Sau hơn 10 năm kiên trì nghiên cứu và thử nghiệm, các nhà khoa học đã chính thức trình làng một thành tựu y học mang tính cách mạng, đó là vật liệu cấy ghép chỉnh hình bằng hợp kim titan pha trộn nguyên tố đồng. Đây được xem là lời giải cho bài toán hóc búa mà giới y sinh toàn cầu đang nỗ lực tìm kiếm bấy lâu nay nhằm tối ưu hóa hiệu quả điều trị cho bệnh nhân.
Khắc phục điểm yếu chí mạng của vật liệu cấy ghép truyền thống
Từ trước đến nay, titan cùng các hợp kim của nó luôn được coi là tiêu chuẩn vàng trong lĩnh vực chế tạo thiết bị y tế kỹ thuật cao, từ khớp háng nhân tạo, răng implant cho đến đinh và nẹp cố định xương. Sự ưu ái này đến từ độ bền cơ học vượt trội, khả năng chống ăn mòn cực tốt cùng độ tương thích sinh học cao với cơ thể người. Trong số các thiết bị này, đinh cố định xương đóng vai trò là một trong những dụng cụ cốt lõi và phổ biến nhất để xử lý các ca gãy xương.
Tuy nhiên, y học hiện đại vẫn phải đối mặt với một thách thức lớn khi tỷ lệ nhiễm trùng sau phẫu thuật đặt implant chấn thương chỉnh hình vẫn dao động ở mức từ 0,4% lên tới hơn 16% tùy thuộc vào mức độ nghiêm trọng của vết thương.
Khi vi khuẩn hình thành màng sinh học trên bề mặt titan thông thường, chúng sẽ tạo ra một lớp màng bảo vệ khiến kháng sinh mất tác dụng, buộc bệnh nhân phải trải qua những ca phẫu thuật lại để tháo bỏ thiết bị, gây đau đớn và tốn kém hệ lụy.
Sự kết hợp hoàn hảo giữa titan và đồng
Để giải quyết triệt để nguy cơ này, các nhà khoa học đã tìm cách đưa ion đồng vào cấu trúc của titan bởi đồng vốn nổi tiếng trong y sinh học nhờ khả năng kháng khuẩn tự nhiên đầy mạnh mẽ.
Vừa qua, Cơ quan Quản lý Sản phẩm Y tế Quốc gia Trung Quốc đã chính thức cấp phép lưu hành cho chiếc đinh xương hợp kim titan-đồng đầu tiên trên thế giới. Sản phẩm này là kết quả từ sự hợp tác chặt chẽ giữa Công ty Thiết bị Y tế Silvan tại Tô Châu và Viện Nghiên cứu Kim loại thuộc Viện Hàn lâm Khoa học Trung Quốc tại Sầm Dương.
Vật liệu cải tiến mới không chỉ giữ nguyên vẹn các đặc tính cơ học cốt lõi như độ cứng siêu việt và khả năng chịu lực của titan truyền thống, mà còn sở hữu khả năng tiêu diệt vi khuẩn tại chỗ nhằm giảm thiểu tối đa nguy cơ nhiễm trùng hậu phẫu.
Thành công này đánh dấu bước chuyển mình lịch sử của hợp kim titan-đồng từ quy mô phòng thí nghiệm bước thẳng vào ứng dụng lâm sàng thực tế.
Xu hướng toàn cầu và nỗ lực vượt qua rào cản công nghệ
Ý tưởng tích hợp đồng vào vật liệu cấy ghép để chống nhiễm trùng không chỉ là độc quyền của một quốc gia mà đã và đang là tâm điểm chú ý của nhiều trung tâm nghiên cứu lớn trên thế giới.
Tại châu Âu và Mỹ, các báo cáo khoa học quốc tế cũng từng chỉ ra rằng việc bổ sung một hàm lượng đồng thích hợp vào cấu trúc titan hoàn toàn không gây độc cho tế bào người, ngược lại còn kích thích quá trình hình thành mạch máu và giúp tái tạo xương diễn ra nhanh hơn. Nhiều thử nghiệm phủ plasma chứa ion đồng lên bề mặt implant tại các viện nghiên cứu phương Tây cũng ghi nhận tỷ lệ diệt vi khuẩn tụ cầu vàng đạt mức rất cao.
Dù tiềm năng to lớn là vậy, suốt nhiều năm qua, hầu hết các dự án quốc tế đều bị nghẽn lại ở giai đoạn nghiên cứu sơ khai hoặc thử nghiệm lâm sàng sớm do chi phí tinh luyện quá đắt đỏ và quy trình chế tạo cực kỳ phức tạp để đảm bảo các ion đồng giải phóng đều đặn, không gây ngộ độc mô.
Đối với dự án tại Sầm Dương, đội ngũ nghiên cứu đã liên tục theo đuổi đề tài này từ năm 2013 với hơn 60 bài báo quốc tế được xuất bản và sở hữu hơn 40 bằng sáng chế. Việc làm chủ được kỹ thuật xử lý vi cấu trúc phức tạp và thiết lập một chuỗi đổi mới toàn diện từ khâu nghiên cứu đến sản xuất hàng loạt đã mở ra một chương mới an toàn hơn cho ngành phẫu thuật chỉnh hình toàn cầu.
Theo SCMP, ScienceDirect
