In 3D hydrogel, chìa khóa cho sản xuất các cơ quan nhân tạo

Công nghệ in 3D cho phép chế tạo những cấu trúc phức tạp với ít vật liệu hơn những phương pháp sản xuất truyền thống. Công nghệ in 3D từng được sử dụng để phục hồi những rạn san hô ở Hồng Kông (Trung Quốc), sản xuất các sản phẩm từ sữa bằng kỹ thuật in 3D và hiện đang được sử dụng rộng rãi để chế tạo các sản phẩm gia đình.

Nhiều nhà sản xuất máy in 3D khẳng định rằng, tương lai của sản xuất bằng quy trình phụ phẩm là những cơ quan nhân tạo được in 3D, mặc dù công nghệ còn rất xa mới đạt được cấp độ đó. Nhưng một công trình nghiên cứu mới của các nhà khoa học thuộc Đại học Buffalo, New York, Mỹ có thể sẽ là chìa khóa hướng tới việc các cơ quan nhân tạo được in 3D trong tương lai gần.

Công trình nghiên cứu của nhóm nhà khoa học Mỹ, được công bố trên tạp chí Vật liệu Tiên tiến chăm sóc sức khỏe (Advanced Healthcare Materials), có tựa đề "In nhanh các mô hình hydrogel tương thích sinh học khổ lớn" giải thích: các mô hình hydrogel kích thước lớn chứa đầy tế bào có tiềm năng đầy hứa hẹn trong việc phục hồi các mô và cấy ghép nội tạng.

Nhưng công nghệ chế tạo hiện có, sử dụng kỹ thuật in sinh học 3D còn hạn chế do tốc độ in chậm, ảnh hưởng đến chất lượng của bộ phận được in và tình trạng hoạt động sinh học của các tế bào được bao bọc trong hydrogel. TS Ruogang Zhao, phó giáo sư tại Văn phòng Kỹ thuật Y sinh thuộc Đại học Buffalo, đồng tác giả của nghiên cứu cho biết, công nghệ mới do nhóm nghiên cứu phát triển có tốc độ nhanh hơn 10-15 lần so với những máy in 3D tiêu chuẩn trong ngành.

Ngoài ra, máy in 3D được phát triển trên cơ sở công nghệ này có khả năng làm việc trên các kích thước mẫu lớn hơn mà những máy in 3D thông thường không thể thực hiện được.

Các sản phẩm in 3D lập thể bằng Hydrogen kích thước lớn.

Các nhà nghiên cứu công bố 1 video về quá trình in li-to lập thể một bàn tay hoàn toàn bằng vật liệu hydrogel. Nhóm nhà khoa học lưu ý, quá trình này sẽ mất hơn 6 giờ nếu sử dụng công nghệ in 3D thông thường, nhưng các nhà khoa học có thể đạt được kết quả đầy đủ trong 19 phút.

TS Chi Zhou, đồng tác giả của nghiên cứu giải thích, phương pháp mới do nhóm nghiên cứu phát triển, in nhanh các mô hình hydrogel có kích thước đến cm làm giảm đáng kể những biến dạng chi tiết và tổn thương tế bào do vật liệu tiếp xúc lâu dài với áp lực môi trường.

In mô hình cơ quan nhân tạo với mạng mạch máu.

Các nhà nghiên cứu nhấn mạnh: phương pháp mới được phát triển đặc biệt thích hợp trong việc in các tế bào nhúng với mạng mạch máu. Nhóm nghiên cứu kỳ vọng, công nghệ mới được phát triển sẽ đóng vai trò quan trọng trong lĩnh vực sản xuất các cơ quan và các mô cơ thể con người bằng công nghệ in 3D trong tương lai gần.