Nóng: chữa phổi nhờ máy in 3D

Chỉ trong một ngày, các bác sĩ "in" được 100 ống nhỏ bằng cách dùng máy tính điều khiển tia laser để ngăn xếp và hợp nhất các lớp mỏng bằng nhựa thay vì giấy và mực in để tạo thành nhiều hình dạng và kích cỡ. Ngày hôm sau, với sự cho phép đặc biệt của Cơ quan Quản lý Thực phẩm và Dược, họ cấy ghép một trong những ống này vào phổi bé Kaiba.

Bé Kayba lúc mới sinh.

Thử thách với thần chết của bé Kayba

Một ngày khi mới được 6 tuần tuổi, bé Kaiba Gionfriddo nằm thẳng trên bàn ở một nhà hàng, da cậu bé chuyển sang màu xanh da trời. Cậu bé đã ngừng thở.

Cha của cậu, anh Bryan, điên cuồng hô hấp nhân tạo bé, cố gắng để đưa không khí vào phổi của con trai mình. Trong vòng 30 phút, Kaiba đã được chuyển vào một bệnh viện địa phương. Các bác sĩ kết luận rằng bé đã có thể hít thức ăn hoặc chất lỏng vào phổi và trả bé về nhà.

Nhưng hai ngày sau đó, chuyện đó lại xảy ra và đó là khởi đầu cho chuỗi ngày thử thách đầy đau đớn của gia đình bé Kaiba.

"Họ phải làm hô hấp nhân tạo cho bé mỗi ngày. Tôi không nghĩ nó có thể sống nếu rời bệnh viện", chị April Gionfriddo, mẹ bé Kaiba, người sau này phát hiện ra con trai mình bị chứng tắc nghẽn hiếm trong phổi được gọi là chứng suy sụn phế quản, nói.

Với hy vọng mong manh, các bác sĩ đã cố gắng thử một phương pháp chưa bao giờ được thử trên người: họ tạo ra một thanh nẹp được làm từ vật liệu sinh học có thể tạo một đường thông qua đường thở bị chặn của Kaiba. Điều không tưởng trong thí nghiệm này là: Các thanh nẹp được tạo ra trên một máy in ba chiều.

"Với tôi, đó là một phép màu. Chúng ta đang nói về bụi và sử dụng chúng để xây dựng các bộ phận cơ thể ", tiến sĩ Glenn Green, phó giáo sư khoa Tai mũi họng nhi, Đại học Michigan, người cấy ghép thanh nẹp cho bé Kaiba, nói.

Hai bác sĩ Green và Hollister, ĐH Michigan, Mỹ, tác giả của công trình xây dựng phần cơ thể đặc biệt trên máy in.

Thanh nẹp trên máy in

Cậu bé đã được di chuyển bằng máy bay đến Bệnh viện trẻ em C.S. Mott tại, Đại học Michigan, nơi có công trình thí nghiệm thanh nẹp vào phổi trên động vật. 

"Đó là một cảm xúc hỗn độn của sự hứng khởi và kinh hoàng, khi một người nào đó đặt cái gì đó vào lòng bạn và nói, này, đây có thể là cơ hội sống sót duy nhất của đứa trẻ này. Đó là một bước tiến lớn", ông Hollister, Giáo sư kỹ thuật y - sinh học, người đã nghiên cứu tái tạo mô trong hơn 15 năm, kể lại.

Bước tiếp theo là chụp CT phổi Kaiba để tính chính xác kích thước của thanh nẹp sẽ được đưa vào cơ thể bé. Hollister sử dụng kết quả của quá trình quét để tạo ra một mô hình trên máy tính của thanh nẹp.

Mô hình thanh nẹp (đoạn ống ở nhánh phải).

Mô hình này được đưa vào một máy in 3-D để dựng lên cấu tạo thanh nẹp từ một loại bột gọi là polycaprolactone, hoặc PCL.

PCL là vật liệu dễ uốn, có thể dùng cho tất cả các loại cấu trúc phức tạp. Khi một thanh nẹp được tạo ra từ PCL, nó trở thành một loại vật dụng có tính năng giữ chỗ sinh học - chống đỡ các cấu trúc trong khi cơ thể sẽ làm liền các tổ chức quanh nó.

PCL được sử dụng từ nhiều năm nay để lấp những lỗ hổng trong hộp sọ sau khi phẫu thuật não. Theo thời gian, PCL được bài tiết ra khỏi cơ thể, để lại một cơ quan lành lặn.

Trong trường hợp của Kayba, trong quá trình tạo ra các thanh nẹp trên máy in, thông tin về mỗi lớp được truyền từ máy tính đến một chùm tia laser, làm tan chảy chất PCL thành một cấu trúc 3-D.

Sau khi thanh nẹp “ra lò”, chỉ dài một vài cm và rộng 8 mm, các bác sĩ đã phẫu thuật gắn nó vào phế quản bị sập của Kaiba. "Khi các mũi khâu kết thúc, chúng tôi bắt đầu nhìn thấy phổi tăng lên và giảm phát. Thật là tuyệt vời!", ông Green nói.

Hình ảnh mô phỏng đoạn phổi bị suy sụn và ống thông thay thế. Ảnh: AP.

Hy vọng từ công nghệ "khoa học viễn tưởng"

"Chúng ta cũng có thể đặt một bản sao hoàn chỉnh của cả một phần cơ thể trên máy in 3-D chỉ trong một ngày. Vì vậy, chúng ta có thể làm một cái gì đó rất cụ thể cho một bệnh nhân rất nhanh chóng", ông Green, một trong hai tác giả của công trình này, nói.

"Trường hợp này là một ví dụ tuyệt vời chứng tỏ công nghệ tái sinh không còn là khoa học viễn tưởng", Tiến sĩ Andre Terzic, giám đốc Trung tâm Y học tái sinh Mayo Clinic, nhận xét. 

Tiến sĩ Robert Weatherly, chuyên viên nhi khoa tại Đại học Missouri, thành phố Kansas, Mỹ, cũng bày tỏ: :Đó là làn sóng của tương laii. Tôi rất ấn tượng bởi những gì họ đã có thể thực hiện".

Kỹ thuật dựng thanh nẹp phế quản từ máy in 3-D của Green và Hollister là một phần của lĩnh vực đang phát triển được gọi là y học tái tạo, trong đó bao gồm các liệu pháp kỹ thuật - sử dụng những vật liệu như các tế bào gốc, hoặc "bộ phận cơ thể" xây dựng từ vật liệu sinh học - để khai thác khả năng tự chữa bệnh của cơ thể.

Tạo ra một phần phù hợp với cơ quan nội tạng của người bệnh có tầm rất quan trọng đối với những bệnh như chứng suy sụn phế quản, thường phải duy trì sự sống với một máy thở.

Bé Kayba đang hồi phục...

... và hạnh phúc, vui vẻ với bộ phận mới.

Gia đình Kaiba đang rất vui mừng, 15 tháng sau phẫu thuật, bé đang 18 tháng và có thể thở một mình. Cha của Kayba cho biết, cậu bé đã có thể chạy chơi loanh quanh và rất hạnh phúc. 

Sẽ phải mất 3 năm để thanh nẹp tự thoái và trong khi chờ đợi, phổi Kaiba nên tiếp tục phát triển bình thường.

Green và Hollister hy vọng sẽ bắt đầu thử nghiệm lâm sàng với số bệnh nhân đông hơn trong năm nay hoặc năm tới.