Mỗi năm, hàng triệu người phải chịu đựng những tổn thương về mô và thậm chí là tử vong do chấn thương. Tuy nhiên, quy trình phẫu thuật hiện nay vẫn phụ thuộc chủ yếu vào các mũi khâu chỉ để kích thích quá trình tái tạo các tế bào mô. Song, nếu việc tái tạo mô thất bại sẽ gây ra biến chứng và có thể dẫn đến nhiễm trùng.

Nhằm cải thiện hiệu quả phục hồi các tổn thương đó, hiện nay hàng loạt công nghệ in 3D sinh học đã được nghiên cứu và phát triển để sao chép các cấu trúc tế bào, cơ quan và hỗ trợ cho nhiều loại bệnh khác.

Máy in sinh học F3DB

Máy in 3D nhỏ gọn linh hoạt có tên là F3DB, do Tiến sĩ khoa học Thanh Nho Do và Tiến sĩ khoa học Mai Thanh Thai phụ trách. Máy bao gồm ba đầu in xoay trục được gắn vào tay robot. Đầu phun được thiết lập để in ra các hình dạng đã được thiết kế sẵn.

F3DB có tiềm năng làm thay đổi ngành y tế bằng cách cho phép phân lớp các thành phần hữu cơ được in trực tiếp trong các mô hoặc cơ quan với ít sự xâm nhập hơn.

Mục đích của phát minh này là để giảm thiểu nhu cầu thực hiện các ca phẫu thuật lớn hoặc loại bỏ các cơ quan.

Cách thức hoạt động?

Máy in 3D cải tiến và sáng tạo mới F3DB hoạt động trên một cánh tay robot được vận hành bằng hệ thống thủy lực bao gồm ba bộ truyền động bằng vải mềm. Những bộ truyền động này được cung cấp năng lượng bởi các ống xi lanh chạy bằng động cơ DC để bơm nước.

Theo báo cáo của IEEE Spectrum, cả cánh tay và đầu in linh hoạt của F3DB đều di chuyển theo ba bậc tự do (DOFs), tương tự như những chuyển động được thực hiện bởi máy in 3D.

Ngoài ra, máy in F3DB được trang bị một camera thu nhỏ linh hoạt cho phép người vận hành theo dõi quá trình. Không những thế, nó liên tục giám sát toàn bộ quá trình.

Chức năng thiết bị

Với thiết kế cánh tay robot mềm, F3DB có khả năng 'lắp ráp' các vật liệu sinh học chứa tế bào sống trực tiếp lên các mô hoặc cơ quan bị tổn thương.

Phần thân của máy in sinh học linh hoạt giống như con rắn, cho phép đưa vào bên trong cơ thể thông qua hậu môn hoặc đường miệng. Bác sĩ phẫu thuật có thể điều khiển chuyển động của thiết bị này thông qua cử chỉ tay.

Theo các nhà nghiên cứu, mẫu nhỏ nhất của F3DB có cùng kích thước với các loại ống nội soi truyền thống với đường kính khoảng từ 11-13mm để có thể vào tới những khu vực khó tiếp cận nếu sử dụng các thiết bị phẫu thuật thông thường như đại tràng, dạ dày, tim và bàng quang.

Ngoài ra, các nhà nghiên cứu cho biết nó có khả năng loại bỏ một số loại ung thư, trong đó có ung thư đại tràng bằng cách sử dụng quá trình bóc tách dưới niêm mạc nội soi. Kỹ thuật này bao gồm việc loại bỏ một phần của cơ quan hoặc mô bị ảnh hưởng bởi các khối u ác tính. Từ đó, người vận hành sử dụng một tia nước để làm sạch bề mặt bị ung thư.

Giai đoạn thử nghiệm 

Các nhà nghiên cứu đã thực hiện thử nghiệm trên nhiều loại chất liệu khác nhau trên bề mặt thận heo. Theo nghiên cứu của họ, quá trình in không gây tác động tiêu cực đến các tế bào.

Tiến sĩ Thanh Do và các thành viên trong nhóm cho biết: “Chúng tôi đã quan sát các tế bào phát triển hàng ngày và tăng gấp bốn lần vào ngày thứ bảy-ngày cuối cùng của thí nghiệm. Kết quả cho thấy F3DB có tiềm năng mạnh mẽ để phát triển thành một công cụ nội soi tất cả trong một cho các quy trình nội soi bóc tách”. 

Sau đó, nhóm sẽ thử nghiệm thiết bị trên động vật sống và thêm các tính năng bổ sung vào F3DB. Nhóm nghiên cứu tại Đại học New South Wales ở Úc hy vọng rằng các chuyên gia y tế sẽ áp dụng công nghệ này để cách mạng hóa phương pháp phẫu thuật cũ.

Hoàng Ngân