“Chế tạo” các bộ phận cơ thể với công nghệ in 3D

Nhờ công nghệ in 3D, chất lượng chăm sóc sức khỏe cộng đồng sẽ được cải thiện không ngừng. Những bộ phận người dưới đây hiện đã được khoa học nghiên cứu và “chế tạo” thành công, tạo ra một cuộc cách mạng trong việc sản xuất các cơ quan của cơ thể.

1. Tai

Đây là sản phẩm của Đại học Cornell Mỹ (CU). Ban đầu các kỹ sư sinh học tiến hành quét 3D tai của một đứa trẻ, sau đó thiết kế khuôn mẫu gồm 7 chi tiết bằng chương trình SolidWorks CAD và in ra các chi tiết nhỏ. Khuôn mẫu được phun một loại gel mật độ cao được làm từ 250 triệu tế bào sụn bò và collagen từ đuôi chuột (collagen từ đuôi chuột đóng vai trò như là một giàn giáo). Sau 15 phút, tai được lấy ra và nuôi ủ tế bào trong vài ngày. Sau ba tháng, sụn phát triển đầy đủ để thay thế cho collagen.

Khả năng ứng dụng: Bằng công nghệ này các nhà khoa học có thể tạo ra tai nhân tạo có tốc độ cực nhanh, lại có chất lượng cao có thể thay cho nhóm trẻ mắc dị tật tai nhỏ (microtia), tỷ lệ mắc bệnh 1/12.500 ca sinh, căn bệnh vừa gây mất thẩm mỹ lại làm giảm thính lực. Không giống như cấy ghép tai hiến tặng, tai được “nuôi trồng” bằng máy in 3D có tính tương thích cao và rất “hợp tác” với cơ thể con người nên không bị đào thải.

2. Xương

Các chuyên gia ở Đại học Washington, Mỹ đã nghiên cứu, in ra giàn giáo bằng bột gốm có chứa 70% thành phần xương người. Một máy in phun được sử dụng để phủ lên gốm sứ lớp nhựa kết dính. Cấu trúc này được nung trong môi trường 2.282˚F (1.250˚C) trong vòng 120 phút và được đặt vào nuôi trồng cùng với tế bào xương người, sau một ngày giàn giáo được hình thành và hỗ trợ phát triển thành xương hoàn chỉnh.

Khả năng ứng dụng: Mỗi năm trên thế giới có hàng triệu người bị tai nạn giao thông và các dạng tai nạn khác gây gãy xương, nhưng điều trị bằng phương pháp cổ truyền rất khó khăn. Sử dụng kỹ thuật MRI để quét, sau đó dùng các kỹ thuật hỗ trợ các nhà khoa học sẽ “in” ra những sản phẩm xương hoàn chỉnh giúp người bệnh phục hồi nhanh mà không bị cơ thể đào thải, giảm bớt chi phí và rút ngắn thời gian nằm viện.

3. Mạch máu

Nhóm chuyên gia ở Đại học Pennsylvania và Viện Công nghệ MIT, Mỹ gần đây đã hợp tác sử dụng một máy in nguồn mở RepRap và phần mềm tùy chỉnh in thành công một mạng các sợi đường vào trong một khuôn mẫu và phủ tiếp các sợi polymer có nguồn gốc từ ngô. Sau đó, bồi thêm một lớp gel có chứa các tế bào mô vào khuôn. Một khi định hình, người ta đem rửa cấu trúc trong nước để đường hòa tan, còn lại một mạch máu rỗng trong mô.

Lợi ích của dự án: Các nhà khoa học cho biết, việc bơm dinh dưỡng qua các mạch có tác dụng làm tăng sự tồn tại của các tế bào bao quanh. Do các mạch máu duy trì sức khỏe mô, nên trong tương lai người ta có thể in được hệ thống mạch máu lớn hơn, khỏe hơn, dọn đường cho việc in ra trọn bộ các cơ quan nội tạng của cơ thể.

4. Thận

Sản phẩm của Viện Khoa học tái sinh Wake Forrest (Mỹ). Trong dự án, máy in sinh học 3D sử dụng nhiều dạng tế bào thận, được nuôi trồng từ các tế bào sinh thiết. Với quy trình này, người ta đã tạo được đồng thời một giàn giáo bằng vật liệu phân hủy sinh học. Sản phẩm cuối sau đó được nuôi ủ để hoàn chỉnh. Giàn giáo này một khi được cấy ghép vào cơ thể người bệnh, nó sẽ phân hủy từ từ cho đến khi mô chức năng phát triển để thay thế .

Khả năng ứng dụng: Hiện nay, tại Mỹ có tới 80% bệnh nhân đang chờ cấy ghép thận vì vậy khả năng ứng dụng của thận nhân tạo rất lớn. Tuy chưa thay thế đầy đủ chức năng như thận sinh học nhưng trong tương lai nếu tế bào của chính cơ thể người bệnh được sử dụng để nuôi trồng thành thận thì sản phẩm mới sẽ hoàn hảo, đảm bảo tốt các chức năng giống như thận nguyên thủy.

5. Da

Nhóm chuyên gia Viện Khoa học tái sinh Wake Forrest (Mỹ) sử dụng máy in sinh học quét và lập bản đồ vết thương trên da bệnh nhân. Sau đó dùng một van phun các enzym thrombin và phun tiếp hỗn hợp tế bào kết hợp với collagen và fibrinogen (thrombin và fibrinogen phản ứng để tạo ra các chất làm đông máu fibrin). Sau đó, máy in lắng đọng một lớp nguyên bào sợi của con người, theo sau là một lớp tế bào da thành phẩm có tên tế bào sừng.

Khả năng ứng dụng: Trong thủ thuật cấy ghép truyền thống, bác sĩ lấy da từ một vùng bất kỳ trên cơ thể và ghép nó vào vị trí bị tổn thương. Nhưng bằng kỹ thuật in da 3D nói trên sẽ in da mới trực tiếp vào vết thương bằng một máy in cầm tay nên rất cơ động, nhất là ứng dụng ngay trên chiến trường chữa trị vết thương cho thương binh.

(Tổng hợp)