BƯỚC TIẾN MỚI TRONG NGÀNH IN 3D SINH HỌC [NEW REVOLUTION IN BIOLOGY 3D PRINTING]
Hiện nay, với sự phát triển như vũ bão của khoa học công nghệ, chắc hẳn ai trong chúng ta cũng đã quen thuộc với những khái niệm như phim 3D, âm thanh 3D, tranh 3D… rồi phải không? Thế nhưng có vẻ kĩ thuật in 3D sinh học vẫn còn khá xa lạ với nhiều người. Khi nhắc đến nó, người ta thường liên tưởng đến một công nghệ với bước thực hiện phức tạp, song trên thực tế, cách vận hành của nó lại khá đơn giản. Hãy cùng ICJC tìm hiểu về công nghệ in đang được ưa chuộng này nhé.
Vậy công nghệ in 3D sinh học là gì? Trước hết, in 3D hoạt động với nguyên lý sau: Một vật thể chụp qua các lớp vi tính, CT scan, sẽ cho ra vô số lát cắt 2D và nếu chúng chồng lên nhau sẽ cho ra đúng hình thể ban đầu. Phương pháp in 3D sinh học sử dụng kỹ thuật giống như in 3D nhưng không nhanh như in 3D. Quá trình in sinh học sử dụng mực sinh học, một vật liệu cho phép kết dính và tăng sinh các tế bào sống, đồng thời kết hợp các tế bào, yếu tố sinh trưởng và vật liệu sinh học để chế tạo các bộ phận y sinh mô phỏng tối đa các đặc điểm mô tự nhiên. Hiện nay, in sinh học còn có thể được sử dụng để in các mô và các cơ quan giúp các nhà khoa học nghiên cứu thuốc. Công nghệ in 3D ra đời trở thành “cuộc cách mạng” trong y học, nổi bật là trong kỹ thuật ghép tạng.
In sinh học đã giải quyết được vấn đề thiếu tạng hiến của Việt Nam nói riêng và thế giới nói chung. Tại Việt Nam, trước khi xuất hiện công nghệ tiên tiến này thì mô, tạng phải được lấy từ người đã chết não nếu họ đã đăng ký hiến tặng từ trước. Ngoài ra, theo quy định, các bác sĩ cũng cần được sự đồng ý từ gia đình người hiến tặng. Rất nhiều trường hợp dù người chết não có thẻ hiến tạng nhưng gia đình không đồng ý, các bác sĩ đành bất lực. Những quy định này khiến số ca ghép tạng là quá nhỏ so với số ca tử vong do chấn thương sọ não. Điều đáng nói là ngay cả việc chi trả chi phí chẩn đoán chết não cũng là một vấn đề khi bảo hiểm y tế chỉ chi trả cho những ca được chẩn đoán là chết não, còn nếu đã chẩn đoán nhưng người bệnh chưa chết não thì ai sẽ chi trả? Đây chính là những bất cập điển hình trong việc ghép tạng từ người. Và cho dù may mắn được phẫu thuật ghép tạng, bệnh nhân sau đó cũng phải sử dụng thuốc ức chế miễn dịch suốt đời. Cùng với đó là nguy cơ cao các biến chứng, cấy ghép nội tạng từ nguồn hiến tặng tạo ra một chi phí rất lớn cho hệ thống y tế. Thế nhưng, công nghệ in 3D sinh học được ứng dụng trong việc ghép tạng đã có ý nghĩa quan trọng khi giải quyết được hầu hết các vấn đề trên và trở thành một ngành tiềm năng khi có những bước phát triển vượt bậc trong gần hai thập niên qua, trở thành ngành công nghiệp có trị giá đến 5,1 tỉ USD năm 2016, và dự kiến sẽ tăng đến 32 tỉ USD vào 2023.
Công nghệ in 3D cho thấy bước tiến lớn trong lĩnh vực y học khi mới đây, Darcy Wagner, phó giáo sư công tác tại Đại học Lund và các cộng sự đã thành công trong việc sử dụng mực sinh học để in 3D mô phổi và cấy thành công mô vào một con chuột bạch. Nghiên cứu này được công bố trên Tạp chí Advanced Materials. Dù chưa tạo ra được hai lá phổi hoàn chỉnh nhưng nhóm chuyên gia đã cho thấy những mô phổi tạo ra ghép được lên sinh vật sống. “Chúng tôi bắt đầu đơn giản bằng việc cố gắng tạo những ống nhỏ, bởi cấu trúc này hiện hữu cả trong đường thở và ở hệ mạch của phổi. Kết hợp mực sinh học và tế bào gốc lấy từ đường thở của bệnh nhân, chúng tôi đã in ra được những đường thở mini với nhiều lớp tế bào, có thể duy trì trạng thái mở lâu dài”, Darcy Wagner cho hay. Được biết, họ đã phát triển kỹ thuật mới sử dụng tế bào sống của cơ thể người để in các cơ tim cho một trái tim nhân tạo. Đây được xem như là phát minh có thể cứu sống hàng nghìn sinh mạng với giá thành không quá cao. Ngay trước đó, vào đầu tháng 4 này, một nhóm nghiên cứu khác cũng đã thành công trong việc phát triển phương pháp in mới giúp tạo ra mô tim có khả năng sống sót trong ống nghiệm và hoạt động trong thời gian dài. Theo nghiên cứu công bố trên tạp chí Bioactive Materials, mô tim 3D này có thể duy trì nhịp đập trong 6 tháng.
Dù vẫn đang trong quá trình hoàn thiện nhưng công nghệ in 3D sinh học đã tạo cho mình chỗ đứng nhất định nhờ những ứng dụng đa dạng trong ngành sinh học. Với kỹ thuật này, chúng ta có thể trông chờ vào một tương lai không xa, khi những bộ phận giả trên cơ thể con người hay thậm chí là xương, thiết bị y khoa, van tim,... có thể được chế tạo một cách nhanh chóng, dễ dàng với giá thành hợp lý, phải chăng mà vẫn đạt hiệu quả cao, thậm chí là tốt hơn so với cách truyền thống. ICJC hy vọng rằng trong tương lai, mắt cá chân thay thế từ in 3D, giá thể in 3D và các viên thuốc in 3D sẽ trở thành những khái niệm phổ biến trong cuộc sống, tiếp cận và giúp đỡ được nhiều người bất hạnh hơn hay có thể được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khác nữa.
Còn các bạn độc giả của ICJC thì sao? Các bạn có cảm nghĩ gì sau khi tìm hiểu về ngành in 3D sinh học. Hãy để lại bình luận phía dưới để chúng mình cùng biết nhé. Chúc các bạn có một ngày cuối tuần vui vẻ, thư giãn bên bạn bè, người thân và hẹn gặp lại các bạn ở những bài viết tiếp theo.
Nguồn ảnh: israel21c.org
----------------------------------
Currently, with the rapid development of science and technology, surely all of us are familiar with concepts such as 3D movies, 3D sound, 3D paintings… right? However, it seems that 3D biological printing technology is still quite strange to many people. When it comes to it, people often think of technology with a complicated implementation, but in reality, its operation is quite simple. Let's learn about this popular printing technology with ICJC.
So what is bio 3D printing technology? First of all, 3D printing works on the following principle: An object scanned through computer layers, a CT scan, will produce an infinite number of 2D slices, and once overlap with each other, they will look like the original shape. Biological 3D printing uses the same technique as 3D printing but is not as fast as 3D printing. The bioprinting process uses bioink, a material that allows the adhesion and proliferation of living cells, and the combination of cells, growth factors, and biomaterials to make medical parts. Maximum simulation of natural tissue characteristics. Now, bioprinting can also be used to print tissues and organs to help scientists study drugs. The birth of 3D printing technology became a "revolution" in medicine, especially in organ transplantation.
Bioprinting has solved the problem of shortage in donated organs in Vietnam in particular, and the world in general. In Vietnam, before this advanced technology appeared, tissues and organs had to be taken from brain-dead people if they had registered to donate. In addition, as a rule, doctors also need to get consent from the donor's family. In many cases, even though the brain-dead person has an organ donation card, if the family does not agree, then there’s nothing doctors can do. These regulations make the number of organ transplants too small compared with the number of deaths from traumatic brain injury. It is worth mentioning that even paying the cost of a brain death diagnosis is a problem when health insurance only pays for cases diagnosed as brain death, and if the diagnosis is made but the patient is not brain dead, then who will pay for it? These are typical inadequacies in organ transplantation from humans. And even if they are fortunate enough to receive an organ transplant, the patient will then have to take immunosuppressive drugs for the rest of his life. Along with the high risk of complications, organ transplantation from donors creates a huge cost for the health system. However, biological 3D printing technology applied in organ transplantation has been of great significance when it solves most of the above problems and has become a potential industry when there have been great developments in nearly two years. Over the past decade, it became a $5.1 billion industry in 2016 and is expected to grow to $32 billion by 2023.
3D printing technology represents a big step forward in the field of medicine when recently, Darcy Wagner, an associate professor working at Lund University, and colleagues succeeded in using bio-ink to 3D print lung tissue and successfully transplanted tissue into a guinea pig. The study was published in the journal Advanced Materials. Although two complete lungs have not yet been created, the team has shown that the transplanted lung tissues can be transplanted into a living organism. “We started out simply by trying to make small tubes because this structure is present both in the airways and in the pulmonary vasculature. Combining bio-ink and stem cells are taken from the patient's airway, we have printed mini airways with many layers of cells, which can remain open for a long time," said Darcy Wagner. Reportedly, they have developed a new technique that uses living human cells to print heart muscles for an artificial heart. This is considered an invention that can save thousands of lives at a low cost. Just before that, earlier this April, another research team also succeeded in developing a new printing method that helps create heart tissue that is able to survive in vitro and work for a long time. According to research published in the journal Bioactive Materials, this 3D heart tissue can maintain a beat for 6 months.
Although it is still in the process of being perfected, 3D biological printing technology has already made a name for itself thanks to its diverse applications in the biology industry. With this technique, we can look forward to a not too distant future, when prostheses on the human body or even bones, medical devices, heart valves,... can be fabricated. quickly, easily with a reasonable and affordable price and still achieve high efficiency, even better than the traditional way. ICJC hopes that in the future, replacement ankles from 3D printing, 3D printed scaffolds and 3D printed pills will become common concepts in life, reaching and helping more disadvantaged people. Or can be applied in many other fields.
Picture Source: israel21c.org
----------------------------------
Nhận xét
Đăng nhận xét