Vật liệu dùng cho thiết bị cấy ghép từ răng mực ống

Động vật luôn là nguồn cảm hứng bất tận đối với các nhà khoa học để phát triển những công nghệ, vật liệu mới phục vụ cho con người.

Chúng ta đã biết đến độ bền cực cao của cặp "găng" của tôm tít, khả năng tìm đường bằng sóng siêu âm của loài dơi, đôi mắt không phản chiếu ánh sáng của bướm đêm và hôm nay những chiếc "răng" của mực ống lại tiếp tục mang lại ý tưởng cho các nhà khoa học để phát triển một vật liệu mới, có thể được sử dụng để tạo ra những thiết bị cấy ghép y khoa ít gây đau và ít nguy hiểm hơn.

Mực ống có một chiếc mỏ khoằm khá giống mỏ chim vẹt và chúng ta vẫn hay gọi là "răng" mực. Răng mực cứng ở phần đầu nhưng mềm dần đến phần gốc, tức là phần gần miệng. Điều này có nghĩa răng của mực có đặc tính cứng mềm giảm dần từ đầu đến gốc, do đó không có ranh giới đột ngột giữa sự chuyển đổi đặc tính. Đây chính là ý tưởng giúp các nhà khoa học tại đại học Case Western Reserve, bang Ohio, Mỹ phát triển vật liệu.

Bộ "răng" của con mực ống. 

Răng mực được tạo thành bởi một loại vật liệu nanocomposite, bao gồm một "mạng lưới các sợi chitin được đính với nhau bên trong một cấu trúc protein liên kết chéo với mật độ tăng dần từ gốc (gần miệng mực) đến đầu nhọn của răng". Răng thường rất ẩm ướt và ngay cả khi nó khô đi, đặc tính này vẫn hiện hữu.

Để chế tạo vật liệu giống răng mực, các nhà khoa học đã bắt đầu với một loại vật liệu khác được tạo ra trước đó dựa trên da của dưa biển với đặc tính cứng khi khô và mềm khi ướt. Nhóm nghiên cứu lấy các mẫu vật liệu dưới dạng phim mỏng và thêm vào đó các tinh thể nano cellulose đã được chức năng hóa. Các tinh thể này hình thành cấu trúc liên kết chéo khi được phơi dưới ánh sáng và nếu phơi càng nhiều, số lượng kết nối càng tăng. Bằng cách phơi tấm phim dưới các nguồn sáng ngày một mạnh hơn dọc theo chiều dài của chúng, họ đã có thể tạo ra một đầu có tính cứng và mềm dần đến đầu còn lại.

Cũng giống như răng của mực và da nhân tạo của dưa biển, các đặc tính của vật liệu mới thể hiện rõ ràng hơn khi ướt. Bên trong cơ thể con người là một môi trường rất ẩm ướt vì vậy, vật liệu có thể được sử dụng để tạo ra các thiết bị cấy ghép dưới da như ống đưa thức ăn trực tiếp vào dạ dày, đầu kim gắn dưới da v.v… nhằm thay thế những thiết bị cấy ghép cứng hiện tại không chỉ gây khó chịu mà thậm chí còn phá vỡ các mô sinh học.

Nghiên cứu của đại học Case Western Reserve được dẫn đầu bởi giáo sư Stuart J. Rowan và một bài báo cáo về nghiên cứu đã được đăng tải trên tạp chí Journal of the American Chemical Society trong tuần qua.