Chân dung nhà khoa học Việt sáng chế miếng sụn đầu gối chữa viêm khớp

Theo kết quả nghiên cứu được công bố, Tiến sĩ Nguyễn Đức Thành cùng cộng sự tại Đại học Connecticut (Mỹ) đã chế tạo miếng dán làm từ các sợi nano của poly-L lactic axit (PLLA). Đây là một loại polymer phân hủy sinh học thường được sử dụng để khâu vết thương phẫu thuật. Vật liệu nano có một đặc tính được gọi là áp điện - có khả năng chuyển đổi những áp suất cơ học thành tín hiệu điện.

Khi cấy ghép vào trong khớp xương, dưới lực tác động từ cử động của khớp, như đi bộ, tấm polymer áp điện PLLA sẽ tạo ra xung điện yếu nhưng ổn định, giúp "triệu hồi" các tế bào gốc, kích thích việc tiết ra protein giúp hình thành và tái tạo sụn. Việc kết hợp giữa vật lý trị liệu và miếng dán polymer áp điện giúp sụn bị hư tổn được tái tạo mạnh mẽ và có khả năng chữa lành các tổn thương. Đặc biệt, miếng dán do nhóm Tiến sĩ Nguyễn Đức Thành tạo ra có khả năng tự tiêu.

 Tiến sĩ Nguyễn Đức Thành.

Trước khi công bố kết quả trên, nhóm nghiên cứu (Nguyen Lab) do Tiến sĩ Nguyễn Đức Thành đứng đầu đã thử nghiệm trên thỏ bị tổn thương sụn và cấy ghép các miếng sụn làm bằng PLLA vào trong khớp gối của thỏ. Những con thỏ được huấn luyện nhảy trên máy chạy bộ, tạo nên các áp lực tác động lên miếng polymer áp điện. Đúng như dự đoán của Tiến sĩ Nguyễn Đức Thành và các cộng sự, sụn phát triển trở lại bình thường sau 1 - 2 tháng tập luyện.

Việc tái tạo sụn từ vật liệu polymer áp điện là thành công mới nhất của Tiến sĩ Nguyễn Đức Thành. Trước đó, vào năm 2018, Nguyen Lab là nhóm nghiên cứu đầu tiên công bố việc tạo nên những tấm polymer áp điện có khả năng tự tiêu hủy cho các ứng dụng trong y học cấy ghép. Nhóm nghiên cứu của Tiến sĩ Nguyễn Đức Thành đã công bố rất nhiều nghiên cứu và khảo sát về tấm màng nano này như: sử dụng nó để tạo nên các cảm biến, các đầu rung siêu âm tự tiêu, các mô cơ quan giả trong cơ thể...

Đến năm 2020, trước ảnh hưởng của đại dịch COVID-19, Tiến sĩ Nguyễn Đức Thành và nhóm nghiên cứu nảy ra ý tưởng sử dụng tấm màng nano cho một loại khẩu trang đặc biệt. Khẩu trang này được lên ý tưởng sử dụng tấm màng polymer tự tiêu để sản xuất loại khẩu trang có khả năng lọc hiệu quả gần như N95 nhưng có thể tái sử dụng sau khi được khử trùng bằng những biện pháp đơn giản (như sử dụng nồi hấp: autoclave, hay dùng biện pháp rung siêu âm: ultrasound). Đặc biệt, loại khẩu trang này có thể tự phân hủy sau khoảng vài năm sử dụng.

Theo Tiến sĩ Nguyễn Đức Thành, so với các loại khẩu trang khác, sự khác biệt của khẩu trang sinh học tự hủy nằm ở tính áp điện (piezoelectric effect) của tấm màng nano. Nhờ đó, tấm màng nano trong khẩu trang này có thể tự tạo nên một lớp điện áp nhỏ khi có một dòng không khí tương tác (ví dụ từ hơi thở, khi hắt hơi hoặc ho).

Miếng dán polymer áp điện có khả năng tự tiêu. Ảnh: NVCC

Trước đó, nhóm của Tiến sĩ Thành còn phát triển miếng dán vaccine. Miếng dán được đặt trực tiếp lên da và phóng thích các vi kim (microneedles) rất nhỏ vào lớp biểu bì (tương tự mực xăm) để đưa vaccine vào cơ thể một cách dễ dàng, không cần những mũi tiêm khác nhau.

Các vi kim này được làm từ loại polymer tự tiêu, siêu nhỏ không gây đau buốt. Công nghệ này hứa hẹn góp phần phân phối vaccine Covid-19 (hay các loại vaccine khác trong những đại dịch) nhanh chóng đến cộng đồng. Năm 2021, công trình nghiên cứu miếng dán vaccine phòng chống Covid-19 của nhóm gây tiếng vang khi được tạp chí Nature Biomedical Engineering công bố.

Bảo Lâm