Các nhà nghiên cứu tại MIT đã phát triển được một loại chất keo dính mô có thể in 3D có khả năng bám dính mô vượt trội, bịt kín nhanh chóng trong nhiều tình huống phẫu thuật khác nhau và có cả tính năng đẩy máu độc đáo. Công nghệ này có tiềm năng to lớn trong việc cách mạng hóa các ứng dụng chăm sóc vết thương và thiết bị y sinh. Nghiên cứu đã được công bố trên tạp chí Nature Communications.

Chất kết dính mô cung cấp các giải pháp thay thế cho các phương pháp đóng vết thương truyền thống như chỉ khâu và ghim, mang lại những ưu điểm như giảm chấn thương mô, sử dụng dễ dàng và nhanh chóng hơn và có khả năng giảm thiểu sẹo.

Từ thực tế chất kết dính truyền thống kém hiệu quả, tốn thời gian, phụ thuộc vào kỹ năng và gây khó chịu cho bệnh nhân đã thúc đẩy các nhà nghiên cứu nỗ lực tìm kiếm các giải pháp đổi mới. Ví dụ, chúng có thể kém hiệu quả hơn trong việc bịt kín các mô có hình dạng bất thường hoặc có tính linh hoạt cao. Việc sử dụng chất kết dính truyền thống có thể tốn nhiều công sức, dẫn đến thời gian phẫu thuật kéo dài. Ngoài ra, những phương pháp này có thể gây tổn thương mô và bản thân vật liệu không phải lúc nào cũng hoàn hảo với cơ thể.

Những cải tiến về chất kết dính mô nhằm mục đích khắc phục những nhược điểm này, cung cấp các giải pháp linh hoạt, hiệu quả và thân thiện với bệnh nhân hơn. Sự phát triển của chất kết dính mô có thể in 3D, như trong nghiên cứu của MIT, mang đến một chiều hướng mới trong việc đóng vết thương và sửa chữa mô.

Trao đổi với Medical Xpress, tiến sỹ Sarah Wu, tại MIT, tác giả đầu tiên của nghiên cứu cho biết: "Nhóm nghiên cứu của chúng tôi quan tâm đến việc phát triển các vật liệu kết dính mô có khả năng bịt kín và chữa lành vết thương của chúng. Là một kỹ sư cơ khí, tôi cũng bị mê hoặc bởi tính năng in 3D và tính linh hoạt trong sản xuất mà nó mang lại. Nghĩ về những khả năng mà chất kết dính mô in 3D có thể tạo ra, chẳng hạn như các miếng dán tùy chỉnh và các thiết bị tích hợp sinh học mềm, đã thôi thúc chúng tôi khám phá những giải pháp vật liệu mới”.  “Nghiên cứu của chúng tôi tập trung vào phát triển chất kết dính mô có thể in 3D có khả năng tạo ra các miếng dán và thiết bị bịt kín tùy chỉnh”. Wu cho hay.

Các nhà nghiên cứu đã tạo ra một loại mực kết dính mô bao gồm poly (axit acrylic) được ghép với polyurethane. Thành phần độc đáo này rất quan trọng trong việc cung cấp độ bám dính mạnh mẽ cho các mô, với các nhóm chức năng hóa học cụ thể chịu trách nhiệm hình thành liên kết an toàn với các mô sinh học.

Để nâng cao chức năng của nó, nhóm nghiên cứu đã kết hợp chất nền đẩy máu kỵ nước vào cấu trúc kết dính. Chất nền hoạt động như một hàng rào bảo vệ, rất quan trọng để ngăn chặn sự tiếp xúc trực tiếp với chất dịch cơ thể và duy trì tính toàn vẹn của chất kết dính, đặc biệt trong các điều kiện khó khăn như là các mô đang chảy máu.

Sau đó, họ đã sử dụng mực bạc dẫn điện để các điện cực và mạch điện in 3D lên cấu trúc. Bước này thể hiện tính đa chức năng của chất kết dính, cho phép tích hợp tiềm năng các linh kiện điện tử cần thiết cho các ứng dụng cụ thể. Họ cũng bổ sung thêm các điốt phát sáng vào mạch điện. Sự bổ sung này thể hiện một cách sinh động tính linh hoạt của chất kết dính, gợi ý những ứng dụng tiềm năng trong các thiết bị tích hợp sinh học.

Cuối cùng, miếng dán điện tử sinh học mới này được gắn vào tim lợn thử nghiệm. Với độ chính xác có tính hệ thống, các nhà nghiên cứu đã thực hiện một loạt các thử nghiệm vá các mô khiếm khuyết khác nhau để xem xét đặc tính bám dính, đánh giá lưu biến và cơ học, cũng như các nghiên cứu về khả năng tương thích sinh học thông qua một loạt các thí nghiệm in vivo trên chuột.

Chất kết dính mô có thể in 3D đã chứng tỏ tính vượt trội vượt trội về hiệu suất bám dính mô so với các sản phẩm thương mại hiện có. Trong quá trình nghiên cứu, nhóm nghiên cứu cũng phát hiện thêm khả năng bám dính độc đáo ngay cả với các mô đang chảy máu nhiều. Hầu hết các vật liệu kết dính mô thường không hoạt động trong môi trường đẫm máu, khiến việc cầm máu trở nên khó khăn. Các thử nghiệm cơ học đã chứng minh khả năng phục hồi của chúng trước lực cắt, áp suất nổ và tải trọng kéo, cho thấy sự phù hợp trong các môi trường sinh lý đa dạng.

Các nghiên cứu về khả năng tương thích sinh học đã xác nhận tính an toàn của chúng, với khả năng gây độc tế bào ở mức tối thiểu và trong các mô hình in vivo, bao gồm sửa chữa khí quản, đại tràng, gan và động mạch đùi cho thấy sự bám dính và tích hợp thành công vào mô xung quanh. Khả năng của chất kết dính mô có thể in 3D không chỉ có thể cách mạng hóa việc đóng vết thương mà còn gợi ý về các ứng dụng mở rộng trong các thiết bị tiếp xúc mô khác nhau.

Các nhà nghiên cứu hy vọng trong tương lai sẽ tập trung vào phát triển thiết bị giao tiếp mô mềm với chất kết dính là thành phần then chốt.

Nguồn: NASATI