Những ứng dụng y sinh tiềm năng của collagen từ vảy cá

Các nhà khoa học từ Đại học Công nghệ Nanyang, Singapore (NTU Singapore) đã chứng minh rằng collagen có nguồn gốc từ vảy cá có thể có hiệu quả cho các ứng dụng y sinh khác nhau, ví dụ như là chữa lành vết thương.

Thông thường thứ này đều được loại bỏ trước khi nấu. Tuy nhiên, nhóm nghiên cứu đã phát hiện ra rằng trong vảy có chứa collagen. Khi được biến đổi và áp dụng thử cho chuột, chất này  thúc đẩy sự hình thành máu và mạch bạch huyết. Do đó, nó có khả năng sửa chữa và tái tạo mô. 

Được dẫn dắt bởi các nhà khoa học NTU, trợ lý giáo sư Cleo Choong và phó giáo sư Andrew Tan, đồng thời cộng tác với phó giáo sư Véronique Angeli từ Đại học Quốc gia Singapore. Gần đây, các phát hiện của nhóm nghiên cứu đã được công bố trên tạp chí chuyên ngành Acta Biomaterialia.

Bản thân collagen không chỉ là chất thúc đẩy quá trình chữa lành vết thương, mà chúng còn được hứa hẹn là chất mang các loại thuốc có thể tăng cường khả năng làm lành vết thương, chẳng hạn như các yếu tố tăng trưởng. Tuy nhiên, ở dạng tự nhiên và không được biến đổi thì collagen chỉ hòa tan trong điều kiện axit, và điều này có thể làm hỏng thuốc.

Bằng cách sử dụng các phương pháp biển đổi hóa học, các nhà khoa học của NTU có thể tạo ra collagen hòa tan trong nước từ vảy cá. Từ đó mở ra khả năng kết hợp loại collagen này với thuốc và chúng có thể được sử dụng một cách thành công để chế tạo băng gạc vô trùng có khả năng chữa thương vượt trội.

Trong một nghiên cứu liên quan trước đây đã được công bố trên Tạp chí Khoa học Vật liệu: Vật liệu trong Y học. Cũng cùng một nhóm các nhà khoa học của NTU đã phát hiện ra rằng collagen có nguồn gốc từ vảy cá sẽ khiến các tế bào nội mô tĩnh mạch rốn của con người thể hiện nhiều hơn 2.5 lần loại collagen cụ thể chịu trách nhiệm hình thành mạch máu, so với các tế bào nội mô được nuôi cấy trên collagen từ bò. Điều này cho thấy collagen từ vảy cá có tiềm năng được phát triển để sử dụng trong các ứng dụng y sinh.

Phát hiện của nhóm nghiên cứu đã thu hút sự chú ý của các công ty quốc tế sản xuất sản phẩm y sinh dựa trên collagen. Đây đều là những người quan tâm đến việc sử dụng các nguồn không phải từ động vật có vú để khắc phục những hạn chế về mặt sinh học và văn hóa liên quan đến collagen của bò và lợn.

Trợ lý giáo sư Cleo Choong từ Trường Khoa học và Kỹ thuật Vật liệu NTU cho biết: “Hiện nay, collagen được sử dụng rộng rãi cho các ứng dụng y sinh khác nhau. Tuy nhiên, hầu hết các sản phẩm làm từ collagen được bán trên thị trường đều có nguồn gốc từ động vật có vú như lợn, bò và cừu.”

“Do đó, việc ứng dụng lâm sàng các vật liệu này bị hạn chế do những giới hạn về mặt văn hóa và tôn giáo liên quan đến những vật liệu có nguồn gốc từ mô động vật có vú này. Ngoài ra, cũng cần phải tiến hành nhiều biện pháp kiểm tra và xử lý hơn do nguy cơ mắc bệnh có thể bị lây truyền từ động vật có vú sang con người.”

Phó giáo sư Andrew Tan từ Trường Khoa học Sinh học NTU cho biết: “Collagen thường được sử dụng làm vật liệu cho băng gạc vô trùng do đặc tính sinh học thuận lợi của nó. Dùng gạc collagen vào vết thương để kích thích sự phát triển của mô, có thể giúp giảm đau cho nhiều loại vết thương khác nhau. Gạc collagen có đủ loại hình dạng và kích cỡ – từ gel, kem, bột cho đến miếng dán. Nó có khả năng điều trị các vết thương ở mọi kích cỡ.

Từ 10 gram vảy cá có thể khai thác được khoảng 200 miligram (mg) collagen – lượng này tương đương một hoặc hai con cá. Việc lấy vảy cá không tốn nhiều chi phí vì chúng thường bị bỏ đi, không như da bò vì có nhiều mục đích sử dụng khác nên được giữ lại. Nguyên liệu dùng để chiết xuất 100 mg collagen từ vảy cá trong phòng thí nghiệm chỉ có giá hơn 4 đô la Singapore (không bao gồm chi phí lao động).

Các tổ chức thủy sản ở địa phương cũng đã hợp tác hỗ trợ nghiên cứu

Nhóm nghiên cứu đã hợp tác với một trại cá địa phương của Singapore chuyên cung cấp vảy cá, từ cá vược, cá lóc đến cá rô phi.

Ông Teo Khai Seng, chủ sở hữu Công ty TNHH Trang trại và Thương mại cá KhaiSeng của Singapore cho biết: “Chúng tôi đánh vảy cá và bán hơn 200 con mỗi ngày cho các nhà bán buôn, nhà hàng và các khách quen. Nếu những vảy các bị loại bỏ này có thể được ứng dụng y sinh thành công trong tương lai, thì đây quả là một phương thức xử lý rất tốt cho những nguyên liệu phế thải này.”

Nhóm nghiên cứu đang đàm phán với một số trại cá địa phương để khám phá các cách chuyển đổi chất thải nuôi trồng thủy sản thành vật liệu hữu ích. Đồng thời mở rộng quy trình chiết xuất collagen để quản lý hiệu quả chất thải thành một dạng tài nguyên.

Theo báo cáo từ Hiệp hội Nghề cá và Nuôi trồng Thủy sản Thế giới năm 2016 được công bố bởi Tổ chức Lương thực và Nông nghiệp Liên Hợp Quốc, sản lượng nuôi trồng thủy sản dự kiến sẽ đạt 102 triệu tấn vào năm 2025. Do đó, một lượng đáng kể các chất thải từ việc nuôi trong thủy sản này sẽ được thải ra hàng năm.

Trong sáu năm qua, nhóm NTU đảm nhiệm nghiên cứu này đã tập trung vào các cách chuyển đổi chất thải nuôi trồng thủy sản có giá trị thấp, không bán được thành một nguồn tài nguyên có giá trị cao hơn.

Các dự án khác của nhóm NTU liên quan đến việc lấy carbonhydrate từ vỏ tôm và rong biển nâu cho các ứng dụng y sinh.

Trong một dự án có liên quán về vảy cá, các nhà khoa học đã phát hiện ra da ếch cũng là một nguồn cung collagen dồi dào. Trợ lý giáo sư Cleo Choong cho biết: “Thành quả nghiên cứu của chúng tôi đã biến vảy cá và da ếch, những thứ thường bị bỏ đi, thành một nguồn thay thế collagen hữu ích.”

Nguồn tham khảo: https://www.news-medical.net/news/20180312/NTU-scientists-find-potential-biomedical-uses-for-fish-scale-derived-collagen.aspx