Nano Hydroxyapatite | Ca₁₀(PO₄)₆(OH)₂ (HA) NPs

Nano hydroxyapatite (HA), kích thước hạt nano trung bình là 50 nm, bột màu trắng

THÔNG TIN CHUNG

Trạng thái: Dạng bột

Màu sắc: Màu trắng, trắng ngà

Kích thước hạt trung bình (SEM): 50 nm

Hình dạng: Hình que

Hạn sử dụng: 5 năm

Hydroxyapatite (HA) có công thức hóa học là Ca₁₀(PO₄)₆(OH)₂, là thành phần chính của xương và răng người và động vật, chiếm đến 65 - 70% khối lượng xương và 70 - 80% trong răng. Hydroxyapatite canxi thiếu canxi là khoáng chất chính của men răng và dentin được tạo thành.

Hydroxyapatite (HA) là dạng canxi phosphat tự nhiên có tính tương thích sinh học cao với tế bào và mô. Ở dạng bột mịn kích thước nano, canxi nano hydroxyapatite (CNHA) là dạng canxi phosphat dễ được cơ thể hấp thụ nhất với tỷ lệ Ca/P trong phân tử đúng như tỷ lệ trong xương và răng.

Ở dạng màng và dạng xốp, HA có thành phần hóa học và đặc tính giống xương tự nhiên, các lỗ xốp liên thông với nhau làm cho các mô sợi, mạch máu dễ dàng xâm nhập. Chính vì vậy mà vật liệu này có tính tương thích sinh học cao với các tế bào mô, có tính dẫn xương tốt, tạo liên kết trực tiếp với xương non dẫn đến sự tái sinh xương nhanh mà không bị cơ thể đào thải.

Hydroxyapatite (HA) có có màu trắng, trắng ngà, vàng nhạt hoặc xanh lơ, tùy theo điều kiện hình thành, kích thước hạt và trạng thái tập hợp. HA nóng chảy ở nhiệt độ 1760 ^oC; sôi ở 2850 ^oC; độ tan trong nước: 0,7 g/l; khối lượng phân tử: 1004,60; khối lượng riêng: 3,156 g/cm³; độ cứng theo thang Mohs: 5.

ỨNG DỤNG CỦA NANO HYDROXYAPATITE

Ứng dụng của nano hydroxyapatite trong y học

HA được sử dụng trong y sinh, nha khoa, và trong thuốc và thực phẩm chức năng để điều trị và phòng ngừa thiếu hụt canxi và loãng xương. Ngoài ra, CNHA là hợp chất không gây độc, không gây dị ứng cho cơ thể người và có tính sát khuẩn cao. Để chế tạo NCHA có tính tương thích sinh học cao, cần nghiên cứu và lựa chọn công nghệ phù hợp với mỗi mục đích ứng dụng trong y sinh học và dược học. Do lượng canxi hấp thụ thực tế từ thức ăn mỗi ngày tương đối thấp nên rất cần bổ sung canxi cho cơ thể, đặc biệt cho trẻ em và người cao tuổi. Canxi có trong thức ăn hoặc thuốc thường nằm ở dạng hợp chất hòa tan nên khả năng hấp thụ của cơ thể không cao và thường phải dùng kết hợp với vitamin D nhằm tăng cường việc hấp thụ và chuyển hóa canxi thành HA.

Ở dạng bột, các nhà nghiên cứu đang cố gắng điều chế HA kích thước nano (trong khoảng 20 – 100 nm) để góp phần nâng cao khả năng hấp thụ của cơ thể. HA bột dạng vi tinh thể cùng với một số khoáng chất bổ sung khác đã được dùng trong bào chế thuốc chống loãng xương và thực phẩm chức năng bổ sung calci, xử lý các khuyết tật trong xương do chấn thương. Ở dạng màng, một lớp màng HA mỏng phủ trên gốm nhân tạo có thể tăng cường khả năng liên kết giữa xương nhân tạo với mô và xương tự nhiên. HA dạng khối xốp được ứng dụng để sửa chữa các khuyết tật của xương và răng. Ngoài ra, các nghiên cứu cho thấy, HA dạng khối xốp bền trong các dịch sinh lý của cơ thể và có tác dụng nhả chậm các dược chất đi kèm với nó.

Ở kích thước nano, CNHA có thể được hấp thu trực tiếp nhanh qua niêm mạc lưỡi, thực quản và ruột non, do vậy nó ít chịu ảnh hưởng của dung dịch axit có trong dạ dày. Vì những đặc tính này, CNHA kích thước nano được dùng làm thuốc bổ sung canxi với hiệu quả cao. Nhờ kích thước siêu nhỏ nên canxi nano có tính hòa tan tốt, thẩm thấu nhanh qua màng ruột, do đó hấp thụ với lượng tối đa từ ruột vào máu. Đặc biệt, calci đã thẩm thấu hết, không còn lượng dư thừa trong ruột nên không gây sỏi thận, táo bón.

HA được sử dụng trong y sinh, nha khoa, và trong thuốc và thực phẩm chức để điều trị và phòng ngừa thiếu hụt canxi và loãng xương. HA được sử dụng để làm cho vật liệu ghép xương, răng giả. Một số cấy ghép, ví dụ: thay thế hông, cấy ghép nha khoa và cấy ghép xương. Để chữa trị căn bệnh loãng xương, Cục Quản lý Thực phẩm và Dược phẩm Mỹ (FDA) đã cho phép sử dụng HA trong sản xuất thuốc và thực phẩm chức năng. Nhiều loại thuốc và thực phẩm bổ sung canxi có sử dụng HA đã được lưu hành trên thị trường. Trong số đó có thể kể đến Ossopan của Pháp, Bone Booster Complex, Bone Dense Calcium của Mỹ, Calcium Complex của Anh, SuperCal của New Zealand.

Ứng dụng của nano hydroxyapatite trong nông nghiệp

Phân urê sau khi được bón sẽ tan nhanh trong đất ẩm, tạo ra amoni, gây phú dưỡng nguồn nước và góp phần gây hiệu ứng nhà kính, đồng thời hạn chế khả năng hấp thu chất dinh dưỡng của cây, khiến nông dân phải bón nhiều phân hơn.

Để khắc phục tình trạng này, các nhà khoa học đã nghiên cứu phát triển một phương pháp đơn giản là bọc các phân tử urê bằng nano hydroxyapatite (HA) - một chất khoáng trong mô cơ thể người và động vật, được xem là thân thiện môi trường. Trong nước, sự thủy phân của HA và urê để sinh ra nitơ diễn ra rất chậm, chỉ bằng 1/12 lần so với urê không bọc.

Những thí nghiệm bước đầu trên cây lúa ngoài đồng ruộng cho thấy, việc bọc urê bằng nano HA giúp giảm khoảng một nửa lượng phân bón cần sử dụng. Giới chuyên môn cho rằng việc phát triển nghiên cứu này có thể góp phần tạo ra cuộc cách mạng xanh mới, giúp nuôi sống dân số thế giới vốn không ngừng tăng, đồng thời cải thiện môi trường nông nghiệp một cách bền vững.