Nhiều vật liệu được sử dụng rộng rãi để chữa lành vết thương. Ví dụ, xốp collagen giúp điều trị bỏng và loét tỳ đè và mô cấy giống như giàn khung được dùng để phục hồi xương. Tuy nhiên, quá trình phục hồi mô thay đổi theo thời gian, nên các nhà khoa học đang phát triển vật liệu sinh học có khả năng tương tác với các mô khi quá trình lành vết thương diễn ra.

Hiện nay, Tiến sĩ Ben Almquist cùng nhóm nghiên cứu tại trường Cao đẳng Hoàng gia London đã tạo ra một phân tử mới có thể thay đổi cách các vật liệu truyền thống tương tác với cơ thể. Phương pháp này được gọi là tải trọng kích hoạt lực kéo (TrAP), cho phép vật liệu liên lạc với các hệ thống phục hồi tự nhiên của cơ thể để thúc đẩy quá trình hàn gắn. Việc kết hợp TrAP vào vật liệu y tế hiện nay sẽ tạo đột phá trong việc điều trị tổn thương.

Kêu gọi tế bào hành động

Sau khi bị thương, các tế bào “bò” qua “giàn khung” collagen được tìm thấy trong các vết thương, giống như những con nhện điều hướng mạng. Khi di chuyển, các tế bào kéo lên giàn khung, kích hoạt các protein hàn gắn ở trạng thái ẩn khởi động phục hồi mô tổn thương.

Các nhà nghiên cứu đã thiết kế TrAP như cách để mô phỏng phương pháp hàn gắn tự nhiên này. Họ đã gấp các đoạn ADN thành hình dạng ba chiều được gọi là aptamer bám chặt vào protein. Sau đó, các nhà khoa học đã gắn “tay cầm” tùy chỉnh để các tế bào có thể bám vào một đầu, trước khi bám vào đầu đối diện để sang giàn khung như collagen.

Trong quá trình thử nghiệm kỹ thuật tại phòng thí nghiệm, kết quả cho thấy các tế bào đã kéo lên TrAP khi chúng bò qua các giàn khung collagen. Thao tác kéo khiến TrAP tách ra giống như dây giày để kích hoạt các protein chữa bệnh. Các protein này định hướng cho tế bào phát triển và nhân lên.

Nhóm nghiên cứu còn phát hiện ra rằng nhờ thay đổi “tay cầm” của tế bào, họ có thể thay đổi loại tế bào có thể nắm và kéo, cho phép điều chỉnh TrAP để giải phóng các protein trị liệu cụ thể dựa vào các tế bào có mặt tại một thời điểm nhất định. Khi làm như vậy, TrAP tạo ra các vật liệu có thể tương tác theo cách thông minh với loại tế bào phù hợp vào đúng thời điểm trong quá trình phục hồi vết thương.

Đây là lần đầu tiên các nhà khoa học kích hoạt protein hàn gắn vết thương bằng cách sử dụng nhiều loại tế bào khác nhau trong các vật liệu do con người tạo ra. Các kỹ thuật mô phỏng phương pháp hàn gắn có trong tự nhiên. TS. Almquist cho biết: "Sử dụng chuyển động của tế bào để kích hoạt quá trình làm lành được phát hiện ở các sinh vật từ bọt biển đến con người. Cách tiếp cận của chúng tôi mô phỏng chúng và tích cực kết hợp với nhiều loại tế bào khác nhau đi đến mô bị tổn thương theo thời gian để thúc đẩy quá trình chữa lành".

Từ phòng thí nghiệm đến con người

Phương pháp này có thể thích ứng với nhiều loại tế bào, nên có thể được sử dụng cho nhiều loại chấn thương như gãy xương, mô sẹo sau các cơn đau tim và dây thần kinh bị tổn thương. Các kỹ thuật mới cũng rất cần cho những bệnh nhân có vết thương không lành, dù đã có các biện pháp can thiệp hiện nay, như loét bàn chân do tiểu đường, là nguyên nhân hàng đầu khiến bệnh nhân phải cắt cụt chân mà không phải do chấn thương.

TrAP tương đối đơn giản để con người có thể tạo ra, có nghĩa là chúng dễ dàng được mô phỏng trong phòng thí nghiệm và được mở rộng trên quy mô công nghiệp. Khả năng thích ứng của phương pháp này cũng đồng nghĩa với việc giúp các nhà khoa học đưa ra những phương pháp mới cho các nghiên cứu tại lab về bệnh tật, tế bào gốc và phát triển mô.

Ngoài ra, aptamer hiện đang được sử dụng làm thuốc, nên chúng đã được chứng minh là an toàn và tối ưu hóa cho sử dụng lâm sàng. Vì TrAP tận dụng các aptamer hiện đang được sử dụng cho người, nên có thể rút ngắn thời gian nghiên cứu tiến tới đưa vào áp dụng phương pháp này tại các phòng khám so với các phương pháp bắt đầu từ con số 0.

Tiến sĩ Almquist cho biết: "Công nghệ TrAP cung cấp một phương pháp linh hoạt để chế tạo vật liệu chủ động kết nối với vết thương và cung cấp các hướng dẫn chính về thời điểm và vị trí cần thiết. Phương pháp làm lành vết thương theo cách thông minh, năng động này rất hữu ích trong mỗi giai đoạn của quá trình chữa lành, làm tăng khả năng phục hồi của cơ thể và được sử dụng rộng rãi cho nhiều loại vết thương. Công nghệ đóng vai trò là chất dẫn truyền để phục hồi vết thương, điều phối các tế bào khác nhau theo thời gian để cùng chữa lành các mô bị tổn thương".

N.P.D (NASATI), theo https://www.sciencedaily.com/releases/2019/01/190109142631.htm, 7/1/2019