Đề tài “Nghiên cứu chế tạo vật liệu sinh học trên cơ sở sợi collagen tự nhiên từ vảy cá biến tính, các hoạt chất ginsenoside Rb1, polyphenol trà hoa vàng ứng dụng làm vật liệu cầm máu và điều trị vết thương”, mã số: ĐLTE00.04/20-21 do TS. Nguyễn Thúy Chinh làm chủ nhiệm, Viện Kỹ thuật nhiệt đới (Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam) chủ trì đã nghiên cứu thành công việc tách chiết collagen từ vảy cá nước ngọt.

Vảy cá thành collagen trong phòng thí nghiệm

Collagen từ lâu đã được sử dụng rộng rãi trong các ứng dụng y sinh. Tuy nhiên, hầu hết các sản phẩm phổ biến trên thị trường đều có nguồn gốc từ động vật có vú như lợn, bò và cừu. Ứng dụng lâm sàng của các vật liệu này lâu nay vẫn có phần bị hạn chế do những ảnh hưởng từ quan điểm tôn giáo, văn hóa liên quan đến vật liệu có nguồn gốc từ động vật có vú. Ngoài ra, các lo ngại về nguy cơ lây bệnh truyền nhiễm từ động vật có vú cũng khiến quy trình kiểm tra xử lý phức tạp, nghiêm ngặt.

“Vảy cá có nguồn collagen tương đối dồi dào và giải quyết được hầu hết các vấn đề của collagen từ động vật có vú gặp phải” – TS. Nguyễn Thúy Chinh cho biết. Trong quá trình sơ chế, vảy cá vốn được xem là phế phẩm của các khu chợ dân sinh hay nhà máy chế biến. Với sản lượng cá rô phi hằng năm ở Việt Nam khoảng 50 ngàn tấn (chiếm 2,2% tổng sản lượng thủy sản nuôi) và hàng trăm nghìn tấn cá chép các loài thì nghiên cứu này vừa tận dụng phế phẩm, hạn chế gây ô nhiễm môi trường vừa thu được nguồn collagen có chất lượng tốt phục vụ cho lĩnh vực y sinh.

Điểm khác biệt của đề tài nghiên cứu này là các nhà khoa học đã sử dụng vảy của các loài cá chép nước ngọt có nguồn gốc từ Việt Nam, không phải cá nước mặn hay nước lợ như các nghiên cứu đã có. Không chỉ sự đa dạng sinh học ở mỗi nơi sẽ tác động đến sự trưởng thành của cá nước ngọt theo những cách khác nhau mà ở những nhiệt độ khác nhau cũng dẫn đến thành phần và cấu tạo của vảy cá khác nhau.

Bên cạnh đó, nhóm nghiên cứu cũng đặt ra mục tiêu sử dụng collagen thu được như chất mang ứng dụng làm vật liệu tái tạo mô và chữa lành vết thương. Từ hỗn hợp vảy cá thu được từ các chợ dân sinh ở Hà Nội, Vĩnh Phúc… nhóm nghiên cứu tiến hành việc rửa sạch, phơi khô. Vảy cá thu từ quá trình trên được ngâm trong dung dịch hỗn hợp bazơ trong 8 giờ bằng máy khuấy cơ học kết hợp khuấy siêu âm tốc độ cao để loại bỏ protein và tạp chất. Để tách khoáng chất khỏi vảy cá, nhóm nghiên cứu tiếp tục ngâm hỗn hợp thu được vào axit theo tỷ lệ vảy cá/dung dịch là 1:20 rồi khuấy bằng máy cơ học trong 20 phút. Vảy cá sau đó được lọc và rửa sạch bằng nước cất.

Tiếp tục đưa vảy cá ngâm trong dung dịch axit axetic trong 24 giờ, kết hợp khuấy cơ học và khuấy siêu âm tốc độ cao. Lọc thu được dung dịch collagen trong axit axetic. Thêm NaCl rắn vào dung dịch trên và để dung dịch trong 24 giờ để collagen kết tủa. Collagen thô sau đó được hòa tan trong axit axetic để kết tinh lần hai. Cuối cùng collagen thô được thẩm tích bằng màng thẩm tích trong 48 giờ để thu collagen tinh dạng gel. Nếu muốn làm khô, đưa collagen gel đi đông khô ở nhiệt độ -20 độ C sẽ thu được collagen dạng màng khô, xốp, màu trắng ngà.

Một trong những phát hiện mới trong quá trình tách chiết là việc tách chiết collagen từ vảy cá hoàn toàn bị ảnh hưởng bởi nhiệt độ. Do đó, các quá trình xử lý vảy cá để thu collagen đều được tiến hành trong bể điều nhiệt được duy trì ở nhiệt độ 4 độ C. Collagen thu được có cấu trúc dạng sợi, đường kính sợi 0,5-1 micromet, các sợi collagen tập trung thành bó sợi, kích thước 2,5-4 micromet. Đại diện nhóm nghiên cứu cho biết, đây là đặc trưng của collagen loại 1, loại collagen phổ biến trong cơ thể người và rất quan trọng cho việc chữa lành vết thương, tạo độ co giãn, đàn hồi và giữ sự liên kết giữa các mô với nhau.

Hiệu quả trong các thử nghiệm

Trên thị trường, bên cạnh collagen được sử dụng trong làm đẹp, nhiều ứng dụng khác cũng khá phổ biến như sử dụng làm vật liệu băng vết thương. Tuy nhiên, giá thành của các sản phẩm nhập ngoại tương đối cao so với khả năng tiêu dùng trong nước. “Với công nghệ và nguồn vật liệu trong nước, chúng tôi tin rằng, sợi collagen tự nhiên từ vảy cá có thể kết hợp với các hoạt chất ginsenoside Rb1, polyphenol trà hoa vàng để ứng dụng làm vật liệu cầm máu và điều trị vết thương” – TS. Nguyễn Thúy Chinh chia sẻ.

Quá trình in 3D màng collagen từ vảy cá làm vật liệu cầm máu.

Từ collagen dạng gel thu được, nhóm nghiên cứu tiến hành phối trộn với hoạt chất ginsenoside Rb1 - một hợp chất hóa học thuộc họ ginsenoside được tìm thấy trong chi thực vật Panax, có tác dụng chống viêm, chống dị ứng và polyphenol từ trà hoa vàng rồi đưa vào xilanh của thiết bị in 3D để in thành màng sản phẩm có thể dán lên vết thương.

Thử nghiệm với vết thương cơ mông lớn ở chuột cống được tiến hành tại Học viện Quân y, kết quả thu được khiến nhóm nghiên cứu nhận thấy hiệu quả rõ rệt của collagen thu được từ vảy cá. Thời gian để cầm máu trung bình của màng vật liệu sinh học là 104 ± 16,7 giây, thấp hơn so với sử dụng gạc thông thường để cầm máu (p<0,05).

Những kết quả trên là kết quả bước đầu để TS. Nguyễn Thúy Chinh và cộng sự tiếp tục nghĩ đến những nghiên cứu sau này. Một trong những hướng nghiên cứu mà chị đang quan tâm là sản phẩm này không chỉ tiềm năng với vết thương ngoài da mà còn hiệu quả cả với vết thương bên trong cơ thể.

Phương pháp tách chiết collagen từ vảy cá nước ngọt Việt Nam của TS. Nguyễn Thúy Chinh và các cộng sự tại Viện Kỹ thuật nhiệt đới đã được Cục Sở hữu trí tuệ cấp bằng độc quyền giải pháp hữu ích số 2775 được công bố vào ngày 25/01/2022.

(theo vast.gov.vn)