Thiết bị in 3D sinh học trực tiếp trong cơ thể người
Theo đó, các kỹ sư từ UNSW Sydney đã phát triển cánh tay robot mềm linh hoạt và thu nhỏ, có thể được sử dụng để in 3D sinh học trực tiếp lên các cơ quan bên trong cơ thể người.
In sinh học 3D là quá trình trong đó các bộ phận y sinh được chế tạo từ cái gọi là bioink (mực sinh học) để tạo nên những cấu trúc giống mô tự nhiên. In sinh học chủ yếu được sử dụng cho các mục đích nghiên cứu như kĩ thuật mô và phát triển các loại thuốc mới và thường yêu cầu sử dụng các máy in 3D lớn để tạo ra các cấu trúc tế bào bên ngoài cơ thể sống.
Nghiên cứu mới từ Phòng thí nghiệm Robot y tế của UNSW do tiến sĩ Đỗ Thanh Nhỏ và nghiên cứu sinh Mai Thành Thái dẫn đầu, phối hợp với các nhà nghiên cứu khác từ UNSW được trình bày trong bài báo đăng trên tạp chí Advanced Science vào tháng 3.
Công trình của nhóm nghiên cứu tạo ra máy in sinh học 3D linh hoạt siêu nhỏ có khả năng đưa vào cơ thể như một ống nội soi và đưa trực tiếp các vật liệu sinh học nhiều lớp lên bề mặt của các cơ quan nội tạng và mô.
 |
| Máy in sinh học 3D linh hoạt siêu nhỏ được phát triển tại UNSW Sydney. Ảnh: Tiến sĩ Đỗ Thanh Nhỏ |
Thiết bị được gọi là F3DB với đầu xoay có khả năng cơ động cao để "in" mực sinh học, được gắn vào phần cuối của một cánh tay robot dài và linh hoạt như con rắn. Toàn bộ hệ thống này đều có thể được điều khiển từ bên ngoài.
Nhóm nghiên cứu cho biết với việc phát triển thêm, có khả năng trong vòng 5 đến 7 năm tới, công nghệ này có thể được các chuyên gia y tế sử dụng để tiếp cận nhưng khu vực khó tiếp cận trong cơ thể thông qua các vết rạch nhỏ trên da hoặc các lỗ tự nhiên.
Theo bài viết trên website của UNSW, Tiến sĩ Đỗ Thanh Nhỏ và cộng sự đã thử nghiệm thiết bị F3DB trong ruột già nhân tạo, cũng như in 3D nhiều loại vật liệu có hình dạng khác nhau trên bề mặt thận của lợn.
“Các kĩ thuật in sinh học 3D hiện tại yêu cầu vật liệu sinh học phải được tạo ra bên ngoài cơ thể và việc cấy ghép vào cơ thể người thường phải phẫu thuật mở trên diện rộng, điều này làm tăng nguy cơ nhiễm trùng. Với máy in sinh học 3D linh hoạt của chúng tôi, vật liệu sinh học có thể được đưa trực tiếp vào mô hoặc cơ quan đích bằng phương pháp xâm lấn tối thiểu. Hệ thống này mang lại khả năng tái tạo chính xác các vết thương 3 chiều bên trong cơ thể, như vết thương ở thành dạ dày hoặc tổn thương và bệnh trong ruột kết" - tiến sĩ Đỗ Thanh Nhỏ cho hay.
 |
| Tiến sĩ Đỗ Thanh Nhỏ. Ảnh: medicalrobotics-lab.weebly.com |
“Nguyên mẫu của chúng tôi có thể in 3D các vật liệu sinh học nhiều lớp có kích cỡ và hình dạng khác nhau thông qua các khu vực hạn chế và khó tiếp cận, nhờ phần thân linh hoạt của thiết bị. Cách tiếp cận của chúng tôi cũng giải quyết những hạn chế đáng kể trong máy in sinh học 3D hiện có, như không tương thích bề mặt giữa vật liệu sinh học in 3D và mô/nội tạng đích cũng như hư hỏng cấu trúc trong quá trình xử lí, chuyển giao và vận chuyển bằng tay" - ông Nhỏ cho hay.
Nguyên mẫu F3DB nhỏ nhất do Tiến sĩ Đỗ Thanh Nhỏ và cộng sự tạo ra có đường kính tương tự như ống nội soi trị liệu thương mại (khoảng 11-13 mm), đủ nhỏ để đưa vào đường tiêu hóa của con người. Nhưng các nhà nghiên cứu cho biết, thiết bị này có thể dễ dàng thu nhỏ hơn để sử dụng trong lĩnh vực y tế trong tương lai.
“So với các công cụ phẫu thuật nội soi hiện có, F3DB được thiết kế như dụng cụ nội soi tích hợp trong 1, tránh dùng các dụng cụ phải thay đổi vốn có thời gian thủ thuật lâu hơn và có rủi ro nhiễm trùng" - nghiên cứu sinh Mai Thành Thái cho hay.
Hệ thống của Tiến sĩ Đỗ Thanh Nhỏ và các cộng sự đã được cấp bằng sáng chế tạm thời. Giai đoạn phát triển tiếp theo của hệ thống này là thử nghiệm trên động vật sống để chứng minh khả năng sử dụng thực tế. Các nhà nghiên cứu cũng có kế hoạch triển khai các tính năng bổ sung, như camera tích hợp và hệ thống quét theo thời gian thực giúp tái tạo lại hình ảnh chụp cắt lớp 3D của mô chuyển động bên trong cơ thể.
Từng theo học Đại học Bách khoa TPHCM
Tiến sĩ Đỗ Thanh Nhỏ, sinh ra tại huyện Gò Dầu, tỉnh Tây Ninh. Theo thông tin tiểu sử trên website research.unsw.edu.au, Tiến sĩ Đỗ Thanh Nhỏ hiện là giảng viên cao cấp (Scientia) tại trường kỹ thuật y sinh GSBmE, Đại học New South Wales, Sydney. Ông là giám đốc phòng thí nghiệm Robot Y tế UNSW.
 |
| Tiểu sử Tiến sĩ Đỗ Thanh Nhỏ trên website research.unsw.edu.au. Ảnh chụp màn hình |
Năm 2015, ông hoàn tất chương trình tiến sĩ Kỹ thuật Robot, chuyên ngành robot phẫu thuật tại trường Kỹ thuật Cơ khí và Hàng không, thuộc Đại học Công Nghệ Nanyang, Singapore.
Ông cũng từng theo học Đại học Bách khoa Thành phố Hồ Chí Minh, làm nghiên cứu sinh sau tiến sĩ tại Viện Hệ thống Nano California (CNSI), UC Santa Barbara (UCSB), Mỹ. Ông cũng làm nghiên cứu viên và trưởng nhóm tại Trung tâm Nghiên cứu Robot, Trường Kỹ thuật Cơ khí và Hàng không vũ trụ (MAE), Đại học Công nghệ Nanyang (NTU), Singapore.
Hướng nghiên cứu chính của Tiến sĩ Đỗ Thành Nhỏ là về robot mổ nội soi ít xâm lấn cho tim mạch và ung thư đường tiêu hóa, in 3D sinh học, robot mềm, cơ nhân tạo, vải thông minh, thiết bị trợ tim, thiết bị nâng cao khả năng của con người và phục hồi chức năng cho người tàn tật, và các thiết bị tái tạo cảm xúc...
Về giải thưởng, Tiến sĩ Đỗ Thanh Nhỏ từng lọt top 100 Engineering Scientific Reports năm 2023, giành giải thưởng Sao vàng Khoa Kỹ thuật UNSW năm 2023. Năm 2022, Tiến sĩ Đỗ Thành Nhỏ nhận giải Học giả nghiên cứu Google dành cho các giáo sư trẻ xuất sắc trên thế giới làm về lĩnh vực tương tác của người và máy móc. Cũng trong năm này, Tiến sĩ Nhỏ giành giải thưởng Phát triển Chuyên nghiệp Mạng Nghiên cứu Tim mạch NSW. Trước đó, năm 2020 và 2021, Tiến sĩ Nhỏ lần lượt giành giải Công nghệ vật liệu tiên tiến tốt nhất và giải Giám sát viên xuất sắc Arc PGC.
