Khi chúng ta nhắc đến những dự án mà có lẽ một ngày nào đó sẽ cho phép con người tạo ra những cơ quan nội tạng tùy theo nhu cầu, chúng ta thường nghĩ đến các công nghệ liên quan đến in 3D sinh học (3D bioprinting). Từng lớp vật liệu chứa tế bào sẽ được đùn ra, xếp chồng lên nhau, để tạo thành hình dạng của cơ quan nội tạng hoàn chỉnh. Công nghệ này thật sự đầy hứa hẹn thế nhưng chi phí vẫn còn quá cao. Một thiết bị với tên gọi BioP3 có thể sẽ là đối thủ cạnh tranh mạnh mẽ của công nghệ in 3D sinh học trong tương lai.
Thiết bị BioP3 hiện đang được phát triển bởi một nhóm kỹ sư y sinh đến từ Đại Học Brown, dẫn đầu bởi Jeffey Morgan và tiến sĩ Andrew Blakely, cùng với một bác sĩ phẫu thuật tại bệnh viện Rhode Island và Khoa Y Warren Alpert (thuộc Đại Học Brown). Thiết bị này lấy cảm hứng từ quá trình gia công các thiết bị điện, điện tử. Từng thành phần riêng biệt sẽ được nhặt lên và đặt cẩn thận vào vị trí xác định tạo thành một thể thống nhất. Cụm từ P3 là viết tắt của “pick, place and perfuse”, có nghĩa là nhặt, đặt và truyền dịch.
Trong trường hợp của BioP3, các thành phần ở đây sẽ là các “mô hiển vi”- cấu trúc siêu nhỏ cấu thành nên các mô sống. Quá trình gia công được thực hiện thông qua kỹ thuật “đúc khuôn siêu vi” phát triển bởi Morgan. Đó là kỹ thuật khiến cho nhiều loại tế bào sống có thể tự tập hợp lại thành các hình dạng xác định trước như hình cầu, hình que hay phiến tổ ong.
Trong nguyên mẫu của BioP3, một tập hợp các mô hiển vi sẽ được lưu trữ ở buồng trung tâm. Một đầu hút có khả năng thẩm thấu sẽ được sử dụng để nhặt các vi mô này, thông qua lực hút tạo ra bởi một máy bơm kết hợp.
Người thao tác sẽ di chuyển từng lớp đến một nền tảng (platform) siêu nhỏ và đặt chính xác chúng đến vị trí cần thiết trước khi nhả chúng ra. Bằng cách này, nhóm nghiên cứu có thể dần dần tạo ra cấu trúc 3D sinh học kích thước lớn hơn bằng cách xếp chồng từng lớp. Sau một “thời gian ngắn” (như nhóm nghiên cứu mô tả), các mô hiển vi sẽ kết dính với nhau, tạo thành một cấu trúc gắn kết đơn nhất.
Phiên bản hiện tại của BioP3 được làm phần lớn từ các linh kiện có sẵn trong..kho với tổng giá trị dưới 200USD. Do phải thao tác bằng tay, nên thời gian tiêu tốn rất lớn, dù là đối với các cấu trúc đơn giản và nhỏ hơn các cơ quan nội tạng thực rất nhiều. Hiện tại, để có thể chồng 16 lớp mô hiển vị hình khuyên, tiến sĩ Blakely cần khoảng gần một tiếng đồng hồ để thao tác.
Trong tháng 9 vừa qua, nhóm đã được nhận 1,4 triệu USD từ Quỹ Khoa Học Quốc Gia (National Science Foundation), và sẽ tiếp tục phát triển sản phẩm hướng đến tự động hóa và giảm thời gian thao tác. Nhóm nghiên cứu hy vọng khi BioP3 được phát triển hoàn chỉnh, sẽ có thể tạo ra các cơ quan nội tạng thay thế nhanh hơn so với công nghệ in 3D hiện nay.
Công bố của nghiên cứu đã được đăng trên tạp chí Tissue Engineering Part C. Bạn đọc quan tâm có thể theo dõi hoạt động của nguyên mẫu trong clip dưới đây.
http://vimeo.com/114170299
Biên dịch: Trungmaster, theo Gizmag
Link công bố:
Dr. Andrew M. Blakely, Miss Kali L. Manning, Dr. Anubhav Tripathi, and Dr. Jeffrey R. Morgan. Tissue Engineering Part C: Methods. -Not available-, ahead of print. doi:10.1089/ten.TEC.2014.0439.
