ปรมาจารย์สร้างโครงกระดูกเทียมจากเปลือกกุ้งและสาหร่าย

นครโฮจิมินห์ การใช้ไคโตซานจากเปลือกกุ้งและอัลจิเนตในสาหร่าย อาจารย์ หวู่ ทัน บิ่ญ ได้สร้างโครงกระดูกเทียมเพื่อบูรณะกระดูกที่หายไป

ปริญญาโท บิญ (อายุ 34 ปี) ปัจจุบันทำงานอยู่ในห้องปฏิบัติการวิศวกรรมเนื้อเยื่อและการแพทย์ฟื้นฟู คณะวิศวกรรมชีวการแพทย์ มหาวิทยาลัยนานาชาติ (มหาวิทยาลัยแห่งชาติโฮจิมินห์ซิตี้) เขาและทีมวิจัยประสบความสำเร็จในการสร้างโครงยึดที่ช่วยให้เซลล์กระดูกยึดเกาะ ขยายตัว และสร้างแคลเซียมเพื่อฟื้นฟูกระดูกที่บกพร่อง

ดร.บิญห์ กล่าวว่า เนื้อเยื่อกระดูกตามธรรมชาติของร่างกายมีส่วนประกอบของพอลิเมอร์ ได้แก่ เส้นใยคอลลาเจนและไฮดรอกซีอะพาไทต์ (แคลเซียมฟอสเฟต) ส่วนประกอบเหล่านี้สร้างโครงสร้างเนื้อเยื่อกระดูกที่สามารถรับน้ำหนัก ทำหน้าที่รองรับ และสร้างโพรงไขกระดูกได้... จากพื้นฐานนี้ กลุ่มจึงสร้างพอลิเมอร์ตามธรรมชาติโดยใช้สารไคโตซานที่พบในเปลือกกุ้งและปู ร่วมกับสารอัลจิเนตที่พบในสาหร่ายทะเล

ไคโตซานและอัลจิเนตถูกผสมกับพอลิเมอร์ที่พบในของเหลวในข้อที่เรียกว่ากรดไฮยาลูโรนิก ซึ่งช่วยเพิ่มความยืดหยุ่นและลดความเสียหายที่ปลายข้อต่อ “วัสดุทั้งสามชนิดนี้ต้องเชื่อมโยงเข้าด้วยกันเพื่อสร้างโครงกระดูกเทียม” อาจารย์บิญห์กล่าว โครงกระดูกที่สร้างขึ้นในห้องปฏิบัติการมีโครงสร้างที่ใกล้เคียงกับเนื้อเยื่อกระดูกธรรมชาติมากที่สุด

กลุ่มวิจัยระบุว่าการยึดติดของวัตถุดิบอาจต้องใช้สารเติมแต่ง อย่างไรก็ตาม วิธีนี้มีข้อเสียคือมีสารยึดติดจากภายนอกตกค้างซึ่งอาจเป็นพิษต่อเซลล์กระดูก ดังนั้น กลุ่มวิจัยจึงนำวิธีการเปลี่ยนโครงสร้างของวัตถุดิบโดยการเพิ่มกลุ่มฟังก์ชันมาใช้ ซึ่งจะทำให้วัตถุดิบสามารถยึดติดได้เองโดยไม่ต้องใช้สารเติมแต่ง

อาจารย์หวู่ ทันห์ บิ่ญ ตรวจสอบอุปกรณ์เครื่องพิมพ์ชีวภาพ 3 มิติที่ใช้เจลเป็นหมึกเพื่อสร้างโครงกระดูกเทียม ภาพโดย: ฮา อัน — อาจารย์หวู่ ทันห์ บิ่ญ ตรวจสอบอุปกรณ์เครื่องพิมพ์ชีวภาพ 3 มิติที่ใช้เจลเป็นหมึกเพื่อสร้างโครงกระดูกเทียม ภาพโดย: *ฮา อัน*

จากวัสดุที่มีลักษณะคล้ายเจล โครงกระดูกที่แข็งตัวจะสร้างโครงสร้างที่มีรูพรุนซึ่งช่วยให้เซลล์เนื้อเยื่อกระดูกตามธรรมชาติเกาะติดกับโครงกระดูกเพื่อขยายตัว โครงกระดูกเทียมนี้สามารถย่อยสลายได้ทางชีวภาพ (หายไปหลังจากที่เซลล์กระดูกของมนุษย์เกาะติดและเติบโต) เซลล์กระดูกนี้สามารถหลั่งเมทริกซ์เพื่อสร้างโครงกระดูกของตัวเองเพื่อเติมเต็มกระดูกที่หายไป ทีมงานสามารถปรับเวลาการย่อยสลายทางชีวภาพให้ตรงกับเวลาที่เซลล์กระดูกหลั่งและสร้างโครงกระดูกตามคุณสมบัติและตำแหน่งของเนื้อเยื่อกระดูกที่หายไป

ตามที่ ดร.บิญห์ กล่าวไว้ ขึ้นอยู่กับประเภทของกระดูกและปริมาณของการสูญเสียกระดูก เซลล์กระดูกจะต้องใช้เวลาหลายเดือนถึงหลายปีเพื่อสร้างโครงสร้างใหม่และฟื้นฟูบริเวณที่หายไปอย่างสมบูรณ์

วัสดุกระดูกเทียมจากธรรมชาติมีอยู่ในรูปแบบเจลที่ทีมวิจัยพัฒนาขึ้น ภาพโดย: Ha An — วัสดุกระดูกเทียมจากธรรมชาติมีอยู่ในรูปแบบเจลที่ทีมวิจัยพัฒนาขึ้น ภาพโดย: *Ha An*

ทีมวิจัยได้ทดลองเทคนิคดังกล่าวกับหนูโดยการวางยาสลบ เจาะรูที่กะโหลกศีรษะเพื่อให้เกิดความผิดปกติของกระดูกโดยไม่ทำอันตรายต่อสมองของหนู จากนั้นจึงฉีดเจลเข้าไปในบริเวณที่หนูมีความผิดปกติของกระดูก เมื่อหนูตื่นขึ้น จะมีการตรวจวัดสัญญาณชีพ เช่น น้ำหนัก อาหาร การเคลื่อนไหว เป็นต้น เป็นเวลาหนึ่งเดือน

ผู้เขียนกล่าวว่าเนื่องจากวัสดุอยู่ในรูปแบบเจล เมื่อเข้าไปในกะโหลกศีรษะ ก็สามารถเติมเต็มส่วนที่บกพร่องได้โดยไม่คำนึงถึงรูปร่าง เจลจะแข็งตัวในเวลาอันสั้นและเริ่มกระบวนการสร้างโครงกระดูกเทียม หลังจากนั้นหนึ่งเดือน ทีมงานได้ทำการุณยฆาตหนูอย่างมีมนุษยธรรม และทำการผ่าตัดสมองเพื่อประเมินความสามารถในการสร้างเนื้อเยื่อกระดูกใหม่โดยอาศัยโครงกระดูกเทียมโดยใช้วิธีการย้อมสีเนื้อเยื่อทางชีวภาพ ผลการทดลองแสดงให้เห็นว่ามีอัตราการเติมเต็มส่วนที่บกพร่องบนกะโหลกศีรษะของหนูได้ 80-90% และมีความเข้ากันได้ทางชีวภาพสูง

ผลลัพธ์ดังกล่าวเป็นพื้นฐานสำหรับกลุ่มที่จะสามารถทดสอบกับสัตว์ขนาดใหญ่ที่มีสภาวะทางพยาธิวิทยาที่ใกล้เคียงกับมนุษย์มากขึ้น ซึ่งช่วยเสริมสร้างหลักฐาน ทางวิทยาศาสตร์ สำหรับการนำไปใช้กับมนุษย์ อย่างไรก็ตาม ตามที่อาจารย์บิญห์กล่าว จากการทดลองกับสัตว์ไปจนถึงการใช้กับมนุษย์นั้นยังห่างไกลมาก โดยต้องผ่านกระบวนการ ขั้นตอน และสภาจริยธรรมต่างๆ มากมายเพื่อพิสูจน์ประสิทธิภาพและความปลอดภัยของผลิตภัณฑ์

ในอนาคตอันใกล้นี้ ทีมวิจัยต้องการพัฒนาเจลนั่งร้านให้เป็นไบโออิงค์ที่สามารถทำการค้าได้ เจลที่พิมพ์ด้วยไบโออิงค์สามารถสร้างนั่งร้านเทียมสำหรับการวิจัยทางชีวการแพทย์และการทดลองกับสัตว์ ทดแทนผลิตภัณฑ์นำเข้าราคาแพง

รูปร่างของกระดูกเทียมหลังจากพิมพ์จากเครื่องพิมพ์ชีวภาพ 3 มิติ ภาพ: ฮา อัน — รูปร่างของกระดูกเทียมหลังจากพิมพ์จากเครื่องพิมพ์ชีวภาพ 3 มิติ ภาพ: *ฮา อัน*

รองศาสตราจารย์ ดร. เหงียน ถิ เฮียป หัวหน้าภาควิชาวิศวกรรมชีวการแพทย์ มหาวิทยาลัยนานาชาติ (มหาวิทยาลัยแห่งชาติโฮจิมินห์) กล่าวว่า ทิศทางการวิจัยกระดูกเทียมจากวัสดุธรรมชาติได้รับการดำเนินการโดยนักวิทยาศาสตร์ทั่วโลก มานานกว่า 10 ปี ในเวียดนาม มีการศึกษามากมายที่ดำเนินการในสถาบันและโรงเรียนต่างๆ โดยมุ่งเป้าไปที่การรักษาเฉพาะบุคคลสำหรับโรคกระดูกในมนุษย์ วิธีนี้ช่วยแก้ปัญหาการรักษาจากโครงกระดูกที่มีอยู่ ซึ่งในหลายๆ กรณีไม่เหมาะสำหรับแต่ละคน กลุ่มนี้ได้สร้างเจลที่เมื่อฉีดเข้าที่บริเวณกระดูกที่มีข้อบกพร่องแล้ว สามารถขึ้นรูปและเหมาะสำหรับทุกคนได้

อย่างไรก็ตาม รองศาสตราจารย์ Hiep กล่าวว่าการวิจัยจำเป็นต้องดำเนินการทดลองกับสัตว์ขนาดใหญ่เพื่อประเมินความปลอดภัยและความเป็นไปได้ของกระดูกที่มีขนาดใหญ่ขึ้น โดยจะมุ่งไปที่การทดลองทางคลินิกกับมนุษย์ “ด้วยการวิจัยนี้ เราจะเข้าร่วมในการแสวงหาแหล่งเงินทุนเพื่อดำเนินการทดลองในระดับที่ใหญ่กว่า ปรับปรุงโซลูชันทางเทคโนโลยีให้สมบูรณ์แบบ และมีส่วนสนับสนุนด้านการแพทย์แม่นยำในประเทศ” รองศาสตราจารย์ Hiep กล่าว

ฮาอัน

ลิงค์ที่มา