Một khám phá quan trọng trong lĩnh vực sinh học đã được thực hiện bởi các nhà nghiên cứu tại Trung tâm Nghiên cứu và Điều trị Ung thư Helen F. Graham của ChristianaCare và Đại học Delaware. Họ đã tìm ra cách cơ thể duy trì cấu trúc phức tạp của các mô, một câu hỏi đã làm perplex những nhà khoa học trong một thời gian dài.

Theo nghiên cứu mới được công bố trên tạp chí khoa học Biology of the Cell, chỉ cần năm quy tắc cơ bản có thể giải thích cách cơ thể duy trì cấu trúc của các mô như ruột kết, ngay cả khi các tế bào liên tục chết và được thay thế. Đây là kết quả của hơn 15 năm hợp tác giữa các nhà toán học và các nhà sinh học ung thư để tìm ra các quy tắc chi phối cấu trúc mô và hành vi của tế bào.

Nghiên cứu này có thể là bước đầu tiên trong việc tìm ra ‘bản thiết kế’ của cơ thể, tương tự như mã di truyền giải thích cách gen hoạt động. Các nhà nghiên cứu đã sử dụng mô hình toán học để mô phỏng hành vi của tế bào và xác định năm quy tắc cốt lõi chi phối cấu trúc và hành vi của tế bào: thời điểm phân chia tế bào, thứ tự phân chia tế bào, hướng phân chia và di chuyển của tế bào, số lần phân chia của tế bào và thời gian sống của tế bào trước khi chết.

Những quy tắc này hoạt động cùng nhau như một ‘kịch bản’ để kiểm soát vị trí của tế bào, thời điểm phân chia và thời gian tồn tại, giúp các mô hoạt động và duy trì cấu trúc một cách chính xác. Các nhà nghiên cứu tin rằng những quy tắc này có thể áp dụng cho nhiều loại mô khác nhau trên cơ thể, bao gồm da, gan, não và hơn thế nữa.

Việc tìm ra ‘mã mô’ này có thể giúp các nhà khoa học hiểu rõ hơn về cách mô chữa lành sau chấn thương, cách các dị tật bẩm sinh xảy ra và cách các bệnh như ung thư phát triển khi mã này bị gián đoạn. Biology of the Cell là một trong những tạp chí khoa học hàng đầu trong lĩnh vực sinh học tế bào.

Nghiên cứu này cũng có ý nghĩa quan trọng đối với dự án Atlas Tế bào Con người, một hợp tác khoa học toàn cầu nhằm lập bản đồ mọi loại tế bào trong cơ thể con người.

Trong tương lai, nhóm nghiên cứu sẽ kiểm tra các dự đoán của mô hình một cách thử nghiệm, hoàn thiện mô hình với dữ liệu bổ sung và khám phá liên quan đến sinh học ung thư, đặc biệt là cách các gián đoạn của mã mô có thể dẫn đến sự phát triển của khối u hoặc di căn.

Các nhà nghiên cứu tại Trường Đại học Cần Thơ đã đạt được một bước tiến quan trọng trong việc khai thác fibroin từ kén tằm Đà Lạt và phát triển hệ vi hạt fibroin có khả năng tương thích sinh học cao. Fibroin, một loại protein cấu trúc chính trong sợi tơ tằm, đã được biết đến với các đặc tính nổi bật như bền vững, tương thích sinh học cao, khả năng phân hủy trong cơ thể và có thể kiểm soát giải phóng dược chất.

Quy trình chiết xuất fibroin từ kén tằm Đà Lạt được thực hiện một cách nghiêm ngặt. Đầu tiên, nhóm nghiên cứu loại bỏ lớp sericin gây dị ứng, sau đó hòa tan sợi tơ sạch trong hỗn hợp muối đặc biệt. Từ 10 gram kén tằm, nhóm nghiên cứu đã thu được 7,3 gram tơ đã loại sericin và 1,25 gram fibroin với hiệu suất 25,06%. Fibroin sau đó được bảo quản dưới dạng dung dịch hoặc đông khô thành bột, và các tính chất của nó vẫn ổn định sau nhiều tháng.

Nhóm nghiên cứu cũng đã bào chế hệ vi hạt fibroin bằng phương pháp đổi dung môi. Họ cho fibroin tiếp xúc với ethanol để tạo thành hạt nhỏ. Sau khi tối ưu hóa tỷ lệ fibroin:ethanol là 1:5, hiệu suất tạo hạt đạt 65%. Phân tích kích thước cho thấy vi hạt có kích thước trung bình khoảng 0,175 µm, phân bố khá đồng đều trong khoảng 0,1 – 0,3 µm.

Một thử nghiệm quan trọng nhằm đánh giá độ an toàn của vật liệu đã được thực hiện trên màng phôi gà. Kết quả cho thấy cả dung dịch fibroin và hệ vi hạt fibroin đều không gây sưng tấy, xuất huyết hay tổn thương mạch máu. Điều này chứng tỏ rằng vật liệu fibroin từ tằm Đà Lạt là an toàn với mô sống và phù hợp để ứng dụng trong các sản phẩm tiếp xúc trực tiếp với da hoặc đường tiêu hóa.

Ngoài ra, hệ vi hạt fibroin còn thể hiện khả năng bảo vệ dược chất trong môi trường tiêu hóa. Khi thử nghiệm trong dung dịch mô phỏng dịch dạ dày và ruột non, hệ vi hạt fibroin vẫn giữ được đến 99,8% khối lượng ban đầu. Điều này cho thấy vi hạt fibroin có khả năng bảo vệ dược chất bên trong khỏi sự phân hủy bởi môi trường axit và enzyme tiêu hóa.

Những kết quả này không chỉ mở ra hướng tận dụng nguồn nguyên liệu tơ tằm Việt Nam một cách hiệu quả hơn, mà còn đóng góp vào xu hướng phát triển vật liệu sinh học tự nhiên – bền vững và an toàn. Trong tương lai, fibroin từ tơ tằm Đà Lạt có thể được ứng dụng để tạo các hệ mang thuốc tiêm hoặc uống, kem dưỡng sinh học, mặt nạ sinh học, hoặc vật liệu trong tái tạo mô, phẫu thuật thẩm mỹ.