Đề tài: Nghiên cứu chế tạo ống nano TiO2 bằng phương pháp điện hóa trên nền titan định hướng ứng dụng trong cấy ghép xương
Ngành: Khoa học Vật liệu Mã số: 9440122
Người hướng dẫn khoa học:
1. PGS.TS. Phạm Hùng Vượng
2. TS. Tạ Quốc Tuấn
Cơ sở đào tạo: Đại học Bách khoa Hà Nội
Ngày đăng: 18/03/2026
TÓM TẮT KẾT LUẬN MỚI CỦA LUẬN ÁN
1. Luận án đã xây dựng được quy trình biến tính bề mặt titan có hệ thống, từ giai đoạn anốt hóa tạo lớp ống nano TiO₂ có kiểm soát, đến việc tích hợp lớp phủ đa chức năng bao gồm bạc nano (Ag) bằng các phương pháp điện hóa. Quá trình này hướng đến việc cải thiện toàn diện các đặc tính cần thiết cho ứng dụng y sinh như: khả năng chống ăn mòn, tính ưa nước, và tính tương thích sinh học.
2. Mật độ dòng điện là yếu tố then chốt chi phối quá trình hình thành và phát triển cấu trúc ống nano TiO₂. Trong khoảng mật độ dòng từ 0,5 đến 2,0 A/dm², điều kiện 1,5 A/dm² được xác định là tối ưu, tạo nên lớp phủ với ống nano có đường kính trung bình khoảng 62 nm, thành ống dày, liên tục và phân bố tương đối đồng đều. Phân tích XRD cho thấy lớp phủ chủ yếu tồn tại ở pha anatase – pha có hoạt tính sinh học cao. Về đặc tính điện hóa, lớp phủ tại mật độ dòng 1,5 A/dm² thể hiện điện trở lớp chuyển điện tích Rct đạt 6,97 kΩ, cao gấp 2,5 lần so với mẫu chưa xử lý (2,74 kΩ), chứng tỏ hiệu quả bảo vệ ăn mòn vượt trội. Mức độ sống sót và tăng sinh tế bào dựa trên phân tích MTS cao hơn có ý nghĩa thống kê (p < 0,05), khẳng định khả năng tương thích sinh học ưu việt của lớp phủ nano.
3. Nồng độ NH₄F ảnh hưởng rõ rệt đến hình thái cấu trúc vi mô của các vùng đáy, miệng và thành ống nano. Đáy ống có dạng hình lục giác với cạnh dài 50–70 nm, đường kính ống khoảng 100 nm. Cấu trúc “thân tre” được quan sát với số lượng đốt thay đổi theo nồng độ NH₄F. Tăng nồng độ NH₄F làm tăng rõ rệt hiệu quả bảo vệ ăn mòn với Rct tăng từ 1,73 kΩ (chưa xử lý) lên đến 17,6 kΩ, cùng hệ số n = 0,742, gần giống với lớp điện môi lý tưởng (n = 1). Phân tích pha cho thấy sự xuất hiện của cả hai pha anatase và rutile, tạo nên sự kết hợp lý tưởng về mặt hóa học lẫn sinh học. Quan sát tế bào cho thấy sự trải rộng hơn và bám tốt hơn rõ rệt trên bề mặt ống nano so với titan nguyên bản.
4. Mật độ dòng điện khảo sát từ 0,2 đến 0,5 A/dm² trong quá trình điện kết tủa bạc tạo nên các hạt nano bạc hình cầu, kích thước trung bình 100 nm, phân bố thành cụm dạng hoa trên nền TiO₂ ổn định gồm cả pha anatase và rutile. Lớp phủ hai bước Ag/TiO₂ làm giảm góc tiếp xúc từ 58,1° xuống còn 14,7°, đồng thời tăng điện thế ăn mòn và nâng hiệu suất bảo vệ chống ăn mòn lên 42,97%. Hình ảnh hiển vi cho thấy sự cải thiện rõ rệt về khả năng bám dính và phát triển tế bào trên mẫu Ag/TiO₂, với tế bào bám dày đặc, trải rộng và có hình thái lan tỏa tốt.
5. Quy trình xử lý hai bước bao gồm anốt hóa và phủ bạc đã chứng minh hiệu quả vượt trội trong việc nâng cao khả năng bảo vệ ăn mòn và tương thích sinh học của titan. Mật độ dòng 1,5 A/dm² trong anốt hóa và sự tối ưu nồng độ NH₄F đóng vai trò quyết định đến hình thái và hiệu năng của lớp phủ. Kết hợp với điện kết tủa bạc tạo nên hệ vật liệu Ag/TiO₂ có tiềm năng lớn cho các ứng dụng cấy ghép xương và y học tái tạo.
Nội dung: Luận án bảo vệ cấp Đại học Bách khoa Hà Nội (xem tại đây)