Máy in 3D ở Bảo tàng Khoa học tại London, Anh. Ảnh: Oli Scarff
Công trình của các nhà nghiên cứu đứng đầu là Robert Chang, phó giáo sư kỹ thuật cơ khí ở Trường kỹ thuật và khoa học của Viện Công nghệ Stevens, có thể mở đường để in 3D mọi cơ quan nội tạng vào bất kỳ thời gian nào, thậm chí cả phần da ở vết thương hở. Họ công bố nghiên cứu trên tạp chí Scientific Reports.
Tạo ra nội tạng mới để cứu sống sinh mạng mà không cần người hiến tặng sẽ đem lại lợi ích khổng lồ cho ngành chăm sóc sức khỏe. Tuy nhiên, mục tiêu đó rất khó đạt được do in nội tạng bằng mực sinh học (hydrogel chứa tế bào nuôi cấy) đòi hỏi mức độ kiểm soát cao về hình dạng và kích thước của vi sợi in mà các máy in 3D hiện nay không đáp ứng được", Chang cho biết.
Chang và cộng sự hy vọng thay đổi tình trạng trên bằng cách phát triển một quá trình in 3D mới sử dụng vi lưu (điều khiển chính xác chất lỏng thông qua những kênh dẫn cực nhỏ) để hoạt động ở quy mô nhỏ hơn nhiều so với hiện nay. Phần lớn máy in 3D sinh học hiện hành phun mực sinh học từ vòi phun để tạo thành cấu trúc lớn cỡ 200 micromet, bằng khoảng 1/10 chiều rộng của sợi mỳ Ý. Máy in vi lưu có thể in vật thể sinh học cỡ vài chục micromet.
Ngoài hoạt động ở quy mô nhỏ hơn, vi lưu cũng cho phép sử dụng nhiều loại mực sinh học, mỗi loài chứa các tế bào khác nhau, để sử dụng luân phiên bên trong một máy in, tương tự cách máy in thông thường kết hợp nhiều loại mực màu thành một hình ảnh sống động. Điều đó rất quan trọng bởi dù các nhà nghiên cứu đã tạo ra cơ quan đơn lẻ như bàng quang bằng cách thúc đẩy mô phát triển trên bộ khung in 3D, nhiều cơ quan phức tạp như gan và thận đòi hỏi kết hợp chính xác nhiều loại tế bào khác nhau.
Để đơn giản hóa quá trình, nhóm của Chang tạo ra một mô hình máy tính của đầu in vi lưu, qua đó điều chỉnh cài đặt và dự đoán kết quả đầu ra mà không cần thử nghiệm tỉ mỉ. Mô hình vi tính của họ dự đoán chính xác kết quả của thí nghiệm vi lưu thực tế. Chang sử dụng mô hình để hướng dẫn thử nghiệm in những cấu trúc sinh học với nhiều hình dáng đa dạng. Kết quả nghiên cứu có thể sử dụng trong việc in kết hợp các loại mực sinh học mô phỏng mô với đặc điểm hình dáng và cấu tạo thường gặp ở vị trí giữa xương và cơ bắp.
Chang cũng đang khám phá cách sử dụng in 3D vi lưu nhằm tạo ra da và mô khác, cho phép in trực tiếp mô thay thế lên vết thương của bệnh nhân.
An Khang (Theo Newsweek)