Buzz
Hiện nay, có hàng trăm ngàn người đang chờ đợi được ghép tạng, hy vọng có thể nhận được các cơ quan quan trọng như thận, tim và gan từ người hiến tặng để cứu sống. Tuy nhiên, thực tế là không phải lúc nào cũng có sẵn cơ quan để đáp ứng nhu cầu đó. Vậy nếu thay vì chờ đợi, chúng ta tạo ra các cơ quan hoàn toàn mới thì sao, liệu điều đó có khả thi?
Công nghệ in sinh học 3D (Bioprinting)Khái niệm này là nền tảng của công nghệ Bioprinting (công nghệ in sinh học - một phần của y học tái tạo hiện đại) đang được phát triển. Hiện tại, công nghệ này chưa thể in các cơ quan phức tạp, nhưng các mô đơn giản như mạch máu và ống dẫn chịu trách nhiệm vận chuyển chất dinh dưỡng và chất thải đã nằm trong tầm tay.
Bioprinting tương tự như in 3D (một phương pháp đặt các lớp vật liệu lên nhau để tạo thành một vật thể ba chiều), nhưng thay vì sử dụng nguyên liệu kim loại, nhựa,... Bioprinting sử dụng Bioink (mực in sinh học - một nguyên liệu in chứa các tế bào sống), phần lớn Bioink là các phân tử Hydrogel. Trong đó có hàng triệu tế bào sống cũng như các hóa chất khác nhau khuyến khích sự tương tác và phát triển của tế bào.
Một số loại Bioink bao gồm một loại tế bào, trong khi các loại khác kết hợp nhiều loại khác nhau để tạo ra các cấu trúc phức tạp hơn. Ví dụ, nếu bạn muốn in một mảnh sụn ở đầu gối giữa xương ống chân và xương đùi. Đó được tạo thành từ các tế bào gọi là Chondrocytes và bạn sẽ cần một nguồn nguyên liệu tốt để tạo ra loại Bioink phù hợp. Những tế bào này có thể được lấy từ các tế bào được nuôi trong phòng thí nghiệm hoặc có thể lấy từ mô của chính bệnh nhân để tạo ra mô sụn ít có khả năng bị cơ thể từ chối.
Kỹ thuật in sinh học phổ biến nhất là Bioink được đưa vào máy in và được đẩy qua một ống phun có đường kính nhỏ hơn 400 micron để tạo ra một sợi liên tục. Một hình ảnh hoặc tập tin được điều chỉnh bởi máy tính sẽ xác định vị trí của sợi. Những máy in này hoạt động rất nhanh, có thể tạo ra sụn trong khoảng nửa giờ. Sau khi in, một số Bioink sẽ cứng ngay lập tức, số khác cần ánh sáng tia cực tím hoặc một quá trình hóa học hoặc vật lý bổ sung để ổn định cấu trúc.
Nếu quá trình in thành công, các tế bào trong mô tổng hợp sẽ bắt đầu hoạt động giống như cách các tế bào hoạt động trong mô thực: truyền tín hiệu cho nhau, trao đổi chất dinh dưỡng và nhân lên. Hiện nay, chúng ta đã có thể in các cấu trúc tương đối đơn giản, ngoài ra các nhà nghiên cứu đã tạo ra mô phổi, da và sụn, cũng như các phiên bản thu nhỏ, bán chức năng của thận, gan và tim, tuy nhiên, tái tạo môi trường sinh học phức tạp của một cơ quan chính là một thách thức lớn.
In sinh học hiện đại có thể phá hủy một số lượng đáng kể tế bào trong mực in nếu đầu phun quá nhỏ hoặc áp suất in quá cao. Một trong những thách thức lớn nhất là cung cấp oxy và dinh dưỡng cho tất cả các tế bào trong một cơ quan có kích thước đầy đủ. Đó là lý do tại sao chúng ta chỉ mới thành công với các cấu trúc phẳng hoặc rỗng và đang nghiên cứu cách tích hợp mạch máu vào mô in.
Kỹ thuật in sinh học mang lại tiềm năng lớn để mở rộng hiểu biết của chúng ta về hoạt động của các cơ quan và mở ra những cánh cửa mới cho y học. Liệu có thể thay thế các cơ quan hỏng hóc bằng cách in ra và thay thế chúng để kéo dài tuổi thọ con người?
Nguồn: TED-Ed
