Công nghệ 3D in da người, sáng chế trợ giúp đắc lực trong y học

(PLO) - Mới đây, nhóm nghiên cứu dự án đến từ Đại học Toronto, Mỹ đã phát triển một máy in da 3D cầm tay có thể in các lớp mô da trực tiếp lên da người để che và chữa lành vết thương. Có thể nói, tại thời điểm hiện tại công nghệ in 3D ngày càng lên ngôi, không chỉ ứng dụng trong giáo dục, xây dựng, sản xuất, thực phẩm… mà giờ đây nó đã trở thành một công cụ trợ giúp đắc lực trong y học. 

Máy in da 3D cầm tay.

Máy in da 3D cầm tay.

Máy in da 3D cầm tay 

Công nghệ 3D là gì? Máy in 3D là gì? Để dễ hình dung, bạn có thể hiểu 3D ở đây là sản phẩm thật, vật thể thật mà ta có thể cầm trên tay, sờ mó, quan sát một cách chính xác, 3D ở đây là mọi thứ xung quanh ta, mà từ nguyên thủy đến hiện nay ta vẫn tiếp xúc hằng ngày, quá quen thuộc. 

Ví dụ bạn đang sử dụng chiếc laptop của mình, và chiếc laptop chính là vật thể 3D mà ta đang nói đến ở đây. Nói như vậy để chúng ta phân biệt một cách rõ ràng rằng, máy in 3D ở đây là công nghệ in ra một vật thể 3D có thể sờ mó, quan sát, cầm nắm được chứ không phải là in ra một hình ảnh mà ta nhìn vào nó nổi khối 3 chiều gần giống như ngoài đời.

Được biết, in 3D được biết đến như một công nghệ kỳ diệu có thể thay đổi cả thể giới. Nó được ứng dụng trong rất nhiều lĩnh vực như giáo dục, xây dựng, thực phẩm, thời trang, công nghệ điện tử…Và trong đó không thể thiếu lĩnh vực y học. 

Mới đây, nhóm nghiên cứu dự án đến từ Đại học Toronto bao gồm nghiên cứu sinh Navid Hakimi, giáo sư miễn dịch học Marc G. Jeschke và phó giáo sư Axel Guenther từ khoa Khoa học - Kỹ thuật ứng dụng cùng sự giám sát của giám đốc bộ phận trị bỏng Ross Tilley tại bệnh viện Sunnybrook.

Họ đã cùng nhau phát triển một máy in da 3D cầm tay có trọng lượng nhẹ hơn 1kg, có kích thước cùng cỡ với một hộp giày nhỏ có thể in các lớp mô da trực tiếp lên da người để che và chữa lành vết thương sâu, giúp họ hồi phục nhanh hơn hẳn phương pháp cấy ghép da truyền thống.

Máy in da người bằng công nghệ in 3D phát triển trong nhiều năm gần đây. “Tuy nhiên, hầu hết máy in da 3D hiện tại rất cồng kềnh, làm việc chậm chạp, tốn kém và không tương thích với các ứng dụng lâm sàn”. Giáo sư Axel Guenther, một trong ba nhà nghiên cứu tham gia vào nghiên cứu này cho biết. 

Hiện tại, lựa chọn tốt nhất để chữa lành vết thương sâu là ghép một lớp da dày vào lớp da bị mất. Nhưng quá trình ghép da gặp khá nhiều rủi ro. Lớp da mới yêu cầu phải khỏe mạnh hơn thay thế lớp da cũ và hiếm khi có đủ da sẵn để thực hiện cấy ghép.

Phát triển máy in da 3D cầm tay.

Do vậy, theo các nhà nghiên cứu máy in 3D có thể giải quyết được những rào cản này, đồng thời cải thiện quá trình chữa lành da. Có thể coi đây là một bước tiến quan trọng trong ứng dụng công nghệ trong y học.

“Máy in 3D cầm tay hứa hẹn sẽ điều chỉnh mô da của bệnh nhân cho các bệnh nhân một cách hoàn hảo nhất. Tiện lợi nhất của loại máy cầm tay là rất nhỏ gọn và dễ dàng di chuyển”, nhà nghiên cứu dẫn đầu Navid Hakimi cho biết. 

Với thiết kế tựa như một dụng cụ dán băng dính cầm tay, loại máy in 3D cầm tay này không yêu cầu phải có một làn da khỏe mạnh lấy từ một người hiến da nào đó để ghép vào bệnh nhân. Chiếc “máy in 3D” đặc biệt này có thể tạo ra một lớp mô da bằng mực sinh học giống y hệt da người. Loại mực này có chứa các tế bào da, collagen và fibrin, một loại protein giúp chữa lành vết thương. 

Được biết, với phương pháp này, bạn chỉ cần cầm máy trong tay, ấn lên da, kéo dọc theo vết thương như bút xóa kéo và chỉ mất trong vòng 2 phút hoặc ít hơn để liền da trở lại. Vết thương hở sẽ được hồi phục hoàn toàn, với thời gian nhanh hơn hẳn kỹ thuật cấy ghép da truyền thống.

“Loại máy in 3D cầm tay rất nhỏ gọn và tiện lợi. Khi sử dụng bạn chỉ cần khử trùng máy, sau đó lắp các hôp mực sinh học và tiến hành in. Thay vì phải sử dựng những loại máy móc đồ sộ, cồng kềnh đắt đỏ như trước đây, giờ bạn có thể sử dụng loại máy cầm tay nhỏ gọn và ít tốn kém hơn nhiều”, Giáo sư Axel Guenther nói. 

Hiện nghiên cứu vẫn còn trong giai đoạn khởi đầu và sẽ có nhiều cuộc thử nghiệm động vật trước chuyển sang thử nghiệm ở người. Và có một thách thức đối với loại máy in 3D này, đó là không có đủ tế bào da có sẵn để in, bởi không phải lúc nào cần là có ngay tế bào mà phải có thời gian để phát triển.  

Kỹ thuật đột phá

Không chỉ Đại học Toronto, các nhà khoa học tại Đại học Minnesota cũng đã sử dụng máy in 3D in cảm biến điện tử trực tiếp lên da người để kiểm tra các tác nhân hóa học và sinh học tác động lên cơ thể.

Công nghệ này có thể được binh lính áp dụng trên chiến trường để in các cảm biến tạm thời trên cơ thể của họ nhằm phát hiện hóa chất hoặc tác nhân sinh học hoặc in pin mặt trời để sạc cho các thiết bị điện tử quan trọng. 

Nhóm nghiên cứu đã in thành công các tế bào sinh học lên vết thương trên da chuột. Kỹ thuật này có thể dẫn đến những liệu pháp mới điều trị vết thương và in trực tiếp mô ghép để xử lý rối loạn về da. Nghiên cứu đã được công bố trên tạp chí Advanced Materials. Michael McAlpine, trưởng nhóm nghiên cứu cho biết,

“Chúng tôi rất vui về tiềm năng của công nghệ in 3D mới sử dụng máy in di động, trọng lượng nhẹ có giá chưa đến 400 USD. Chúng tôi hình dung một người lính có thể kéo máy in ra khỏi ba lô và in cảm biến hóa học hoặc các thiết bị điện tử khác họ cần trực tiếp lên da”.

Công nghệ in 3D tiến tới in các bộ phận cơ thể người. 

Một trong những đột phá của kỹ thuật in 3D mới là máy in có thể điều chỉnh những chuyển động nhỏ của cơ thể trong quá trình in. Các tín hiệu tạm thời được đặt trên da và da được quét. Máy in sử dụng thị giác máy tính để điều chỉnh các chuyển động trong thời gian thực.

Theo McAlpine, máy in có thể theo dõi bàn tay bằng các tín hiệu và điều chỉnh trong thời gian thực các chuyển động và đường nét của bàn tay, do đó, việc in các thiết bị điện tử duy trì được hình dạng của mạch.

Một ưu điểm nữa của kỹ thuật in 3D này là sử dụng mực in chuyên dụng được làm từ những tấm bạc có thể xử lý và hoạt động ở nhiệt độ phòng. Loại mực này không giống mực in 3D khác cần xử lý ở nhiệt độ cao lên đến 100 độ C và sẽ làm bỏng tay. Để tháo các thiết bị điện tử, chỉ cần lột thiết bị điện tử bằng nhíp hoặc rửa sạch bằng nước. 

Không chỉ in da người, vừa qua General Electric Co. - công ty chuyên sản xuất máy in 3D với mức đầu tư hơn 3 tỷ USD, đã tổ chức sự kiện trưng bày các sản phẩm in 3D cho thấy sự phát triển của công nghệ này, đồng thời khuyến khích người dùng ứng dụng rộng rãi công nghệ này hơn.

Jonathan Morris, đại diện của phòng thí nghiệm Mayo Clinic (Rochester, Minnesota, Mỹ), cho biết chỉ trong năm qua, công nghệ in 3D đã cho phép các bác sĩ chế tạo hơn 1.200 bộ phận cơ thể được mô phỏng y hệt cơ quan thực thụ cho khoảng 700 bệnh nhân.

Tuy nhiên, “Mọi thứ chỉ đang trong giai đoạn bắt đầu và bệnh viện không cấy ghép các bộ phận in 3D lên bệnh nhân, mà chỉ dùng nó mô phỏng các bộ phận thực tế, giúp các bác sĩ quyết định cách thức thực hiện phẫu thuật, góp phần làm giảm rủi ro, chi phí và thời gian trong các cuộc cấp cứu”, ông Morris cho biết thêm. 

John Flannery, CEO của General Electric Co., cho biết các bác sĩ đã làm việc trực tiếp với các kỹ sư để in các thiết bị y tế phù hợp với bệnh nhân. “Hiện chúng tôi đang làm việc với công ty thiết kế Autodesk Inc. để chế tạo các bộ phận in 3D nhẹ và phát triển hơn nữa các dòng sản phẩm của mình”, Flannery chia sẻ.

TIN LIÊN QUAN
Cùng chuyên mục
Đọc thêm