Bằng cách phát triển các công nghệ sử dụng mực sinh học để “in” các loại mô khác nhau trong cơ thể người, các nhà khoa học đã tiến gần hơn đến giấc mơ thành hiện thực. In sinh học, in bioprinting, là một ứng dụng tuyệt vời và đầy hứa hẹn của in 3D trong y học. Với sự trợ giúp của máy in 3D, các chuyên gia y tế có thể in ra các loại thuốc, xương, răng, mô, cơ quan sống, v.v. Được sử dụng để nghiên cứu, giảng dạy và điều trị. Chụp cắt lớp vi tính, chụp CT, một vật thể sẽ tạo ra vô số lát cắt (mặt phẳng), nếu chúng chồng lên nhau sẽ cho hình dạng ban đầu.
Mục Lục
Dùng để thay thế các tế bào và bộ phận trong cơ thể
Theo Hiệp hội cấy ghép bộ phận cơ thể của Đức (DSO), số người hiến tặng các bộ phận cơ thể đã giảm hơn 18% so với cùng kỳ năm trước. Trong khi đó, nhu cầu trong những năm tiếp theo dự kiến sẽ không ngừng tăng lên, vì con người đang tiếp tục lão hóa và lĩnh vực cấy ghép bộ phận cơ thể không ngừng phát triển.
Nhiều căn bệnh hiểm nghèo ngày nay có thể được chữa trị thành công. Nhờ việc thay thế các tế bào, mô và bộ phận cơ thể. Các nhà chức trách, giới nghiên cứu và đội ngũ y bác sĩ thực hành do đó đang phải nỗ lực cải tiến phương pháp và liệu trình chữa trị nhằm sản sinh ra các mô nhân tạo. Đây là cách khả thi nhằm xóa bỏ khoảng cách về cung – cầu đối với các bộ phận cơ thể được cấy ghép. Mực in sinh học là chất lỏng trong suốt, bao gồm các thành phần từ ma trận mô tự nhiên và các tế bào sống. Chất này được hình thành dựa vào một loại vật liệu sinh học nổi tiếng: gelatin, vốn có nguồn gốc từ collagen và là thành phần chính của các mô gốc.
Nhóm nghiên cứu đã biến đổi hóa học đặc tính đóng keo của gelatin. Để phù hợp với các phân tử sinh học dùng để in ấn. Nhưng vẫn duy trì trạng thái chất lỏng của mực in sinh học. Chỉ sau khi được chiếu ánh sáng tia cực tím, chúng mới lưu hóa thành hydrogel. Một hợp chất cao phân tử chứa lượng lớn nước (giống như mô gốc). Nhưng ổn định ở các môi trường nước; khi được sưởi ấm tới 37 độ C. Các nhà nghiên cứu đã kiểm soát quá trình biến đổi hóa học của các phân tử sinh học. Để các gel thu được sở hữu độ bền; những đặc tính căng phồng khác nhau.
Máy in sử dụng mực sinh học
Loại máy in sử dụng mực sinh học trong các phòng thí nghiệm ở Stuttgart. Nhìn chung không khác gì các máy in văn phòng thông thường. Tuy nhiên, nếu quan sát kỹ, ta sẽ thấy một số khác biệt cơ bản. Chẳng hạn như, bộ phận sưởi trên thùng chứa mực sinh học đã được thiết lập. Số lượng đầu phun và thùng chứa mực cũng ít hơn.
Thách thức hiện nay đối với các nhà nghiên cứu là cho ra đời mô đã có hệ thống mạch máu riêng của nó. Để cung cấp chất dinh dưỡng. Họ đang bắt tay với các đối tác trong dự án ArtiVasc 3D được Liên minh châu Âu hậu thuẫn. Mục tiêu chính của dự án này là tạo ra một nền tảng công nghệ. Giúp sản sinh các mạch máu hoàn hảo từ vật liệu nhân tạo. Bằng cách đó tạo ra da nhân tạo với mô mỡ dưới da đầu tiên trên thế giới.
“Bước này rất quan trọng đối với việc in mô hoặc các bộ phân cơ thể hoàn chỉnh trong tương lai. Chỉ khi chúng ta thành công trong việc sản sinh mô có thể được nuôi dưỡng. Thông qua hệ thống mạch máu của nó, việc in được các cấu trúc mô lớn hơn mới có thể khả thi”. Trưởng nhóm nghiên cứu thuộc Viện Fraunhofer nhấn mạnh.
>> Xem thêm thông tin hay tại đây nhé!
Một số ứng dụng khác
Thông thường, một loại thuốc trước khi được cho phép. Chấp nhận cho đưa ra thị trường cần trải qua nhiều công đoạn phức tạp. Mất nhiều thời gian đặc biệt là khâu thử nghiệm trên động vật và trên con người. Nhờ máy in 3D sinh học, các nhà nghiên cứu có thể in ra các mô hình ba chiều “bắt chước”. Đúng kiến trúc sinh học của các mô cơ thể. Để đánh giá tương quan giữa thí nghiệm và thực tế (in vitro-in vivo). Thay thế việc thử nghiệm tiền lâm sàng trên động vật. Cũng nhờ các máy in sinh học 3D. Hãng dược phẩm có thể cho nhiều loại mực in (bioink) khác nhau. Để in ra nhiều loại biệt dược khác nhau theo yêu cầu.
Máy in sinh học 3D, các nhà khoa học có thể tạo các mô hình; mẫu cấu trúc dựa vào hình ảnh từ CT scan và MRI. Dùng trong giảng dạy, giúp các bác sĩ chọn ra được phương pháp tối ưu cho các ca phẫu thuật; giảm đáng kể thời gian và các tai biến phẫu thuật. Với máy in sinh học 3D, các nhà nghiên cứu nhà nghiên cứu Trung Quốc và Hoa Kỳ. Đã in các mô hình khối u ung thư giúp con người hiểu rõ hơn về cách các khối u phát triển; di căn cũng như phát triển các loại thuốc chống ung thư mới.
Với những bệnh nhi đang lớn các nhà khoa học đã in xương đàn hồi để có kết quả ghép tốt hơn. Các kỹ sư công nghệ Đại học Tây Bắc, Chicago, đã in 3D xương hyperelastic nhân tạo. Vật liệu in xương chủ yếu là hydroxyapatite, khoáng chất như xương người. Với một ít polymer phân hủy sinh học giúp xương tái tạo; phát triển nhanh chóng trong cơ thể.