Đau khớp là một căn bệnh phổ biến của quá trình lão hóa, do sụn có xu hướng bị mài mòn. Giờ đây, các nhà nghiên cứu tại Trường Đại học Duke đã phát triển được một loại hydrogel mới có sức mạnh cơ học tốt hơn và bền hơn, có thể giúp cho việc cấy ghép đầu gối lâu dài hơn.

Sụn ​​tự nhiên đóng một vai trò quan trọng làm lớp đệm cho khớp, nhưng không may là nó không tự phục hồi tốt sau khi bị tổn thương bởi tuổi tác hoặc chấn thương. Các lựa chọn điều trị hiện tại thường chỉ giới hạn ở việc dùng thuốc giảm đau, vật lý trị liệu hoặc nếu mọi thứ tiến triển quá xa, cần tái tạo toàn bộ đầu gối. Nhưng nếu nghiên cứu mới này của nhóm nghiên cứu Duke được hoàn thiện nhanh chóng, một lựa chọn tốt hơn có thể sớm sẵn sàng.

Với độ mềm và linh hoạt, hydrogel đã được nghiên cứu là vật liệu thay thế sụn tiềm năng, nhưng hầu hết chúng quá yếu, không thể chịu được nhiều trọng lượng. Vào năm 2020, nhóm của Duke đã tạo ra một loại hydrogel có các đặc tính tốt như sụn tự nhiên - và bây giờ họ đã phát triển được một phiên bản vượt trội hơn so với sản phẩm thật.

Hydrogel mới được tạo thành từ các sợi xenlulo, giúp vật liệu chắc chắn trong khi bị kéo căng, được ngâm với polyvinyl alcohol do đó có thể giúp nó trở lại hình dạng ban đầu. Nhóm nghiên cứu cũng đã điều chỉnh phương pháp sản xuất của nó - thay vì đóng băng và làm tan nó như hầu hết các hydrogel, họ ủ nó như thủy tinh, điều này kích hoạt sự hình thành nhiều tinh thể hơn trong mạng polyme.

Kết quả cuối cùng là một hydrogel có độ bền kéo (chịu được kéo căng) là 51 Megapascal (MPa) và độ bền nén (chịu được áp lực) là 98 MPa. Đó là độ bền kéo cao hơn 26% và độ bền nén cao hơn 66% so với sụn tự nhiên, nhóm nghiên cứu cho biết. Nó cũng có độ bền kéo gấp 5 lần và gấp đôi độ bền nén của các hydrogel khác được tạo ra bằng cách đóng băng và tan băng.

Trong các thử nghiệm khác, nhóm nghiên cứu đã sử dụng một chiếc máy để chà xát sụn nhân tạo của họ với sụn tự nhiên một triệu lần, chịu áp lực tương tự như áp lực lên đầu gối khi đi bộ. Và một lần nữa, phiên bản nhân tạo được chứng minh là có khả năng chống mài mòn gấp ba lần so với sụn tự nhiên.

Hydrogel trong lịch sử đã cho thấy rất khó để cố định vào xương trong khớp gối, vì vậy nhóm nghiên cứu cũng đã thử nghiệm với một thiết bị cấy ghép để khắc phục điều đó. Hydrogel được gắn và kẹp vào đế titan, sau đó được gắn vào một lỗ do sụn bị hư hỏng để lại. Kết quả cho thấy nó có độ bền cắt là 2 MPa, mạnh hơn 68% so với khả năng bám của sụn tự nhiên vào xương.

Nhóm nghiên cứu cho biết các bộ phận cấy ghép làm bằng vật liệu này hiện đang được thử nghiệm trên cừu, và dự kiện các thử nghiệm lâm sàng trên người sẽ sớm được thực hiện vào tháng 4/2023.

Công trình nghiên cứu đã được công bố trên tạp chí Advanced Function Materials gần đây.

P.T.T (NASATI), theo https://newatlas.com/medical/hydrogel-outperforms-natural-cartilage/, 20/8/2022