Kỹ thuật tái tạo xương từ tế bào tủy và vật liệu carbon

Các chuyên gia khoa học đếu từ Viện khoa học và công nghệ quốc gia Ulsan (UNIST) đã nghiên cứu thành công kỹ thuật tái tạo xương từ tế bào gốc trong tủy xương và vật liệu cacbon có tính quang xúc tác. Nghiên cứu này sẽ là bước đột phá mới trong việc điều trị những tổn thương có liên quan đến hệ thống xương, như gãy xương hay bệnh nha chu.

Với sự phối hợp nghiên cứu từ các giáo sư Youngkyo Seo, Giáo sư Kwang S. Kim, Giáo sư Pann-Ghill Suh và Tiến sĩ Jitendra N. Tiwari và bảy nhà khoa học khác đến từ Viện UNIST, kỹ thuật tái tạo xương mới bước đầu đã thu được những kết quả rất khả quan.

Theo nghiên cứu này, các nhà khoa học đã dùng carbon nitride (C₃H₄) để hấp thụ ánh sáng đỏ nhằm tái tạo cũng như tăng cường chức năng của hệ thống xương bởi qúa trình điều hòa phiên mã gene Runx2 đã được kích hoạt. Nhóm chuyên gia hy vọng với những kết quả thu được từ nghiên cứu này có thể tạo ra bước đột phá mới cho kỹ thuật tái tạo xương.

Từ trái qua là Giáo sư Youngkyo Seo và Tiến sĩ Jitendra N. Tiwari trong phòng thí nghiệm tại UNIST. (Nguồn: UNIST).

Việc sử dụng các tế bào gốc trung mô từ tủy xương (hBMSCs) đã được thử nghiệm thành công trong việc điều trị các bệnh lý liên quan đến hệ thống xương. Gần đây, nhiều nỗ lực nghiên cứu của các chuyên gia đã thúc đẩy các phương pháp chữa trị sinh học nhằm tăng cường chức năng của các tế bào gốc bằng cách sử dụng các ống nano carbon, graphenes, và nano oxit.

Trong quá trình nghiên cứu, các nhà khoa học đã phát hiện ra vật liệu carbon nitride có khả năng hấp thụ ánh sáng đỏ và phát ra huỳnh quang, thí nghiệm này giúp đẩy nhanh tốc độ tái tạo các mô xương. Nhóm nghiên cứu của Giáo sư Kim đã tổng hợp các dẫn xuất của cacbon nitơ từ các hợp chất melamine. Sau đó, họ phân tích các đặc tính hấp thụ ánh sáng của carbon nitride.

Kết quả là, các carbon nitride có khả năng phát ra huỳnh quang ở bước sóng 635nm khi tiếp xúc với ánh sáng màu đỏ ở trạng thái lỏng. Tại thời điểm này, các điện tử thu được sẽ tạo ra canxi trong tế bào gốc.

Ảnh trái là các liên kết hóa học và cấu trúc vật lý của C₃N₄4. Ảnh phải Sau 4 tuần hợp chất C₃N₄4 được tổng hợp nhiều hơn. Ở trạng thái lỏng, ánh sáng màu đỏ được truyền ở bước sóng 450nm và phát ra ở bước sóng 635nm.

"Nghiên cứu này sẽ mở ra khả năng phát triển một loại thuốc mới có khả năng chống lại các chấn thương ở xương, như gãy xương và loãng xương", Giáo sư Young-Kyo Seo cho biết. "Đây sẽ là bước tiến mới trong việc tạo ra xương từ tế bào gốc và công nghệ in 3D".

Ông nói thêm: "Đây là cột mốc quan trọng trong việc phân tích các chức năng cơ sinh học cần thiết cho sự phát triển của vật liệu sinh học, bao gồm các chất phụ trợ cho các mô cứng như xương và răng bị hư hỏng".