Các nhà khoa học Tomsk phát triển implant điện sinh học giúp tái tạo xương hiệu quả

Nhóm nghiên cứu thuộc Đại học Bách khoa Tomsk (TPU) tại Nga giải thích việc tái tạo xương sau chấn thương hoặc phẫu thuật cần sự hình thành hệ thống thần kinh và mạch máu mới tại vùng tổn thương. Quá trình này nếu không được kích thích đúng cách sẽ diễn ra rất chậm và kém hiệu quả.

Giáo sư và các đồng nghiệp nhấn mạnh rằng kích thích điện là một trong những phương pháp tiên tiến nhằm thúc đẩy quá trình tái sinh mô xương. Thay vì sử dụng phương pháp truyền thống cần nguồn điện bên ngoài - vốn tiềm ẩn rủi ro và xâm nhập sâu vào cơ thể, nhóm đã phát triển implant có khả năng tự tạo ra tín hiệu điện ngay tại vùng khuyết xương, mô phỏng đặc tính điện sinh học tự nhiên của xương dưới tác dụng cơ học.

Implant được chế tạo bằng công nghệ in 3D từ loại hydrogel tương thích sinh học, có chứa các hạt nano mang tính từ điện. Khi đặt implant vào vùng tổn thương và chịu tác động của từ trường thay đổi yếu, thiết bị sẽ phát sinh các tín hiệu điện nhỏ kích thích các tế bào gốc trong tủy xương biệt hóa thành các tế bào xương mới và hỗ trợ sự phát triển của các tế bào thần kinh Schwann, quan trọng cho sự kết nối thần kinh.

Thông qua các thử nghiệm trên chuột có các khiếm khuyết xương đùi, các nhà khoa học ghi nhận sự hình thành nhanh các tế bào thần kinh mới và mô xương phát triển rõ rệt chỉ sau hai tuần triển khai implant. So với nhóm thử nghiệm không áp dụng phương pháp kích thích này, nhóm có implant biểu hiện tốc độ tạo thành dây thần kinh và mạch máu nhanh gấp ba lần. Điều này chứng minh vai trò quan trọng của kích thích điện sinh học trong phục hồi tổn thương xương.

Ngoài ra, các nghiên cứu còn dự báo rằng nền tảng in 3D kết hợp vật liệu kích thích điện từ có thể mở rộng ứng dụng cho việc phục hồi các mô phức tạp khác trong tương lai, không giới hạn riêng ở mô xương.

Bài viết được biên tập với sự hỗ trợ của công cụ trí tuệ nhân tạo (AI), tổng hợp từ các nguồn tin dẫn bên dưới và đã qua kiểm duyệt của toà soạn Quang Minh Việt Nam.