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 đứt tay nhỏ có thể nhanh chóng tự lành lại trong vài ngày mà không để lại sẹo. Đó là nhờ một cơ chế tự sửa chữa tổn thương tuyệt vời của cơ thể sinh học của chúng ta.

Sau khi vết thương được cầm máu, các tế bào miễn dịch sẽ đổ xô đến đó, huy động các tế bào mạch máu để xây dựng lại mao mạch cho bạn, tuyển dụng các tế bào da mới giúp bạn hàn gắn vết thương và cả các tế bào chất béo để làm căng da, không để lại sẹo.

Đáng tiếc thay, cơ chế này không hoạt động hiệu quả với các vết thương lớn, chẳng hạn như khi ai đó bị tai nạn xe hơi, các vết mổ phẫu thuật hoặc vết thương do vũ khí tấn công trên chiến trường.

Để khắc phục vấn đề này, một nhóm nghiên cứu tại Đại học Y khoa Johns Hopkins, Hoa Kỳ đã phát triển một loại gel tiêm đặc biệt, được gia cố bằng sợi nano. Nó có thể giúp mọi vết thương hở lớn lành lại hoàn toàn mà không để lại sẹo. Loại gel tiêm này phục vụ như một giàn giáo cho phép các mô cơ bắp, da và chất béo bám vào và phát triển trên đó, cho đến khi chúng hàn gắn được mọi vết thương.

Hiện nay, loại gel này đã được thử nghiệm thành công trên chuột và thỏ. Nếu được thử nghiệm thành công trên người, nó có thể là một bước đột phá trong ngành phẫu thuật chỉnh hình và thẩm mỹ, thay thế cho thủ thuật ghép mô và ghép da vẫn còn nhiều bất cập.

"Mất mô mềm là một vấn đề phổ biến trong y học lâm sàng", Sashank Reddy, bác sĩ phẫu thuật tái tạo đến từ Đại học Y khoa Johns Hopkins ở Baltimore, Maryland, Hoa Kỳ cho biết. Khi phải đối mặt với các vết thương hở lớn, các bác sĩ phẫu thuật hiện không có nhiều lựa chọn.

Một là họ có thể chọn cấy ghép mô từ vùng cơ thể khác của bệnh nhân vào vị trí vết thương. Nhưng điều này vô hình trung lại tạo ra thêm một vết thương mới và làm mất mô ở một vị trí khác trên cơ thể.

Lựa chọn thứ hai là cấy ghép những loại mô nhân tạo tổng hợp. Nhưng các tế bào miễn dịch thường tấn công và loại bỏ các mô cấy đó, để lại những vết sẹo dày và xơ trên cơ thể người bệnh trông rất xấu xí và đáng sợ.

"Là một bác sĩ phẫu thuật thẩm mỹ, hàng ngày tôi luôn phải thấy những bệnh nhân bị mất mô mềm như da, mỡ và cơ do phẫu thuật ung thư, chấn thương hoặc các tình trạng khác. Hiện tại, các lựa chọn của chúng tôi chỉ dừng lại ở việc cấy ghép, một lựa chọn sẽ gây xơ hóa và các vấn đề khác cho bệnh nhân, hoặc 'mượn' mô ở vị trí khác trên cơ thể, nhưng chúng có thể gây biến dạng ở vị trí mới", bác sĩ Reddy nói.

Để giải quyết sẹo, các bác sĩ lại phải tách lấy chất béo từ bộ phận này sang bộ phận khác bằng 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 thậm chí các bác sĩ không lường trước được rủi ro trong ca phẫu thuật dạng này.

Kỹ thuật tiên tiến nhất để tái tạo các vùng mô tổn thương là chất độn gellike. Khi một bệnh nhân có các vết thương cỡ nhỏ, khoảng chừng 1 ngón tay, bác sĩ phẫu thuật thường tiêm vào đó một loại gel làm từ axit hyaluronic (HA).

Đó là loại gel mà các tế bào miễn dịch đại thực bào có thể chui được vào bên trong. Khi đại thực bào làm tổ trong gel HA, chúng sẽ gửi tín hiệu ra ngoài, rủ thêm tế bào hình thành mạch máu và các tế bào khác vào trong để sửa chữa vết thương cho người bệnh.

Nhưng điều này chỉ có hiệu quả đối với những vết thương nhỏ, còn với những vết thương lớn hơn trong mô, gel HA thường quá yếu để giữ được hình dạng của chúng. Các nhà nghiên cứu đã cố gắng củng cố gellike bằng cách liên kết các phân tử lại với nhau.

Nhưng quá nhiều liên kết phân tử lại chặn mất lối vài của đại thực bào và các tế bào khác. Nó làm thay đổi tính chất sinh học và các đại thực bào bây giờ lại giải phóng tín hiệu hình thành mô sẹo thay vì tái tạo lại mọi loại mô bình thường khác.

Bây giờ, bác sĩ Reddy và các đồng nghiệp của mình đã đưa ra một giải pháp tốt hơn để củng cố gel HA. Đầu tiên, họ đã tạo ra các sợi nano có đường kính chỉ bằng 1% sợi tóc người từ polycaprolactone. Đây là một loại polymer phân hủy sinh học đã được sử dụng trong nhiều thập kỷ để làm chỉ khâu tự tiêu.

Sau đó, họ xử lý các sợi này để chúng có thể liên kết với gel HA, tạo ra một loại gel có khả năng đàn hồi như mô mềm. Các sợi này giống với phần cốt thép trong bê tông, hình thành nên một giàn giáo cho phép các mô khỏe mạnh bám được vào đó và bắt đầu quá trình hồi phục vết thương.

Để kiểm tra vật liệu của mình, bác sĩ Reddy và các đồng nghiệp đã tiêm nó vào chuột và thỏ. Những con vật này trước đó đã bị phẫu thuật để cắt bỏ một phần mô mỡ trong cơ thể.

Mọi thứ không ngoài dự đoán, những con vật chỉ được tiêm gel HA đã không thể hồi phục vết thương có kích thước lớn hơn 1 cm. Tuy nhiên, khi được tiêm hỗn hợp gel nano, các đại thực bào đã nhanh chóng thâm nhập và cư trú trên giàn giáo nano, chúng tuyển dụng các tế bào hình thành lại mạch máu và mô mỡ cho những con chuột và thỏ này.

Kết quả nghiên cứu đã được bác sĩ Reddy và các đồng nghiệp công bố trên tạp chí ScienceTranslational Medicine.

"Loại gel mới này là một đột phát về mặt khoa học", Ali Khademhosseini, một chuyên gia sinh học tại Đại học California, Los Angeles, cho biết. Ông lưu ý rằng loại gel này không giống như các loại gel khác, nó không cần đến các yếu tố tăng trưởng và các phân tử tín hiệu sinh học.

Thay vào đó, loại gel này chỉ hỗ trợ cơ thể làm lành vết thương một cách tự nhiên nhất. Do đó, nó có thể dễ dàng được Cục Quản lý Thực phẩm và Dược phẩm Hoa Kỳ cấp phép, Khademhosseini nói.

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

Với tầm nhìn này, nhóm nghiên cứu của bác sĩ Reddy hi vọng họ sẽ có thể tiến đến thử nghiệm trên người thật vào năm nay hoặc năm sau. Để thương mại hóa loại gel thần kỳ này, họ cũng đã thành lập một công ty khởi nghiệp có tên là LifeSprout.

"Là một kỹ sư, công việc của chúng tôi là phải phát minh ra một thứ gì đó, sau đó cố gắng đưa chúng vào ứng dụng được trong thực tế đời sống", Hai-Quan Mao nói. "Trong trường hợp loại gel này, chúng tôi thấy nó sẽ cần cho các bác sĩ và bệnh nhân. Chúng tôi đã bước đầu thử nghiệm thành công và đang cố gắng thương mại hóa được nó. Chúng tôi đang muốn đi hết một vòng tròn [nghiên cứu-ứng dụng]".

Tham khảo Science, Hopkinsmedicine