Đã có thể cho sử dụng sóng siêu âm để in 3D mô sống bên trong cơ thể người

[trungthuc]

Kỹ thuật in 3D bằng sóng siêu âm ngay trong cơ thể sống đang hứa hẹn làm thay đổi hoàn toàn cách điều trị bệnh tật mà không cần đến các phẫu thuật xâm lấn.

Trong một bước tiến mang tính đột phá, các khoa học gia tại Viện Kỹ Thuật California (Caltech) đã phát minh thành công một kỹ thuật in 3D đặc biệt mang tên DISP (Deep tissue in vivo sound printing). Điều khiến cho kỹ thuật mới này trở nên độc đáo không nằm ở khả năng in 3D, mà là khả năng thực hiện quá trình này ngay bên trong cơ thể sống mà không cần nhờ đến dao kéo hay phẫu thuật xâm lấn.

Thông thường, việc can thiệp vào bên trong cơ thể để sửa chữa hoặc thay thế các mô bị tổn thương đòi hỏi phải cho phẩu thuật da, tiếp cận khu vực cần điều trị và tiến hành các thủ thuật phức tạp khác. Tuy nhiên, DISP lại hoạt động hoàn toàn khác biệt. Nó dựa vào một loại mực sinh học nhạy cảm với sóng siêu âm và khả năng định vị chính xác của sóng âm để thực hiện quá trình in bên trong cơ thể một cách an toàn và thật chính xác.

(Minh họa)

Loại mực này có chứa các túi liposome, vốn là những cấu trúc hình cầu quen thuộc trong ngành y sinh học, thường được sử dụng để cho vận chuyển thuốc. Khi các túi này được tiếp xúc với sóng siêu âm hội tụ, chúng sẽ phản ứng với nhiệt độ tăng nhẹ (khoảng 5 độ C), khiến cho các chất liên kết chéo được giải thoát ra và bắt đầu quá trình kết hợp tạo thành vật liệu polyme ngay tại vị trí được chỉ định. Chính vì vậy, kỹ thuật này có thể cho in trực tiếp mô nhân tạo hoặc cấu trúc dẫn thuốc ở những khu vực sâu trong cơ thể mà không cần phải đụng đến dao mổ.

Điểm đặc biệt của kỹ thuật DISP còn nằm ở khả năng theo dõi toàn bộ quá trình in. Nhờ sử dụng các túi khí protein có nguồn gốc từ vi khuẩn, các chuyên gia nghiên cứu có thể quan sát sự thay đổi hóa học trong suốt quá trình này qua thiết bị siêu âm, từ đó biết chính xác thời điểm và vị trí quá trình in đã xảy ra. Điều này sẽ giúp tăng độ chính xác lên, hạn chế sự sai lệch và mở ra tiềm năng ứng dụng ở những bộ phận nội tạng phức tạp khác như tim hoặc phổi, nơi mô liên tục chuyển động theo từng nhịp thở và nhịp đập của tim.

Khả năng tiêu diệt tế bào ung thư cao hơn hẳn so với phương pháp hóa trị qua việc tiêm thuốc truyền thống (Minh họa)

Trong các cuộc thử nghiệm ban đầu trên chuột, nhóm nghiên cứu đã sử dụng DISP để in ra một loại hydrogel chứa doxorubicin, một loại thuốc hóa trị, ngay gần khối u ở bàng quang. Kết quả cho thấy rất khả quan: khả năng tiêu diệt tế bào ung thư cao hơn hẳn so với phương pháp hóa trị qua tiêm thuốc truyền thống, đồng thời hạn chế được tác dụng phụ do thuốc sẽ lan tỏa ra toàn thân.

Hiện tại, nhóm nghiên cứu đang lên kế hoạch cho mở rộng thử nghiệm trên động vật lớn hơn để kiểm chứng tính hiệu quả và mức an toàn trước khi đưa vào thử nghiệm lâm sàng trên người. Họ cũng kỳ vọng sẽ kết hợp trí tuệ nhân tạo để nâng cao độ chính xác trong môi trường phức tạp, nơi mà các bộ phận nội tạng di chuyển liên tục. Nếu kết hợp thành công, AI có thể giúp phân tích thời điểm in tối ưu, điều chỉnh hướng sóng siêu âm theo thời gian thực tế và bảo đảm rằng vật liệu này chỉ được tạo ra đúng chỗ, đúng thời điểm.

Kỹ thuật DISP không chỉ là một kỹ thuật in 3D mới, mà còn đại diện cho một xu hướng mới trong y học: điều trị không xâm lấn, cá nhân hóa, chính xác và ít rủi ro. Trong tương lai, thay vì phải trải qua các ca phẫu thuật dài và nguy hiểm, bệnh nhân có thể được điều trị bằng những "chấm" siêu âm nhỏ nhưng chính xác đến từng milimét. Điều này không chỉ rút ngắn thời gian để hồi phục mà còn làm giảm đi đáng kể nguy cơ xảy ra các biến chứng sau khi điều trị.