Các Máy In Bio Đang Sản Xuất Ra Những Giải Pháp Sống Cho Cột Sống Hỏng

Đối với bác sĩ và nhà nghiên cứu y học sửa chữa cơ thể con người, máy in 3D đã trở nên gần như quý giá như một máy chụp X, kính hiển vi hoặc một con dao mài sắc. Các kỹ sư sinh học đang sử dụng máy in 3D để tạo ra các khớp háng và đầu gối bền hơn, cụm cơ ốc và, gần đây, để sản xuất mô sống được gắn vào một kết cấu của vật liệu in ấn.

Nhà nghiên cứu cho biết mô in ấn có thể được sử dụng để kiểm tra tác động của các phương pháp điều trị bằng thuốc, ví dụ, với mục tiêu cuối cùng là in ấn toàn bộ cơ quan có thể được phát triển và sau đó được cấy ghép vào một bệnh nhân. Bước tiến mới nhất trong việc thay thế các bộ phận cơ thể con người thất bại bằng máy in 3D đến từ đội ngũ tại Đại học California, San Diego. Họ đã in ấn một phần của cột sống có thể được tùy chỉnh phù hợp với chấn thương của bệnh nhân.

Các nhà khoa học đầu tiên in ấn ra các cấy ghép nhỏ được làm từ gel mềm và điền chúng vào tế bào gốc thần kinh, một lần nữa sử dụng máy in. Các cấy ghép sau đó được đặt phẫu thuật bên trong một khe nhỏ trong cột sống của một con chuột. Theo thời gian, tế bào thần kinh mới và các nhánh thần kinh phát triển và tạo ra kết nối mới qua cột sống bị cắt của động vật. Những tế bào thần kinh này không chỉ kết nối với nhau mà còn kết nối với các mô cột sống của người chủ và hệ thống tuần hoàn máu của bệnh nhân, giúp đảm bảo sự sống sót của chúng trong cơ thể. Công nghệ in ấn 3D chính xác đã cho phép gel mềm và ma trận tế bào vừa vặn chính xác vào vết thương.

Đội ngũ nghiên cứu tại trường Đại học UCSD, do giáo sư nano kỹ thuật Shaochen Chen dẫn đầu và nhà nghiên cứu thần kinh Mark Tuszinski, đã công bố kết quả nghiên cứu của họ hôm nay trong tạp chí Nature Medicine. Hầu hết các nghiên cứu về in ấn sinh học 3D được thực hiện trong bát nuôi cấy, nhưng thí nghiệm này đặc biệt ở chỗ đội ngũ đã thực hiện điều này trên chuột thí nghiệm trong phòng thí nghiệm, và do tế bào được nuôi trong phòng thí nghiệm sau đó đã một cách thành công kết nối lại một phần của tủy sống sau một cú đứt, khôi phục một phần chuyển động cho chân sau của động vật.

“Họ đã có thể tái điều chỉnh các tế bào tạo mô sẹo và tạo ra các kết nối mới,” Christine Schmidt, giáo sư kỹ thuật sinh học tại Đại học Florida, người không liên quan đến nghiên cứu mới này nói. “Điều này luôn là một thách thức lớn trong lĩnh vực. Điều này thực sự mới lạ.”

Máy in sinh học sử dụng một ống hướng dẫn theo dõi máy tính để lớp các tế bào sống, được gọi là mực sinh học, lên trên nhau để tạo ra mô sống nhân tạo trong phòng thí nghiệm. Hầu hết các máy in sinh học chỉ có thể in ở độ phân giải 200 micron, nhưng nhóm này đã phát triển một phương pháp sản xuất mô ở độ phân giải 1 micron, Chen cho biết. Độ phân giải cao này có nghĩa là họ có thể khôi phục một cách chính xác hơn sự kết hợp giữa chất xám và trắng tạo thành tủy sống.

Đội ngũ cũng đã có thể mô phỏng cấu trúc của một tủy sống thực sự với chất xám ở giữa và lớp màng bảo vệ trắng của tế bào thần kinh myelin xung quanh nó. Hi vọng là, như một kết quả, cấy ghép sẽ có thể thay thế một phần bị tổn thương của cột sống của người, điều mà cho đến nay là không thể. "Đó là vẻ đẹp của máy in 3D của chúng tôi,” Chen nói. “Tôi có thể mô phỏng cấu trúc. Người khác không thể làm điều tương tự.”

Nhưng Chen và đội ngũ của ông cần vượt qua một số thách thức trước khi những người có chấn thương tủy sống có thể đi lại trở lại. Trước hết, hầu hết những chấn thương như vậy thường là kết quả của việc nén, chứ không phải cắt hoặc cắt đứt hoàn toàn mô tủy sống. Trong nghiên cứu này, cột sống của động vật bị cắt. Do chấn thương trong thế giới thực thường không tạo ra một cắt sạch, việc đưa một đoạn mới vào cột sống của người sẽ không dễ dàng như vậy. Thứ hai, phương pháp phải được thử nghiệm trên linh trưởng trước khi tham gia thử nghiệm lâm sàng trên người. Trong thời gian chờ đợi đó, Chen và đồng nghiệp của ông có ý tưởng khác để in mô, tạo ra các cơ quan nhỏ để kiểm tra tác động của các liệu pháp điều trị thuốc khác nhau. Trong hai năm qua, nhóm cũng đã tạo ra mô gan và tim bằng máy in sinh học.

In hướng nào có thể máy in sinh học được đẩy mạnh? Năm ngoái, các kỹ sư sinh học tại Viện Y sinh học Wake Forest đã tạo ra cơ quan não 3D đầu tiên chứa tất cả sáu loại tế bào được tìm thấy trong hệ thống cơ thể con người bình thường. Tất nhiên, điều đó không sánh kịp với một bộ não thực sự có khả năng suy nghĩ. Schmidt của Florida nói rằng có thể mất thêm vài thập kỷ nữa của cả kỹ thuật và khoa học não để đạt được điều đó.

“Hiện tại, họ có thể in các vật liệu mô phỏng cấu trúc của não và thêm chỉ đạo sinh học và các phân tử ma trận ngoại cảnh,” Schmidt nói. “Nhưng vẫn còn nhiều điều không biết về cách não hoạt động.” In một bộ não mới nghe có vẻ là một ý tưởng thú vị; có lẽ công việc khó khăn hơn là lập trình.

Những câu chuyện tuyệt vời khác từ Mytour

• Nhìn vào cuộc đua đau nhức nhất của đua xe đạp
• Những tweet của bạn tiết lộ nhiều dữ liệu vị trí hơn bạn nghĩ
• Kỷ niệm hạt nhân của một gia đình, khắc trên bạc
• Ý tưởng ô tô đi bộ của Hyundai tái tạo lại bánh xe
• Alexandria Ocasio-Cortez và một hiện thực chính trị mới
• 👀 Đang tìm kiếm các thiết bị công nghệ mới nhất? Kiểm tra những lựa chọn, hướng dẫn mua sắm và những ưu đãi tốt nhất của chúng tôi suốt cả năm
• 📩 Muốn biết thêm? Đăng ký nhận bản tin hàng ngày của chúng tôi và không bao giờ bỏ lỡ những câu chuyện mới và tuyệt vời nhất của chúng tôi