Khi sụn ở các khớp như đầu gối bị tổn thương, thông thường sẽ lành lại rất chậm. Tuy nhiên, vật liệu biohybrid (kết hợp giữa thành phần sinh học và phi sinh học) mới đã được nhóm nghiên cứu tại Đại học Cornell thử nghiệm, một ngày nào đó có thể là lựa chọn thay thế và thậm chí thúc đẩy sự phát triển của sụn tự nhiên mới.

Một trong những thách thức trong việc thiết kế sụn nhân tạo là giống như sụn tự nhiên, vật liệu này phải đủ dẻo để uốn cong theo khớp, nhưng phải đủ cứng để chịu được tải trọng tác dụng lên nó.

Trước đây, các chất làm từ polime tự nhiên như collagen, fibrin hoặc axit hyaluronic đã được sử dụng làm vật liệu thay thế, cũng như là các chất hoàn toàn tổng hợp. Chưa có phương pháp nào kết hợp thành công hai đặc điểm quan trọng này của sụn thật. Vì thế, nhóm nghiên cứu tại Đại học Cornell đã tạo ra vật liệu biohybrid, bao gồm các sợi collagen tự nhiên lơ lửng trong hydrogel tổng hợp. Gel là zwitterionic, có nghĩa là mỗi ion bên trong nó đều mang điện tích dương và âm.

Khi hydrogel và collagen được kết hợp với nhau, các ion trong gel tương tác với các ion tích điện dương và âm trong sợi collagen, khiến sợi collagen kết hợp thành một mạng lưới liên kết giống như trong collagen tự nhiên. Do đó, vật liệu tạo thành rất dai và đàn hồi, nhưng cũng mềm và dẻo.

Trong các thử nghiệm tại lab, vật liệu biohybrid đã gần đạt hiệu quả của sụn khớp tự nhiên với độ đàn hồi hơn 40% so với gel zwitterionic (ion lưỡng cực) mà không có collagen bổ sung. Ngoài ra, vật liệu này còn đạt mức năng lượng va chạm (thước đo độ bền) gấp 11 lần. Hơn nữa, vì vật liệu mới tương thích sinh học, nên đóng vai trò cốt lõi đối với các tế bào sụn liền kề di chuyển vào đó và sản sinh.

GS. Nikolaos Bouklas, trưởng nhóm nghiên cứu nói: “Cuối cùng, chúng tôi muốn tạo ra thứ gì đó phục vụ mục đích y học tái tạo, ví dụ một phần khung có thể chịu được phần nào tải trọng ban đầu cho đến khi mô tái tạo hoàn toàn. Nhờ có vật liệu này, bạn có thể in 3D khung xốp từ các tế bào để tạo ra mô thực xung quanh khung xốp".

Kết quả nghiên cứu đã được công bố trên Tạp chí Kỷ yếu của Viện hàn lâm khoa học Hoa Kỳ.

N.P.D (NASATI), theo https://newatlas.com/biohybrid-hydrogel-cartilage-replacement/, 12/7/2022