Hãy tưởng tượng một thế giới khi mà tiêm vắc - xin không còn gây đau đớn và có thể trực tiếp áp dụng tại nhà, và thậm chí có thể đẩy lùi được các căn bệnh truyền nhiễm như cảm cúm và HIV.
Vật liệu sinh học là gì?
Theo Viện Kỹ Thuật Sinh Học và Ảnh Y Sinh Quốc Gia thuộc Viện Y tế Quốc gia Hoa Kỳ: "Vật liệu sinh học là bất kì vật liệu tự nhiên hoặc tổng hợp có thể được sử dụng trong thuốc nhằm hổ trợ, tăng cường hoặc thay thế các mô bị tổn thương hoặc chức năng sinh học thay đổi".
Vật liệu sinh học có thể được tìm thấy khắp mọi nơi, từ dạng kính, gốm, nhựa, kim loại và vật liệu từ sinh học như collagen, gelatin hoặc thậm chí từ tế bào hoặc nội tạng.
Với mục đích dùng trong vắc-xin và liệu pháp miễn dịch, vật liệu sinh học có ưu thế hơn vì nó có thể hoạt động ở cấp vi mô.
Theo Giáo sư Bromberg và Jewell: "Một số nhóm vật liệu sinh học gồm: (i) hạt nano (NPs) và vi hạt (MPs) được tạo thành từ polymer hoặc lipid có thể kết hợp hoặc truyền vào trong tế bào miễn dịch; (ii) được sử dụng để làm scaffold ổn định hoặc tự hủy được sử dụng trong cấy ghép; (iii) các thiết bị như mảng vi kim nhắm đến các tế bào miễn dịch dưới da".
Khi các vật liệu sinh học được áp dụng nhiều trong y học hiện đại như việc áp dụng trong van tim và cấy ghép thì nó cũng có thể được dùng để phát triển vắc-xin và liệu pháp tự miễn dịch.
Ngoài ra, Giáo sư Jewell và Bromberg cũng chỉ ra một vài hướng nghiên cứu mới như chúng ta cần tìm hiểu làm cách nào vắc-xin được giải phóng nhanh hơn, ngăn cản quá trình phân hủy do enzyme và môi trường khác nghiệt khác như a-xít dạ dày, và những cách giúp hệ miễn dịch phản ứng.
Ảnh minh họa
Cuộc chiến với bệnh truyền nhiễm
Khi chúng ta nghĩ đến vắc - xin, thường chúng ta cũng liên tưởng đến các bệnh truyền nhiễm. Hầu hết các loại vắc-xin ngày nay đều chứa hai thành phần: một phần của vi sinh truyền nhiễm hoặc kháng thể và một tá chất giúp kích thích hệ miễn dịch.
Một trong những loại tá chất phổ biến dùng trong vắc-xin là kim loại nhôm. Tuy nhiên, vật liệu sinh học có thể là tá chất thế hệ tiếp theo vì ngoài việc giúp vận chuyển, chúng có giúp "châm ngòi" cho các phản ứng miễn dịch.
Ảnh minh họa
Tiêu diệt các tế bào ung thư
Trong liệu pháp chống ung thư, chúng ta cần biết được chính xác mục tiêu cần tiêu diệt. Làm cách nào vắc-xin có thể tìm và tiêu diệt đúng loại tế bào ung thư trong vô vàng tế bào và cơ quan nội tạng khác nhau?
Vật liệu sinh học có thể giúp theo nhiều cách sau đây:
Chúng có thể kết hợp với một tín hiệu như là một phân tử đặc trưng cho tế bào ung thư. Khi ấy, vật liệu sinh học tìm đến các tế bào mang các phân tử khớp với chúng (giống như quy tắc ổ khóa và chìa khóa) và truyền liệu pháp hóa học để tiêu diệt tế bào ung thư. Bằng cách tập trung tiêu diệt các tế bào khối u, tác dụng phụ của liệu pháp hóa học có thể được giảm đáng kể.
Ngoài ra, vật liệu sinh học cũng có thể sử dụng chính khả năng của cơ thể để chống lại tế bào ung thư. Bằng cách kết hợp vật liệu sinh học với tế bào miễn dịch – đặc biệt tế bào T có thể nhận biết được tế bào ung thư. Hơn nữa, một vài nghiên cứu còn có thể cải thiện phản ứng chống tế bào ung thư của tế bào T.
Trong khi ấy, các vi kim có thể được sử dụng để chuyển các phân tử vào da để kích hoạt quần thể tế bào T để chống lại ung thư hắc tố - một loại ung thư da phổ biến.
Ảnh minh họa
Cuộc chiến với bệnh tự miễn dịch
Vắc-xin chống lại bệnh truyền nhiễm và ung thư hoạt động bằng cách củng cố và ổn định các phản ứng miễn dịch chống viêm. Trái ngược với điều đó, bệnh tự miễn dịch (như bệnh đa xơ cứng (MS), dị ứng và phản ứng của cơ thể đối với nội tạng được cấy ghép) khiến cơ thể kích thích hệ miễn dịch của bản thân.
Do đó, vật liệu sinh học được sử dụng nhằm kìm hãm hoặc chuyển hướng cách thức hoạt động của hệ miễn dịch.
Trong một mô hình thí nghiệm, vật liệu sinh học được sử dụng để truyền tự kháng thể hoặc kháng thể mà người có bệnh tự miễn dịch thường xuyên phản ứng, để chuyển các phản ứng miễn dịch từ dạng tấn công sang kháng miễn dịch.
Hiện nay, quy trình điều trị dị ứng đã được thiết lập thành công trên thế giới. Tuy nhiên, nhiều liệu pháp miễn dịch điều trị di ứng cần sử dụng nhiều lần tiêm (khoảng 3 lần mỗi tuần trong giai đoạn đầu tiên). Và quy trình này có thể mất vài năm để hoàn thành.
Ảnh minh họa
Cuộc chiến của vắc-xin và liệu pháp miễn dịch trong năm 2018
Giáo sư Bromberg và Jewell cho biết: "Mặc dù vắc-xin và liệu pháp miễn dịch có nhiều ưu thế, tuy nhiên chúng ta cần nhiều nghiên cứu hơn nữa để có thể kiểm soát các phản ứng miễn dịch gây ra bởi bệnh truyền nhiễm, ung thư và bệnh tự miễn dịch".
Một vài liệu pháp đã được thử nghiệm trên con người. Tuy nhiên chính xác hệ miễn dịch của chúng ta phản ứng như thế nào đối với vật liệu sinh học cần được nghiên cứu nhiều hơn nữa.
Giáo sư Bromberg và Jewell kết luận rằng: "Vật liệu sinh học có thể giúp kiểm soát tốt các phản ứng với kháng thể, tá chất hoặc chất điều chỉnh miễn dịch để có thể chữa trị các mô hoặc quần thể tế bào hoặc làm thay đổi tế bào miễn dịch hoặc tác nhân gây bệnh".
*Theo Medical News Today
Xem thêm:
Bài tập thể dục trong 7 phút để thoát khỏi cơn đau lưng