Sau nhiều năm nghiên cứu, các nhà khoa học tại Phòng thí nghiệm quốc gia Los Alamos và Ðại học Duke (Mỹ) đã phát triển thành công một dạng sụn nhân tạo làm từ hydrogel đủ mạnh để nâng đỡ và giảm bớt áp lực lên cơ thể khi chúng ta di chuyển.

Sụn là lớp vật liệu mềm hoạt động như lớp đệm nằm giữa các khớp – có nhiệm vụ giữ cho các đầu xương không mài mòn với nhau và giúp chúng ta di chuyển dễ dàng hơn. Sụn khớp có thể bị hư hại do tuổi tác hoặc chấn thương, cần thay thế để duy trì khả năng di chuyển. Hydrogel từ lâu được nghiên cứu và ứng dụng rộng rãi như một vật liệu thay thế sụn bởi nó chủ yếu là nước và có độ thấm thấp, giống sụn tự nhiên. Tuy nhiên, hydrogel hiện nay không đủ độ bền và sức mạnh cơ học.

Do đó, nhóm nghiên cứu đã sử dụng phương pháp sinh để tạo ra loại hydrogel đầu tiên có sức mạnh giống với sụn tự nhiên ở cả sức căng và lực nén. Công bố nghiên cứu trên tạp chí khoa học Vật liệu Chức năng Tiên tiến (Advanced Functional Materials), các chuyên gia cho biết điều khiến sụn hydrogel mới ưu việt hơn các loại sụn thế hệ trước là nó được cấu thành từ hỗn hợp đặc biệt gồm ba loại polymer khác nhau: cellulose vi khuẩn (BC), polyvinyl alcohol (PVA) và PAMPS. Hỗn hợp này được gọi là bcam pvather pamps.

Thử nghiệm cho thấy sụn hydrogel mới giống sụn thật nhiều nhất, khi nó tạo ra ma sát ít hơn 45% so với sụn sinh học và có khả năng chống mòn gấp 4,4 lần so với các phiên bản hydrogel trước đây. Ngoài ra, sụn hydrogel mới cũng chứng tỏ độ bền chắc như sụn thật khi được thử nghiệm cọ xát với một mẫu sụn tự nhiên hơn 1 triệu lần. So với các hỗn hợp hydrogel khác, sụn mới có thể chịu được trọng lượng hơn 45kg mà không bị căng thẳng hoặc nứt gãy. 

Dựa trên chi phí ước tính của các ca phẫu thuật thay thế sụn nhân tạo trước đó, nhóm nghiên cứu cho biết một ca phẫu thuật dùng sụn hydrogel mới có thể giúp bệnh nhân giảm 1 nửa chi phí so với phương pháp phẫu thuật khớp gối xâm lấn truyền thống. Đồng thời, sụn hydrogel cũng bền hơn và sẽ giúp người bệnh rút ngắn thời gian hồi phục sau phẫu thuật so với các phương pháp đang được sử dụng hiện nay.

Tuy nhiên, các nhà nghiên cứu cho biết, họ sẽ cần ít nhất 3 năm nữa để hoàn thiện sụn hydrogel và ứng dụng trên người. Trong thời gian tới, nhóm nghiên cứu sẽ tiến hành các thử nghiệm cấy ghép sụn hydrogel trên cừu để kiểm nghiệm tính an toàn của nó trước khi đưa vào thử nghiệm lâm sàng trên người.

Sáng chế này được đánh giá sẽ trở thành giải pháp tiềm năng giúp cải thiện chắc năng vận động ở người cao tuổi trong tương lai.

Hải An