Tại lễ trao Giải thưởng Khoa học và Công nghệ toàn cầu VinFuture 2024 diễn ra vào tối 6/12 tại Hà Nội, bên cạnh một giải thưởng chính trị giá 3 triệu USD trao cho các nhà khoa học có những đóng góp đột phá trong lĩnh vực Học sâu/AI, còn có ba giải đặc biệt dành cho “Nhà khoa học nữ”, “Nhà khoa học đến từ các nước đang phát triển” và “Nhà khoa học nghiên cứu các lĩnh vực mới”.
Mỗi giải thưởng trị giá 500.000 USD (~13 tỷ đồng).
Trong đó, giải “Nhà khoa học nữ” được trao cho Giáo sư Kristi S. Anseth, Khoa kỹ thuật hóa sinh tại Đại học Colorado Boulder, Mỹ, vì “những tiến bộ trong thiết kế vật liệu polymer và các phương pháp cho ứng dụng y sinh.”
Bà đã góp phần giải quyết một bài toán phức tạp là chế tạo các vật liệu sinh học mới có khả năng thay thế các mô hoặc giúp các mô phục hồi, duy trì và cải thiện chức năng. Các công trình nghiên cứu của bà giúp cải tiến các phương pháp điều trị y tế cho nhiều phần cơ thể, từ giúp xương gãy lành nhanh hơn đến thay thế van tim bị bệnh.
Trong tự nhiên, các mô của tế bào có thể được tái tạo. Quá trình này giúp cơ thể phục hồi hoặc thay thế các tế bào bị tổn thương hoặc bị mất. Tuy nhiên, khả năng tái tạo của mô tế bào bị hạn chế do nhiều yếu tố, như tổn thương phức tạp, lão hóa do tuổi tác, hay ảnh hưởng từ các bệnh mãn tính. Thực tế này đặt ra thách thức to lớn cho y học, nhất là khi nguồn cung các bộ phận cấy ghép vẫn còn đặc biệt khan hiếm trên toàn thế giới.
Từ đầu những năm 2000, các hệ thống nhân tạo mô phỏng chất nền ngoại bào (Extracellular Matrix - ECM) đã được phát triển, phục vụ việc nghiên cứu cách thức hoạt động và tái tạo của tế bào và các mô trong cơ thể.
Chất nền ngoại bào là thành phần nằm bên ngoài, bao bọc xung quanh tế bào, có vai trò điều hòa các hoạt động sinh hóa của tế bào, đồng thời tạo ra bộ khung nâng đỡ, giúp tăng cường tính đàn hồi và bền vững của mô.
Bằng chuyên môn hóa-sinh và khoa học vật liệu của mình, Giáo sư Anseth đã thực hiện các thí nghiệm tiên phong giúp giải mã cách thức tế bào trao đổi thông tin với môi trường ngoại bào.
Dựa trên tri thức này, bà đã thiết kế ra các chất nền ngoại bào nhân tạo từ vật liệu
hydrogel/polymer quang, có khả năng đáp ứng với kích thích của ánh sáng. Chúng mô phỏng môi trường vi mô đặc trưng của tế bào và mô trong không gian ba chiều, cho phép các nhà khoa học nghiên cứu về cách thức hoạt động của các mô và cơ trong điều kiện
in vitro, ví dụ xem xét cơ chế kích hoạt nguyên bào của sợi cơ hay quá trình xơ hóa tim.
Hơn nữa, các vật liệu sinh học này có thể được dùng để sửa chữa, chỉnh hình mô. Ví dụ, từ một mảnh da nhỏ chỉ vài centimet, Giáo sư Anseth có thể khiến nó phát triển bằng 50 sân bóng đá, cứu sống người dù bị bỏng nặng trên diện tích lớn.
Một loại polymer quang do Giáo sư Anseth phát triển có thể chuyển từ trạng thái mềm sang cứng khi chiếu tia cực tím, sau đó tự phân hủy theo thời gian. Vật liệu này được sử dụng trong các ca phẫu thuật chỉnh hình để tạm thời thay thế cho khu vực xương bị tổn thương và tạo điều kiện để xương tự nhiên mọc lại trước khi vật liệu tiêu biến, giúp quá trình chữa lành vết thương diễn ra hiệu quả hơn.
Giáo sư Anseth cũng đang nghiên cứu kỹ thuật mô để tạo vật liệu sinh học thay thế cho sụn và van tim. Bà kết hợp các polymer quang và sụn nuôi cấy trong phòng thí nghiệm để tạo ra các bộ phận thay thế cho khớp bị mòn. Tuy nhiên, vấn đề này khó hơn so với thay thế xương, vì sụn không có mạch máu nên không tự phục hồi được như xương.
Nói chung, các công trình của Giáo sư Anseth mở ra những kỳ vọng mới cho lĩnh vực y học tái tạo, với viễn cảnh tương lai khi các vật liệu polymer được ứng dụng cho điều trị tổn thương mô, phục hồi chức năng, thậm chí tạo ra các cơ quan thay thế. Điều này có thể làm giảm nhu cầu cấy ghép vĩnh viễn thiết bị cứng, nâng cao chất lượng cuộc sống của hàng triệu người.
Tuy nhiên, tại thời điểm này, Giáo sư Anseth cho rằng vẫn cần nhiều nghiên cứu hơn nữa để làm sáng tỏ mọi bí ẩn của cơ thể người. "Chúng ta đã tái tạo da, sụn, mạch máu, và cũng đã giúp xương lành nhanh hơn. Nhưng chúng ta vẫn cần nghiên cứu thêm. Ví dụ, tại sao tim không tái tạo sau cơn đau tim theo cách giống như cơ xương mà chúng ta dùng để đi bộ và tập thể dục?" Anseth đặt câu hỏi tại một tọa đàm bên lề giải thưởng VinFuture 2024.
Một trong những mục tiêu tham vọng nhất của bà là chống lại những vấn đề sức khỏe liên quan đến tuổi tác và lão hóa. "Có lẽ trong tương lai, chúng ta sẽ tìm ra cách can thiệp sớm hơn để khiến cơ bắp phát triển, chữa lành sụn hoặc dây thần kinh v.v những điều chưa thể thực hiện lúc này", bà nói.