Đột phá về mực sinh học "in" bộ phận cơ thể người

Các nhà khoa học đã tiến gần hơn tới việc biến một giấc mơ viễn tưởng thành hiện thực khi phát triển công nghệ sử dụng mực sinh học "in" các loại mô khác nhau trong cơ thể người.

Theo Hiệp hội cấy ghép bộ phận cơ thể của Đức (DSO), số người hiến tặng các bộ phận cơ thể trong nửa đầu năm 2013 đã giảm hơn 18% so với cùng kỳ năm trước. Trong khi đó, nhu cầu trong những năm tiếp theo dự kiến sẽ không ngừng tăng lên, vì con người đang tiếp tục lão hóa và lĩnh vực cấy ghép bộ phận cơ thể không ngừng phát triển.

Nhiều căn bệnh hiểm nghèo ngày nay có thể được chữa trị thành công nhờ việc thay thế các tế bào, mô và bộ phận cơ thể. Các nhà chức trách, giới nghiên cứu và đội ngũ y bác sĩ thực hành do đó đang phải nỗ lực cải tiến phương pháp và liệu trình chữa trị nhằm sản sinh ra các mô nhân tạo. Đây là cách khả thi nhằm xóa bỏ khoảng cách về cung - cầu đối với các bộ phận cơ thể được cấy ghép.

Các nhà khoa học đến từ Viện Fraunhofer (Stuttgart, Đức) vừa thành công trong việc phát triển các loại mực sinh học phù hợp với công nghệ in mô nhân tạo.

Mực in sinh học là chất lỏng trong suốt, bao gồm các thành phần từ ma trận mô tự nhiên và các tế bào sống. Chất này được hình thành dựa vào một loại vật liệu sinh học nổi tiếng: gelatin, vốn có nguồn gốc từ collagen và là thành phần chính của các mô gốc.

Nhóm nghiên cứu đã biến đổi hóa học đặc tính đóng keo của gelatin để phù hợp với các phân tử sinh học dùng để in ấn, nhưng vẫn duy trì trạng thái chất lỏng của mực in sinh học. Chỉ sau khi được chiếu ánh sáng tia cực tím, chúng mới lưu hóa thành hydrogel - một hợp chất cao phân tử chứa lượng lớn nước (giống như mô gốc), nhưng ổn định ở các môi trường nước và khi được sưởi ấm tới 37 độ C.

Các nhà nghiên cứu đã kiểm soát quá trình biến đổi hóa học của các phân tử sinh học để các gel thu được sở hữu độ bền và những đặc tính căng phồng khác nhau. Chúng do đó có thể mô phỏng các thuộc tính của mô tự nhiên, từ sụn cứng chắc đến mô mỡ mềm.

Loại máy in sử dụng mực sinh học trong các phòng thí nghiệm ở Stuttgart nhìn chung không khác gì các máy in văn phòng thông thường. Tuy nhiên, nếu quan sát kỹ, ta sẽ thấy một số khác biệt cơ bản. Chẳng hạn như, bộ phận sưởi trên thùng chứa mực sinh học đã được thiết lập. Số lượng đầu phun và thùng chứa mực cũng ít hơn.

Thách thức hiện nay đối với các nhà nghiên cứu là cho ra đời mô đã có hệ thống mạch máu riêng của nó để cung cấp chất dinh dưỡng. Họ đang bắt tay với các đối tác trong dự án ArtiVasc 3D được Liên minh châu Âu hậu thuẫn. Mục tiêu chính của dự án này là tạo ra một nền tảng công nghệ giúp sản sinh các mạch máu hoàn hảo từ vật liệu nhân tạo và bằng cách đó tạo ra da nhân tạo với mô mỡ dưới da đầu tiên trên thế giới.

"Bước này rất quan trọng đối với việc in mô hoặc các bộ phân cơ thể hoàn chỉnh trong tương lai. Chỉ khi chúng ta thành công trong việc sản sinh mô có thể được nuôi dưỡng thông qua hệ thống mạch máu của nó, việc in được các cấu trúc mô lớn hơn mới có thể khả thi", trưởng nhóm nghiên cứu thuộc Viện Fraunhofer nhấn mạnh.