Ứng dụng kỹ thuật in 3D collagen nhằm tái tạo các thành phần của tim người

19/01/2021

TÓM TẮT

Các nhà khoa học tại Carnegie Mellon University, Pittsburgh, Hoa Kỳ đã phát triển kỹ thuật in 3D mới giúp tạo ra quả tim với cấu trúc hoàn chỉnh. Thậm chí khi kết hợp với các tế bào cơ tim ở người, nhóm nghiên cứu có thể tạo ra cấu trúc có khả năng co bóp giống quả tim thật.

Các tế bào chuyên biệt ở những cơ quan khác nhau của cơ thể được liên kết bởi mạng lưới protein được gọi là chất nền ngoại bào. Collagen, protein chủ yếu trong chất nền ngoại bào và đóng vai trò quan trọng cho sự toàn vẹn cấu trúc của cơ thể, là loại vật liệu có tiềm năng ứng dụng cao trong kỹ thuật in 3D. Tuy nhiên, vấn đề gặp phải là cấu trúc sau khi in không được duy trì và biến dạng. Andrew Hudson và đồng nghiệp đã phát triển một hydrogel hỗ trợ giúp lần đầu tiên có thể in 3D collagen dễ dàng giống như kim loại hoặc nhựa.

Kỹ thuật có tên là FRESH (For Freeform Reversible Embedding of Suspended Hydrogels), được đề xuất lần đầu tiên vào năm 2015, sử dụng sự thay đổi độ pH để liên kết và thúc đẩy collagen đông đặc lại. Kỹ thuật này hoạt động bằng cách đẩy collagen dạng lỏng từ đầu kim in vào bể được tạo thành từ các vi hạt gelatin (đóng vai trò hỗ trợ trong qua trình in). Khi quá trình in hoàn tất, hydrogel hỗ trợ sẽ được loại bỏ bằng cách làm nóng đến nhiệt độ phòng và thu nhận cấu trúc collagen bên trong.

Việc kiểm soát quá trình gel hoá bằng cách thay đổi độ pH giúp in được cấu trúc sợi khoảng 20 µm. Quả tim được tạo thành bằng phương pháp in 3D FRESH có cấu trúc tương tự quả tim của người. Thêm nữa, tâm thất của quả tim cho thấy sự co bóp đồng bộ, sự lan truyền điện thế hoạt động và thành dày thêm 14% ở đỉnh tâm thu.

TÀI LIỆU THAM KHẢO

Lee, A., Hudson, A. R., Shiwarski, D. J., Tashman, J. W., Hinton, T. J., Yerneni, S., ... & Feinberg, A. W. (2019). 3D bioprinting of collagen to rebuild components of the human heart. Science, 365(6452), 482-487.

    slot pulsa tanpa potongan