Máy in 3D bằng "mực sống" có thể giúp thay thế da người trong tương lai

Trong tương lai, con người có thể thay thế da bằng cách sử dụng một loại mực in chứa vi khuẩn sống để in 3D da người.

Vi khuẩn có thể làm được mọi thứ, từ việc phá vỡ độc tố cho đến việc tổng hợp vitamin. Khi chúng di chuyển, vi khuẩn có thể tạo ra những sợi hợp chất được gọi là cellulose rất hữu ích cho việc vá các vết thương và còn có thể dùng trong những ứng dụng y học khác. Cho đến nay, vi khuẩn cellulose chỉ có thể phát triển trên một bề mặt phẳng, và có rất ít bộ phận trên cơ thể con người là hoàn toàn phẳng. Trong một nghiên cứu được đăng lên trên Science Advances hôm nay, các nhà nghiên cứu đã tạo ra một loại mực đặc biệt có chứa các vi khuẩn sống này. Các máy in 3D có thể sử dụng loại mực in này để tạo ra các hình khối, như hình mặt người hay hình tròn, thay vì bị giới hạn trên những mặt phẳng.

Vi khuẩn cellulose được in lên một khuôn mặt để tạo ra các mảng da

Vi khuẩn cellulose không chứa các mảnh sạn, có thể chứa được nhiều nước, và ngoài ra, còn có tác dụng làm dịu khi được sử dụng trực tiếp trên các vết thương. Do nó có nguồn gốc tự nhiên, cơ thể chúng ta sẽ không có xu hướng đào thải nó, thế nên loại mực này có rất nhiều ứng dụng tiềm năng để tạo ra da dùng trong cấy ghép, cảm biến sinh học, hoặc tạo ra các bao mô để chứa và bảo vệ các cơ quan trước khi cấy ghép.

Tuy nhiên, cái khó trong vấn đề này là các tạo ra cellulose. Những vi khuẩn vô hại này tạo ra các sợi cellulose để có thể di chuyển. Vì thế, các con vi khuẩn cẩn phải liên tục di chuyển mới có thể tạo được cellulose. Tuy nhiên điều này sẽ khiến việc in 3D trở nên khó khăn, theo ông Manuel Schaffner, nhà nghiên cứu vật liệu tại ETH Zurich. Khi in 3D, bạn cần một loại mực chảy theo một cách nhất định để mực có thể đi qua được các vòi in. Việc tạo ra mực in với độ đặc nhất định có thể khiến các con vi khuẩn không di chuyển được.

Các vi khuẩn sản sinh cellulose được in dưới dạng hình áo thun

Nhóm nghiên cứu cần tạo ra một loại vật liệu giúp cho vi khuẩn có thể sống và di chuyển được, nhưng cũng cần phải có các tính chất phù hợp để làm mực in. Loại "mực sống" đặc biệt của họ bao gồm các loại đường mà vi khuẩn có thể sử dụng làm chất dinh dưỡng để chúng tồn tại và sản xuất cellulose. Loại mực này cũng có những hoạt thuỷ tinh siêu nỏ có thể vỡ ra để giúp mực có thể chảy qua được các vòi in trước khi chúng trở nên rắn lại. Vì thế, đa phần cellulose sẽ được sản xuất trên bề mặt của vật thể được in (Một khi mực được in, các vi khuẩn có thể hoạt động trở lại và tạo ra thức ăn từ ôxy và môi trường).

Đồng tác giả Patrick Rühs, người cũng nghiên cứu các vật liệu phức tạp tại ETH Zurich, cho biết nhóm nghiên cứu có thể tạo ra các hình dạng khác ngoài dạng tấm phẳng thông thường. Những hình dạng này bao gồm hình áo thun, dạng miếng da mỏng, và thậm chí cả màng cellulose trên các khuôn silicone có hình mặt người.

Nghiên cứu này có nhiều tiềm năng để sản xuất da cho bệnh nhân. Schaffner cũng cho biết rằng vật liệu này có thể sản xuất được theo quy mô lớn. Các thành phần mực in rất rẻ, và nuôi cấy các vi khuẩn này khá là đơn giản. Nhóm nghiên cứu hiện đang làm việc để cải tiến tiềm năng, chẳng hạn như tạo mực in với các tính chất khác nhau. Nếu họ có thể hoàn thiện phương pháp này, một ngày nào đó cơ thể chúng ta sẽ có thể sáp nhập được với những vi sinh vật vô hình này.

Tham khảo The Verge