Đột phá: Các nhà khoa học phát minh ra loại gel có thể hàn gắn mọi vết thương trên cơ thể và trong cả nội tạng

Một vết cắt nhỏ trên tay có thể nhanh chóng tự lành trong vòng vài ngày mà không để lại sẹo. Đó là nhờ cơ chế tự phục hồi tuyệt vời của cơ thể sinh học của chúng ta.

Khi vết thương đã ngừng chảy máu, các tế bào miễn dịch sẽ nhanh chóng đến đó, huy động các tế bào mạch máu để xây dựng lại các mao mạch, tuyển dụng các tế bào da mới để giúp bạn chữa lành vết thương và thậm chí cả các tế bào mỡ để làm săn chắc da, không để lại sẹo.

Thật không may, cơ chế này không hiệu quả với những vết thương lớn, chẳng hạn như vết thương do tai nạn xe hơi, vết mổ hoặc vết thương do vũ khí trên chiến trường.

Để khắc phục vấn đề này, một nhóm nghiên cứu tại Trường Y khoa Đại học Johns Hopkins ở Hoa Kỳ đã phát triển một loại gel tiêm đặc biệt, được gia cố bằng sợi nano. Nó có thể giúp bất kỳ vết thương hở lớn nào lành hoàn toàn mà không để lại sẹo. Loại gel tiêm này đóng vai trò như một khung cho phép cơ, da và mô mỡ bám vào và phát triển, cho đến khi chúng lành lại bất kỳ vết thương nào.

Hiện nay, loại gel này đã được thử nghiệm thành công trên chuột và thỏ. Nếu thử nghiệm thành công trên người, nó có thể là bước đột phá trong lĩnh vực phẫu thuật thẩm mỹ và tạo hình, thay thế các quy trình ghép mô và ghép da vẫn còn chưa đầy đủ.

“Mất mô mềm là một vấn đề thường gặp trong y học lâm sàng”, Tiến sĩ Y khoa Sashank Reddy, bác sĩ phẫu thuật tái tạo tại Trường Y khoa Đại học Johns Hopkins ở Baltimore, Maryland cho biết. Khi đối mặt với những vết thương hở lớn, các bác sĩ phẫu thuật không còn nhiều lựa chọn.

Một là họ có thể chọn ghép mô từ một phần khác của cơ thể bệnh nhân vào vị trí vết thương. Nhưng điều này vô tình tạo ra một vết thương mới và gây mất mô ở những nơi khác trong cơ thể.

Lựa chọn thứ hai là cấy ghép mô tổng hợp. Nhưng các tế bào miễn dịch thường tấn công và từ chối các mô cấy ghép này, để lại sẹo dày, xơ trông xấu xí và đáng sợ.

“Là một bác sĩ phẫu thuật thẩm mỹ, tôi gặp những bệnh nhân bị mất mô mềm như da, mỡ và cơ do phẫu thuật ung thư, chấn thương hoặc các tình trạng khác hàng ngày. Hiện tại, các lựa chọn của chúng tôi chỉ giới hạn ở việc ghép mô, có thể gây xơ hóa và các vấn đề khác cho bệnh nhân, hoặc ‘mượn’ mô từ một vị trí khác trong cơ thể, có thể gây biến dạng ở vị trí mới”, Tiến sĩ Reddy cho biết.

Để giải quyết tình trạng sẹo, bác sĩ phải lấy mỡ từ một phần cơ thể và chuyển sang phần khác trong một quá trình gọi là ghép mỡ. Điều này không phải lúc nào cũng thành công, vì thông thường một nửa lượng mỡ ghép sẽ chết sau khi được cấy ghép và bác sĩ thậm chí không biết những rủi ro của loại phẫu thuật này.

Kỹ thuật tiên tiến nhất để tái tạo các vùng mô bị tổn thương là chất làm đầy dạng gel. Khi bệnh nhân có vết thương nhỏ, khoảng bằng ngón tay, bác sĩ phẫu thuật thường tiêm một loại gel làm từ axit hyaluronic (HA).

Đây là một loại gel mà các tế bào miễn dịch đại thực bào có thể đi vào. Khi các đại thực bào làm tổ trong gel HA, chúng sẽ gửi tín hiệu ra ngoài, thu hút nhiều tế bào hình thành mạch máu và các tế bào khác để chữa lành vết thương của bệnh nhân.

Nhưng điều này chỉ hiệu quả với những vết thương nhỏ; đối với những vết thương lớn hơn ở mô, gel HA thường quá yếu để giữ được hình dạng. Các nhà nghiên cứu đã cố gắng tăng cường dạng gel bằng cách liên kết các phân tử với nhau.

Nhưng quá nhiều liên kết phân tử ngăn chặn sự di chuyển của đại thực bào và các tế bào khác. Nó thay đổi sinh học và các đại thực bào hiện phát tín hiệu để hình thành mô sẹo thay vì tái tạo tất cả các mô bình thường khác.

Bây giờ, Tiến sĩ Reddy và các đồng nghiệp đã đưa ra một giải pháp tốt hơn để tăng cường gel HA. Đầu tiên, họ tạo ra các sợi nano chỉ bằng 1% đường kính của một sợi tóc người từ polycaprolactone, một loại polymer phân hủy sinh học đã được sử dụng trong nhiều thập kỷ để làm chỉ khâu hấp thụ.

Sau đó, họ thiết kế các sợi này để liên kết với gel HA, tạo ra một loại gel có độ đàn hồi như mô mềm. Các sợi giống như cốt thép trong bê tông, tạo thành một khung cho phép mô khỏe mạnh bám vào và bắt đầu quá trình chữa lành.

Để thử nghiệm vật liệu của mình, Tiến sĩ Reddy và các đồng nghiệp đã tiêm nó vào những con chuột và thỏ đã được phẫu thuật để loại bỏ một số mô mỡ.

Như dự kiến, những con vật chỉ được tiêm gel HA không thể chữa lành vết thương lớn hơn 1 cm. Tuy nhiên, khi được tiêm hỗn hợp nanogel, các đại thực bào nhanh chóng xâm nhập và xâm chiếm nanoscaffold, tuyển dụng các tế bào để tái tạo mạch máu và mô mỡ ở những con chuột và thỏ này.

Kết quả nghiên cứu đã được Tiến sĩ Reddy và các đồng nghiệp công bố trên tạp chí Science Translational Medicine.

“Gel mới này là một bước đột phá khoa học”, Ali Khademhosseini, một nhà sinh vật học tại Đại học California, Los Angeles, cho biết. Ông lưu ý rằng không giống như các loại gel khác, nó không yêu cầu các yếu tố tăng trưởng và các phân tử tín hiệu sinh học.

Thay vào đó, loại gel này chỉ giúp cơ thể chữa lành vết thương theo cách tự nhiên nhất có thể, nhờ đó dễ dàng được Cục Quản lý Thực phẩm và Dược phẩm Hoa Kỳ chấp thuận, Khademhosseini cho biết.

Gel này cũng có thể giúp sửa chữa các mô mềm bên trong các cơ quan, chẳng hạn như tế bào cơ tim. Hai-Quan Mao, một chuyên gia về vật liệu sinh học và là thành viên của nhóm nghiên cứu tại Johns Hopkins, cho biết họ hy vọng sẽ tạo ra một ma trận tế bào gốc hình thành mô tim trên gel. Nếu thành công, gel của họ cũng có thể giúp sửa chữa tổn thương mô sau cơn đau tim.

Với tầm nhìn này, nhóm của Tiến sĩ Reddy hy vọng sẽ tiến hành thử nghiệm trên người trong năm nay hoặc năm sau. Để thương mại hóa loại gel kỳ diệu này, họ cũng đã thành lập một công ty khởi nghiệp có tên là LifeSprout.

“Là kỹ sư, công việc của chúng tôi là phát minh ra thứ gì đó và sau đó cố gắng đưa nó vào cuộc sống thực tế”, Hai-Quan Mao cho biết. “Trong trường hợp của loại gel này, chúng tôi thấy nó được các bác sĩ và bệnh nhân cần đến. Chúng tôi đã có một số thành công ban đầu với nó và đang cố gắng thương mại hóa nó. Chúng tôi đang cố gắng hoàn thành vòng tròn”. [nghiên cứu-ứng dụng]”.

Tài liệu tham khảo Khoa học, Hopkinsmedicine