Các nhà khoa học Nga in 3D nội tạng trực tiếp bên trong cơ thể bệnh nhân

Ngày 30/3, truyền thông Nga tiết lộ, nước này đã phê duyệt Tiêu chuẩn quốc gia (GOST) đầu tiên về in sinh học, cơ sở pháp lý của một ứng dụng công nghệ mới đầy triển vọng.

Thuật ngữ “in sinh học”, công nghệ tạo ra các cấu trúc giống mô, nội tạng hoặc cơ quan cơ thể người bằng cách sử dụng máy in 3D chuyên dụng, lần đầu tiên được ông Vladimir Mironov- hiện là giáo sư tại Viện Kỹ thuật Y sinh thuộc Đại học Khoa học và Công nghệ Quốc gia NUST MISIS, đưa ra năm 2003 trong một nghiên cứu khoa học.

Tiến sĩ khoa học Fyodor Senatov, Giám đốc Viện Kỹ thuật Y sinh cho biết, Phòng thí nghiệm kỹ thuật mô và y học tái tạo thuộc Viện tập trung đặc biệt vào công nghệ in sinh học, và đây là một trong những đội ngũ mạnh nhất ở Nga, với danh tiếng toàn cầu.

Theo ông, Nga nằm trong top 5 quốc gia hàng đầu trong lĩnh vực in sinh học, trong đó một số kỹ thuật là độc nhất vô nhị!

Các nhà khoa học làm việc với một máy in Fabion của Công ty 3D Bioprinting Solutions. Ảnh: NUST MISIS.

Vào năm 2023, Bệnh viện Burdenko trở thành bệnh viện đầu tiên trên thế giới sử dụng máy in sinh học trực tiếp trên cơ thể người - một thủ thuật được thực hiện bởi các bác sĩ và nhà khoa học với sự hợp tác của công ty công nghệ sinh học 3D Bioprinting Solutions.

“Trong hầu hết các trường hợp, quy trình này tương tự như hoạt động của máy in 3D tiêu chuẩn: kết hợp tế bào sống, các vật liệu sinh học (bệ đỡ - scaffold) để tạo ra các cấu trúc mô hoặc cơ quan nhân tạo, sau đó được cấy ghép vào cơ thể người để thay thế hoặc sửa chữa các cơ quan bị hỏng.

Nhưng cơ thể người không phẳng mà còn có khả năng vận động tự chủ, thở và cử động. Máy in 3D tiêu chuẩn không thể in trên cơ thể người. Cần phải có một máy in chuyên dụng: thứ nhất, có khả năng thích ứng với nhịp thở và các chuyển động nhỏ, và thứ hai, có thể in trên các bề mặt cong phức tạp. Đó là lý do tại sao chúng tôi sử dụng cánh tay rô bốt . Ở đầu cánh tay rô bốt là một máy in sinh học với hệ thống thị giác máy tính. Nó nhìn thấy những gì đang xảy ra trước mặt.

Tiến sĩ khoa học Fyodor Senatov- Giám đốc Viện Kỹ thuật Y sinh. Ảnh : NUST MISIS.

Ví dụ, rô bốt giao hàng của Yandex di chuyển trên vỉa hè, “nhìn” môi trường xung quanh bằng cảm biến thông minh và thích ứng với điều kiện đô thị phức tạp. Và rô bốt in sinh học cũng nhìn thấy, ví dụ, một vết thương và các cạnh của nó, tạo ra mô hình 3D, và bắt đầu bịt kín và chữa lành vết thương bằng tế bào của chính bệnh nhân được lấy ngay tại bàn mổ.”, ông Senatov mô tả quy trình này.

Nhà khoa học lưu ý, kể từ đó, chỉ có một vài ca phẫu thuật tương tự được thực hiện ở các quốc gia khác. Đáng lưu ý, cả máy in sinh học và rô bốt được các chuyên gia Nga sử dụng đều là các sản phẩm với 90-95% linh kiện được sản xuất nội địa.

Công nghệ in sinh học chưa phải là công nghệ đại trà. Theo ông Senatov, sự phát triển của công nghệ này có thể được chia thành ba giai đoạn chính. Giai đoạn đầu tiên là in bất cứ thứ gì dạng phẳng: bao gồm các mảnh sụn (tai, mũi) và mô da. Các kỹ sư sinh học đã học được cách làm điều này rất tốt.

Cận cảnh đầu in 3D sinh học của Công ty 3D Bioprinting Solutions. Ảnh: NUST MISIS.

Giai đoạn thứ hai là in bất cứ thứ gì dạng ống, một kỹ thuật khó hơn, nhưng đã có những thành công: bệnh nhân bắt đầu được nhận các mảnh mạch máu. Và các bác sĩ tại Hàn Quốc đã đạt được bước tiến lớn khi cấy ghép thành công khí quản in 3D.

Giai đoạn thứ ba, cũng chính là mục đích ban đầu của toàn bộ quá trình, là in 3D sinh học các cơ quan phức tạp như gan, thận và tim. Và Nga tiếp tục khẳng định vị thế dẫn đầu trong lĩnh vực này.

Năm 2015, Công ty 3D Bioprinting Solutions đã tạo ra một tuyến giáp hoạt động hoàn chỉnh và thực sự sản sinh ra hormone. Tuy nhiên, không phải trên người mà là trên chuột thí nghiệm. Đáng tiếc là kể từ đó đến nay vẫn chưa có bước đột phá nào: việc in 3D các cơ quan vẫn đang trong giai đoạn thử nghiệm và việc ứng dụng lâm sàng còn rất xa vời.

“Tại sao mọi người lại in những vật phẳng trước, rồi đến những vật hình ống, sau đó mới đến những vật phức tạp? Nếu vật thể khá phẳng, ví dụ như da được in và ghép lên người, hoặc in trực tiếp lên người, thì cần phải đảm bảo tế bào “sống”. Và để “sống”, chúng cần nhận được chất dinh dưỡng thông qua hệ tuần hoàn. Nếu vật thể mỏng, như da, thì mạch máu của chính bệnh nhân sẽ có thời gian để phát triển vào đó, và mô được in sẽ sống sót. Nhưng nếu đó là thứ gì đó lớn, như tuyến giáp lớn, thì nó sẽ không có đủ thời gian để phát triển mạch máu trước khi các tế bào chết. Do đó, trước tiên chúng ta cần học cách tạo ra mạng lưới mạch máu ổn định. Toàn thế giới hiện đang ở giai đoạn thứ hai. Khi vấn đề này được giải quyết, chúng ta sẽ chuyển sang giai đoạn thứ ba.”, ông Senatov giải thích.

Văn Phong/Sputnik