Sử dụng mực sinh học từ chất nhầy để in và nuôi cấy mô phổi

Mỗi năm, bệnh phổi cưới đi sinh mạng của hàng triệu người trên thế giới. Các phương pháp điều trị bệnh rất hạn chế và hiện không có đủ các mô hình động vật để nghiên cứu bệnh, cũng như các loại thuốc thử nghiệm. Vì thế, các nhà khoa học Ấn Độ và Nam Phi đã phối hợp tạo ra loại mực sinh học từ chất nhầy để in 3D mô phổi. Bước tiến này sẽ thúc đẩy hoạt động nghiên cứu và điều trị bệnh phổi mãn tính.

Dù một số người mắc bệnh phổi cần được ghép tạng, nhưng nguồn cung nội tạng hiến tặng vẫn còn khan hiếm. Giải pháp thay thế là sử dụng thuốc và các phương pháp điều trị khác để kiểm soát triệu chứng, nhưng không có cách chữa khỏi các chứng rối loạn như bệnh phổi tắc nghẽn mãn tính và xơ nang. Do đó, các nhà nghiên cứu vẫn đang tìm kiếm các loại thuốc điều trị hiệu quả hơn, thường dựa vào thử nghiệm trên động vật gặm nhấm. Tuy nhiên, các mô hình động vật chỉ giúp hiểu phần nào về sự phức tạp của các bệnh phổi ở người, nhưng không dự đoán chính xác tính an toàn và hiệu quả của các loại thuốc mới.

Các kỹ sư sinh học đang tìm cách tạo ra mô phổi trong phòng thí nghiệm hay lập một mô hình chính xác hơn để nghiên cứu phổi của người hoặc tìm ra vật liệu tiềm năng để sử dụng trong cấy ghép. Kỹ thuật liên quan đến cấu trúc in 3D mô phỏng mô người cũng đã được nghiên cứu, nhưng việc thiết kế loại mực sinh học phù hợp để hỗ trợ sự phát triển của tế bào đặt ra nhiều thách thức.

Các nhà khoa học tại Viện Nghiên cứu khoa học (Ấn Độ) và trường Đại học Nam Phi (Nam Phi) đã sử dụng mucin, thành phần chất nhầy chưa được nghiên cứu nhiều để in sinh học. Các phân đoạn của cấu trúc phân tử polime kháng khuẩn này giống với yếu tố tăng trưởng biểu bì, một loại protein kích kích sự bám dính và phát triển của tế bào. Các tác giả đã cho mucin phản ứng với methacrylic anhydride tạo thành mucin methacrylate (MuMA), sau đó trộn với các tế bào phổi.

Axit hyaluronic, một loại polime tự nhiên trong mô liên kết và các mô khác, đã được bổ sung để tăng độ nhớt của mực sinh học và tăng cường sự phát triển và độ bám dính của tế bào vào MuMA. Sau khi mực được in theo các mẫu thử nghiệm bao gồm lưới tròn và lưới vuông, mực được cho tiếp xúc với ánh sáng xanh để liên kết chéo các phân tử MuMA. Các liên kết chéo ổn định cấu trúc được in dưới dạng gel xốp, dễ dàng hấp thụ nước để hỗ trợ sự sống của tế bào.

Nhóm nghiên cứu đã phát hiện ra rằng các lỗ liên kết trong gel tạo thuận lợi cho sự khuếch tán chất dinh dưỡng và oxy, thúc đẩy sự phát triển của tế bào và hình thành mô phổi. Các cấu trúc in không độc hại và phân hủy sinh học chậm trong điều kiện sinh lý, khiến chúng phù hợp làm vật cấy ghép, trong đó khung in sẽ dần được thay thế bằng mô phổi mới phát triển. Mực sinh học cũng có thể được sử dụng để tạo mô hình phổi 3D nhằm nghiên cứu các quá trình diễn biến của bệnh phổi và đánh giá các phương pháp điều trị tiềm năng.

Vista.gov.vn