Thiết bị in sinh học 3D “siêu nhỏ” hỗ trợ phẫu thuật dây thanh quản
Lấy cảm hứng từ chiếc vòi voi, thiết bị linh hoạt này có thể đưa các hydrogel chữa lành vào cơ thể để hỗ trợ hồi phục sau phẫu thuật.
Với đầu in chỉ rộng 2,7 mm gắn ở cuối một cánh tay dài và linh hoạt mô phỏng chuyển động của vòi voi, thiết bị in sinh học 3D này hứa hẹn sẽ trở thành trợ thủ đắc lực cho các bác sĩ trong việc đưa các loại hydrogel chữa lành vào cơ thể sau phẫu thuật.
Trong báo cáo cuối tháng 10, nhóm nghiên cứu đã chứng minh khả năng luồn thiết bị này qua ống nội soi phẫu thuật để phủ hydrogel lên mô hình dây thanh quản nhân tạo.
“Đây là lần đầu tiên tôi chứng kiến một máy in sinh học có thể ứng dụng cho các nếp gấp thanh quản”, ông Ibrahim Ozbolat, kỹ sư y sinh tại Đại học Pennsylvania State, nhận xét.
“In sinh học trước đây chủ yếu xử lý các tổn thương da bên ngoài, còn việc tiếp cận những tổn thương nằm sâu trong cơ thể luôn là thách thức lớn của lĩnh vực này”.
Hỗ trợ quá trình hồi phục
Sau phẫu thuật loại bỏ u nang hoặc khối u ở dây thanh quản, bệnh nhân thường gặp khó khăn trong việc nói do mô sẹo hình thành khiến dây thanh trở nên xơ cứng. Các nghiên cứu cho thấy việc tiêm hydrogel có thể cải thiện đáng kể quá trình hồi phục, nhờ khả năng tạo hình mô phỏng cấu trúc tự nhiên của dây thanh và đóng vai trò như một “giàn giáo” giúp mô mới phát triển.
Tuy nhiên, thách thức lớn nhất đối với các bác sĩ là đưa vật liệu sinh học này vào đúng vị trí một cách chính xác, trong bối cảnh tầm nhìn bên trong cổ họng luôn bị hạn chế.
Ông Swen Groen, một kỹ sư y sinh tại Đại học McGill (Canada), đã tìm đến thế giới tự nhiên để tìm lời giải cho bài toán này. Ý tưởng của ông là chế tạo một cánh tay robot mềm dẻo, mô phỏng chuyển động linh hoạt của vòi voi nhưng ở kích thước siêu nhỏ, giúp hỗ trợ phẫu thuật mà không che khuất tầm nhìn của bác sĩ.
Để hiện thực hóa ý tưởng, Groen và các cộng sự ban đầu phát triển một nguyên mẫu có đường kính 8mm, sau đó tiếp tục thu nhỏ thiết bị để có thể dễ dàng luồn qua ống nội soi đường kính 1cm thường dùng trong phẫu thuật.
Kết quả thử nghiệm cho thấy thiết bị có thể bơm chính xác các giọt hydrogel có nguồn gốc từ axit hyaluronic để lấp đầy các khoảng trống trên dây thanh quản nhân tạo.
“Quá trình thu nhỏ thiết bị chính là phần tiêu tốn nhiều thời gian nhất,” Groen chia sẻ.
Nâng cấp trong tương lai
Hiện tại, các kỹ thuật viên vẫn điều khiển chiếc máy in sinh học siêu nhỏ này bằng tay thông qua… một tay cầm PlayStation. Tuy nhiên, để tiến tới thử nghiệm lâm sàng, nhóm nghiên cứu đặt mục tiêu tự động hóa thiết bị.
Về quy trình thử nghiệm, ông Ibrahim Ozbolat cho rằng trước khi thử nghiệm trên người, nhóm nghiên cứu nhiều khả năng sẽ phải điều chỉnh kích thước thiết bị để phù hợp với giải phẫu của các loài động vật nhỏ hơn, như khỉ hoặc chuột.
Trong tương lai xa hơn, tiềm năng ứng dụng của thiết bị không chỉ dừng ở việc hỗ trợ chữa trị dây thanh quản. Các nhà nghiên cứu hình dung rằng cánh tay robot linh hoạt này có thể được gắn thêm dao mổ hoặc kẹp để hỗ trợ bác sĩ thao tác chính xác trong những không gian chật hẹp - điều mà các dụng cụ phẫu thuật hiện nay còn hạn chế./.
