Các tiến bộ vượt bậc trong công nghệ in ấn 3D - sử dụng một cỗ máy phức tạp với nhiều lớp nguyên liệu để tạo nên một vật thể 3 chiều sống động như thật - đã không ngừng gây kinh ngạc cho toàn thế giới vài năm gần đây. Không chỉ dừng lại ở lĩnh vực thiết kế, xây dựng hay giáo dục, các nhà khoa học còn chứng minh được khả năng vô hạn của công nghệ in 3D trong việc tạo ra những sản phẩm mang tính cách mạng của nhân loại, trong đó có việc “in” các bộ phận của cơ thể người.

Khái niệm công nghệ in sinh học là một phạm trù khá mới mẻ khi kết hợp giữa công nghệ sinh học với in 3D để tạo ra các bộ phận sống của cơ thể người. Đồng thời, trong thời gian tới, đây cũng có thể là chìa khóa mở ra cánh cửa đầy triển vọng cho công nghệ “in” nội tạng người, có thể được ứng dụng trực tiếp trong cấy ghép.

Tóc

Công nghệ in 3D sẽ sớm in được cơ thể người hoàn chỉnh

Lấy cảm hứng từ hình ảnh sợi keo được kéo ra từ miệng súng bắn keo được hun nóng, các nhà khoa học tại Viện nghiên cứu Tương tác Máy tính - Con người của trường Đại học Carnegie Mellon đã thành công bước đầu trong việc tái tạo lại cấu trúc của sợi tóc người để cho ra một sản phẩm nhân tạo gần nhất với tóc thật, với mục tiêu đem lại hy vọng cho những bệnh nhân ung thư bị rụng tóc hoặc ngành công nghiệp tóc giả.

Não người Công nghệ in 3D sẽ sớm in được cơ thể người hoàn chỉnh

Dù chưa chạm tới mức độ phức tạp tương đương với bộ não người thật sự, nhưng các nhà khoa học đang tiến gần hơn tới việc xây dựng các mô phức tạp trong cơ thể. Chỉ sử dụng một máy in 3D cầm tay, vài nhà nghiên cứu ở Úc đã phát triển một phương pháp tái tạo lại các cấu trúc sinh học xếp lớp gần giống với mô vỏ não người. Các nhà khoa học cho biết, họ vẫn còn một chặng đường dài để khám phá, từ việc “in” một mô hình bộ não hoàn chỉnh cho tới việc sắp xếp mạng lưới các tế bào thần kinh vô cùng phức tạp của não người.

Hộp sọ, xương và cột sống

Công nghệ in 3D sẽ sớm in được cơ thể người hoàn chỉnh

Đương nhiên, những sản phẩm này sẽ không đi kèm dịch tủy bên trong. Trong năm 2014, các bác sĩ ở Hà Lan cho biết, họ đã lần đầu tiên thành công trong việc thay thế phần lớn hộp sọ người bằng một sản phẩm nhựa nhờ công nghệ in 3D. Cũng trong năm đó, một bác sĩ phẫu thuật ở Newcastle đã sử dụng máy in 3D để tạo ra khung xương chậu mới cho một người đàn ông không may mất đi một nửa xương chậu vì ung thư. Ngoài ra, công nghệ này còn trợ giúp đắc lực cho thực thi pháp luật và nhân chủng học pháp y khi tạo ra những bằng chứng xương trước bồi thẩm đoàn để kết án tội phạm. Đây cũng là một mảnh đất màu mỡ cho các nhà khoa học nghiên cứu hóa thạch.

Tai

Công nghệ in 3D sẽ sớm in được cơ thể người hoàn chỉnh

Thực chất, các nhà khoa học đã chế tạo thành công tai người từ năm 2013, và Khoa công nghệ sinh học của Đại học Cornell cũng đã công bố kết quả đáng mừng trong việc sử dụng máy in với dung dịch gel chứa các tế bào sống, tạo nên một loại chất liệu mới sống động như thật cho các bộ phận nhân tạo. Thời gian này, các nhà khoa học của Đại học Princeton cũng phát hiện ra tiềm năng của việc kết hợp các linh kiện điện tử tinh vi với loại vật liệu tương tự như trên để tạo ra một chiếc tai nhân tạo có khả năng nhận và truyền dẫn sóng vô tuyến.

Mắt

Công nghệ in 3D sẽ sớm in được cơ thể người hoàn chỉnh

Năm ngoái, công ty Nghiên cứu và Thiết kế Fripp có trụ sở tại Anh tự hào công bố kỷ lục in 3D tới 150 con mắt giả chỉ trong 1 giờ. Cho đến năm 2017, các nhà nghiên cứu của Ý hy vọng sẽ có thể tạo ra đôi mắt với tầm nhìn được cải thiện và thậm chí có sẵn kết nối WiFi. Nhưng để đến được lúc đó, họ sẽ cần nhiều thời gian để liên tục nghiên cứu tổng quát trên nhiều đối tượng mắt người trước khi hiện thực hóa hoài bão nói trên.

Hàm răng

Công nghệ in 3D sẽ sớm in được cơ thể người hoàn chỉnh

Vào năm 2012, một cụ bà 83 tuổi người Hà Lan đã được các bác sĩ gợi ý thay thế khuôn hàm lỏng lẻo hiện có bằng một khuôn hàm nhân tạo. Đây chính là sản phẩm của công nghệ in 3D, và không chỉ tỏ ra hữu ích trong việc trợ giúp người cao tuổi, hàm răng làm từ in 3D còn giúp cải thiện cuộc sống của người đàn ông người Zimbabwe từng bị mất một nửa hàm răng do ảnh hưởng của bom mìn hồi nhỏ. Được biết, chỉ mất chưa tới 7 phút để các nha sĩ in xong một chiếc răng bằng công nghệ in 3D.

Mũi

Công nghệ in 3D sẽ sớm in được cơ thể người hoàn chỉnh

Tessa Evans, cô bé 2 tuổi người Ireland, đã trở thành người đầu tiên trên thế giới được ứng dụng kỹ thuật in 3D vào việc tái tạo mũi. Kể từ khi sinh ra, khuôn mặt thiên thần của cô bé lại không may mắc khiếm khuyết cực kỳ hiếm gặp: Dị tật không mũi. Được chẩn đoán mắc chứng arhinia toàn phần bẩm sinh, điều này đồng nghĩa với việc cô bé không có khứu giác, không có các hốc xoang mũi nhưng vẫn có thể ho, hắt hơi và cảm lạnh. Cô bé đang điều trị tại Bệnh viện Great Ormond, nơi các chuyên gia thiết kế một khuôn mũi nhỏ bằng công nghệ in 3D và dự kiến đưa vào khuôn mặt cô bé qua một vết rạch dọc theo chân tóc. Sau vài năm, chiếc mũi nhân tạo sẽ được thay thế bằng một phiên bản lớn hơn, phù hợp với tốc độ phát triển của cô bé.

Họng

Công nghệ in 3D sẽ sớm in được cơ thể người hoàn chỉnh

Tháng 4 vừa rồi, cô bé 2 tuổi mang 2 dòng máu Mỹ - Hàn Hannah Warren đã trở thành bệnh nhân nhỏ tuổi nhất được cấp ghép bộ phận cơ thể nhờ công nghệ in sinh học. Hannah được sinh ra mà không có khí quản, nay được trang bị một ống khí quản nhân tạo làm từ các sợi plastic và tế bào gốc của chính cô bé. Cũng trong tháng đó, 3 trẻ sơ sinh khác cũng được cứu sống nhờ phẫu thuật cấy ghép cổ họng.

Các chi

Công nghệ in 3D sẽ sớm in được cơ thể người hoàn chỉnh

Dù là ngón tay, bàn tay, đùi hay bàn chân, tất cả đều không thành vấn đề với công nghệ in 3D. Thậm chí còn có một trang web cung cấp cho bạn đủ các kiểu dáng, kích thước bạn muốn, bạn chỉ việc đặt hàng và… mua. Hiện tại, các chi nhân tạo kiểu này đang được tối ưu hơn với những tiến bộ về công nghệ cao như khả năng giao tiếp tầm ngắn NFC (kết nối không dây sử dụng cảm ứng từ trường).

Đầu gối và khớp

Công nghệ in 3D sẽ sớm in được cơ thể người hoàn chỉnh

Quả thật, in 3D là lựa chọn lý tưởng nhất dành cho các bộ phận có cấu trúc phức tạp như khớp gối. Các nhà nghiên cứu công nghệ thuộc Đại học Texas sử dụng máy in 3D để tạo ra chất liệu hydrogel bền bỉ và dẻo dai để tạo nên các bộ phận có khả năng chịu lực như phần sụn đỡ các khớp.

Da

Công nghệ in 3D sẽ sớm in được cơ thể người hoàn chỉnh

Xuất phát từ tinh thần nhân đạo tránh thử nghiệm hóa học trên động vật, công nghệ in 3D đã mở ra một hướng đi mới đầy văn minh và hiện đại khi cung cấp một chất liệu da người nhân tạo nhưng vẫn có đủ các chức năng sinh học như da thật. Dự kiến, đây là còn món quà vô giá cho các bệnh nhân bỏng hay phẫu thuật bị thiếu một phần da.

Mạch và tế bào máu

Công nghệ in 3D sẽ sớm in được cơ thể người hoàn chỉnh

Máy in 3D nay còn có thể in được cả… tế bào! Rất ấn tượng phải không? Các nhà nghiên cứu từ Viện Khoa học và Công nghệ Ulsan đã có một thành công vượt bậc khi chế tạo được chiếc máy in 3D mới có đầu kim siêu nhỏ với độ phân giải cao. Được biết, sản phẩm của chiếc máy này sẽ được tạo thành nhờ loại “mực” đặc biệt giúp cấu thành nên chất liệu và độ tinh xảo cao nhất, thậm chí còn có kích thước nhỏ hơn hồng cầu.

Dây thần kinh

Công nghệ in 3D sẽ sớm in được cơ thể người hoàn chỉnh

Dù vẫn chưa thể in được các tế bào thần kinh nhưng khoa học hiện đại cũng đã tìm ra phương pháp thay thế: In một chiếc “chạc đỡ” 3 nhánh bằng công nghệ 3D, nhằm liên kết và định hướng các tế bào thần kinh bị hư tổn. Đây cũng là cách thức được các nhà khoa học tin tưởng cho viễn cảnh cấy ghép tái sinh trong tương lai.

Tim

Công nghệ in 3D sẽ sớm in được cơ thể người hoàn chỉnh

Việc tạo ra mô hình trái tim người bằng công nghệ 3D giờ không còn quá khó khăn. Tuy nhiên, làm sao để quả tim nhân tạo này vận hành trơn tru các công đoạn đập và bơm máu vẫn còn là câu hỏi lớn với các nhà nghiên cứu hiện nay.

Phổi

Công nghệ in 3D sẽ sớm in được cơ thể người hoàn chỉnh

Năm 2014 chứng kiến ca phẫu thuật cấy ghép lá phổi nhân tạo đầu tiên trên thế giới. Trong đó, các nhà nghiên cứu tại Đại học Kyoto đã sử dụng máy in 3D để giúp bác sĩ phẫu thuật hoàn thiện ca ghép phổi trên một phụ nữ Nhật Bản.

Gan

Công nghệ in 3D sẽ sớm in được cơ thể người hoàn chỉnh

Chính công nghệ in 3D hiện đại đã giúp các nhà khoa học Trung Quốc thành công trong việc định hình và cắt bỏ khối u bao quanh gan của một người đàn ông vào năm ngoái. Theo ghi lại, nhờ ca phẫu thuật đặc biệt này, nguy cơ suy gan cấp của bệnh nhân đã giảm từ 70% xuống còn hơn 40%.

Thận

Công nghệ in 3D sẽ sớm in được cơ thể người hoàn chỉnh

Năm 2013 là cột mốc các nhà khoa học đã thành công trong việc “bẻ khóa” mọi nghi ngại của việc tái tạo thận người bằng công nghệ in 3D. Được biết, quả thận nhân tạo này luôn hoạt động trơn tru trong suốt 4 tháng thử nghiệm.

Ruột

Công nghệ in 3D sẽ sớm in được cơ thể người hoàn chỉnh

Vào năm 2011, giáo sư công nghệ sinh học John March đã bắt tay cùng bác sĩ giải phẫu nhi David Hackam, hợp tác nghiên cứu chế tạo ruột nhân tạo sử dụng collagen và tế bào gốc của cơ thể. Gần đây, một nhóm các nhà nghiên cứu tại Đại học Texas cũng công bố công trình khoa học đầu tiên, mô tả khả năng hoạt động bình thường của mô ruột nhân tạo trong cơ thể chuột bạch sống.