Trong kỷ nguyên mà sự giao thoa giữa công nghệ và sinh học đang mở ra những chân trời mới, hai lĩnh vực đầy hứa hẹn: organ-on-a-chip và in 3D sinh học – đang nổi lên như những công cụ mang tính cách mạng, hứa hẹn sẽ định hình lại cách chúng ta nghiên cứu bệnh tật, phát triển thuốc và thậm chí tiến tới việc tái tạo các mô và cơ quan người bị tổn thương. Trường Cao đẳng Y Hà Nội xin giới thiệu sâu hơn về những tiến bộ đột phá này.
Organ-on-a-Chip: “Cơ Quan Người Thu Nhỏ” Trên Vi Mạch
Công nghệ organ-on-a-chip (OOC) hay còn gọi là “microphysiological systems” (hệ thống vi sinh lý) là một cuộc cách mạng thu nhỏ trong sinh học và kỹ thuật y sinh. Về cơ bản, OOC là những thiết bị vi lỏng đa kênh, thường có kích thước bằng ngón tay cái, được thiết kế để mô phỏng môi trường sinh lý và cơ học phức tạp của các cơ quan người như tim, gan, phổi, thận, não…
Cách thức hoạt động:
- Tái tạo môi trường cơ quan: Các chip được thiết kế với các kênh dẫn chất lỏng siêu nhỏ, cho phép dòng chảy của chất dinh dưỡng, chất thải và các phân tử tín hiệu tương tự như hệ thống mạch máu trong cơ thể.
- Nuôi cấy tế bào người: Các tế bào người chuyên biệt (ví dụ: tế bào gan, tế bào tim) được nuôi cấy trong các kênh này, tạo thành các cấu trúc mô nhỏ có chức năng tương tự như cơ quan thật.
- Mô phỏng lực cơ học: Một số chip còn được tích hợp các hệ thống cơ học để mô phỏng các lực vật lý tác động lên cơ quan, chẳng hạn như lực căng trong phổi khi thở hoặc lực co bóp của tim.
Ứng dụng tiềm năng:
- Nghiên cứu bệnh tật: OOC cung cấp một nền tảng in vitro (trong ống nghiệm) tiên tiến để nghiên cứu các cơ chế bệnh sinh phức tạp, chẳng hạn như sự phát triển của ung thư, các bệnh nhiễm trùng và các bệnh thoái hóa. Các nhà khoa học có thể quan sát trực tiếp các quá trình bệnh lý diễn ra trong môi trường mô phỏng gần giống với cơ thể người hơn so với các mô hình tế bào truyền thống.
- Thử nghiệm thuốc: OOC cho phép thử nghiệm hiệu quả và độc tính của các loại thuốc mới trên các “cơ quan thu nhỏ” trước khi tiến hành thử nghiệm trên động vật hoặc con người, giúp sàng lọc thuốc tiềm năng nhanh hơn, giảm chi phí và tăng tỷ lệ thành công.
- Y học cá nhân hóa: Trong tương lai, OOC có thể được sử dụng để tạo ra các mô hình cơ quan từ tế bào của chính bệnh nhân, cho phép thử nghiệm các loại thuốc khác nhau để xác định phương pháp điều trị hiệu quả nhất cho từng cá nhân.
- Giảm thiểu thử nghiệm trên động vật: OOC hứa hẹn sẽ giảm sự phụ thuộc vào các mô hình động vật trong nghiên cứu và phát triển thuốc, phù hợp với các nguyên tắc đạo đức và nâng cao tính chính xác của kết quả.
In 3D Sinh Học: Kiến Tạo Các Mô và Cơ Quan Từ “Mực Sinh Học”
In 3D sinh học là một lĩnh vực liên ngành đầy sáng tạo, kết hợp các nguyên tắc của in 3D với kỹ thuật sinh học và vật liệu sinh học để tạo ra các cấu trúc mô và cơ quan sống ba chiều.
Cách thức hoạt động:
- “Mực sinh học” (Bioink): Vật liệu nền tảng của in 3D sinh học là “mực sinh học” – một loại vật liệu tương thích sinh học thường chứa các tế bào sống, hydrogel (một loại polymer giống gel) và các yếu tố tăng trưởng.
- In từng lớp: Máy in 3D sinh học sử dụng các kỹ thuật in khác nhau để lắng đọng “mực sinh học” từng lớp theo thiết kế kỹ thuật số, tạo ra các cấu trúc phức tạp như mạch máu, mô sụn, da và thậm chí cả các cấu trúc cơ quan đơn giản.
- Nuôi cấy và trưởng thành: Sau khi in, các cấu trúc sinh học này thường được nuôi cấy trong các bioreactor (hệ thống nuôi cấy sinh học) để các tế bào phát triển, biệt hóa và hình thành các mô chức năng.
Ứng dụng tiềm năng:
- Tạo mô hình nghiên cứu phức tạp: In 3D sinh học cho phép tạo ra các mô hình bệnh tật phức tạp hơn so với OOC, có thể bao gồm nhiều loại tế bào và cấu trúc mô khác nhau, giúp nghiên cứu các tương tác phức tạp trong cơ thể.
- Phát triển thuốc và thử nghiệm độc tính: Các mô hình 3D in sinh học có thể được sử dụng để thử nghiệm hiệu quả và độc tính của thuốc trong môi trường ba chiều, gần giống với mô thật hơn.
- Y học tái tạo: Mục tiêu cuối cùng của in 3D sinh học là tạo ra các mô và cơ quan thay thế hoàn chỉnh để cấy ghép cho bệnh nhân bị tổn thương hoặc suy tạng, giải quyết vấn đề thiếu hụt nguồn tạng hiến. Các nghiên cứu ban đầu đã đạt được những thành công nhất định trong việc in da, sụn, mạch máu và các cấu trúc đơn giản khác.
- Phát triển các thiết bị y tế cá nhân hóa: In 3D sinh học có thể được sử dụng để tạo ra các thiết bị cấy ghép có hình dạng và kích thước phù hợp hoàn hảo với từng bệnh nhân.
Tương Lai Hợp Nhất và Tiềm Năng Vô Hạn
Sự kết hợp tiềm năng giữa công nghệ organ-on-a-chip và in 3D sinh học hứa hẹn sẽ mang lại những bước đột phá chưa từng có trong y học. Chúng ta có thể hình dung đến việc tạo ra các “cơ quan người thu nhỏ” phức tạp, được in 3D sinh học với cấu trúc và chức năng gần giống như cơ quan thật, và được tích hợp trên chip để nghiên cứu bệnh tật và thử nghiệm thuốc một cách chính xác và hiệu quả. Organ-on-a-chip và in 3D sinh học mở ra cánh cửa đầy hy vọng cho y học tái tạo, hứa hẹn một tương lai mà các mô và cơ quan bị tổn thương có thể được thay thế, mang lại cuộc sống khỏe mạnh hơn cho hàng triệu người.
Trường Cao đẳng Y Hà Nội nhận thức rõ tầm quan trọng của những tiến bộ này và cam kết trang bị cho sinh viên những kiến thức nền tảng vững chắc về sinh học, kỹ thuật y sinh và các công nghệ tiên tiến, để các em có thể đóng góp vào sự phát triển của y học trong tương lai.
TRƯỜNG CAO ĐẲNG Y HÀ NỘI
Trường Cao đẳng Y Hà Nội là 1 trong những trường đào tạo khối sức khỏe uy tín hàng đầu tại Hà Nội! Mô hình học tập gắn liền thực tiễn, thực hành cầm tay chỉ việc, thực tế ngay trong thời gian học tại các đơn vị bệnh viện, nhà thuốc, thẩm mỹ, spa…
Đăng kí tuyển sinh năm học 2025 TẠI ĐÂY
Trụ sở đào tạo: Số 40 Ngõ 20 Mỹ Đình, P. Mỹ Đình, Q. Nam Từ Liêm, Hà Nội
Điện thoại: 0984458828