Vật liệu mô phỏng sinh học với ánh sáng xanh năng lượng thấp có thể định hình lại giác mạc bị tổn thương

1 year ego
In Tin tức nghiên cứu

Một nhóm các nhà nghiên cứu của Đại học Ottawa và các cộng tác viên của họ đã tiết lộ một vật liệu sinh học có thể tiêm được kích hoạt bởi các xung ánh sáng xanh năng lượng thấp có tiềm năng to lớn để sửa chữa tại chỗ lớp ngoài cùng của mắt.
Được hướng dẫn bởi thiết kế mô phỏng sinh học; sự đổi mới lấy cảm hứng từ thiên nhiên; các kết quả hấp dẫn của các nhà nghiên cứu đa ngành cho thấy rằng một vật liệu kích hoạt bằng ánh sáng mới có thể được sử dụng để định hình lại và làm dày mô giác mạc bị tổn thương một cách hiệu quả, thúc đẩy quá trình chữa lành và phục hồi.
Công nghệ này có tiềm năng trong việc sửa chữa giác mạc; hàng chục triệu người trên toàn cầu mắc các bệnh về giác mạc và chỉ một phần nhỏ đủ điều kiện để được ghép giác mạc. Hoạt động cấy ghép là tiêu chuẩn vàng hiện nay đối với các bệnh dẫn đến giác mạc mỏng như keratoconus, một bệnh về mắt chưa được hiểu rõ dẫn đến mất thị lực cho nhiều người.

“Công nghệ của chúng tôi là một bước nhảy vọt trong lĩnh vực sửa chữa giác mạc. Chúng tôi tin rằng đây có thể trở thành một giải pháp thiết thực để điều trị cho những bệnh nhân mắc các bệnh ảnh hưởng tiêu cực đến hình dạng và hình học giác mạc, bao gồm cả giác mạc hình nón."
Tiến sĩ Emilio Alarcon, Phó Giáo sư và Nhà nghiên cứu, Nhóm Giải pháp Trị liệu và Kỹ thuật Sinh học, Viện Tim Đại học Ottawa
Giác mạc là bề mặt giống như mái vòm bảo vệ của mắt phía trước mống mắt và đồng tử. Nó kiểm soát và hướng các tia sáng vào mắt và giúp đạt được tầm nhìn rõ ràng. Nó thường trong suốt. Nhưng chấn thương hoặc nhiễm trùng dẫn đến sẹo giác mạc.
Các vật liệu sinh học do nhóm phát minh và thử nghiệm bao gồm các peptide ngắn và các polyme tự nhiên có tên là glycosaminoglycan. Ở dạng chất lỏng nhớt, vật liệu này được tiêm vào trong mô giác mạc sau khi phẫu thuật tạo ra một túi nhỏ. Khi được chiếu bằng ánh sáng xanh năng lượng thấp, hydrogel dựa trên peptide được tiêm sẽ cứng lại và hình thành cấu trúc 3D giống như mô trong vòng vài phút. Tiến sĩ Alarcon cho biết vật liệu này sau đó trở thành một vật liệu trong suốt có các đặc tính tương tự như các đặc tính đo được ở giác mạc lợn.
Các thí nghiệm in vivo sử dụng mô hình chuột chỉ ra rằng hydrogel được kích hoạt bằng ánh sáng có thể làm dày giác mạc mà không có tác dụng phụ. Nhóm nghiên cứu – sử dụng liều lượng ánh sáng xanh nhỏ hơn nhiều so với những gì được sử dụng trong các nghiên cứu khác – cũng đã thử nghiệm thành công công nghệ này trên mô hình giác mạc lợn ex vivo. Thử nghiệm trên các mô hình động vật lớn sẽ là cần thiết trước khi thử nghiệm lâm sàng trên người.
"Vật liệu của chúng tôi được thiết kế để thu năng lượng ánh sáng xanh nhằm kích hoạt quá trình lắp ráp tại chỗ của vật liệu thành cấu trúc giống như giác mạc. Dữ liệu tích lũy của chúng tôi cho thấy rằng vật liệu này không độc hại và tồn tại trong vài tuần trong mô hình động vật Tiến sĩ Alarcon, người có phòng thí nghiệm uOttawa tập trung phát triển các vật liệu mới có khả năng tái tạo cho mô tim, da và giác mạc, cho biết: "Chúng tôi dự đoán vật liệu của chúng tôi sẽ ổn định và không độc hại trong giác mạc của con người".
"Chúng tôi phải thiết kế từng bộ phận của các thành phần liên quan đến công nghệ, từ nguồn sáng đến các phân tử được sử dụng trong nghiên cứu. Công nghệ này được phát triển để có thể chuyển đổi lâm sàng, nghĩa là tất cả các thành phần phải được thiết kế để cuối cùng có thể sản xuất được theo các tiêu chuẩn nghiêm ngặt về vô sinh," Tiến sĩ Alarcon nói.
Các kết quả nghiên cứu cũng là trọng tâm của đơn xin cấp bằng sáng chế, hiện đang được đàm phán để cấp phép.
Tiến sĩ Alarcon là tác giả chính của nghiên cứu, người đã hướng dẫn khía cạnh thiết kế vật liệu của nghiên cứu, trong khi Tiến sĩ Marcelo Muñoz và Aidan MacAdam của uOttawa đóng vai trò quan trọng trong việc tạo ra công nghệ mới. Các cộng tác viên liên ngành bao gồm các nhà khoa học của Đại học Montréal, Tiến sĩ May Griffith, một chuyên gia về tái tạo giác mạc, và Tiến sĩ Isabelle Brunette, một chuyên gia nhãn khoa và ghép giác mạc.