Công nghệ in 3D trong Y học, In sinh học: Ứng dụng in 3D trong y khoa

Một số dụng cụ y tế được in 3D

In 3D và công nghệ in 3D trong y học đang có những bước phát triển mới đầy triển vọng phục vụ con người. Những ứng dụng tiêu biểu nhất phải kể đến là tạo ra các loại thuốc, mô sinh học, bộ phận tay chân giả, xương, tai, răng, da và nhiều ứng dụng khác. Cùng điểm lại những ứng dụng ấy trong bài viết sau đây:

Tổng quan về in 3D và in sinh học: Công nghệ in 3D và in sinh học 3D là gì?

In 3D là 1 công nghệ sin sử dụng thiết bị máy in đặc biệt có khả năng tái tạo hình dạng 3 chiều của vật thể theo bản thiết kế 3 chiều từ máy tính.

Nguyên lý in 3D là lần lượt “in” ra từng lát cắt của vật thể theo mặt phẳng ngang. Lát in này chồng lên lát in kia để tạo nên vật thể có dạng 3 chiều.

cong-nghe-in-3d-trong-y-hoc
Cận cảnh in 3D

Như mọi hình thức in thông thường, máy in 3D cũng cần dùng “mực”. Tuy nhiên, “mực” ở đây không phải dạng lỏng mà là chất liệu có khả năng định hình và chuyển sang trạng thái rắn sau khi ra khỏi máy in. Nguyên liệu dùng in 3D là những vật liệu có khả năng kết dính như nhựa, titan, silicon, da, giấy, bột …

Công nghệ in 3D được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực, in sinh học là 1 trong số đó. Cụ thể, in sinh học 3D là sử dụng máy in 3D tạo ra những sản sản phẩm sinh học phục vụ công tác điều trị hoặc giảng dạy hoặc nghiên cứu y khoa.

Những ứng dụng của in sinh học 3D trong y khoa

* Công nghiệp dược phẩm

Trong ngành dược phẩm, thử nghiệm thuốc mới, kỹ thuật in 3D được sử dụng để tạo ra các mô hình có cấu trúc tương tự như mô và cấu tạo của thận, gan hay tim người …

Mô hình này được dùng thí nghiệm kiểm tra tác động của thuốc đối với cơ thể. Kết quả thử nghiệm với mô hình 3D cho biết dược lực của thuốc từ đó điều chỉnh thành phần sao cho hợp lý.

cong-nghe-in-3d-trong-y-hoc-tim-in-3d
Mô hình tim in 3D

Nhờ việc thử nghiệm với mô hình, các hãng dược hạn chế đáng kể những rủi ro khi thử nghiệm thuốc trên người. Công nghệ này cũng giúp tiết kiệm chi phí nghiên cứu, rút ngắn thời gian sản xuất thuốc.

Ngoài ra, máy in sinh học 3D cũng được sử dụng để in thuốc và các loại biệt dược khi sử dụng mực in từ các nguyên liệu phù hợp tương ứng.

* Mô hình sinh học

Như đã nói trên, công nghệ in mới này hỗ trợ đắc lực cho các nhà khoa học mô phỏng hoàn chỉnh hình dạng của các cơ quan, cấu trúc, … cơ thể. Mẫu 3D được lấy từ hình chụp scan CT, sản phẩm tạo thành phục vụ công tác nghiên cứu và điều trị.

Ví dụ: In mô hình tim phục vụ nghiên cứu và giảng dạy hay in mô hình khối u giúp tìm hiểu sự hình thành, phát triển, di căn của bệnh.

“In” tế bào gốc và các cơ quan của cơ thể

* Bộ phận giả (prosthetic parts)

In bộ phận giả là phương án không chỉ tiết kiệm thời gian mà còn là chi phí. Không chỉ có vậy, bộ phận giả còn được thiết kế phù hợp cho từng bệnh nhân đem đến cho người sử dụng cảm giác thoải mái, vừa vặn.

Hiện nay, nhiều sản phẩm tay, chân được tạo ra là giải pháp giá rẻ cho người khuyết tật tại nhiều quốc gia, nhất là những quốc gia nghèo.

cong-nghe-in-3d-trong-y-hoc-tay-gia-in-3d
Tay giả in 3D

* Xương

Xương giả được in từ vật bột trộn gốm kết hợp cùng 1 số hoá chất. Mô hình mẫu xương tạo thành có hình dạng giống với xương thật. Sản phẩm này được sử dụng để thay thế xương bị hư hỏng trong những cuộc phẫu thuật.

Đặc biệt, nếu sử dụng cho những bệnh nhân nhỏ tuổi, mực in được thay để cho kết cấu đàn hồi. Một sản phẩm xương in 3D khác được làm từ hydroxyapatite và 1 số vật liệu khác cho phép xương tái tạo và phát triển ngay trong cơ thể. Xương hyperelastic đang được cấy ghép trong cơ thể động vật cho thấy hiệu quả đáng kể.

* Tai phỏng sinh học (bionic ear)

Tai phỏng sinh học còn gọi là “bionic ear” có cấu trúc gồm sụn vành tay nối với ăng ten cuộn. Những chiếc tai này có thể giúp con người “nghe”  được các sóng siêu âm vô tuyến mà tai thường không thể làm được.

Mực in tai phỏng sinh học là hydrogel kết hợp với tế bào bê và các hạt nano bạc. Tế bào bê có thể phát triển thành sụn. Kỹ thuật ghép nối tai gần như giống hệt với ốc tai điện tử thông qua việc nối đầu anten với dây thần kinh.

* Áo cảm biến cho tim (tailor-made sensors)

Công nghệ in 3D trước hết tạo ra 1 quả tim động vật. Sau đó, công nghệ này tiếp tục được sử dụng để  làm ra loại thiết bị điện tử từ silicon có thể co giãn có khả năng bọc khít và bóc ra mô hình tim ban đầu.

Mô hình này cũng “bọc” khít tim của người, khi ghép vào cơ thể, sản phẩm này có vai trò đo đạc, theo dõi hoạt động của tim như: Lượng oxi, nhiệt độ cơ thể, độ căng của tim, độ axit máu, … Giúp phát hiện sớm tắc nghẽn động mạch, kiểm tra, theo dõi các chỉ số sinh tồn, …

* Van tim

In 3D cũng giúp tạo ra van tim được in từ tế bào kẽ van, tế bào cơ trơn và alginate. Bộ phận này hiện đang được cấy ghép thử nghiệm trên cừu.

* Răng kháng khuẩn (antibacterial tooth)

So với răng giả loại thường, răng in 3D vừa vặn với khoang miệng. Đặc biệt, chất liệu in là các ion amoni bậc bốn tích điện dương. Vật liệu trên có đặc điểm là khi bị vi khuẩn bám bên ngoài sẽ gây tích điện âm và giết chết vi khuẩn có hại.

* Thiết bị y khoa

Nhiều thiết bị y khoa vốn có cấu tạo phức tạp, sản xuất theo cách thông thường tốn thời gian và chi phí. Công nghệ này tạo ra những sản phẩm ấy trong thời gian ngắn và giảm thiểu chi phí.

cong-nghe-in-3d-trong-y-hoc-in-dung-cu-y-te
Một số dụng cụ y tế được in 3D

Thử nghiệm các loại thuốc mới, cả trong lĩnh vực điều trị ung thư

Trong hoạt động điều trị ung thư, công nghệ in 3D tạo ra mô hình tổ chức của tế bào ung thư trong cơ thể. Mô hình này có ý nghĩa rất lớn trong công tác tìm hiểu sự hình thành của căn bệnh này trong cơ thể đồng thời thúc đẩy quá trình thử nghiệm thuốc chữa ung thư.

Công nghệ in 3D trong y học có nhiều ứng dụng hết sức phong phú. Trong thời gian sắp tới, cùng với việc nghiên cứu thành công nhiều vật liệu mới có đặc tính sinh học đặc biệt, chắc chắn công tác điều trị, khám, chữa bệnh sẽ đạt được nhiều bước tiến mới đem đến cơ hội bình phục cho nhiều bệnh nhân.

=>> Xem ngay: Tổng quan về in 3D Kim loại, có nên mua máy in 3D giá rẻ không?

=>> Xem ngay: Robot đang định hình tương lai của nông nghiệp – Digital Future

You might also like