Phỏng sinh học trong công nghệ mô và y học tái tạo

Bài viết trình bày về phỏng sinh học trong công nghệ mô và y học tái tạo. Trong lĩnh vực y dược, pháp phỏng sinh học có giá trị lớn. Trong đó, một hướng đi cụ thể là ứng dụng phỏng sinh học trong công nghệ mô và y học tái tạo để đáp ứng nhu cầu trong điều trị cũng như nghiên cứu và phát triển.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Phỏng sinh học trong công nghệ mô và y học tái tạoTạp chí Khoa học ĐHQGHN: Khoa học Y Dược, Tập 33, Số 2 (2017) 1-6Phỏng sinh học trong công nghệ mô và y học tái tạoBùi Sơn Nhật1, Bùi Thanh Tùng1, Phạm Thị Minh Huệ2, Nguyễn Thanh Hải1,*1Khoa Y Dược, Đai học Quốc gia Hà Nội, 144 Xuân Thủy, Cầu Giấy, Hà Nội, Việt Nam2Đại học Dược Hà Nội, 15 Lê Thánh Tông, Hoàn Kiếm, Hà Nội, Việt NamNhận ngày 9 tháng 10 năm 2017Chỉnh sửa ngày 18 tháng 11 năm 2017; Chấp nhận đăng ngày 06 tháng 12 năm 2017Tóm tắt: Phỏng sinh học là một ngành khoa học công nghệ đang ngày càng được ứng dụng rộngrãi, từ sản xuất các thiết bị, đồ dùng hàng ngày cho đến các lĩnh vực hiện đại như robot, chip, côngnghệ nano. Trong lĩnh vực y dược, pháp phỏng sinh học có giá trị lớn. Trong đó, một hướng đi cụthể là ứng dụng phỏng sinh học trong công nghệ mô và y học tái tạo để đáp ứng nhu cầu trong điềutrị cũng như nghiên cứu-phát triển. Với những thành tựu đã đạt được cũng như những triển vọngtrong tương lai, phỏng sinh học hứa hẹn sẽ là lời giải cho các bài toán đã và đang tồn tại của lĩnhvực y học.Từ khóa: Phỏng sinh học, Công nghệ mô, Y học tái tạo.Phỏng sinh học (Bionics/Biomimetics) làngành khoa học công nghệ chuyên nghiên cứucác chức năng, đặc điểm và hiện tượng… củasinh vật trong tự nhiên và mô phỏng các khảnăng đặc biệt đó để thiết kế, chế tạo các hệthống kỹ thuật và công nghệ hiện đại, hữu íchnhằm cải tiến hoạt động và đáp ứng nhu cầu củacon người [1,2]. Dựa trên các cấp độ sinh họccủa sinh giới, có thể phân ra 3 mức độ phỏngsinh học:*- Bắt chước phương pháp sản xuất trong tựnhiên.- Sao chép cấu trúc tìm thấy trong tự nhiên,sử dụng các vật liệu trong tự nhiên.- Nghiên cứu các nguyên tắc tổ chức từ cáchành vi xã hội của sinh vật như: hành vi sống,hành vi tổ chức, ... [2].Phỏng sinh học được ứng dụng và thể hiệntính hiệu quả cao trong hầu hết các hoạt độngkhoa học công nghệ y dược, đặc biệt trong lĩnhvực công nghệ mô và y học tái tạo. Trên thựctế, sự tái tạo các cơ quan, bộ phận của cơ thểtrong sinh giới là một hiện tượng rất lý thú vàthu hút được rất nhiều sự quan tâm của các nhàkhoa học nhằm ứng dụng các khả năng đó vàochăm sóc sức khỏe con người. Trong y dượchọc, gần đây, qua nghiên cứu phỏng sinh học tếbào gốc và sự biệt hóa của chúng, nhiều cơ chếvề sự tái tạo mô đã được phát hiện ra, hứa hẹnnhiều thành tựu khác nhau sẽ được ứng dụngnhằm tạo ra nhiều tiến bộ trong lĩnh vực tế bào,tế bào gốc trị liệu và y học tái tạo.1. Phỏng sinh học trong công nghệ mô và yhọc tái tạo1.1. Khái quát về công nghệ môCông nghệ mô (tissue engineering) là mộtngành khoa học tương đối mới mẻ, trong đó cácnhà khoa học sử dụng tế bào sống, các vật liệutương hợp sinh học và các yếu tố khác nhau đểtạo ra các cấu trúc tương tự các mô, cơ quan vớimục đích chủ yếu là cấy ghép vào cơ thể người,nhằm thay thế những bộ phận hoặc cơ quan đã_______*Tác giả liên hệ. ĐT.: 84-913512599.Email: haipharm@yahoo.comhttps://doi.org/10.25073/2588-1132/vnumps.409212B.S. Nhật và nnk. / Tạp chí Khoa học ĐHQGHN: Khoa học Y Dược, Tập 33, Số 2 (2017) 1-6hư hỏng, suy giảm hoặc mất chức năng sinh học[6]. Các mô, cơ quan có thể được tái tạo baogồm xương, mạch máu, da, gan, tụy…Cụm từ“y học tái tạo” thường được sử dụng song songvới “công nghệ mô”, mặc dù “y học tái tạo”thường ngầm chỉ việc sử dụng tế bào gốc làmnguồn nguyên liệu ban đầu để biệt hóa thànhcác bộ phận, cơ quan khác nhau của cơ thể.Hầu hết các phương pháp của công nghệmô sử dụng tế bào sống, vì thế cần có nguồn tếbào đủ lớn, đủ tin cậy. Tế bào thường được lấytừ các mô, cơ quan hiến tặng hoặc từ tế bàogốc, trong đó, nguồn tế bào gốc được lựa chọnnhiều hơn cả vì khả năng phân chia lớn cũngnhư khả năng biệt hóa đa dạng của chúng [7].Chìa khóa của công nghệ mô nằm ở môitrường nuôi cấy để tế bào có thể sống và thểhiện chức năng như tế bào mô gốc. Trong quátrình nuôi cấy, cần có các tổ chức “khung”(scaffold) làm giá đỡ cho tế bào phát triển, tạothành các bộ phận như mong muốn. Vai trò củakhung rất quan trọng, chúng có các đặc điểm vàchức năng như [6]:- Tạo khung cho tế bào gắn vào và pháttriển.- Lưu giữ và thể hiện vai trò sinh học củacác tác nhân hóa sinh.- Tiếp xúc với môi trường qua hệ thống lỗxốp để khuếch tán chất dinh dưỡng nuôi cấy tếbào và loại bỏ các chất thải.- Khung cần có độ cứng chắc và mềm dẻophù hợp tương tự như các mô sinh học.Nhiều vật liệu đã được lựa chọn để làmkhung. Một số vật liệu kim loại có đặc tính phùhợp đã được sử dụng để cấy ghép vào cơ thểngười (nhược điểm là chúng không có khả năngphân hủy trong môi trường sinh học). Một sốvật liệu vô cơ khác như calcium phosphates hayhydroxyapatite, tuy có khả năng tái tạo môxương nhưng lại khó tạo thành cấu trúc có lỗxốp phù hợp. Nhiều loại vật liệu polymer đượclựa chọn sử dụng do chúng có ưu điểm là có thểthay đổi, điều chỉnh thành phần và cấu trúc theomong muốn [8]. Nhiều khung có bản chấtphỏng tự nhiên đang được ...