Máy trộn từ tính mới của MIT tạo ra mô in 3D đồng đều nhất từ trước đến nay

5 giờ trướcBài gốc

Công nghệ in sinh học 3D MagMix do MIT phát triển (trái) và Cấu trúc mạch máu được in bằng máy in sinh học 3D (phải). Ảnh: IE.

Trọng lực thường là “kẻ thù” trong thế giới mong manh của công nghệ in sinh học 3D. Các tế bào sống thường chìm xuống đáy ống tiêm của máy in.

Hiện tượng lắng này gây tắc nghẽn và khiến mô được in ra phân bố không đồng đều.

Để giải quyết vấn đề, các nhà nghiên cứu tại MIT đã phát triển một thiết bị mang tên “MagMix”. Đây là một bộ trộn từ tính nhỏ gọn giúp mực sinh học (bio-ink) duy trì trạng thái đồng nhất suốt quá trình in.

Nhờ đó, các mô người được tạo ra có độ ổn định và tính nhất quán cao hơn.

Các tế bào vốn nặng hơn so với hydrogel – vật liệu nền dùng trong in sinh học. Vì vậy, trong những phiên in kéo dài cần thiết để tạo ra mô kích thước lớn, các tế bào sẽ dần lắng xuống.

“Hiện tượng lắng tế bào này, vốn nghiêm trọng hơn trong các phiên in dài cần thiết để tạo mô lớn, dẫn đến tắc đầu phun, phân bố tế bào không đồng đều và sự khác biệt giữa các mô được in ra”, bà Ritu Raman giải thích.

Bà là Giáo sư Phát triển Sự nghiệp Eugene Bell chuyên ngành Kỹ thuật Mô tại MIT.

Theo bà Raman, các phương pháp hiện nay chưa giải quyết triệt để vấn đề.
“Những giải pháp hiện có, như khuấy mực sinh học thủ công trước khi đưa vào máy in, hoặc dùng bộ trộn thụ động, đều không thể giữ được độ đồng nhất sau khi quá trình in bắt đầu”, bà nói.

MagMix được thiết kế để chủ động duy trì sự đồng đều trong suốt quá trình in.

Cơ chế hoạt động của MagMix

Hệ thống gồm 2 bộ phận chính. Bên trong ống tiêm của máy in có một cánh quạt từ tính siêu nhỏ. Bên ngoài ống tiêm, một động cơ điều khiển nam châm vĩnh cửu di chuyển lên xuống. Chuyển động này khiến cánh quạt bên trong quay mà không tiếp xúc trực tiếp với mực sinh học.

Thiết kế này giúp tránh nguy cơ nhiễm bẩn và có thể lắp vào hầu hết các máy in sinh học tiêu chuẩn.

Nhóm nghiên cứu đã dùng mô phỏng máy tính để tối ưu hình dạng cánh quạt, sau đó thử nghiệm với nhiều loại mực sinh học khác nhau.

“Qua nhiều loại bio-ink khác nhau, MagMix ngăn tế bào lắng xuống trong hơn 45 phút in liên tục, giảm tắc nghẽn và duy trì tỷ lệ sống cao của tế bào”, bà Raman cho biết.

Bà Raman cũng nhấn mạnh hệ thống đủ nhẹ để không gây hại cho vật liệu sống.

“Quan trọng là chúng tôi có thể điều chỉnh tốc độ trộn sao cho vừa đảm bảo độ đồng nhất phù hợp với từng loại bio-ink, vừa hạn chế tối đa áp lực lên tế bào”, bà nói.

Nhóm nghiên cứu thậm chí đã dùng MagMix để in các mô cơ có chức năng.

Mở ra hướng tiến mới cho y học

Việc in mô ổn định và nhất quán hơn có thể giúp giảm nhu cầu thử nghiệm trên động vật.

Các mô hình mô chính xác hơn cho phép thử nghiệm thuốc mới một cách an toàn và sát thực tế hơn.

“Nếu có thể in ra những mô giống với mô trong cơ thể người hơn, chúng ta có thể dùng chúng để nghiên cứu bệnh ở người hoặc kiểm tra độ an toàn và hiệu quả của các thuốc điều trị mới”, bà Raman cho biết.

Cơ quan Quản lý Thực phẩm và Dược phẩm Mỹ (FDA) cũng đang ngày càng quan tâm tới các phương pháp thử nghiệm thay thế này.

Về lâu dài, nhóm nghiên cứu hướng tới ứng dụng trong y học tái tạo.

“Chúng tôi đang tiến tới việc thay thế các mô bị bệnh hoặc tổn thương bằng mô in 3D, nhằm khôi phục chức năng khỏe mạnh cho cơ thể”, bà Raman nói.

Ngoài y học, công nghệ này còn có thể được ứng dụng trong robot. Nhóm kỳ vọng sử dụng các cơ in sinh học để vận hành những cỗ máy “lai sinh học” (biohybrid).

MagMix mang lại khả năng mở rộng quy mô và độ tin cậy cần thiết cho các ứng dụng phức tạp trong tương lai.

Theo IE

Thu Quyên

Nguồn VietTimes : https://viettimes.vn/may-tron-tu-tinh-moi-cua-mit-tao-ra-mo-in-3d-dong-deu-nhat-tu-truoc-den-nay-post194650.html