Công nghệ in 3D (3D printing) đã được nhắc nhiều trong thời gian gần đây. Nó không phải là khoa học viễn tưởng hoặc quá xa vời với cuộc sống của con người mà đang trở thành hiện thực, đóng vai trò quan trọng trong lĩnh vực trị bệnh cứu người.
Bé trai được cứu sống nhờ công nghệ in 3D
Một trong những thành tựu “đình đám” nhất của công nghệ in 3D là cứu sống bé trai 20 tháng tuổi người Mỹ tên là Kaiba Grion Friddo ở Yongstown, Ohio hôm trung tuần tháng 5 vừa qua, thoát chết do mắc căn bệnh hô hấp nghiêm trọng. Từ khi được 6 tuần tuổi, Kaiba đã mắc phải căn bệnh khó thở, đôi khi mặt mũi tím tái buộc phải thở hô hấp nhân tạo, hoặc làm các bước sơ cứu, thậm chí có đợt cơn bệnh kéo dài tới vài ba ngày. Theo các bác sĩ, Kaiba mắc phải căn bệnh hiếm gặp có tên là tracheobronchomalacia (bệnh hẹp đường thở), làm cho lượng khí ra vào phổi gặp khó khăn, khí quản yếu nên không làm được chức năng vốn có và ngay cả khi phẫu thuật đặt ống trong khí quản nhưng tính mạng vẫn nguy kịch.
Để cứu Kaiba, các chuyên gia ở ĐH Michigan đã tìm ra công nghệ in 3D, tạo ra một đoạn ống khí quản lắp chính xác vào khí quản tự nhiên của Kaiba, giữ cho khí quản luôn ở trạng thái mở. Nhờ máy in 3D, các nhà khoa học đã in được các đoạn ghép siêu mỏng theo từng lớp, rồi ghép lại tạo ra một khí quản hoàn chỉnh. Phương pháp tạo khí quản bằng máy in nói trên có nhiều ưu điểm so với phương pháp thủ công, vừa rút ngắn thời gian lại có độ chính xác cao. Được chế từ vật liệu polycaprolactone có thể tự “hòa tan” sau 3 năm khi khí quản của cơ thể phát triển đầy đủ. Với thời gian 24 giờ, các nhà khoa học đã tạo thành công khí quản cho bé Kaiba, chi phí bằng 1/3 phế quản được làm bằng phương pháp truyền thống. Sau 21 ngày thay phế quản, sức khỏe của Kaiba đã hồi phục trở lại, không còn phải dùng ống trợ thở như trước nữa và sau 4 tháng nằm viện, sức khỏe Kaiba đã hồi phục như những đứa trẻ bình thường khác.
Triển vọng của công nghệ in 3D trong y học
Công nghệ in 3D là một quy trình tạo ra những vật thể rắn 3 chiều từ một nguồn dữ liệu kỹ thuật số. Người ta có thể sử dụng công nghệ này để chế tạo “phụ tùng” dự phòng cho con người như trường hợp của bé Kaiba đề cập ở trên, hoặc tạo ra tai sinh học mà các chuyên gia Cao đẳng Y khoa Weill Cornell Mỹ vừa cho ra đời. Quá trình tạo ra các bộ phận cấy ghép dùng cho y học bằng công nghệ in 3D có thể tóm tắt như sau: Trước tiên, người ta tạo các thông tin kỹ thuật số, hay còn gọi là quét bộ phận cần thay thế bằng kỹ thuật CT, sau đó các dữ liệu này được đưa lên máy tính hoặc chuyển đến cho phòng thí nghiệm để tạo ra sản phẩm mong muốn, dựa trên vật liệu tương thích mà không bị cơ thể đào thải. Lợi thế của công nghệ in 3D là nhanh, chi phí rẻ, người bệnh không bị đau đớn. Đặc biệt, nó cứu được nhiều sinh mạng con người do phải chờ đợi vật liệu hiến tặng như lâu nay vẫn làm. Một trong những ứng dụng phổ biến của công nghệ in 3D trong y học là bioprinting (in sinh học) sản xuất nhanh các bộ phận nội tạng. Các bộ phận này được chế tạo từ chính vật liệu của người bệnh nên tương thích không bị đào thải mà chỉ cần một cú nhấn chuột máy tính là xong. Dưới đây là một số sản phẩm đi theo công nghệ in 3D nói trên:
Tạo ra các tế bào gốc dạng phôi người: Có rất nhiều cách tạo ra tế bào gốc nhanh bằng công nghệ in 3D, đây là tiến bộ rất mới, có tính kinh tế cao. Trên tạp chí Science số ra 5/2013 cho biết, các chuyên gia ở ĐH Endinburgh Anh mới đây đã dùng công nghệ in nói trên tạo ra được các tế bào gốc dạng phôi thai sống của con người. Những tế bào này có thể được dùng cho các xét nghiệm, tạo ra các loại thuốc chữa bệnh hoặc nuôi trồng thành các tế bào nội tạng cấy ghép.
 Sử dụng công nghệ in 3D để tạo ra mạch máu. |
In ra các mạch máu và mô tim: Đến nay, việc in các dạng mô của cơ thể con người không còn là chuyện lạ. Ví dụ, nhóm chuyên gia ở ĐH Mossouri Mỹ gần đây đã in được các mạch máu và các tấm mô của tim không khác gì các vật liệu mô tim sinh học. Từ sản phẩm này, Công ty Organovo của Mỹ đã được ra đời chuyên cung ứng cho thị trường những sản phẩm nói trên để phục vụ cho mục đích chữa bệnh. Viện công nghệ Fraunhofer của Đức vừa qua cũng đã tạo ra được các mạch máu bằng cách in các phân tử sinh học nhân tạo, mở ra triển vọng mới cho việc điều trị bệnh tim mạch.
Tạo da nhân tạo: Với cố gắng không mệt mỏi trong vòng 25 năm trở lại đây, con người đã tạo ra được da bằng mô nhân tạo để thay cho nhóm bệnh nhân bị bỏng như sản phẩm của Trung tâm Lazer Honnover của Đức vừa đưa ra giới thiệu là một ví dụ.
Tạo chi tiết miếng vá cho tim khi bị sự cố: Các chuyên gia ở ĐH Rostock của Đức hiện đang thực hiện ở khâu cuối cùng tạo ra những miếng vá cho những trái tim bị bệnh từ các tế bào được tạo ra bằng công nghệ in lazer vi tính hóa. Qua thử nghiệm vá vào tim của chuột bị bệnh tim đã mang lại kết quả tốt, mở ra triển vọng sáng sủa cho nhóm người mắc bệnh tim.
 Một bộ hàm titan đúc từ máy in công nghệ 3D |
Tạo sụn và xương: Trên tạp chí Tissue số ra 1/2011 cho biết, các nhà khoa học Đức đã dùng công nghệ in 3D tái tạo thành công hệ thống xương cho con người từ các tế bào gốc của chính người bệnh, nhằm phục vụ cho mục đích điều trị bệnh viêm xương khớp.
Phục vụ cho việc nghiên cứu, tạo tế bào để điều trị bệnh ung thư: Nhóm chuyên gia ở ĐH Harvard Mỹ mới đây đã in thành công các tế bào trong phòng thí nghiệm để phục vụ cho việc nghiên cứu, phát triển các liệu pháp chữa bệnh mới, nhất là bệnh ung thư. Trong các nghiên cứu này, các nhà khoa học đã dùng chính các tế bào ung thư lấy trong cơ thể người bệnh sau đó tạo ra các tế bào ung thư và đưa vào thử nghiệm để tìm ra những loại thuốc có thể điều trị được chính căn bệnh nan y này mà hiện nay chưa có thuốc đặc trị.
Khắc Hùng
(Theo LV, 5/2013)