Trong khi các chấn thương xương như gãy xương thường tự lành, thì các phần xương bị mất nhiều (được gọi là "thiếu hụt xương") không thể phục hồi. Do đó, phần xương bị thiếu thường cần được lấp đầy bằng một mảnh mô xương được lấy từ xương chân của bệnh nhân. Đây không chỉ là một thủ thuật xâm lấn và gây đau đớn mà còn phải chuyển phần xương bị thiếu từ phần này của bộ xương sang phần khác.

Để tìm kiếm giải pháp thay thế hiệu quả, một số nhóm nghiên cứu đang tạo ra các vật liệu xốp giống xương để đặt vào phần xương bị thiếu thay cho xương thật. Các tế bào từ mô xương liền kề di chuyển dần vào vật liệu, tại đó chúng tiếp tục sản sinh khi vật liệu phân hủy sinh học theo cách vô hại. Cuối cùng, vật liệu cấy ghép sẽ được thay thế hoàn toàn bằng xương tự nhiên mới.

Một số vật liệu tái tạo xương thử nghiệm ban đầu được in 3D bên ngoài cơ thể, sau đó được cố định vào phần xương bị thiếu bằng chất kết dính. Tuy nhiên, các chất kết dính này đôi khi hoạt động không hiệu quả.

Một phương pháp khác liên quan đến việc tiêm vật liệu trực tiếp vào phần xương bị thiếu, dưới dạng gel sau đó đông cứng thành chất rắn. Mặc dù kỹ thuật này có vẻ hiệu quả hơn nhưng một số loại gel này mất nhiều thời gian để đông lại, chúng không đủ khả năng phân hủy sinh học và/hoặc thiếu độ bền cơ học.

Giờ đây, nhóm nghiên cứu tại Đại học Khoa học và Công nghệ Pohang, Hàn Quốc (POSTECH) đã tạo ra một loại hydrogel được tạo thành từ alginate (có nguồn gốc từ tảo), protein kết dính chiết xuất từ trai được biến đổi sinh học, các ion canxi, hóa chất phos phonodiol và một tác nhân phản ứng với ánh sáng.

Gel được tiêm vào phần xương bị thiếu hụt và sau đó cho tiếp xúc với ánh sáng khả kiến vô hại. Các chuỗi polyme của gel liên kết chéo với nhau, khiến nó trở thành chất rắn xốp, có thể phân hủy sinh học, liên kết chặt chẽ với mô xương liền kề. Đồng thời, canxi photphat vô định hình hình thành bên trong vật liệu. Hợp chất rất giống xương này đóng vai trò là vị trí kết nối cho các tế bào xương liền kề, thúc đẩy tốc độ chúng di chuyển, sản sinh và thay thế vật liệu bằng xương thật.

Hydrogel đã được thử nghiệm thành công trên chuột bị thiếu hụt xương đùi. Hiện tại, nhóm nghiên cứu vẫn tiết lộ thông tin về thời điểm tiến hành thử nghiệm trên người.

Nguồn: NASATI