Các nhà khoa học tại Đại học Binghamton vừa công bố một phương pháp đột phá, mở ra kỷ nguyên mới trong lĩnh vực kỹ thuật mô. Công trình này tập trung vào việc tạo ra các hệ thống mạch máu nhân tạo ngay bên trong các mô được nuôi cấy từ tế bào người. Đây được coi là một bước tiến quan trọng, giải quyết nút thắt lớn bấy lâu nay trong việc chế tạo mô phức tạp. Nghiên cứu chi tiết này, được thực hiện tại Trường Cao đẳng Kỹ thuật và Khoa học Ứng dụng Thomas J. Watson, đã được công bố rộng rãi vào năm 2023.
Nhóm nghiên cứu, dưới sự chỉ đạo của Giáo sư Ying Wang và Giáo sư Yingge Zhou, đặt mục tiêu vượt qua những giới hạn cố hữu về kích thước và chức năng của các mô được chế tạo trong phòng thí nghiệm. Từ trước đến nay, việc thiếu hụt hệ thống tuần hoàn máu hiệu quả luôn là rào cản lớn nhất. Sự thiếu hụt này dẫn đến tình trạng hoại tử (necrotic areas), nơi các tế bào chết đi nhanh chóng do không nhận đủ oxy và dưỡng chất. Chính trở ngại này đã kìm hãm nghiêm trọng sự phát triển của các cấu trúc mô phức tạp hơn và lớn hơn.
Để giải quyết vấn đề nan giải trên, các nhà nghiên cứu đã áp dụng kỹ thuật chế tạo nano tinh vi để kiến tạo các vi ống (micro-tubes) bên trong giàn giáo hydrogel. Những vi ống này có đường kính rất nhỏ, chỉ dao động từ 1 đến 10 micron, mô phỏng kích thước mao mạch tự nhiên. Chúng được tạo ra thông qua quy trình điện quay (electrospinning), sau đó lõi bên trong được hòa tan để hình thành các kênh rỗng dẫn truyền. Để đảm bảo sự phân tán tốt hơn và tối ưu hóa chức năng, nhóm đã sử dụng rung siêu âm để rút ngắn chiều dài của các vi ống.
Các thử nghiệm đã chứng minh tính hiệu quả vượt trội của phương pháp mới này. Cụ thể, việc theo dõi các hạt vi cầu huỳnh quang cho thấy sự cải thiện rõ rệt trong lưu thông chất lỏng, đồng thời tăng cường cung cấp dưỡng chất và oxy. Điều này đã hỗ trợ mạnh mẽ cho sự sống sót và khả năng hoạt động của tế bào. Thành công này xác nhận rằng việc tạo ra một mạng lưới mạch máu chức năng trong mô nhân tạo là hoàn toàn khả thi.
Giáo sư Wang và Zhou nhấn mạnh khả năng kiểm soát chính xác kích thước của các ống dẫn là yếu tố then chốt. Việc này cho phép tùy chỉnh để tạo ra các loại mạch máu khác nhau (vasculature), một điều cực kỳ quan trọng đối với việc điều chỉnh và cá nhân hóa mô được tạo ra. Thành tựu này xuất hiện đúng vào thời điểm nhu cầu về hệ thống mạch máu tốt hơn trong kỹ thuật mô là vô cùng cấp thiết, mở ra một con đường mới đầy hứa hẹn.
Phương pháp đột phá này đưa các mô nhân tạo tiến gần hơn đến việc tái tạo các cơ quan thực sự, phục vụ cho mục đích thử nghiệm thuốc chính xác hơn và ứng dụng trong y học tái tạo. Các nhà nghiên cứu hình dung rằng, khi công nghệ này được hoàn thiện, nó không chỉ cho phép lắp ráp một cơ quan đơn lẻ mà còn có thể tạo ra nhiều cơ quan hoạt động như một hệ thống sống hoàn chỉnh, dựa trên các tế bào người. Công trình này là minh chứng rõ ràng cho thấy sự tập trung vào các chi tiết kỹ thuật, dù là nhỏ nhất như việc quản lý kích thước ống dẫn, có thể tạo ra những thay đổi mang tính cách mạng, ảnh hưởng sâu sắc đến sức khỏe cộng đồng.
