Sản xuất băng vải y tế từ tơ nhện nhân tạo

Băng vải dệt thường được sử dụng để cầm máu và bảo vệ vết thương khỏi nhiễm trùng. 

Vải dệt thường có độ đàn hồi thấp nên không phù hợp với việc băng bó các vết thương ở những vùng cần cử động như cổ tay, cổ chân và các khớp. Tất cả băng gạc không giúp bác sĩ và bệnh nhân theo dõi sự hồi phục, mặc dù các yếu tố pH và viêm trong chất lỏng tiết ra từ các mô xung quanh vết thương bám vào băng vải thay đổi trong quá trình chữa trị và có thể được sử dụng làm chất chỉ thị để biết được tình trạng phục hồi.

Nhóm nhà khoa học do GS Bing-Fang He tại Đại học Công nghệ Nam Kinh, Trung Quốc đang nghiên cứu thiết kế các loại vải dệt cải tiến, có thể theo dõi và thúc đẩy quá trình phục hồi vết thương.

Vật liệu lý tưởng phải có độ đàn hồi cao, tương hợp sinh học tốt (không gây viêm nhiễm hoặc kích ứng mô sống), cung cấp thông tin về quá trình phục hồi vết thương.

Nhóm nghiên cứu đã phát triển một loại vải dệt spidroin nhân tạo. Spidroins là protein chính trong tơ nhện, có độ bền cao và linh hoạt, đã được sử dụng trong các lĩnh vực y tế, sinh học và công nghiệp khác nhau như chỉ khâu phẫu thuật.

Để tạo ra spidroin, nhóm nghiên cứu sử dụng công nghệ dung hợp gene. Gene nhện chịu trách nhiệm sản xuất spidroin đã được bổ sung vào vi khuẩn E. coli . Vi khuẩn sản xuất và bài tiết spidroin được thu thập và tinh chế trước khi chuyển thành sợi dệt vải.

Loại vải này được tích hợp các tinh thể quang tử có cấu trúc nano, gây ảnh hưởng đến chuyển động của các photon và có trong những vật liệu óng ánh như opals, vải phản quang và lớp da thay đổi màu sắc của tắc kè hoa. Tích hợp các tinh thể quang tử vào vải khiến cho băng thay đổi màu sắc dựa trên độ pH của dịch thoát ra từ vết thương, có thể được sử dụng để chỉ ra sự hiện diện của nhiễm trùng.

Băng vải sẽ hiển thị các màu khác nhau trong các dung dịch có giá trị pH khác nhau. Nhiễm vi khuẩn có thể được xác định theo giá trị pH của môi trường vết thương, nếu độ pH là 7-9, vi khuẩn đang phát triển mạnh và bác sĩ có thể sử dụng các loại thuốc kháng sinh để điều trị. 

Sơ đồ sử dụng tơ nhện trong  chế tạo băng vải y tế và da nhân tạo

Tương tự như các dạng tơ nhện khác, loại vải dệt mới này rất bền và có độ đàn hồi cao, thích hợp sử dụng cho các vùng di chuyển và uốn vặn. Vải có khả năng tương thích sinh học cao khi được sử dụng thử nghiệm cho những con chuột bị thương trong phòng thí nghiệm và nhanh chóng phân hủy thành các thành phần không gây nguy hại cho môi trường khi bị thải loại.

Một đặc tính có lợi khác của vải spidroin là kết cấu của vật liệu. Vải chứa các kênh siêu nhỏ, có thể dẫn dịch tiết từ các mô ra khỏi vị trí bị thương, trong khi những loại băng khác thường gây tích tụ dịch tiết ở vùng lân cận vết thương.

Băng vải spidroin bảo vệ vết thương khỏi tiếp xúc trực tiếp với môi trường bên ngoài và giảm sự lây nhiễm vi khuẩn. Đồng thời có khả năng thẩm thấu cao, đảm bảo nhu cầu oxy trong quá trình hồi phục vết thương.

Nhóm nghiên cứu cho biết sẽ mở rộng ứng dụng của protein tơ nhện trọng lượng phân tử cao, phát triển các loại vải dệt spidroin có độ đàn hồi, dẻo dai, tương hợp sinh học, thoáng khí và những ưu điểm khác để sản xuất da nhân tạo.