Fish Collagen – Vât liệu sinh học trong y học tái tạo

Fish Collagen – Vât liệu sinh học trong y học tái tạo

Y học tái tạo là quá trình tạo ra các mô sống hoặc mô chức năng nhằm sửa chữa, thay thế cho các mô hoặc các chức năng của cơ quan đã bị mất do bẩm sinh, tuổi tác hay bệnh tật...  Y học tái tạo có thể xem là một cuộc cách mạng trong y học, mang lại  giải pháp cũng như hy vọng cho những bệnh trước đây không thể chữa trị được. Y học tái tạo bao gồm ba phần: Tế bào, chất dinh dưỡng và giá đỡ (Scaffold).

Scaffold là một vật liệu có khả năng phân hủy, cung cấp các tế bào, gen, protein để tái tạo mô trong kỹ thuật mô. Một Scaffold lý tưởng phải đạt được các yêu cầu như:
- Tương thích sinh học và dễ dàng biến đổi thành hình dạng mong muốn
- Không sinh khối u, có độc tính thấp
- Có khả năng phân hủy sinh học để khi các tế bào tạo ra chất nền ngoại bào của riêng chúng thì Scaffold sẽ được thay thế hoàn toàn
- Có hóa học bề mặt thích hợp để tế bào dễ bám vào, biệt hóa và tăng sinh
- Cấu trúc lỗ xốp để cung cấp khí, chất dinh dưỡng giúp tăng sinh mô và phân bố mạch...

Đối với việc sản xuất Scaffold, các vật liệu sinh học có nguồn gốc từ sinh vật biển trở nên không thể thiếu, sử dụng chúng thay thế cho những vật liệu có nguồn gốc từ động vật trên cạn giúp tránh được sự lây nhiễm 1 số bệnh dịch như bò điên, cúm gia cầm, lợn tai xanh, lở mồm long móng...

Cùng với Chitosan từ vỏ chitin của tôm, cua biển; Fish Collagen từ vảy, da, xương cá đã được nghiên cứu rộng rãi để làm vật liệu sinh học tạo nên Scaffold trong kỹ thuật mô. Chúng mang những thuộc tính sinh học tuyệt vời như tương thích sinh học, tính kháng nguyên thấp, khả năng phân hủy sinh học cao, bề mặt dễ bám và biệt hóa tế bào. Tất cả những đặc tính đấy làm cho Fish Collagen trở thành vật liệu sinh học đầy hứa hẹn cho sản xuất Scaffold. Tuy nhiên, Fish Collagen cũng mang những yếu điểm nhất định. Bài viết dưới đây sẽ mô tả tóm tắt một số đặc điểm liên quan đến ứng dụng này của Fish Collagen, đồng thời đưa ra một số giải pháp khắc phục các yếu điểm của chúng.

  • Cấu trúc xốp, dễ thấm: Cho phép khuếch tán khí và chất dinh dưỡng vào nuôi mô cũng như phát triển mạch máu.
  • Đặc tính miễn dịch: Collagen được biết đến với đặc tính miễn dịch kém hơn so với các protein khác. Tính miễn dịch càng kém, khả năng tương thích sinh học càng cao do hạn chế được phản ứng thải loại của cơ thể.
    Yếu tố chính quyết định tính kháng nguyên trong phân tử Fish Collagen được đặt tại khu vực telopeptide không xoắn. Để làm hạn chế tính kháng nguyên của chúng ở một mức độ nào đấy, có thể dùng protease (enzym thủy phân protein) để loại bỏ các vùng telopeptid không xoắn trong phân tử collagen. Ngoài ra, liên kết chéo cũng là một phương pháp làm giảm tính kháng nguyên. Sự hình thành liên kết chéo có thể bảo vệ hoặc sửa đổi các vị trí chính có tính kháng nguyên, do đó, làm giảm khả năng tương tác của chúng với các kháng thể.
  • Nhiệt độ biến tính: Đa số Fish Collagen có nhiệt độ biến tính tương đối thấp, điều này khiến chúng trở nên khó xử lý. Ví dụ: Nhiệt độ biến tính của Collagen cá mập khoảng 30°C , Collagen cá hồi khoảng 19°C , Collagen từ vảy cá rô phi được báo cáo khoảng 33-35°C ... Với nhiệt độ biến tính thấp, Fish Collagen không ổn định ở thân nhiệt con người, chúng sẽ tan chảy khi được đặt tiếp xúc với cơ thể. Để khắc phục nhược điểm này, có thể sử dụng phương pháp liên kết chéo các sợi nhỏ Collagen. Phương pháp này làm tăng nhiệt độ biến tính của Collagen cá hồi lên tới 55°C, các đặc tính tương hợp sinh học của nó cũng đã được chứng minh ở một số nghiên cứu.
  • Phân hủy sinh học: Thử nghiệm thực hiện với collagen cá hồi. Khi cấy mô ghép Collagen cá hồi dưới da chuột, các mô này từ từ phân hủy. Một tháng sau, các nguyên bào sợi và đại thực bào bắt đầu thâm nhập vào bề mặt mô ghép mà không có bất kỳ dấu hiệu hoại tử nào. Tỷ lệ phân hủy sinh học của collagen được cấy là tương tự. Tuy nhiên, vẫn có một số trường hợp collagen không biến mất sau 4 tuần cấy, ví dụ Collagen cá rô phi liên kết chéo bằng dehydrothermal.
  • Tính chất cơ học và ổn định cấu trúc: Đây là một điểm yếu của Fish Collagen. Độ bền cơ học và độ ổn định kém đã phần nào làm hạn chế các ứng dụng của chúng. Để khắc phục nhược điểm này, có thể tạo thành Fish Collagen liên kết chéo bằng phương pháp vật lý như chiếu xạ tia cực tím hoặc phương pháp hóa học như sử dụng glutaraldehyde, carbodiimit, 1-etyl-3-carbodiimide... Với phương pháp hóa học, độ bền cơ học cũng như độ ổn định của Fish Collagen được tăng đáng kể, tuy nhiên chúng lại có khả năng gây độc tế bào tiềm tàng hoặc giảm tính tương thích sinh học; trong khi đó, phương pháp vật lý không gây độc và vẫn có thể mang lại đủ độ ổn định. Ngoài ra, có thể trộn Fish Collagen cùng một số vật liệu khác có nguồn gốc tự nhiên như Chitosan, acid hyaluronic, tơ huyết... hay một số polyme có nguồn gốc tổng hợp như polylactic acid, ethylene glycol... để tăng độ ổn định và độ bền cơ học.

Trên đây là những đặc tính cơ bản của Fish Colagen với vai trò như một vật liệu sinh học đầy hứa hẹn cho kỹ thuật mô nói riêng và y học tái tạo nói chung. Hy vọng cùng với nó, kỹ thuật mô sẽ tạo ra nhiều hơn nữa các bước đột phá trong y học.

Tìm hiểu thêm thông tin về Fish Collagen - nguyên liệu thực phẩm chức năng tại đây.

Thiên Nguyên

Nguyên liệu ngành Dược, TPCN và TACN

Có thể bạn quan tâm: