lên kết như aldehyt (như: glutaraldehyt, acetaldehyt,

pH tăng





28

formaldehyt, axit adipíc dihydrazit, …)[98]. Phương pháp hóa học chính sử dụng để tổng

hợp polyme sinh học như: sử dụng các chất liên kết hóa học, ghép mạch, ….

CH2CHCH2 CH

OH OH n

+ CH2CHCH2 CH

OH OHm

+ C H - R - C H

O O

axit

dialdehyt

CH2CHCH2 CH

O O n

CH2CHCH2 CH

O O

m

C

R

C

1.7.2 Kalipesunphat

Đi sâu vào việc nghiên cứu loại màng được hình thành từ hỗn hợp polyme blend

của tinh bột và PVA. Bên cạnh hai thành phần chính, chất hóa dẻo kể trên còn có sự tham

gia của tác nhân khâu mạch. Mỗi loại tác nhân thêm vào đều có ảnh hưởng đến tính chất cơ

lý và hóa học của màng PVA. Có loại giúp cho màng có tính bền nước tốt, có loại lại phát

huy tính thấm nước của hai thành phần chính tinh bột và PVA.

Một vài tác nhân liên kết mạch thường gặp như: hợp chất của polyisocyanat, polyaldehyt, polyepoxy, hợp chất polyamin, hợp chất oxidizing,… Các tác nhân khâu

mạch không giới hạn, thông thường các tác nhân này sẽ phản ứng với nhóm hydroxyt của

cả tinh bột và PVA tạo nên cấu trúc mạng không gian.

Motokazu Maruhashi cùng cộng sự đã nghiên cứu và thấy rằng sự có mặt của tác

nhân khâu mạch có thể nằm trong khoảng từ 0,1 đến 50 phần trăm theo khối lượng hoặc

nhiều hơn nữa từ 0,5 đến 30 phần trăm so với 100 phần gồm tinh bột và PVA tính theo

khối lượng. Khi hàm lượng chất kết nối lớn hơn 0,1% theo khối lượng so với tinh bột vàPVA thì tính chất bền nước càng được cải thiện và khi tác nhân khâu mạch lên đến 50% thì

polyme blend bị đứt gẫy. Pesunphat (S2O82-) là một tác nhân oxi hóa mạnh trong dung dịch

nước [26, 43, 91]. Trong suốt phản ứng oxi hóa khử, gốc tự do được tạo thành trong 1 giai

đoạn. Pesunphat được dùng như xúc tác khơi mào quá trình ghép monome vinyl lên

polyme mang nhóm hydroxyl có khả năng oxi hóa như xenlulo, polyvinyl ancol và metyl

xenlulo. Sự ghép nhánh lên cellophan đã được tiến hành do quá trình khơi mào bởi ion

pesunphat. Đã có thí nghiệm thực hiện với cotton trong sự bay hơi acrylonitril bởi Haydel

và cộng sự. Bardhan đã nghiên cứu acrylamit ghép lên mạch metyl xenlulo bằng chất khơi





29

mào kali persunphat và các yếu tố tác động đến quá trình trùng hợp. Hiệu suất ghép mạch

lớn nhất khi nồng độ chất khơi mào là 3.7 x 10-4 mol/l. Sự ghép mạch tăng đều với tỷ lệ

monome/polyme và nhiệt độ trên 40oC. Kalipesunphat cũng được dùng làm xúc tác trong

quá trình trùng hợp nhũ tương của butadien và 4-clometyl styren.

Sự phân hủy ion pesunphat khi đun nóng trong dung dịch nước theo 2 cơ chế, chỉ duy nhất

1 cơ chế sinh ra gốc [126, 133]:

S2O82 - 2 SO4

- .

Đây là phản ứng đầu tiên. Gốc sunphat hình thành có thể phản ứng với nước để sinh gốc

hydroxyl và cuối cùng cho oxy:

SO4- . + H2O HSO4

- + HO.

2 HO. H2O + 1/2 O2

Do đó quá trình trùng hợp có thể được khơi mào bởi cả SO.4, và OH. . Gốc SO4

- . có thể

tham gia vào quá trình khơi mào bởi sự có mặt của lưu huỳnh trong polyme.

Marie và Bunel chỉ ra ancol làm tăng khả năng phân hủy pesunphat [78]. Phản ứng này

được khẳng định bởi Kolthoff và cộng sự đã chứng minh rằng phản ứng không chỉ giữa ion

pesunphat và metanol, mà còn giữa gốc ion sunphat và ancol:

S2O82 - 2 SO4

- .

SO4- . + CH3OH HSO4

- + . CH2OH

Các tác giả Margarita K. Beliakova, Amal A. Aly Fikry A. Abdel-Mohdy (2004) sử dụng

kali pesunfat/natri thiosunfat (K 2S2O8/S2O3) hệ chất khơi mào oxi hóa khử để ghép

metacrylic axit (MAA) lên tinh bột và hỗn hợp PVA và tinh bột.

Yoshito Ikada, Yasuko Nishizaki, and Ichiro Sakurada cho rằng quá trình khâu mạch PVA

theo 3 giai đoạn sau [133]:

+ Giai đoạn khơi mào tạo gốc tự do:

S2O8

2-

2 SO4

. -k 1

'

(1)+ Giai đoạn phát triển mạch tạo liên kết ngang (khâu mạch):





30

SO4. -

k 2'

+ CH

OH

C

OH

.HSO4

. -+ (2)

k 2'+ C

O

HSO4-+ (3)C

OH. S2O8

2-SO4

. -+

C

OH

+k 3

'. .

C

OH

C

OH

C

OH(4)

+ Giai đoạn tắt mạch:

k 4'

+ C

O

HSO4-+C

OH

.SO4

.-(5)

Phản ứng khâu mạch của PVA với PVP (polyvinyl pyrolidon) có mặt K 2S2O8 nồng độ

1,1x10-5M (theo phương pháp tạo gốc tự do)[75, 91].





31

80oCS2O82-

SO4. -

SO4. -

CH2 CH

OH n

+ HSO4- CH2 CH

O n-m

CH2 C

OH m

+.

.

SO4. -

CH2 CH

NOn

+ HSO4- CH2 C

NO

n-m

CH2 CH

NO

m+

.

CH2 CH

O n.CH2 C

NOn+

.CH2 CH

O n-m

CH2 C

m

CH2 C

NO

n-m

CH2 CH

NO

m

CH2 C

OH n

.

1.7.3 Axit boric

Axit boric là một axit yếu của bo, thường được dùng làm chất sát trùng, thuốc trừ

sâu, chữa lửa, dùng trong các nhà máy hạt nhân để khống chế tốc độ phân hạch của urani.

Axit boric tồn tại ở dạng các tinh thể không màu hoặc bột màu trắng và có thể hòa tan

trong nước. Công thức hóa học là H3BO3, đôi khi viết là B(OH)3. Khi ở dạng khoáng vật,

được gọi là sassolit.

- Công thức hóa học của axit boric: H3BO3

- Khối lượng phân tử: 61,83 g/mol- Điểm nóng chảy: 170,9 °C

- Mật độ: 1,44 g/cm³

- Điểm sôi: 300 °C

- Có thể hòa tan trong: Nước

Axit boric có thể được điều chế khi cho borax (natri tetraborat decahydrat) phản

ứng với axit vô cơ, như axit clohydric:

Na2B4O7·10H2O + 2 HCl → 4 B(OH)3 [hay H3BO3] + 2 NaCl + 5 H2O





32

Axit boric có thể tan trong nước sôi. Khi nung trên 170 °C, nó tách nước tạo thành axit

metaboric (HBO2):

H3BO3 → HBO2 + H2O

Axit metaboric là chất rắn kết tinh theo hệ lập phương, có màu trắng và chỉ hòa tan ít trong

nước. Axit boric nóng chảy ở 236 °C, và khi nung trên 300 °C nó tiếp tục tách nước tạo

thành axit tetraboric hay axit pyroboric (H2B4O7):

4 HBO2 → H2B4O7 + H2O

Nếu tiếp tục tách nước, nó sẽ tạo ra boron trioxit.

H2B4O7 → 2 B2O3 + H2O

Axit boric không phân ly trong dung môi gốc nước như axit Bronsted, nhưng là một axitLewis phản ứng với các phân tử nước để tạo thành iontetrahydroxyborat, và được quan sát

dưới quang phổ Raman:

B(OH)3 + H2O B(OH)−4 + H+ ( K a = 5.8x10−10 mol/l; p K a = 9.24)

Các anion polyborat được tạo ra tạo thành dung dịch có pH 7–10 nếu nồng độ bo lớn hơn

0,025 mol/L. Ion phổ biến nhất là tetraborat được tìm thấy trong borax khoáng:

4 B(OH)−4 + 2 H+ B4O2−7 + 9 H2O

Tetraborat decahydrat natri (Na2B4O7. 10H2O) thường gọi tắt là borax có khả năng khâu

mạch PVA. Trong môi trường nước borax phân ly thành các ion natri và ion tetraborat. Ion

tetraborat bị thủy phân tạo thành axit boric và ion OH − :

B4O7−2 + 7 H2O ↔ 4H3BO3 + 2OH −

Tiếp đó axit Boric phản ứng với nước tạo thành ion borat:

H3BO3 + 2 H2O ↔ B(OH)4− + H3O

+

Sau đó xảy ra phản ứng khâu mạch PVA với ion borat, theo cơ chế tạo thành phức “diol-

diol” giữa 2 đơn vị diol của PVA và 1 ion borat [28, 109,124, 132]:

H2C

H2C

H2C

H C

H C

OH

OH

B(OH)4-

O

CH

CH

H2C

H2C

H2C

O

B

O

O

C

C

H

CH2

CH2

CH2

H4 H2O2





33

1.7.4 Cơ chế phản ứng khâu mạch của PVA với tinh bột bằng tác nhân khâu mạch

glutaraldehyt

Cơ chế phản ứng khâu mạch của PVA với tinh bột sử dụng tác nhân khâu mạch GA được

trình bày trong hình 1.9. Phản ứng khâu mạch được diễn ra dưới tác dụng của nhóm –OH ở

mạch phân tử PVA cũng như của các nhóm –OH tại liên kết methylol (-CH2OH) ở mạch

phân tử tinh bột với hai nhóm aldehyt (CHO) của glutaraldehyt, với sự tham gia của xúc

tác axit proton, dẫn đến hình thành các liên kết ngang qua phản ứng tách ra các phân tử

nước (H2O) [23, 94].

Như vậy, quá trình biến tính hóa học giữa PVA và tinh bột là rất đa dạng, phản ứng

có thể xảy ra theo cơ chế ghép mạch hoặc cơ chế khâu mạch, tạo lưới hoặc nhiều phương

thức khác [ 98].

C H 2 C H C H 2 C H

O H O H n

O

O OO H

O H

O H

O H

O H

O H

OO

C H 2O H C H 2O H C H 2O H

m

(C H 2)

C H3

O

C H

O

nO

OC H

C H 2)3

C H

O

C H 2 C H C H 2 C H

m

O

O OO H

O H

O H

O H

O H

O H

OO

C H 2 C H 2 C H 2O H

O

(

Hình 1.9 Cơ chế phản ứng khâu mạch của PVA với tinh bột sử dụng glutaraldehyt

1.8 CÁC PHƯƠNG PHÁP TỔNG HỢP VẬT LIỆU POLYME TRÊN CƠ SỞ

POLYVINYL ANCOL BIẾN TÍNH VỚI TINH BỘT

Hiện tại có 3 phương pháp chế tạo vật liệu polyme cấu trúc mạng lưới: một là phương

pháp tổng hợp hóa học tạo lưới bằng phản ứng trùng hợp theo cơ chế gốc hoặc sử dụng các





34

tác nhân khâu mạch (như glutaraldehyt; epíclorhydrin…); hai là phương pháp khâu mạch

bằng bức xạ (bức xạ tử ngoại (UV) hoặc bức xạ gama (), ba là phương pháp đóng

băng/tan chảy. Phụ thuộc vào các phương pháp tạo liên kết ngang để tổng hợp polyme theo

yêu cầu, có thể chia ra làm 2 loại chính là: liên kết ngang hóa học và liên kết vật lý. Trong

polyme được liên kết hóa học, các chuỗi polyme khác nhau được nối bằng liên kết cộng

hóa trị. Trong các polyme được liên kết vật lý, các chuỗi polyme được nối với nhau bởi lực

tĩnh điện, liên kết hydro, sự tương tác kỵ nước các mạch ngẫu nhiên .

Mỗi một phương pháp đều có những điểm ưu việt và hạn chế của nó. Tuỳ vào từng yêu

cầu cụ thể mà người ta có thể lựa chọn phương pháp thích hợp và phù hợp nhất cho mục tiêu của

mình.

1.8.1 Tổng hợp vật liệu PVA/TB theo phương pháp hóa học

Các liên kết ngang được hình thành được tạo lưới bằng phản ứng trùng hợp theo cơ

chế gốc, ghép monome lên mạch chính của polyme hoặc sử dụng các tác nhân khâu mạch

liên kết các mạch phân tử polyme với nhau. Các liên kết ngang của polyme tổng hợp và

polyme tự nhiên đạt được thông qua phản ứng của các nhóm chức năng của chúng (như

OH, COOH, và NH2) với các tác nhân lên kết như aldehyt (như: glutaraldehyt, acetaldehyt,

formaldehyt, axit adipíc dihydrazit, …). Phương pháp hóa học chính sử dụng để tổng hợp

polyme sinh học như: sử dụng các chất liên kết hóa học, ghép mạch, ....[23, 98, 113]

Hình 1.10 Sơ đồ minh họa sử dụng tác nhân liên kết hóa học glutaraldehyt khâu mạch

polyme có chứa nhóm chức hydroxyl [113]

Quá trình ghép một monome lên mạch chính polyme khác là quá trình các chuỗi

Glutaraldehyt





35

polyme được kích hoạt bởi hoạt tính của các tác nhân hóa học hoặc do xử lý bức xạ năng

lượng cao. Sự tăng các monome chức năng trên gốc phân tử polyme lớn tự do hoạt động

dẫn đến sự hình thành nhánh và liên kết ngang.

Hình 1.11 Quá trình ghép monome lên mạch chính polyme tạo thành nhánh đầu tiên

và liên kết ngang [113]

1.8.2. Tổng hợp vật liệu PVA/TB theo phương pháp bức xạ gamma

Khi chiếu xạ dung dịch polyvinyl ancol hoặc các dung dịch chất hữu cơ khác bằng

phương pháp chiếu xạ electron nhanh hoặc gamma, sản phẩm tạo ra có thể dùng để băng

bó vết thương đặc biệt là các vết bỏng. Có thể bổ sung các chất kháng sinh hoặc chất điện

giải vào dung dịch trước hoặc sau khi chiếu xạ để tăng hiệu quả điều trị. Ưu điểm của loại

băng vết thương dạng gel nước là làm cho vết thương chóng lành, hạn chế tối đa quá trình

mất nước từ vết thương, không gây đau đớn, dễ thay băng và do nó trong suốt nên thầy

thuốc có thể theo dõi trực tiếp vết thương trong quá trình điều trị .Tổng hợp và biến tính

polyme bằng bức xạ đã được nhiều nhà khoa học tập trung nghiên cứu và ứng dụng trong y

sinh [45, 60, 90, 104].

Kỹ thuật tổng hợp vật liệu bằng bức xạ như sau: Bước đầu tiên là tổng hợp dung

dịch nước của các thành phần, thành phần chính có thể là polyvinyl pyrrolidon, polyetyl

glycol, …Sau khi trộn hỗn hợp đồng nhất ở nhiệt độ cao, bước thứ hai đổ vào khuôn đầy





36

dung dịch, khuôn được đậy bằng lá kim loại không thấm không khí và vi sinh vật. Bước

cuối cùng là được xử lý bức xạ ion hóa. Hai quá trình diễn ra là khử trùng và hình thành

liên kết polyme mạng ba chiều, sản phẩm có dạng hydrogel hoàn toàn vô trùng trong suốt,

dày 3-4mm, có chứa trên 90% nước.

Màng băng vết thương tạo thành từ kỹ thuật bức xạ có những tính chất: ngăn chặn

hiệu quả với vi khuẩn, ngăn cản sự mất quá nhiều chất dịch tiết của cơ thể. Nó cho phép

khuếch tán oxy với vết thương, mềm mại, đàn hồi, bám dính với vết thương tốt nên dễ thay

băng, dễ điều trị các vết thương bằng thuốc, không làm ảnh hưởng đến quá trình chữa

bệnh, hấp thụ các độc tố vi khuẩn, làm dịu cơn đau, giữ ẩm , không kháng nguyên, không

gây dị ứng, …

Hình 1.12 Sơ đồ tạo liên kết ngang của hệ polysacarit-vinyl monome

sử dụng bức xạ [45]

Công nghệ bức xạ sử dụng để chế tạo màng băng vết thương có ưu điểm hơn so với

các phương pháp thong thường là dễ dàng, đơn giản và sạch (không có sản phẩm phụ), tất

cả các thành phần an toàn cho con người và môi trường. Nó không yêu cầu phòng sản xuất

đặc biệt vô trùng, nhưng vẫn cho sản phẩm tiệt trùng, dễ dàng phù hợp cho quy mô khác

nhau.

Nhiều nhà khoa học đã khảo sát ảnh hưởng của tia (=Co60) lên tính chất vật lý của

sợi PVA, hydrogel và màng được bức xạ trong nước. Ảnh hưởng của hàm lượng bức xạ:

Ảnh hưởng của hàm lượng bức xạ lên khối lượng phân tử liên kết ngang được mô tả trong

hình dưới đây cho dung dịch PVA 10% và 15%.





37

Hình 1.13 Ảnh hưởng của nồng độ và lượng bức xạ đến khối lượng phân tử

giữa các liên kết [22] Sự khác biệt rõ trong màng được trương lên đã được thấy giữa bức xạ chân không

và trong không khí. Tuy nhiên, nồng độ dung dịch càng cao sự khác biệt càng ít. Một vấn

đề trong kỹ thuật này là sự hình thành liên kết ngang. Độ bền cơ học của liên kết ngang,

hydrogel PVA kết tinh đã được thực nghiệm, để nâng cao độ bền cơ học của màng PVA

người ta đã tạo liên kết ngang bằng chiếu xạ hơi electron dung dịch PVA và cũng đã thử

nghiệm hiện tượng kết tinh bằng quá trình hydrat hóa và ủ. Vật liệu thu được chứa tinh thể

có thêm các liên kết ngang. Vùng tinh thể có thêm các liên kết ngang (Độ tinh thể) củamẫu được ủ ở 1200C trong 30 phút phụ thuộc mật độ tạo liên kết ngang.

Su Jung You, Woong Schick Ahn đã nghiên cứu tổng hợp hydrogel liên kết cấu

trúc 3 chiều hỗn hợp PVA và gelatin bằng công nghệ bức xạ tia gamma 60Co. Tính chất vật

lý của hydrogel gồm hàm lượng gel, độ hấp thụ nước, độ bền gel đã được kiểm tra cho thấy

hàm lượng gel và độ bền tăng khi tăng lượng bức xạ và giảm nồng độ gelatin.

1.8.3. Tổng hợp vật liệu PVA/TB theo phương pháp đóng băng tan chảy

(Freezing/Thawing)

Tổng hợp hydrogel PVA tinh khiết sử dụng kỹ thuật đóng băng tan chảy đã được

nghiên cứu [22, 128], dung dịch PVA 2,5 – 15 khối lượng được đóng băng ở - 200C và tan

chảy trở lại nhiệt độ phòng kết quả trong quá trình hình thành tinh thể. Độ kết tinh được

đặc trưng sử dụng do sự thay đổi độ đặc của PVA. Sự hình thành tinh thể trong các mẫu

được thấy có liên quan đến nồng độ PVA trong dung dịch, thời gian đóng băng, thời gian

tan chảy. Độ truyền ánh sáng nhìn thoáng qua mẫu tổng hợp với nồng độ PVA chỉ ra do

thời gian tan chảy trong hình sau.





38

Hình 1.14 Độ truyền qua của ánh sáng theo thời gian [22]

Nhìn chung mức độ tinh thể tăng khi thời gian đóng băng tăng. Trong suốt quá trình

tan chảy, kích thước tinh thể ban đầu tăng lên sau đó giảm xuống. Điều này được góp phần

làm yên cấu trúc tinh thể. Độ kết tinh tăng khi tăng nồng độ dung dịch PVA.

Nghiên cứu của Mambu giới thiệu khả năng sử dụng gel PVA tinh khiết tổng hợp

bằng cách đóng băng-sấy khô gồm quá trình làm lạnh dung dịch PVA trên dưới – 30C sau

đó bốc hơi nước chân không.

Độ thủy phân ảnh hưởng lên tính chất đa dạng của gel PVA tổng hợp bằng đóng

băng tan chảy. Sự có mặt của lượng lớn axetat có thể hạn chế sự hình thành gel. Quá trình

tổng hợp gel PVA bằng kỹ thuật đóng băng tan chảy có sự tham gia các dung môi cũng

được khảo sát, Hyon và Ilrada tổng hợp thành phần và lẫn dung môi nước và dung môi hữu

cơ phân tán trong nước. Nồng độ PVA trong khoảng từ 2 – 50% khối lượng. Dung môi hữu

cơ khảo sát gồm dimetyl sulfoxit, glyxerin, etylen glycol, propylen glycol, etyl ancol.

Phương pháp bao gồm quá trình làm lạnh dung dịch dưới O 0C cho quá trình kết tinh PVA

sau đó bằng quá trình trao đổi dung môi hữu cơ trong gel với nước. Kết quả quá trình này

hình thành gel hydrat của PVA với độ bền kéo cao, hàm lượng nước cao, độ truyền ánh

sáng cao.

Quá trình kết tinh có thể tăng khi dung dịch ở nhiệt độ thấp trong thời gian dài.

Tinh thể do liên kết ngang giữ cấu trúc 3 chiều với nhau. Sự tham gia của dung môi hữu cơ

ngăn cản dung dịch PVA đóng băng dưới O0C. Nghiên cứu tính chất cơ học, độ nhớt cho

thấy ít thay đổi 15 – 500C, nhưng sự thay đổi đáng kể trên 500C do có sự thay đổi vật lý từ

gel sang sol.





39

Stauffer và Deppar khảo sát quá trình tổng hợp và tính chất của vật liệu, dung dịch

PVA 10-15% khối lượng đóng băng ở 200C trong 1 đến 24 giờ sau đó tan chảy ở 230C

trong 24 giờ trong 5 vòng lặp lại cho thấy dung dịch ở 15% khối lượng gel có tính chất

nhiệt, cơ học cao hơn. Đặc biệt gel đóng băng trong 24 giờ trong 5 vòng và tan chảy cho

nhiều giai đoạn thời gian cho độ bền cao nhất

Độ trương theo thời gian tan chảy và số vòng chỉ ra cấu trúc dày đặc sau 5 vòng (hình

1.15). Điều này cho thấy liên kết ngang vật lý do sự có mặt các tinh thể, sự tăng này vơi sự

tăng số lần đóng băng tan chảy [22, 128].

Hình 1.15 Độ trương trong nước ở 23oC của vật liệu tổng hợp đóng băng/tan chảy sau

2, 3, 4, 5 vòng đóng băng/tan chảy [22]

Tóm lại: Do phản ứng khâu mạch theo phương pháp bức xạ thường rất khó điều khiển

mức độ khâu mạch, ngoài ra chi phí thiết bị cao. Phương pháp vật lý là phương pháp đóng

băng /tan chảy, cũng cần đến những thiết bị làm lạnh đến – 20oC đến – 30oC, thêm vào đó

vấn đề khống chế mức độ khâu mạch điều khiển độ kết tinh của polyme hiện vẫn rất khó

khăn. Do phương pháp tổng hợp hóa học biến tính bằng phương pháp: ghép mạch, khâumạch, hoặc trộn hợp nóng chảy, sử dụng chất khơi mào là các loại peroxit hữu cơ, các chất

khâu mạch dạng glutaraldehyt, .... Glutaraldehyt là một aldehyt lưỡng chức tạo thuận lợi

cho phản ứng khâu mạch. Phản ứng ghép mạch và khâu mạch PVA với tinh bột hiện đang

được lựa chọn nhiều nhất. Các sản phẩm polyme ghép hoặc polyme – blend thường được

dùng để gia công màng trong khi các sản phẩm khâu mạch tạo lưới thường dùng xử lý vết

thương và làm màng băng sinh học. Vì vậy, phương pháp tổng hợp hóa học vẫn là phương

pháp thích hợp nhất để ưu tiên lựa chọn cho nghiên cứu này và để biến tính PVA với tinh bột sử dụng chất khâu mạch glutaraldehyt và chất hóa dẻo glyxerin.





40

1.9 CÁC PHƯƠNG PHÁP KHỬ TRÙNG SẢN PHẨM Y TẾ

Các sản phẩm, dù đuợc sản xuất trong các diều kiện vệ sinh nghiêm ngặt vẫn còn bị

nhiễm các vi sinh vật (VSV), tuy với một số luợng ban dầu rất ít. Các sản phẩm như vậy

được coi là sản phẩm chưa vô trùngvà mục đích của quá trình khử trùng là loại bỏ hoặc bất

hoạt các VSV này, đảm bảo an toàn cho nguời sử dụng.Khử trùng và thanh trùng bằng bức xạ là công nghệ làm bất hoạt và diệt các vi sinh

vật trong sản phẩm nhờ các hiệu ứng iôn hóa của các tia bức xạ, hay tia điện tử để khử

trùng và thanh trùng các sản phẩm chăm sóc sức khỏe như [4] :

- Dụng cụ y tế: Găng tay cao su y tế, bông, băng gạc, kim tiêm, lưỡi dao phẫu thuật,

các sản phẩm mô ghép, ống hút, dây truyền dịch, chai lọ lấy mẫu xét nghiệm, que

lấy mẫu, que đè lưỡi, các vật phẩm y tế khác....

- Dược phẩm: Nguyên liệu cho sản xuất tây dược và đông nam dược, bao bì nhựa,...

- Mỹ phẩm: Nguyên liệu, bột talc, bao bì nhựa,...- Dụng cụ nuôi cấy mô, tế bào: Đĩa Petri, hộp nuôi cấy mô, chai nuôi cấy tế bào,

dụng cụ lấy mẫu,...

Khử trùng có ý nghĩa quan trọng trong việc nâng cao chất luợng vệ sinh và độ an

toàn sản phẩm. Tuy nhiên, khử trùng chỉ là một khâu (thuờng là khâu cuối cùng) trong toàn

bộ dây chuyền sản xuất. Quá trình khử trùng bằng bức xạ không thể thay thế các yêu cầu

về chất luợng vật liệu, chất luợng bao gói cách ly vi khuẩn cung nhu các yêu cầu vệ sinh

môi truờng trong đó sản phẩm duợc sản xuất, đóng gói và lưu trữ. Các phương pháp mô tả

dưới đây chủ yếu dùng để diệt hoặc loại bỏ vi khuẩn, nấm men và nấm mốc ra khỏi sản phẩm cần tiệt trùng.

1.9.1 Khử trùng bằng bức xạ ion hóa

Phương pháp này được tiến hành bằng cách cho sản phẩm trong bao bì cuối tiếp

xúc với bức xạ ion hóa. Hai nguồn bức xạ ion hóa thường dùng là : tia phát ra từ nguồn

phóng xạ thích hợp (ví dụ đồng vị phóng xạ Cobalt 60), và chùm electron năng lượng cao

được gia tốc bởi máy gia tốc electron [9].

Đối với phương pháp tiệt trùng bằng bức xạ ion hóa, liều hấp thu chuẩn là 25 kGy.

Có thể tiến hành tiệt trùng với liều hấp thu khác với liều hấp thu chuẩn nếu chứng minh

được hiệu quả của chế độ tiệt trùng đó chọn. Phải khống chế số lượng vi sinh vật trong sản

phẩm trước khi tiệt trùng bằng cách áp dụng qui trình sản xuất và các biện phỏp phũng

ngừa thích hợp để đạt được mức bảo đảm vô trùng SAL = 10-6 hay nhỏ hơn. Trong quá

trình tiệt trùng phải định kỳ đo bức xạ hấp thu bởi sản phẩm cần tiệt trùng bằng thiết bị đo

liều thích hợp. Thiết bị đo liều phải được hiệu chỉnh với nguồn bức xạ chuẩn ít nhất mỗi

năm một lần [9].





41

1.9.2 Khử trùng bằng nhiệt ẩm

Phương pháp tiệt trùng bằng nhiệt ẩm được tiến hành trong một thiết bị chuyên

dùng gọi là nồi hấp, tác nhân tiệt trùng là hơi nước bão hòa dưới áp suất cao. Đây là

phương pháp ưu tiên chọn lựa, khi có thể, nhất là đối với các dung dịch nước. Điều kiện

chuẩn của phương pháp tiệt trùng bằng nhiệt ẩm là đun nóng ở 121 oC trong ít nhất 15 phútđối với các sản phẩm cần tiệt trùng là dung dịch nước trong bao bì cuối. Có thể tiến hành

tiệt trùng ở điều kiện nhiệt độ và thời gian khác với điều kiện chuẩn nếu chứng minh được

hiệu quả của chế độ tiệt trùng đó chọn. Phải khống chế số lượng vi sinh vật trong sản phẩm

trước khi tiệt trùng bằng cách áp dụng qui trình sản xuất và các biện pháp phòng ngừa

thích hợp để đạt được mức bảo đảm vô trùng SAL = 10-6 hay nhỏ hơn. Trong quá trình tiệt

trùng, phải theo dõi và ghi chép lại nhiệt độ và áp suất bên trong nồi hấp. Nhiệt độ thường

được theo dõi bằng các đầu dò nhiệt đặt ở phần nguội nhất của nồi hấp. Thông số vận hành

của mỗi chu trình tiệt trùng được ghi lại dưới dạng biểu đồ nhiệt độ - thời gian, hay bằngmột cách thích hợp khác [9].

1.10 ỨNG DỤNG CỦA VẬT LIỆU TRÊN CƠ SỞ POLYVINYL ANCOL BIẾN

TÍNH VỚI TINH BỘT

1.10.1 Ứng dụng làm màng sinh học che phủ các vết thương bỏng

Da là cơ quan của hệ bài tiết, có nhiệm vụ bao bọc cơ thể, che chở cơ thể khỏi sự

tác động, sự ảnh hưởng không có lợi của môi trường bên ngoài đối với cơ thể. Mỗi cơ thể

người có diện tích bề mặt của da trung bình cỡ 2m 2, do đó da được coi là một trong những

bộ phận quan trọng nhất của cơ thể. Các vết thương bỏng (do lửa, nhiệt, xăng, bom, thuốc

nổ, nước nóng…. ) hay các vết thương phần mềm do các nguyên nhân khác như: mất da

do chấn thương, dập da do tai nạn giao thông, tai nạn lao động, hay hoại tử da do bị các

vết loét lâu ngày mà không được điều trị đúng cách, hoặc các vết loét khó lành do hệ quả

của bệnh tiểu đường, sau xạ trị ung thư, điều trị ung thư, do các vết mổ nhiễm trùng,

vv….Khi bị bỏng mà diện tích bỏng nông đến 90% diện tích cơ thể và bỏng sâu đến 78%

diện tích cơ thể sẽ có các biến chứng phức tạp: nhiễm khuẩn huyết, sốc nhiễm khuẩn

nhiễm độc, bỏng hô hấp, suy thận cấp, chảy máu tiêu hóa… có thể dẫn đến tử vong. Đặc

biệt, nhiều quốc gia trên thế giới hiện nay đã và đang triển khai nghiên cứu sản xuất màng

polyme sinh học ứng dụng băng vết thương, giảm sự mất nước, giữ ẩm cho da, chống

nhiễm khuẩn, giúp nhanh lên da non, giảm đau và giúp người bệnh chống chọi với các tổn

thương trên da [82, 88, 89, 134].





42

Hình 1.16 Sử dụng màng PVA/TB trong điều trị và xử lý vết thương

1.10.2 Ứng dụng làm màng bao viên thuốc

Ngày nay, những công trình nghiên cứu để chế tạo ra các loại thuốc chữa bệnh phục

vụ chăm sóc sức khoẻ cho con người được đặc biệt ưu tiên và phát triển rất mạnh mẽ trên

thế giới. Song song với việc nghiên cứu để xác định phối liệu cho nhân thuốc (tablet core)là nhiệm vụ nghiên cứu để lựa chọn ra vật liệu dùng làm màng bao phim (Film coating)

thích hợp đối với từng loại thuốc. Yêu cầu đặt ra đối với màng bao phim ứng dụng trong

sản xuất thuốc viên cũng rất ngặt nghèo: ngoài yêu cầu về khả năng tương thích, phù hợp

với thành phần cấu tạo của thuốc, màng bao viên còn cần phải có: độ thấm nước và thấm

oxy thấp, nhiệt độ tạo màng là thấp, độ bền xuyên thủng cao, đặc biệt màng bao viên

không đuợc tạo ra những vết lồi lõm cho viên thuốc v.v. Vật liệu bao viên thuốc trên cơ sở

polyvinylancohol (PVA) và chất đồng trùng hợp Acrylic – Methacrylic acid tan nước đãđược nhóm tác giả Cunninghau và Fegely lựa chọn. Kết quả cho thấy: hiệu suất quá trình

bao viên đối với hai hệ nhựa trên đều đạt trên 90% trên cơ sở tính toán trọng lượng thuốc

viên trước và sau bao viên. Quá trình bao viên thuốc sử dụng hai hệ vật liệu trên là rất tốt,

các viên thuốc được phủ không thấy có khuyết tật gì [13, 19, 25, 64].

Hình 1.17 Một số loại thuốc bao viên nhằm điều khiển tốc độ giải phóng các hoạt chất,

điều trị thấp khớp, viêm khớp, đa khớp, ...





44

CHƯƠNG 2

THỰC NGHIỆM VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.1 NGUYÊN LIỆU VÀ THIẾT BỊ

2.1.1 Nguyên liệu và hoá chất

- Polyvinyl ancol (PVA): PVA dạng xơ dừa, màu trắng (của Đài Loan), màu trắng, khoảng

nhiệt độ nóng chảy 150oC – 230oC, khối lượng phân tử trung bình 120.000g/mol, độ thủy

phân 99%.

- PVA 205 dạng hạt màu trắng (của Đài Loan); khoảng nhiệt độ nóng chảy 150oC–

180oC, khối lượng phân tử trung bình 40.000g/mol, độ thủy phân 86%.

- PVA 217 dạng hạt tròn màu trắng (của Nhật), khoảng nhiệt độ nóng chảy 150oC– 190oC,

khối lượng phân tử trung bình 41.000g/mol, độ thủy phân 89%..- Tinh bột sắn thô: sản xuất tại Hoài Đức-Hà Tây, Việt Nam, dạng bột màu trắng, khối

lượng riêng 1,1 g/cm3, hàm lượng 76%.

- Tinh bột sắn biến tính : sản xuất tại Viện Hóa Học (Việt Nam), dạng bột màu trắng, khối

lượng riêng 1,15 g/cm3, hàm lượng 99,5%.

- Glycerin (Gl): dạng lỏng, khối lượng riêng 1,261 g/cm³, nhiệt độ sôi 2900C của Hà Lan.

- Sorbitol (Sb): dạng lỏng, trong suốt, khối lượng riêng 1,489g/cm³, nhiệt độ sôi 2960C của

Malayxia..- Polyetylen glycol (PEG 400): dạng lỏng, trong suốt, khối lượng riêng 1,128g/cm³, khối

lượng phân tử trung bình 380-420g/mol của Hà Lan.

- Glutaraldehyt (GA) dạng lỏng (dung dịch 50%), của hãng Merck (Đức).

- Pesunphat kali (K 2S2O8): của hãng Merck (Đức).

- Axit clohydric (HCl); axit sunfuric (H2SO4) loại tinh khiết của hãng Merck (Đức).

- Các loại hoá chất phân tích cần thiết khác.

2.1.2 Thiết bị sử dụng

1. Hệ thiết bị tổng hợp hữu cơ: bình cầu 3 cổ nhám (100ml, 200ml, 500ml); có máy

khuấy; nhiệt kế và nguồn nhiệt có thể điều chỉnh được nhiệt độ.

2. Bình ổn nhiệt, sinh hàn hồi lưu.

3. Máy lọc hút chân không (Đức).

4. Nhớt kế Ostwald (Đức)

5. Kính hiển vi điện tử quét (SEM) JEOL JSM 6360LV của Nhật.

6. Máy đo độ bền cơ học LLOYD INSTRUMENT 0,5 KN của Anh.

7. Tủ sấy Heraeus (Đức)8. Cân phân tích Kern 770 (Đức), độ chính xác đến 10-4g.





45

9. Máy chụp phổ IR: Impact - 410 - (Đức)

10. Máy phân tích phổ cộng hưởng từ : AVANCE -500 hãng BRUKER (Đức).

11. Máy phân tích nhiệt vi sai: DTA - Shimadzu - DTA – 50H (Nhật).

12.Thiết bị hấp thụ nguyên tử VARIAN 240F3AA Aligent (Mỹ) xác định hàm lượng

kim loại nặng.

13. Máy chiếu xạ Plant PII Pππ-150M (Nga).

14. Nồi hấp tiệt trùng RM05.100-NH(Việt Nam).

15. Thiết bị đo độ vô trùng Millipore-Mỹ.

16. Thiết bị tổng hợp hữu cơ Reactor-Ready RS 37 Digital Plus (hãng Readleys – Đức)

2.2 PHƯƠNG PHÁP CHẾ TẠO MÀNG PVA BIẾN TÍNH TINH BỘT

+ Bước 1: Chuẩn bị nguyên liệu đầu

Biến tính tinh bột sắn bằng phương pháp hóa học:

500g tinh bột sắn thô chưa xử lý, sử dụng 100ml HCl 0,5M để biến tính ở khoảng

nhiệt độ 50-550 C, khối lượng tinh bột/nước cất là 1/3. Hỗn hợp được khuấy trong 6 giờ,

được để lắng, rửa và trung hoà bằng NaOH 0,1N đến pH = 7. Tinh bột được lọc trong chân

không, sau đó được sấy ở 1000 C trong chân không đến khi đạt được khối lượng không đổi.

- Pha dung dịch glutaraldehyt (GA): 1ml dung dịch GA 50% được pha trong 9ml etanol

thu được dung dịch GA5%.

+ Bước 2: Giai đoạn tạo lưới (quy trình chung):

Hỗn hợp gồm PVA dạng xơ, tinh bột sắn đã được biến tính bằng axit, glyxerin và

nước cất được tính theo % khối lượng theo đơn phối liệu cho mỗi dãy thí nghiệm đã định

trước được đưa vào bình cầu 3 cổ có sinh hàn nước hồi lưu, thời gian khuấy khoảng 1 giờ,

tại 80oC để tạo dung dịch đồng nhất trong suốt. Sau đó cho một lượng dung dịch

glutaraldehyt(GA) đã được pha theo tỷ lệ ở trên vào bình cầu vào phễu nhỏ giọt, nhỏ từ từ

từng giọt dung dịch GA vào bình phản ứng. Phản ứng tiếp tục được khuấy liên tục ở nhiệt

độ cần khảo sát từ 60oC -100oC trong khoảng thời gian đã định để tạo mạng lưới khônggian giữa PVA và tinh bột.

+ Bước 3: Giai đoạn cán tráng và hoàn thiện

Sau khi phản ứng kết thúc, dung dịch phản ứng được tạo màng bằng phương pháp cán tráng

trên kính với kích thước 120x180x1mm. Chú ý tránh tạo bọt trong khi cán tráng. Mẫu màng

được sấy khô trong chân không ở 50oC trong 8 giờ đến khối lượng không đổi, sau đó được cắt

tạo mẫu theo tiêu chuẩn để được đo xác định tính chất cơ lý.

Tất cả các mẫu thí nghiệm được lưu giữ, bảo quản trong bình hút ẩm tại nhiệt độ phòng.





47

Sơ đồ thực nghiệm tổng hợp chế tạo màng PVA biến tính tinh bột được trình bày trên

hình 2.1. Đã tiến hành các thí nghiệm để khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến tính chất cơ lý của

màng PVA biến tính tinh bột như: tỷ lệ thành phần PVA/TB, bản chất PVA, hàm lượng các

chất hóa dẻo, các tác nhân khâu mạch, hàm lượng xúc tác và các điều kiện phản ứng tổng hợp

và gia công chế tạo màng PVA biến tính tinh bột.

a. Đơn phối liệu khảo sát tỷ lệ thành phần PVA/TB:

+ Điều kiện cố định: - Glyxerin = 6 gam ( 30% theo tổng PVA+TB)

- Dung dịch GA 5% trong etanol = 1,2ml (0,3% theo tổng

PVA+TB).

- Nước cất: 100ml;

- Nhiệt độ = 80oC.

- Thời gian phản ứng = 3 giờ.

- Tốc độ khuấy 300 vòng/phút.

+ Điều kiện thay đổi : tỷ lệ thành phần PVA/TB thay đổi theo thứ tự lần lượt như sau

Ký

hiệu

Tỷ lệ thành phần

PVA/TB, [%]

Khối lượng

PVA, [g]

Khối lượng

tinh bột, [g]

Tổng KL PVA

+TB, [g]

TP1 100/0 20 0 20

TP2 95/5 19 1 20

TP3 90/10 18 2 20

TP4 85/15 17 3 20

TP5 80/20 16 4 20

TP6 75/25 15 5 20

TP7 70/30 14 6 20

TP8 60/40 12 8 20

TP9 50/50 10 10 20

b. Đơn phối liệu khảo sát hàm lượng chất hóa dẻo+ Điều kiện cố định: - PVA dạng xơ = 16gam

- Tinh bột biến tính = 4 gam

- Nước cất= 100ml.

- Nhiệt độ tạo lưới = 80oC,

- Thời gian phản ứng 3 giờ;

- Dung dịch GA 5% trong etanol = 1,2 ml (0,3% theo Khối lượng

PVA+TB)- Điều kiện thay đổi chất hóa dẻo lần lượt là: glyxerin, sorbitol, polyetylen glycol.





48

- Thay đổi hàm lượng glyxerin lần lượt là: 5%; 10%; 20%; 25%; 30%; 35%; 40%; 50% PKL.

Hàm lượng

glyxerin [%PKL]

0 5 10 15 20 25 30 35 40 50

Khối lượng, [g] 0 1 2 3 4 5 6 7 8 10

c, Đơn phối liệu khảo sát hàm lượng tác nhân khâu mạch

+ Điều kiện cố định: - PVA dạng xơ = 16gam


- Glyxerin = 6 gam.

- Nước cất = 100ml.

- Nhiệt độ tạo lưới = 80oC,


+ Điều kiện thay đổi 3 loại tác nhân tạo lưới lần lượt là: glutaraldehyt (GA), kaliperdisunfat

(K 2S2O8) và axit boric (H3BO4)..

+ Điều kiện thay đổi hàm lượng tác nhân glutaraldehyt tính theo khối lượng PVA và tinh bột

như sau

Hàm lượng GA

[%]

0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7

Thể tích dungdịch, [ml]

0 0,4 0,8 1,2 1,6 2,0 2,4 2,8

d, Đơn phối liệu khảo sát hàm lượng chất xúc tác

+ Điều kiện cố định: - PVA dạng xơ = 16gam


- Glyxerin = 6 gam

- Dung dịch GA 5% = 1,2ml (0,3% theo tổng KL PVA+TB)

- Nước cất = 100ml.- Nhiệt độ tạo lưới = 80oC,


+ Điều kiện thay đổi: sử dụng axit HCl hoặc axit H2SO4 làm chất xúc tác . Thay đổi hàm

lượng tác nhân HCl 0,1N tính theo khối lượng PVA và tinh bột như sau

Hàm lượng

HCl 0,1N [%]

0,00 0,01 0,02 0,03 0,04 0,05 0,06 0,07 0,08 0,09





49

Thể tích dung

dịch, [ml]

0 0,55 1,10 1,65 2,20 2,75 3,30 3,85 4,40 4,95

e, Đơn phối liệu khảo sát các điều kiện công nghệ+ Điều kiện cố định: - PVA dạng xơ = 16gam


- Glyxerin = 6gam

- Dung dịch GA 5% = 1,2ml (0,3% theo tổng KL PVA+TB).

- Nước cất= 100ml.

+ Điều kiện thay đổi nhiêt độ: nhiệt độ được thay đổi lần lượt là: 60oC; 70oC; 80oC; 90oC và

100o

C+ Điều kiện thay đổi thời gian phản ứng: thời gian tạo lưới được thay đổi lần lượt là: 1,0 giờ ;

1,5 giờ; 2,0 giờ; 2,5 giờ; 3,0 giờ; 3,5 giờ và 4,0 giờ .

+ Điều kiện thay đổi tốc độ khuấy: tốc độ khuấy được thay đổi lần lượt là: 100 vòng/phút; 150

vòng/phút; 200 vòng/phút; 250 vòng/phút; 300 vòng/phút; 350 vòng/phút; 400 vòng/phút; 450

vòng/phút và 500 vòng/phút.

2.3 CÁC PHƯƠNG PHÁP HÓA LÝ NGHIÊN CỨU CẤU TRÚC CỦA VẬT LIỆU

2.3.1 Phổ hồng ngoạiPhổ hồng ngoại (IR) được đo trên máy BRUKER-TENSOR của Đức. Các mẫu được

đo dưới dạng bột mịn, trộn lẫn KBr, ép thành viên hoặc dưới dạng màng mỏng.

2.3.2 Phổ cộng hưởng từ

Phổ cộng hưởng từ 1H-NMR và 13C-NMR được thực hiện trên thiết bị NMR D8

AVANCE - BRUKER (Đức).

2.3.3 Phổ nhiễu xạ tia X

Phổ nhiễu xạ tia X (X-ray) được thực hiện trên thiết bị Bruker D 5005 (Đức).

2.3.4 Phương pháp phân tích nhiệt DSC và TGA

Tính chất nhiệt của polyme được xác định trên thiết bị Perkin Elmer-Moldel Pyris

Sapphire (Nhật). Mẫu đựng trong chén plantin, được gia nhiệt với tốc độ tăng nhiệt

10oC/phút, trong môi trường khí nitơ từ nhiệt độ 200C lên 500oC. Trước khi tiến hành phân

tích mẫu được sấy chân không ở 600 C trong 10 giờ.

2.3.5 Phương pháp kính hiển vi điện tử quét SEM

Xác định cấu trúc bề mặt của mẫu bằng cách chụp trên kính hiển vi điện tử quét

(SEM) JEOL JMS 6360LV của Nhật Bản.





51

A là tiết diện ngang của mẫu [mm2]

2.4.2 Phương pháp xác định độ bền kháng thủng của màng

Độ bền kháng thủng xác định theo tiêu chuẩn ASTM D4833-00 trên máy LLOYD

INSTRUMENT 5kN của Anh, đường kính trụ chọc thủng màng là 8mm.

2.4.3 Phương pháp xác định hàm lượng phần gel

Hàm lượng phần gel của màng PVA biến tính tinh bột đã khâu mạch được xác định bằng

phương pháp trích ly trong bộ Soxhlet bằng etanol 96%, trong 16 giờ. Phần gel là phần tạo

thành mạng lưới không gian không bị trích ly bởi etanol trong dụng cụ Soxhlet với thời

gian 15 – 20 giờ.

+ Quá trình xác định : Giấy lọc trước khi cân phải trích ly bằng etanol trên dụng cụ Soxhlet

koảng 3 giờ. Sau đó sấy khô tới khối lượng không đổi và để trong bình hút ẩm. Cân khối

lượng giấy lọc (c) , khối lượng mẫu và giấy lọc (b) trên cân phân tích trước khi trích ly

trong etanol. Sau đó cho vào dụng cụ Soxhlet để trích ly với thời gian 16 giờ. Khi đã đạt

thời gian trích ly, lấy ra và sấy khô đến khối lượng không đổi và để vào bình hút ẩm. Cân

xác định khối lượng mẫu sau khi trích ly (a).

Hàm lượng phần gel được tính :

Trong đó : a – khối lượng mẫu sau khi trích ly bao gồm cả giấy lọc [g]

b – khối lượng mẫu trước khi trích ly bao gồm cả giấy lọc [g]

c - khối lượng giấy lọc [g]

2.4.4 Phương pháp xác định độ hút ẩm của vật liệu

Các mẫu có hình chữ nhật có kích thước 1x12 cm với độ dày 1mm được sấy khô

tới khối lượng không đổi, để nguội trong bình hút ẩm trong khoảng 8 giờ. Sau đó cân khối

lượng chính xác đến 0,1 mg bằng cân phân tích. Sau đó đặt mẫu trong môi trường hơi bão

hòa dung dịch KNO3 ở nhiệt độ phòng 25oC. Nhiệt độ trong 20 ngày khảo sát có thay đổi

chút ít, nhưng không ảnh hưởng đáng kể đến độ ẩm của môi trường khảo sát. Sau từng

khoảng thời gian xác định lấy mẫu ra, cân lại chính xác khối lượng bằng cân phân tích. Độ

hút ẩm được xác định theo công thức sau:

Th = 1001

12

mmm [%]

Trong đó Th: độ hút ẩm của vật liệu , [%].

m1: khối lượng mẫu ban đầu, [g]





52

m2: khối lượng mẫu tại thời điểm xác định sau 1 khoảng

thời gian xác định, [g].

2.5 CÁC PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU CẤU TRÚC, TÍNH CHẤT POLYME

2.5.1 Phương pháp xác định độ trương

Độ trương của màng PVA/TB được xác định theo TCVN 2752-78. Để thử độ trương nở

của cao su và chất dẻo dùng phương pháp khối lượng, phương pháp thể tích thủy tĩnh và

thể tích tỷ trọng.

+ Phương pháp khối lượng

Độ trương nở của màng PVA/TB trong chất lỏng, dung môi sử dụng là nước cất. Mẫu

màng có kích thước 20x20x2mm được ngâm trực tiếp trong nước và lấy ra xác định độ

tăng khối lượng. Mẫu sau khi trương được làm khô ở 37oC, trong chân không đến khối

lượng không đổi . Độ trương cân bằng được tính theo công thức:

Độ trương =100

1

12

mmm [%]

Trong đó: m1: khối lượng mẫu sau khi làm khô [g].

m2: khối lượng của mẫu sau khi ngâm trong dung dịch[g].

2.5.2 Phương pháp xác định mật độ khâu mạch, khối lượng phân tử trung bình giữa

hai nút lưới và kích thước lưới

Thông số cơ bản để mô tả cấu trúc của PVA khâu mạch với tinh bột tạo mạng lướilà mật độ khâu mạch, khối lượng phân tử trung bình giữa các nút mạng và kích thước lưới.

2.5.2.1 Xác định mật độ khâu mạng và khối lượng phân tử giữa các nút mạng theo

phương pháp ngâm trương nở bão hòa

Các mẫu màng có kích thước 20x20x2mm được ngâm trong nước, sau những

khoảng thời gian nhất định lấy mẫu ra lau bằng vải bông sạch, sấy ở nhiệt độ 50oC đến

khối lượng không đổi. Mật độ khâu mạng (n) được xác định theo công thức Flory

Rehner[52]:

-[ln(1 - ʋ2) + ʋ2 + χ 1. ʋ22] = ʋ1.n. (ʋ2

1/3 - ʋ2/2)

Trong đó χ 1 là hệ số tương tác của màng polyme với dung môi nước (χ 1=0,49); ʋ1 là

thể tích mol riêng phần của màng polyme với dung môi nước (18,1cm3/mol) ; ʋ2 = Vo/ V bh

(với Vo là thể tích ban đầu của mẫu màng polyme, V bh là thể tích của mẫu màng polyme

ngâm bão hòa trong nước; n là mật độ mạng (mol/cm3). Khối lượng phân tử trung bình

giữa các nút mạng (Mc) được xác định theo công thức [52]:

Mc = ρ / (2.n)

Trong đó: ρ là khối lượng riêng của polyme lưới (g/cm3).





53

Khối lượng trung bình giữa hai nút lưới M c còn được tính theo phương trình cân bằng của

Peppas và Merrill liên quan đến mật độ khâu mạch [52].

Trong đó Mn: khối lượng phân tử trung bình số của PVA biến tính tinh bột

υ: thể tích riêng của PVA(0,788cm3/mol); V1: thể tích mol của nước(=18,1cm3/mol)

υ2m: phần thể tích polyme biến tính ở trạng thái trương

χ: hệ số tương tác giữa PVA và nước = 0,494

υr : phần thể tích polyme trong gel ở trạng thái tự do

υ2m = V pol (khô)/V pol (tự do) ; Φ = 3

Hệ số tương tác giữa PVA biến tính khâu mạng và nước χ = 0,504 – 0,527.

Khối lượng phân trung bình số của một mạch giữa các liên kết có thể được tính từ phép đo

cơ lý. Vì vậy, so sánh giá trị thực nghiệm, giá trị Mc được tính chính xác hơn từ modun

đàn hồi hoặc số liệu độ trương theo công thức:

Trong đó: ρ2 là tỷ trọng của polyme lưới và (υe/Vo ) là mức độ tạo lưới hiệu quả.

2.5.2.2 Xác định kích thước các mắt lưới (ξ)

Từ giá trị Mc có thể tính kích thước lưới theo công thức [52]:

trong đó: Cn: tỷ lệ số đặc trưng Flory =8,3 cho PVA biến tính;Mr : Khối lượng phân tử trung bình trên 1 đơn vị lặp lại của [-CH2-CHOH-] = 44; 1 đơn vị

lặp của tinh bột = 144; l= chiều dài liên kết C-C là = 1,54Ao

2.5.3 Cách xác định tỷ trọng của polyme lưới

Tỷ trọng của polyme lưới được xác định theo tiêu chuẩn ISO 1183-1:2004, được tính theo

công thức:

ρg = (Wa . ρh )/ (Wa – Wh)

Trong đó: Wa: khối lượng của mẫu trong không khí, g.Wh: khối lượng của mẫu trong chất lỏng (n-heptan).





54

ρh: tỷ trọng của chất lỏng (ρh của n-heptan = 0,684).

ρg: tỷ trọng của polyme lưới

2.5.4 Phương pháp xác định hệ số khuếch tán axit salicylic

- Khuếch tán là sự chuyển động của các tiểu thể (phân tử, ion..) của chất phân tán từ nơi có

nồng độ cao đến nơi có nồng độ thấp hơn cho đến lúc cân bằng nồng độ.Thẩm thấu là hiện

tượng khuếch tán mà trên đường di chuyển các phân tử của vật chất đang khuếch tán gặp

phải một màng ngăn.

Sơ đồ màng ngăn sử dụng đo hệ số khuếch tán [88] như sau:

Hình 2.2 Sơ đồ màng ngăn sử dụng đo hệ số khuếch tán axit salixylic (SA)

Trong ngăn có 2 khoang ngăn cách bởi màng PVA/TB dày 0,2 mm. Màng PVA/TBđược ngâm trong nước 2 giờ trước khi thí nghiệm. Ở khoang đầu tiên chứa 10ml dung dịch

SA(8mg/10ml), ở khoang thứ hai chứa 100ml nước cất. Sau đó, khoang thứ nhất hạ xuống

sao cho màng polyme chạm đúng chất lỏng khoang thứ hai. Hệ thống được đặt trong một

chậu nước có nhiệt độ không đổi (30oC). Một pipet được dùng để lấy mẫu hút 0,5ml dung

dịch từ khoang thứ nhất và 1ml mẫu từ khoang thứ hai. Các mẫu thu hồi được thay thế

bằng nước cất.

Sau đó, mẫu được đưa đi phân tích bằng máy quang phổ hấp thụ Cintra 40 UV-Visible Spectrometer GBC (Canada) tại Viện Hóa Học- VKHCNVN (18-Hoàng Quốc

Việt) ở bước sóng 294nm để xác định nồng độ SA trong các khoang.

Hệ số khuếch tán (D) được tính toán từ các kết quả này. Trong khoảng tốc độ

khuấy, giá trị nồng độ trong hai khoang có thể sử dụng để tính hệ số khuếch tán theo

phương trình cân bằng sau[88]:

Với :

Màng PVA/TB Khoang 1 chứa dung dịch

khuếch tán axit salicylic (SA)

Dung dịch axit salicylic

(nồng độ C(mg/ml)

Môi trường hòa tan

Khoang 2 hấp thụ





55

Trong đó: CD(0) : nồng độ ban đầu của dung dịch trong khoang thứ nhất.

CR (0) : nồng độ ban đầu của dung dịch trong khoang thứ hai.

CD(t) : nồng độ của dung dịch trong khoang thứ nhất sau khoảng thời gian t.

CR (t) : nồng độ của dung dịch trong khoang thứ hai sau khoảng thời gian t.

AH : diện tích cắt ngang khuếch tán hiệu quả của màng PVA/TB.

WH : Bề rộng của màng

V1 : Thể tích của dung dịch trong khoang thứ nhất.

V2 : Thể tích của dung dịch trong khoang thứ hai.

2.5.5 Độ thẩm thấu hơi nước của màng PVA/TB

Độ thấm thấu hơi nước được xác định theo tiêu chuẩn ASTM E96.

2.6 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU SỰ THỦY PHÂN IN VITRO

2.6.1 Chuẩn bị mẫu

Để nghiên cứu sự phân hủy thủy phân, các mẫu màng đã được chuẩn bị như sau: tiến

hành tổng hợp PVA/TB trong dung dịch có nồng độ 0.16g/ml. Sau đó tạo màng bằng cách

đổ dung dịch đã pha lên đĩa thủy tinh rồi đem đi sấy ở 60oC ở điều kiện chân không

(~120mmHg). Sau khoảng 5 giờ sau khi sấy nước đã bay hết màng PVA/TB hình thành

trên đĩa được bóc tách và đem đi sấy khô ở 60oC trong chân không sau 24h trước khi tiến

hành nghiên cứu sự phân hủy thủy phân trong in vivo. Đĩa có đường kính là 20mm, mỗi

màng tạo thành có khối lượng xấp xỉ 0.5g.

2.6.2 Sự phân hủy thủy phân của vật liệu trong in vitro

Các mẫu chính cho nghiên cứu phân hủy thủy phân chuẩn bị trước được ngâm trong

dung dịch muối đệm pH=7,4 tại 37oC. Thành phần dung dịch muối đệm bao gồm: 9 g

NaCl; 10,73g Na2HPO4x7H2O; 2,12 g NaH2PO4 được pha trong 1 lít nước cất, pH của

dung dịch đệm được điều chỉnh tới 7,4 bằng cách thêm NaOH. Các mẫu thí nghiệm được

thực hiện trong 10ml dung dịch muối đệm. Để ngăn chặn sự phát triển của vi khuẩn, 1 ml

của dung dịch NaN3 nồng độ 0,04 % đã được thêm vào. Các mẫu được lắc đều nhẹ nhàngtrên máy lắc ngang trong suốt thời gian phân hủy. Sau các khoảng thời gian nhất định là 1,

2, 5, 7 tuần các mẫu được lấy ra phân tích. Để phân tích xác định các sản phẩm phân hủy, 2

ml dung dịch muối đệm đã đặt mẫu được lấy ra phân tích trên thiết bị GC để xác định

thành phần phân hủy. Màng polyme còn lại được rửa bằng nước cất và sấy khô trước khi

phân tích các thông số khác.

2.6.3 Phương pháp phân tích sắc ký khí

Phương pháp sắc ký khí (GC) được sử dụng để phân tích định lượng các sản phẩmtạo thành từ quá trình phân hủy của màng PVA/TB trong invtro. Các mẫu được phân tích





56

trên thiết bị GC với cột BD-5MS kích thước 30m x 0,25mm; Heli được sử dụng làm chất

mang. Tất cả các mẫu được phân tích theo cùng một chương trình nhiệt của cột, nhiệt độ

được giữ ở 40oC trong vòng 10 phút và sau đó cho phép tăng từ 40oC lên 250oC với tốc độ

10oC/phút. Mẫu được bơm vào tại nhiệt độ 200oC.

2.6.4 Phương pháp xác định độ tổn hao khối lượng của vât liệu

Mẫu có dạng hình chữ nhật, kích thước 1 x 12 cm với độ dày 0,4 - 0,6cm được ngâm

trong môi trường nước hoặc chôn trong đất, hoặc ngâm trong môi trường chứa vi sinh vật

có khả năng phân huỷ. Sau những khoảng thời gian nhất định, lấy mẫu, rửa sạch, sấy chân

không ở 600C trong 24 giờ, cân mẫu trên cân phân tích để xác định tổn hao trọng lượng.

Độ tổn hao khối lượng của mẫu được tính theo công thức:

% tổn hao

khối lượng =m1 - m2

.100m1

m1: khối lượng mẫu ban đầu, g

m2: khối lượng mẫu sau khi lấy ra khỏi môi trường phân huỷ, g

2.7 CÁC PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU CHỈ TIÊU SINH HÓA

2.7.1 Phương pháp xác định các chỉ tiêu hàm lượng kim loại nặng

Xác định hàm lượng kim loại nặng của vật liệu bao viên theo QCVN 8-

1:2011/BYT. Các mẫu đo hàm lượng kim loại nặng bằng thiết bị hấp thụ nguyên tử

VARIAN 240F3AAS Agilent (Mỹ).

2.7.2 Phương pháp thử độ vô khuẩn

Sản phẩm sau khi được đóng gói kín, được khử trùng bằng bức xạ tia γ với liều lượng

15kGy, trong 10 giờ tại trung tâm chiếu xạ Hà Nội (Viện Năng lượng-Viện KH&CNVN),

sau đó được đem thử độ vô khuẩn theo dược điển Việt Nam, 2002.

Chuẩn bị mẫu: Các mẫu màng PVA/TB được khử trùng , sau đó được gửi đi kiểm

tra độ vô khuẩn theo dược điển Việt Nam IV (2009) tại Trung tâm Kỹ thuật Tiêu chuẩn Đo

lường Chất lượng 1 – Số 8 Đường Hoàng Quốc Việt, Cầu Giấy, Hà Nội.

2.7.2.1 Môi trường để phát hiện các vi khuẩn hiếu khí và kỵ khí

Môi trường thioglycolat có thạch:

L - Cystin

Natri clorid

Dextrose (C6H12O6.H2O)

Thạch bột (có độ ẩm nhỏ hơn 15%)

Cao nấm men (có khả năng tan trong nước)Casein thủy phân bởi pancreatin

0,50 g

2,50 g

5,50 g

0,75 g

5,00 g15,00 g





57

Natri thioglycolat (hoặc acid thioglycolic 0,3 ml)

Resazurin (dung dịch 0,1% mới pha)

Nước

pH sau khi tiệt khuẩn: 7,1 0,2

0,50 g

1,0 ml

1000 ml

Trộn tất cả các thành phần theo thứ tự đã ghi ở trên (trừ resazurin và natri thioglycolat)

trong cối nghiền, thêm vào một ít nước nóng, trộn kỹ, chuyển sang dụng cụ thích hợp.

Thêm số nước còn lại, đun hỗn hợp cách thuỷ sôi đến khi tạo thành dung dịch trong. Thêm

natri thioglycolat, dùng dung dịch natri hydroxyd 1N điều chỉnh sao cho môi trường sau

khi tiệt khuẩn có pH 7,1 0,2.

Đun nóng lại dung dịch (tránh đun sôi). Lọc (nếu cần) qua giấy lọc đã thấm ướt, rồi

thêm dung dịch resazurin, trộn đều. Đóng môi trường vào các ống nghiệm (hoặc bình)

thích hợp, hấp vô khuẩn ở 121°C trong 15 phút. Lấy ra làm nguội nhanh tới 25°C, tiếp tục bảo quản ở nhiệt độ 2°C đến 25°C, tránh ánh sáng. Nếu 1/3 thể tích phía trên của ống (hoặc

bình) môi trường có màu hồng, môi trường không thích hợp để thử nghiệm. Có thể phục

hồi lại môi trường bằng cách đun cách thuỷ cho mất màu rồi làm lạnh đột ngột. Chỉ sử

dụng môi trường đã phục hồi này một lần.

Môi trường thioglycolat không có thạch

Dùng cho thử nghiệm những chế phẩm đục hoặc đặc sền sệt dạng cao.

L-Cystin Natri clorid

Dextrose (C6H12O6.H2O)

Cao nấm men(có khả năng tan trong nước)

Casein thủy phân bởi pancreatin

Natri thioglycolat

(hoặc acid thioglycolic 0,3 ml)

Resazurin (dung dịch 0,1% mới pha) Nước


0,50g2,50g

5,50g

5,00g

15,0g

0,50g1 ml

1000 ml

Cách pha chế giống như môi trường thioglycolat có thạch.

2.7.2.2 Môi trường phát hiện vi khuẩn hiếu khí và nấm

Môi trường Soybean - casein

Casein thủy phân bởi pancreatin

Bột đậu tương thủy phân bởi papain

Natri clorid

17,0 g

3,0 g

5,0 g





58

Dikali hydrophosphat

Dextrose monohydrat

Nước


2,5 g

2,5 g

1000 ml

Hòa tan tất cả các chất rắn trong nước, đun nóng nhẹ để cho tan hoàn toàn. Để

nguội ở nhiệt độ phòng. Dùng dung dịch natri hydroxyd 1 N để điều chỉnh (nếu cần) sao

cho pH sau khi tiệt khuẩn từ 7,1 đến 7,5. Lọc (nếu cần) để cho môi trường trong. Phân chia

vào những dụng cụ thích hợp, hấp tiệt khuẩn ở 121°C trong 15 phút.

2.7.2.3. Kiểm tra chất lượng môi trường

a) Độ vô khuẩn

Lấy ngẫu nhiên một vài ống (hoặc bình) môi trường mới sản xuất, đem ủ ở nhiệt độ

30°C đến 35°C trong 14 ngày đối với những loại môi trường dùng nuôi cấy vi khuẩn hiếu

khí và kỵ khí; ủ ở nhiệt độ 20°C đến 25°C trong 14 ngày đối với những loại môi trường

dùng nuôi cấy vi khuẩn, nấm. Các loại môi trường phải không được có vi khuẩn, nấm mốc.

Mẫu có độ vô khuẩn đạt tiêu chuẩn nếu so với mẫu chứng không phát hiện các

chủng vi khuẩn trên hay xuất hiện nấm mốc.

b) Khả năng dinh dưỡng

Cấy vào môi trường dùng để thí nghiệm khoảng 100 tế bào sống của những loại vi

khuẩn sau:Loại hiếu khí dùngStaphylococcus aureus ATCC 6538.

Loại vi khuẩn hiếu khí có nha bào dùng Bacillus subtilis ATCC 6633.

Loại vi khuẩn kỵ khí dùng Clostridium sporogenesATCC 9404.

Loại nấm dùng Candida albicans ATCC 10231, Aspergillus niger ATCC 16404.

Mỗi loại chủng chỉ thị được cấy vào loại môi trường tương ứng, rồi mang ủ ở nhiệt

độ thích hợp cho từng loại ít nhất 3 ngày đối với vi khuẩn và ít nhất 5 ngày đối với nấm.

Trên mỗi loại môi trường, sau thời gian ủ đều phải thấy vi khuẩn mọc tốt.

2.8 PHƯƠNG PHÁP THỬ NGHIỆM TRÊN ĐỘNG VẬT2.8.1 Kiểm tra độ kích ứng da

Mô hình nghiên cứu được thiết kế và tiến hành dựa trên hướng dẫn của OECD

(Organisation for Economic Co-operation and Development: Tổ chức Hợp tác và Phát triển

Kinh tế về việc đánh giá kích ứng da dành cho các sản phẩm dược phẩm và mỹ phẩm dùng

ngoài da.





59

2.8.1.1 Nguyên lý thử nghiệm

Thử nghiệm kích ứng trên da là một phương pháp sinh học nhằm đánh giá mức độ phản

ứng của da thỏ khi tiếp xúc với mẫu thử. Phép thử được tiến hành trên da thỏ vì thỏ là động

vật có da mỏng, tương đối nhạy cảm gần giống với da tay người.

2.8.1.2 Hóa chất, dụng cụ và trang thiết bị

- Tông đơ điện hoặc dụng cụ thích hợp để cạo sạch lông thỏ.

- Kéo, panh, bông và băng dính y tế và dụng cụ gây bỏng chuyên dụng.

- Pipet, cốc và các dụng cụ thuỷ tinh.

- Nước cất và các loại dung môi không gây kích ứng.

2.8.1.3 Động vật thí nghiệm

- Thỏ chủng Newzealand White, lông trắng, trọng lượng 1,8-2,5 kg do Trung tâm cung

cấp động vật thí nghiệm Đan Phượng – Hà Tây cung cấp.- Thỏ được nuôi trong phòng thí nghiệm của Bộ môn Dược lý – Trường Đại học Y Hà

Nội một tuần trước khi tiến hành nghiên cứu bằng rau và cám thỏ.

2.8.1.4 Tiến hành

- Chuẩn bị động vật thí nghiệm:

Trước ngày thực hiện thử nghiệm (từ 18 đến 24 giờ), cạo sạch lông thỏ ở hai bên

sườn (sát vùng cột sống) với diện tích đủ cho thử nghiệm. Số lượng : 3 con. Ký hiệu là thỏ

1; thỏ 2; thỏ 3.- Gây bỏng thỏ thực nghiệm :Thỏ đuợc cạo sạch lông 2 bên sống lưng với kích thuớc

vùng cạo lông khoảng 12cm mỗi chiều. Cố định thỏ lên bàn chuyên dụng, gây mê bằng

dung dịch penthotal 1% với liều 1mL/kg cân nặng theo đuờng tiêm tinh mạch tai. Khi thỏ

đã mê, dùng bình nhôm hình trụ đáy phẳng có đuờng kính 3 cm đựng nuớc đang sôi với thể

tích hằng định đặt lên vùng da thỏ đã cạo lông và ép với một lực không đổi bằng cách đặt

một quả cân 1kg lên miệng bình. Thời gian tiếp xúc với nguồn nhiệt là 35 giây, tạo vết

bỏng đuờng kính 3 cm, mức độ tổn thương đuợc đánh giá theo phân loại độ bỏng của Lê

Thế Trung(1965).

- Đắp màng PVA/TB đã được khử trùng lên vết bỏng trên lưng thỏ, sau đó được

băng (không băng chặt) lại bằng băng gạc.

- Đánh giá và tính điểm các chỉ số về ban đỏ (erythema), phù nề (oedema) tại

thời điểm 1 giờ, 24, 48, 72 giờ sau khi loại bỏ màng. Nếu có tổn thương, theo

dõi thỏ 14 ngày để đánh giá khả năng phục hồi. Khi tổn thương đã hồi phục thì

ngừng theo dõi.

- Đưa thỏ về chuồng nhốt riêng, chăm sóc thỏ theo điều kiện bình thường.





60

Hình 2.3 Vị trí đặt mẫu màng trên da thỏ

2.8.1.5. Quan sát và ghi điểm

- Quan sát và ghi điểm phản ứng trên chỗ da đặt mẫu thử so với da không đặt mẫu

thử ở các thời điểm 24giờ, 48giờ và 72giờ sau khi làm sạch mẫu thử.

- Có thể kéo dài thêm thời gian quan sát khi có tổn thương sâu để có thể đánh giá

đầy đủ hơn về khả năng hồi phục hoặc không hồi phục của vết thương nhưng không nên

quá 14 ngày. Đánh giá phản ứng trên da ở các mức độ gây ban đỏ, phù nề theo qui định ở

bảng 2.1.

Bảng 2.1 Mức độ phản ứng trên da thỏ

Số tt Phản ứng trên da thỏ Thang điểm

Ban đỏ và sự tạo vẩy

1 Không có ban đỏ 0

2 Ban đỏ rất nhẹ (có thể phân biệt) 1

3 Ban đỏ được nhìn thấy rõ 2

4 Ban đỏ từ mức trung bình đến nặng 3

5 Ban đỏ nặng (màu đỏ thẫm) đến tạo thành vẩy để ngăn ngừa

sự tiến triển của ban đỏ.

4

Phù nề

1 Không có phù nề 0

2 Phù nề rất nhẹ (có thể phân biệt) 1

3 Phù nề nhẹ (xác định được gờ của khu vực bị phù nề) 2

1 2





61

4 Phù nề trung bình (gờ cao khoảng 1 mm) 3

5 Phù nề nặng (gờ cao hơn 1 mm và lan ra xung quanh) 4

Tổng số điểm kích ứng tối đa có thể 8

2.8.1.6 Cách tính kết quả

- Điểm phản ứng trên mỗi thỏ được tính bằng tổng số điểm ở hai mức độ ban đỏ và

phù nề chia cho số lần quan sát. Điểm kích ứng của mẫu thử được lấy trung bình điểm

phản ứng của các thỏ đã thử.

2. 8.1.7 Cách đánh giá kết quả

Đối chiếu điểm kích ứng với các mức độ qui định trên bảng 2 để xác định khả năng gây

kích ứng trên da thỏ của mẫu thử.

Bảng 2.2 Phân loại các phản ứng trên da thỏ

Loại phản ứng Điểm trung bình

Không kích ứng 0

Kích ứng không đáng kể > 0 - 0,5

Kích ứng nhẹ > 0,5 - 2,0

Kích ứng vừa phải > 2,0 - 5,0

Kích ứng nghiêm trọng > 5,0 - 8,0

2.8.2 Đánh giá khả năng hồi phục vết thương

Để đánh giá mức độ phục hồi vết thương của thỏ sau khi sử dụng màng PVA/TB trong

điều trị vết thương bị mất da, tổn thương do bỏng, thỏ được chia làm 2 lô, mỗi lô 3 con,

mỗi con được nhốt riêng chuồng sau khi được tiến hành gây bỏng thực nghiệm.

- Lô 1: lô chứng: rửa vết thương bằng nước muối sinh lý

- Lô 2: Lô đắp màng PVA/TB (sau 2 ngày thay màng 1 lần, rồi băng lại)

+ Đánh giá khả năng hồi phục vết thương của màng PVA/TB thông qua tình trạng, sự tiếntriển của vết thương, kích thước vết thương sau sau 2 ngày, 4 ngày, 6 ngày, 8 ngày, 10

ngày, 12 ngày, 14 ngày.

2.8.3 Kiểm tra độc tính màng PVA/TB

2.8.3.1 Hóa chất và thiết bị

- Kit định lượng các enzym và chất chuyển hoá trong máu : ALT (alanin

aminotransferase), AST (aspartat aminotransferase), bilirubin toàn phần, albumin,

cholesterol, creatinin của hãng Hospitex Diagnostics (Italy) và hãng DIALAB GmbH(Áo), định lượng trên máy Screen master của hãng Hospitex Diagnostics (Italy).





62

- Dung dịch xét nghiệm máu ABX Minidil LMG của hãng ABX - Diagnostics, định lượng

trên máy Vet abcTM Animal Blood Counter

2.8.3.2 Tiến hành

Thỏ được chia làm 2 lô, mỗi lô 10 con, mỗi con được nhốt riêng chuồng, được tiến

hành gây bỏng thực nghiệm.

- Lô 1: lô chứng: rửa vết thương bằng nước muối sinh lý

- Lô 2: Lô đắp màng PVA/TB (sau 2 ngày thay màng 1 lần)

Các chỉ tiêu theo dõi trước và trong quá trình nghiên cứu:

+ Tình trạng chung, thể trọng của thỏ trước và trong khi đắp màng.

+ Đánh giá chỉ số huyết học thông qua số lượng hồng cầu, thể tích trung bình hồng cầu,

hàm lượng hemoglobin, hematocrit, số lượng bạch cầu, công thức bạch cầu và số lượng

tiểu cầu.

- Đánh giá chức năng gan thông qua định lượng một số chất chuyển hoá trong máu:

bilirubin toàn phần, protein và cholesterol.

- Đánh giá mức độ hủy hoại tế bào gan thông qua định lượng hoạt độ enzym trong máu:

ALT, AST.

- Đánh giá chức năng thận thông qua định lượng nồng độ creatinin huyết thanh.

Các thông số theo dõi được kiểm tra vào trước khi đắp màng, sau 5 ngày và 10 ngày đắp

màng PVA/TB.

2.8.3.3 Xử lý số liệu

Các số liệu được xử lý thống kê theo thuật toán thống kê T-test Student bằng phần

mềm Microsoft Excel

Phương pháp t-test Student là phương pháp thống kê cơ bản và phân tích số liệu y tế,

liên quan đến các số liệu thu thập, tổ chức, tóm tắt và phân tích số liệu nhằm đưa ra các suy

luận về toàn bộ hay một phần quần thể nghiên cứu.

Phương pháp t-test student sử dụng cho số liệu định lượng, có phân bố chuẩn; so sánh

sự khác biệt về giá trị trung bình của 1 hoặc 2 nhóm độc lập.

Số liệu được biểu diễn dưới dạng : X ± SD

Trong đó: X: tham số mẫu trung bình (phần được chọn ra để đo lường, quan sát). S2:

phương sai; s: độ lệch chuẩn; SD: sai số chuẩn

Sự khác nhau giữa hai tỷ lệ: p1 – p2 = p; Sự khác biệt có ý nghĩa khi p < 0,05.





63

CHƯƠNG 3

KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

3.1. TỔNG HỢP POLYVINYl ANCOL (PVA) BIẾN TÍNH TINH BỘT

Trước hết, luận án trình bày những kết quả nghiên cứu khảo sát ảnh hưởng của các

điều kiện phản ứng đến tính chất cơ, lý, hóa của polyme ( tỷ lệ thành phần tham gia, tỷ

lệ phụ gia liên kết, chất khâu mạch, chất hóa dẻo, hàm lượng xúc tác, nhiệt độ, thời

gian, tốc độ khuấy, vv…) nhằm để xác định các điều kiện tổng hợp và đơn phối liệu tối

ưu là rất cần thiết, những kết quả nghiên cứu sẽ được trình bày sau đây:

3.1.1 Ảnh hưởng của các loại PVA cho tổng hợp vật liệu PVA biến tính tinh bột

Giống như các polyme nhiệt dẻo khác, nhựa PVA có ưu điểm như: không độc, có độ bền cơ

học cao, sẵn có trên thị trường. PVA cũng rất đa dạng về chủng loại và được ứng dụng phổ biến

trong đời sống, như PVA dạng hạt (gồm: PVA 205, PVA 217,...) và PVA dạng xơ . Mỗi loại PVA

có tính chất cơ, lý khác nhau, phụ thuộc vào khối lượng phân tử của chúng. Do đó, nghiên cứu lựa

chọn nguyên liệu đầu để chế tạo polyme phân hủy sinh học trên cơ sở polyvinyl ancol là rất quan

trọng vì nó quyết định đến tính chất của sản phẩm tạo thành.

Tính chất cơ lý của các mẫu màng trên cơ sở các loại PVA khác nhau đã được khảo

sát bằng cách: tiến hành hòa tan nhựa PVA trong nước, đun hỗn hợp tại 80oC và khuấy

trộn liên tục trong 2 giờ. Sau đó tạo màng trên kính bằng phương pháp cán tráng

(casting). Sau khi màng phơi khô, lấy mẫu đo theo kích thước tiêu chuẩn rồi đem xác

định độ bền kéo đứt, độ dãn dài. Đồng thời, một số tính chất lý hóa của 3 loại nhựa

cũng đã được xác định như: độ nhớt, độ thủy phân, tỷ trọng, khối lượng phân tử, tính

tan.... Kết quả về tính chất cơ, lý của 3 loại mẫu PVA được trình bày trong bảng 3.1.

Bảng 3.1 Một số tính chất cơ lý của 3 loại PVA

STT Tính chất Đơn vị PVA xơ PVA205 PVA 217

1 Độ bền kéo đứt MPa 52,32 21,22 29,52

2 Độ dãn dài % 435,0 80,47 130,85

3 Độ nhớt MPa.s 29,5 20,5 24,5

4 Độ thủy phân % mol 99 86 89

5 Tỷ trọng (20oC/4 oC) - 1,10 1,25 1,31

6 KLPT trung bình g/mol 120 000 40 000 41 000





64

Các loại PVA trên đây được biến tính với tinh bột có sử dụng GA làm chất khâu mạch

và tạo màng theo mục 2.2. Kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của loại PVA khác nhau đến

tính chất màng PVA biến tính tinh bột được trình bày trong bảng 3.2.

Bảng 3.2 Ảnh hưởng của 3 loại PVA đến tính chất cơ lý của màng PVA/TB

ĐK cố định: tỷ lệ PVA/TB = 80/20 PKL (16g/4g); Glyxerin: = 30% (6g)

Hàm lượng GA= 0,3% (1,2ml dung dịch GA5%); Nhiệt độ = 80oC; thời gian 2 giờ;

Thay đổi lần lượt các loại PVA là PVA dạng xơ; PVA 205 và PVA217.

STT Tính chất Màng PVA xơ

/TB

Màng

PVA205/TB

Màng

PVA217/TB

1 Độ bền kéo đứt, [MPa] 27,5 18,5 22,8

2 Độ dãn dài khi đứt, [%] 506,5 102,7 110,6

3 Độ bền kháng thủng, [MPa] 49,5 33,5 40,7

4 Hàm lượng phần gel, [%] 71,2 60,3 65,8

Từ bảng 3.1 và bảng 3.2 cho thấy: màng PVA xơ có tính chất cơ lý cao hơn hai loại

còn lại là màng PVA 217 và PVA 205. Vì vậy, PVA dạng xơ phù hợp và được lựa

chọn cho tổng hợp vật liệu PVA/TB, ứng dụng làm màng sinh học che phủ vết thương,

giữ ẩm, giảm đau cho người bệnh trong xử lý và điều trị các vết thương trên da.

3.1.2. Ảnh hưởng của tinh bột biến tính đến tính chất của vật liệu PVA biến tính

tinh bột

Tất cả các mẫu màng PVA/TB được tổng hợp theo quy trình như đã trình bày ở mục 2.2

trong cùng điều kiện tổng hợp: tỷ lệ PVA/TB = 80/20 PKL; phản ứng tại nhiệt độ 80oC trong

thời gian 3 giờ, tốc độ khuấy là 300 vòng/phút. Ở đây, nghiên cứu được thực hiện với việc

thay đổi loại tinh bột chưa biến tính và tinh bột sau khi biến tính bằng HCl 0,5M được tiến

hành như phần 2.2. Bảng 3.3 trình bày các kết quả đo độ bền cơ lý của sản phẩm màng PVA

biến tính tinh bột.

Bảng 3.3 Ảnh hưởng của tinh bột biến tính đến tính chất của PVA/TB

STT Tính chất cơ lý Màng PVA/tinhbột chưa biến tính

Màng PVA/tinhbột đã biến tính

1 Độ bền kéo, MPa 21,5 27,8

2 Độ dãn dài, % 410,5 502,5

3 Độ bền kháng thủng, MPa 42,3 52,8

4 Hàm lượng phẩn gel, [%] 65,0 72,6

5 Độ hút ẩm sau 15 ngày, [%] 12,3 1,5





65

Từ bảng 3.3 trên cho thấy: màng PVA biến tính với tinh bột đã biến tính có tính chất cơ

lý tốt hơn so với màng PVA với tinh bột không biến tính: cụ thể độ bền kéo tăng

29,3%; độ dãn dài tăng 22,4%; độ bền kháng thủng tăng 24,8%, hàm lượng phần gel

tăng 11,7%, trong khi độ hút ẩm giảm 87,8%. Nguyên nhân là do mạch tinh bột sau khi

biến tính đã bị cắt ngắn, khối lượng phân tử giảm, nên nhiều nhóm chức dễ liên kết với

polyvinyl ancol hơn, làm hàm lượng phần gel của PVA/tinh bột biến tính cao hơn so

với PVA/TB không biến tính. Độ hút ẩm của màng PVA/TB biến tính thấp hơn hẳn so

với PVA/TB không biến tính, điều này chứng tỏ vật liệu PVA/TB biến tính dễ bảo

quản hơn và tránh bị mốc so với PVA/tinh bột không biến tính. Do đó, tinh bột biến

tính bằng phương pháp hóa học đã được sử dụng cho các nghiên cứu tiếp theo.

3.1.3. Ảnh hưởng của các thành phần tham gia phản ứng đến tính chất của màng

PVA biến tính với tinh bột

3.1.3.1. Ảnh hưởng của tỷ lệ PVA/TB

Các mẫu được chế tạo trong cùng điều kiện tổng hợp như đã trình bày ở mục 2.2.a: tại

nhiệt độ 80oC trong thời gian 3 giờ, tốc độ khuấy là 300 vòng/phút. Ở đây, chúng tôi chỉ thay

đổi tỷ lệ của PVA và tinh bột biến tính (TB) lần lượt là 100/0, 95/5, 90/10, 85/15, 80/20, 75/25,

70/30, 60/40, 50/50 phần trọng lượng (PTL). Các mẫu sau khi cán tráng thành màng, và được

phơi khô và cắt tạo mẫu, sau đó được đo độ bền cơ lý, kết quả được trình bày trong bảng 3.4.

Bảng 3.4 Ảnh hưởng của tỷ lệ thành phần PVA /TB đến tính chất cơ lý của màng

PVA biến tính tinh bột

Tên

mẫu

Tỷ lệ thành phần

PVA/TB, [%]

Độ bền kéo

K [MPa]

Độ bền kháng

thủng, [MPa]

Độ dãn dài

[%]

T1 100/0 52,32 77,32 435,0

T2 95/5 32,38 73,50 201,5

T3 90/10 30,52 69,35 185,5T4 85/15 29,98 65,20 172,7

T5 80/20 26,43 64,18 169,0

T6 75/25 20,56 50,25 123,5

T7 70/30 18,41 44,50 111,9

T8 60/40 10,12 33,15 90,5

T9 50/50 8,95 22,59 32,5





66

Kết quả từ bảng 3.4 cho thấy: khi hàm lượng tinh bột tăng lên từ 0 đến 50% khối

lượng, độ bền kéo của vật liệu giảm từ 52,32 MPa xuống 8,95MPa, độ bền kháng thủng

giảm từ 77,32 MPa xuống còn 22,59MPa và độ dãn dài cũng giảm từ 435,0% xuống

còn 32,5 %. Khi hàm lượng tinh bột càng tăng thì độ bền kéo, độ bền kháng thủng và

độ dãn dài càng giảm xuống, nguyên nhân là do khi hàm lượng tinh bột càng tăng thì

khả năng phân tách pha giữa PVA và tinh bột càng lớn nên làm mất đi tính liên kết giữa

các mạch phân tử tinh bột với nhau, đồng thời làm giảm tính liên kết giữa các phân tử

PVA với tinh bột. Tuy nhiên, với hàm lượng tinh bột càng tăng thì khả năng thấm nước

của màng PVA/TB càng tăng, tạo điều kiện thuận lợi cho vết thương khô ráo và mau

hồi phục. Vậy để đảm bảo tính chất cơ lý và khả năng thấm nước của màng PVA/TB

tốt, thỏa mãn yêu cầu về độ bền cơ học chúng tôi chọn tỷ lệ thành phần PVA/TB thích

hợp cho tổng hợp polyme sinh học là 80/20 PKL.

3.1.3.2. Tác động của chất hóa dẻo đến tính chất cơ lý của màng PVA/TB

Một dãy thí nghiệm tổng hợp PVA/TB tiến hành theo mục 2.2.b. Các điều kiện giữ

nguyên không đổi là: tỷ lệ PVA/TB=80/20; hàm lượng GA=0,3% theo tổng PVA+TB, nước

cất 100ml, nhiệt độ 80oC, thời gian 3 giờ. Ở đây chỉ thay đổi các loại hóa dẻo là glyxerin

(Gl), sorbitol (Sb) và polyetyl glycol (PEG) với hàm lượng 30% theo tổng khối lượng PVA

và tinh bột.Sau đó, các mẫu màng được gia công theo kích thước tiêu chuẩn để đưa đi xác

định tính chất cơ lý theo mục 2.4, kết quả được trình bày trong bảng 3.5.

Bảng 3.5 Ảnh hưởng của các loại chất hóa dẻo đến tính chất cơ lý của màng


STT Tính chất Đơn vị Màng

PVA/TB/Gl

Màng

PVA/TB/Sb

Màng

PVA/TB/PEG

1 Độ bền kéo đứt MPa 28,9 26,2 25,3

2 Độ dãn dài khi đứt % 515,9 475,7 392,5

3 Độ bền kháng thủng MPa 53,8 50,4 46,8

4 Độ hút ẩm sau 30 ngày % 5,5 12,6 6,5

Từ bảng 3.5 cho thấy tính chất cơ lý của màng PVA/TB/Gl đều cao hơn so với

màng PVA/TB/Sb và màng PVA/TB/PEG. Do đó, glyxerin sẽ được sử dụng cho các

nghiên cứu tiếp theo.





67

Để khảo sát ảnh hưởng của hàm lượng chất hóa dẻo glyxerin (Gl) tới tính chất của

polyme PVA/TB, các mẫu thí nghiệm được thực hiện cùng điều kiện như mục 2.2.e đã

trình bày. Ở đây chỉ thay đổi thành phần tỷ lệ của Gl trong hỗn hợp lần lượt là 0, 5, 10, 15,

20, 25, 30, 35, 40, 50% tính theo tổng khối lượng của PVA và tinh bột. Kết quả đo độ bền cơ

lý của màng PVA /TB phụ thuộc vào hàm lượng glyxerin được biểu diễn trong hình 3.1.

Hình3.1: Đồthị ảnh hưởng của hàm lượng glyxerin đến độbền kéo, độbền kháng thủng và độ

dãn dài khiđứt của PVA biến tính tinh bột Theo hình 3. 1 cho thấy : khi tăng hàm lượng chất hóa dẻo từ 0 đến 50% khối lượng; độ bền

kéo của vật liệu polyme giảm dần từ 26,43 MPa xuống còn 10,15 MPa, độ bền kháng thủng giảm từ

64,18MPa xuống còn 26,9 MPa. Tuy nhiên độ dãn dài lại khác: khi hàm lượng glyxerin tăng từ 0

đến 30% khối lượng; độ dãn dài tăng lên từ 169,0 đến 548,5%, nếu tiếp tục tăng hàm

lượng glyxerin lên cao hơn 30% khối lượng; độ dãn dài giảm từ 548,5% xuống còn

385,3%. Điều này giải thích như sau: Khi hàm lượng glyxerin thấp các phân tử glyxerin tương hợp tốt

với các mạch đại phân tử của PVA và tinh bột làm các mạch phân tử polyme kéo dài mềm dẻo hơn,đồng thời glyxerin có tác dụng làm hạ nhiệt độ nóng chảy của hỗn hợp xuống, làm PVA và tinh bột

trộn hợp đồng đều hơn, do đó độ dãn dài tăng. Nhưng khi hàm lượng glyxerin càng cao, có nghĩa là

nhiệt độ nóng chảy của hỗn hợp càng giảm, trong khi nhiệt độ phản ứng đang thực hiện tại 80oC, dẫn

đến hỗn hợp phản ứng trong điều kiện quá nhiệt, gây ra đứt các liên kết các phân tử, dẫn đến làm giảm

tính chất cơ lý của vật liệu. Mặt khác, glyxerin lại có nhược điểm là hút ẩm mạnh, đồng thời

chúng khuếch tán làm bề mặt bị nhờn, do đó sử dụng với hàm lượng glyxerin càng nhiều

thì sản phẩm càng nhờn, dính, hút ẩm càng mạnh và tính chất cơ lý càng bị suy giảm theo





68

thời gian. Do đó, với hàm lượng glyxerin là 30% GL thích hợp được sử dụng tổng hợp màng

da nhân tạo PVA/TB.

3.1.3.3. Vai trò của tác nhân khâu mạch đến tính chất cơ lý của màng PVA/TB

3.1.3.3.1. Lựa chọn tác nhân khâu mạch cho tổng hợp PVA biến tính tinh bột

Trong phân tử của PVA và tinh bột có nhiều nhóm hydroxyl, thông thường các tác nhân

khâu mạch sẽ phản ứng với nhóm hydroxyl của cả tinh bột và PVA tạo nên cấu trúc mạng

lưới không gian . Mục đích đưa tác nhân khâu mạch vào nhằm ghép mạch PVA với tinh

bột để tạo liên kết ngang PVA/TB làm tăng độ bền cơ học của vật liệu. Tuy nhiên, hàm

lượng tác nhân khâu mạch vào cần phải tính toán sao cho vừa đủ tạo liên kết ngang cho

mạch PVA/TB, vừa đảm bảo tính an toàn không gây kích ứng cho da. Để tiến hành nghiên

cứu ảnh hưởng của hàm lượng các loại chất khâu mạch tạo lưới đến tính chất cơ lý của

màng polyme PVA/TB ứng dụng làm màng sinh học, các thí nghiệm đã được tiến hành

tổng hợp với các điều kiện phản ứng không đổi như mục 2.2.c, ở đây chỉ thay đổi các loại

chất khâu mạch tạo lưới lần lượt là glutaraldehyt (GA), kalipedisunphat (K 2S2O8) và axit

boric. Sau khi phản ứng tạo lưới kết thúc, sản phẩm ở dạng nhớt được tráng thành màng

(phương pháp casting), màng được sấy khô ở nhiệt độ 40oC dưới điều kiện chân không.

Màng có độ dày 1mm được cắt tạo mẫu theo kích thước tiêu chuẩn và đem đi đo tính chất

cơ lý. Kết quả đo độ bền cơ lý của màng PVA/TB thu được trình bày trong bảng 3.6.

Bảng 3.6: Ảnh hưởng của các chất khâu mạch tạo lưới đến tính chất cơ lý của màng

PVA/TB

Điều kiện: tỷ lệ PVA/TB=80/20; Gl=30% tổng KL PVA+TB; nhiệt độ 80oC; thời gian 3

giờ. GA=0,3%; K 2S 2O8 = 0,3%; axit boric =0,3%.

STT Tính chất cơ lý của

màng

Glutataldehyt

(GA)

Kalipesunphat

(K 2S2O8)

Axit boric

(borax)

1 Độ bền kéo, [MPa] 27,58 26,06 19,8

2 Độ bền kháng thủng,

[MPa]

54,78 54,36 26,5

3 Độ dãn dài, [%] 520,9 436,5 79,3

Từ bảng 3.6 cho thấy: các mẫu được tạo ra trong quá trình tổng hợp PVA biến tính

với tinh bột sắn sử dụng tác nhân khâu mạch tạo lưới glutaraldehyt (GA) cho tính chất cơ

học như độ bền kéo, độ dãn dài, độ bền kháng thủng cao hơn so với sử dụng kalipesunphat

(K 2S2O8), axit boric làm tác nhân khâu mạch. Độ hút ẩm của màng trong trường hợp dùng





69

GA, K 2S2O8 làm tác nhân khâu mạch cao hơn so với màng dùng axit boric làm tác nhân

khâu mạch, nên sau khi chế tạo, màng phải được bảo quản trong túi hút ẩm. Do yêu cầu kỹ

thuật đối với màng sinh học là độ bền cơ học phải cao để đảm bảo che phủ vết thương, nên

tác nhân khâu mạch tạo lưới giữa PVA và tinh bột sắn được chọn thích hợp là GA.

3.1.3.3.2. Ảnh hưởng của hàm lượng GA đến tính chất cơ lý của màng PVA/TB

Để tiến hành nghiên cứu ảnh hưởng của hàm lượng GA đến tính chất cơ lý của PVA

biến tính tinh bột, các điều kiện phản ứng được giữ không đổi: tỷ lệ

PVA/TB/Gl=80/20/30;xúc tác HCl 0,1N=0,05%; nhiệt độ 80oC; thời gian 3 giờ. Hàm

lượng glutaraldehyt được thay đổi lần lượt là: 0,1 đến 0,7% theo tổng khối lượng PVA+

TB. Kết quả đo độ bền cơ lý của màng PVA biến tính tinh bột được trình bày trong bảng

3.7.

Bảng 3.7: Ảnh hưởng của hàm lượng GA đến tính chất cơ lý của màngPVA/TB

Điều kiện: PVA/TB/Gl=80/20/30; nhiệt độ:80oC; thời gian:3 giờ. Hàm lượng chất

xúc tác: 0,05%

Tên

mẫu

Hàm lượng

glutaraldehyt,

[%]

Độ bền kéo

K MPa]

Độ bền kháng

thủng, [MPa]

Độ dãn dài

[%]

Độ hút ẩm,

sau 30

ngày, [%]

GA1 0,0 20,50 42,04 548,5 9,8

GA2 0,1 23,55 49,55 530,9 7,5

GA3 0,2 25,76 50,98 525,8 5,2

GA4 0,3 27,58 54,78 520,9 3,8

GA5 0,4 26,95 55,28 518,5 6,5

GA6 0,5 26,89 58,23 517,7 7,2

GA7 0,6 26,25 48,38 555,8 8,9

GA8 0,7 25,28 45,08 603,9 9,3

Từ bảng 3.7 cho thấy: khi hàm lượng GA tăng từ 0 đến 0,3%, độ bền kéo đứt tăng

từ 20,5 MPa lên 27,58MPa, độ bền kháng thủng tăng từ 42,04 MPa lên 54,78 MPa, còn độ

dãn dài giảm dần từ 548,5% xuống 520,9%. Nguyên nhân là do glutaraldehyt đóng vai trò

liên kết ngang tạo mạng lưới không gian giữa polyvinylancol với tinh bột làm độ bền kéo,

độ bền kháng thủng tăng. Tuy nhiên khi hàm lượng GA tăng lên từ 0,3 đến 0,7%, độ bền





70

kéo và độ bền kháng thủng lại giảm xuống còn lần lượt là: 25,28MPa; 45,08MPa; trong

khi đó độ dãn dài lại tăng lên 603,9%. Nguyên nhân là do khi hàm lượng glutaraldehyt tăng

trên 0,3%, lượng cồn và nước trong hỗn hợp dung dịch glutaraldehyt cũng tăng, nên đã xen

vào mạch phân tử làm các mạch đại phân tử mềm dẻo hơn đồng thời một phần GA sẽ tác

dụng với các phân tử glyxerin và ancol để tạo các mạch có khối lượng phân tử không cao.

Mạch phân tử dạng oligome này tồn tại trong màng PVA/TB đã làm suy giảm tính chất cơ

lý của chúng. Khi tăng hàm lượng GA tại 0,3% độ hút ẩm của màng nhỏ nhất là 3,8%. Vì

vậy, hàm lượng GA thích hợp được sử dụng để tổng hợp vật liệu PVA/TB là 0,3%.

3.1.3.4. Vai trò của chất xúc tác đến tính chất cơ lý màng PVA/TB

3.1.3.4.1. Lựa chọn xúc tác

Để phản ứng ghép mạch giữa PVA và tinh bột được diễn ra với tốc độ nhanh và

thuận lợi hơn, chất xúc tác axit HCl hay H2SO4 thường được cho thêm vào dung dịch

glutaraldehyt, nhằm thúc đẩy phản ứng diễn ra nhanh hơn và thúc đẩy phản ứng axetal hóa

giữa GA với PVA và tinh bột chuyển dịch theo chiều thuận để ghép mạch PVA với tinh

bột. Tuy nhiên lượng xúc tác đưa vào cũng cần phải tính toán sao cho vừa đủ tạo liên kết

ngang cho mạch PVA/TB, vừa đảm bảo không gây ảnh hưởng đến các tính chất khác của

màng.

Để tiến hành nghiên cứu ảnh hưởng của hàm lượng của các loại chất xúc tác đến

tính chất cơ lý của màng polyme PVA/TB, một dãy thí nghiệm được tiêu chuẩn giữ

nguyên điều kiện phản ứng, chỉ thay đổi loại xúc tác. Sau khi tạo mẫu, màng được để khô

tự nhiên và đem đi đo tính chất cơ lý. Kết quả thu được trình bày trong hình 3.2.

Hình 3.2. Ảnh hưởng của loại xúc tác đến tính chất của cơ lý của màng PVA/TB

0

100

200

300

400

500

600

Độ bền kéo,MPa

Độ bền khángthủng, MPa

Độ dãn dài. %

29.8353.38

519.6

23.8 42.5

365.9

Xúc tác HCl

Xúc tác H2SO4





71

Từ hình 3.2 cho thấy: Khi dùng HCl làm xúc tác, vật liệu PVA/TB có độ bền kéo,

độ bền kháng thủng và độ dãn dài đều cao hơn so với khi dùng H2SO4. Nguyên nhân là do

khi dùng axit HCl, H2SO4 ở cùng nồng độ (H2SO4 phân li 2 ion H+ , còn HCl phân li 1

ion H+) nên phản ứng phụ giữa các phân tử thấp xảy ra song song với phản ứng tạo lưới

giữa PVA với tinh bột bằng glutaraldehyt. Mặt khác, H2SO4 phản ứng cũng tỏa nhiệt làm

nhiều phản ứng nhanh xảy ra cùng lúc, dẫn đến rất khó điều chỉnh phản ứng tạo polyme

lưới có cấu trúc không gian sử dụng GA làm liên kết ngang. Vì vậy, HCl được sử dụng làm

tác nhân xúc tác cho phản ứng tạo màng PVA/TBbt.

3.1.3.4.2. Ảnh hưởng của hàm lượng xúc tác HCl

Để tiến hành nghiên cứu ảnh hưởng của hàm lượng chất xúc tác HCl đến tính chất cơ lý

của màng polyme PVA/TB, các điều kiện phản ứng được giữ nguyên, ở đây chỉ thay đổi

nồng độ HCl từ 0,01đến 0,05 % theo tổng khối lượng PVA và tinh bột. Kết quả đo độ

bền cơ lý của màng PVA biến tính tinh bột được trình bày trong hình 3.3.

Hình 3.3 Ảnh hưởng của hàm lượng chất xúc tác HCl đến tính chất cơ lý của


Từ hình 3.3 cho thấy: khi hàm lượng HCl tăng từ 0 đến 0,05%, độ bền kéo đứt tăng

từ 24,32 MPa lên 29,25MPa, độ bền kháng thủng tăng từ 47,73MPa lên 55,88MPa và độ

dãn dài tăng từ 348,5 % lên 522,8%. Nguyên nhân là do HCl làm tăng tốc độ phản ứng tạomạng lưới không gian giữa polyvinylancol với tinh bột nên làm độ bền kéo, độ bền kháng





72

thủng tăng. Tuy nhiên khi hàm lượng HCl tăng lên từ 0,05đến 0,09% , độ bền kéo, độ bền

kháng thủng và độ dãn dài lại giảm nhẹ. Nguyên nhân là do khi hàm lượng HCl tăng nhiều

làm phản ứng không êm dịu, và cũng làm các phản ứng phụ giữa PVA với PVA, một phần

do tác dụng của HCl là cắt mạch tinh bột, các đoạn mạch tinh bột có thể tái kết hợp lại để

các mạch có khối lượng phân tử không cao, hậu quả là làm giảm đi tính chất cơ lý. Vì vậy,

hàm lượng HCl thích hợp được sử dụng để tổng hợp polyme PVA/TB là 0,05%.

3.1.4. Các điều kiện phản ứng tổng hợp PVA biến tính tinh bột

3.1.4.1. Nhiệt độ phản ứng để tổng hợp PVA biến tính tinh bột

Nhiệt độ phản ứng đóng vai trò quan trọng trong các phản ứng tổng hợp hữu cơ, nó

quyết định đến tốc độ phản ứng, nếu nhiệt độ thấp quá làm phản ứng diễn ra chậm nên mất

nhiều thời gian hiệu quả không cao, nếu nhiệt độ cao quá dẫn đến phản ứng diễn ra mạnh

quá, không êm dịu, hay dẫn đến quá nhiệt cục bộ cũng làm ảnh hưởng đến tính chất cơ lý

của màng PVA/TB. Do đó, trong bất cứ phản ứng tổng hợp hữu cơ nào cũng phải được tiến

hành khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ đến quá trình phản ứng tổng hợp và đến tính chất

của sản phẩm tạo thành. Để khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ đến phản ứng tạo lưới để tạo

màng PVA/TBbt, các điều kiện phản ứng được giữ nguyên không thay đổi, ở đây chúng tôi

chỉ thay đổi nhiệt độ phản ứng từ 60-100oC, Kết quả đo độ bền cơ lý của màng PVA biến

tính tinh bột được trình bày trong bảng 3.8.

Bảng 3.8 Ảnh hưởng của nhiệt độ đến tính chất cơ lý của màng PVA/TB

Mẫu Nhiệt độ

phản ứng, oC

Độ bền kéo

K MPa]

Độ bền kháng

thủng, [MPa]

Độ dãn dài

[%]

N11 60 - - -

N21 70 23,59 42,94 428,5

N31 80 27,80 54,79 520,5 N41 90 26,36 50,28 396,8

N51 100 25,58 45,78 347,3

Từ kết quả bảng 3.8 cho thầy: khi nhiệt độ phản ứng < = 60oC phản ứng không xảy

ra do chưa đạt đến nhiệt độ hòa tan PVA xơ. Khi nhiệt độ tăng từ 70oC đến 80oC phản

ứng xảy ra êm dịu, tốc độ phản ứng tăng lên làm phản ứng khâu mạch diễn ra nhanh, đồng

đều do đó tính chất cơ lý của vật liệu PVA/TB tăng. Cụ thể: độ bền kéo tăng từ 23,59

MPa lên 27,80MPa; độ bền kháng thủng tăng từ 42,94MPa lên 54,79MPa, độ dãn dài





73

tăng từ 428,5% lên 520,5%. Tuy nhiên tiếp tục tăng nhiệt độ phản ứng lên, tính chất cơ lý

của màng da nhân tạo trên cơ sở PVA biến tính với tinh bột giảm. Cụ thể: độ bền kéo

giảm từ 27,8MPa xuống 25,58MPa; độ bền kháng thủng giảm từ 54,79MPa xuống

45,78MPa; độ dãn dài giảm từ 520,5% xuống 347,3%. Nguyên nhân là do nhiệt độ phản

ứng cao làm phản ứng diễn ra mạnh, khó điều chỉnh tốc độ phản ứng, nhiều phản ứng xảy

ra cùng lúc nên khó điều khiển phản ứng khâu mạch PVA với tinh bột. Vì vậy, nhiệt độ

thích hợp dùng để khâu mạch tạo lưới PVA với tinh bột sử dụng tác nhân tạo lưới

glutaraldehyt trong quá trình tổng hợp màng PVA/TB là 80oC.

3.1.4.2. Thời gian phản ứng để tổng hợp PVA biến tính tinh bột

Thời gian phản ứng cũng đóng vai trò quan trọng đến khối lượng phân tử cấu trúc

phân tử cũng như mức độ tạo lưới của polyme. Nếu thời gian phản ứng quá ngắn dẫn

đến quá trình tạo lưới chưa triệt để, khối lượng phân tử trung bình giữa các nút mạng

chưa đạt yêu cầu, cấu trúc mạng lưới của phân tử thưa thớt, chưa chặt chẽ nên tính chất

cơ lý của vật liệu sẽ thấp. Nếu thời gian duy trì phản ứng quá lâu cũng làm ảnh hưởng

đến tính chất vật liệu, hiệu quả kinh tế và dẫn đến có nhiều phản ứng phụ xảy ra cùng

một lúc. Do đó, trong bất cứ phản ứng tổng hợp hữu cơ nào cũng phải được tiến hành

khảo sát ảnh hưởng của thời gian đến quá trình phản ứng tổng hợp và đến tính chất của

sản phẩm tạo thành.

Để khảo sát ảnh hưởng của thời gian đến phản ứng tổng hợp vật liệu PVA biến tính

với tinh bột, các điều kiện phản ứng được giữ nguyên không thay đổi: tỷ lệ

PVA/TB/Gl=80/20/30; GA=0,3% theo khối lượng PVA/TB xúc tác 0,05%, nhiệt độ

80oC. Ở đây, thời gian phản ứng sau khi cho dung dịch GA cho vào hỗn hợp PVA, tinh

bột và glyxerin đồng nhất được thay đổi theo thứ tự từ 1 giờ; 1,5 giờ; 2 giờ, 2,5 giờ; 3

giờ; 3,5 giờ và 4 giờ. Phản ứng xong, tiến hành tráng màng và sấy khô, màng thu được

có độ dày 1mm được cắt tạo mẫu theo tiêu chuẩn và đem đi đo độ bền kéo, độ bềnkháng thủng và độ giãn dài. Kết quả đo độ bền cơ lý của màng trên cơ sở PVA/TB

được biểu diễn trên hình 3.4.





74

Hình 3.4 Ảnh hưởng của thời gian đến tính chất của màng PVA/TB

Từ hình 3.4 cho thấy: khi thời gian phản ứng tăng từ 1 giờ lên 3 giờ , độ bền kéo tăng

từ 21,5MPa lên 29,58 MPa, độ bền kháng thủng tăng từ 40,8MPa lên 54,78MPa và độ

dãn dài tăng từ 210,9% lên 520,3%. Tiếp tục tăng từ 3giờ đến 4 giờ, tính chất cơ lý

màng PVA/TB giảm, cụ thể là: độ bền kéo giảm từ 29,58MPa xuống 23,9MPa, còn độ

bền kháng thủng giảm từ 54,78MPa xuống 43,7MPa và độ dãn dài giảm từ 520,3%

xuống 438,4%. Vì vậy, thời gian thích hợp để tổng hợp màng da nhân tạo trên cơ sở

PVA biến tính với tinh bột là 3 giờ, nguyên nhân là do ở thời gian này phản ứng khâu

mạch tạo lưới diễn ra triệt để làm tính chất cơ lý của màng cao nhất.

3.1.4.3. Tốc độ khuấy để tổng hợp PVA biến tính tinh bột

Để khảo sát ảnh hưởng của tốc độ khuấy đến phản ứng tổng hợp vật liệu PVA biến

tính với tinh bột, các điều kiện phản ứng được giữ nguyên không thay đổi: tỷ lệ

PVA/TB =80/20 PKL, hàm lượng chất hóa dẻo 30%KL của PVA+tinh bột, hàm lượng

GA 0,3%KL PVA+tinh bột, ở đây chúng tôi chỉ thay đổi tốc độ khuấy phản ứng trong

khoảng từ 50 vòng/phút đến 500 vòng/phút. Sau khi kết thúc phản ứng, tiến hành tráng

màng và để khô tự nhiên, màng thu được có độ dày 1mm được cắt tạo mẫu theo tiêu

chuẩn và đem đi đo độ bền kéo, độ bền kháng thủng và độ giãn dài. Kết quả đo độ bền

cơ lý của màng PVA/TB được trình bày trong hình 3.5.





75

Hình 3.5 Ảnh hưởng của tốc độ khuấy đến tính chất cơ lý của màng PVA/TB

Từ đồ thị hình 3.5 cho thấy: khi tốc độ khuấy tăng từ 100 vòng/phút lên 400

vòng/phút, tính chất cơ lý của màng PVA/TB tăng, cụ thể là: độ bền kéo tăng từ

21,59MPa lên 29,7MPa; độ bền kháng thủng tăng từ 42,04MPa lên 55,35MPa và độ

dãn dài tăng từ 268,5% lên 520,8%. Tiếp tục tăng tốc độ khuấy phản ứng từ 400

vòng/phút lên 500 vòng/phút, tính chất cơ lý của màng PVA/TB có xu hướng giảm: độ

bền kéo giảm từ 29,7MPa xuống 26,2MPa, độ bền kháng thủng giảm từ 55,35MPa

xuống 43,58MPa, độ dãn dài giảm từ 520,8% xuống còn 465,8%. Nguyên nhân là do ở

tốc độ khuấy cao quá, phản ứng khâu mạch diễn ra dưới áp lực quá mạnh làm đứt các

liên kết khâu mạch, tốc độ khuấy quá cao làm xuất hiện nhiều bọt nên tính chất cơ lý

của màng giảm. Vì vậy, ở tốc độ khuấy 400 vòng/phút phản ứng tổng hợp màng

PVA/TB cho độ bền cơ học cao nhất nên được chọn để tổng hợp màng PVA/TB

3.1.5. Các điều kiện tối ưu tổng hợp màng PVA biến tính tinh bột.

Từ kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của các thành phần tham gia phản ứng (tỷ lệ

PVA/TB; hàm lượng glyxerin; hàm lượng glutaraldehyt, xúc tác...) và của các điều

kiện phản ứng tạo lưới (nhiệt độ, thời gian, tốc độ khuấy...) đến tính chất cơ lý của

màng PVA/TB như đã trình bày tại các mục từ 3.1.1 đến 3.1.4, có thể tổng hợp các





76

điều kiện phản ứng thích hợp cho quá trình tổng hợp polyme trên cơ sở PVA biến tính

với tinh bột như sau:

Bảng 3.9 Các điều kiện tổng hợp PVA biến tính tinh bột

STT Điều kiện Đơn vị Giá trị

I. Các thành phần tham gia tổng hợp

1 PVA xơ %KL 80

2 Tinh bột sắn % KL 20

3 Chất hóa dẻo glyxerin (theo tổng khối

lượng của PVA +TB)

% KL 30

4 Glutaraldehyt (GA) (theo tổng khối lượng

của PVA +TB)

% KL 0,3

5 Chất xúc tác HCl 0,1N (theo tổng khối

lượng của PVA +TB)

% KL 0,05

II. Các điều kiện phản ứng

6 Nhiệt độ phản ứng oC 80

7 Thời gian để phản ứng Giờ 3

8 Tốc độ khuấy vòng/phút 400

3.2. ĐẶC TRƯNG CẤU TRÚC CỦA POLYVINYL ANCOL (PVA) BIẾN TÍNH

TINH BỘT

3.2.1. Phổ hồng ngoại của màng PVA biến tính tinh bột

Phổ hồng ngoại (IR) của tinh bột sắn và màng polyme PVA/TB được ghi lại trên

phổ đồ hình 3.6 và hình 3.7.





77

Hình 3.6 Phổ IR của PVA

Hình 3.7 Phổ hồng ngoại của màng PVA biến tính tinh bột

Trên hình 3.6 phổ hồng ngoại của PVA cho các đỉnh đặc trưng tại: các píc ở bước sóng

3407,7 cm-1 đặc trưng cho dao động hóa trị của liên kết OH; các píc ở bước sóng 2904,7

cm-1

; 1443,2 cm-1

và 1237,4 cm-1

đặc trưng cho dao động hóa trị của liên kết CH2, píc ở





78

bước sóng 1143,7 cm-1 đặc trưng cho dao động hóa trị của liên kết C-C; píc ở bước sóng

1096,5 cm-1 đặc trưng cho dao động hóa trị của liên kết C-O.

Trên phổ đồ thu được từ hình 3.7 cho ta thấy các píc ở bước sóng 3436,7 cm-1 đặc

trưng cho các dao động hóa trị của liên kết OH, các píc ở bước sóng 2917,7cm-1 và 1468,3

cm-1 đặc trưng cho các dao động hóa trị biến dạng của liên kết CH2, các píc ở bước sóng

1728,5 cm-1 và 1570,9 cm-1 đặc trưng cho các dao động hóa trị biến dạng của liên kết

cacbonyl C=O, các píc ở bước sóng 1299,0 cm-1 đặc trưng cho các dao động hóa trị của

liên kết C-H.

So sánh các phổ cho thấy: có sự chuyển dịch của các píc đặc trưng cho các dao động biến

dạng của các liên kết nhóm chức, nguyên nhân là do các phân tử tinh bột và các chất phụ

gia xen vào giữa các mạch phân tử PVA. Tại phổ hồng ngoại PVA/TB xuất hiện đỉnh píc

có píc có bước sóng 1728,8 cm-1 đặc trưng cho nhóm aldehyt (CHO), điều này chứng tỏ

glutaraldehyt đã tham gia phản ứng tạo liên kết ngang giữa PVA với tinh bột. Nguyên

nhân là do glutaraldehyt (GA) có khả năng hình thành các liên kết hemiaxetal với nhóm

hydroxyl có trong PVA và tinh bột để tạo ra một mạng lưới có liên kết chặt chẽ giữa các

mắt xích trong mạch polyme.

3.2.2. Kết quả phân tích cộng hưởng từ hạt nhân của màng PVA/TB

Phổ cộng hưởng từ (NMR) thường được sử dụng để phát hiện các mối liên kết mất đi hoặc

hình thành nhằm giải thích các phản ứng hóa học đã xảy ra. Kết quả phân tích phổ 1H-

NMR của màng PVA và màng trên cơ sở PVA biến tính tinh bột được trình bày trên hình

3.8 và hình 3.9.

Hình 3.8 Phổ 1 H- NMR của PVA





79

Hình 3.9 Phổ 1 H- NMR của màng PVA/TB

Từ hình 3.8 phổ cộng hưởng từ hạt nhân 1H-NMR của PVA cho thấy: Các tín hiệu

có độ chuyển dịch hóa học 1,5-1,67 ppm đặc trưng cho proton trong nhóm liên kết –CH3.

Các tín hiệu có độ chuyển dịch hóa học 1,86-2,02 ppm đặc trưng cho proton trong nhóm

liên kết –CH2. Nhóm tín hiệu có độ dịch chuyển hóa học từ 3,9 3,95 ppm đặc trưng cho proton trong nhóm -CH.

Từ hình 3.9 phổ cộng hưởng từ hạt nhân 1H-NMR của PVA/TB cho thấy: nhóm

tín hiệu có độ dịch chuyển hóa học từ 1,46 2,04 ppm đặc trưng cho proton trong nhóm –

CH3. Các nhóm tín hiệu có độ dịch chuyển hóa học trong khoảng từ 3,8 4,7 ppm đặc

trưng cho proton trong nhóm –CH. Các tín hiệu có độ chuyển dịch hóa học 1,89-2,04 ppm

đặc trưng cho proton trong nhóm liên kết –CH2. Đặc biệt xuất hiện 3 nhóm tín hiệu liên

tiếp có độ chuyển dịch hóa học trong khoảng 3,45-3,70 ppm đặc trưng cho proton trongnhóm–CH2 –CH2 –CH2- của glutaraldehyt (OCH-CH2-CH2-CH2-CHO). Điều này chứng tỏ

trong cấu trúc phân tử vật liệu PVA/TB xuất hiện liên kết ngang glutaraldehyt có tác dụng

khâu mạch tạo lưới giữa mạch phân tử PVA với tinh bột.

3.2.3. Phân tích phổ XRD của màng PVA/TB

Kết quả phân tích phổ nhiễu xạ tia X (XRD) của PVA, tinh bột và vật liệu trên cơ

sở PVA biến tính tinh bột được trình bày trên hình 3.10, hình 3.11 và hình 3.12.





80

Hình 3.10 Phổ XRD của PVA

Hình 3.11 Phổ XRD của tinh bột





81

Hình 3.12 Phổ XRD của vật liệu màng trên cơ sở PVA biến tính tinh bột

Từ hình 3.10, 3.11 và 3.12 cho thấy: trên phổ XRD của PVA có các đỉnh píc ở

20,4o; 22,5o và 28,6o trong đó píc ở góc nhiễu xạ 20,4o có cường độ mạnh nhất. Trên phổ

XRD của tinh bột có các píc có cường độ mạnh ở 15o, 17o, 18o và 23o. Trên phổ XRD của

màng PVA/TB chỉ có píc tại 19,6o cho đỉnh cao nhất, có cường độ mạnh nhất và trên phổ

cũng không có đỉnh píc tương ứng với các góc nhiễu xạ của tinh bột. Điều này chứng tỏ

các tinh thể của màng PVA/TB đã được hình thành trên cơ sở PVA và tinh bột. So sánh 2

phổ XRD của PVA và màng PVA/TB cho thấy: cường độ píc đặc trưng của màng PVA/TB

tại góc nhiễu xạ 19,6o thấp hơn so với cường độ píc đặc trưng của màng PVA tại góc nhiễu

xạ 20,4o, nguyên nhân là do tinh bột đã xen vào các mạch phân tử PVA làm giảm cường độ

píc, nhưng đã làm tăng độ rộng của píc so với PVA và tinh bột riêng rẽ.

3.2.4. Phân tích nhiệt DSC và TGA của màng PVA/TB

Phương pháp này được áp dụng để xác định nhiệt độ thủy hóa, nhiệt độ nóng chảy

và nhiệt độ phân hủy của vật liệu. Để khảo sát tính chất nhiệt của màng PVA/TB, các mẫu

được đo bằng phương pháp phân tích nhiệt vi sai quét (DSC), kết quả được trình bày trên

hình 3.13 đến hình 3.16.





82

Hình 3.13 Phân tích nhiệt DSC của PVA

Hình 3.14 Phân tích nhiệt TGA của PVA





83

Hình 3.15 Phân tích nhiệt DSC của màng PVA biến tính tinh bột

Hình 3.16 Phân tích nhiệt TGA của PVA biến tính tinh bột

Từ hình 3.13 và 3.14 - phổ đồ phân tích nhiệt DSC và TGA của PVA cho thấy:

nhiệt độ hoá thủy tinh của PVA trong khoảng 78 - 79oC, khoảng nhiệt độ chảy mềm của

PVA là 210-230oC, khi nhiệt độ > 240 oC, xảy ra quá trình phân hủy nhiệt của PVA, khối

lượng giảm nhanh và đến nhiệt độ khoảng gần 450oC thì quá trình thu nhiệt của PVA mạnh

dẫn đến phân hủy nhiệt gần hết .

Từ hình 3.15 và 3.16 - phổ đồ phân tích nhiệt TG-DSC của màng polyme PVA/TB

cho thấy: khoảng nhiệt độ hóa thủy tinh của màng PVA biến tính tinh bột giảm xuống còn





84

là 74 - 75oC, khoảng nhiệt độ chảy mềm là 190o – 210oC; khi nhiệt độ > 220 oC thì xảy ra

quá trình phân hủy polyme PVA/TB và đến nhiệt độ trên 400oC thì màng PVA/TB cũng

xảy ra quá trình thu nhiệt mạnh dẫn đến phân hủy nhiệt gần hết.

3.3. MỐI LIÊN HỆ GIỮA CẤU TRÚC MẠNG LƯỚI SỬ DỤNG CHẤT KHÂU

MẠCH GLUTARALDEHYT ĐẾN TÍNH CHẤT CƠ LÝ CỦA MÀNG PVA

BIẾN TÍNH TINH BỘT

3.3.1. Sự phụ thuộc của mật độ khâu mạch, khối lượng phân tử giữa các nút lưới và

kích thước lưới vào hàm lượng GA

Mật độ khâu mạng (n), khối lượng phân tử trung bình giữa các nút mạng lưới (Mc)

và kích thước lưới (ξ) được xác định theo phương pháp ngâm trương nở bão hòa (ở nhiệt

độ phòng) như đã trình bày trong mục 2.5.2.1. Bảng 3.10 trình bày kết quả ảnh hưởng của

hàm lượng glutaraldehyt đến mật độ khâu mạch và khối lượng phân tử trung bình giữa các

nút mạng.

Bảng 3.10 Ảnh hưởng của hàm lượng glutaraldehyt đến mật độ khâu mạch và

khối lượng phân tử trung bình giữa các nút mạng

Tên

mẫu

Hàm lượng GA

theo khối lượng

PVA+TB, [%]

Mật độ khâu

mạng,

n x 104 [mol/cm3]

Khối lượng phân tử

trung bình giữa các

nút mạng, Mc[g/mol]

Kích thước

lưới,

ξ (Ao)

M1 0,1 0,706 8985 513

M2 0,2 1,355 4680 486

M3 0,3 3,258 1950 227

M4 0,4 4,682 1355 143

M5 0,5 5,194 1220 105

M6 0,6 5,935 1070 98

Sự phụ thuộc của khối lượng phân tử trung bình giữa hai nút lưới (Mc) và kích

thước lưới (ξ) được biểu thị rõ nét hơn trên hình 3.17.





85

Hình 3.17 Sự phụ thuộc khối lượng phân tử trung bình giữa hai nút lưới và

kích thước lưới vào hàm lượng GA

Từ đồ thị hình 3.17 biểu diễn sự phụ thuộc của KLPTTB giữa 2 nút Mc và kích

thước lưới cho thấy khi hàm lượng GA tăng từ 0,1% lên 0,3%, khối lượng phân tử giữa

hai nút mạng giảm nhanh từ 8985 g/mol xuống 1950 g/mol, kích thước lưới giảm nhanh từ513Ao xuống 227Ao. Khi tiếp tục tăng hàm lượng GA từ 0,3% lên 0,6% khối lượng phân

tử giữa 2 nút mạng của màng PVA/TB giảm chậm dần từ 1950g/mol xuống 1070g/mol và

kích thước lưới giảm từ 227 Ao xuống 98Ao.

Trên cơ sở những kết quả từ bảng 3.10, hình 3.17 kết hợp với tính chất cơ lý tại

bảng 3.7 ở mục 3.1.3.3 có thể xây dựng được mối quan hệ giữa cấu trúc và tính chất đối

với màng PVA/TB tạo lưới bằng glutaraldehyt như sau:

Với hàm lượng tăng lên của chất tạo lưới glutaraldehyt (GA), mật độ phân phốilưới (hay còn gọi là mật độ khâu mạng) tăng theo. Mật độ khâu mạng càng cao thì khối

lượng phân tử trung bình giữa hai nút mạng (Mc) càng giảm thì kích thước trung bình giữa

các mắt lưới cũng giảm theo. Kết quả này là phù hợp với những nghiên cứu trước đây về

cấu trúc - tính chất các polyme lưới (networking polymer). Đối với các cấu trúc lưới lý

tưởng, các biến thiên trên thường theo quy luật tuyến tính, nếu các phản ứng tạo lưới xảy ra

trên cơ sở mạch polyme có 2 nhóm chức ở cuối mạch và chất tạo lưới 4 chức theo cơ chế

đồng đa tụ. Đối với màng PVA/TB, tuy không thể đạt được đến cấu trúc lưới lý





86

tưởng,nhưng việc hình thành cấu trúc mạng lưới và các biến thiên tính chất như trên là tuân

theo quy luật về lý thuyết các polyme lưới.

Kết quả nghiên cứu trên đây là góp phần vào việc xây dựng mối quan hệ giữa cấu

trúc và tính chất các polyme trên cơ sở hệ nhựa PVA và tinh bột biến tính.

3.3.2. Mối quan hệ giữa khối lượng phân tử trung bình giữa các nút lưới và khối

lượng riêng của polyme lưới PVA/TB

Để nghiên cứu ảnh hưởng của KLPT trung bình giữa hai nút lưới (Mc) tới khối

lượng riêng của polyme lưới tạo thành, một loạt các mẫu màng PVA biến tính tinh bột đã

được tổng hợp theo quy trình ở mục 2.2 để tạo các mẫu có KLPT trung bình giữa các nút

lưới khác nhau. Xác định khối lượng riêng của mẫu màng theo mục 2.5.3 đã trình bày ở

phần thực nghiệm.Kết quả nghiên cứu mối quan hệ của KLPT trung bình giữa các nút lưới

đến khối lượng riêng của polyme lưới tạo thành được trình bày trong bảng 3.11.

Bảng 3.11 Ảnh hưởng của KLPT trung bình giữa các nút lưới đến độ kết tinh và khối

lượng riêng của polyme lưới

TTKLPT trung bình giữa các nút

lưới, [g/mol]Khối lượng riêng [g/cm3]

KL1 8985 1,285

KL2 4680 1,300

KL3 1950 1,320

KL4 1355 1,325

KL5 1220 1,326

KL6 1070 1,328

Kết quả ở bảng 3.11 cho thấy: khi KLPT trung bình giữa các nút lưới giảm từ

8985g/mol xuống 1070g/mol, khối lượng riêng của màng PVA/TB tăng từ 1,285g/cm3 lên

1,328g/cm3. Nguyên nhân là do khi KLPT trung bình các nút lưới giảm, mật độ phân tử

trong một đơn vị thể tích tăng lên, nên khối lượng phân tử trong một đơn vị thể tích cũng

tăng lên.

3.3.3. Mối tương quan giữa tính chất thẩm thấu hơi nước của màng PVA/TB với hàm

lượng tác nhân khâu mạch GA

Màng PVA và màng PVA/TB có chiều dày đồng nhất 100 ± 5µm được dán bằng keo

dính chặt lên miệng dụng cụ đo có chứa chất hút ẩm P2O5 rồi được đặt vào bình kín chứa





87

dung dịch KNO3 bão hòa (nhằm tạo môi trường có độ ẩm không đổi 95%). Xác định khối

lượng của P2O5 sau 1 giờ, 2 giờ, 3 giờ, 4 giờ và 5 giờ ở môi trường độ ẩm 95%. Xây dựng

đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc khối lượng hơi nước thẩm thấu qua màng theo thời gian, sau

đó xác định góc α của đoạn thẳng tuyến tính. Độ thẩm thấu hơi nước qua màng polyme là

khối lượng hơi nước đi qua 1 cm2 diện tích màng trong 1 giờ và bằng tgα (g/cm2.h). Bảng

3.12 là kết quả đo độ thẩm thấu hơi nước qua màng PVA/TB ứng với các hàm lượng tác

nhân khâu mạch GA khác nhau.

Bảng 3.12 Mối tương quan giữa tính chất thẩm thấu hơi nước của màng PVA/TB với

hàm lượng GA

Tên

mẫu

Thành phần Hàm lượng GA theo khối

lượng PVA + TB, [%]

Độ thẩm thấu hơi nước,

[g/cm

2

.h]TT1 PVA 0,0 0,59.10-4

TT2 PVA/TB/GL/GA 0,1 2,83.10-4

TT3 PVA/TB/GL/GA 0,2 2,96.10-4

TT4 PVA/TB/GL/GA 0,3 3,15.10-4

TT5 PVA/TB/GL/GA 0,4 3,02.10-4

TT6 PVA/TB/GL/GA 0,5 2,98.10-4

TT7 PVA/TB/GL/GA 0,7 1,57.10-4

TT8 PVA/TB/GL/GA 1,0 1,14.10-4

Từ bảng 3.12 cho thấy: Đối với màng PVA khả năng thẩm thấu hơi nước thấp hơn

rất nhiều so với màng PVA biến tính tinh bột sắn sử dụng glutaraldehyt làm tác nhân tạo

lưới, điều này cho thấy màng PVA/TB cấu trúc dạng mạng lưới, xốp có khả năng thẩm

thấu hơi nước tốt hơn. Khi hàm lượng GA tăng từ 0,1% lên 0,3%, độ thẩm thấu hơi nước

của màng PVA/TB tăng từ 2,83.10-4 g/cm2.h lên 3,15.10-4g/cm2.h. Điều này chứng tỏ khi

hàm lượng GA tăng thúc đẩy phản ứng khâu mạch với độ tạo lưới cao hơn làm các đoạn

mạch kém linh động hơn nên độ thẩm thấu hơi nước của màng PVA/TB tăng. Tuy nhiên,

khi tiếp tục tăng hàm lượng GA lên từ 0,3% lên 1,0%, độ thẩm thấu hơi nước của màng

PVA/TB lại có xu hướng giảm từ 3,15.10-4 g/cm2.h xuống 1,14.10-4g/cm2.h. Nguyên nhân

là do khi hàm lượng GA tăng nhiều nên cấu trúc mạng lưới dày đặc, làm cho khả năng hơi

nước xen vào giữa các nút mạng giảm đi, do đó khả năng thẩm thấu hơi nước kém đi.





88

3.3.4. Hệ số khuyếch tán axit salisilic của màng PVA/TB

Hệ số khuếch tán axit salicylic được xác định bằng cách tính toán và tìm ra nồng độ axit

salicylic tại 2 khoang thử nghiệm như trình bày trong 2.5.5. Màng PVA/TB dày 0,2 mm

được tổng hợp theo tỷ lệ PVA/TB/Gl=80/20/30, hàm lượng GA 0,3%; hàm lượng xúc tác

HCl0,05% theo tổng KL của PVA+TB dùng để ngăn 2 khoang. Ở khoang đầu tiên chứa

10ml dung dịch SA(8mg/10ml), ở khoang thứ hai chứa 100ml nước cất. Sau đó, khoang

thứ nhất hạ xuống sao cho màng polyme chạm đúng chất lỏng khoang thứ hai. Hệ thống

được đặt trong một chậu nước có nhiệt độ không đổi (30oC). Sau khoảng 2 giờ, Một pipet

được dùng để lấy mẫu hút 0,5ml dung dịch từ khoang thứ nhất và 1ml mẫu từ khoang thứ

hai. Các mẫu thu hồi được thay thế bằng nước cất.

Sau đó, mẫu được đưa đi phân tích bằng máy quang phổ hấp thụ Cintra 40 UV-

Visible Spectrometer GBC (Canada) ở bước sóng 294nm để xác định nồng độ SA trong

các khoang. Sau khi đo được nồng độ SA dựa vào công thức trình bày trong 2.5.5 để xác

định hệ số khuếch tán SA. Kết quả xác định hàm lượng salycilic tại khoang 1 và khoang

2 theo thời gian thu được trình bày trong bảng 3.13.

Bảng 3.13 Sự phụ thuộc của hàm lượng axit salicylic tại khoang 1 và khoang 2 theo

thời gian

Tên

mẫu Thời gian, [phút]

Hàm lượng axit

salicylic ở khoang 1,

[mg]

Hàm lượng axit

salicylic ở khoang 2,

[mg]

AS1 0 8 0

AS2 30 7.2 0,8

AS3 60 6,2 1,6

AS4 90 5,2 2,6

AS5 120 4,8 3,7

AS6 150 3,5 4,4

AS7 180 3,0 5,1

Từ bảng 3.13 lập đồ thị biểu diễn hàm lượng salicylic ở khoang 1 và khoang 2 theo thời

gian và xây dựng đồ thị -lnX theo thời gian, -lnX được tính theo công thức:

–lnX= -ln [{C 1(t) –C 2(t)}/{ C 1(0) –C 2(0)}]





89

Hình 3.18 Đồ thị biểu diễn hàm lượng axit salicylic ở khoang 1 và khoang 2 theo thời

gian

Hình 3.19 Đồ thị xác định hệ số khuếch tán axit salicylic

Áp dụng công thức tính hệ số khuếch tán (D) theo giá trị nồng độ trong hai khoang bằng

theo phương trình cân bằng ở mục 2.5.3, hệ số khuếch tán của màng PVA/TB đã được xác

định là 4,15.10-6 cm2/s. Do so với hệ số khuếch tán salicylic (SA) của màng PVA được

khâu mạch với glutaraldehyt (GA) được xác định bởi K.Pal [88] là 4,11.10 -6cm2/s. Điều

này chứng tỏ màng PVA/TB (hệ số khuếch tán SA 4,15. 10-6cm2/s ) được tổng hợp của

luận án có khả năng thấm cao, và màng PVA/TB có khả năng thẩm thấu cao các chất có

chứa nhóm chức cồng kềnh.





90

3.3.5 Các yếu tố ảnh hưởng đến độ trương của màng PVA biến tính tinh bột

Do màng PVA/TB có cấu trúc mạng lưới nên có khả năng trương trong nước, làm

màng PVA/TB có khả năng giữ ẩm, tránh mất nước và các chất điện giải bề mặt cho các

vết thương mất da, tạo điều kiện cho quá trình hồi phục, giảm đau rát cho bệnh nhân và

mau lành vết thương. Vì đây là đặc trưng nổi bật của màng PVA/TB nên các yếu tố ảnh

hưởng đến độ trương của màng đã được nghiên cứu kỹ lưỡng như: ảnh hưởng của mật độ

phân bố lưới, khối lượng phân tử trung bình giữa hai nút lưới, nhiệt độ, thời gian ngâm và

môi trường pH.

3.3.5.1 Ảnh hưởng của mật độ phân bố lưới và khối lượng phân tử giữa hai nút lưới

(M c ) đến độ trương của màng PVA/TB

Các mẫu màng PVA/TB được tổng hợp theo quy trình 2.2 ở cùng tỷ lệ

PVA/TB/Gl=80/20/30, hàm lượng xúc tác HCl 0,05%; hàm lượng GA thay đổi lần lượt là

0,1%; 0,2%; 0,3%; 0,4%; 0,5% và 0,6% theo tổng khối lượng PVA+TB; ở cùng điều kiện

nhiệt độ 80oC, thời gian tạo lưới là 3 giờ, tốc độ khuấy 400 vòng/phút. Màng sau khi sấy

khô ở 50oC dưới điều kiện chân không được đem đi xác định mật độ khâu mạng theo mục

2.5.2 đã trình bày ở trên. Tiếp theo màng được ngâm trong nước cất ở nhiệt độ phòng

trong 24 giờ. Kết quả xác định độ trương của màng PVA/TB trong sự phụ thuộc vào mật

độ khâu mạng và khối lượng phân tử giữa hai nút lưới Mc được trình bày trong hình 3.20

và hình 3.21.

Hình 3.20 Ảnh hưởng của mật độ phân bố lưới đến độ trương của màng PVA/TB





91

Hình 3.21 Ảnh hưởng của khối lượng phân tử trung bình giữa hai nút lưới, M c đến

độ trương của màng PVA/TB

Kết quả từ hình 3.20 cho thây: khi mật độ khâu mạng tăng từ 0,707.104 mol/cm3 lên

5,935.104 mol/cm3; độ trương của màng giảm từ 295,5% xuống 145,8%. Nguyên nhân là

do mật độ khâu mạch càng tăng, khoảng cách giữa các nút lưới càng giảm, dẫn đến độ

trương càng giảm. Từ hình 3.21 cho thây: khi KLPT trung bình giữa hai nút lưới (Mc) tăng

từ 1070g/mol lên 8985 g/mol; độ trương của màng tăng từ 145,8% lên 295,5%. Nguyênnhân là do KLPT trung bình giữa hai nút lưới tăng, khoảng cách giữa các nút mạng càng

tăng, khi ở môi trường nước, mạch phân tử dãn càng tăng, dẫn đến độ trương càng tăng.

3.3.5.2 Ảnh hưởng của nhiệt độ đến độ trương của màng PVA/TB

Kết quả đo độ trương nở của màng PVA và màng PVA/Tinh bột/Glyxerin (tỷ lệ

PVA/TB/GL= 80/20/30 PTL), sử dụng glutaraldehyt làm tác nhân tạo lưới hàm lượng

0,3% sau 24 giờ ngâm trong nước được biểu diễn trong bảng 3.14. Bảng 3.14 Ảnh hưởng của nhiệt độ đến độ trương của màng PVA/TB

Tên

mẫu

Nhiệt độ, oC Độ trương của

màng PVA xơ, %

Độ trương của màng PVA

biến tính tinh bột, %

NĐ1 30 128,5 197,5

NĐ2 35 135,6 239,7

NĐ3 40 145,9 245,9

NĐ4 45 162,8 295,7





92

Từ kết quả bảng 3.14 cho thấy: khi ngâm mẫu trong nước ở nhiệt độ tăng dần từ

30oC lên 45oC, độ trương của màng PVA xơ tăng từ 128,5% lên 162,8%, độ trương

của màng PVA biến tính tinh bột tăng từ 197,5% lên 295,7%. So sánh kết quả cho thấy

độ trương của màng PVA biến tính tinh bột có giá trị cao hơn độ trương của màng

PVA không có tinh bột.

3.3.5.3 Ảnh hưởng của thời gian đến độ trương của màng PVA/TB

Kết quả đo độ trương nở của màng polyme sinh học PVA/Tinh

bột/Glyxerin(tỷ lệ PVA/TB/GL= 80/20/30PTL), sử dụng glutaraldehyt làm tác nhân tạo

lưới ở các hàm lượng: 0,3% theo tổng khối lượng PVA+TB sau thời gian từ 1 ngày đến

35 ngày ngâm trong nước được biểu diễn trong bảng 3.15.

Bảng 3.15 Ảnh hưởng của thời gian đến độ trương của màng PVA/TB

STT Thời gian

[ngày]

Độ trương của

màng PVA xơ, %

Độ trương của màng

PVA biến tính tinh

bột, %

Tg1 1 128,5 197,5

Tg2 5 130,2 255,9

Tg3 10 132,8 268,6

Tg4 15 133,9 267,5

Tg5 20 134,3 269,8

Tg6 25 134,8 269,2

Tg7 30 135,5 269,9

Tg8 35 136,8 269,5

Từ kết quả bảng 3.15 cho thấy: khi thời gian ngâm mẫu tăng từ 1 đến 35 ngày, độ

trương của màng PVA tăng nhẹ từ 128,5% lên 136,8% (tăng khoảng 6,5%). Độ trương

của màng PVA biến tính tinh bột thay đổi như sau: khi ngâm từ 1 đến 10 ngày, độ

trương của màng PVA/TB tăng từ 197,5% lên 268,6% (tăng 51,2%). Khi tiếp tục tăng

thời gian ngâm mẫu từ 10 lên 35 ngày, độ trương của màng polyme PVA/TB lại có xu

hướng tăng không đáng kể từ 268,6% lên 269,5%. Nguyên nhân là do khi ngâm trong

khoảng thời gian ngắn, các phân tử nước bị giữ lại các cấu trúc mạng lưới không gian

của màng nên độ trương tăng, nếu ngâm càng lâu thì mẫu đạt đến trạng thái bão hòanên độ trương không tăng nữa.





93

3.3.5.4 Mối liên hệ giữa môi trường pH và độ trương của màng PVA/TB

Màng cắt theo kích thước tiêu chuẩn hình chữ nhật 1x12cm, được ngâm trực tiếp trong

dung dịch pH = 3,5, 7, 9 ở nhiệt độ phòng 30oC, trong 72 giờ. Mẫu sau khi trương được

sấy khô ở 37oC hút chân không đến khối lượng không đổi. Độ trương cân bằng được

trình bày trong hình 3.22.

Hình 3.22 Độ trương của màng PVA biến tính tinh bột theo môi trường pH

Từ hình 3.22 cho thấy: độ trương của mẫu PVA/TB tăng dần từ 175,5% đến 214% ứng

với giá trị pH từ 3 đến 11. Trong môi trường kiềm độ trương của vật liệu PVA/TB cao hơn

trong môi trường axit. Ở dung dịch có pH=9 độ trương của mẫu màng PVA/TB đạt được

giá trị cao là 212,5%. Thí nghiệm tương tự tại 3 nhiệt độ khác nhau, sử dụng themostat để

điều chỉnh nhiệt độ. Kết quả cho thấy: tại cùng một môi trường pH, khi nhiệt độ tăng lên

cũng làm khả năng trương của mẫu tăng theo.

3.4. SỰ THỦY PHÂN INVITRO CỦA MÀNG PVA BIẾN TÍNH TINH BỘT

3.4.1. Sự thay đổi tính chất cơ lý của màng PVA biến tính tinh bột

Các mẫu màng PVA/TB được ngâm trong môi trường invitro (đã trình bày trong mục

2.6.2) trong các khoảng thời gian 2, 4, 6, .., 12 tuần, rồi sấy khô đến khối lượng không đổi.

Kết quả đo tính chất cơ lý của màng PVA/TB được trình bày trong bảng 3.16.





94

Bảng 3.16 Sự thay đổi tính chất cơ lý của màng PVA biến tính tinh bột

Tên

mẫu

Thời gian ngâm mẫu

trong nước, [tuần]

Độ bền kéo,

[MPa]

Độ dãn dài, [%] Độ bền kháng

thủng, MPa]

TC1 0 29,5 520,9 54,8

TC2 2 28,8 499,7 48,9

TC3 4 27,6 435,6 43,5

TC4 6 26,5 356,9 39,2

TC5 8 24,5 294,6 35,5

TC6 10 23,4 231,8 28,1

TC7 12 22,9 198,7 24,6

Từ bảng 3.16 cho thấy: tính chất cơ lý của màng PVA/TB giảm dần khi thời gian

ngâm mẫu trong nước tăng lên. Cụ thể là: khi thời gian ngâm mẫu tăng từ 0 tuần lên 12

tuần độ bền kéo giảm từ 29,5MPa xuống 22,9 MPa; độ bền kháng thủng giảm từ 54,8MPa

giảm xuống còn 24,6 MPa; độ dãn dài giảm từ 520,9% xuống còn 198,7%. Điều này xảy

ra là do mẫu màng PVA/TB bị thủy phân làm đứt các liên kết mạch đại phân tử nên tính

chất cơ lý của màng PVA/TB bị giảm dần.

3.4.2. Sự thay đổi pH môi trường của màng PVA/TB theo thời gian ngâm mẫuCác mẫu có kích thước tiêu chuẩn, được ngâm trong môi trường phân hủy invitro có

pH ban đầu là 7,4. Theo thời gian định kỳ 2 tuần một lần tiến hành đo lại để xác định pH.

Hình 3.23 Sự thay đổi pH môi trường ngâm màng PVA và màng PVA/TB theo thời gian





95

Hình 3.23 biểu diễn sự thay đổi độ pH của môi trường pH ngâm màng PVA và màng

PVA/TB theo thời gian, cho thấy: khi ngâm mẫu từ 0 đến 12 tuần, độ pH môi trường của

màng PVA tăng dần từ 7,40 lên 8,8; nhưng độ pH môi trường của màng PVA/TB lại

giảm từ 7,40 xuống còn 5,58. Tốc độ thay đổi môi trường pH của hai màng xảy ra nhanh

ứng với khoảng thời gian từ 2 đến 8 tuần.Sự thay đổi pH của môi trường phân hủy của

màng PVA là do sự thủy phân của màng sinh ra các loại ancol phân tử thấp. Còn sự thay

đổi pH của môi trường phân hủy của màng PVA/TB là do sự thủy phân làm đứt các liên

kết ngang giữa GA khâu mạchPVA với tinh bột tạo các loại axit hữu cơ thấp phân tử nên

độ pH giảm dần.

3.4.3.Xác định sản phẩm của sự phân hủy thủy phân

Sản phẩm phân hủy hình thành trong suốt quá trình phân hủy thủy phân của của vật

liệu trong dung dịch muối đệm được xác định bằng sắc ký khí. Các hợp chất tạo ra từ sự

phân hủy của polyme được xác định bằng cách so sánh với thư viện phổ và các mẫu thử

chuẩn. Hình 3.24 chỉ ra giản đồ sắc ký khí của sản phẩm thủy phân của vật liệu hình thành

sau 40 ngày.

Hình 3.24 Phổ GC sản phẩm phân hủy của màng PVA/TB sau 40 ngày

Kết quả phân tích sản phẩm phân hủy hình 3.24 cho thấy các hợp chất khối lượng phân tử

thấp hình thành trong suốt quá trình phân hủy thủy phân, so sánh với phổchuẩn các chất thấp phân tử

chủ yếu là etanol (có đỉnh píc tại 9,18 phút; 9,607 phút), nước (có đỉnh píc tại 4,084 phút;), cacbonyl,

cacbon dioxit ( có đỉnh píc tại 10,452 phút; 10,852 phút),... Sự nghiên cứu và xác định sản phẩm phân

hủy là rất quan trọng, cho phép dự báo khảnăng phân hủy và tính tương hợp sinh học củamàng PVA

biến tính tinh bột.





96

3.4.4. Độ tổn hao khối lượng của màng PVA biến tính tinh bột

Mẫu màng có hình chữ nhật, kích thước 1 x 12 cm với độ dày 1mm, được ngâm mẫu

vào nước cất và để ở điều kiện phòng. Sau một thời gian nhất định mẫu được lấy ra lau khô

nước bằng vải bông sạch, sấy khô, cân mẫu trên cân phân tích để xác định khối lượng. Kết

quả đo độ tổn hao khối lượng của màng PVA/TB được trình bày trong hình 3.25.

Hình 3.25 Độ tổn hao khối lượng của màng PVA biến tính tinh bột theo thời gian.

Từ hình 3.25 cho thấy: Khi thời gian ngâm mẫu màng PVA/TB trong nước tăng từ 0

đến 60 ngày, độ tổn hao khối lượng tăng từ 0 lên 28,5%. Độ tổn hao khối lượng của

màng tăng nhanh trong khoảng 45 ngày, sau đó tăng chậm dần là do các mạch polyme cấu

trúc lưới thưa bị phân hủy trước, cuối cùng còn lại phần polyme lưới đặc sít khó phân hủy

hoặc rất chậm.

3.4.5. Xác định cấu trúc hình thái bề mặt bằng chụp ảnh SEM.

Đã tiến hành chụp ảnh SEM để xác định cấu trúc hình thái bề mặt phân huỷ của màng

PVA/TB ban đầu và màng PVA/TB ngâm trong nước sau 1 tháng, kết quả được ghi lại

trên hình 3.26 và hình 3.27.

Kết quả từ hình 3.26 và hình 3.27 cho thấy: bề mặt của màng PVA biến tính tinh bột

bằng phẳng chứng tỏ tại thời điểm ban đầu vật liệu PVA/TB chưa bị phân huỷ. Sau 1 tháng

ngâm mẫu màng trong môi trường nước ta thấy trên bề mặt màng PVA/TB bề mặt bị biến

đổi mạnh. Điều này chứng tỏ trên bề mặt PVA biến tính tinh bột đã bị hòa tan một phần

trong nước hay màng đã bị phân huỷ





97

Hình 3.26 Ảnh SEM của màng PVA/TB ban đầu

Hình 3.27 Ảnh SEM của màng PVA/TB ngâm trong nước sau 1 tháng





98

3.5 CÁC CHỈ TIÊU SINH HÓA CỦA MÀNG PVA BIẾN TÍNH TINH BỘT

3.5.1 Xác định các chỉ tiêu về hàm lượng kim loại nặng

Màng PVA biến tính tinh bột ứng dụng trong điều trị và xử lý vết thương là sản

phẩm y tế liên quan trực tiếp đến vết thương người bệnh nên ảnh hưởng đến sức khỏe và

sự phục hồi vết thương. Vì vậy các loại màng này rất cần phải đảm bảo yêu cầu chỉ tiêu an

toàn về hàm lượng kim loại nặng theo quy định nhằm tránh phù nề, nhiễm trùng vết

thương, không để lại tạp chất và gây độc cho người sử dụng. Do kim loại nặng là những

nguyên tố có khối lượng nguyên tử lớn (trọng lượng riêng lớn >5g/cm3) như chì, thủy

ngân, cadimi (Cd), đồng (Cu), sắt (Fe), asen (Se) v.v.... Kim loại nặng rất độc đối với cơ

thể, như chì, thủy ngân, asen (thạch tín) và cadimi được xếp và phân loại là những chất có

độc tính cao theo dược tính của Hoa Kỳ. Kim loại nặng là nguyên nhân chính gây ra tình

trạng ngộ độc mãn tính hay gây nhiễm trùng vết thương do khi sử dụng vật liệu màng có

chứa hàm lượng kim loại vượt quá ngưỡng cho phép. Vì vậy, ngoài các chỉ tiêu yêu cầu về

độ bền cơ lý, độ trương, .... thì chỉ tiêu về hàm lượng kim loại nặng cũng phải đáp ứng

được yêu cầu về mức giới hạn cho phép.

Các mẫu màng PVA biến tính tinh bột sau khi được tổng hợp, được đem đóng gói và

khử trùng bằng bức xạ γ với cường độ đem đi đo hàm lượng kim loại nặng bằng thiết bị

hấp thụ nguyên tử VARIAN 240F3AAS Agilent (Mỹ). theo QCVN 8-1:2011/BYT. Kết

quả đo hàm lượng kim loại nặng ở 3 mẫu màng PVA/TB thu được trình bày trong bảng

3.17.

Bảng 3.17 Hàm lượng kim loại nặng của màng PVA/TB

STT Tên chỉ tiêu Hàm lượng kim loại nặng [ppm] Mức giới hạn

cho phép theo

QCVN 8-

1:2011/BYT

Mẫu 1 Mẫu 2 Mẫu 3 Trung

bình

1 Thủy ngân(Hg) 0,01 0,01 0,01 0,010 < 0,05

2 Antimony (Sb) 0,05 0,03 0,04 0,040 <0,05

3 Asen (As) 0,02 0,01 0,01 0,013 < 0,5

4 Cadmi (Cd) 0,01 0,01 0,01 0,010 < 0,1

5 Chì (Pb) 0,03 0,04 0,04 0,037 < 0,2

6 Thiếc (Sn) 0,11 0,10 0,11 0,107 < 250

7 Kẽm (Zn) 0,09 0,08 0,08 0,083 -





99

Kết quả từ bảng 3.17 cho thấy: Các chỉ tiêu cơ bản về về hàm lượng kim loại nặng

của các mẫu màng PVA/TB đều đáp ứng được yêu cầu theo quy chuẩn kỹ thuật quốc gia

đối với giới hạn ô nhiễm kim loại nặng trong QCVN 8-1:2011/ BYT của Bộ Y tế.

3.5.2 Xác định các chỉ tiêu vô trùng của màng

Ngoài những yêu cầu ngặt nghèo về tính năng cơ lý tốt, có khả năng giữ ẩm, khả

năng tương hợp sinh học,....., các loại màng hướng đến ứng dụng trong y tế còn cần phải

đạt được mọi yêu cầu về vô trùng. Vì đây là một loại sản phẩm y tế liên quan trực tiếp đến

vết thương nên nó ảnh hưởng đến sự phục hồi, mau lành của vết thương và sức khỏe con

người. Nếu sản phẩm không được tiệt trùng và không đảm bảo độ vô khuẩn khi sử dụng thì

rất dễ gây nhiễm trùng, có thể gây trầm trọng vết thương và truyền một số độc tố cho người

sử dụng, làm tăng chi phí điều trị, kéo dài thời gian và bệnh tật cho bệnh nhân. Đối với vật

liệu màng che phủ vết thương, một yêu cầu bắt buộc không thể thiếu trong quá trình sản

xuất màng thay thế da nhân tạo là khâu khử trùng sản phẩm và đánh giá độ vô khuẩn nhằm

đảm bảo độ an toàn cho người sử dụng.

3.5.2.1 Tác động của các phương pháp khử trùng đến tính chất cơ lý của màng PVA

biến tính tinh bột

Các mẫu màng PVA/TB sau khi được đóng gói,được đem đi khử trùng bằng nồi hấp tiệt trùng

nhiệt ở 120oC hoặc khử trùng bằng bức xạ γ. Sau đó sản phẩm được đem đi cắt tạo mẫu và xác

định lại tính chất cơ lý của mẫu màng. Kết quả thu được trình bày trong bảng 3.18.

Bảng 3.18 Sự phụ thuộc tính chất cơ lý của màng PVA biến tính tinh bột vào phương

pháp khử trùng

STT Phương pháp Độ bền kéo,

[MPa]

Độ dãn dài,

[%]

Độ bền

kháng

thủng,

[MPa]

Độ vô khuẩn,

theo DĐVN4

1 Chưa khử trùng 29,6 520,9 54,5 Không đạttiêu chuẩn

2 Khử trùng bằng

nồi hấp nhiệt

22,5 350,7 34,8 Đạt tiêu

chuẩn

3 Khử trùng bằng

bức xạ tiaγ

29,5 520,0 54,0 Đạt tiêu

chuẩn

Từ kết quả bảng 3.18 cho thấy tính chất cơ lý của vật liệu màng PVA/TB sau khử trùng

bằng bức xạ tia γ tính chất cơ lý của màng hầu như không bị ảnh hưởng nhiều, trong khi





100

đó tính chất cơ lý của màng PVA/TB suy giảm mạnh sau khi khử trùng bằng nồi hấp nhiệt:

độ bền kéo giảm 25%; độ dãn dài giảm 32,7%; độ bền kháng thủng giảm 36,1%. Điều này

có thể giải thích là do khi khử trùng bằng nồi hấp, nhiệt và hơi ẩm tác dụng làm bẻ gãy liên

kết mạch polyme, nên tính chất cơ lý của màng bị giảm xuống. Vì vậy, để đảm bảo an

toàn độ vô trùng cho sản phẩm đồng thời không làm ảnh hưởng đến tính chất cơ lý của sản

phẩm, phương pháp khử trùng thích hợp cho màng PVA/TB ứng dụng làm màng sinh học

trong điều trị và xử lý vết thương là sử dụng bức xạ ion hóa bằng tia γ.

3.5.2.2. Ảnh hưởng của liều xạ đến tính chất cơ lý của màng PVA/TB

Để khảo sát ảnh hưởng của liều xạ đến tính chất cơ, lý của màng, chúng tôi chỉ thay đổi

liều lượng chiếu xạ tia γ từ 10kGy đến 25kGy, các điều kiện khác được giữ cố định. Kết

quả thu được trình bày trong bảng 3.19.

Bảng 3.19 Ảnh hưởng của liều xạ đến tính chất cơ lý của màng PVA/TB

Tên

mẫu

Liều xạ

[kGy]

Độ bền kéo,

[MPa]

Độ dãn dài,

[%]

Độ bền

kháng

thủng,

[MPa]

Độ vô

khuẩn, theo

DĐVN4

D1 10 29,8 520,5 54,2 Không đạt

D2 15 29,5 520,0 54,0 Đạt

D3 20 26,5 485,6 48,4 Đạt

D4 25 25,0 463,5 45,2 Đạt

Từ bảng 3.19 cho thấy với liều xạ trên 15 kGy, sản phẩm đạt độ vô khuẩn theo tiêu

chuẩn dược điển Việt Nam, 2002; tuy nhiên khi liều xạ tăng từ 15 kGy lên 25 kGy tính

chất cơ học của màng giảm nhẹ, độ bền kéo giảm từ 29,8 MPa xuống 25 MPa; độ dãn dài

giảm từ 520,5 MPa xuống 463,5%; độ bền kháng thủng giảm từ 54,2MPa xuống 45,2 MPa. Nguyên nhân là do: khi chiếu xạ với cường độ mạnh khả năng tiệt khuẩn càng mạnh;

nhưng đồng thời liều lượng bức xạ đến các mạch phân tử polyme càng mạnh, sẽ làm đứt

gãy các liên kết mạch phân tử với nhau, nên tính chất cơ lý của màng bi suy giảm. Vì vậy,

liều xạ thích hợp cho quá trình khử trùng màng PVA/TB là 15kGy.

3.5.2.3. Ảnh hưởng của thời gian chiếu xạ đến tính chất cơ lý của màng PVA/TB

Để khảo sát ảnh hưởng của thời gian chiếu xạ đến tính chất cơ, lý của màng, chúng tôi chỉ

thay thời gian chiếu xạ từ 5 giờ đến 20 giờ/mẻ, liều chiếu xạ tia γ từ 15kGy, các điều kiện

khác được giữ cố định. Kết quả thu được trình bày trong bảng 3.20.





101

Bảng 3.20 Ảnh hưởng của thời gian chiếu xạ đến tính chất cơ lý của màng PVA/TB

Tên

mẫu

Thời gian

chiếu xạ,

[giờ/mẻ]

Độ bền kéo,

[MPa]

Độ dãn dài,

[%]

Độ bền

kháng

thủng,

[MPa]

Độ vô

khuẩn, theo

DĐVN4

D1 5 29,8 521,6 54,3 Không đạt

D2 10 29,5 519,5 53,5 Đạt

D3 15 24,5 475,6 47,5 Đạt

D4 20 22,0 458,5 44,6 Đạt

Từ bảng 3.20 cho thấy với thời gian chiếu xạ ≥10 giờ/mẻ , sản phẩm đạt độ vô

khuẩn theo tiêu chuẩn dược điển Việt Nam 2002; tuy nhiên khi thời gian chiếu xạ tăng từ

5 giờ lên 20 giờ tính chất cơ học của màng giảm nhẹ, độ bền kéo giảm từ 29,8MPa xuống

22MPa; độ dãn dài giảm từ 521,6MPa xuống 458,5%; độ bền kháng thủng giảm từ

54,3MPa xuống 44,6 MPa. Nguyên nhân là do: khi thời gian chiếu xạ với cường độ chiếu

xạ nhất định đến các mạch phân tử polyme càng dài, càng gây lão hóa các mạch phân tử

polyme, do đó làm chất cơ lý của màng PVA/TB bị giảm. Vì vậy, thời gian thích hợp cho

quá trình khử trùng màng PVA/TB là 10 giờ.3.5.2.4. Xác định độ vô khuẩn và các chỉ tiêu vi sinh vật

Các mẫu màng PVA/TB sau khi chế tạo được đóng gói và đem đi khử trùng bằng tia

γ liều lượng 15 kGy, trong 10 giờ rồi đem đi thử độ vô khuẩn tại Trung tâm Kỹ thuật 1 –

Tổng cục Tiêu chuẩn Đo lường Chất lượng, Số 8, Hoàng Quốc Việt, Hà Nội và Trung tâm

Phát triển Công nghệ Cao – Viện Công nghệ Môi Trường, 18 Hoàng Quốc Việt – Cầu

Giấy – Hà Nội. Kết quả kiểm tra độ vô khuẩn được trình bày trong bảng 3.21.

Bảng 3.21 Kết quả thử độ vô khuẩn của màng sinh học trên cơ sở PVA biến tính tinhbột (phương pháp định tính)

Tên chỉ tiêu Phương pháp thử Kết quả

Thử độ vô khuẩn Dược điển Việt Nam, 2002 Đạt tiêu chẩn





102

Bảng 3.22 Kết quả thử các chỉ tiêu vi sinh vật của màng sinh học trên cơ sở PVA biến

tính tinh bột (phương pháp định lượng)

TT Tên chỉ tiêu Phương pháp thử Kết quả Mức giới hạn cho

phép theo quy định

của Bộ Y tế (Dược

điển VN4)

1 Tổng vi khuẩn hiếu

khí, CFU/100cm2

TCVN6972/2001 Không phát

hiện

Không được phép

2 Tổng nấm mốc, men,

CFU/100cm2


hiện


3 E.coli/100cm ISO7251/2005 Không phát

hiện


4 S.aureus (tụ cầu

khuẩn mủ vàng)


hiện


5 P.aeruginosa (trực

khuẩn mủ xanh)


hiện


Kiểm tra độ vô khuẩn và định lượng các vi sinh vật cho thấy màng PVA/TB sau khi

khử trùng bằng tia γ liều lượng 15 kGy, trong 10 giờ đều đạt tiêu chuẩn theo dược điển

Việt Nam 2002. Từ bảng 3.22 cho thấy các chỉ tiêu cơ bản về độ an toàn vi sinh vật đều

đảm bảo được yêu cầu vô khuẩn đối với màng che phủ vết thương theo quy định của Bộ Y

tế (Dược điển VN4)

3.6 CÁC ĐIỀU KIỆN CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÀNG SINH HỌC PVA/TB

3.6.1 Sự phụ thuộc của tính chất cơ lý màng PVA/TB vào phương pháp gia công

Phương pháp cán tráng nóng chảy phải được thực hiện ở nhiệt độ cao do nhiệt độ nóng

chảy của PVA là 180o -190oC, khó điều chỉnh tốc độ phản ứng khâu mạch glutaraldehyt,

nên chúng tôi đã tiến hành gia công tạo màng PVA/TB theo 3 phương pháp chính là:

phương pháp phun dung dịch, phương pháp nhúng, phương pháp cán tráng dung dịch lên

bề mặt kính để tạo màng. Các điều kiện khác được giữ nguyên không đổi như: tỷ lệ PVA

xơ/tinh bột = 80/20 PTL, hàm lượng glyxerin 30%, hàm lượng glutaraldehyt 0,3% theo

tổng KL PVA+TB. Các điều kiện khác được giữ nguyên không đổi như thời gian sấy 45oC.

Mỗi phương pháp tiến hành 3 lần, sau đó đem đo tính chất cơ lý của sản phẩm và lấy gía trị

trung bình. Kết quả đo thời gian khô, độ bền kéo, độ dãn dài, độ bền kháng thủng được

trình bày trong bảng 3.23.





103

Bảng 3.23 Ảnh hưởng của các phương pháp gia công đến tính chất màng PVA/TB

STT Phương pháp

gia công

Thời gian

khô,[giờ]

Độ bền

kéo,

[MPa]

Độ dãn

dài, [%]

Độ bền kháng

thủng, [MPa]

1 Phun 6 23,62 325,8 48,7

2 Nhúng 12 26,55 486,4 52,0

3 Cán tráng 8 27,18 519,3 53,6

Từ bảng 3.23 cho thấy sử dụng phương pháp phun thời gian khô của màng nhanh nhất

là 6 giờ, rồi đến phương pháp cán tráng là 8 giờ, sau cùng là phương pháp nhúng thời

giam khô 12 giờ. Tuy nhiên, độ bền cơ lý của màng theo phương pháp cán tráng cho tính

chất cơ lý của màng cao nhất so với 2 phương pháp còn lại, cụ thể là: độ bền kéo

27,18MPa; độ dãn dài 519,3%, độ bền kháng thủng 53,6 MPa. Vì vậy, phương pháp cán

tráng dung dịch được thích hợp để tạo màng PVA/TB.

3.6.2 Sự phụ thuộc tính chất cơ lý của màng PVA/TB vào nồng độ dung dịch

Dung dịch PVA/TB với nồng độ từ 4%, 6%, 8%, 10%; 12%; 16%, 18%, 20 % tạo thành

bằng cách tổng hợp theo quy trình ở mục 2.2.

Với điều kiện cố định: - Tỷ lệ PVA/TB/Gl = 80/20/30 (16 gam/4gam/6gam)

- Hàm lượng GA = 0,3% theo tổng KL PVA+TB

- Xúc tác HCl = 0,05% theo tổng KL PVA+TB

- Nhiệt độ 80oC; thời gian tạo lưới = 3 giờ.

Điều kiện thay đổi: lượng nước cất thay đổi tương ứng lần lượt là 480ml; 315ml; 230ml;

180ml,150ml; 105 ml và 80ml. Sau khi phản ứng tổng hợp kết thúc, dung dịch PVA/TB

được cán tráng lên bề mặt kính, sau khi sấy khô tại nhiệt độ 50oC tạo màng mỏng có chiều

dày 100 -200 µm. Các mẫu màng thu được để ổn định trong điều kiện phòng thí nghiệm

48h, sau đó được đem đi đo độ dày bằng thước micromet và đo tính chất cơ lý. Độ bền kéo

được xác định theo tiêu chuẩn: ASTM D822 trên máy Lloyd Instrument 0,5 kN của Anh, tốc độkéo 20 mm/phút, nhiệt độ 250 C độ ẩm 75%. Kết quả đo tính chất cơ lý của các mẫu màng

PVA/TB được trình bày trong hình 3.28 và 3.29.





104

Hình 3.28 Ảnh hưởng của nồng độ dung dịch PVA/TB ban đầu đến tính chất cơ lý của

màng PVA/TB

Hình 3.29 Ảnh hưởng của nồng độ dung dịch tới độ hút ẩm của màng PVA/TB

Từ hình 3.29 và hình 3.30 trên ta thấy, khi nồng độ tăng từ 4% lên 20% tính chất cơ lý củamàng PVA/TB tăng dần. Khi nồng độ dung dịch tăng từ 4% lên 12%, độ bền kéo của màng

PVA/TB tăng từ 16,4MPa lên 27,3MPa; độ bền kháng thủng tăng từ 46,82MPa lên 54,47

MPa, độ dãn dài khi đứt tăng từ 220,5% lên 489,9%, độ hút ẩm của màng PVA/TB giảm từ

6,3% xuống 1,2%. Nguyên nhân là do, khi nồng độ dung dịch tăng, mật độ các mạch cao

phân tử càng tăng, xác xuất tiếp xúc giữa các phân tử, nhóm chức lớn hơn dẫn đến dễ phản

ứng tạo liên kết hơn nên tính chất cơ lý tăng Khi tiếp tục tăng nồng độ dung dịch tăng cao

từ 12% lên 20%, tính chất cơ lý của màng tăng không nhiều như: độ bền kéo tăng từ 27,3MPa lên 28,9 MPa; độ bền kháng thủng tăng từ 54,47 MPa lên 55,9 MPa; độ dãn dài tăng





105

từ 489,9% lên 535,0%, độ hút ẩm của màng lại tăng tăng từ 1,2% lên 3,2%. Mặt khác, tại

những nồng độ dung dịch cao, quá trình tạo dung dịch đồng nhất dễ sinh bọt gây trở ngại

cho quá trình tạo màng, hậu quả là bề mặt màng có nhiều bọt khí, tạo lỗ. Do đó, nồng độ

dung dịch thích hợp cho quá trình tạo màng PVA/TB tối ưu là 12%.

3.6.3 Sự phụ thuộc tính chất cơ lý của màng PVA/TB vào nhiệt độ sấy

Sau khi tổng hợp thu được dung dịch lỏng được cán tráng trên kính, với lưu lượng không

đổi. Nhiệt độ sấy đóng vai trò quan trọng trong quá trình sấy khô màng PVA/TB, nó quyết

định đến thời gian khô, tính chất cơ lý của màng PVA/TB như: độ bền kéo, độ dãn dài, độ

bền kháng thủng và độ hút ẩm của màng PVA/TB. Do đó, phải tiến hành khảo sát ảnh

hưởng của nhiệt độ sấy vào đến quá trình bốc hơi nước để tạo thành màng PVA/TB. Để

khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ sấy đến tính chất cơ lý của màng, các điều kiện phản ứng

được giữ nguyên không thay đổi. Tại đây, chỉ thay đổi nhiệt độ sấy từ 40oC đến 90oC. Kết

quả đo thời gian khô và tính chất cơ lý của màng PVA biến tính tinh bột được trình bày

trong bảng 3.24.

Bảng 3.24 Ảnh hưởng của nhiệt độ sấy đến tính chất màng PVA/TB

ĐK: sấy chân không (~120mmHg)

Mẫu Nhiệt độ

sấy, [oC]

Thời gian

khô [giờ]

Độ bền kéo,

[MPa]

Độ dãn dài,

[%]

Độ hút ẩm

sau 15 ngày

[%]

G1 40 20 24,3 603,8 0,5

G2 45 14 26,7 520,9 0,8

G3 50 8 27,5 510,4 1,0

G4 60 7 27,6 436,9 1,9

G5 65 5 27,8 420,6 2,3

G6 70 4 27,9 358,7 3,5

G7 80 3 27,9 286,3 4,2

G8 90 2 28,2 230,1 5,8

Từ kết quả bảng 3.24 cho thầy: khi nhiệt độ sấy tăng từ 40oC lên 90oC, thời gian

khô của màng PVA/TB giảm từ 20 giờ xuống 2 giờ, độ dãn dài giảm xuống từ 603,8%

xuống 230,1%, tuy nhiên độ hút ẩm tăng từ 0,5% lên 5,8%. Nguyên nhân là ở nhiệt độcao thúc đẩy quá trình khô bề mặt nhanh nên thời gian khô giảm xuống, đồng thời





106

màng dễ bị giòn hơn. Mặt khác, khi tăng nhiệt độ sấy nhẹ từ 40oC lên 50oC, độ bền kéo

của màng tăng từ 24,3 MPa lên 27,5 MPa, nếu tiếp tục tăng nhiệt độ lên độ bền kéo

tăng không đáng kể, nguyên nhân là khi nhiệt độ sấy nhẹ thúc đẩy liên kết ngang giữa

PVA với tinh bột do đó độ bền tăng nhẹ. Vì vậy, để đảm bảo độ bền, thời gian khô và

bảo quản, nhiệt độ sấy thích hợp cho quá trình tạo màng PVA/TB được chọn là 50oC.

3.6.4 Các điều kiện công nghệ tối ưu sử dụng trong công nghệ gia công chế tạo

màng sinh học PVA/TB

Trên cơ sở tiến hành một loạt thí nghiệm khảo sát các điều kiện công nghệ tới quá

trình tạo màng và tính chất của sản phẩm. Các điều kiện công nghệ tối ưu như: nồng độ

dung dịch, nhiệt độ sấy đã được trình bày trong bảng 3.25.

Bảng 3.25 Các điều kiện công nghệ gia công chế tạo màng sinh học PVA/TB

STT Các điều kiện Đơn vị Giá trị

1 Nồng độ dung dịch [%] 10 -15

2 Nhiệt độ sấy [oC] 50

3 Thời gian sấy màng

4 Cường độ chiếu xạ tia γ (liều xạ) kGy 15

5 Thời gian chiếu xạ Giờ 10

3.6.5 Quy trình tổng hợp và chế tạo màng polyme sinh học trên cơ sở PVA biến tính

với tinh bột.

3.6.5.1 Sơ đồ quy trình chế tạo màng PVA/TB bằng phương pháp cán tráng





107

Hình 3.30 Sơ đồ quy trình chế tạo màng PVA/TB, ứng dụng làm màng sinh học

trong điều trị và xử lý vết thương

3.6.5.2 Mô tả quy trình công nghệ chế tạo màng PVA biến tính tinh bột

+ Bước 1: Tinh bột sắn được cắt mạch bằng axit HCl 0,5M tại 50o C, khối lượng tinh

bột/ nước = 1/3. Hỗn hợp được khuấy trong 6 giờ, sau đó được để lắng, rửa và trung hoà

PVA

Glyxerin

Tinh bột sắn

Biến tính với dung dịch

HCl

Lọc, tách để loại

tạp chất và Cl-

Phản ứng tổng hợp ở

80oC, 3 giờ

Dung dịch lỏngđồn nhất

Cán tráng trên kính

Dung dịch glutaraldehyt

Cắt, đóng gói

Kiểm tra các chỉ

tiêu chất lượng

Sản phẩm màng

sinh học PVA/TBTiệt trùng bằng bức

xạ amma

Hệ thống sấy

dưới điều kiện

chân không

Kiểm tra các chỉ tiêu

chất lư n của màn

Nước cất





108

bằng NaOH 0,1N đến pH = 7. Tinh bột biến tính được lọc trong hút chân không, sau đó

sấy ở 500 C trong chân không đến khi đạt được khối lượng không đổi.

+ Bước 2: Hỗn hợp gồm PVA xơ, tinh bột, glyxerin được tính theo % khối lượng được

cho vào bình cầu 3 cổ có sinh hàn nước hồi lưu, thời gian khuấy khoảng 1 giờ để tạo

dung dịch đồng nhất trong suốt. Sau đó, nhỏ giọt từ từ vào bình cầu hỗn hợp dung dịch

glutaraldehyt 5% và dung dịch 0,05 % HCl 0,1N. phản ứng tiếp tục ở 80oC, trong 3 giờ.

+ Bước 3 : Sản phẩm của giai đoạn tạo lưới được cán tráng phủ lớp mỏng theo phương

pháp tráng màng dung dịch trên kính, rồi được đưa vào hệ thống sấy khô ở nhiệt độ 50oC

dưới điều kiện chân không (120mmHg).

+ Bước 4: Các màng tạo thành được cắt theo các kích thước tiêu chuẩn, đem xác định các

tiêu chuẩn chất lượng rồi đóng gói, bảo quản trong túi PE, và được tiệt trùng bằng bức xạ

gamma.

3.6.5.3 Xác định độ ổn định của quy trình công nghệ tổng hợp màng PVA biến tính

tinh bột

Đã tiến hành thí nghiệm tổng hợp PVA/TB theo các điều kiện khảo sát theo bảng 3.9

trên, thí nghiệm được lặp lại 5 lần nhằm xác định mức độ ổn định của sản phẩm tạo

thành. Sau đó,tiến hành tạo mẫu theo kích thước tiêu chuẩn bằng phương pháp casting

kết quả đo tính chất cơ, lý của màng thu được trình bày trong bảng 3.26.

Bảng 3.26 Một số tính chất cơ lý của màng PVA biến tính tinh bột

STT Tính chất đặc

trưng

Đơn

vị

Lần 1 Lần 2 Lần 3 Lần 4 Lần 5 Giá trị

trung

bình

1 Độ bền kéo đứt MPa 29,3 29,5 29,5 29,6 29,6 29,5

2 Độ dãn dài khi đứt % 520,6 520,8 520,7 520,9 521,0 520,8

3 Độ bền kháng

thủng

MPa55,0 54,9 54,8 54,7 54,6 54,8

4 Hàm lượng phần

gel trong etanol

96%, 20giờ

%

74,7 74,9 75,0 74,8 74,6 74,80

Kết quả từ bảng 3.26 trên cho thấy sau 5 lần thử nghiệm đối với mỗi một chỉ tiêu

cơ lý, các giá trị về độ bền kéo đứt, độ dãn dài khi đứt, độ bền kháng thủng và hàm lượng phần gel của polyme lưới tạo thành khác nhau, tuy nhiên mức độ chênh lệch của các giá trị





109

này là không nhiều. Điều đó cho thấy quy trình chế tạo màng PVA biến tính tinh bột sử

dụng glutaraldehyt làm chất khâu mạch đã đạt được độ ổn định cao.

Sau khi khẳng định được độ lặp lại và tính ổn định của quy trình công nghệ, dựa vào

sơ đồ quy trình công nghệ và các điều kiện tối ưu , đã tiến hành xây dựng đơn phối liệu quy

mô 500g/mẻ để chế tạo màng sinh học trên cơ sở vật liệu PVA biến tính tinh bột. Kết quả

phân tích xác định các tính chất đặc trưng của màng sinh học trên cơ sở PVA biến tính tinh

bột được trình bày trong bảng 3.27.

Bảng 3.27 Một số tính chất đặc trưng của màng sinh học trên cơ sở PVA biến tính tinh

bột quy mô 500g/mẻ

TT Chỉ tiêu đặc trưng Đơn vị đo Kết quả

1 Độ bền kéo đứt MPa 29,5

2 Độ dãn dài khi đứt % 520,8

3 Độ bền kháng thủng MPa 54,8

4 Hệ số khuếch tán axit salicylic cm2/s 4,11 x 10-6

5 Hàm lượng kim loại nặng - Đạt theo QCVN 8-

1:2011/BYT

6 Độ vô khuẩn - Đạt tiêu chuẩn dược điển

Việt Nam IV (2009).

Kết quả phân tích xác định các tính chất đặc trưng của màng sinh học trên cơ sở vật

liệu PVA biến tính tinh bột cho thấy: mẫu có độ bền kéo đứt cao đạt 29,5MPa; độ dãn dài

khi đứt đạt 520,8%, độ bền kháng thủng 54,8%; hệ số khuếch tán 4,11x10-6cm2/s ; các chỉ

tiêu vô trùng, hàm lượng kim loại nặng đều đạt trong giới hạn cho phép theo các quy định

áp dụng cho vật liệu ứng dụng trong ngành Y tế. Màng sinh học PVA/TB sau khi chế tạo

cũng được đem đi kiểm nghiệm tại Viện kiểm nghiệm thuốc Trung ương, kết quả thu được

cho thấy màng sinh học PVA/TB đều đạt các yêu cầu của Bộ Y tế về : tính chất, độ pH,

kim loại nặng, tro sulphat, giới hạn nhiễm khuẩn. Từ các kết quả thu được cho thấy màng

PVA biến tính tinh bột hoàn toàn có thể áp dụng vào thực tế. Tuy nhiên, để đưa sản phẩm

vào ứng dụng thực tế, việc triển khai thử nghiệm thực tế trên cơ thể động vật (Thỏ) một

cách chi tiết bài bản là rất cần thiết.





110

3.7 THỬ NGHIỆM MÀNG PVA BIẾN TÍNH TINH BỘT TRÊN ĐỘNG VẬT

3.7.1 Độ kích ứng da

Để kiểm tra độ kích ứng 3 thỏ được tiến hành như mục 2.8.1. Kết quả đánh giá và

tính điểm chỉ số về ban đỏ và phù nề sau khi quan sát và theo dõi tình trạng thỏ được trình

bày trong bảng 3.28.

Bảng 3.28 Đánh giá và tính điểm các chỉ số về ban đỏ và phù nề trên da thỏ

Ký

hiệu

Thời

điểm

quan

sát

Vị trí

đắp

màng

Mức độ phản ứng trên da thổ Điểm

trung

bìnhThỏ 1 Thỏ 2 Thỏ 3

Ban

đỏ

Phù

nề

Ban

đỏ

Phù

nề

Ban

đỏ

Phù

nề

TĐ1 1 giờ Ví trí 1 0 0 0 0 0 0 0,00

Ví trí 2 0 0 0 0 0 0

TĐ2 24 giờ Ví trí 1 0 0 0 0 0 0 0,08

Ví trí 2 0 0 0 1 0 0

TĐ3 48 giờ Ví trí 1 1 0 0 0 0 0 0,17

Ví trí 2 0 0 0 1 0 0

TĐ4 72 giờ Ví trí 1 0 0 0 0 1 0 0,25

Ví trí 2 1 0 0 1 0 0

Kết quả tính điểm về chỉ số ban đỏ và phù nền trên da thỏ trong bảng 3.28 và đối

chiếu điểm kích ứng với các mức độ qui định trên bảng 2.2 cho thấy độ kích ứng da của

màng PVA/TB là không đáng kể.

3.7.2 Đánh giá khả năng phục hồi vết thương của màng sinh học PVA/TBĐánh giá mức độ hồi phục vết thương sau khi đắp màng PVA/TB trên thỏ được tiến hành

như mục 2.8.2 đã trình bày. Kết quả quan sát và theo dõi tình trạng hồi phục của thỏ ở lô 1

(lô chứng rửa bằng nước muối sinh lý) và ở lô 2 (lô đắp màng PVA/TB). Kết quả thu được

trình bày trong bảng 3.29.





111

Bảng 3.29 Theo dõi tình trạng vết thương trên lưng thỏ ở lô 1

Ký

hiệu

Thời gian,

[ngày]

Đường kính vết thương, [mm] Trung

bình,[mm]

Quan sát vết

thươngThỏ 1 Thỏ 2 Thỏ 3

LC0 0 30,0 30,0 30,0 30,00 -

LC1 2 30,8 30,5 30,6 30,63 Có dịch tiết

LC2 4 31,2 31,0 31,0 31,07 Có dịch tiết

LC3 6 31,5 31,2 31,3 31,33 Có dịch tiết

LC4 8 32,0 31,8 31,9 31,90 Có dịch tiết,

phù nề nhẹ

LC5 10 32,6 32,3 32,8 32,57 Có dịch tiết,

nhiễm trùng

LC6 12 33,2 32,8 33,3 33,10 Có dịch tiết,

nhiễm trùng,

có mùi hôi

LC7 14 34,2 34,6 34,0 34,27 Có dịch tiết,

nhiễm trùng

có mủ , có mùi

hôi

Từ bảng 3.29 trên cho thấy: thỏ bị gây bỏng ở lô chứng sau 14 ngày chưa thể hồi phục vết

thương được do vết thương có dịch tiết, nhiễm trùng và có mùi hôi, đường kính vết thương

bỏng tăng từ 30,0mm lên 34,27mm, tức là đường kính vết thương bỏng tăng lên 14,2% so

với thời điểm gây bỏng ban đầu.

Bảng 3.30 Theo dõi tình trạng vết thương trên lưng thỏ ở lô 2 đắp màng sinh học

PVA/TB

Ký

hiệu

Thời gian,

[ngày]

Đường kính vết thương, [mm] Trung

bình, [mm]

Quan sát vết

thươngThỏ 1 Thỏ 2 Thỏ 3

ĐM0 0 30,0 30,0 30,0 30,00 Bỏng độ 2

ĐM1 2 29,8 30,0 29,6 29,8 Vết thương

khô, không

nhiễm trùng





112

ĐM2 4 25,2 25,9 25,0 25,36 Vết thương

khô, không

nhiễm trùng,

bắt đầu co lại

ĐM3 6 20,4 20,2 20,1 20,23 Vết thương

khô, co lại

nhanh

ĐM4 8 12,8 12,5 12,9 12,73 Vết thương

khô, co lại

nhanh

ĐM5 10 12,6 12,4 12,3 12,47 Tạo vảy

ĐM6 12 12,3 12,2 12,1 12,20 Tạo vảy, hồi

phục nhanh

ĐM7 14 - - - - Tróc vảy, hồi

phục hoàn

toàn

Kết quả từ bảng 3.30 trên cho thấy: khi sử dụng màng PVA/TB để xử lý chữa trị

cho thỏ, kết quả cho thấy: vết thương bỏng khô, không bị nhiễm trùng, có khả năng hồi phục nhanh, sau 12 ngày đường kính vết thương giảm từ 30mm xuống 12,2mm, tức là

đường kính co lại 59,3%, điều này chứng tỏ màng sinh học PVA/TB giúp vết thương hạn

chế nhiễm trùng, giữ được độ ẩm thích hợp, giảm mất nước và chất điện giải bề mặt của

vết thương thỏ từ đó giúp rút ngắn được thời gian điều trị.

3.7.3. Kết quả kiểm tra độc tính của màng PVA/TB

Đã tiến hành kiểm tra độc tính của màng PVA/TB như mục 2.8.3 tại Bộ môn Dược lý-

trường Đại học Y Hà Nội.3.7.3.1 Tình trạng chung

Trong thời gian thí nghiệm, thỏ ở cả 2 lô hoạt động bình thường, nhanh nhẹn, mắt sáng,

lông mượt, ăn uống tốt. Theo dõi sự thay đổi thể trọng của thỏ ở lô 1(lô chứng) và lô 2 (đắp

màng PVA/TB) thu được kết quả trình bày ở bảng 3.32.





114

Bảng 3.33 Ảnh hưởng của màng PVA biến tính với tinh bột đến hematocrit và thể tíchtrung bình hồng cầu trong máu thỏ

Thời gian Hematocrit (%) Thể tích trung bình hồng

cầu ( fl )

P

(t- testStudent) Lô 1 Lô 2 Lô 1 Lô 2

Trước khi đắp

màng

34,11 ± 1,90 33,45 ± 2,63 62,71 ± 2,46 62,38 ± 2,13 > 0,05

Sau 5 ngày

đắp màng

33,59 ± 2,19 31,53 ± 2,91 63,29 ± 1,86 62,25 ± 2,43 > 0,05

p (trước -

sau)

> 0,05 > 0,05 > 0,05 > 0,05

Sau 10 ngày

đắp màng

36,61 ± 3,83 36,58 ± 3,30 63,07 ± 1,14 63,13 ± 1,73 > 0.05

p (trước -

sau)

> 0,05 > 0,05 > 0,05 > 0,05

Bảng 3.34 Ảnh hưởng của màng PVA biến tính với tinh bột đếnsố lượng bạch cầu và số lượng tiểu cầu trong máu thỏ

Thời gian Số lượng bạch cầu (G/l) Số lượng tiểu cầu P

(t- test

Student)

Lô 1 Lô 2 Lô chứng Lô 2

Trước khi đắp

màng

6,55 ± 1,53 7,39 ± 1,10 342,29 ±

90,58

325,75 ±

109,48

> 0,05

Sau 5 ngày đắp

màng

7,75 ± 1,83 6,61 ± 1,34 342,79 ±

107,06

307,00 ±

92,88

> 0,05

p (trước - sau) > 0,05 > 0,05 > 0,05 > 0,05

Sau 10 ngày

đắp màng

7,30 ± 2,26 7,29 ± 1,53 314,50 ±

75,64

301,25 ±

37,28

> 0.05

p (trước - sau) > 0,05 > 0,05 > 0,05 > 0,05





115

Bảng 3.35 Ảnh hưởng của màng PVA biến tính với tinh bột đến công thức bạch cầu trong máu thỏ

Thời gian

Công thức bạch cầu P(t- test

Student)

Lô chứng Lô 2

Lympho(%)

Trung tính(%)

Lympho(%)

Trung tính(%)

Trướckhi đắp màng

78,21 ±10,82

21,79 ±10,82

> 0,05 20,75 ±12.49

> 0,05

Sau 5 ngày đắp màng 79,57 ±8,11

20,43 ±8,11

> 0,05 20,38 ±8,62

> 0,05

p (trước - sau) > 0,05 > 0,05 > 0,05

Sau 10 ngày đắpmàng 74,64 ±11,38 25,36 ±11,38 > 0,05 23,75 ±7,57

p (trước - sau) > 0,05 > 0,05 > 0,05

Kết quả ở các bảng 3.32 đến bảng 3.35 cho thấy: sau 5 ngày đắp màng và 10 ngày

đắp màng PVA biến tính với tinh bột, tất cả các xét nghiệm đánh giá chức năng tạo máu

(số lượng hồng cầu, hàm lượng huyết sắc tố, hematocrit, thể tích trung bình hồng cầu, số

lượng bạch cầu, công thức bạch cầu và số lượng tiểu cầu) ở cả lô 1 và lô 2 đều không có

sự khác biệt có ý nghĩa so với lô chứng và so sánh giữa các thời điểm trước và sau khi

uống thuốc thử (p > 0,05).

3.7.3.4. Đánh giá chức năng gan của thỏ

Bảng 3.36 Ảnh hưởng của màng PVA biến tính với tinh bột

đến nồng độ bilirubin toàn phần, albumin và nồng độ cholesterol trong máu thỏ

Thời gian Bilirubin toànphần(mmol/l)

Albumin (g/dl) Cholesterol(mmol/l)

p(t- test

Student) Lô 1 Lô 2 Lô 1 Lô 2 Lô 1 Lô 2

Trướckhi đắp màng

12,26 ±0,33

12,15 ±0,46

4,56 ±0,20

4,70 ±0,19

2,19 ±0,43

2,00 ±0,19

> 0,05

Sau 5 ngàyđắp màng

12,14 ±0,35

12,08 ±0,32

4,54 ±0,29

4,54 ±0,37

2,07 ±0,31

2,25 ±0,31

> 0,05

p (trước - sau) > 0,05 > 0,05 > 0,05 > 0,05 > 0,05 > 0,05

Sau 10 ngàyđắp màng

12,30 ±0,32

12,10 ±0,58

4,60 ±0,26

4,64 ±0,19

2,16 ±0,61

2,14 ±0,30

> 0,05

p (trước - sau) > 0,05 > 0,05 > 0,05 > 0,05 > 0,05 > 0,05





116

Kết quả ở bảng 3.36 cho thấy: sau 5 ngày đắp màng và 10 ngày đắp màng PVA biến

tính với tinh bột, các xét nghiệm đánh giá chức năng gan (nồng độ bilirubin toàn phần,

albumin và cholesterol trong máu thỏ ở cả lô 1 và lô 2 (đều không có sự khác biệt có ý

nghĩa so với lô chứng và so sánh giữa hai thời điểm trước và sau đắp màng PVA/TB (p >

0,05).

3.7.3.5. Đánh giá chức năng thận của thỏ

Bảng 3.37 Ảnh hưởng của màngPVA biến tính với tinh bột đến nồng độ creatinin trong

máu thỏ

Thời gian Creatinin (mg/dl) P

(t- test Student) Lô 1 Lô 2

Trước khi đắp màng 1,05 ± 0,05 1,03 ± 0,05 > 0,05

Sau 5 ngày đắp màng 1,05 ± 0,05 1,04 ± 0,05 > 0,05

p (trước - sau) > 0,05 > 0,05

Sau 10 ngày đắp màng 1,04 ± 0,05 1,05 ± 0,05 > 0,05

p (trước - sau) > 0,05 > 0,05

Kết quả ở bảng 3.37 cho thấy: sau 5 ngày đắp màng và 10 ngày đắp PVA biến tính

với tinh bột, nồng độ creatinin trong máu thỏ không có sự thay đổi khác biệt có ý nghĩa

thống kê so với lô chứng và so sánh giữa hai thời điểm trước và sau 10 ngày đắp màng (p >

0,05).

Tóm lại: Kết quả nghiên cứu màng PVA biến tính với tinh bột trên động vật cho thấy:

Tất cả các chỉ số theo dõi về tình trạng chung, cân nặng, chức năng tạo máu, chức năng

gan, chức năng thận , thận đều nằm trong giới hạn bình thường, không có sự khác biệt rõ

rệt so với lô chứng. Điều này chứng tỏ màng PVA/TB không có độc tính khi đắp lên vết

thương. Khi sử dụng màng PVA biến tính tinh bột làm màng thay thế da tạm thời trong quá

trình xử lý vết thương trên thỏ cho thấy một số ưu điểm nổi trội là: không gây kích ứng da,

vết thương mau khô, không bị nhiễm trùng, có khả năng phục hồi vết thương nhanh, rút

ngắn thời gian điều trị.

Những kết quả nghiên cứu bước đầu ứng dụng màng PVA biến tính tinh bột chữa

trị vết thương trên thỏ đã mở ra khả năng ứng dụng loại màng này dùng làm màng thay thế

da tạm thời trong tương lai.





118

PVA/TB tăng dần từ 175,5% đến 214% ứng với giá trị pH từ 3 đến 11, nhiệt độ tăng

thì độ trương của màng cũng tăng.

5. Kết quả nghiên cứu sự thủy phân invitro của màng PVA biến tính tinh bột.

+ Khi thời gian ngâm mẫu màng trong môi trường invitro tăng, tính chất cơ lý của

màng bị suy giảm, cấu trúc bề mặt vật liệu đã bị biến đổi mạnh sau 1 tháng ngâmmẫu.

+Tốc độ thay đổi độ pH của môi trường ngâm màng xảy ra nhanh ứng với khoảng

thời gian từ 2 đến 8 tuần.Phân tích sản phẩm phân hủy cho thấy các hợp chất có khối lượng

phân tử thấp hình thành trong suốt quá trình phân hủy thủy phân như etanol, nước, cacbonyl

dioxit.

6. Đã xác định được các được điều kiện công nghệ chế tạo màng sinh học PVA biến

tính tinh bột

+ Phương pháp chế tạo thích hợp là phương pháp cán tráng, nồng độ dung dịch 12%, nhiệtđộ sấy 50oC trong 8 giờ dưới điều kiện chân không (~120mmHg). Điều kiện khử trùng

là sử dụng phương pháp bức xạ tia γ, liều xạ 15kGy, trong 10 giờ.

+ Quy trình công nghệ chế tạo màng PVA/TB đạt được độ ổn định cao sau nhiều lần thử

nghiệm độ lặp lại.

+ Các chỉ tiêu sinh hóa về hàm lượng kim loại nặng, về các chỉ tiêu vô trùng, đều đạt

trong giới hạn cho phép theo các quy định của Bộ Y tế (Dược điển VN4).

7. Kết quả thử nghiệm màng sinh học PVA biến tính tinh bột trên động vật cho thấy:

+ Khi sử dụng màng PVA/TB trên thỏ cho thấy: vết thương bỏng khô, không bị nhiễmtrùng, có khả năng hồi phục nhanh, sau 12 ngày đường kính vết thương co lại 59,3%,

điều này chứng tỏ màng sinh học PVA/TB giúp vết thương hạn chế nhiễm trùng, giữ

được độ ẩm thích hợp, giảm mất nước và chất điện giải bề mặt của vết thương thỏ từ đó

giúp rút ngắn được thời gian điều trị.

+ Thử nghiệm màng PVA biến tính tinh bột trong quá trình xử lý vết thương trên thỏ cho

thấy: màng không gây kích ứng da, không có độc tính, vết thương mau khô, không bị

nhiễm trùng, Tất cả các chỉ số theo dõi về tình trạng chung, cân nặng, chức năng tạo

máu, chức năng gan đều nằm trong giới hạn bình thường, không có sự khác biệt rõ rệt sovới lô chứng có khả năng phục hồi vết thương nhanh, rút ngắn thời gian điều trị. Những

kết quả thử nghiệm trên thỏ cho thấy khả năng ứng dụng màng PVA biến tính tinh bột

sắn thay thế da trong điều trị và xử lý các vết thương trong tương lai.





119

DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ CỦA LUẬN ÁN

1. Nguyễn Hường Hảo, Phạm Thế Trinh, Nguyễn Huy Tùng, Mai Văn Tiến (2012).

“ Nghiên cứu tổng hợp polyme sinh học polyvinyl ancol biến tính với tinh bột, ứng dụng trong y sinh”. Tạp chí hóa học, T.50(6A), tr. 144-147.

2. Nguyễn Hường Hảo, Phạm Thế Trinh, Nguyễn Huy Tùng (2012). “. Đặc trưng tính

chất, cấu trúc của màng polyme sinh học polyvinyl ancol biến tính với tinh bột, ứng

dụng trong y sinh”. Tạp chí hóa học, T.50(6A), tr.148-151.

3. Nguyễn Hường Hảo, Phạm Thế Trinh, Nguyễn Huy Tùng (2012). “Các yếu tố ảnh

hưởng đến độ trương nở của màng da nhân tạo trên cơ sở Polyvinyl ancol biến tính với

tinh bột sử dụng glutaraldehyt làm tác nhân tạo lưới”. Tạp chí Hóa Học, T.50(5A),

tr.268-271.

4. Nguyễn Hường Hảo, Phạm Thế Trinh, Nguyễn Huy Tùng, Phùng Chí Công (2013).

“ Ảnh hưởng của tác nhân khâu mạch glutaraldehyt đến tính chất của màng polyme

sinh học trên cơ sở polyvinyl ancol (PVA) biến tính tinh bột sắ n”. Tạp chí Hóa Học,

T.51(6ABC), tr.321-325.

5. Nguyễn Hường Hảo, Phạm Thế Trinh, Nguyễn Huy Tùng (2013). “ Nghiên cứu sự phân

hủy của màng polyme sinh học trên cơ sở polyvinyl ancol biến tính với tinh bột”. Tạp

chí Khoa học và công nghệ, T.51(5B), tr.11-15..

6. Nguyen Huong Hao, Pham The Trinh, Nguyen Huy Tung, Mai Van Tien (2014).

“ Biopolymer membrane based on Polyvinylalcohol modified with cassava starch in

biomedical application”. Polymer materials forum 2014. The 40th anniversary of the

establishment of Vietnam-Japan Dilomatic relations.

7. Nguyen Huong Hao, Pham The Trinh, Nguyen Huy Tung (2014). “ Biopolymer

material Polyvinylalcohol modified with cassava starch in the treatment of burn

wounds”. International Synposium on Eco-materials processing and Design. ISBN

978-89-5708-236-2, p. 207-210.

8. Nguyen Huong Hao, Pham The Trinh, Nguyen Huy Tung, Nguyen Thi Thanh Nhan

(2014). “ Relationship between the structure of networking polymer using

glutaraldehyde crosslinking agent and physico-mechanical properties of biopolymer

membrane based on polyvinylalcohol (PVA) modified with cassava starch”. Malaysia

Journal of Chemistry (MIC), chờ đăng.





120

MỘT SỐ HÌNH ẢNH THỰC TẾ CỦA LUẬN ÁN

Thiết bị tổng hợp hứu cơ Reactor-Ready RS37 Digital Plus (hãng Readleys – Đức)

Sản phẩm màng thay thế da nhân tạo(MTTD –PVA/TB)

Gây bỏng thực nghiệm trên thỏ Băng vết thương trên thỏ

Thỏ được phân lô, mỗi con/1 chuồng, được theo

dõi đánh giá khả năng phục hồi vết thương

Lấy máu để đánh giá chỉ số sinh hóa và

huyết học





121

Kit đựng mãu máu thỏ để đem đi kiểm tra các chỉ

số sinh hóa

Thiết bị đo chỉ số huyết học (Animal

Blood Counter Italy)

Vết thương khi không sử dụng màng PVA/TBkhông khô và có mủ

Vết thương nhanh hồi phục khi sử dụng

màng PVA/TB





122

TÀI LIỆU THAM KHẢO

A. TIẾNG VIỆT

[1] Học viện Quân Y (2007). ‘‘ Nuôi cấy tế bào sừng và nguyên bào sợi“. Hội thảo quốc tế

: Bỏng – điều trị và phẫu thuật.

[2] Nguyễn Thị Ngọc Tú (2005). “ Nghiên cứu màng băng sinh học pochisan trên cơ sở vật liệu chitin /chitosan từ vỏ tôm phế thải để phục vụ người bệnh, đặc biệt cho ngườinghèo”, Viện Hóa Học-VKHCNVN.

[3] Nguyễn Thị Thu Thảo (2013). “ Nghiên cứu tổng hợp polyme phân hủy sinh học trên cơ sở polyvinylancol và polysaccarit tự nhiên”. Luận án tiến sĩ khoa học Vật liệu. ViệnHàn Lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam.

[4] Nguyễn Văn Khôi (2007). “ Polymer ưa nuớc hóa học và ứng dụng”, NXB khoa học

tự nhiên và Công nghệ.[5] Phạm Ngọc Lân (2007). “Vật liệu Polyme phân hủy sinh học”. NXBBách khoa, Hà

Nội.

[6] Phạm Thế Trinh (2004). “ Báo cáo tổng kết đề tài cấp nhà nước KC-02.09: Nghiên cứuchế tạo và ứng dụng polyme phân huỷ sinh học“, Viện Hóa Học Công Nghiệp Việt

Nam.

[7] Thái Hoàng (2011). “Vật liệu polyme blend”, Nhà xuất bản Khoa học tự nhiên và Côngnghệ.

[8] Thái Doãn Tĩnh (2005). “ Hóa học các hợp chất cao phân tử”. NXB Khoa học & kỹthuật.

[9] Trần Đại Nghiệp (2007). “Giáp trình xử lý bức xạ và cơ sở của công nghệ bức xạ”, NXB Đại Học Quốc Gia HN , p.12-13.

B. TIẾNG ANH

[10] Angellier, Hene, Sonina Molina-Boisseau, Patrice Dole and Dufresne (2006).

“Thermoplastic Starch-Waxy Maize Starch” . Nanocrystals nanocomposite,7, p.531-

539.

[11] Ashraf Sh. Asran, S. Henning, Goerg H. Michler (2010). “ Polyvinyl alcohol-collagen-hydroxyapatite biocomposite nanofibrous scaffold : Mimicking the keyfeatures of natural bone at the nanoscale level”, Polymer 51, p.868-876.

[12] B. Sreedhar, M. Sairam, D.K. chattopadhyay, P.A. Syamala Rathnam, D.V. Mohan

Rao (2005). “Thermal, Mechanical, and Surface Characterization of Starch-

Poly(vinyl alcohol) Blends and Borax-Crosslink Films”, Journal of Applied Polymer

Science, Vol. 96 , p. 1313-1322.

[13] Bari.M (2009). “ Pharmaceutical film coating: general scale – up considerations”.Bapa Journal, p.10-14.





123

[14] Bendix. D (1998). “Chemical synthesis of polylactide and its copolymers for medical applications”. Polym. Degrad. Stab 59, p.129-135.

[15] Bero.M, Czapla.B, Dobrzynski.P, Janeczek.H, Kasperczyk.J (1999).

“Copolymerization of glycolide and -caprolactone, 2.Random copolymerization in

the presence of tin octoate”. Macromol. Chem.Phys, p.200- 911.[16] Bigi.A, Panzavolta.S, Rubini.K (2004). “ Relationship between triple – helix content

and mechanical properties of gelatin films” Biomaterials 25, p.5675 – 5680.

[17] Brian Bolto, Thuy Tran, Manh Hoang, Zongli Xie (2009). “Crosslinked poly(vinyl

alcohol) membranes”. Progress in Polymer Science, p.1-45.

[18] C.C. DeMerlis, D.R. Schoneker (2003). “ Review of the oral toxicity of polyvinyl alcohol (PVA)”. Food and Chemical Toxicology 41, p.319-326.

[19] Charles. R.C, Kurt A.F (2001). “One – step aqueous enteric coating systems: scale – up evaluation”. Pharmaceutical technology November, p.36-44.

[20] Cheng-Ho Chen, Fang-Yu Wang, Ching-Feng Mao, Wei-Tung Liao, Ching-Dong

Hsieh (2008). ”Studies of chitosan: II. Preparation and characterization of

chitosan/poly(vinyl alcohol)/gelatin ternary blend films”. International Journal of

Biological Macromolecules, Vol. 43, p. 37- 42.

[21] Chiellini.E (2000). “ Environmentally Degradable Polymers an Plastics (EDPs)-AnOverview”. Proceedings on ICS-UNIDO international workshop, Seoul, Korea,

p.19 - 22.

[22] Christie .M, Hassan, Nikolaos.A, Peppas (2000). “Structure and applications of poly(vinyl alcohol) hydrogels produced by conventional crosslinking or by freezing/thawing methods”. Advances in Polymer Science, Vol.153, p.37 – 65.

[23] Hossein Hosseinzadeh (2013). “Synthesis and swelling properties of a poly(vinyl

alcohol)-based superabsorbing hydrogel ”.Current Chemistry Letters 2, p.153-158.

[24] Chun En Tsai, Yu Jin Zeng, “Oraganic/ Inorganic hybrid crosslinking polymer electrolyte membrane”.

[25] Cole G, Hogan J, Aulton M. (1995).“ Pharmaceutical coating technology”. Taylor and Francis, London.

[26] D.A. House (2001). “ Kinetics and mechanism of oxidation by peroxydisulfate”.Victoria University of Wellington, New Zealand, p.185-204.

[27] David Wong and Jagdish Parasrampuria (1996). “ Polyvinyl alcohol”. Analytical profiles of drug

subtances and excipents, Volume 24, p. 397-441.

[28] Elif Ant Bursali, Senem Coskun , Murat Kizil (2011). “Synthesis, characterizationand in vitro antimicrobial activities of boron/starch/polyvinyl alcohol hydrogels”,Carbohydrate Polymer 83, p.1377-1383.

[29] ENPOL (2012). “ Biodegradable Thermoplastic Resins”. Ire Chemical. Ltd. Korea.





124

[30] Fahmida Parvin, Md. Arifur Rahman, Jahid M. M. Islam (2010). “ Preparation and

Characterization of Starch/PVA Blend for Biodegradable Packaging Material ”.

Advanced Materials Research Vols. 123-125, p. 351-354.

[31] Falk.B, Garramone.S, Shivkumar.S. (2004). “ Diffusion coefficient of paracetanol in

a chitosan hydrogel ” Mater lett58:3261 – 3265.

[32] Finch CA (2008),.” Poly(vinyl alcohol): Properties and Application”, Wiley, New.

[33] Frost. K, (2010). “Thermoplastic starch composite and blend”. School of Applied

Sciences College of Sciences Engineering.

[34] Galya.T. et al (2008). ” Antibacterial poly(vinyl alcohol) film containing silver nanoparticles: preparation and characterization” Journal of applied Polymer Science, Vol.110, No5, p.3178 – 3185.

[35] Ghisland I.G and Bastioli.C (2000). “ Properties and Jndustrial Applications of

Master - Bi Starch - Based Materials”. Proceedings on ICS-UNIDO internationalworkshop. Seoul, Korea, p.277 - 297.

[36] Gilding .D.K; Reed.A.M.(1990). “ Biodegradable polymers for use in surgery- polyglycolic/ poly(lactic acid) homo-and copolymers”. Polymer 20, p.1459.

[37] HanGuo Xiong*, ShangWen Tang1, HuaLi Tang2 , Peng Zou2 (2007). “The structureand properties of a starch-based biodegradable film.

[38] Harith I. Jaafar, Kawakib J. Majeed, Mohanad I. Kamil (2014). “ Biodegradation

Behavior of PVA/Corn Starch Blend Films under the influence of α-amylase

Solution Immersion, Soil Burial and Water immersion”. Iraqi Journal of Science,Vol 55, No.2A, p.419 - 424.

[39] Hartmann.M. H.(1998). “ High molecular weight polylactic acid polymers. In Biopolymers from renewable resources”. Kaplan, D. L. (ed.), Springer, Germany, p.367 - 411.

[40] Hashim K., Dahlan K.Z. and Noordin N.M (2000). “ Hydrogel of sago starch/water-

soluble polymers by electron beam irradiation technique”. International Symposium

on Radiation Technology in Emerging Industrial Applications, p. 79–80.

[41] Hongsheng Liu, Fengwei Xie, Long Yu, Ling Chena, Lin Li (2009). “Thermal processing of starch-based polyme”. Progress in Polymer Science, p. 1348–1368.

[42] Hye-Ryoung Park, Sung-Hyo Chough, Yeon-Hum Yun, and Soon-Do Yoon (2005).“ Properties of Starch/PVA Blend Films Containing Citric Acid as Additive”. Journalof Polymers and the Environment, Vol. 13, No. 4, p.375-382.

[43] I.M. Kolthofand, I. K. Miller (2011). ” The Chemistry of Persulfate. I. The Kineticsand Mechanism of the Decomposition of the Persulfate Ion in Aqueous Medium1”Contribution from the School of chemistry of the University of Minnesota, p. 3055-

3059.





125

[44] I.R. Rodrigues (2007). “Synthesis and characterization of hybrid polymeric networks

(HPN) based on polyvinyl alcohol/chitosan”. Reactive & Functional Polymers , Vol.

67, p. 708-715.

[45] IAEA-TECDOC-1324, VIENNA, Austria, “ Radiation synthesis and modification of

polymers for biomedical alications”, 2002, p.1-202.

[46] Ideal cures PVT.LTD (2008). “ Manufacturer and exporter of instacoat ready mix film coating material for pharmaceutical, neutraceutical, ayurvedic & herbal industry”. http://www.idealcures.com/film-coating.html.

[47] In’t Veld.P.J.A, Velner.E.M, Van de Witte.P, Hamhuis.J, Dijkstra.P.J, Feijen.J.

(1997).‘‘ Melt block copolymerization of -caprolactone and L-lactide“.J.Plym.Sci.A, Ploym.Chem, Vol. 35, p.219.

[48] Isabelle. M, Catherine.D (2004). “Glutaraldehyde: behavior in aqueous solution,

reaction with protein, and and application to enzyme crosslinking ”. Biotechniques,vol. 37, No.5, p.790-802.

[49] Isadora Reis Rodrigues, Maria Madalena de Camargo Forte (2007). “Synthesis and

characterization of hybrid polymeric networks (HPN) based on polyvinyl

alcohol/chitosan”. Reactive & Functional Polymers, Vol. 67, p. 708-715.

[50] Ito. Mcelgreen (2000). “ Daicel’s Biodegradable Plastics”. Proceedings on ICS-

UNIDO international workshop, Seoul, Korea, p.216 - 227.

[51] J. W.L. Davies (2003). “Synthesic materials for covering burn wounds progress

towards perfection. Part I. Short term dressing materials”. Printed in Great Britain,Burn, Vol 10, No2, p.94 -103.

[52] J.Ruiz, A. Mantecon (2001). “Synthesis and properties of hydrogel from polyvinyl

alcohol and ethylendiamine teraacetic dianhydride”. Polymer 42, p.6347 - 6354.

[53] Jian-she Zhang, Peter R. Chang, Ying Wu, Jiu-gao Yu, Xiao-fei Ma (2008).

“ Aliphatic Amidediol and Glycerol as a Mixed Plasticizer for the Preparation of

Thermoplastic Starch”. Starch – Stärke, Vol. 60 (11), p. 617–623.

[54] Jie Lu, Quang Trong Nguyen (2011). “ Poly(vinyl ancol)- poly(vinyl pyrrolidone)

intepenetrating polyme network. Synthesis and pervaporation properties”, Thenational natural science foundation of china and funds for visiting scientists of thekey laboratory of molecular engineering of polymers at fudan.

[55] Jong Oh Kim, Jung Kil Park, Jeong Hoo Kim (2008). “ Develoment of polyvinyl alcohol-sodium alginate gel-matrix-based wound dressing system containg nitrofurazone”, International Journal of Pharmaceutic 359, p.79-86.

[56] Jukka Tuominen (2003). “Chain linked Lactic Acid Polymers: Polymerization and biodegradation studies”. Polymer technology Pulication Series, Espoo.

[57] Jun-Feng Su, Zhen Huang, Kai Liu, Ling-Ling Fu, Hong-Ru Liu (2007).

“ Mechanical properties, biodegradation and water vapor permeability of blend





126

films of soy protein isolate and poly(vinyl alcohol) compatibilized by glycerol ”.Polymer Bulletin 58, p. 913 – 921.

[58] Jung Hoon Sung, Ma-Ro Hwang , Jong Oh Kim (2010). “Gel characterisation and in vivo evaluation of minocycline-loaded wound dressing with enhanced

wound healing using polyvinyl alcohol and chitosan”. International Journal of Pharmaceutic 392, p. 232 - 240.

[59] K. Pal, A.K. Banthia, (2009). “ Polymer hydrogels: characterization and biomedical application – a mini review”, Designed monomers and polymer 12, p. 197- 220.

[60] Kinki University, Faculty of Science and Techology (2002). “The use of radiation processing to prepare biomaterials for applications in medicine”, Osaka, Japan, p.48-52.

[61] Kirsi S. Mikkonen, Mari I. Heikkila, Stefan M. Willfor (2012). “ Films from glyoxal-

crosslinking Spruce Galactoglucomannans plasticized with sorbitol”. International

Journal of Polymer Science, Volume, Article ID 482810, 8 .

[62] Klanarong Sriroth, Rungsima Chollakup, Kuakoo Piyachomkwan and Christopher G. Oates (1999). “ Biodegradable plastic from cassava starch in Thailand”.

[63] Kricheldorf.H; Meier-Haak.J (1993). “ ABA triblock copolymers of L-lactide and poly(ethylene glycol)”.Macromol. Chem, 194, p.725.

[64] Krogars.K, Antikainen.O, Heinamaki.J, Lsitinen.N, Yliruusi (2002). ”Tablet film-coating with amylase – rich maize starch.” EurJ pharm Sci, 17(1-2), p.23 - 30.

[65] Kunal .P, Ajit.K.B, Dipak.K.M (2007). ” Preparation and characterization of polyvinyl alcohol – gelatin hydrogel membranes for biomedical applications”.AAPS PharmSciTech, 8 (1) Article:21.

[66] Lee, Tin Sin, W.A.W.A. Rahman, A.R. Rahmat and Khan MI (2010). “ Detection of

synergistic interactions of polyvinyl alcohol – cassava starch blends through DSC ”.

Carbohydrate Polymers. 79, p.224–226.

[67] LeiZhang, Ping Ye, Yunbai Luo (2007). “ Dehydration of caprolactam-water mixtures through cross-linked PVA compozit pervaporation membranes”. Journal of Membrance Science 306, p.93-102.

[68] Lofgen.A; Renstad.R; Albertsson.A.C. (1995), Synthesis and characterization of a

new degradable thermoplastic elastomer based on 1,5-dioxepan -2-one and -

caprolactone.J.Appl.Polym.Sci, p.1555- 1589.

[69] Long Zhao, Hiroshi Mitomo (2003). “Synthesis of antibacterial PVA/CM chitosan

blend hydrogels with electron bean irradiation”. Carbohydrate Polymers, Vol.53,

p.439-446.

[70] Margarita K. Beliakova, Amal A. Aly Fikry A. Abdel-Mohdy (2004). “Grafting of Poly(Methacrylic Acid) on Starch and Poly(Vinyl Alcohol)”. Textile Research

Division, National Research Center;Dokki, Cairo, Egypt, Starch/Stọrk, p. 407– 412.





127

[71] Maria Rapa, Elena Grosu, Petruța Stoica, Mihaela Andreica, Mihaela Hetvary

(2014). “ Polyvinyl alcohol and starch blends: properties and biodegradation

behavior ”. Journal of Environmental Research and Protection, Volume 11, p.34– 42.

[72] Maruhashi, Motokazu (Kasatsu, JP), Tokonami, Hiroshi (Itami, JP) (1992).

“ Polyvinyl alcohol-starch film”. United States Patent 5106990.

[73] MeiHua Huang, Ming ChienYang (2008). “ Evaluation of glucan/poly(vinyl alcohol)blend wound dressing using rat models”. International Journal of Pharmaceutic346, p.38-46.

[74] Monica Fescher, Pierre Wursch, Eric Plante (1999). “ Modified Starch”. US Patent No.5,989,350.

[75] Moslem Mansour Lakouraj , Mahmood Tajbakhsh and Masoud Mokhtary (2005).

“Synthesis and swelling characterization of cross-linked PVP/PVA hydrogels”.

Iranian Polymer Jouranl, p.1022-1030.[76] Mostafa, H. M., Sourell, H. and Bockisch. F. J (2010). “The mechanical properties

of some bioplastics under different soil types for use as a biodegradable drip tubes”.

Agricultural Engineering International: the CIGR Ejournal. Manuscript 1497, Vol.

12, p.1-16.

[77] Nishida, H., Yamashita, M., Nagashima, M., Hattori, N., Endo, T., and Tokiwa,Y.(2000). “Theoreticalprediction of molecular weight on autocatalytic randomhydrolysis of aliphatic polyesters”Macromolecules 33,p.6595-6601.

[78] Okada. M.(2002). “Chemical synthesis of biodegradable polymers”, Prog. Polym.Sci. 27, p.87-133.

[79] Olfat Y. Mansour and Ahmed Nagaty (2005). “Grafting of synthetic polymer tonatural polymers by chemical processes”, Prog. Poly. Sci. Vol.11, p.91-65.

[80] Othman, Nadras, Nur Azleen Azahari and Ismail H, (2011). “Thermal Properties of

Polyvinyl Alcohol (PVOH)/Corn Starch Blend Film”. Malaysian Polymer Journal, 6,

p.147-54.

[81] P.C. Srinivasa, M.N. Ramesh (2003). “ Properties and sorption studies of chitosan-

polyvinyl alcohol blend films”. Carbohydrate Polymers, Vol. 53, p.431-438.[82] Pal.K, Banthia.A.K, Majumdar D.K (2006).” Preparation of transparent starch

based hydrogel membrane with potential application as wound dressing ”. Trends biomater. Artit. Organs, Vol 20(1), p 59-67.

[83] Pal.K, Banthia.A.K, Majumdar.D.K (2007). ” Biomedical evaluation of polyvinyl alcohol – gelatine esterified hydrogel for wound dressing ”. Journal of materialsscience: Materials in Medicine vol. 18, No.9, p.1889 – 1894.

[84] Pal.K, Banthia.AK, Majumdar DK (2006). “ Polyvinyl alcohol – gelatin patches of

salicylic acid: preparation, characterization and drug release studies”. JBiomater appl, p.21- 75.





129

Proceedings of the Symposium on Nanostructured Biologycal Materials, V Meeting

of the Brazilian Materials Research Society 28, p.539-548.

[99] S.H. Imam, P.Cinelli, S.H. Gordon and E. Chiellini (2005). “Characterization of

biodegradable composite films prepared from blends of poly(vinyl alcohol),

cornstarch, and lignocellulosic fiber ”. Journal of Polymers and the Environment,Vol. 13 (1), p.47-55.

[100] Saarai.A, Saha.N, Kitano.T, Saha.P (2009). ” Natural resource based medicated hydrogel for heath care”. Proceedings frontiers in polymer science, Internationalsymposium celebrating the 50th anniversary of the journal polymer, Mainz,Germany, June.

[101] Saha.N, Saarai.A, Roy.N, Kitano.T, Saha.P (2011). “ Polymeric biomaterial based hydrogels for biomedical applications”. Journal of Biomaterials and

Nanobiotechnology, 2, p.85-90.[102] Saringat.H.b, Alfadol.K.I, Khan.G.M (2005).” The influence of different plasticizers

on some physical and mechanical properties of hydroxypropyl methylcellulose free films” Pakistan Journal of Pharmaceutical sciences, Vol.18, No.3, p.25-38.

[103] Sathya Kalambur and Syed S. H. Rizvi (2006). “ An overview of starch-based plastic

blends from reactive extruxion”. Journal of plastic film & sheeting.

[104] Shafik S. Shafik, Kawakib J. Majeed, Mohanad I. Kamil (2014). “ Preparation of

PVA/corn starch blend films and studying the influence of gamma irradiation on

mechanical properties”. International Journal of Materials Science and Applications,3(2), p.25-28.

[105] Shastri, V., Hildgen, P., Langer, R., Najajrah, Y., Ringel, I., and Domb (1997), “ A.

Other poly–esters, in Handlbook of biodegradable Polymer”. Harwood Academic

Publisher, Amsterdam, p. 119-134.

[106] Siddaramaiah, Baldev (2004). “Structure-Properties relation in polyvinyl

alcohol/starch composites”, Journal of Applied Polymer Science, Vol. 91, p. 630-

635.

[107] Silvia Patachia, claudia Baciu Florea (2007). “ Poly (vinyl aalcohol) hydrogelsinteractions with electrolytes in aqueous solution”, Revue Ruomaine de chimie,Vol. 52, No. 12, p.1145-1149.

[108] Sonny Widiarto (2004). “ Preparation and characterization of biodegradable films

from sago starch and poly(vinyl alcohol) blends”. Thesis Submitted to the School

of Graduate Studies, Universiti Putra Malaysia in Fulfilment of the Riquirement for

Degree of Master of Science.

[109] Sonny Widiarto (2005). “ Effect of borax on mechanical properties and

biodegradability of sago atarch – poly(alcohol) blend films”, J. Sains Tek, Vol.11,

No. 3, p.151-157.





131

[124] US Patent 4559186 (1995). “ Production of borate Crosslinked Polyvinyl Alcohol

contact Lenses”.

[125] Wan-Jin Lee, Young-Nam Youn, Yeon-Hum Yun, Soon-Do Yoon (2007).“ Physical Properties of Chemically Modified Starch(RS4)/PVA Blend Films—Part

1, J Polym Environ, p. 35–42.[126] Warren H. Philipp and Li-Chen Hsu (1999). “Three Methods for In Situ Cross-

Linking of Polyvinyl Alcohol Films for Application as Ion-Conducting Membranesin Potassium Hydroxide Electrolyte, NASA Technical Paper.

[127] Xiaozhao Han, Sensen Chen, Xianguo Hu (2008). “Controlled-release fertilizer

encapsulated by starch/polyvinyl alcohol coating ”. Journal of Applied Polymer

Science, p.21-26.

[128] Yang.X, et al, (2010). “Cytotoxicity and wound healing properties of PVA/ws-chitosan/glycerol hydrogels made by irradiation followed by freeze-thawing ”Radiation physics and chemistry, Vol.79, No5, p.606-611.

[129] Yeon – Hum Yun, Soon – Do Yoon (2010). “ Effect of amylose contents of starches

on physical properties and biodegradability of starch/PVA-blended films”.

Polym.Bull, p.553-568.

[130] Yeon-Hum Yun , Young-Jung Wee, Hun-Soo Byun. Soon-Do Yoon (2008).

” Biodegradability of Chemically Modified Starch (RS4)/PVA Blend Films: Part2”.

J.Polym .Environ, p.12–18.

[131] Yeon-Hum Yun, Young-Ho Na, and Soon-Do Yoon (2006). “ Mechanical Properties with the Functional Group of Additives for Starch/PVA Blend Flim”.Journal of Polymers and the Environment, Vol. 14, No. 1, p.71-78.

[132] Yeping Yin, Jianfang Li, Yingchun Liu, Zhong Li (2005). “Starch Crosslinked with

poly(vinyl alcol) by boric acid”. Journal of Applied Polymer Science, Vol. 96, p.

1394 - 1397,.

[133] Yoshito Ikada, Yasuko Nishizaki, and Ichiro Sakurada (2004). “ Reaction of Poly(vinyl Alcohol) with Potassium Persulfate and Graft Copolymerization”.Journal of Polymer Science, Vol.12, p.1829-1839.

[134] Young CD, Wu JR, TL Tsou (1998). ” Fabrication and characteristics of poly HEMa artificial skin with improved tensile properties”. J Membr Sci, Vol.146, p.83- 93.





PHỤ LỤC

CÁC KẾT QUẢ PHÂN TÍCH

Phụ lục 1: Các kết quả phân tích phổ hồng ngoại (IR)

Phụ lục 2: Các kết quả phân tích phổ cộng hưởng từ hạt nhân (NMR)

Phụ lục 3: Các kết quả phân tích nhiệt vi sai quét (DSC)

Phụ lục 4: Các kết quả phân tích phổ nhiễu xạ tia X

Phụ lục 5: Các kết quả phân tích phổ UV-Vis

Ph l 6 Kết ả hâ tí h GC


nghiên cứu tổng hợp vật liệu polyme trên cơ sở polyvinyl ancol (pva) biến tính...

Documents