Tốt như mới

Bioprinting thay thế cho các dây chằng bị mòn

Giống như hầu hết chúng ta, bạn có thể thỉnh thoảng in ra các công thức nấu ăn hoặc thẻ lên máy bay, nhưng bạn đã bao giờ nghĩ đến việc in ra các sản phẩm thay thế cho các dây chằng bị mòn hoặc bị thương trong cơ thể mình chưa?

Sử dụng một máy in sinh học 3D được chế tạo thủ công với giá dưới 10,000 đô la từ các linh kiện bán sẵn, nhà khoa học Christina Salas của Đại học New Mexico, tiến sĩ, đang nỗ lực phát triển một phương pháp để tạo ra các dây chằng theo đơn đặt hàng tốt như Mới.

Dây chằng là những dải sợi dai, co giãn giúp kết nối các xương với nhau và ổn định các khớp. Nhưng chúng có thể bị sờn và rách - và chúng nổi tiếng là khó sửa chữa.

Salas, trợ lý giáo sư tại Khoa Chỉnh hình & Phục hồi chức năng của UNM và thuộc Trường Kỹ thuật cho biết: “Hiện tại chúng tôi đang trong giai đoạn điều tra. Gần đây, cô đã nhận được giải thưởng trị giá 150,000 đô la trong hai năm từ Viện Y tế Quốc gia, giúp cô có thể dành nhiều thời gian hơn cho nghiên cứu của mình.

Richard S. Larson, MD, Tiến sĩ, phó hiệu trưởng điều hành tại Trung tâm Khoa học Y tế UNM cho biết, giải thưởng này là một phần bổ sung cho Giải thưởng Khoa học Lâm sàng & Dịch thuật của UNM.

“Tiến sĩ Salas mang chuyên môn từ nhiều lĩnh vực để giải quyết một vấn đề dai dẳng trong chỉnh hình,” Larson nói. "Công việc của cô ấy thực sự có tiềm năng cải thiện chất lượng cuộc sống cho nhiều bệnh nhân bị chấn thương dây chằng."

Rách dây chằng thường xảy ra với chấn thương thể thao, cũng như do tai nạn hoặc sự hao mòn theo tuổi tác. Các dây chằng có thể lành - từ từ - nhưng trong nhiều trường hợp, phẫu thuật được yêu cầu sửa chữa.

Khi các bác sĩ phẫu thuật "sửa chữa" một dây chằng bị rách, những gì họ thực sự đang làm là thu hoạch một chiều dài của gân từ những nơi khác trong cơ thể, Salas nói. Họ khoan lỗ qua các xương liền kề, sau đó luồn các đầu của gân qua và cố định chúng.

Gân được cấy ghép có tác dụng thay thế dây chằng bị rách. Nhưng về mặt cơ học, gân không tương đương với dây chằng: chúng kéo dài ra và điều đó có thể gây ra quá nhiều bất ổn cho khớp, cô ấy nói.

Những người khác đã cố gắng phát triển dây chằng nhân tạo, nhưng thành công rất hạn chế, Salas nói. Một trở ngại lớn là tìm ra cách gắn các dây chằng vào xương một cách an toàn.

Salas nghĩ rằng cô ấy có thể có giải pháp. Bà nói: “Những gì chúng tôi đang tập trung vào là phát triển một giá đỡ để tái tạo khớp.

Cô ấy có một số bằng sáng chế đang chờ cấp bằng về một kỹ thuật trong đó máy in sinh học 3-D xen kẽ với một thiết bị gọi là máy quay điện trường gần có thể tạo ra các sợi dài, siêu mịn mô phỏng các sợi collagen trong dây chằng.

Hai thiết bị, trong một nền tảng duy nhất, thay phiên nhau xây dựng một "giàn giáo" bằng vật liệu phân hủy sinh học là bản sao hoàn hảo của các xương liền kề và dây chằng liên kết với chúng. Với các sợi được kẹp giữa các lớp xương xen kẽ được lắng đọng bởi máy in 3-D, một kết nối chặt chẽ được tạo ra để tạo ra một khớp ổn định.

Sau đó, giá thể được “gieo mầm” bằng các tế bào gốc sẽ tái tạo và phát triển thành cấu trúc dây chằng và xương đan xen độc đáo của khớp nguyên bản. Đối với một bác sĩ phẫu thuật thì việc ghép khớp mới vào các đầu của xương hiện có là một vấn đề đơn giản.

Salas hy vọng khoản trợ cấp NIH mới sẽ cho phép phát triển một nguyên mẫu chức năng phù hợp để thương mại hóa. Nếu tất cả diễn ra đúng như kế hoạch, có thể sẽ đến lúc một bệnh nhân bị chấn thương khớp đến chụp 3-D sẽ nhanh chóng được chuyển thành bộ phận thay thế tùy chỉnh in theo đơn đặt hàng - và đó sẽ là một tin tốt danh cho tât cả.