Một nghiên cứu mới của các nhà khoa học tại Đại học Hiroshima (Nhật Bản) cho thấy quá trình lão hóa da thực chất bắt đầu từ rất sớm, khi cấu trúc phân tử của collagen âm thầm suy yếu trước khi xuất hiện các dấu hiệu quen thuộc như nếp nhăn, da mỏng hay tổn thương có thể quan sát dưới kính hiển vi. Phát hiện này mở ra triển vọng phát hiện sớm sự xuống cấp của mô da, vượt xa khả năng của các phương pháp chẩn đoán hình ảnh hiện nay.

Theo nghiên cứu công bố trên tạp chí ACS Nano, nhóm nghiên cứu phát hiện rằng tổ chức phân tử và tính bất đối xứng siêu phân tử của collagen bắt đầu bị phá vỡ từ rất lâu trước khi mạng lưới sợi collagen xuất hiện dấu hiệu mỏng đi hoặc đứt gãy. Điều này đồng nghĩa với việc khi tổn thương đã có thể nhìn thấy dưới kính hiển vi thì nền tảng cấu trúc của mô da thực tế đã suy yếu từ trước.

Collagen là thành phần tạo nên mạng lưới nâng đỡ giúp da duy trì độ đàn hồi và độ bền cơ học. Tuy nhiên, các phương pháp chẩn đoán hiện nay chủ yếu chỉ phát hiện được những thay đổi rõ rệt như sợi collagen bị mỏng hoặc mất liên kết. Theo các nhà khoa học, đây chỉ là giai đoạn muộn của một quá trình suy thoái kéo dài.

Ông Ali Haider, nghiên cứu sinh tại Đại học Hiroshima và là tác giả chính của nghiên cứu, cho biết các phương pháp chẩn đoán thông thường chỉ giống như việc quan sát "những viên gạch" của cấu trúc collagen, nhưng lại không nhận ra những thay đổi tinh vi trong cách các "viên gạch" này được sắp xếp. Điều này được ví như việc phát hiện sự thay đổi trong cách sắp xếp từ ngữ và câu văn của một cuốn sách trước khi các trang sách bị rách hoặc mất đi.

Để phát hiện những biến đổi ẩn này, nhóm nghiên cứu đã kết hợp các kỹ thuật chẩn đoán hình ảnh quang học tiên tiến với quang phổ học lưỡng sắc tròn, bao gồm lưỡng sắc tròn chân không - tử ngoại sử dụng bức xạ synchrotron và lưỡng sắc tròn dao động bằng laser phổ kế lượng tử đa chiều.

Việc kết hợp các phương pháp này cho phép các nhà khoa học đồng thời quan sát lượng collagen hiện diện trong mô và đánh giá mức độ tổ chức của cấu trúc phân tử bên dưới trên cùng một lát cắt mô. Kết quả cho thấy có sự khác biệt rõ rệt giữa lượng collagen và chất lượng tổ chức của nó.

Cụ thể, nhiều mẫu mô vẫn duy trì hàm lượng collagen và hình thái gần như bình thường dù cấu trúc siêu phân tử bên trong đã suy giảm đáng kể. Điều đó có nghĩa là một vùng da có thể trông hoàn toàn khỏe mạnh dưới các thiết bị chẩn đoán hiện nay, trong khi nền tảng phân tử quyết định chức năng của mô đã bắt đầu xuống cấp. Theo nhóm nghiên cứu, mạng lưới sợi collagen nhìn thấy được thực chất là thành phần sụp đổ sau cùng, chứ không phải dấu hiệu cảnh báo sớm như chúng ta vẫn tưởng.

Giáo sư Katsuya Inoue, đồng tác giả nghiên cứu tại WPI-SKCM², cho rằng collagen không nên chỉ được xem là một mạng lưới sợi có thể quan sát bằng kính hiển vi, mà là một vật liệu có cấu trúc phân cấp phức tạp, trong đó chức năng phụ thuộc vào sự tổ chức ở nhiều cấp độ khác nhau. Những kỹ thuật phân tích mới có thể phát hiện các biến đổi cấu trúc mà chỉ dựa vào hình thái học sẽ không thể nhận ra.

Theo nhóm nghiên cứu, phát hiện này có thể thay đổi cách đánh giá sức khỏe của mô. Thay vì chỉ xem collagen còn nguyên vẹn hay đã bị tổn thương, các nhà khoa học cần quan tâm đến mức độ tổ chức phân tử, yếu tố có thể suy giảm âm thầm trong khi các chỉ số truyền thống vẫn cho thấy mô hoàn toàn bình thường.

Trong tương lai, nhóm nghiên cứu kỳ vọng xây dựng một hệ thống đánh giá toàn diện, kết nối dữ liệu về cấu trúc phân tử, tổ chức siêu phân tử và cấu trúc mô để tạo ra bức tranh đầy đủ về sức khỏe của mô.

Nếu tiếp tục được hoàn thiện và xác thực, phương pháp này có thể hỗ trợ phát hiện sớm sự suy thoái của mô trước khi xuất hiện tổn thương không thể đảo ngược, góp phần nâng cao hiệu quả nghiên cứu lão hóa da, chữa lành vết thương và phát triển vật liệu sinh học.

Tuy nhiên, các nhà khoa học cho biết vẫn cần thêm nhiều nghiên cứu để xác định liệu kỹ thuật này có thể được ứng dụng trong các công cụ chẩn đoán hoặc can thiệp sớm trên lâm sàng hay không.