Còn được gọi là viêm kết mạc khô, bệnh khô mắt khá phổ biến, ảnh hưởng đến hơn 1,5 tỷ người trên toàn thế giới. Bệnh có thể gây sẹo giác mạc, đau mạn tính và nhạy cảm với ánh sáng, thậm chí có thể gây chứng trầm cảm và lo âu. Bệnh xảy ra khi tình trạng viêm ở vùng giác mạc tạo ra các gốc oxy phản ứng (ROS), là các phân tử có thể làm tổn thương tế bào.

Mắt khỏe mạnh có thể sản xuất chất chống oxy hóa, được thúc đẩy bởi nicotinamide adenine dinucleotide phosphate (NADPH) - một hợp chất hóa học tự nhiên để trung hòa môi trường trong mắt.

Tuy nhiên, ở những người bị viêm mắt do khô mắt, nồng độ ROS vượt quá khả năng phòng vệ tự nhiên của giác mạc, dẫn đến việc tạo thêm nhiều phân tử gây hại. Các phương pháp điều trị hiện nay như cyclosporine A và lifitegrast - được bán trên thị trường với tên gọi Restasis và Xiidra - tập trung điều trị viêm nhưng tốn kém khi sử dụng lâu dài và có các tác dụng phụ như kích ứng hoặc nóng rát mắt tạm thời.

Nhóm nhà nghiên cứu từ Khoa Kỹ thuật Hóa học và Sinh học phân tử của Trường Thiết kế và Kỹ thuật (thuộc NUS) đã ứng dụng quá trình quang hợp từ thực vật vào tế bào giác mạc, cho phép chúng thu nhận ánh sáng môi trường và tự sản sinh NADPH.

Các nhà nghiên cứu phát triển cấu trúc nano mô phỏng lại màng thylakoid (nơi diễn ra quá trình quang hợp), được chiết xuất từ lá rau bina (rau chân vịt) bằng phương pháp đã được cấp bằng sáng chế. Chỉ có kích thước 400 nanomet, các hạt được đặt tên là LEAF này đủ nhỏ để dễ dàng được tế bào hấp thụ.

Sau khi được hấp thụ, LEAF sản sinh NADPH khi tiếp xúc với các nguồn ánh sáng môi trường, giúp điều trị bệnh khô mắt, cả bên trong và bên ngoài tế bào. Các thử nghiệm trong phòng thí nghiệm trên các tế bào bị viêm cho thấy chỉ trong vòng nửa giờ tiếp xúc với ánh sáng, LEAF có khả năng ức chế ROS, phục hồi mức NADPH và khôi phục các tế bào miễn dịch của giác mạc về trạng thái chống viêm.

Được thử nghiệm trên mẫu nước mắt từ 20 bệnh nhân mắc bệnh khô mắt tại Bệnh viện Mắt Đại học Chiết Giang ở Trung Quốc, LEAF đã được chứng minh là làm tăng mức NADPH lên gấp 20 lần và giảm hơn 95% hydrogen peroxide, chất gây hại cho tế bào. Trong các thử nghiệm trên chuột, các hạt này - được dùng dưới dạng thuốc nhỏ mắt dưới ánh sáng môi trường trong nhà - đã được chứng minh có thể đảo ngược tổn thương giác mạc về mức gần như khỏe mạnh trong vòng 5 ngày, vượt trội so với các phương pháp điều trị hiện có.

Tiến sĩ Xing Kuoran - tác giả chính của nghiên cứu - cho biết: “Đây là một phát hiện thú vị vì lần đầu tiên chúng tôi chứng minh được rằng bộ máy quang hợp của thực vật có thể được cấy ghép vào mô động vật có vú để tạo ra các phân tử có ích về mặt sinh học, được cung cấp năng lượng hoàn toàn bởi chính ánh sáng giúp chúng ta nhìn thấy”. Ông nhấn mạnh LEAF có thể được sử dụng ở các bộ phận khác của cơ thể, chẳng hạn như võng mạc, da và các cơ xương bên dưới.

Nhóm nghiên cứu cũng đang khám phá việc sản xuất các phân tử quang hợp có ích trong điều trị các cơ quan nội tạng mà không cần sự thâm nhập của ánh sáng bình thường.