In 3D: Bước đột phá trong y học

In 3D là một quy trình tạo nên các vật thể rắn 3 chiều từ một tập tin kỹ thuật số. Bí mật của công nghệ in này là mực in – một loại bột đặc biệt làm từ titan, nhựa, silicon… khi “in” sẽ được kết dính với nhau bằng loại keo đặc biệt và tạo nên hình 3D theo mô phỏng. Trên khắp thế giới, người ta đã bắt đầu mày mò để ứng dụng công nghệ in 3D vào hàng loạt lĩnh vực, trong đó có y tế, với khả năng tạo ra các bộ phận giả cho con người. In 3D có thể giúp các bác sĩ nhanh chóng tạo ra giải pháp chữa bệnh mà không quá tốn kém hay mất thời gian.

     Chẳng hạn, các liệu pháp thông thường đối với những bệnh nhân bị vỡ khung chậu do tai nạn xe hơi vẫn là chụp X quang hay chụp cắt lớp (chụp CT) phần xương bị gãy, lên kế hoạch phẫu thuật và tiến hành ghép xương. Tuy nhiên, việc này sẽ hiệu quả hơn nếu quét phần khung chậu của nạn nhân và tái tạo phần xương vỡ bằng kỹ thuật in 3D. Các bác sĩ phẫu thuật sẽ có ngay các phần xương vỡ được in, thiết kế các phần xương thay thế cần thiết và sẵn sàng ca mổ.

     Một ứng dụng của công nghệ in 3D hiện đang mang lại doanh thu trong ngành kinh doanh y tế đó là chế tạo chân răng, cầu răng và các bộ phận cấy ghép nha khoa. Với quy trình chế tạo răng, răng của bệnh nhân sẽ được quét ngay trong vòm miệng và số hóa. Sau đó dữ liệu được đưa lên máy tính và được gửi đến một phòng thí nghiệm nha khoa để tiến hành tạo hình một cầu răng bằng sứ mới. Qua phương thức này, răng giả sẽ được tạo ra với độ chính xác cao hơn và nhanh hơn.

     Không dừng lại ở đó, hồi tháng 2 năm nay, một cụ bà 83 tuổi người Bỉ được công bố là bệnh nhân đầu tiên trên thế giới được “đúc” toàn bộ bộ hàm mới nhờ máy in xương công nghệ 3D, có thể nhai, nói và thở bình thường ngay sau phẫu thuật. Để có được bộ xương hàm mới, các bác sỹ tiến hành chụp cộng hưởng từ (MRI scan) xương hàm ốm của bệnh nhân để lấy hình dạng chuẩn, sau đó họ đưa lát chụp này lên máy đúc lazer. Máy in công nghệ 3D nấu chảy các phân tử titan rồi đổ chúng theo từng lớp tới khi hoàn thành việc tái tạo một bộ khung xương mới. Cuối cùng chiếc xương hàm được tráng một lớp sứ tương thích sinh học.

  Nhưng có lẽ, ứng dụng tiềm năng nhất đối với công nghệ in 3D trong thế giới y học là “in sinh học”(bioprinting) – sản xuất các bộ phận trên cơ thể người để cấy ghép. Công nghệ này liên quan đến việc tạo ra các mô và cơ quan nội tạng được in từng lớp vào một cấu trúc 3 chiều. Các bộ phận được chế tạo từ chính vật chất di truyền của bệnh nhân và tương thích chính xác với mô và bộ phận muốn thay thế. Chiếc máy in sinh học 3D thương mại đầu tiên đã được phát triển bởi Công ty Organovo có trụ sở chính tại San Diego (Mỹ).   

     Hiện nay, máy in sinh học 3D NovoGen MMX mới chỉ có thể in các mô đơn giản như da, tấm vá cơ tim và mạch máu nhưng công ty này cũng hứa hẹn rằng chiếc máy in sẽ được nâng cấp để thực hiện các bộ phận cứng như tim và gan. Ngoài NovoGen, một loại máy in sinh học 3D khác cũng đang được phát triển tại Viện Y học tái sinh Wake Forest (Mỹ). Các nhà khoa học ở đây đã chứng minh khả năng hoạt động – lọc máu, sản sinh và loãng hóa nước tiểu của những quả thận nhân tạo với tỉ lệ nhỏ hơn được in từ máy in sinh học 3D. Mục tiêu của Wake Forest là tạo ra các quả thận lớn hơn với khả năng hoạt động không khác gì thận thật cũng như các cơ quan rắn khác như tim, gan và tử cung.

     Trong khi đó, nhờ các nhà nghiên cứu ở ĐH Glasgrow (Anh), công nghệ hiện đại này giờ đây còn có thể in ra thuốc. GS. Lee Cronin và các đồng nghiệp đã nghiên cứu thay đổi chiếc máy in 3D mà họ mua với giá 2.000 USD, cho các hóa chất vào bình chứa. Từ đó, họ tạo ra thiết bị xử lý hóa chất phiên bản nhỏ hơn và giá rẻ hơn. Cải tiến này có thể mở rộng sản xuất các loại thuốc ung thư đắt tiền, cho phép các nhà thuốc in thuốc cho bệnh nhân có nhu cầu, hay thậm chí cho phép bệnh nhân tự in thuốc ở nhà.