Ngày nay, cùng với sự phát triển khoa học công nghệ và xu hướng quốc tế hóa nền kinh tế toàn cầu kèm theo sự gia tăng dân số. Với mục đích phát triển xã hội theo hướng bền vững thì vấn đề bảo vệ môi trường và chăm sóc sức khỏe cộng đồng luôn được đặt quan tâm hàng đầu. Hiện nay, nhiều công nghệ y tế để kiểm soát và chăm sóc sức khỏe cộng đồng đã và đang được nghiên cứu rộng rãi: như phát triển các thiết bị cầm tay và các loại vật liệu mới nhằm chữa trị các bệnh nan y và phát hiện sớm tế bào ung thư đang được nhiều phòng thí nghiệm của các trường Đại học trên thế giới quan tâm nghiên cứu. Trường Đại học Bách Khoa Hà nội nói chung và Viện kỹ thuật Hóa học nói riêng, cũng rất quan tâm đến vấn đề phát triển các vật liệu mới ứng dụng trong lĩnh vực khoa học sức khỏe.

Hướng nghiên cứu Vật liệu y sinh định hướng ứng dụng trong Kỹ thuật Mô xương đã được Bộ môn Hóa Vô cơ, Viện Kỹ thuật Hóa học quan tâm phát triển trong nhiều năm qua, thông qua thực hiện nhiều các đề tài, dự án được tài trợ bởi Quỹ Phát triển Khoa học và Công nghệ Việt nam, đề tài hợp tác Quốc tế, v.v…Kỹ thuật Mô Xương (KTMX) là ngành khoa học nghiên cứu sử dụng các vật liệu tự nhiên hay nhân tạo (được gọi vật liệu y sinh) cho phép cấy ghép vào cơ thể con người nhằm mục đích thay thế, chữa trị, và phục hồi phần xương bị khiếm khuyết do tai nạn, dị tật bẩm sinh, hoặc ung thư gây nên. Đây là phương pháp chữa trị có nhiều ưu điểm hơn so với phương pháp cấy ghép xương thông thường, cho phép giảm thời gian điều trị lành vết thương, giảm đau đớn cho người bệnh vì không phải thực hiện quá trình hậu phẫu, và đặc biệt giảm chi phí chữa bệnh.

Các ưu việt của KTMX là do vật liệu y sinh được lựa chọn cấy ghép là những mảng vật liệu có kích thước bằng với kích thước vùng xương bị tổn thương, có khả năng tương thích sinh học (được cơ thể người bệnh tiếp nhận, không gây độc tính và dị ứng), có khả năng kích thích xương non phát triển trong thời gian từ khoảng vài tuần sau khi cấy ghép vào cơ thể, đồng thời mảng vật liệu đó cũng tự phân hủy sinh học sau khi xương mới phát triển và lành vết thương trên cơ thể người bệnh.
Hydroxyapatit (HAp, Ca10(PO4)6(OH)2) là hợp chất canxi photphat có thành phần hóa học tương tự thành phần khoáng của xương, do đó có vai trò quan trọng trong việc hình thành xương mới, đặc biệt khi hình thái học và kích thước của HAp gần giống với kích thước của apatit của xương. Nhóm nghiên cứu của Bộ môn Hóa Vô cơ đã sử dụng các phương pháp hóa học ướt có sử dụng thêm một số chất hoạt động bề mặt như cetyltrimethylammoni bromid và P123 chế tạo thành công vật liệu HAp có dạng que và kích thước tương tự kích thước của apatit sinh học (kích thước trung bình 100 nm theo chiều dài và 25 nm theo chiều rộng), tiếp đó để có thể sử dụng vật liệu HAp giống như vật liệu cấy ghép xương, bột HAp được đưa vào mạng lưới của polyme tổng hợp poly(D,L) lactic axít. Nhóm nghiên cứu đã tổng hợp thành công vật liệu khung 3 chiều trên cơ sở vật liệu composit của vật liệu HAp và poly(D,L) lactic axít (3D HAp/PDLLA) bằng phương pháp đơn giản: “đổ dung môi-rửa hạt”: Vật liệu y sinh HAp/PDLLA tổng hợp có cấu trúc khá thú vị, tương tự cấu trúc xương: thành phần HAp của vật liệu (chiếm 30% khối lượng) tương tự apatit sinh học, còn thành phần polyme tương tự thành phần hữu cơ của xương (chiếm 70% khối lượng). Hình 1 trình bày ảnh chụp mẫu vật liệu HAp/PDLL (1a) và ảnh chụp kỹ thuật hiển vi truyền qua vi cấu trúc của mẫu 1b.

Các kết quả nghiên cứu trong phòng thí nghiệm in vitro cho thấy vật liệu HAp/PDLLA có hoạt tính sinh học rất cao, có khả năng kích thích lớp xương non apatit hình thành chỉ sau 7 ngày nuôi cấy mảng vật liệu trong dung dịch giả thể người. Hình 2 trình bày các ảnh chụp bằng kỹ thuật hiển vi truyền qua ở nhiều độ phóng đại khác nhau, cho thấy lớp màng xương-apatit sinh học được hình thành trên bề mặt vật liệu sau 7 ngày nuôi cấy. Hơn nữa, vật liệu HAp/PDLLA tổng hợp được chứng tỏ rằng có khả năng tương thích sinh học rất cao với tế bào máu MG-63, do có khả năng tạo ra cấu trúc khung xương để thúc đẩy sự hình thành mô xương chỉ sau 7 ngày nuôi cấy trong môi trường dinh dưỡng với tế bào máu MG-63. Hình 3 trình bày cấu trúc khung của vật liệu HAp/PDLLA trước khi nuôi cấy trong môi trường tế bào (3a) và cấu trúc khung xương được hình thành (3b). Các kết quả nghiên cứu của nhóm cho thấy vật liệu HAp/PDLLA là vật liệu y sinh tiềm năng có khả năng nghiên cứu ứng dụng cho điều trị xương của người bệnh trong tương lai gần và do đó giúp làm giảm chi phí chữa trị cho người bệnh.