Chế tạo vật liệu thủy tinh hoạt tính sinh học Tổng hợp xanh các hệ thủy tinh hoạt tính sinh học SiO2-CaO-P2O5 pha tạp Ag ứng dụng trong kem đánh răng là nhiệm vụ do PGS.TS Bùi Xuân Vương và cộng sự, Trường Đại học Sài Gòn thực hiện.
PGS.TS Bùi Xuân Vương (chủ nhiệm nhiệm vụ) cho biết, vật liệu thủy tinh hoạt tính sinh học (bioglasses) là loại vật liệu có khả năng hình thành lớp khoáng hydroxyapaptie (HA): Ca10(PO4)6(OH)2 mới trên bề mặt khi chúng được cấy ghép ở các vị trí xương khuyết, xương hỏng trong cơ thể người.
Nhờ vậy, chúng được ứng dụng như vật liệu xương nhân tạo dùng làm thành phần trong xi măng trám răng, làm bột ghép xương của tai giữa, ứng dụng trong tái tạo xương hoặc sửa chữa xương hàm, ghép xương, điều trị viêm tủy hoặc nhiễm trùng xương,… Gần đây, vật liệu thủy tinh hoạt tính sinh học còn được sử dụng để thêm vào trong kem đánh răng giúp lấp đầy những vết xước, khuyết bề mặt răng.
Nhóm nghiên cứu sử dụng phương pháp tổng hợp xanh dựa trên phản ứng thủy nhiệt không dùng chất xúc tác axit để chế tạo các hệ thủy tinh hoạt tính sinh học ba cấu tử SiO2-CaO-P2O5 (Silic dioxide - Calci oxide - Phosphor pentoxide) pha tạp bạc (dưới dạng Ag2O); ứng dụng hệ thủy tinh hoạt tính sinh học để chế tạo kem đánh răng có chứa tác nhân khôi phục vết khuyết, xước bề mặt răng cũng như khả năng kháng vi khuẩn.
PGS.TS Bùi Xuân Vương cho biết nhóm nghiên cứu đã tiến hành tổng hợp các hệ thủy tinh hoạt tính sinh học ba cấu tử 60SiO2-36CaO-4P2O5, 70SiO2-26CaO-4P2O5 (mol.%) pha tạp thêm các hàm lượng x (mol.%) Ag2O bằng phương pháp tổng hợp xanh theo quy trình thủy nhiệt.
Nhóm thực hiện đánh giá tính chất lý hóa của các hệ vật liệu thủy tinh tổng hợp, thử nghiệm và đánh giá hoạt tính sinh học của các hệ thủy tinh tổng hợp qua thực nghiệm in vitro trong dung dịch giả dịch thể người SBF, thử nghiệm tính tương thích sinh học tế bào.
Ngoài ra nhóm thực hiện phối trộn thủy tinh y sinh pha tạp Ag để chế tạo kem đánh răng, đánh giá khả năng làm lành vết xước, khuyết bề mặt răng, khả năng kháng vi khuẩn (antibacterials) của sản phẩm.
Kháng khuẩn, khôi phục vết xước bề mặt răng Theo PGS.TS Bùi Xuân Vương, nhóm nghiên cứu đã tổng hợp thành công các hệ thủy tinh pha tạp Ag bằng phương pháp tổng hợp xanh không cần sử dụng chất xúc tác axit độc hại, thời gian tổng hợp được rút ngắn.
Các hệ thủy tinh có đặc tính xử lý nhiệt khác so với các nghiên cứu trước đây qua phân tích nhiệt TG-DSC như không có peak phân hủy nitrate, xuất hiện peak nóng chảy của pha thủy tinh.
Phân tích cho thấy các hệ không pha tạp thể hiện cấu trúc vô định hình, trong đó các hệ pha tạp Ag thể hiện cấu trúc hai pha (pha tinh thể/pha vô định hình). Phân tích BET (phương pháp xác định diện tính bề mặt riêng, cấu trúc xốp BET) cho thấy đặc tính xốp của vật liệu thủy tinh pha tạp Ag không giảm mạnh như những nghiên cứu trước.
Kết quả nghiên cứu in vitro (trong phòng thí nghiệm) khẳng định hoạt tính sinh học của các vật liệu thủy tinh hoạt tính sinh học pha tạp Ag có tính tương thích tế bào tốt với các nguyên bào sợi (L-929) theo tiêu chuẩn IUPAC, đồng thời thể hiện hoạt tính kháng khuẩn với vi khuẩn Pseudomonas aeruginosa (Pa) ở nồng độ 10 mg/mL.
Thủy tinh hoạt tính sinh học pha tạp Ag được phối trộn để chế tạo thành công 2 loại kem đánh răng Bioglass 2,5 và Bioglass 5. Sản phẩm kem đánh răng phù hợp với tiêu chuẩn cho phép TCVN 5816-2009, có khả năng khôi phục vết khuyết, xước bề mặt răng, có tính kháng khuẩn với tế bào Pseudomonas aeruginosa (Pa) và Staphylococcus aureus (S.a).
Kết quả đề tài cũng xây dựng thành công quy trình chế tạo thủy tinh pha tạp Ag và quy trình chế tạo kem đánh răng chứa Bioglass-Ag. Việc sử dụng phương pháp tổng hợp xanh dựa trên phản ứng thủy nhiệt không dùng chất xúc tác axit để chế tạo các hệ thủy tinh hoạt tính sinh học vừa mang tính mới mẻ, thời sự, vừa tạo ra các dữ liệu khoa học làm cơ sở cho các ứng dụng thực tiễn.
Nhóm nghiên cứu tự tin, việc làm chủ công nghệ chế tạo vật liệu bioglasses và ứng dụng để chế tạo kem đánh răng thông minh tại Việt Nam có thể thay thế các sản phẩm nhập ngoại, giúp giảm giá thành, tiết kiệm chi phí, nhân công, nâng cao chất lượng sản phẩm. Đồng thời góp phần tạo ra các sản phẩm an toàn với sức khỏe con người và thân thiện với môi trường.
