Trong một bước tiến lớn cho y học tái tạo, các nhà nghiên cứu tại Đại học Stanford ở Hoa Kỳ đã phát triển một phương pháp đột phá để thiết kế và in 3D các mạng lưới mạch máu phức tạp. Sự đổi mới này, được công bố trên tạp chí Science, hứa hẹn sẽ cách mạng hóa việc tạo ra các cơ quan nhân tạo và giải quyết vấn đề quan trọng về việc cung cấp oxy và chất dinh dưỡng trong các mô được thiết kế.
Nền tảng thuật toán của nhóm có thể tạo ra các mạng lưới mạch máu với tốc độ nhanh hơn tới 230 lần so với các phương pháp hiện tại, mô phỏng các kiểu dòng chảy và áp suất. Công nghệ này đã được sử dụng để thiết kế mạng lưới trong hơn 200 mô hình giải phẫu và kỹ thuật. Hệ thống tạo ra các cấu trúc mạch máu bắt chước thiết kế của cơ thể con người, thích ứng với nhiều hình dạng mô khác nhau với tốc độ chưa từng có.
“Chúng tôi đã quản lý để làm cho thuật toán hoạt động nhanh hơn khoảng 200 lần so với các phương pháp trước đây và thích ứng với các hình dạng phức tạp, chẳng hạn như các cơ quan,” tác giả chính của nghiên cứu cho biết. Khả năng mở rộng các mô in sinh học đã bị giới hạn bởi khả năng tạo ra các mạch máu. Thuật toán mới cho phép tạo ra các cây mạch máu bắt chước trung thực kiến trúc của các mạch trong các cơ quan thực tế.
Những hệ quả của khám phá này là rất lớn. Khả năng thiết kế và in nhanh các mạng lưới mạch máu có thể vượt qua một rào cản lớn trong sản xuất sinh học. Nó cũng có thể dẫn đến các phương pháp điều trị cá nhân hóa cho các bệnh mạch máu. Nhóm cũng đang nghiên cứu để tạo ra sự phát triển tự nhiên của các mao mạch nhỏ nhất, không thể in được, đồng thời cải thiện độ chính xác và tốc độ của máy in sinh học.
Nghiên cứu này có ý nghĩa đặc biệt đối với phẫu thuật tim mạch nhi khoa, nơi có tình trạng thiếu hụt nghiêm trọng các cơ quan. Công nghệ này có thể cung cấp một phương pháp chữa bệnh tái tạo và được thiết kế sinh học, mô hình hóa vật lý và hiệu suất của các mô hoặc cơ quan nhân tạo tiềm năng để tạo ra các thiết kế phù hợp với sản xuất sinh học. Điều này có thể thay thế các mô bị hư hỏng hoặc khiếm khuyết vào một ngày nào đó.
Mặc dù vẫn còn những thách thức, chẳng hạn như tích hợp nhiều loại tế bào và đạt được sự tưới máu trong toàn bộ mô, nhưng sự đổi mới này đánh dấu một bước tiến quan trọng hướng tới việc tạo ra các cơ quan in 3D chức năng. Điều này có thể thay đổi bối cảnh y học và mang lại hy vọng cho những bệnh nhân cần ghép tạng và những người mắc các bệnh mạch máu.