Nhiều người thường biết đến mai mực (ô tặc cốt) như một vị thuốc dân gian dùng để cầm máu hoặc hỗ trợ giảm đau dạ dày. Khi gặp các tổn thương xương khớp lớn, phương pháp điều trị quen thuộc là phẫu thuật ghép xương bằng vật liệu nhân tạo hoặc xương tự thân [1, 8]. Tuy nhiên, các nhà khoa học hiện đại đang khám phá một hướng đi mới: biến mai mực thành khung giàn sinh học để tái tạo mô xương [1, 2].

Câu trả lời ngắn gọn là y học hiện đại không dùng trực tiếp miếng mai mực thô ráp để ghép vào người, mà tận dụng nguồn khoáng chất và cấu trúc xốp tự nhiên của nó qua công nghệ hóa lý chuyên sâu [2, 4]. Các nghiên cứu tiền lâm sàng và trong ống nghiệm cho thấy vật liệu tạo từ mai mực có khả năng kích thích tạo khoáng, hỗ trợ tế bào xương phát triển và gắn kết hiệu quả [1, 5, 6].

Cấu trúc vi mô đặc biệt của mai mực

Xương người cần một giá đỡ có các lỗ rỗng liên kết để mạch máu và tế bào có thể xâm nhập, phát triển và sửa chữa khuyết hổng [1]. Mai mực tự nhiên sở hữu hệ thống lỗ xốp liên thông rất phong phú, giàu canxi [2]. Cấu trúc này giúp nó trở thành nguồn nguyên liệu sinh học lý tưởng để thay thế các loại vật liệu nhân tạo vốn có nhiều hạn chế [1, 4].

Thành phần khoáng trong mai mực ở dạng khoáng chất aragonite [2]. Nhờ công nghệ chuyển hóa nhiệt dịch (hydrothermal), các nhà khoa học có thể chuyển đổi thành phần này thành hydroxyapatite (HAp) hoặc canxi photphat hai pha (BCP) [4, 6]. Đây là những dạng khoáng chất có thành phần hóa học rất giống với phần vô cơ của xương người [3].

Cơ chế biến mai mực thành khung sinh học

Để trở thành khung ghép y tế, mai mực được xử lý qua các phản ứng nhiệt hóa nhằm chuyển hóa khoáng chất mà vẫn giữ nguyên mạng lưới lỗ xốp ban đầu [4, 8]. Sau đó, vật liệu này được phối hợp với các polyme sinh học hoặc phủ thêm lớp thủy tinh hoạt tính sinh học để gia tăng cơ tính [4, 8].

Khung ghép này đóng vai trò như một giá thể ba chiều tạm thời, hỗ trợ tế bào bám dính, sinh sôi và phân chia thành các tế bào xương trưởng thành [1]. Khi tiếp xúc với dịch cơ thể mô phỏng (SBF), bề mặt khung vật liệu bắt đầu hình thành lớp khoáng apatite mới tương tự xương thật, thúc đẩy quá trình tích hợp mô [4, 8].

Các nghiên cứu ống nghiệm nói gì?

Một nghiên cứu công bố năm 2022 đã phát triển mực in 3D sinh học kết hợp mảnh mai mực (CB), natri alginat (SA) và gelatin cá (FG) [4]. Nhóm nghiên cứu nhận thấy việc bổ sung alginat giúp mảnh mai mực gắn chặt vào khuôn polyme và chịu lực nén tốt hơn khi quan sát dưới kính hiển vi quét điện tử và chụp cắt lớp vi tính [4]. Sau 48 giờ nuôi cấy tế bào tiền tạo xương MC3T3-E1, các tế bào bám dính tốt, kéo dài thân tế bào và hình thành một pha khoáng mới trên bề mặt khung in [4].

Cũng trong năm 2022, một nghiên cứu khác đã điều chế khung composite đa pha chứa canxi photphat và canxi silicat từ mai mực, gia cố bằng polyme polycaprolactone (PCL) và pha tạp nguyên tố silicon [5]. Khung ghép duy trì được độ xốp cao tới khoảng 78% cùng độ bền nén đạt khoảng 1,4 MPa [5]. Thử nghiệm MTT trên tế bào gốc trung mô của người chứng minh vật liệu này hoàn toàn không gây độc tế bào và có khả năng hấp phụ protein tốt [5].

Một thử nghiệm khác sử dụng vật liệu nanocomposite gồm hydroxyapatite chiết xuất từ mai mực phối hợp với natri alginat [6]. Phân tích cấu trúc khẳng định việc điều chế giữ nguyên các đặc tính sinh học, đồng thời vật liệu thể hiện khả năng kháng khuẩn đối với chủng vi khuẩn E. coli và S. aureus với vòng vô khuẩn đo được lần lượt là 18 mm và 20 mm [6]. Thử nghiệm khả năng sống của tế bào ghi nhận tỷ lệ đạt tới 97,2% [6].

Năm 2019, các nhà khoa học đã thử nghiệm phủ các loại polyme thương mại như PCL, PDLA hoặc polyme tổng hợp PEA, PEU lên khung canxi photphat chuyển hóa từ mai mực ở 200 độ C trong 24 giờ [2]. Lớp phủ polyme không làm hỏng cấu trúc xốp liên thông mà còn làm tăng độ bền nén [2]. Khi ngâm vào dịch cơ thể mô phỏng, lớp khoáng giống xương đã hình thành rõ rệt trên bề mặt [2]. Cùng năm đó, một thử nghiệm phủ thủy tinh hoạt tính sinh học chứa Sr, Mg, Zn lên khung canxi photphat từ mai mực cũng cho thấy sự lắng đọng apatite sau 15 ngày ngâm dịch mô phỏng [3].

Bằng chứng trên mô hình động vật

Năm 2014, một nghiên cứu đã chế tạo khung composite xốp PCL chứa bột hydroxyapatite từ mai mực (CB-HAp) với kích thước lỗ trung bình khoảng 200-300 micromet và độ xốp khoảng 85% [7]. Trong ống nghiệm, khung composite này cải thiện độ tăng sinh, tỷ lệ sống, độ bám dính và khả năng biệt hóa tạo xương của dòng tế bào MG-63 [7]. Khi cấy ghép phẫu thuật vào khuyết hổng xương sọ thỏ, khung composite PCL/CB-HAp giúp tạo lượng xương mới cao hơn đáng kể so với nhóm chỉ dùng khung PCL đơn thuần [7].

Một thử nghiệm khác cùng năm 2014 tiến hành so sánh trực tiếp hạt hydroxyapatite từ mai mực với hạt hydroxyapatite tổng hợp tinh khiết [8]. Kết quả nuôi cấy cho thấy hạt chế từ mai mực không độc hại, hỗ trợ độ bám dính, tăng sinh và biệt hóa tế bào tốt hơn hạt tổng hợp [8]. Khi đưa vào mô hình tổn thương xương sống ở động vật, lượng xương mới hình thành nhờ hạt mai mực cũng vượt trội hơn so với nhóm dùng vật liệu tổng hợp đối chứng [8].

Giới hạn và những hiểu lầm thường gặp

Mặc dù có nhiều kết quả khả quan, các dữ liệu hiện có mới chỉ dừng lại ở thử nghiệm trong phòng thí nghiệm (tế bào ống nghiệm) và trên mô hình động vật (như thỏ) [1, 2, 5, 6]. Y học hiện chưa có dữ liệu lâm sàng diện rộng trên người bệnh, do đó chưa thể coi đây là giải pháp thay thế hoàn toàn cho các phương pháp ghép xương tiêu chuẩn hiện hành [6, 8].

Nhiều người lầm tưởng việc uống bột mai mực hoặc đắp mai mực tán nhuyễn lên vùng gãy xương có thể giúp xương mau liền. Đây là hiểu lầm nguy hiểm. Mai mực thô chưa qua khử trùng và biến tính hóa học không thể tích hợp vào mô sống, thậm chí còn gây nhiễm trùng, hoại tử hoặc phản ứng đào thải nghiêm trọng. Các nghiên cứu đều sử dụng mai mực đã qua xử lý nhiệt 1000 độ C hoặc chuyển hóa hóa học phức tạp [2, 4].

Đồng thời, độ bền nén của các khung composite từ mai mực đạt khoảng 1,4 MPa, chỉ phù hợp cho những vị trí xương không phải chịu lực lớn [5]. Vật liệu này chưa thể dùng cho các vị trí xương chịu tải trọng cơ học cao như thân xương đùi hay xương cẳng chân [5].

Ai nên thận trọng?

Vì kỹ thuật này hiện là công nghệ vật liệu đang nghiên cứu tiền lâm sàng, người bệnh bị tổn thương xương, gãy xương lớn (>2 cm3) hoặc có bệnh lý xương khớp tuyệt đối không tự ý tìm kiếm các bài thuốc dân gian từ mai mực để tự đắp hay uống thay thế chỉ định y khoa [5].

Những người có cơ địa dị ứng đồ biển, người có vết thương hở nhiễm trùng, người già loãng xương nặng hay phụ nữ mang thai cần tuân thủ phác đồ điều trị của bác sĩ chuyên khoa chấn thương chỉnh hình. Khi có bệnh nền hoặc cần phẫu thuật ghép xương, việc lựa chọn vật liệu phải do bác sĩ chỉ định dựa trên các sản phẩm đã được cơ quan y tế cấp phép.

Lời khuyên áp dụng thực tế

Hiện nay, bạn không thể tự ý ứng dụng khung mai mực tại nhà để chữa gãy xương. Cách ứng dụng thực tế và khoa học nhất là:

  • Hiểu đúng giá trị khoa học: Mai mực là nguồn dược liệu và sinh học giàu canxi, đang là hướng nghiên cứu vật liệu cấy ghép đầy hứa hẹn của công nghệ sinh học [1, 6].
  • Không tự ý đắp thuốc: Tránh tán bột mai mực đắp lên vết thương hở hoặc vùng gãy xương kín vì nguy cơ nhiễm trùng mô bào.
  • Khám chuyên khoa: Khi gặp các chấn thương xương khớp hoặc khuyết hổng xương, hãy đến bệnh viện để được chụp phim và tư vấn ghép xương bằng các vật liệu đạt chuẩn y tế.

Mai mực là một ví dụ điển hình về việc công nghệ hiện đại khai thác tài nguyên tự nhiên để tạo ra vật liệu sinh học giá trị cao [1, 2]. Tuy vậy, từ mô hình ống nghiệm và động vật đến ứng dụng đại trà trên người là một chặng đường dài cần thêm nhiều đánh giá khắt khe về độ an toàn [3]. Người bệnh hãy là người tiêu dùng thông thái, tin tưởng vào y học thực chứng và luôn tham khảo ý kiến bác sĩ chuyên khoa trước mọi quyết định điều trị.