TS Đỗ Thanh Nhỏ chia sẻ về thiết bị robot mềm mới (soft robotic catheter) in 3D sinh học. Ảnh: NVCC
Bước tiến mới của công nghệ y học
Nhóm nghiên cứu tại Phòng thí nghiệm Robot y tế, Đại học New South Wales, Australia, do TS Đỗ Thanh Nhỏ, NCS Mai Thành Thái dẫn đầu và các cộng sự đã tạo cánh tay robot mềm có thể in 3D sinh học trực tiếp bên trong cơ thể (F3DB).
Thiết bị F3DB được nhóm chế tạo có đầu in 3 trục có thể uốn cong, phần cuối cánh tay có một đầu xoay in 3D để “in” vật liệu sinh học thông qua đầu vòi nhỏ. Hệ thống tạo ra các chuyển động bằng cách sử dụng dòng chảy thủy lực được điều khiển từ bên ngoài. Nhờ kích thước nhỏ, F3DB có thể luồn vào cơ thể người giống thiết bị nội soi qua miệng, trực tràng và trực tiếp in 3D lên bề mặt nội tạng và mô. Tức là máy sẽ tạo ra các cấu trúc có tích hợp tế bào sống với hình dạng khác nhau (giống như mô) để cấy ghép bên trong cơ thể. Chúng có khả năng kết hợp tự nhiên với cơ thể con người, sử dụng để tái tạo các mô bị tổn thương của các bộ phận bên trong cơ thể như ruột, dạ dày, gan, thận, tim, phổi, thậm chí mạch máu.
Nguyên mẫu máy in sinh học 3D linh hoạt có thể phục vụ như một công cụ phẫu thuật nội soi đa năng. Nguồn: UNSW Sydney YOUTUBE
Đến nay chưa có công nghệ in 3D nào trên thế giới có khả năng in trực tiếp vào bên trong cơ thể sống và được thiết kế như công cụ mổ nội soi đa năng. Hiện nhóm nghiên cứu đã nộp bằng phát minh sáng chế cho công nghệ này.
Máy in sinh học F3DB
TS. Đỗ Thanh Nhỏ, Giám đốc Phòng thí nghiệm Robot Y tế cho biết: “cấu trúc in 3D sinh học hiện nay được tạo ở bên ngoài cơ thể, chúng rất mềm và dễ vỡ trong quá trình cấy ghép vào bên trong cơ thể. Những vật liệu 3D sinh học có thể không phù hợp với bề mặt mô hoặc cơ quan nội tạng được cấy khiến tương tác giữa chúng và các mô bị tổn thương không được tối ưu. Đây là lý do nhóm của anh quyết tâm phát triển một thiết bị in trực tiếp vật liệu sinh học vào trong cơ thể song vẫn đảm bảo an toàn và tích hợp cao khi tiếp xúc”.
Ban đầu họ có ý tưởng dùng sợi dây cáp cứng thường dùng trong các hệ thống robot mổ hiện tại, song các sợi cáp này khó điều khiển do ma sát nhiều. Cùng lúc này nhóm đã phát triển thành công các sợi cơ nhân tạo siêu nhỏ và quyết định kết hợp thử nghiệm. Cuối cùng thiết bị F3DB ra đời, không chỉ in trực tiếp vào bên trong cơ thể mà còn có thể tận dụng được môi trường sống của cơ thể để tối ưu quá trình phát triển của tế bào sống tích hợp bên trong vật liệu sinh học. Thiết bị cũng được sử dụng như thiết bị mổ nộ soi đa năng để loại bỏ các khối u ung thư và làm sạch trước khi in sinh học trực tiếp lên vết thương giúp đẩy nhanh quá trình chữa lành.
Nhóm nghiên cứu thử nghiệm F3DB trong trực tràng nhân tạo và trên bề mặt thận lợn và tim lợn, sử dụng các vật liệu khác nhau (có cơ tính như vật liệu sinh học) như socola, gel tổng hợp… để in chính xác hình dạng mong muốn. Để chứng minh tính khả thi của công nghệ, nhóm cũng thử nghiệm với vật liệu sinh học tích hợp tế bào sống. Kết quả cho thấy tế bào sinh học không bị ảnh hưởng bởi quá trình in 3D, đa phần các tế bào vẫn sống và 7 ngày sau khi in số lượng mô tăng gấp 4 lần.
Hệ thống F3DB cũng có thể chuyển hướng sang các khu vực khác sau khi hoàn thành việc in ở một chỗ, điều này khiến các nhà nghiên cứu kỳ vọng robot có thể bao quát toàn bộ bề mặt rộng hơn của nội tạng (đại tràng, dạ dày, tim và bàng quang). Các bệnh nhân cần thay thế các bộ phận hoặc cơ quan nội tạng bị tổn thương, bệnh nhân ung thư, đặc biệt là ung thư đường tiêu hóa có thể hưởng lợi từ công nghệ này nhờ giá thành gia công F3DB thấp, có thể dùng một lần, tránh nhiễm trùng.
