Thu nhận và xử lý ngà răng người làm giá thể nuôi cấy tế bào gốc

  • Số trang: 85 |
  • Loại file: PDF |
  • Lượt xem: 11 |
  • Lượt tải: 0
nhattuvisu

Đã đăng 26946 tài liệu

Mô tả:

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN  NGUYỄN THỊ NHẬT UYÊN THU NHẬN VÀ XỬ LÝ NGÀ RĂNG NGƯỜI LÀM GIÁ THỂ NUÔI CẤY TẾ BÀO GỐC TỦY RĂNG NGƯỜI Chuyên ngành: Sinh lý động vật Mã số: 60 42 30 LUẬN VĂN THẠC SĨ SINH HỌC HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS. TRẦN LÊ BẢO HÀ THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH – 2012 LỜI CẢM ƠN Luận văn tốt nghiệp này là thành quả của những năm học tập, nghiên cứu cùng với sự quan tâm, chia sẻ nhiệt tình của gia đình, thầy cô và bạn bè. Nếu không có sự giúp đỡ và động viên của nhiều người có lẽ tôi khó hoàn thành tốt luận văn này. Trước tiên tôi xin chân thành cảm ơn TS. Trần Lê Bảo Hà, đã tận tình hướng dẫn, góp ý và động viên tôi trong quá trình thực hiện luận văn tốt nghiệp. Tôi xin gởi lời cảm ơn đến Ths. Phan Kim Ngọc, người đã tạo mọi điều kiện tốt nhất về vật chất lẫn tinh thần để tôi học tập và nghiên cứu tại PTN Nghiên cứu và Ứng dụng Tế bào gốc, trường Đại học Khoa học Tự nhiên Tp.HCM. Tôi xin cảm ơn chị Tuyền, các bạn Giang, Xuân và các em Vũ, Quân, Hương, Hằng đã luôn sát cánh cùng tôi trong thời gian thực hiện đề tài. Lời cảm ơn cuối cùng, tôi xin gởi đến ngoại, cha mẹ và em gái đã hết lòng quan tâm và tạo điều kiện để tôi hoàn thành luận văn này. Tp Hồ Chí Minh, 02/2012 Nguyễn Thị Nhật Uyên i MỤC LỤC Trang Bìa chính Bìa phụ Lời cảm ơn Mục lục ............................................................................................................ i Danh mục từ viết tắt ......................................................................................... iv Danh mục bảng và đồ thị .................................................................................. vi Danh mục hình ................................................................................................. vii ĐẶT VẤN ĐỀ ................................................................................................. 1 Chương 1. TỒNG QUAN TÀI LIỆU 1.1. Kỹ nghệ mô ............................................................................................... 3 1.1.1. Giá thể ba chiều ................................................................................. 3 1.1.1.1. Các đặc tính của giá thể ba chiều................................................ 4 1.1.1.2. Nguyên liệu thiết kế giá thể ........................................................ 4 1.1.2. Tế bào trong kỹ nghệ mô ................................................................... 4 1.1.3. Khả năng tương tác của tế bào với giá thể ......................................... 5 1.1.3.1. Sự bám dính ............................................................................... 5 1.1.3.2. Sự di chuyển .............................................................................. 5 1.1.3.3. Sự tăng trưởng và biệt hóa.......................................................... 6 1.1.4. Giá thể dùng trong nha khoa . ............................................................. 8 1.2. Ngà răng .................................................................................................... 11 1.2.1. Cấu trúc ngà răng ............................................................................... 12 1.2.2. Thành phần cấu tạo và các đặc tính của ngà răng ................................ 13 1.2.2.1. Thành phần hữu cơ..................................................................... 13 1.2.2.2. Thành phần vô cơ ....................................................................... 14 1.2.2.3. Đặc tính của ngà răng ................................................................. 14 1.2.3. Giá thể ngà răng ................................................................................. 15 1.3. Tế bào gốc trong mô tủy răng .................................................................. 15 ii 1.4. Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước ............................................. 16 1.4.1. Tình hình nghiên cứu ngoài nước ....................................................... 16 1.4.2. Tình hình nghiên cứu trong nước ........................................................ 18 Chương 2. VẬT LIỆU – PHƯƠNG PHÁP 2.1. Vật liệu ..................................................................................................... 19 2.1.1. Mẫu vật ............................................................................................. 19 2.1.2. Dụng cụ và thiết bị ............................................................................ 20 2.1.3. Hóa chất ............................................................................................ 21 2.2. Phương pháp ............................................................................................. 24 2.2.1. Sơ đồ quy trình thí nghiệm tổng quát .................................................. 24 2.2.2. Tạo giá thể từ ngà răng người ............................................................ 25 2.2.3. Qui trình nuôi cấy tế bào tủy răng người............................................. 26 2.2.3.1. Nuôi cấy sơ cấp ........................................................................ 26 2.2.3.2. Phương pháp cấy chuyền tế bào tủy răng .................................. 27 2.2.4. Đánh giá tế bào tủy răng thu được ...................................................... 28 2.2.4.1. Phương pháp xác định kiểu hình miễn dịch ............................... 28 2.2.4.2. Khảo sát sự tăng trưởng của tế bào thu được từ mảnh mô ......... 28 2.2.5. Khảo sát sự bám dính và tăng sinh của tế bào tủy răng trên giá thể ngà đã xử lý ................................................................................................. 29 2.2.5.1. Phương pháp đưa tế bào lên giá thể........................................... 29 2.2.5.2. Phương pháp MTT.................................................................... 30 2.2.5.3. Phương pháp SEM .................................................................... 31 Chương 3. KẾT QUẢ - BIỆN LUẬN 3.1. Thu nhận và xử lý giá thể từ mô ngà răng người .................................... 32 3.1.1. Thu nhận các mẫu ngà từ thân răng người .......................................... 32 3.1.2. Đánh giá kết quả xử lí bề mặt của giá thể ngà răng ............................. 32 3.2. Kết quả nuôi cấy tế bào gốc từ tủy răng người ....................................... 36 3.2.1. Kết quả nhuộm Hematoxylin – Eosin (H&E) mô tủy răng. ................. 36 3.2.2. Kết quả nuôi cấy sơ cấp ...................................................................... 37 iii 3.2.3. Kết quả cấy chuyền tế bào .................................................................. 40 3.3. Kết quả đánh giá tế bào thu được từ tủy răng. ....................................... 41 3.3.1. Sự biểu hiện một số marker của tế bào gốc trung mô. ......................... 41 3.3.2. Kết quả đánh giá sự tăng sinh của tế bào trên bề mặt nuôi cấy ............ 42 3.4. Kết quả khảo sát sự tăng sinh của tế bào tủy răng trên bề mặt giá thể.. 44 3.5. Khả năng bám của tế bào gốc tuỷ răng trên giá thể................................ 46 Chương 4. KẾT LUẬN – KIẾN NGHỊ Kết luận ...................................................................................................... 48 Kiến nghị .................................................................................................... 48 Danh mục công trình của tác giả ...................................................................... viii Tài liệu tham khảo ............................................................................................ ix Phụ lục .............................................................................................................. iv DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT BMPs Bone morphogenetic proteins DFCs Dental follicle cells DMEM Dullbecco Modification of Eagle’s Medium DMSO Dimethyl sulfoxide DPCs Dental Pulp Cells DPSCs Dental Pulp Stem Cells ECM Extra Cellular Matrix EDTA Ethylene Diaminetertraacetid Acid EGF Epithelial Growth Factor FBS Fetal Bovine Serum FGF Fibroblast Growth Factor g Gram HE Haematoxylin Eosin l Litre mg Miligram ml Mililitre mm Milimetre NaCl Sodium Chlorite NaOCl Sodium Hypochlorite NCPs Non – collagenous proteins hTDM Hunan treated dentin matrix PBS Phosphatev - Buffered Saline PDL Periodontal ligament SEM Scanning Electron Microscope HA Hydroxyapatite TCP Tricalcium phosphate TGF-β Transforming Growth Factor-β v WNTs Wingless- and int-related proteins μl Microlitre μm Micrometre vi DANH MỤC BẢNG VÀ ĐỒ THỊ Trang Bảng 2.1. Danh sách các dụng cụ sử dụng ........................................................ 20 Bảng 2.2. Danh sách các thiết bị sử dụng.......................................................... 21 Đồ thị 3.1. Đường cong tăng trưởng của tế bào tủy răng người nuôi cấy ở lần cấy chuyền thứ 3 ................................................................................................ 42 Đồ thị 3.2. Biểu diễn sự tương quan giữa mật độ quang (OD) với các mốc thời gian nuôi cấy ..................................................................................................... 45 vii DANH MỤC HÌNH Trang Hình 1.1. Các nhân tố trong kĩ nghệ mô............................................................ 3 Hình 1.2. Ba yếu tố quan trọng cho kỹ nghệ mô trong nha khoa: tín hiệu cho sự phát triển, tế bào gốc và khung nâng đỡ của chất nền ngoại bào ................ 8 Hình 1.3. Ngà răng – tủy hình thành phức hợp với định hướng tối ưu cho các ứng dụng lâm sang của liệu pháp tái sinh .......................................................... 9 Hình 1.4. Nguyên bào ngà và ống ngà .............................................................. 13 Hình 1.5. Hình dạng ống ngà ........................................................................... 13 Hình 1.6. Bề mặt ngà chưa xử lý dưới SEM ...................................................... 15 Hình 2.1. Mẫu răng người sau khi thu nhận ...................................................... 19 Hình 2.2. Cách cắt răng tạo hình mẫu ngà........................................................ 25 Hình 2.3. Nguyên tắc phương pháp MTT .......................................................... 30 Hình 3.1. Mẫu ngà thu nhận để làm thí nghiệm sau khi xử lý ............................ 32 Hình 3.2. Mẫu chứng bề mặt ngà chưa xử lý ..................................................... 33 Hình 3.3. Bề mặt ngà xử lý bằng EDTA / Axit Citric ......................................... 33 Hình 3.4. Mô tủy răng sau khi nhuộm H&E (100X) .......................................... 36 Hình 3.5. Mô tủy răng sau khi nhuộm H&E (200X) .......................................... 36 Hình 3.6. Quần thể tế bào sau khi thu nhận ...................................................... 37 Hình 3.7. Quần thể tế bào sau 5ngày nuôi cấy. ............................................... 38 Hình 3.8. Quần thể tế bào sau 14 ngày nuôi cấy ............................................... 39 Hình 3.9. Quần thể tế bào sau 21 ngày nuôi cấy ............................................... 39 Hình 3.10. Quần thể tế bào sau 4 ngày (a) và sau 15 ngày (b) cấy chuyền ........ 40 Hình 3.11. Kết quả phân tích sự biểu hiện một số marker của tế bào tủy răng sau 3 lần cấy chuyền.......................................................................................... 41 Hình 3.12. Giá thể ngà sau khi ủ hóa chất MTT: a) Giá thể không có tế bào, (b) Giá thể có tế bào .......................................................................................... 44 Hình 3.13. Tế bào bám trên giá thể xử lý bằng EDTA / Axit citric (x600).......... 47 Hình 3.14. Tế bào bám trên giá thể xử lý bằng EDTA / Axit citric (x7.000)....... 47 viii DANH MỤC CÔNG TRÌNH CỦA TÁC GIẢ I. BÀI BÁO KHOA HỌC 1. Đoàn Nguyên Vũ, Phạm Trần Hương Trinh, Nguyễn Thị Nhật Uyên, Tô Minh Quân, Phan Kim Ngọc, Trần Lê Bảo Hà, Nguyễn Thị Thư, Đặng Vũ Ngọc Mai, Hoàng Đào Bảo Trâm, Hoàng Tử Hùng, Trịnh Thị Trúc Ly (2011). Nuôi cấy tế bào gốc từ tủy răng người. Tạp chí Công nghệ Sinh học, 9(3), 297-301. 1 ĐẶT VẤN ĐỀ Các bệnh về răng miệng như sâu răng, bệnh lý tủy răng và nha chu là các loại bệnh phổ biến nhất nhưng cũng ít được chú ý, đề phòng nhất ở Việt Nam hiện nay. Trong khi Việt Nam có tới 90% dân số mắc các bệnh về răng miệng. Khác với các bệnh khác, người ta có thể mắc bệnh răng miệng ngay từ lúc mới sinh cho đến khi sắp từ giã cõi đời, bệnh ảnh hưởng lớn đến sức khỏe do không được chăm sóc và điều trị đúng cách, dẫn đến rụng răng, hạn chế khả năng nói và nhai của con người và mất răng sớm, từ đó làm giảm chất lượng cuộc sống. Do tính chất phổ biến với mọi lứa tuổi như vậy mà việc phòng chống và chữa trị các bệnh về răng miệng là một nhiệm vụ có tính xã hội hoá cao. Ngày nay, với sự tiến bộ của công nghệ trong thế kỷ 21, người ta mong đợi sẽ giữ được răng tự nhiên hoặc thay thế răng chức năng trong suốt cuộc đời họ. Các kỹ thuật nha khoa hiện nay như phương pháp trám ống tủy (loại bỏ tủy hư) và cấy ghép răng (implant) giúp tăng tỷ lệ thành công trong việc giữ răng, nhưng răng của nhiều người không phục hồi chức năng hoàn toàn; đồng thời, các phương pháp điều trị này đòi hỏi phải tuân theo những nguyên tắc nghiêm ngặt, kỹ thuật phức tạp, theo dõi và chăm sóc răng định kỳ nên các nhà khoa học trên thế giới đã và đang hướng đến nghiên cứu những phương pháp nhằm tái tạo răng. Đã có nhiều công trình trên thế giới tiến hành nghiên cứu phân lập và nuôi cấy tế bào gốc tủy răng cũng như tạo khung nâng đỡ, dùng để phục hồi tủy răng trong chữa trị mà không cần loại bỏ hoàn toàn tủy răng. Khi đó, tế bào tủy răng đã được nuôi trên giá thể polymer tổng hợp như giá thể alginate, giá thể polymer poly (lactic-co-glycolic) acid, giá thể composite và giá thể polymer tự nhiên dùng trong công nghệ nội nha như collagen. Tuy nhiên, sự phân hủy các polymer tổng hợp, cả trong điều kiện in vitro và in vivo, giải phóng các sản phẩm phụ khiến cho vi môi trường giá thể không lý tưởng cho sự tăng trưởng mô, có hại đến chức năng của tế bào và các polymer tự nhiên có thể gây ra các đáp ứng miễn dịch. Để khắc phục nhược điểm của các giá thể polymer tự nhiên và polymer tổng hợp, hiện nay, các nhà khoa học hướng tới việc sử dụng ngà răng. Ưu điểm của giá 2 thể ngà là giá thể tự nhiên, chi phí thấp, nguồn mẫu thu dồi dào và hỗ trợ sự bám dính, tăng sinh của tế bào gốc tủy răng người. Ngoài ra, giá thể ngà đã được chứng minh có khả năng kích thích tế bào tủy răng người biệt hóa thành nguyên bào ngà in vitro và hình thành nên ngà mới in vivo. Những thành tựu gần đây đã mở ra một triển vọng về xây dựng một quy trình tái tạo mô tủy và hình thành lớp ngà mới, nhằm để tái tạo phức hợp ngà - tủy ứng dụng trong chữa trị nội nha lâm sàng. Với sự phát triển không ngừng và kết hợp của nhiều ngành khoa học, các ứng dụng của kỹ nghệ mô ngày càng phong phú như da, xương, mạch máu, thần kinh và răng. Trong đó, việc lựa chọn giá thể thích hợp là mục tiêu cần thiết để thành công trong việc tạo mô và cơ quan thay thế. Với những tiềm năng ứng dụng to lớn như trên, đề tài luận văn này được tiến hành nhằm mục tiêu “Thu nhận và xử lý ngà răng người làm giá thể nuôi cấy tế bào gốc”. Các kết quả thu được như một bước khởi đầu cho những nghiên cứu sau này trong lĩnh vực chữa trị và phục hồi nha khoa lâm sàng. Mục tiêu chuyên biệt - Thu nhận và xử lý được giá thể từ ngà răng người - Nuôi cấy và nhận diện được tế bào gốc tủy răng người - Đánh giá được sự bám dính và tăng sinh của tế bào tủy răng người trên giá thể ngà đã xử lý. 3 1.1. Kỹ nghệ mô [4], [46] Kỹ nghệ mô là ngành khoa học mới kết hợp nhiều lĩnh vực như sinh học tế bào, khoa học vật liệu, giải phẫu, … để tạo ra các mô, cơ quan có chức năng, sử dụng tế bào sống và một chất nền hay còn gọi là giá thể. Kỹ nghệ mô đã khắc phục những hạn chế của phương pháp điều trị truyền thống bằng cách tạo ra các mô, cơ quan nhân tạo có tính tương hợp sinh học và không gây ra các phản ứng thải loại. Các tế bào được nuôi cấy theo phương pháp truyền thống có thể tăng trưởng tạo lớp đơn nhưng không thể tổ chức thành mô hay cơ quan được. Bởi vì, chúng thiếu các tín hiệu cơ học, tín hiệu điện và các thành phần cấu trúc, hóa học từ thành phần ngoại bào giống như môi trường in vivo (thành phần cấu trúc giống chất nền ngoại bào của mô hay cơ quan). Do đó, để tạo ra mô hay cơ quan nhân tạo phải thỏa mãn những yêu cầu sau: giá thể, tế bào, nhân tố tăng trưởng thích hợp và điều kiện nuôi cấy tối ưu. Trong đó, giá thể là một thành phần rất quan trọng trong kỹ nghệ mô. Hình 1.1. Các nhân tố trong kĩ nghệ mô 1.1.1. Giá thể ba chiều [4] Giá thể là khuôn ngoại bào nhân tạo có cấu trúc lỗ xốp, giúp điều tiết tế bào, hướng dẫn tế bào tăng trưởng và tái tạo mô ba chiều. Sau khi được cấy vào giá thể, các tế bào sẽ bám dính, tăng sinh, biệt hóa và tổ chức tạo mô song song với quá trình tiết ra các chất nền ngoại bào (ECM). Vì thế để tạo ra các mô và cơ quan có 4 hình dạng và kích thước mong muốn, cần chọn lựa giá thể có hình dạng và cấu tạo phù hợp. 1.1.1.1. Các đặc tính của giá thể ba chiều [4] Có cấu trúc lỗ xốp bên trong (đường kính lỗ ít nhất 60-100 m) để cung cấp dưỡng chất, giúp tăng trưởng mô, phân bố các mạch máu…. Có khả năng tự phân hủy sinh học để khi các tế bào tiết các thành phần ngoại bào sẽ thay thế giá thể. Có bề mặt hỗ trợ cho quá trình bám dính, tăng sinh và biệt hóa của tế bào. Có các đặc tính cơ học thích hợp để tương xứng với vùng ghép. Không kích thích bất kỳ phản ứng có hại cho tế bào. Dễ tạo hình dáng và kích thước mong muốn. 1.1.1.2. Nguyên liệu thiết kế giá thể - Các giá thể sinh học: các mô, cơ quan đồng loại, dị loại được sử dụng để tạo giá thể. Các mô, cơ quan được hủy tất cả tế bào và thành phần tế bào, thu bộ khung ECM. - Polymer tổng hợp: các polyester như polyglicolic acid (PGA), polylactic acid (PLA) và các chất đồng trùng hợp (copolymer) của chúng thường được sử dụng để thiết kế các giá thể. - Polymer tự nhiên: các polymer là protein hoặc carbohydrate có nguồn gốc tự nhiên được sử dụng làm giá thể để kích thích sự tăng trưởng của một số dòng tế bào. Collagen là dạng polymer tự nhiên phổ biến nhất thường được sử dụng tạo giá thể ba chiều. 1.1.2. Tế bào trong kỹ nghệ mô Các loại tế bào có thể được sử dụng cho sửa chữa và tái tạo mô bao gồm các tế bào trưởng thành được lấy từ bệnh nhân hoặc các tế bào gốc (trưởng thành hoặc phôi thai) [13]. Trong đó, tế bào gốc là loại tế bào có khả năng tự làm mới và khả năng biệt hóa thành những dạng tế bào chuyên hóa của cơ thể trưởng thành. Thêm nữa, việc sử dụng tế bào gốc có nguồn gốc từ mô trưởng thành tránh được những vấn đề về đạo đức và xã hội trong các ứng dụng nghiên cứu [13]. 5 Tế bào gốc hiện diện trong các mô chuyên biệt như mô xương, mỡ, tụy, gan, máu, tủy răng. Chúng có thể duy trì tính gốc và tiềm năng biệt hóa trong suốt quá trình nuôi cấy tăng sinh. Vì vậy, tế bào gốc trưởng thành được xem là một nguồn tế bào hữu ích cho việc phát triển liệu pháp tế bào. 1.1.3. Khả năng tương tác của tế bào với giá thể 1.1.3.1. Sự bám dính [9] Sự bám dính của tế bào thông qua các thành phần của ECM như fibronectin, vitronectin, collagen hay laminin gắn lên các thụ thể integrin của tế bào. Ở vật liệu thế hệ mới, các thụ thể và trình tự phụ trợ đều được gắn trực tiếp trên vật liệu. Các phân tử ECM này có thể được hấp thu trên bề mặt vật liệu từ môi trường xung quanh. Bề mặt mềm và thấm nước có khả năng hấp thu các protein ngoại bào tốt. Tuy nhiên, vật liệu sử dụng trong kĩ nghệ mô đa số là polymer tổng hợp như polyethylene, polyurethane, polypropylene hoặc polystyrene rất kị nước ở trạng thái chưa biến đổi. Do đó các giá thể ba chiều thường được phủ một lớp dung dịch ECM tự nhiên như matrigel, gelatin, collagen... 1.1.3.2. Sự di chuyển [9] Sự di chuyển của tế bào trên giá thể rất được quan tâm vì chúng đóng vai trò quyết định tính đa dạng của các hiện tượng sinh lý và bệnh lý học, cũng như thành phần giá thể trong kỹ nghệ mô. Hoạt động đó bị chi phối bởi các tác nhân sinh hóa và tương tác tế bào. Sự di chuyển của tế bào được chia thành hai giai đoạn là quá trình dàn trải (bám dính) và chuyển động của tế bào. Dàn trải là một quá trình kết hợp sự bám dính liên tục và sự co thắt có chọn lọc của tế bào. Đầu tiên, tế bào nhô ra các phiến mỏng chứa nhiều vi sợi và bám dính chủ yếu ở phiến nhô ra này. Ở giai đoạn sau, tế bào chất ở chỗ nhô ra cũng được mở rộng, hoàn thiện sự dàn trải tế bào. Nếu tế bào gặp tế bào khác, quá trình ức chế sẽ xảy ra và ngăn chặn sự di chuyển xa hơn của tế bào trong giá thể Một số yếu tố ảnh hưởng đến sự di chuyển tế bào: bề mặt giá thể, độ gồ ghề, trạng thái lỗ của giá thề và gradient trong môi trường nuôi cấy… 6 - Bề mặt giá thể: sự bám dính của tế bào bị tác động bởi các đặc trưng hóa lý của bề mặt rắn nằm bên dưới. Sự dàn trải diễn ra tốt hơn trên bề mặt ưa nước ở cả trường hợp môi trường có hoặc không có huyết thanh. Điều đó cho thấy tính chất thể nền có vai trò quan trọng đối với sự bám dính và dàn trải tế bào thông qua các protein được hấp thu trước. - Trạng thái lỗ: bao gồm kích thước và sự phân bố, chúng có ảnh hưởng trực tiếp lên sự di chuyển của tế bào. Khi kích thước lỗ quá lớn sẽ làm giảm khả năng di chuyển của tế bào, do tế bào không thể dàn trải được và tốn nhiều thời gian hơn cho việc định hướng di chuyển. Ngoài ra, sự phân bố các rãnh giữa các vi lỗ giá thể có tác động mạnh đến sự di động và tính định hướng tế bào. Các rãnh nhỏ, ngay cả các rãnh hẹp 3µm cũng dẫn đến định hướng tế bào. Trong khi đó, các rãnh lớn 120 µm sẽ không còn thấy sự liên kết tế bào. Do đó, điều này đã đưa ra một cơ chế lý sinh mới trong quá trình kiểm soát sự vận động của tế bào bằng những cấu trúc vi ngoại bào. - Nồng độ phân tử trong môi trường: sự di động của tế bào còn được định hướng bằng các nồng độ khác nhau trong môi trường (hóa học, điện, haptotaxis…). Sự cảm ứng đó được gọi là tính hóa hướng động “chemotaxis”. Mặc dù có nhiều loại phân tử hóa học khác nhau như đường, peptide, chất chuyển hóa tế bào, vách tế bào hay màng lipid, nhưng tất cả đều thực hiện một cơ chế chung. Chúng gắn lên các thụ thể bề mặt tế bào, hoạt hóa các con đường truyền tín hiệu nội bào và tổ chức lại bộ xương tế bào. Hiện nay, các nhà khoa học vẫn đang nghiên cứu sâu hơn tính hóa hướng động của tế bào khi tế bào di chuyển trong giá thể, giúp tế bào di chuyển sâu hơn bên trong giá thể nhằm sử dụng hoàn toàn nguồn dinh dưỡng, tăng sinh và biệt hóa tốt hơn. 1.1.3.3. Sự tăng trưởng và biệt hóa Sự tăng sinh và biệt hóa của tế bào trên giá thể phụ thuộc rất nhiều yếu tố như chất liệu, cấu trúc giá thể trong đó quan trọng nhất là các nhân tố biệt hóa. 7 - Chất liệu tạo giá thể: đóng vai trò quyết định khi thiết kế giá thể. Tuy nhiên, người ta nhận thấy nếu có sự kết hợp nhiều loại chất liệu với nhau khi thiết kế giá thể ba chiều dùng để nuôi cấy tế bào hoặc đưa vào cơ thể làm vật ghép thì hoạt tính sinh học sẽ tăng lên và giúp tế bào tăng sinh tốt hơn cũng như vật liệu ghép tốt hơn. Điều này có thể giải thích do thành phần cấu trúc trong các mô là hỗn hợp của rất nhiều loại chất liệu. Sự kết hợp nhiều loại vật liệu tạo ra một khung sườn giống môi trường của tế bào sinh sống, do đó làm tăng quá trình tăng sinh và biệt hóa của tế bào cũng như tạo ra một cấu trúc phù hợp với chức năng mô thay thế [16]. - Cấu trúc giá thể  Kích thước các lỗ trên giá thể không chỉ ảnh hưởng đến sự di chuyển của các tế bào trong giá thể mà cũng ảnh hưởng đến sự biệt hóa và tăng sinh của tế bào. Đặc biệt kích thước lỗ ảnh hưởng trực tiếp đến việc phân phối chất dinh dưỡng và các nhân tố biệt hóa đều khắp giá thể.  Tế bào sẽ biệt hóa nhanh hơn trên giá thể có kích thước lỗ tương đối so với giá thể có kích thước lỗ lớn. Giá thể có kích thước lỗ lớn làm gia tăng tỉ lệ tăng sinh tế bào do đó tế bào không chuyển sang giai đoạn biệt hóa. Như vậy, có thể kết luận độ thông thoáng của vật liệu xốp giúp tế bào tăng sinh mạnh. Tuy vậy, sự thông thoáng quá mức có thể giảm hiệu quả của quá trình biệt hóa do cung cấp nhiều không gian cho tế bào tăng sinh [53]. - Các nhân tố biệt hóa [48]  Giá thể cần được bổ sung các nhân tố tăng trưởng để có được các tính chất sinh học chuyên biệt cho từng loại tế bào. Chất tăng trưởng có thể tồn tại tự do trong dung dịch hoặc cố định lên bề mặt giá thể.  Sự hỗ trợ bề mặt vật liệu sinh học với những phân tử có hoạt tính sinh học là con đường đơn giản để tạo ra vật liệu có tính sinh học cao hay còn gọi là vật liệu có khả năng phỏng sinh học. Giá thể có thể được gắn trình tự peptide đơn giản của protein ngoại bào hoặc các nhân tố tăng trưởng. Khi đó, các tế bào bám dính tốt hơn, tăng trưởng mạnh và nhanh chóng đi vào con đường biệt hóa [36]. 8 1.1.4. Giá thể dùng trong nha khoa Điều trị tái tạo mô của phức hợp ngà – tủy răng đòi hỏi yếu tố quan trọng thứ hai bên cạnh tế bào gốc tủy răng (DPSCs) đáp ứng là một giá đỡ phù hợp. Việc lựa chọn một vật liệu khung nâng đỡ thích hợp có tầm quan trọng quyết định để tạo ra và hình thành giá thể ngà răng tối ưu. Qua đó, sự phù hợp của các khung nâng đỡ phụ thuộc vào cả hai đặc tính vật liệu sinh hóa cũng như cấu trúc hình học. Hình 1.2. Ba yếu tố quan trọng cho kỹ nghệ mô trong nha khoa: tín hiệu cho sự phát triển, tế bào gốc và khung nâng đỡ của chất nền ngoại bào [36] Việc xác định và phát triển của khung nâng đỡ phù hợp có khả năng tái sinh các cấu trúc răng, chẳng hạn như ngà răng, là những khía cạnh thiết yếu của kỹ nghệ mô trong điều trị nha khoa. Ngoài ra, vật liệu của khung nâng đỡ phải có tính chất cơ học và sinh lý tương thích khi đưa trở lại cho bệnh nhân. Một số polymer tổng hợp và tự nhiên, như calcium/phosphate, đã được thử nghiệm trong kỹ nghệ mô tái tạo ngà răng. Tuy nhiên, rất ít vật liệu có thể tái tạo hoàn chỉnh mô ngà răng, chúng có thể hỗ trợ tế bào tăng trưởng nhưng không có khả năng gây ra sự khác biệt hướng tới chuyên hóa tạo răng [17] [29]. 9 Hình 1.3. Ngà răng – tủy hình thành phức hợp với định hướng tối ưu cho các ứng dụng lâm sàng của liệu pháp tái sinh [35] Một tập hợp các vật liệu sinh học đã được sử dụng trong các nghiên cứu gần đây cho quy trình tái tạo mô răng. Ứng dụng vật liệu hoạt tính sinh học có sẵn như khung nâng đỡ tiềm năng bao gồm vật liệu hữu cơ tự nhiên như collagen, fibronectin, polymer hữu cơ như alginate (PLA), polyglycolic acid (PGA) và chất đồng trùng hợp (copolymer) của chúng. Các vật liệu hứa hẹn nhất trong việc tái tạo mô răng sẽ được mô tả tóm tắt sau đây: - Collagen [1], [25], [57] Collagen thuộc về các polymer tự nhiên, là một protein quan trọng trong cơ thể con người bao gồm các sợi không hòa tan. Nó là một thành phần chủ yếu của giá thể ngà răng và hỗ trợ sự khởi đầu vôi hóa, nhưng không tự gây ra sự khoáng hóa. Collagen có lợi thế về tương hợp tế bào và hoạt tính sinh học. Tuy nhiên, collagen cấy ghép có thể phân hủy trong cơ thể và đôi khi có thể gây ra phản ứng viêm nhẹ [56]. Trong quá trình thiết kế giá thể collagen ba chiều, có bốn đặc tính cần phải được kiểm soát: một số nhóm chức trong sợi collagen phải được loại bỏ để tránh ngưng tụ tiểu cầu, thành phần hóa học phải phù hợp với sự bám dính của tế bào 10 chuyên biệt, kích thước lỗ phải nằm trong khoảng giới hạn và tốc độ phân hủy sinh học của giá thể. Zhang và cộng sự (2006) thực hiện thí nghiệm đưa DPSCs vào một khung nâng đỡ collagen, kết quả DPSCs bám dính, tăng sinh trên bề mặt, tế bào tăng sinh rõ rệt bởi collagen trong cơ thể sống. Tuy nhiên nó không thể chứng minh rằng vật liệu sinh học collagen dựa trên kích thích DPSCs để tổng hợp khoáng mô cứng [59] Vì vậy, collagen đã được sử dụng như một loại vật liệu tiên phong cho sự tái tạo phức hợp ngà-tủy răng, nhiều nhà nghiên cứu đã tập trung vào loại vật liệu khung nâng đỡ này. - Gelatin [1], [44] Gelatin là sản phẩm từ thủy phân giới hạn sợi collagen không hòa tan. Thành phần và trình tự axit amin của gelatin tương tự collagen. Gelatin có hàm lượng glycin, prolin và hydroxyprolin cao. Cấu trúc xoắn ba của tropocollagen được bảo tồn trong gelatin, vì vậy gelatin có thể giữ nước để tạo thành gel. - Alginate [23], [1] Giá thể ngoại bào tổng hợp cũng đã được phát triển như là khung nâng đỡ tiềm năng cho chữa trị nha khoa, alginate hydrogel tạo điều kiện chữa lành tổn thương tủy và có thể cung cấp các yếu tố tăng trưởng như TGF-1 để tăng cường khả năng tái sinh tự nhiên tủy răng nha khoa. - Gốm (ceramic) Ceramic phosphate calcium cũng là một loại vật liệu thường được sử dụng để tái tạo mô cứng bởi vì có tính chất tương hợp sinh học cao và khả năng hỗ trợ sự khác biệt của các tế bào. Vật liệu này là một ứng dụng khá thích hợp cho răng nhân tạo và tái sinh răng. Mặc dù vậy, nó được giới hạn để cấy ghép hoặc vật liệu phủ hay dạng bột vì độ dai chỗ xương gãy kém, cũng phụ thuộc vào các kỹ thuật chuẩn bị (chế biến, hình thành, mật độ) và độ xốp [51]. Gronthos và cộng sự (2000, 2002) đã chứng minh hoạt động của DPSCs liên kết với bột hạt gốm (TCP / HA) do việc cấy ghép vào chuột suy giảm miễn dịch.
- Xem thêm -