Công nghệ tiên tiến này là một công cụ đắc lực để tái tạo các cơ quan và mô cụ thể, giúp dự đoán và phát triển các liệu pháp dược phẩm mới một cách hiệu quả hơn. Kết quả này đã mở ra cơ hội khám phá thuốc theo cách tiên tiến và nhân đạo hơn, giúp giảm bớt nhu cầu thử nghiệm trên động vật.
Máy in sinh học 3D tại Phòng Thí nghiệm Hệ thống sinh học Collins tại Đại học Melbourne (nguồn: University of Melbourne).
Phó Giáo sư David Collins - Trưởng phòng Phòng Thí nghiệm BioMicrosystems, Đại học Melbourne cho biết, bên cạnh việc cải thiện đáng kể tốc độ in, phương pháp của nhóm nghiên cứu còn cho phép định vị chính xác các tế bào trong mô in. Việc không định vị được tế bào chính xác là lý do khiến hầu hết các máy in sinh học 3D hiện nay khó tái tạo được cấu trúc tương đồng với mô người. Cũng giống như một chiếc xe hơi cần có các bộ phận cơ khí được sắp xếp đúng vị trí để hoạt động, các tế bào trong mô của con người cũng cần phải được sắp xếp một cách chính xác. Các máy in sinh học 3D hiện nay phụ thuộc vào sự liên kết tự nhiên của tế bào mà không có sự điều chỉnh, dẫn đến nhiều hạn chế.
Nhóm nghiên cứu cho biết, hệ thống sử dụng sóng âm được tạo ra từ một bong bóng rung để định vị tế bào trong các cấu trúc in 3D, giúp các tế bào có nền tảng để phát triển thành các mô phức tạp giống như trong cơ thể con người. Hầu hết các máy in sinh học 3D thương mại hiện nay sử dụng phương pháp in lớp chồng lớp có tốc độ chậm, cách làm này có thể mất hàng giờ để hoàn thành, làm ảnh hưởng đến khả năng sống của các tế bào trong quá trình in. Ngoài ra, sau khi in xong, các cấu trúc tế bào cần được chuyển cẩn thận vào đĩa thí nghiệm để phân tích và chụp ảnh - điều này dễ làm hỏng cấu trúc tế bào mong manh. Để hạn chế tình trạng này, các nhà khoa học đã đảo ngược quy trình bằng cách phát triển một hệ thống tiên tiến dựa trên công nghệ quang học, loại bỏ hoàn toàn nhu cầu in từng lớp. Kỹ thuật này sử dụng bong bóng rung để in 3D các cấu trúc tế bào chỉ trong vài giây (nhanh hơn khoảng 350 lần so với các phương pháp truyền thống), giúp các nhà nghiên cứu tái tạo mô người với độ chính xác cao ở cấp độ tế bào.
Bằng cách giảm đáng kể thời gian in và in trực tiếp vào đĩa thí nghiệm chuẩn, nhóm nghiên cứu đã tăng tỷ lệ sống sót của tế bào một cách đáng kể, đồng thời loại bỏ nhu cầu xử lý vật lý, đảm bảo các cấu trúc in được bảo toàn và vô trùng suốt quá trình. Tác giả chính của nghiên cứu Callum Vidler cho biết, công nghệ đột phá này đã gây chú ý trong lĩnh vực nghiên cứu y tế. Các nhà sinh học đều nhận thấy tiềm năng to lớn của in sinh học, nhưng đến nay, công nghệ này chỉ ứng dụng được trong các nghiên cứu với kết quả đầu ra rất thấp. Nhóm nghiên cứu đã phát triển công nghệ nhằm đáp ứng nhu cầu đó và mang lại những cải tiến đáng kể về tốc độ, độ chính xác và tính đồng nhất. Đây là cầu nối quan trọng giữa nghiên cứu trong phòng thí nghiệm và ứng dụng lâm sàng.
Xuân Bình (theo University of Melbourne)