Phát triển công nghệ nano mới trong điều trị vết thương mãn tính

Theo Smithsonianmag, đối với hầu hết mọi người, các vết cắt hoặc trầy xước nhỏ không phải là vấn đề lớn khi cơ thể có thể tự phục hồi trong thời gian ngắn và thuốc kháng sinh có hiệu quả trong điều trị nhiễm trùng. Tuy nhiên, một số vết thương mãn tính như bỏng nặng và loét do tiểu đường, dễ bị nhiễm khuẩn và các vi khuẩn có thể trở nên kháng thuốc kháng sinh.

“Vết thương do tiểu đường rất khó lành và người bệnh phải sống chung với những vết thương này gần như suốt quãng đời còn lại”, nhà khoa học vật liệu Vitaliy Khutoryanskiy tại Đại học Reading, Vương quốc Anh, cho biết.

Để giải quyết vấn đề trên, các nhà khoa học đang phát triển những phương pháp mới để điều trị vết thương nhiễm trùng bằng cách sử dụng vật liệu nano thiết kế đặc biệt, được kích hoạt bằng ánh sáng và mang lại tác dụng kháng khuẩn chính xác. Phương pháp này đã cho thấy triển vọng trong việc giảm nhiễm trùng và đẩy nhanh quá trình lành vết thương trong các thí nghiệm trên chuột và lợn, nhưng vẫn chưa được thử nghiệm trên người.

Các vết thương mãn tính khó điều trị là do lớp vi khuẩn bám dính bền vững trên bề mặt mô tạo thành lớp màng sinh học, làm chậm quá trình lành vết thương và làm tăng đáng kể nguy cơ phải cắt cụt chi. Phần lớn các vết thương như vậy - hơn 78% - đều có lớp vi khuẩn "cứng đầu" khiến thuốc kháng sinh khó phát huy hiệu quả. Vật liệu nano được kích hoạt bằng ánh sáng mang đến cách điều trị nhiễm trùng do vi khuẩn gây ra bằng cách chuyển đổi ánh sáng thành nhiệt cục bộ hoặc sinh ra các phân tử oxy hóa có khả năng tiêu diệt vi khuẩn mà ít gây tổn thương đến mô lành xung quanh.

Giới khoa học khoa học đang phát triển công nghệ nano kích hoạt bằng ánh sáng để đẩy nhanh quá trình lành vết thương trong điều trị vết thương mãn tính và bệnh nhân bị bỏng. Ảnh: Knowable Magazine.

Nhà khoa học vật liệu Zhenpeng Qin thuộc Đại học Texas ở Dallas (Mỹ) cho hay, các vật liệu nano đặc biệt có thể hấp thụ ánh sáng và làm nóng mô đến nhiệt độ đủ để làm suy yếu vi khuẩn, đồng thời hỗ trợ quá trình sửa chữa mô tổn thương.

Một nghiên cứu đầy hứa hẹn khác về điều trị vết thương do nhóm của nhà khoa học Raffaele Mezzenga tại ETH Zurich (Thụy Sĩ) thực hiện đã sử dụng protein kháng khuẩn lysozyme có trong lòng trắng trứng để tạo thành dạng gel kết hợp với chất hấp thụ ánh sáng.

Khi được chiếu tia cận hồng ngoại, gel sẽ nóng lên và giải phóng lysozyme. Khi tắt ánh sáng và vật liệu nano nguội đi, lysozyme sẽ trở lại trạng thái không hoạt động.

Nhóm nghiên cứu của ông Mezzenga đã thử nghiệm loại gel đó trên chuột và lợn. Kết quả cho thấy loại gel này có thể tiêu diệt hơn 95% lượng vi khuẩn tại vết thương, đồng thời đẩy nhanh đáng kể quá trình hồi phục. Nhóm nghiên cứu còn bổ sung các ion magie để kích thích tế bào đại thực bào chuyển sang trạng thái hỗ trợ tái tạo mô.

“Quá trình hồi phục diễn ra nhanh hơn nhiều vì vừa tiêu diệt vi khuẩn vừa thúc đẩy chữa lành vết thương cùng lúc”, nhà khoa học Mezzenga cho biết.

Công nghệ này cũng được thử nghiệm trên các thiết bị cấy ghép y khoa bị nhiễm khuẩn. Khi tiêm gel quanh khu vực cấy ghép và chiếu tia cận hồng ngoại, các nhà khoa học đã loại bỏ gần 99% vi khuẩn trong màng sinh học, đồng thời bảo tồn được mô xương xung quanh.

Trong một nghiên cứu gần đây khác, các nhà khoa học từ Đại học Y Gannan và Đại học Thượng Hải (Trung Quốc) đã điều trị vết thương bằng vật liệu nano kết hợp hạt vàng và các “chấm lượng tử” graphene oxide.

Dưới tác động của ánh sáng xanh, các hạt vàng tạo nhiệt, trong khi graphene oxide thúc đẩy các phản ứng hóa học sinh ra các gốc oxy hóa hoạt động (ROS). Những phân tử này phá hủy màng tế bào vi khuẩn, khiến chúng bị tiêu diệt nhanh chóng.

Kết quả cho thấy, phương pháp này loại bỏ được khoảng 97% vi khuẩn chỉ sau 10 phút chiếu sáng. Trong các thử nghiệm trên chuột, các vết thương đã lành tới 99% sau 9 ngày điều trị, trong khi nhóm không được điều trị chỉ đạt khoảng 70%.

Mặc dù những kỹ thuật này đạt nhiều kết quả khả quan trong phòng thí nghiệm nhưng các chuyên gia cho rằng vẫn cần nghiên cứu sâu hơn trước khi thử nghiệm trên cơ thể người.

Tâm Anh (TH)