Tổng hợp và đặc trưng màng hydroxyapatit pha tạp đồng trên nền thép không gỉ 316L - Võ Thị Hạnh

51 JOURNAL OF SCIENCE OF HNUE DOI: 10.18173/2354-1059.2017-0007 Natural Sci. 2017, Vol. 62, No. 3, pp. 51-59 This paper is available online at TỔNG HỢP VÀ ĐẶC TRƯNG MÀNG HYDROXYAPATIT PHA TẠP ĐỒNG TRÊN NỀN THÉP KHÔNG GỈ 316L Võ Thị Hạnh1, Phạm Thị Năm2 và Đinh Thị Mai Thanh3 1Khoa Khoa học Cơ bản, Trường Đại học Mỏ - Địa Chất 2Viện Kĩ thuật nhiệt đới, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam 3Trường Đại học Khoa học và Công nghệ Hà Nội, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam Tóm tắt. Màng hydroxyapatit pha tạp đồng (CuHAp) được tổng hợp bằng phương pháp trao đổi ion giữa màng hydroxyapatit (HAp) với dung dịch Cu(NO3)2. Những yếu tố nồng độ ion Cu2+ và thời gian ảnh hưởng đến quá trình trao đổi ion đã được khảo sát. Kết quả cho thấy ion Cu2+ đã thay thế ion Ca2+ trong cấu trúc của HAp để tạo màng CuHAp có tỉ lệ nguyên tử Cu/Ca = 0,0124, tỉ lệ (Cu+Ca)/P = 1,571. Kết quả phân tích hình thái học, cấu trúc pha và thành phần pha cho thấy màng CuHAp có cấu trúc tinh thể, đơn pha và sự có mặt của Cu2+ đã làm thay đổi hình thái học và làm giảm kích thước của CuHAp so với HAp. Ngoài ra kết quả nghiên cứu cũng cho thấy động học quá trình trao đổi ion tuân theo phản ứng giả bậc hai với dung lượng trao đổi ion ở trạng thái cân bằng 11,99 mg Cu2+/g HAp và hằng số tốc độ phản ứng là 3,57 × 10-2 g/mg.phút. Màng CuHAp có khả năng kháng khuẩn đối với chủng khuẩn P.aerugimosa với bán kính vòng ức chế đạt 3 mm. Từ khóa: Thép không gỉ 316L, màng hydroxyapatite pha tạp đồng (CuHAp), trao đổi ion. 1. Mở đầu Hydroxyapatite (HAp) là thành phần chính trong xương tự nhiên, HAp chiếm khoảng 25 - 75% theo trọng lượng và 35 - 65% theo thể tích [1]. HAp tổng hợp có thành tỉ lệ Ca/P = 1,67, tương tự như trong xương tự nhiên, có khả năng tương thích sinh học tốt nên được nghiên cứu rộng rãi và ứng dụng trong lĩnh vực y sinh [2, 3]. Màng HAp được phủ lên bề mặt kim loại và hợp kim như Ti, thép không gỉ 316L đề làm vật liệu cấy ghép xương [4, 5]. Khi cấy ghép, màng HAp có khả năng định hình, tạo liên kết chặt chẽ giữa xương của vật chủ và vật liệu cấy ghép, thúc đẩy quá trình liền xương [6]. Tuy nhiên, vấn đề nhiễm trùng sau phẫu thuật được quan tâm nhất sau khi cấy ghép vào cơ thể, do đó các nhà khoa học đã rất quan tâm đưa các tác nhân kháng khuẩn vào vật liệu cấy ghép. Tác nhân kháng khuẩn vô cơ gồm các ion đồng, bạc, kẽm được các nhà khoa học chú ý vì sự ổn định và tính an toàn [1], chúng có tác dụng làm giảm độ bám dính của vi khuẩn trên bề mặt vật liệu và làm ức chế sự tăng trưởng của vi khuẩn [7]. Vật liệu Ti chứa 2% hàm lượng đồng về khối lượng có thể chống được 57% khuẩn E.Coli và 79% khuẩn S. Aureus [50]. Hoạt động kháng khuẩn của hợp chất HAp pha tạp đồng đã được thử nghiệm, kết quả cho thấy bột HAp có pha tạp Cu với công thức Ca10-xCux(PO4)6(OH)2 (x = 0,2) có khả năng chống được 98% vi khuẩn S. Aureusis Ngày nhận bài: 19/2/2017. Ngày nhận đăng: 20/3/2017. Tác giả liên hệ: Võ Thị Hạnh, e-mail: [email protected] Võ Thị Hạnh, Phạm Thị Năm và Đinh Thị Mai Thanh 52 và bột HAp pha tạp Cu, F ứng với công thức Ca10-xCux(PO4)6(F)2 (x = 0,15 - 0,5) có thể chống được 100% vi khuẩn E.Coli [1]. Ngoài ra, với hàm lượng nhỏ Cu còn có tác dụng tăng cường sự trao đổi chất và kích thích tế bào xương phát triển [6]. Trong bài báo này, chúng tôi giới thiệu kết quả nghiên cứu tổng hợp màng HAp pha tạp Cu (CuHAp) trên nền thép không gỉ 316L bằng phương pháp trao đổi ion giữa màng HAp với dung dịch chứa Cu2+. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình như nồng độ ion Cu2+, thời gian tiếp xúc đã được nghiên cứu. Màng CuHAp tạo ra được nghiên cứu thành phần, các đặc trưng hóa lý bằng phương pháp IR, X-ray, SEM, AAS và hoạt tính kháng khuẩn chủng P.aerugimosa bằng phương pháp khuếch tán đĩa thạch. 2. Nội dung nghiên cứu 2.1. Thực nghiệm * Tổng hợp điện hóa màng HAp trên nền thép không gỉ 316L Mẫu thép không gỉ 316L (TKG 316L) với thành phần hóa học: 0,27% Al; 0,17% Mn; 0,56% Si; 17,98% Cr; 9,34% Ni; 2,15% Mo; 0,045% P; 0,035% S và 69,45% Fe có kích thước là 1 × 10 × 0,2 cm, được phủ epoxy để giới hạn diện tích làm việc 1cm2. Sau đó mẫu được phủ màng HAp bằng phương pháp quét thế catot ở khoảng quét thế 0 ÷ -1,7 V/SCE; nhiệt độ: 50 oC, 5 lần quét với tốc độ quét 5 mV/s trong dung dịch chứa Ca(NO3)2 3.10-2 M + NH4H2PO4 1,8.10-2 M + NaNO3 6.10-2 M. * Tổng hợp màng CuHAp Để xác định nồng độ Cu2+ và thời gian tiếp xúc thích hợp cho quá trình tổng hợp màng CuHAp, vật liệu TKG 316L phủ màng HAp (HAp/TKG316L) có khối lượng 2,45 mg được ngâm trong 4 mL dung dịch chứa muối Cu(NO3)2 với nồng độ khác nhau: 0,005; 0,01; 0,02; 0,05 và 0,1M; và thời gian được khảo sát: 2,5; 5; 10; 20; 30; 60 và 80 phút ở nhiệt độ phòng. Sau đó vật liệu được lấy ra, rửa sạch bằng nước cất và để khô trong không khí. Phần dung dịch còn lại sau khi ngâm dùng để xác định nồng độ Cu2+ còn lại bằng phương pháp hấp thụ nguyên tử (AAS), từ đó xác định dung lượng trao đổi ion theo phương trình sau: 30 10... MV m CCQ  (1) trong đó, Q là dung lượng trao đổi ion (mg/g), Co là nồng độ ban đầu của Cu2+ (mol/L), C là nồng độ Cu2+ còn lại sau khi ngâm (mol/L), V là thể tích dung dịch (L), m là khối lượng màng HAp (g), M là khối lượng mol của Cu (g). Động học của quá trình trao đổi ion Cu2+ được xác định theo hai mô hình động học: giả bậc 1 (phương trình 2) và giả bậc hai (phương trình 3) [8]: tkQQQ ete .ln)(ln 1 (2) 2 2 . 1.1 eet Qk t QQ t  (3) trong đó: Qe và Qt lần lượt là dung lượng trao đổi ion ở trạng thái cân bằng và ở thời điểm t (mg/g), k1, k2 - hằng số tốc độ của phản ứng giả bậc 1 (phút-1) và giả bậc 2 (g/mg.phút). Tổng hợp và đặc trưng màng Hydroxyapatit pha tạp đồng trên nền thép không gỉ 316L 53 * Đặc điểm màng CuHAp Màng CuHAp được xác định thành phần các nhóm chức bằng phương pháp IR trên máy FT- IR 6700 của hãng Nicolet với kĩ thuật ép viên KBr. Thành phần pha của CuHAp được ghi trên máy SIEMENS D5005 Bruker-Germany, với các điều kiện bức xạ Cu-K, bước sóng  = 1,5406 Å, cường độ dòng điện bằng 30 mA, điện áp 40 kV, góc quét 2 trong khoảng 10o  70o, tốc độ quét 0,030o/giây. Hình thái học bề mặt màng CuHAp xác định bằng phương pháp SEM trên thiết bị điện tử quét Hitachi S4800 (Nhật Bản). Thành phần các nguyên tố Ca và Cu có trong màng CuHAp được xác định bằng phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử trên máy Perkin - Elmer 3300 và nguyên tố P được xác định bằng phương pháp UV-VIS trên máy CINTRA. Từ giản đồ nhiễu xạ tia X có thể tính được đường kính trung bình của tinh thể CuHAp theo công thức Scherer [9]:   cosB. 9,0 D (4) trong đó: D- đường kính tinh thể (nm), - bước sóng (nm); ở đây  = 0,15406 nm, B (rad): độ rộng pic tại nửa chiều cao của pic đặc trưng, B (rad) được tính từ B (o) theo công thức sau: B (rad) = B (o) × /180;  - góc nhiễu xạ (o). HAp có mạng tinh thể hệ lục giác với a = b # c, α = β = 90o, γ = 120o. Từ giản đồ nhiễu xạ tia X xác định được giá trị khoảng cách giữa các mặt phẳng tinh thể (d), từ đó xác định được giá trị hằng số mạng a, b, c theo công thức 5 [10]. 2 2 2 2 2 2 4 ( )1 3 h kh k l d a c     (5) * Thử hoạt tính kháng khuẩn bằng phương pháp khuếch tán đĩa thạch Màng HAp và CuHAp được cạo bột và ép thành viên có chiều dày 1 mm và đường kính 10 mm, sau đó được hấp khử trùng ở 150 oC trong 30 phút. Chủng vi khuẩn P.aerugimosa được sử dụng để thử nghiệm hoạt tính kháng khuẩn, được nuôi cấy từ ống chủng gốc, trên môi trường LB đặc tại 37 oC, ủ qua đêm. Kĩ thuật khuếch tán được thực hiện bằng cách đổ thạch vào các đĩa Petri để tạo thành lớp dày 4 mm và cấy dày đặc của các vi sinh vật thử nghiệm để có được tốc độ tăng trưởng semiconfluent. Các mẫu HAp và CuHAp được bố trí trên bề mặt thạch và ủ trong 24 giờ ở 37 oC. Hoạt tính ức chế khuẩn được đánh giá bằng cách đo bán kính (BK) vòng ức chế vi sinh vật theo công thức: BK (mm) = D-d; trong đó D: đường kính vòng vô khuẩn và d: đường kính lỗ khoan thạch. Thí nghiệm được lặp lại ba lần và lấy giá trị bán kính trung bình. 2.2. Kết quả và thảo luận 2.2.1. Ảnh hưởng của nồng độ Cu2+ Kết quả khảo sát ảnh hưởng nồng độ ban đầu của Cu2+ từ 0,005 M ÷ 0,1 M đến dung lượng trao đổi ion thể hiện trên Hình 1. Nồng độ Cu2+ trong dung dịch tăng thì dung lượng trao đổi ion tăng. Dung lượng trao đổi ion tăng nhanh từ 4,18 mg/g lên 10,66 mg/g khi nồng độ Cu2+ tăng từ 0,005 M đến 0,02 M, sau đó tăng không nhiều khi tăng nồng độ Cu2+ lên 0,05M và 0,1 M (dung lượng tăng lên tương ứng 12,56 mg/g và 13,43 mg/g) vì quá trình trao đổi ion đã đạt tới trạng thái cân bằng. Do đó, dung dịch Cu2+ có nồng độ 0,02M được sử dụng để tổng hợp màng CuHAp. Võ Thị Hạnh, Phạm Thị Năm và Đinh Thị Mai Thanh 54 0.00 0.02 0.04 0.06 0.08 0.10 4 6 8 10 12 14 16 Co( Cu 2+/M) Q (m g C u2 + / g H A P) 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 8 9 10 11 12 Q (m g C u2 + /g H A p) t (phót) Hình 1. Sự biến đổi dung lượng (Q) trao đổi ion Cu2+của màng HAp theo nồng độ Cu2+ với thời gian ngâm 30 phút ở nhiệt độ 25 oC Hình 2. Sự biến đổi dung lượng (Q) trao đổi ion Cu2+của màng HAp theo thời gian tiếp xúc trong dung dịch Cu2+ 0,02M ở nhiệt độ 25 oC 2.2.2. Ảnh hưởng của thời gian tiếp xúc Sự biến đổi dung lượng trao đổi ion Cu2+ của màng HAp theo thời gian được thể hiện trên Hình 2. Trong khoảng thời gian khảo sát từ 2,5 đến 80 phút, dung lượng trao đổi ion tăng nhanh ở 30 phút đầu (tăng từ 8,11 mg/g lên 10,96 mg/g), sau đó dung lượng thay đổi không đáng kể trong khoảng thời gian từ 30 đến 80 phút (từ 10,96 mg/g đến 11,69 mg/g). Do vậy, thời gian 30 phút được coi là thời điểm cân bằng và được lựa chọn làm thời gian tổng hợp màng CuHAp. 2.2.3. Nghiên cứu cấu trúc, thành phần và hình thái học của màng CuHAp Màng CuHAp được tổng hợp bằng cách ngâm màng HAp 30 phút trong dung dịch Cu2+ 0,02 M, sau đó mẫu rửa sạch, làm khô và được xác định cấu trúc, thành phần và hình thái học bằng các phương pháp IR, Xray, SEM, UV-VIS, AAS. * Hồng ngoại (IR) Hình 3 giới thiệu phổ hồng ngoại của màng HAp và màng CuHAp trong khoảng bước sóng từ 4000 cm-1 đến 400 cm-1. Phổ IR của hai mẫu đều có hình dạng tương tự nhau và có các pic đặc trưng cho dao động của các nhóm chức trong phân tử HAp. 4000 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500 S è sãng (cm -1 ) § é tr u yÒ n q u a M àng CuHA p 565 602 962 1034 1384 3430 1643 M àng HA p Hình 3. Phổ IR của màng HAp và màng CuHAp Các pic ở số sóng 1034; 962; 602 và 565 cm-1 đặc trưng cho nhóm PO43-. Trong đó, dao động kéo dài bất đối xứng của P-O đặc trưng bởi 2 pic tại vị trí 1034 cm-1 và 962cm-1 (υ3b và υ3c); dao Tổng hợp và đặc trưng màng Hydroxyapatit pha tạp đồng trên nền thép không gỉ 316L 55 động uốn không đối xứng của O-P-O ở 602 cm-1 và 565 cm-1 (υ4b và υ4c). Pic hấp phụ ở số sóng 3430 và 1643 cm-1 đặc trưng cho dao động hóa trị và dao động biến dạng của nhóm OH-. Ngoài ra, trên phổ màng HAp còn có dải hấp phụ ở vị trí 1384 cm-1 đặc trưng cho nhóm NO3-, ion NO3- có mặt trong dung dịch tổng hợp màng HAp. Tuy nhiên, màng HAp sau khi ngâm 30 phút trong dung dịch Cu2+ thì ion NO3- khuyếch tán vào dung dịch nên trong phổ IR của màng CuHAp không có pic của nhóm NO3-. * Thành phần màng CuHAp Kết quả phân tích thành phần các nguyên tố Ca và Cu có trong màng CuHAp được xác định bằng phương pháp AAS và thành phần nguyên tố P được xác định bằng phương pháp UV-VIS thể hiện trong Bảng 1. Bảng 1. Hàm lượng % các nguyên tố Ca, Cu, P có trong màng CuHAp % Khối lượng nguyên tố Tỉ lệ nguyên tử Màng HAp Ca P Ca/P 33,2 16,8 1,532 Màng CuHAp Ca Cu P Cu/Ca (Ca + Cu)/P 34,173 0,677 17,062 0,0124 1,571 Màng CuHAp có hàm lượng ion Cu2+ chiếm 0,677% với tỉ lệ Cu/Ca = 0,0124 và tỉ lệ (Ca+ Cu)/P = 1,571, xấp xỉ tỉ lệ của Ca/P trong màng HAp ban đầu (1,532). Kết quả này chứng tỏ ion Cu2+ đã thực hiện phản ứng trao đổi ion với Ca2+ để tạo màng CuHAp. * Nhiễu xạ tia X Giản đồ Xray của màng CuHAp và HAp được thể hiện trên Hình 4. Từ giản đồ cho thấy màng CuHAp có các pic đặc trưng cho pha của HAp mà không thấy sự có mặt của các pha khác. Hai pic nhiễu xạ đặc trưng cơ bản nhất của HAp ở vị trí góc nhiễu xạ 2  32o tương ứng với mặt tinh thể có chỉ số Miller (211) và ở vị trí 2  26o tương ứng với mặt tinh thể có chỉ số Miller (002). Ngoài ra, còn tồn tại một số các vạch đặc trưng khác với cường độ nhỏ hơn ở vị trí 2  33, 46, 54o tương ứng với các mặt (300), (222) và (004). Bên cạnh đó cũng xuất hiện pic của Fe tại 2  45o và của hỗn hợp oxit CrO.19FeO.7NiO tại góc 2  44o và 51o đặc trưng cho nền TKG316L [14, 15]. Như vậy, màng CuHAp tổng hợp được có dạng tinh thể và đơn pha của HAp. 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 C ­ê n g ® é n h iÔ u x ¹ 2 ( ®é) Màng HAp 1 3 2 2 11 111 1. HAp; 2. CrO.FeO.NiO; 3. Fe Màng CuHAp Hình 4. Giản đồ nhiễu xạ tia X của màng CuHAp và HAp Võ Thị Hạnh, Phạm Thị Năm và Đinh Thị Mai Thanh 56 Từ giản đồ nhiễu xạ tia X tính được đường kính tinh thể CuHAp khoảng 35,37 nm theo công thức Scherrer (công thức 4) và giá trị khoảng cách giữa các mặt phẳng tinh thể (d) tại mặt phẳng (002) và (211). So sánh mẫu CuHAp tổng hợp được với HAp theo tiêu chuẩn NIST [16] và màng HAp ban đầu cho thấy các giá trị d tại các mặt phẳng (hkl) và các giá trị hằng số mạng a, b, c giảm (Bảng 2). Nguyên nhân do bán kính ion Cu2+ (0,96Ǻ) nhỏ hơn bán kính của Ca2+ (0,99Ǻ) nên khi thay thế Ca2+ bằng Cu2+ dẫn đến đường kính của tinh thể CuHAp nhỏ hơn của HAp. Bảng 2. Giá trị khoảng cách giữa các mặt phẳng tinh thể và giá trị các hằng số mạng của màng NaHAp thu được so với tiêu chuẩn NIST Giá trị HAp [16] HAp CuHAp d(002) (Ǻ) 3,44 3,438 3,437 d(211) (Ǻ) 2,82 2,815 2,791 a = b (Ǻ) 9,445 9,426 9,330 c (Ǻ) 6,88 6,876 6,874 * Kính hiển vi điện tử quét (SEM) Hình 5. Hình ảnh SEM của màng HAp và màng CuHAp Hình ảnh SEM của màng CuHAp và HAp được thể hiện trên hình 5. Kết quả cho thấy sự có mặt của Cu đã làm thay đổi hình thái học của màng HAp. Màng HAp ban đầu có dạng hình tấm với kích thước trung bình 150 × 25 nm, màng CuHAp thu được khi ion Cu2+ thay thế một phần ion Ca2+ có hình dạng hình que và kích thước trung bình khoảng 102 × 11 nm. 2.2.4. Động học của quá trình trao đổi ion Từ kết quả nghiên cứu sự biến đổi dung lượng trao đổi ion Cu2+ theo thời gian của màng HAp có thể tính được tỉ số t/Q (bảng 3) và xây dựng đồ thị của phương trình động học giả bậc 1 theo công thức 2 (Hình 6a) và giả bậc 2 theo công thức 3 (Hình 6b). Bảng 3. Giá trị ln(Qe-Qt) và t/Q biến đổi theo thời gian t t (phút) 2,5 5 10 20 30 60 80 Qt (mg/g) 8,11 8,75 9,44 10,14 10,96 11,58 11,70 ln(Qe-Qt) 1,28 1,08 0,81 0,45 - 0,30 - 2,12 - 6,30 t/Qt (phút.g/mg) 0,31 0,57 1,06 1,97 2,74 5,18 6,84 HAp CuHAp Tổng hợp và đặc trưng màng Hydroxyapatit pha tạp đồng trên nền thép không gỉ 316L 57 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 -7 -6 -5 -4 -3 -2 -1 0 1 2 (a) R2 = 0,9197 y = -0,0877x + 1,872 ln (Q e-Q t) t (phút) 0 20 40 60 80 0 1 2 3 4 5 6 7 (b) R2 = 0,9993 y = 0,0834x + 0,1948 t/Q t ( ph út .g /m g) t (phút) Hình 6. Đồ thị của phương trình động học giả bậc 1 (a) và giả bậc 2 (b). Dựa vào đồ thị của phương trình động học của quá trình trao đổi ion theo phản ứng giả bậc 1 và giả bậc 2 có thể xác định được hằng số tốc độ của phản ứng (k) và dung lượng trao đổi ion ở trạng thái cân bằng (Qe), kết quả chỉ ra trong Bảng 4. Với phương trình động học giả bậc 1, Qe tính theo đồ thị có giá trị 6,50 mg/g, giá trị này khác xa so với Qe từ thực nghiệm (11,70 mg/g), đồng thời hệ số hồi quy R2 thấp (0,9197). Trong khi đó theo phương trình động học giả bậc 2, Qe tính theo đồ thị có giá trị 11,99 mg/g (xấp xỉ với Qe thực nghiệm) và hệ số hồi quy R2 cao (0,9993), chứng tỏ quá trình trao đổi ion Cu2+ với màng HAp tuân theo phương trình động học phản ứng giả bậc hai với hằng số tốc độ phản ứng k = 3,57.10-2 g/mg.phút. Bảng 4. Các giá trị k và Qe tính theo phương trình động học giả bậc 1 và bậc 2 Phương trình động học giả bậc một Phương trình động học giả bậc hai Qe thực nghiệm Qe k1 R2 Qe k2 R2 6,50 8,77.10-2 0,9197 11,99 3,57.10-2 0,9993 11,70 2.2.5. Hoạt tính kháng khuẩn Hình 7 thể hiện kết quả kiểm tra khả năng kháng khuẩn của màng HAp và CuHAp với chủng khuẩn P.aerugimosa bằng phương pháp khuếch tán đĩa thạch. Kết quả cho thấy màng HAp (1) không có hiệu ứng với chủng khuẩn này còn màng CuHAp (3) có hoạt tính kháng khuẩn với vùng ức chế đạt 3 mm. Hình 7. Khả năng kháng khuẩn của màng HAp (1) và CuHAp (3) Võ Thị Hạnh, Phạm Thị Năm và Đinh Thị Mai Thanh 58 3. Kết luận Màng CuHAp đã được tổng hợp bằng phương pháp trao đổi ion giữa màng HAp với dung dịch Cu2+, nồng độ Cu2+ 0,02 M thích hợp cho quá trình tổng hợp và thời gian tiếp xúc tối ưu là 30 phút. Màng CuHAp thu được đơn pha, tinh thể hình que với kích thước trung bình 102 × 11 nm. Từ kết quả nghiên cứu đã mở ra triển vọng ứng dụng màng CuHAp làm vật liệu y sinh và đặc biệt với sự có mặt Cu trong màng HAp sẽ làm tăng khả năng kháng khuẩn và tăng tính tương thích sinh học cho màng. TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Sumathi Shanmugam, Buvaneswari Gopal, 2014. Copper substituted hydroxyapatite and fluorapatite: Synthesis, characterization and antimicrobial properties. Ceramics International, 40(10, Part A), pp. 15655-15662. [2] Đào Quốc Hương, Phan Thị Ngọc Bích, 2007. Tổng hợp bột hydroxyapatite kích thước nano bằng phương pháp kết tủa hoá học. Tạp chí Hoá học, 45(2), pp. 147-151. [3] Laranjeira, Donadel, Goncalves, Favere, 2004. Structural, Vibrational and Mechanical Studies of Hydroxyapatite Produced by Wetchemical Methods. Universidade Federal de Santa Catarina, Florian´opolis, Brazil, 476, pp. 880-900. [4] M. M. Dewidar, Khalil, Lim, 2007. Processing and mechanical properties of porous 316L stainless steel for biomedical applications. Transactions of Nonferrous Metals Society of China, 17, pp. 468-473. [5] R.Q. Reis, V.A. Alves, I.C.B. Santos, D.G. Souza, T. F. Gonçalves, M.A. Pereira-da-Silva, A. Rossi, L.A. da Silva, 2009. In situ impedance spectroscopy study of the electrochemical corrosion of Ti and Ti-6Al-4V in simulated body fluid at 25 oC and 37 oC. Corrosion Science, 51, pp. 2473-2482. [6] F. Bir, H. Khireddine, A. Touati, D. Sidane, S. Yala, H. Oudadesse, 2012. Electrochemical depositions of fluorohydroxyapatite doped by Cu2+, Zn2+, Ag+ on stainless steel substrates. Applied Surface Science, 258(18), pp. 7021-7030. [7] Vojislav Stanić, Suzana Dimitrijević, Jelena Antić-Stanković, Miodrag Mitrić, Bojan Jokić, Ilija B. Plećaš, Slavica Raičević, 2010. Synthesis, characterization and antimicrobial activity of copper and zinc-doped hydroxyapatite nanopowders. Applied Surface Science, 56(20), pp. 6083-6089. [8] Y.S. Ho, G. McKay, 1999. Pseudo-second order model for sorption processes. Process Biochem, 34, pp. 451-465. [9] Nguyễn Hữu Phú, 2006. Hóa lí và Hóa keo. Nxb Khoa học và Kĩ thuật, tr. 185-197. [10] Standard Reference Material, 2008, 2910a (Gaithersburg Watters RL. Calcium Hydroxyapatite (Certificate of Analysis, MD: Institute of Standards and Technology, NIST Measurement Services Division National). [11] Alessia Corami, Silvano Mignardi, Vincenzo Ferrini, 2008. Cadmium removal from single- and multi-metal (Cd+Pb+Zn+Cu) solutions by sorption on hydroxyapatite. Journal of Colloid and Interface Science, 317(2), pp. 402-408. Tổng hợp và đặc trưng màng Hydroxyapatit pha tạp đồng trên nền thép không gỉ 316L 59 ABSTRACT Synthesis and characterization of copper dope hydroxyapatite coating on 316L stainless steel Vo Thi Hanh1, Pham Thi Nam2 and Dinh Thi Mai Thanh3 1Basic Science Faculty, Hanoi University of Mining and Geology 2Institute for Tropical Technology, Vietnam Academy of Science and Technology 3University of Science and Technology of Hanoi, Vietnam Academy of Science and Technology Copper doped hydroxyapatite coatings (CuHAp) were synthesized on 316L stainless steel (316L SS) substrate by the ion exchange method between HAp coatings and Cu2+ solution. The affected factors of Cu2+ concentration and immersion time to the process were studied. The results showed that Cu2+ ions were replaced by a part of Ca2+ ions in the structure of HAp to form CuHAp coating with the atomic ratio Cu/Ca of 0.0124 and the ratio (Cu + Ca)/P of 1.571. The analytical results of morphologies, structure, phase composition showed that the CuHAp obtained coatings have crystal structure, single-phase with rod shapes. In addition, the kinetic of the process was a pseudo-second order model with ion exchange capacity at equilibrium 11.99 mg Cu2+/g HAp and rate constant 3,57 × 10-2 g/mg.min. CuHAp had an antibacterial activity against a strain of P.aerugimosa with the inhibitory radius of 3 mm. Keywords: 316L stainless steel, copper doped hydroxyapatite coatings, ion exchange.