In tế bào máu bằng công nghệ 3D

Trong phòng thí nghiệm, các nhà khoa học đang thử nghiệm một hướng đi đầy triển vọng: dùng công nghệ in 3D để tạo ra những tế bào máu nhân tạo, phục vụ y học tương lai. Kỹ thuật này được kỳ vọng trở thành công cụ quan trọng, hỗ trợ các nỗ lực cứu sống con người trong những tình huống mà nguồn mô, mạch máu tự nhiên không đáp ứng đủ. Ý tưởng không chỉ dừng ở việc tạo tế bào riêng lẻ, mà còn hướng tới xây dựng hệ thống mạch máu cần thiết cho các cơ quan nhân tạo hoạt động ổn định. Các cơ quan được tạo ra trong phòng thí nghiệm thường gặp một trở ngại lớn: chúng thiếu mạng lưới mạch máu để đưa oxy, chất dinh dưỡng đến những vùng mô bên trong. Nếu không có hệ thống vận chuyển phù hợp, những cơ quan nhân tạo này khó duy trì hoạt động, dù cấu trúc tổng thể đã được tạo thành công. Vì vậy, việc phát triển tế bào máu nhân tạo cùng các mạch máu tương thích được xem là bước tiến có ý nghĩa đối với lĩnh vực cấy ghép nội tạng nhân tạo. Công nghệ mới do các nhà khoa học tại Viện Fraunhofer ở Đức thiết kế, kết hợp máy in phun 3D với tác động chính xác của tia laser. Trước hết, máy in phun tạo ra những phân tử sinh học nhân tạo, sau đó laser biến chúng thành cấu trúc có hình dạng tương tự mạch máu. Nhờ cách tiếp cận này, các nhà nghiên cứu có thể tạo những mạch nhân tạo gồm hai lớp, đồng thời hình thành các nhánh phức tạp giống mạng lưới trong cơ thể. Gunter Tovar, quản lý dự án, cho biết nhóm nghiên cứu đang thiết lập nền tảng để nhanh chóng ứng dụng nguyên mẫu vật liệu sinh học đàn hồi và hữu cơ. Theo ông, hệ thống mạch máu mà công nghệ tạo ra rất ấn tượng, nhưng đây chắc chắn không phải khả năng duy nhất của phương pháp này. Nhận định đó mở ra triển vọng ứng dụng rộng hơn, dù bài viết không nêu cụ thể những lĩnh vực bổ sung ngoài hướng phát triển nội tạng nhân tạo. Về nguyên lý, máy in phun 3D có thể nhanh chóng tạo ra các vật rắn mang hình dạng không gian ba chiều từ những vật liệu được sắp xếp thành từng lớp. Những lớp vật chất này liên kết hóa học với nhau nhờ bức xạ tia cực tím, giúp hình thành các cấu trúc nhỏ với hình dạng được kiểm soát. Tuy nhiên, phương pháp in 3D thông thường vẫn chưa đạt độ chính xác cần thiết khi phải tái tạo những cấu trúc cực kỳ nhỏ như mao mạch. Đây là lý do laser giữ vai trò then chốt trong quy trình do các nhà khoa học Viện Fraunhofer phát triển. Tia laser tác động trực tiếp, kích thích các liên kết phân tử xảy ra tại vị trí được lựa chọn, nhờ đó tạo ra hình dạng tinh vi hơn. Cách làm này đem lại độ chính xác cao, yếu tố đặc biệt quan trọng khi xây dựng mạng lưới mạch máu có nhiều nhánh nhỏ và hình học phức tạp. Sau khi được tạo thành, những mạch máu nhân tạo có khả năng đàn hồi, đồng thời tương tác với mô tự nhiên trong cơ thể. Đặc tính này rất quan trọng, bởi mạch máu không phải những ống cứng đứng yên, mà cần thích nghi với môi trường mô và các biến đổi trong quá trình hoạt động. Nếu được hoàn thiện, công nghệ có thể góp phần giải quyết một trong những nút thắt lớn nhất của việc phát triển các cơ quan nhân tạo dùng cho cấy ghép. Dù triển vọng đáng chú ý, nhóm khoa học tại Viện Fraunhofer nhấn mạnh rằng công nghệ này vẫn đang trong giai đoạn nghiên cứu. Các nguyên mẫu hiện mới đóng vai trò nền tảng, chưa đồng nghĩa với việc những cơ quan nhân tạo hoàn chỉnh đã sẵn sàng sử dụng rộng rãi. Tuy vậy, nhóm nghiên cứu cho biết kỹ thuật này sẽ sớm được đưa vào ứng dụng trong cuộc sống, mở thêm hy vọng cho tương lai của y học tái tạo và cấy ghép nội tạng nhân tạo.