DMCA.com Protection Status

Thiết kế thành công loại “mực sinh học” mới cho công nghệ in sụn 3D  quan tâm

Được đăng bởi: Hoàng Kim Sinh

Cập nhật lúc 20:53 ngày 30/12/2017

Bệnh thoái hóa sụn khớp có thể gây ra những cơn đau trầm trọng và khó điều trị. Nhưng một thiết kế mới cho phương pháp cấy ghép sụn nhân tạo bằng công nghệ in 3D của các nhà nghiên cứu tại đại học Pennsylvania State (Penn State) có thể cải thiện được tình hình này.

Nhiều nhà nghiên cứu đã cố gắng sử dụng công nghệ in 3D để giúp hàn gắn các tổn thương sụn khớp như dự án sử dụng kính sinh học nhân tạo (bio-glass) tự hàn gắn giúp tái sinh sụn vào đầu năm nay. Trước đây, các nỗ lực sản xuất sụn nhân tạo thường có xu hướng phụ thuộc vào sự sinh trưởng của tế bào trong khung hydrogel. Tuy nhiên, theo các nhà nghiên cứu, kỹ thuật đó không cho phép mô sụn sinh trưởng bình thường. Mảnh cấy ghép thường không đủ chắc chắn hoặc có chứa các chất ức chế tế bào sinh trưởng.

Giờ đây, phương pháp mới của các nhà nghiên cứu tại đại học Penn State, với một chút điều chỉnh, có thể tạo ra được một khối mô lớn mà không cần đến bất kỳ bộ khung nào. Quá trình này bao gồm hai bước. Đầu tiên, họ tạo ra các ống rất nhỏ bằng alginate tách chiết từ tảo, mỗi ống có đường kính từ 0.03- 0.05 inch. Sau đó họ bơm tế bào sụn bò vào trong lòng ống, và để chúng sinh trưởng trong khoảng một tuần. Các tế bào sụn khi đó sẽ bắt đầu liên kết với nhau, nhưng không bám vào alginate. Sau bảy ngày, những khối tế bào sụn dạng sợi được rút ra từ các ống alginate.

Những sợi sụn này sau đó được sử dụng làm “ống mực in” cho một máy in 3D với vòi phun được thiết kế đặc biệt nhằm in ra từng lớp tế bào sụn theo hình dạng và cấu trúc mong muốn. Sau khi in, khối mô được giữ khoảng nửa tiếng cho đến khi rắn lại, rồi được chuyển vào đĩa petri và ngâm trong dung dịch dinh dưỡng giúp các sợi sụn dung hợp lại với nhau, tạo thành một mẩu sụn duy nhất. Sụn được tạo ra từ phương pháp này tương tự như sụn bò tự nhiên, chỉ yếu hơn về mặt cơ học. Mặc dù vậy, loại sụn mới này vẫn khỏe hơn sụn nhân tạo sử dụng hydrogel. Các nhà khoa học cho rằng loại sụn mới sẽ còn vững chắc hơn nếu được sử dụng trên các bệnh nhân, vì áp lực trong ổ khớp sẽ cải thiện tính chất cơ học của nó - sụn tự nhiên cũng được hình thành dưới áp lực từ ổ khớp.

Sơ đồ giải thích quá trình in mô sử dụng sợi mô như một loại mực sinh học mới

Một mảnh sụn bò, được in bằng "mực" làm từ các sợi mô sụn, nằm trên một miếng xương tự nhiên trong dung dịch dinh dưỡng.

Trong tương lai, nếu quá trình này được thử nghiệm trên người, những bệnh nhân tham gia thử nghiệm sẽ phải cung cấp các tế bào của riêng mình để tránh hiện tượng thải ghép. Mặt khác, việc này cũng cho phép tăng mức độ linh hoạt trong sản xuất mảnh mô ghép.

"Bằng phương pháp mới này, chúng ta có thể sản xuất được các sợi sụn với chiều dài theo ý muốn, vì không cần sử dụng bộ khung nền nên việc in sụn có thể được mở rộng về kích thước, nhờ đó tạo ra các miếng sụn lớn hơn. Bên cạnh đó, chúng ta cũng có thể bắt chước sụn thật bằng cách in các sợi theo cả chiều dọc lẫn chiều ngang giống với cấu trúc trong tự nhiên"