Siêu vật liệu từ tơ nhện, da người

Một nhóm nghiên cứu Hà Lan đang phát triển siêu vật liệu đặc biệt, kết hợp tơ nhện với da người, mở ra hướng ứng dụng mới trong bảo vệ cơ thể và y học tái tạo. Nhà sinh học tế bào Abdoelwaheb El Ghalbzouri hợp tác cùng nghệ sĩ Jalila Essaïdi để tạo ra loại tơ tổng hợp có cấu trúc khác thường này. Kết quả ban đầu cho thấy vật liệu có thể làm giảm sức xuyên phá của đạn súng trường xuống còn một nửa, so với khả năng xuyên phá ban đầu. Điểm gây chú ý nằm ở độ bền nổi bật của tơ nhện, vốn được Abdoelwaheb El Ghalbzouri đánh giá chắc gấp ba lần vật liệu Kevlar dùng phổ biến trong áo chống đạn. Một chiếc áo cần tới 33 lớp Kevlar có thể chỉ cần ba lớp tơ nhện để đạt khả năng bảo vệ tương đương, theo thông tin từ nhóm nghiên cứu. So sánh này cho thấy tơ nhện có thể giúp giảm đáng kể số lớp vật liệu, đồng thời tạo ra những thiết kế bảo hộ gọn nhẹ hơn trong tương lai. Tuy nhiên, dự án không chỉ hướng tới việc chế tạo áo chống đạn, bởi hỗn hợp tơ nhện và da người còn được nghiên cứu cho các ứng dụng điều trị tổn thương trên cơ thể. Khi được tích hợp vào vùng da bị phỏng, vật liệu được cho là có thể thúc đẩy quá trình hình thành da non và giúp hạn chế sẹo sau tổn thương. Đặc tính này đặc biệt đáng chú ý với bệnh nhân bỏng, những người thường phải trải qua quá trình điều trị kéo dài và chịu nhiều di chứng trên da. Jalila Essaïdi cho biết hỗn hợp giữa tơ nhện và da người cứng cáp, khỏe hơn da người thông thường, nhờ sự kết hợp giữa các lớp mô sinh học cùng những sợi tơ bền chắc. Các lớp tơ nhện được lồng ghép với da cho phép tạo ra những lớp mô lớn hơn, qua đó mở rộng khả năng sử dụng trong những tổn thương có diện tích rộng. Cách tiếp cận này biến tơ nhện từ vật liệu tự nhiên quen thuộc thành thành phần có thể hỗ trợ xây dựng những cấu trúc mô mới. Theo hãng tin Reuters, tiềm năng của tơ nhện còn trải rộng sang quá trình tái tạo xương, sụn và dây chằng, bên cạnh những ứng dụng y tế đã được nhắc đến. Tính đàn hồi cùng độ dẻo dai khiến vật liệu này phù hợp với một số loại chỉ khâu phẫu thuật, nơi độ bền và khả năng chịu lực đều rất quan trọng. Những đặc điểm đó giúp tơ nhện được quan tâm không chỉ vì khả năng chống đạn, mà còn vì triển vọng hỗ trợ cơ thể phục hồi sau tổn thương. Trong lĩnh vực vật liệu tổng hợp, nhà hóa học người Đức Thomas Scheibel cũng đang phát triển một loại tơ nhện nhân tạo dành cho nhiều mục đích khác nhau. Sản phẩm của ông có thể được dùng làm kem phủ lên bề mặt da trong quá trình cấy ghép, đồng thời hướng tới ngành dệt may và sản xuất phụ tùng ô tô. Cách mở rộng phạm vi ứng dụng cho thấy tơ nhện nhân tạo có thể trở thành nền tảng vật liệu đa năng, thay vì chỉ phục vụ một lĩnh vực riêng biệt. Thomas Scheibel nhận xét tơ nhện không chỉ dẻo hơn cao su, mà còn bền hơn thép, một sự kết hợp hiếm thấy giữa độ mềm dẻo và khả năng chịu lực. Tuy vậy, đặc tính ấn tượng trong phòng thí nghiệm chưa đồng nghĩa sản phẩm có thể nhanh chóng xuất hiện rộng rãi trên thị trường. Các nhà nghiên cứu vẫn phải giải quyết nhiều vấn đề liên quan tới quy trình sản xuất, khả năng mở rộng và mức độ ổn định của vật liệu. Thách thức lớn nhất hiện nay là thương mại hóa sáng chế, bởi chi phí tạo ra tơ nhện tổng hợp khó có thể thấp như sợi ni lông. Nếu giá thành không được kiểm soát, những ứng dụng trong áo chống đạn, điều trị bỏng, phẫu thuật, dệt may và công nghiệp ô tô sẽ khó tiếp cận quy mô lớn. Dù vậy, sự kết hợp giữa tơ nhện và da người vẫn cho thấy vật liệu sinh học có thể tạo ra hướng đi mới, khi độ bền, tính đàn hồi và khả năng hỗ trợ tái tạo cùng xuất hiện trong một sản phẩm.