CƠ SỞ DỮ LIỆU KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ TỈNH NGHỆ AN
Tách chiết Collagen từ vảy cá nước ngọt
Từ nguồn vảy cá nước ngọt thu được từ các chợ dân sinh, TS. Nguyễn Thúy Chinh và các cộng sự tại Viện Kỹ thuật nhiệt đới (Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam) đã tách chiết và thu được collagen sạch, an toàn làm nguồn vật liệu đầu giúp cầm máu vết thương, tái tạo mô và bào chế thuốc hỗ trợ điều trị bệnh gout.
Collagen từ lâu đã được sử dụng rộng rãi trong các ứng dụng y sinh. Tuy nhiên, hầu hết các sản phẩm phổ biến trên thị trường đều có nguồn gốc từ động vật có vú như lợn, bò và cừu. Ứng dụng lâm sàng của các vật liệu này lâu nay vẫn có phần bị hạn chế do những ảnh hưởng từ quan điểm tôn giáo, văn hóa liên quan đến vật liệu có nguồn gốc từ động vật có vú. Ngoài ra, các lo ngại về nguy cơ lây bệnh truyền nhiễm từ động vật có vú cũng khiến quy trình kiểm tra xử lý phức tạp, nghiêm ngặt.
Trên thế giới, các nhà khoa học cũng đã có nhiều công trình về việc tách chiết collagen từ vảy cá. Điển hình là năm 2018, các nhà khoa học đến từ Đại học Công nghệ Nanyang, Singapore (NTU Singapore) công bố collagen được tách chiết từ vảy cá vược, cá ngừ và cá rô phi có thể đem lại nhiều tiềm năng trong việc điều trị và chữa lành vết thương. “Cái khác của chúng tôi là sử dụng vảy của các loài cá chép nước ngọt có nguồn gốc từ Việt Nam, không phải cá nước mặn hay nước lợ như các nghiên cứu đã có. Không chỉ sự đa dạng sinh học ở mỗi nơi sẽ tác động đến sự trưởng thành của cá nước ngọt theo những cách khác nhau mà ở những nhiệt độ khác nhau cũng dẫn đến thành phần và cấu tạo của vảy cá khác nhau”– TS. Nguyễn Thúy Chinh giải thích.
Bên cạnh đó, nhóm nghiên cứu cũng đặt ra mục tiêu sử dụng collagen thu được như chất mang ứng dụng trong việc điều trị giảm axit uric trong máu và dùng làm vật liệu tái tạo mô và chữa lành vết thương. Từ hỗn hợp vảy cá thu được từ các chợ dân sinh ở Hà Nội, Vĩnh Phúc… nhóm nghiên cứu tiến hành việc rửa sạch, phơi khô rồi ngâm trong kiềm để loại bỏ chất béo trên bề mặt. Lớp vảy cá thu từ quá trình trên được ngâm trong dung dịch hỗn hợp acid bazơ trong 8 giờ bằng máy khuấy cơ học kết hợp khuấy siêu âm tốc độ cao để loại bỏ protein và tạp chất. Để tách khoáng chất khỏi vảy cá, nhóm nghiên cứu tiếp tục ngâm hỗn hợp thu được vào axit theo tỷ lệ thể tích 1:2 rồi khuấy bằng máy cơ học trong 20 phút.
Tiếp tục đưa vảy cá ngâm dung dịch axit axetic trong 24 giờ bằng máy khuấy cơ học kết hợp khuấy siêu âm tốc độ cao. Lọc thu được dung dịch collagen trong axit axetic. Thêm NaCl rắn vào dung dịch trên và tiến hành làm lạnh để thu collagen rồi chiết bằng phễu chiết. Collagen thô tiếp tục được hòa tan trong axit axetic, kết tinh lần hai bằng NaCl rắn rồi tiến hành thẩm tích bằng màng thẩm tích trong 48 giờ để thu collagen tinh khiết dạng gel. Nếu muốn làm khô, đưa collagen gel vào nhiệt độ 200 độ C sẽ thu được collagen dạng màng khô, xốp, màu trắng ngà.
Một trong những phát hiện của nhóm nghiên cứu trong quá trình tách chiết là việc tách chiết collagen từ vảy cá hoàn toàn bị ảnh hưởng bởi nhiệt độ. Ở giai đoạn đầu tiên khi tiến hành tách chiết trong điều kiện nhiệt độ thường, nhóm nghiên cứu thường rơi vào hoàn cảnh “lúc tách được lúc không” hoặc chất lượng các mẻ không đồng đều. Quan sát các thí nghiệm, nhóm nghiên cứu nhận thấy, khi tách chiết vào mùa đông thì lượng collagen thu được cao hơn mùa hè. Do nhiệt độ mùa hè cao hơn nên hầu hết collagen chuyển thành gelatin, dẫn đến hiệu suất thấp, có mẻ không thu được collagen.
Collagen thu được có cấu trúc dạng sợi, đường kính sợi 0,5-1 micromet, các sợi collagen tập trung thành bó sợi, kích thước 2,5-4 micromet. Đại diện nhóm nghiên cứu cho biết, đây là đặc trưng của collagen loại 1, loại collagen phổ biến trong cơ thể người và rất quan trọng cho việc chữa lành vết thương, tạo độ co giãn, đàn hồi và giữ sự liên kết giữa các mô với nhau.
Từ collagen dạng gel thu được, nhóm nghiên cứu tiến hành phối trộn với hoạt chất ginsenoside Rb1 - một hợp chất hóa học thuộc họ ginsenoside được tìm thấy trong chi thực vật Panax, có tác dụng chống viêm, chống dị ứng và polyphenol từ trà hoa vàng rồi đưa vào xilanh của thiết bị in 3D để in thành màng sản phẩm có thể dán lên vết thương.
Thử nghiệm trên chuột được tiến hành tại Học viện Quân y, kết quả thu được khiến nhóm nghiên cứu nhận thấy hiệu quả rõ rệt của collagen thu được từ vảy cá. Cụ thể, với nhóm chỉ dùng gạc thường thì nhóm chuột được sử dụng gạc màng collagen, thời gian cầm máu giảm một nửa, trong khi đó, với cùng một kích thước vết thương, sau bảy ngày, nhóm sử dụng màng collagen có diện tích vết thương nhỏ hơn khoảng 8% so với nhóm chỉ sử sử dụng gạc thông thường.
Với thử nghiệm sử dụng collagen từ vảy cá làm chất mang allopurinol giúp định hướng ứng dụng điều trị giảm axit uric trong máu, tác nhân gây bệnh gout, nhóm nghiên cứu cũng nhận được kết quả khả quan. Sau 24 tiếng, thử nghiệm trên ba nhóm chuột: nhóm chỉ uống nước muối sinh lý, nhóm dùng allopurinol không có collagen làm chất mang và nhóm dùng allopurinol có collagen làm chất mang, kết quả cho thấy, nồng độ axit uric trong máu của nhóm dùng allopurinol có collagen làm chất mang thấp nhất, thấp hơn khoảng 14% so với nhóm dùng allopurinol không có collagen làm chất mang và thấp hơn khoảng 23% so với nhóm chỉ dùng nước muối sinh lý.
Hiện nhóm nghiên cứu đang hoàn thiện đề tài để có thể kết hợp với doanh nghiệp hướng tới việc phát triển một sản phẩm giúp cầm máu từ vật liệu này./.
Collagen từ lâu đã được sử dụng rộng rãi trong các ứng dụng y sinh. Tuy nhiên, hầu hết các sản phẩm phổ biến trên thị trường đều có nguồn gốc từ động vật có vú như lợn, bò và cừu. Ứng dụng lâm sàng của các vật liệu này lâu nay vẫn có phần bị hạn chế do những ảnh hưởng từ quan điểm tôn giáo, văn hóa liên quan đến vật liệu có nguồn gốc từ động vật có vú. Ngoài ra, các lo ngại về nguy cơ lây bệnh truyền nhiễm từ động vật có vú cũng khiến quy trình kiểm tra xử lý phức tạp, nghiêm ngặt.
Trên thế giới, các nhà khoa học cũng đã có nhiều công trình về việc tách chiết collagen từ vảy cá. Điển hình là năm 2018, các nhà khoa học đến từ Đại học Công nghệ Nanyang, Singapore (NTU Singapore) công bố collagen được tách chiết từ vảy cá vược, cá ngừ và cá rô phi có thể đem lại nhiều tiềm năng trong việc điều trị và chữa lành vết thương. “Cái khác của chúng tôi là sử dụng vảy của các loài cá chép nước ngọt có nguồn gốc từ Việt Nam, không phải cá nước mặn hay nước lợ như các nghiên cứu đã có. Không chỉ sự đa dạng sinh học ở mỗi nơi sẽ tác động đến sự trưởng thành của cá nước ngọt theo những cách khác nhau mà ở những nhiệt độ khác nhau cũng dẫn đến thành phần và cấu tạo của vảy cá khác nhau”– TS. Nguyễn Thúy Chinh giải thích.
Bên cạnh đó, nhóm nghiên cứu cũng đặt ra mục tiêu sử dụng collagen thu được như chất mang ứng dụng trong việc điều trị giảm axit uric trong máu và dùng làm vật liệu tái tạo mô và chữa lành vết thương. Từ hỗn hợp vảy cá thu được từ các chợ dân sinh ở Hà Nội, Vĩnh Phúc… nhóm nghiên cứu tiến hành việc rửa sạch, phơi khô rồi ngâm trong kiềm để loại bỏ chất béo trên bề mặt. Lớp vảy cá thu từ quá trình trên được ngâm trong dung dịch hỗn hợp acid bazơ trong 8 giờ bằng máy khuấy cơ học kết hợp khuấy siêu âm tốc độ cao để loại bỏ protein và tạp chất. Để tách khoáng chất khỏi vảy cá, nhóm nghiên cứu tiếp tục ngâm hỗn hợp thu được vào axit theo tỷ lệ thể tích 1:2 rồi khuấy bằng máy cơ học trong 20 phút.
Tiếp tục đưa vảy cá ngâm dung dịch axit axetic trong 24 giờ bằng máy khuấy cơ học kết hợp khuấy siêu âm tốc độ cao. Lọc thu được dung dịch collagen trong axit axetic. Thêm NaCl rắn vào dung dịch trên và tiến hành làm lạnh để thu collagen rồi chiết bằng phễu chiết. Collagen thô tiếp tục được hòa tan trong axit axetic, kết tinh lần hai bằng NaCl rắn rồi tiến hành thẩm tích bằng màng thẩm tích trong 48 giờ để thu collagen tinh khiết dạng gel. Nếu muốn làm khô, đưa collagen gel vào nhiệt độ 200 độ C sẽ thu được collagen dạng màng khô, xốp, màu trắng ngà.
Một trong những phát hiện của nhóm nghiên cứu trong quá trình tách chiết là việc tách chiết collagen từ vảy cá hoàn toàn bị ảnh hưởng bởi nhiệt độ. Ở giai đoạn đầu tiên khi tiến hành tách chiết trong điều kiện nhiệt độ thường, nhóm nghiên cứu thường rơi vào hoàn cảnh “lúc tách được lúc không” hoặc chất lượng các mẻ không đồng đều. Quan sát các thí nghiệm, nhóm nghiên cứu nhận thấy, khi tách chiết vào mùa đông thì lượng collagen thu được cao hơn mùa hè. Do nhiệt độ mùa hè cao hơn nên hầu hết collagen chuyển thành gelatin, dẫn đến hiệu suất thấp, có mẻ không thu được collagen.
Collagen thu được có cấu trúc dạng sợi, đường kính sợi 0,5-1 micromet, các sợi collagen tập trung thành bó sợi, kích thước 2,5-4 micromet. Đại diện nhóm nghiên cứu cho biết, đây là đặc trưng của collagen loại 1, loại collagen phổ biến trong cơ thể người và rất quan trọng cho việc chữa lành vết thương, tạo độ co giãn, đàn hồi và giữ sự liên kết giữa các mô với nhau.
Từ collagen dạng gel thu được, nhóm nghiên cứu tiến hành phối trộn với hoạt chất ginsenoside Rb1 - một hợp chất hóa học thuộc họ ginsenoside được tìm thấy trong chi thực vật Panax, có tác dụng chống viêm, chống dị ứng và polyphenol từ trà hoa vàng rồi đưa vào xilanh của thiết bị in 3D để in thành màng sản phẩm có thể dán lên vết thương.
Thử nghiệm trên chuột được tiến hành tại Học viện Quân y, kết quả thu được khiến nhóm nghiên cứu nhận thấy hiệu quả rõ rệt của collagen thu được từ vảy cá. Cụ thể, với nhóm chỉ dùng gạc thường thì nhóm chuột được sử dụng gạc màng collagen, thời gian cầm máu giảm một nửa, trong khi đó, với cùng một kích thước vết thương, sau bảy ngày, nhóm sử dụng màng collagen có diện tích vết thương nhỏ hơn khoảng 8% so với nhóm chỉ sử sử dụng gạc thông thường.
Với thử nghiệm sử dụng collagen từ vảy cá làm chất mang allopurinol giúp định hướng ứng dụng điều trị giảm axit uric trong máu, tác nhân gây bệnh gout, nhóm nghiên cứu cũng nhận được kết quả khả quan. Sau 24 tiếng, thử nghiệm trên ba nhóm chuột: nhóm chỉ uống nước muối sinh lý, nhóm dùng allopurinol không có collagen làm chất mang và nhóm dùng allopurinol có collagen làm chất mang, kết quả cho thấy, nồng độ axit uric trong máu của nhóm dùng allopurinol có collagen làm chất mang thấp nhất, thấp hơn khoảng 14% so với nhóm dùng allopurinol không có collagen làm chất mang và thấp hơn khoảng 23% so với nhóm chỉ dùng nước muối sinh lý.
Hiện nhóm nghiên cứu đang hoàn thiện đề tài để có thể kết hợp với doanh nghiệp hướng tới việc phát triển một sản phẩm giúp cầm máu từ vật liệu này./.
Tác giả bài viết: Minh Anh
Tags: nước ngọt
Ý kiến bạn đọc
Bạn cần đăng nhập với tư cách là Thành viên chính thức để có thể bình luận
