Tăng cường khả năng sống của các mô cấy ghép

Tiềm năng điều trị bằng phương thức này rất lớn, nhưng những thách thức kỹ thuật ngăn cản khả năng ứng dụng các công nghệ này vào thực tế điều trị trong bệnh viện.

Một trở ngại lớn là vấn đề cung cấp oxy. Tế bào cần oxy để tồn tại trong môi trường sinh học thông thường, nguồn oxy được các mạch máu cung cấp. Do các tế bào được cấy ghép không có mạch máu riêng, nên lượng oxy cung cấp ban đầu cho chúng thường quá thấp để duy trì sự sống.

Các mạch máu sẽ phát triển trong môi trường những tế bào được cấy ghép, nhưng quá trình này thường mất vài ngày, đến thời điểm nguồn cung cấp oxy hình thành, những tế bào cấy ghép có thể đã chết.

Một nhóm khoa học toàn cầu đến từ ba lục địa, dẫn đầu là các nhà khoa học từ Trung tâm Trị liệu Xâm lấn Tối thiểu (C ‐ MIT), Đại học California, Los Angeles, Mỹ gần đây phối hợp nghiên cứu giải quyết vấn đề này, phát triển một kỹ thuật tổng hợp nhằm duy trì nguồn cung cấp oxy trong thời gian trước khi các mạch máu phát triển đến.

Canxi peroxit  (CPO) được sử dụng làm nguồn oxy và chất này được nhúng trong liên kết sinh học gelatin methacryloyl. Những đặc tính của liên kết sinh học này được tối ưu hóa để độ pH và độ nhớt của mực cho phép được in 3D và sau khi mô được in, cho phép giải phóng oxy có điều chỉnh mà không làm hỏng vật liệu cấy ghép.

Cung cấp ô xy cho các mô tế bào cấy ghép.

Việc cung cấp oxy (O2) cho các tế bào cấy ghép được thực hiệ thông qua nguồn tạo ra O2 như canxi peroxide (CPO) là phương thức tiếp cận hấp dẫn để đảm bảo khả năng tồn tại của tế bào.

Công nghệ in sinh học 3D mới có ý nghĩa rất quan trọng trong cấy ghép mô. Trong nghiên cứu này, các nhà khoa học đã tạo ra mực in sinh học gelatin methacryloyl (GelMA) được tối ưu hóa về độ pH và độ nhớt.

Nhóm nghiên cứu chứng minh tiềm năng của công nghệ bằng cách in 3D hai loại mực sinh học (bioink) được tối ưu hóa bằng giải pháp sử dụng CPO có trong mực in sinh học GelMA; một được nhúng các tế bào tim và một được nhúng các nguyên bào sợi (loại tế bào sinh học tổng hợp các cấu trúc nền của da và collagen, khung cấu trúc (stroma) cho các mô động vật).

Những tế bào này được nuôi cấy trong điều kiện oxy thấp 7 ngày. Các tế bào được nuôi cấy trong mực sinh học có nhúng canxi peroxit cho thấy khả năng sống còn được tăng cường đáng kể so với loại mực không nhúng CPO.

Những ứng dụng của công nghệ này có thể mở rộng từ phòng thí nghiệm ra ứng dụng thực tế trong bệnh viện, Samad Ahadian, một trong các nhà nghiên cứu giải thích: “Bằng cách cung cấp oxy cho các tế bào được cấy ghép, chúng ta sẽ có thể cải thiện chức năng mô và khả năng tích hợp thuận lợi với mô chủ. Công nghệ này cũng có thể được sử dụng để sản xuất các mô chức năng nhân tạo có khả năng sống cao trong các nhiên cứu sàng lọc thuốc và nghiên cứu sinh lý bệnh học (pathophysiological) trong thời gian dài”.

Công nghệ mới hiện đang trong giai đoạn phát triển ban đầu, có được những kết quả hấp dẫn, nhóm nhà khoa học đang lên kế hoạch chuyển sang thử nghiệm in vivo (thực tế trên cơ thể động vật). Nhóm nhà nghiên cứu hy vọng trong tương lai, công nghệ mực in sinh học GelMA nhúng CPO có thể được ứng dụng cho con người.