Buzz
VTV.vn - Trong một bước ngoặt công nghệ, các nhà nghiên cứu tại Viện Công nghệ California (Caltech) đã ứng dụng sóng siêu âm để in trực tiếp vật liệu sinh học 3D bên trong cơ thể động vật.
Công trình nghiên cứu của các chuyên gia tại Caltech được đăng trên tạp chí Science ngày 9/5. Nghiên cứu chỉ ra rằng sóng siêu âm không chỉ xuyên được các lớp mô sâu mà còn có thể kiểm soát chính xác việc tạo hình vật liệu sinh học nhờ một loại “mực sinh học” đặc biệt. Đây là đột phá lớn, mở ra kỳ vọng mới cho tương lai của y học điều trị.
Thay cho các phương pháp cấy ghép hay phẫu thuật truyền thống, nhóm nghiên cứu đã phát triển loại mực sinh học phản ứng với sóng siêu âm, có thể tiêm hoặc đưa vào cơ thể qua ống thông. Công nghệ cốt lõi mang tên DISP (Deep tissue in vivo sound printing) – kết hợp giữa sóng siêu âm hội tụ và các hạt liposome nhạy nhiệt. Khi sóng siêu âm làm nóng vùng mô thêm khoảng 5°C, liposome sẽ giải phóng chất liên kết chéo, khởi động quá trình trùng hợp tại điểm chính xác, nơi polyme hình thành và đóng vai trò như vật liệu dẫn thuốc, tái tạo mô hay cảm biến sinh học.
Sử dụng sóng siêu âm, công nghệ mới cho phép xác định chính xác vị trí và hình dạng cấu trúc in, từ đó tối ưu hóa thiết kế riêng biệt cho từng bệnh nhân, chẳng hạn như tái tạo mô hoặc thiết bị phân phối thuốc đúng chỗ cần điều trị.
Minh họa công nghệ in 3D trong cơ thể bằng sóng siêu âm (Ảnh: Science)
Trước đây, in 3D trong cơ thể chủ yếu dựa vào ánh sáng hồng ngoại, nhưng phương pháp này gặp hạn chế do ánh sáng chỉ xuyên qua được lớp da mỏng. Giáo sư Wei Gao tại Caltech chia sẻ: "Công nghệ mới của chúng tôi sử dụng sóng siêu âm – loại sóng có thể xuyên sâu vào mô – giúp in được đa dạng vật liệu và vẫn đảm bảo tính an toàn sinh học".
Một ưu điểm nổi bật khác của DISP là khả năng kiểm soát và giám sát quá trình in bằng sóng siêu âm, nhờ vào các túi khí protein có nguồn gốc từ vi khuẩn. Những túi khí này phản ứng mạnh với các biến đổi hóa học trong quá trình in, giúp các nhà khoa học xác định chính xác vị trí và thời điểm in diễn ra.
Trong thử nghiệm thực tế, nhóm nghiên cứu đã sử dụng DISP để in hydrogel chứa doxorubicin – loại thuốc hóa trị – gần vị trí khối u bàng quang ở chuột. Kết quả cho thấy tỷ lệ tiêu diệt tế bào ung thư cao vượt trội so với phương pháp tiêm thuốc truyền thống.
Tiếp theo, nhóm nghiên cứu dự định thử nghiệm kỹ thuật này trên các mô hình động vật lớn hơn, tiến tới ứng dụng lâm sàng ở người. Họ cũng hy vọng sẽ tích hợp trí tuệ nhân tạo (AI) để nâng cao độ chính xác khi in tại các cơ quan chuyển động như tim.
Với DISP, y học tương lai mở ra một kỷ nguyên điều trị hoàn toàn không xâm lấn, khi thuốc có thể được “in” chính xác vào nơi cần thiết và đúng thời điểm bên trong cơ thể sống.
