Tái tạo một quả tim người thật bằng công nghệ in 3D

Bây giờ là thời điểm mà chúng ta bắt đầu quen dần với công nghệ in 3D. Bạn sẽ không còn quá ấn tượng với những cỗ máy in ra một vài đồ trang trí, những chiếc chân tay giả cho người khuyết tật hay thậm chí là vũ khí sát thương. Tất cả những thứ đó diễn tả một giới hạn mà công nghệ in 3D đang chạm đến. Nó sẽ có thể in tất cả các đồ vật bằng chất liệu vô cơ. Thế đối với vật liệu hữu cơ thì sao? Liệu một máy in 3D có thể tạo ra những cơ quan nội tạng của con người?

Câu trả lời là có. Một nghiên cứu mới được công bố trên Tạp chí Science Advances của nhóm nghiên cứu đến từ Đại học Carnegie Mellon nói rằng họ có khả năng tái tạo một quả tim người bằng máy in 3D.

Sử dụng công nghệ in 3D để sản xuất nội tạng là một tương lai khả thi.

“Từ hàng thập kỷ qua, với xu hướng phát triển trong lĩnh vực kỹ thuật mô, đã không ít người có ý tưởng sử dụng in 3D để chế tạo các cấu trúc sinh học. Tuy nhiên, chưa một ai có thể thành công trong việc phát triển một phương pháp khả thi cho vấn đề này”, T J Hinton, tác giả chính của nghiên cứu đang là sinh viên sau đại học thuộc chuyên ngành Kỹ thuật y sinh tại Đại học Carnegie Mellon cho biết.

Vấn đề cốt lõi và đem đến nhiều thách thức nhất đó là làm sao để giữ cho cấu trúc sinh học được tái tạo bằng in 3D bền vững. Những chất hữu cơ và vật liệu sinh học thường mềm và dễ bị phá vỡ. Chúng có xu hướng sụp đổ nếu được in trong môi trường bình thường.

Vì vậy, giải pháp mà nhóm nghiên cứu đưa ra là hãy in quả tim trong một môi trường đặc biệt. Thay vì bị bao bọc bởi không khí, những cấu trúc sinh học có thể được tạo ra trong một bể gel. Chất liệu này sẽ đóng vai trò như một khung xương ngoài, nâng đỡ và giữ ổn định cho những cấu trúc sinh học mỏng manh khỏi sự sụp đổ.

Sau đó, khi quá trình in hoàn tất, người ta có thể khiến lớp gel này tự động tan chảy ra chỉ với nhiệt độ 37 độ C, tương đương nhiệt độ cơ thể. Quá trình này kết thúc sẽ để lại một quả tim nguyên vẹn, khi các cấu trúc và vật liệu sinh học của chúng đã liên kết đủ chặt chẽ.

In 3D vật chất sinh học trong một bể gel.

Ngày nay, kỹ thuật đột phá này đã cho phép máy in 3D có thể được sử dụng để sản xuất các sợi cơ, một cấu trúc nhỏ của não bộ và các động mạch. Đương nhiên, ấn tượng nhất đó là nó có khả năng in một quả tim . Các nhà khoa học sử dụng một máy chụp cộng hưởng từ (MRI) để quét hình ảnh 3D của động mạch vành và một quả tim mẫu. Từ đó, họ có khả năng xây dựng bản sao của cả hai cấu trúc phức tạp này bằng công nghệ in 3D.

Trước mắt, các nhà khoa học đã thành công trong việc in ra cấu trúc phức tạp của một loạt các động mạch với độ chính xác cao. Điều tiếp theo mà họ hướng đến là xây dựng một quả tim. Để làm điều này, máy in 3D phải sử dụng chất liệu từ các mô tim. Và như đã nói, quả tim phải được tạo ra trong một bể gel.

Thực tế cho thấy rằng cũng không cần phải in ra hẳn một quả tim để cấy vào người bệnh. Mỗi người trong số họ thường chỉ có một phần tổn thương trên tim mình. Lí do đến từ việc những mô tim chết đi mà không có khả năng tự phục hồi. Vì vậy, thay vì in một quả tim, các bác sĩ có thể chỉ yêu cầu một mảnh mô tim nhỏ để bù đắp vào đó. Và điều này thì tương đối khả thi với những chiếc máy in 3D hiện nay.

Trên thị trường, một chiếc máy in 3D sinh học thường có giá khoảng 100.000 USD. Và công tất cả các chi phí lại nhóm nghiên cứu đề xuất rằng họ có thể sản xuất một cấu trúc nội tạng con người với giá dưới 1000 USD.

Quả thực, nếu điều này trở thành sự thật, có lẽ nó sẽ mở ra một tương lai mới cho ngành y học nói chung và vấn đề cấy ghép nội tạng nói riêng. Sẽ không còn một hàng dài xếp hàng trong danh sách chờ đợi tạng hiến và ca phẫu thuật. Mọi chuyện có thể dễ dàng và nhanh chóng hơn rất nhiều với một máy in 3D. Nó sẽ sản xuất ngay lập tức một quả tim nhân tạo, chỉ vài tiếng sau khi người bệnh ký vào bản yêu cầu.

Tham khảo Iflscience

Công nghệ in 3D sẽ thế nào trong tương lai?