Hình minh họa

Đối với phần lớn các vết cắt hoặc trầy xước thông thường, cơ thể có thể tự phục hồi trong thời gian ngắn. Nhưng ở một số vết thương mãn tính, như vét loét do tiểu đường, thường rất khó lành, dễ bị nhiễm khuẩn và số chủng vi khuẩn kháng thuốc ngày càng nhiều.

Một trong những nguyên nhân khiến các vết thương mãn tính khó điều trị là do lớp vi khuẩn bám dính bền vững trên bề mặt mô tạo thành lớp màng sinh học, Hơn 78% vết thương mãn tính chứa các màng sinh học này khiến thuốc kháng sinh khó phát huy hiệu quả và làm tăng nguy cơ phải cắt cụt chi.

Để giải quyết thách thức này, các nhà nghiên cứu đang thử nghiệm các vật liệu nano có thể được kích hoạt bằng ánh sáng. Khi được chiếu sáng, những vật liệu này tạo ra nhiệt cục bộ hoặc sinh ra các phân tử oxy hóa có khả năng tiêu diệt vi khuẩn mà ít gây tổn thương đến mô lành xung quanh.

Theo nhà khoa học vật liệu Zhenpeng Qin thuộc Đại học Texas ở Dallas (Mỹ), các vật liệu nano đặc biệt có thể hấp thụ ánh sáng và làm nóng mô đến nhiệt độ đủ để làm suy yếu vi khuẩn, đồng thời hỗ trợ quá trình sửa chữa mô tổn thương.

Một nghiên cứu nổi bật do nhóm của nhà khoa học Raffaele Mezzenga tại ETH Zurich (Thụy Sĩ) thực hiện đã sử dụng protein kháng khuẩn lysozyme có trong lòng trắng trứng để tạo thành dạng gel kết hợp với chất hấp thụ ánh sáng.

Khi được chiếu tia cận hồng ngoại, gel nóng lên và giải phóng lysozyme. Khi tắt ánh sáng, protein này trở lại trạng thái không hoạt động, giúp hạn chế tác động lên các tế bào khỏe mạnh.

Thử nghiệm trên chuột và lợn cho thấy, loại gel này có thể tiêu diệt hơn 95% lượng vi khuẩn tại vết thương, đồng thời đẩy nhanh đáng kể quá trình hồi phục. Nhóm nghiên cứu còn bổ sung các ion magie để kích thích tế bào đại thực bào chuyển sang trạng thái hỗ trợ tái tạo mô.

“Quá trình hồi phục diễn ra nhanh hơn nhiều vì vừa tiêu diệt vi khuẩn vừa thúc đẩy chữa lành vết thương cùng lúc”, ông Raffaele Mezzenga cho biết.

Công nghệ này cũng được thử nghiệm trên các thiết bị cấy ghép y khoa bị nhiễm khuẩn. Khi tiêm gel quanh khu vực cấy ghép và chiếu tia cận hồng ngoại, các nhà khoa học đã loại bỏ gần 99% vi khuẩn trong màng sinh học, đồng thời bảo tồn được mô xương xung quanh.

Trong một nghiên cứu khác tại Trung Quốc, các nhà khoa học từ Đại học Y Gannan và Đại học Thượng Hải cũng phát triển vật liệu nano kết hợp hạt vàng và các “chấm lượng tử” graphene oxide.

Dưới tác động của ánh sáng xanh, các hạt vàng tạo nhiệt, trong khi graphene oxide thúc đẩy các phản ứng hóa học sinh ra các gốc oxy hóa hoạt động (ROS). Những phân tử này phá hủy màng tế bào vi khuẩn, khiến chúng bị tiêu diệt nhanh chóng.

Kết quả cho thấy, phương pháp này loại bỏ được khoảng 97% vi khuẩn chỉ sau 10 phút chiếu sáng. Trong các thử nghiệm trên chuột, các vết thương đã lành tới 99% sau 9 ngày điều trị, trong khi nhóm không được điều trị chỉ đạt khoảng 70%.

Dù đạt nhiều kết quả khả quan trong phòng thí nghiệm, các chuyên gia cho rằng công nghệ này vẫn cần thêm thời gian để chứng minh độ an toàn và hiệu quả trên người. Theo nhà sinh học Lars Kaestner tại Đại học Saarland (Đức), các thử nghiệm lâm sàng quy mô lớn cùng việc giảm chi phí sản xuất vật liệu nano sẽ là những bước quan trọng trước khi công nghệ được ứng dụng rộng rãi.

Tuy vậy, giới nghiên cứu đánh giá đây là một hướng đi đầy hứa hẹn trong bối cảnh các ca nhiễm khuẩn kháng thuốc ngày càng gia tăng. Nếu thành công, công nghệ nano kích hoạt bằng ánh sáng có thể mang đến giải pháp mới cho hàng triệu bệnh nhân đang phải sống chung với những vết thương mãn tính khó chữa.