Đã có thể dùng sóng siêu âm để in 3D mô sống bên trong cơ thể
Công nghệ in 3D bằng sóng siêu âm ngay trong cơ thể sống hứa hẹn thay đổi hoàn toàn cách điều trị bệnh mà không cần phẫu thuật xâm lấn.
Trong một bước tiến mang tính cách mạng, các nhà khoa học tại Viện Công nghệ California (Caltech) đã phát triển thành công một kỹ thuật in 3D đặc biệt mang tên DISP (Deep tissue in vivo sound printing). Điều khiến công nghệ này trở nên độc đáo không nằm ở bản thân việc in 3D, mà là khả năng thực hiện quá trình này ngay bên trong cơ thể sống mà không cần đến dao kéo hay phẫu thuật xâm lấn.
Thông thường, việc can thiệp vào bên trong cơ thể để sửa chữa hoặc thay thế các mô tổn thương đòi hỏi phải mở da, tiếp cận khu vực cần điều trị và tiến hành các thủ thuật phức tạp. Tuy nhiên, DISP lại hoạt động hoàn toàn khác biệt. Nó dựa vào một loại mực sinh học nhạy cảm với sóng siêu âm và khả năng định vị chính xác của sóng âm để thực hiện quá trình in bên trong cơ thể một cách an toàn và chính xác.
 |
| DISP dựa vào một loại mực sinh học nhạy cảm với sóng siêu âm và khả năng định vị chính xác của sóng âm để thực hiện quá trình in |
Loại mực này chứa các túi liposome, vốn là những cấu trúc hình cầu quen thuộc trong ngành y sinh học, thường được sử dụng để vận chuyển thuốc. Khi các túi này tiếp xúc với sóng siêu âm hội tụ, chúng phản ứng với nhiệt độ tăng nhẹ (khoảng 5 độ C), khiến các chất liên kết chéo được giải phóng và bắt đầu quá trình trùng hợp tạo thành vật liệu polyme ngay tại vị trí được chỉ định. Chính vì vậy, kỹ thuật này có thể “in” trực tiếp mô nhân tạo hoặc cấu trúc dẫn thuốc ở những khu vực sâu trong cơ thể mà không cần đụng đến dao mổ.
Điểm đặc biệt của công nghệ DISP còn nằm ở khả năng theo dõi toàn bộ quá trình in. Nhờ sử dụng các túi khí protein có nguồn gốc từ vi khuẩn, các nhà nghiên cứu có thể quan sát sự thay đổi hóa học trong suốt quá trình này bằng thiết bị siêu âm, từ đó biết chính xác thời điểm và vị trí quá trình in diễn ra. Điều này giúp tăng độ chính xác, hạn chế sai lệch và mở ra tiềm năng ứng dụng ở những cơ quan phức tạp như tim hoặc phổi, nơi mô liên tục chuyển động theo từng nhịp thở và nhịp đập.
 |
| Khả năng tiêu diệt tế bào ung thư cao hơn hẳn so với phương pháp tiêm thuốc truyền thống |
Trong các thử nghiệm ban đầu trên chuột, nhóm nghiên cứu đã sử dụng DISP để in ra một loại hydrogel chứa doxorubicin, một loại thuốc hóa trị, ngay gần khối u ở bàng quang. Kết quả rất khả quan: khả năng tiêu diệt tế bào ung thư cao hơn hẳn so với phương pháp tiêm thuốc truyền thống, đồng thời hạn chế được tác dụng phụ do thuốc lan tỏa toàn thân.
Hiện tại, nhóm nghiên cứu đang lên kế hoạch mở rộng thử nghiệm trên động vật lớn hơn để kiểm chứng tính hiệu quả và an toàn trước khi đưa vào thử nghiệm lâm sàng trên người. Họ cũng kỳ vọng sẽ tích hợp trí tuệ nhân tạo để nâng cao độ chính xác trong môi trường phức tạp, nơi cơ quan nội tạng di chuyển liên tục. Nếu kết hợp thành công, AI có thể giúp phân tích thời điểm in tối ưu, điều chỉnh hướng sóng siêu âm theo thời gian thực và đảm bảo rằng vật liệu chỉ được tạo ra đúng chỗ, đúng thời điểm.
Công nghệ DISP không chỉ là một kỹ thuật in 3D mới, mà còn đại diện cho một xu hướng mới trong y học: điều trị không xâm lấn, cá nhân hóa, chính xác và ít rủi ro. Trong tương lai, thay vì trải qua các ca phẫu thuật dài và nguy hiểm, bệnh nhân có thể được điều trị bằng những “chấm” siêu âm nhỏ nhưng chính xác đến từng milimet. Điều này không chỉ rút ngắn thời gian hồi phục mà còn làm giảm đáng kể nguy cơ biến chứng sau điều trị.
