Bằng công nghệ in 3D, các nhà khoa học Viện Kỹ thuật Nhiệt đới, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam đã tạo ra vật liệu cầm máu từ collagen biến tính hóa học có nguồn gốc vảy cá.

Trích ly collgen từ vảy cá

“Phương pháp chế tạo vật liệu cầm máu trên cơ sở collagen từ vảy cá được biến tính hóa học” đề cập đến phương pháp chế tạo vật liệu sinh học trên cơ sở collagen được biến tính, kết hợp với các hoạt chất có hoạt tính sinh học định hướng ứng dụng làm vật liệu cầm máu.

Theo đó, TS Nguyễn Thúy Chinh, GS.TS Thái Hoàng và ThS Hoàng Trần Dũng tại Viện Kỹ thuật Nhiệt đới, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam đã sử dụng phương pháp và công nghệ in 3D để tạo ra vật liệu cầm máu từ collagen biến tính hóa học bằng glutaraldehyt với hàm lượng thích hợp. Sáng chế đã được Cục Sở hữu trí tuệ cấp bằng năm 2022.

TS Nguyễn Thúy Chinh chia sẻ, trong phẫu thuật hiện đại, việc sử dụng các tác nhân cầm máu tại chỗ có thể giúp rút ngắn thời gian phẫu thuật cũng như hạn chế sự tái chảy máu.

Các vật liệu cầm máu thụ động như collagen vi sợi, collagen bọt biển, màng collagen, cellulose tái sinh oxy hóa, gelatin... hoạt động theo cơ chế tương tác với bề mặt chảy máu và thúc đẩy sự kết tụ tiểu cầu để hình thành cục máu đông.

Khi sử dụng collagen vi sợi, các loại vật liệu cầm máu có khả năng cầm máu tốt hơn nhiều so với các loại vật liệu được chế tạo từ gelatin hay cellulose tái sinh oxy hóa. Collagen vi sợi có khả năng bám dính tốt với bề mặt chảy máu, thúc đẩy quá trình đông máu, kích thích liền vết thương, phản ứng mô thấp và hấp thu nhanh. Ngoài ra, phần dư thừa miếng dán không gây ra sự tái chảy máu.

Nhận thấy sự ưu việt của loại vật liệu này, nhóm các nhà khoa học đã tiến hành trích ly collagen từ vảy cá nước ngọt bằng phương pháp hóa sinh để thu được collagen vi sợi, sau đó, loại collagen này được biến tính với glutaraldehit trước khi bổ sung các hoạt chất ginsenoside Rb1 (chiết tách từ bột củ tam thất) hoặc riboflavin (vitamin B2) để tạo ra màng sinh học bằng phương pháp in 3D.

Quá trình này không quá phức tạp, theo TS Nguyễn Thúy Chinh. Nhóm thực hiện chiết tách collagen từ vảy cá nước ngọt bằng phương pháp hóa sinh trong dung dịch axit axetic nồng độ nằm trong khoảng từ 0,1 đến 3% và pepsin (0,1 - 3% khối lượng so với khối lượng vảy cá), sau đó, collagen thu được thẩm tích trong nước cất trong 48 giờ và li tâm thu được collagen dạng gel. Các mẫu gel được đưa vào xi lanh và được xem như mực in và được lắp vào thiết bị in 3D.

Khả năng cầm máu tốt hơn

Miếng băng ép vết thương chứa collagen giúp nhanh lành thương. Ảnh INT

GS.TS Thái Hoàng chia sẻ, công đoạn in 3D vật liệu là một trong những sáng tạo vượt trội của nhóm. Trước tiên, mẫu in được thiết kế trên phần mềm vẽ 3D (SolidWorks), kích thước mẫu 80×80×0,4 (mm), sau đó, mẫu thiết kế được chuyển sang định dạng stl và được tính toán tạo tập lệnh Gcode trên phần mềm KISSlicer. Tiếp theo, tệp lệnh sau thiết kế được chuyển vào thẻ nhớ SD của máy in để tiến hành in mẫu.

Trong quá trình in, máy in điều khiển đẩy hỗn hợp mực in trong xi lanh để phủ lên đế in, sau khi hoàn thành một lượt in, máy in có thể được điều khiển để in lượt sau phủ lên lượt trước để tạo độ dày cần thiết cho sản phẩm. Để bay hơi tự nhiên và thu được các vật liệu cầm máu trên cơ sở collagen có độ dày 0,2 - 1 mm. Sản phẩm vật liệu cầm máu được bảo quản trong ống PE kín.

Kết quả, nhóm nghiên cứu đã hoàn thiện phương pháp chế tạo vật liệu trên cơ sở collagen chiết tách từ vảy cá nước ngọt được biến tính hóa học có tác dụng cầm máu và vật liệu thu được bằng phương pháp này với cấu trúc đồng đều, có khả năng cầm máu tốt hơn và thời gian đông máu nhanh hơn so với các vật liệu đã biết. Cụ thể, khi so với mẫu đối chứng có thời gian đông máu lâu, mẫu vật liệu theo sáng chế có thời gian đông máu nhỏ hơn các đối chứng rất nhiều.