Ưu điểm và quy trình của in 3D sinh học nội tạng để cấy ghép

Công nghệ in 3D đang dần thay đổi cách thức tái tạo trong cơ thể con người. Vậy ưu điểm của in 3D sinh học nội tạng để cấy ghép là gì? Quy trình in 3D sinh học nội tạng để cấy ghép như thế nào? Cùng 3DCUBE tìm hiểu trong bài viết này nhé!

Ưu điểm và quy trình của in 3D sinh học nội tạng để cấy ghép

Ưu điểm của in 3D sinh học nội tạng để cấy ghép 

Công nghệ in 3D sinh học đang tạo nên một cuộc cách mạng trong lĩnh vực cấy ghép nội tạng. So với phương pháp ghép nội tạng truyền thống in 3D sinh học mang đến nhiều ưu điểm vượt trội:

Ưu điểm của in 3D sinh học nội tạng để cấy ghép 

Độ chính xác cao

In 3D sinh học có thể in ra các nội tạng với độ chính xác cực cao giống hệt nội tạng thật từng chi tiết giải phẫu. Các nội tạng này được tạo nên từ chính tế bào của người bệnh, nên khi cấy ghép sẽ có tính tương thích cao tránh hiện tượng đào thải.

Xem thêm: Bước tiến mới của công nghệ in 3D trong thực phẩm

Kiểm soát tốt chất lượng 

In 3D sinh học nội tạng cấp ghép giúp kiểm soát tốt chất lượng 

Nội tạng in 3D sinh học cho phép kiểm soát chất lượng, hạn chế tình trạng lây nhiễm bệnh và làm giảm nguy cơ kháng thuốc, kháng insulin. Đặc biệt, người bệnh sẽ không cần sử dụng thuốc ức chế miễn dịch mạnh liên tục như cấy ghép truyền thống.

Khắc phục tình trạng thiếu hụt nguồn cung

In 3D sinh học là giải pháp hiệu quả để khắc phục tình trạng thiếu hụt nguồn cung nội tạng ghép. Các nội tạng nhân tạo có thể được tạo ra nhanh chóng, đáp ứng nhu cầu lượng lớn giúp người bệnh không phải chờ đợi quá lâu mới có cơ hội cấy ghép.

Chi phí hợp lý

In 3D sinh học nội tạng để cấy ghép còn giúp tiết kiệm chi phí đáng kể 

Chi phí in 3D sinh học rẻ hơn rất nhiều so với phương pháp ghép truyền thống. Người bệnh sẽ tiết kiệm được hàng trăm triệu chi phí so với việc xin hiến nội tạng từ người cho đã chết não. Điều này vô cùng có ý nghĩa với nhiều gia đình có hoàn cảnh khó khăn.

Có thể thấy in 3D sinh học nội tạng với nhiều ưu điểm vượt trội hứa hẹn sẽ là giải pháp cứu sống hàng triệu bệnh nhân đang chờ ghép nội tạng trên toàn thế giới. Đặc biệt, công nghệ này còn mở ra viễn cảnh có thể chữa được các bệnh hiểm nghèo ở trình độ gen, tế bào.

Tuy nhiên, con đường để ứng dụng lâm sàng rộng rãi công nghệ này còn nhiều thách thức. Các nhà khoa học cần có thời gian để thử nghiệm với quy mô lớn hơn, kiểm định độ an toàn, hiệu quả lâu dài của phương pháp. Các cơ quan quản lý cũng cần thiết lập chính sách và quy định phù hợp làm nền tảng cho ứng dụng sau này. 

Mặc dù vậy, với tốc độ nghiên cứu phát triển hiện nay, chắc chắn trong tương lai gần, công nghệ in 3D sinh học nội tạng sẽ được sử dụng rộng rãi trong phẫu thuật cấy ghép hứa hẹn đánh dấu một bước tiến quan trọng trong nền y học hiện đại. 

Xem thêm: In 3D trong nông nghiệp: Tìm hiểu thông tin chi tiết

Quy trình in 3D sinh học nội tạng để cấy ghép

In 3D sinh học nội tạng để cấy ghép đã mở ra hy vọng sống cho nhiều người bệnh suy tạng. Tuy nhiên, quy trình in 3D sinh học nội tạng phức tạp, đòi hỏi kết hợp nhiều kỹ thuật và công đoạn. Dưới đây là 5 bước cơ bản trong quy trình in 3D sinh học nội tạng để cấy ghép.

Bước 1: Lấy mẫu mô từ cơ thể bệnh nhân và nuôi cấy

Lấy mẫu mô từ cơ thể bệnh nhân và nuôi cấy

Để thực hiện in 3D sinh học nội tạng, đầu tiên bác sĩ sẽ sử dụng dụng cụ sinh thiết để lấy một mẫu mô từ cơ thể bệnh nhân. Từ mẫu mô này, các nhà khoa học sau đó sẽ tách chiết và nuôi cấy phân lập tế bào trong phòng thí nghiệm.

Do mỗi loại tế bào có nhu cầu dinh dưỡng, điều kiện sống khác nhau nên chúng sẽ được nuôi cấy riêng biệt trong các môi trường phù hợp để có thể phát triển tốt nhất.

Bước 2: Trộn tế bào với chất keo sinh học tạo thành "ma trận ngoại bào"

Trộn tế bào với chất keo sinh học tạo thành "ma trận ngoại bào"

Sau khi nuôi cấy và nhân lên, các tế bào sẽ được trộn với một chất keo sinh học tạo thành "ma trận ngoại bào". Ma trận này chính là mực in 3D sinh học, bao gồm tế bào sống, các phân tử hydrogel giàu nước, chất trung gian, các yếu tố tăng trưởng. Sự kết hợp này nhằm duy trì sự sống và kích thích quá trình phân chia, biệt hóa của tế bào để hình thành mô cùng cơ quan mong muốn.

Bước 3: Lựa chọn vật liệu an toàn dùng trong quy trình in 3D 

Lựa chọn vật liệu an toàn dùng trong quy trình in 3D

Các vật liệu dùng trong quy trình in 3D sinh học nội tạng đều an toàn, có khả năng phân hủy sinh học và tương thích với cơ thể. Điều này giúp hạn chế phản ứng miễn dịch không mong muốn sau khi cấy ghép. Trong số các vật liệu sinh học phổ biến hiện nay cho ứng dụng này là collagen, gelatin, hai loại được sử dụng rộng rãi nhất nhờ tính an toàn và khả năng tương thích cao.

Xem thêm: Tìm hiểu về xu hướng in 3D trong thị trường hàng không vũ trụ

Bước 4: Sử dụng máy in 3D sinh học để in từng lớp nhằm tái tạo cấu trúc

Sử dụng máy in 3D sinh học để in từng lớp nhằm tái tạo cấu trúc 

Ma trận sinh học chứa tế bào sẽ được nạp vào máy in 3D sinh học. Thiết bị này sử dụng đầu phun và phần mềm thiết kế 3D để in từng lớp vật liệu dựa trên hình ảnh giải phẫu của cơ quan cần tái tạo. Thời gian in phụ thuộc vào kích thước và độ phức tạp của nội tạng, cũng như công suất máy in. Nhưng nói chung quá trình này mất vài giờ đồng hồ. Toàn bộ quy trình từ lấy mẫu mô đến khi hoàn thành sản phẩm cuối cùng và cấy ghép vào cơ thể người bệnh kéo dài khoảng 4 - 6 tuần.

Bước 5: Cung cấp hỗ trợ để nội tạng nhân tạo có thể hoạt động bình thường

Cung cấp hỗ trợ để nội tạng nhân tạo có thể hoạt động bình thường

Thử thách lớn nhất còn lại là làm sao để nội tạng nhân tạo có thể hoạt động bình thường sau khi cấy ghép. Các giáo sư nghiên cứu giải thích: "Tương tự như quá trình ghép nội tạng từ người hiến, ngay sau khi cấy ghép, nội tạng nhân tạo cần được đưa vào hệ thống hỗ trợ sự sống và bắt đầu cung cấp máu để duy trì chức năng. Nếu không, các mô, tế bào sẽ nhanh chóng bị chết và hoại tử". Đây là bước then chốt quyết định sự thành công của ca phẫu thuật.

Trên đây là những thông tin chi tiết về in 3D sinh học nội tạng để cấy ghép. Hy vọng qua bài viết bạn đã có cái nhìn tổng quan hơn về chủ đề này và đây chắc chắn là công nghệ then chốt, có tầm ảnh hưởng lớn đến sức khỏe cùng cuộc sống của con người trong tương lai.