Công trình do GS.Santiago Correa, chuyên gia kỹ thuật y sinh tại Trường Kỹ thuật Columbia, dẫn đầu, đã được công bố ngày 25/7 trên tạp chí Matter.

Theo đó, nhóm nghiên cứu đã thiết kế một loại hydrogel sinh học bằng các túi ngoại bào (extracellular vesicles – EVs) chiết xuất từ sữa chua để vượt qua rào cản lâu nay trong việc phát triển vật liệu mô phỏng sinh học.

EVs là các hạt siêu nhỏ do tế bào tự nhiên tiết ra, mang theo protein và vật liệu di truyền, cho phép các tế bào giao tiếp với nhau. Đây là điều mà các vật liệu tổng hợp khó có thể tái tạo.

Trong nghiên cứu mới, các EV từ sữa chua không chỉ đóng vai trò là “tín hiệu sinh học”, mà còn trực tiếp tham gia xây dựng cấu trúc hydrogel bằng cách kết nối các polymer tương thích sinh học thành một vật liệu linh hoạt có thể tiêm vào cơ thể.

“Ban đầu, chúng tôi chỉ đơn giản muốn biết liệu có thể dùng EVs để thiết kế hydrogel hay không. Nhưng EV từ sữa chua không chỉ là mô hình đơn thuần mà có khả năng thúc đẩy tái tạo mô một cách tự nhiên”, GS. Correa cho biết.

Dự án là kết quả hợp tác giữa Phòng thí nghiệm Miễn dịch học Nano tại Columbia, Trung tâm Ung thư Toàn diện Herbert Irving, và các nhà nghiên cứu quốc tế từ Đại học Padova (Ý). Sự kết hợp giữa công nghệ vật liệu nano của Columbia và hiểu biết sinh học ứng dụng của Padova đã cho thấy sức mạnh của các mối quan hệ liên ngành xuyên biên giới trong đổi mới y học.

Các EV sữa chua vừa cho phép hydrogel mô phỏng cơ chế của mô sống, vừa chủ động tương tác với các tế bào xung quanh, thúc đẩy quá trình chữa lành và tái tạo mô mà không cần thêm các phụ gia hóa học, những chất có thể gây ra các phản ứng phụ. Các thử nghiệm còn chứng minh phương pháp này có thể mở rộng sang các loại EV khác, như từ tế bào động vật có vú hoặc vi khuẩn.

Với khả năng tiêm trực tiếp vào vị trí tổn thương và duy trì phát tán các tín hiệu sinh học trong thời gian dài, hydrogel từ EV sữa chua có thể được ứng dụng trong việc điều trị các vết thương khó lành, tái tạo mô hoặc phục hồi sau phẫu thuật.

Kết quả sơ bộ trên chuột cho thấy hydrogel mới hoàn toàn tương thích sinh học, đồng thời thúc đẩy nhanh chóng quá trình hình thành mạch máu, một yếu tố then chốt trong quá trình tái tạo mô hiệu quả. Đặc biệt, vật liệu còn tạo ra môi trường miễn dịch “có lợi” nhờ thu hút các tế bào chống viêm, hỗ trợ quá trình phục hồi.

“Chúng tôi đã chứng kiến khả năng của vật liệu không chỉ mô phỏng mô thật, mà còn can thiệp tích cực vào quá trình chữa lành”, nghiên cứu sinh Artemis Margaronis, đồng tác giả nghiên cứu chia sẻ. “Đây là một bước tiến lớn trong việc phát triển các vật liệu sinh học thế hệ mới”.