Khám phá “rào chắn nước” của da người

Các nhà khoa học cuối cùng đã tìm được lời giải cho đặc tính chống thấm nước của da người.

>>> Da nhân tạo chống đạn

Một đặc điểm cơ thể bất kỳ ai cũng thấy nhưng chúng ta lại hiểu quá ít về nó: Cách làn da của chúng ta hình thành nên một rào chắn kín nước để bảo vệ cơ thể khỏi môi trường bên ngoài. Giờ đây, lần đầu tiên cấu trúc phân tử cơ bản của lớp da hình thành nên rào chắn ấy đã được xác định. Phát hiện này có thể mở đường cho công nghệ mới, cho phép truyền thuốc trực tiếp qua da để giảm thiểu những tác dụng phụ có hại cho cơ thể.

Cấu trúc và chức năng rào chắn da từ lâu đã gợi trí tò mò của các nhà nghiên cứu. Rào chắn này được cho là nằm trong lớp da ngoài cùng, tức lớp sừng, và cụ thể hơn là trong một chất béo chiếm hữu không gian giữa các tế bào bên trong lớp này.

Chúng ta đã phải chờ đợi khá lâu để khám phá bí mật “rào chắn nước” trên da

Để làm rõ về chất béo này, chuyên gia Lars Norlén thuộc Viện Karolinska ở Stockholm (Thụy Điển) và các cộng sự đã cạo lớp da từ trán của 5 người tình nguyện. Họ cho mô này vào máy đông lạnh áp suất cao có khả năng làm lạnh lập tức đến -140^oC. Bằng cách sử dụng kỹ thuật này, mỗi nguyên tử được bảo quản ở vị trí tự nhiên của chúng.

Các nhà nghiên cứu sau đó cắt mô thành những lớp chỉ dày từ 25-50 nanomet bằng một lưỡi dao kim cương được làm lạnh và tìm hiểu các lớp này bằng một kính hiển vi điện tử. Các công đoạn của quá trình làm lạnh, định vị và cắt mô rất phức tạp và phải thực hành nhiều mới đạt độ chuẩn xác. “Phải mất nhiều tháng mới có được một lát cắt mỏng đơn lẻ nhưng nó cho bạn một đáp án chưa từng thấy”, Norlén nói.

Thật vậy, những gì mà các nhà nghiên cứu chứng kiến đã khiến họ không khỏi kinh ngạc. Các phân tử chất béo (lipid) có 1 đầu hút nước và 2 đuôi kháng nước. Thường thì 2 đuôi chỉ cùng một hướng, cho phân tử có hình dạng như chiếc kẹp tóc. Một nhóm phân tử lipid thường tự sắp xếp thành dạng tấm 2 lớp (bilayer) có tất cả các đuôi chỉ cùng một hướng. Tuy nhiên, các phân tử lipid ở giữa các tế bào lớp sừng lại xòe ra ngoài, do đó 2 đuôi của mỗi phân tử chỉ theo hướng ngược nhau. Những phân tử lipid này xếp chồng lên nhau theo kiểu xen kẽ. “Bằng cách kéo giãn ra như thế, chúng hình thành một cấu trúc dày đặc hơn và có khả năng chống thấm tốt hơn rất nhiều so với lớp bilayer thông thường”, Norlén cho biết.

Lớp chất béo cấu trúc đặc biệt này ngăn không cho nước đi qua theo bất kỳ hướng nào ngoại trừ nơi lớp da được thay đổi để hình thành những lỗ chân lông. “Không có nước hiện diện trong phần không gian ngoại bào này. Nó không thể làm xáo trộn rào chắn, do đó hoàn toàn thắng thế trước quá trình hyđrat hóa, vốn cần thiết đối với một môi trường biến động mà chúng ta đang sống trong đó”, chuyên gia Thụy Điển nói thêm.

Theo báo New Scientist, Norlén và các cộng sự dự định xây dựng một mô hình máy tính về da để giúp họ thử nghiệm những loại thuốc có khả năng mở rào chắn dường như không thể xuyên qua này. Họ hy vọng điều này sẽ cho phép sử dụng thuốc rộng rãi qua da và trực tiếp đi vào mạch máu, tránh được những tác dụng phụ tai hại khi thuốc uống được chuyển hóa trong gan và ruột. Việc nạp thuốc qua da cũng sẽ cho phép bác sĩ nhắm vào những khu vực cụ thể và trong khoảng thời được kiểm soát tốt hơn. Ứng dụng xa hơn có thể là phát triển một loại da nhân tạo giống thật hơn.