Nghiên cứu của các nhà khoa học tại Viện Công nghệ California đã được công bố trên tạp chí Science ngày 9/5. Theo kết quả nghiên cứu, sóng siêu âm không chỉ có khả năng xuyên qua các lớp mô dày mà còn có thể điều hướng quá trình tạo hình vật liệu y sinh thông qua loại "mực sinh học" đặc biệt. Đây là một bước tiến lớn, được kỳ vọng sẽ thay đổi các phương pháp chữa bệnh trong tương lai.

Thay vì phẫu thuật hay cấy ghép truyền thống, nhóm nghiên cứu đã phát triển một loại mực sinh học nhạy cảm với siêu âm, có thể được tiêm hoặc đưa vào cơ thể qua ống thông. Cốt lõi của công nghệ mới là DISP (Deep tissue in vivo sound printing) - sự kết hợp giữa sóng siêu âm hội tụ và các hạt liposome (các túi hình cầu giống như tế bào có lớp mỡ bảo vệ, thường được sử dụng để đưa thuốc vào) nhạy cảm nhiệt. Khi sóng siêu âm làm tăng nhiệt độ tại một vùng nhỏ khoảng 5°C, liposome sẽ giải phóng chất liên kết chéo, bắt đầu quá trình trùng hợp tại vị trí chính xác mong muốn - nơi polyme được in ra để đóng vai trò như chất dẫn thuốc, vật liệu chữa lành mô hoặc thậm chí là cảm biến sinh học.

Công nghệ mới sử dụng sóng siêu âm cho phép định vị chính xác vị trí in và hình dạng của cấu trúc in, từ đó cá nhân hóa thiết kế cho từng bệnh nhân, ví dụ như tạo hình mô thay thế hoặc thiết bị phân phối thuốc đúng vị trí tổn thương.

Công nghệ in 3D trong cơ thể bằng sóng siêu âm (Ảnh: Science)

Trước đó, in 3D nội mô chủ yếu sử dụng ánh sáng hồng ngoại nhưng phương pháp này bị giới hạn do ánh sáng chỉ xuyên được lớp da mỏng. Giáo sư Wei Gao tại Caltech cho biết: "Kỹ thuật mới của chúng tôi sử dụng sóng siêu âm, vốn có khả năng xuyên sâu vào mô, giúp in được nhiều loại vật liệu khác nhau mà vẫn đảm bảo an toàn sinh học".

Một điểm nổi bật khác của DISP là khả năng kiểm soát và theo dõi quá trình in bằng siêu âm nhờ các túi khí protein có nguồn gốc từ vi khuẩn. Những túi khí này phản ứng rõ rệt với sự thay đổi hóa học trong quá trình in, giúp các nhà khoa học xác định chính xác thời điểm và vị trí in diễn ra.

Trong thử nghiệm thực tế, nhóm nghiên cứu đã sử dụng DISP để in hydrogel chứa doxorubicin - một loại thuốc hóa trị - gần khối u bàng quang ở chuột. Kết quả cho thấy, tỷ lệ tế bào ung thư bị tiêu diệt cao hơn nhiều so với phương pháp tiêm thuốc thông thường.

Bước tiếp theo, nhóm nghiên cứu cho biết sẽ thử nghiệm kỹ thuật này trên mô hình động vật lớn hơn, hướng tới ứng dụng lâm sàng trên người. Họ cũng kỳ vọng tích hợp trí tuệ nhân tạo (AI) để nâng cao độ chính xác khi in trong các cơ quan chuyển động như tim.

Với DISP, tương lai của y học mở ra kỷ nguyên mới cho điều trị không xâm lấn khi thuốc sẽ được "in" chính xác nơi cần, vào đúng thời điểm, bên trong cơ thể sống.

Theo VTV.VN