Sản xuất thành công xương in 3D siêu đàn hồi, hy vọng cấy ghép cho người trong 5 năm tới

Một loại vật liệu tổng hợp mới được gọi là " xương siêu đàn hồi (hyperelastic bone - HB)” có thể sẽ là bước đột phá trong tương lai đối với ngành phẫu thuật phục hồi. Trong một nghiên mới, các nhà khoa học cho thấy HB có thể được cấy dưới da và đóng vai trò như một giàn giáo, cho phép xương phát triển lên từ đó, hoặc nó cũng có thể được sử dụng để thay thế cho xương bị mất chất hoàn toàn. Mặc dù vẫn chưa được thử nghiệm trên người, những thí nghiệm được thực hiện ở động vật đã bắt đầu gặt hái những thành công đầu tiên, với một kể quả “đáng kinh ngạc”, theo các nhà nghiên cứu.

Theo những gì được mô tả trên tạp chí Science Translational Medicine, xương siêu đàn hồi chủ yếu được làm từ một chất có trong tự nhiên tên là Hydroxyapatite (HA). Hydroxyapatite là một dạng của canxi tồn tại trong xương và từng được sử dụng trong phẫu thuật tạo hình. Về đặc tính, HA rất giòn, nhưng các nhà nghiên cứu đã trộn nó với một loại polymer nhằm tăng thêm tính linh hoạt. Sau đó, họ tiến hành in 3D xương cấy ghép với vật liệu mới và bắt đầu các bài thử nghiệm trong các thí nghiệm khác nhau.

“Ngay lần đầu tiên chúng tôi in 3D từ loại chất liệu này, chúng tôi đã rất ngạc nhiên khi thấy rằng nếu chúng ta ép hoặc làm biến dạng, nó sẽ tự động trở về đúng như hình dáng ban đầu”, giáo sư khoa học vật liệu Ramille Shah thuộc Đại học Northwestern (Mỹ), một trong những tác giả của nghiên cứu, cho biết. Ngoài ra, xương siêu đàn hồi còn có thể dễ dàng cắt gọt, cuốn, gấp lại và đưa chúng vào các khu vực bị mất xương mà không cần phải có sự hỗ trợ của keo dính hoặc các mũi khâu.

Bên cạnh đó, HB cũng rất xốp và khả năng thấm hút, yếu tố rất quan trọng đối với một vật liệu ghép xương, nhằm thúc đẩy sự phát triển của các mạch máu ở vùng phẫu thuật. (Nếu không có tĩnh mạch và mao mạch vận chuyển máu đến những khu vực này, các mô xung quanh sẽ chết).​

Các nhà khoa học đã thử nghiệm loại xương nhân tạo mới trong một loạt các thí nghiệm. Họ đặt các tế bào gốc của con người vào một số giàn giáo in 3D từ chất liệu mới. Các tế bào này tăng trưởng mà không chịu bất kỳ cản trở nào, lấp đầy các không gian trống chỉ trong vài tuần, đồng thời tự sản sinh ra một loại khoáng chất xương của riêng nó. "Nó đã đi từ một giàn giáo tổng hợp cho đến khoáng chất tự nhiên, được tạo ra bởi các tế bào của chính nó", Adam Jakus, một nghiên cứu sinh sau tiến sĩ tại Đại học Northwestern, đồng tác giả của nghiên cứu, cho biết.

Trong một thí nghiệm khác, các nhà nghiên cứu cấy ghép xương siêu đàn hồi dưới da của một con chuột. Một lần nữa, các tế bào phản ứng tốt, HB "nhanh chóng hòa nhập" với mô chuột mà không xuất hiện bất kỳ phản ứng miễn dịch hay viêm nhiễm nào, theo Jakus. Các nhà nghiên cứu cũng đã thử nghiệm xương in 3D trong các tình huống phẫu thuật thực sự. Lúc bấy giờ, HB được sử dụng để hàn gắn hai đốt sống trên cột sống của một con chuột, và còn được dùng để thay thế một phần xương không khỏe mạnh trong hộp sọ của một con khỉ nâu. Trong cả hai trường hợp, mô cấy vào đều tỏ ra hòa hợp với mô của vật chủ, thúc đẩy sự phát triển của các mạch máu và thậm chí là một số xương mới.​

Mặc dù mang đến những tín hiệu khá khả quan, tuy nhiên cho đến hiện tại, số lượng các thí nghiệm được tiến hành vẫn còn khá hạn chế, và cần phải được triển khai trên quy mô rộng lớn hơn nhằm xác nhận mức độ hiệu quả của xương siêu đàn hồi. Về việc thử nghiệm lâm sàng trên người, Shah cho biết cô hy vọng có thể thực hiện điều đó trong vòng 5 năm tới.

Xương siêu đàn là giải pháp đầy hứa hẹn, bởi nó là vật liệu tổng hợp nên chi phí sản xuất không cao. Ngoài ra, chất liệu này cũng có thể được pha chế để in 3D ở nhiệt độ phòng, giúp đơn giản hóa quá trình sản xuất. Theo các nhà nghiên cứu, loại xương nhân tạo của họ rất dễ dàng đóng gói, bảo quản và vận chuyển, với hạn sử dụng là khoảng 1 năm.

Xương siêu đàn hồi là giải pháp lý tưởng dành cho các nước đang phát triển, "nơi bạn có thể vận chuyển nó đến trước thời hạn, xếp lên kệ và chờ cho đến khi cần dùng, thay vì phải tạo ra một vật liệu sinh học phức tạp cần phải được làm lạnh”, Jakus nói. Ở các nước đang phát triển, "những trang thiết bị bảo quản có thể hạn chế, vì vậy, thật tuyệt vời khi có loại vật liệu chỉ cần mở hộp ra và sử dụng”.

Theo Tinhte.vn