Phổi in 3D được tạo từ tế bào sống có thể giúp cải thiện việc phòng ngừa và điều trị bệnh phổi - và có khả năng một ngày nào đó sẽ cung cấp lựa chọn được nuôi cấy trong phòng thí nghiệm để sử dụng trong ghép tạng.

Các nhà khoa học Đại học Saskatchewan đã phát triển mô hình mô phổi 3D để cung cấp môi trường tốt hơn cho việc nghiên cứu thuốc và các bệnh như lao phổi, COVID-19, hen suyễn, COPD và xơ hóa phổi.

Hiện tại, các nhà nghiên cứu thường sử dụng mô hình 2D và động vật để nghiên cứu các bệnh phổi như lao phổi, nhưng những mô hình này bị hạn chế do không phản ánh chính xác hình dạng và hành vi của phổi người.

"Chúng tôi nhận ra rằng chúng ta đang thiếu một mô hình thực tế cho các bệnh phổi... và điều đó có nghĩa là chúng ta không thể thực sự lập kế hoạch chiến lược tốt hơn cho các liệu pháp điều trị phổi," nhà khoa học vật liệu sinh học Nuraina Dahlan cho biết trong một tuyên bố.

Có một mô hình mô phỏng hoàn hảo phổi người thật sẽ là một bước đột phá cho việc điều trị phổi, bà nói thêm.

"Trong quá trình phát triển các liệu pháp mới (thuốc, vắc-xin), một số ứng viên được thử nghiệm trên nhiều mô hình khác nhau - từ in vitro đến mô hình động vật. Một số ứng viên này thất bại trong thực hành lâm sàng vì sự ngắt kết nối giữa mô hoặc phản ứng của con người và động vật," Dahlan giải thích với Newsweek.

"Có mô hình phổi 3D cho phép chúng tôi thử nghiệm các liệu pháp này trực tiếp trên mô hình liên quan đến con người hơn và theo cách đạo đức. Hy vọng điều này sẽ tăng tỷ lệ thành công trong việc đưa các liệu pháp ra thị trường.

"Thực sự có tiềm năng lớn cho việc phát triển liệu pháp cá nhân hóa cũng sử dụng các mô hình này và đây là một lĩnh vực nghiên cứu tích cực trong lĩnh vực ung thư, chẳng hạn."

Đồng tác giả nghiên cứu Neeraj Dhar nói thêm: "Phổi in 3D có tiềm năng giúp chúng ta hiểu rõ hơn các bệnh như Lao phổi, COVID-19, hen suyễn, COPD hoặc xơ hóa phổi."

Mô hình được phát triển hiện đang được sử dụng để nghiên cứu các nhiễm trùng đường hô hấp khác nhau, theo nhóm nghiên cứu.

Phổi chứa một khung cấu trúc gọi là ma trận ngoại bào, đây là nơi các tế bào phổi sống, các nhà nghiên cứu giải thích. Các mô hình phổi được in bằng 'mực sinh học' chứa tế bào sống thật.

Nhóm nghiên cứu đã kiểm tra các mô hình in 3D của họ bằng bức xạ điện từ từ Nguồn Ánh sáng Canada - một synchrotron có trụ sở tại khuôn viên Saskatchewan - để hiểu hình dạng và chức năng của mô mà không làm hỏng các mẫu.

"Đã có một số nghiên cứu đã thiết kế mô phổi sử dụng các vật liệu và mực sinh học khác nhau. Nghiên cứu này đã tối ưu hóa và phát triển một loại mực sinh học mới sử dụng ma trận ngoại bào phổi heo làm cơ sở để có các tính chất cơ học tối ưu và khả năng sống của tế bào," Dahlan cho biết.

Họ phát hiện mô hình của họ cung cấp một môi trường trong đó các tế bào phổi người có thể sống sót, cho thấy nó có thể phù hợp để nuôi cấy tế bào mới.

Các nhà nghiên cứu hiện đang lập kế hoạch in 3D một phổi khác, sau đó xác định cách nó phản ứng với các bệnh truyền nhiễm.

Ngoài việc giúp các nhà khoa học hiểu rõ hơn về các bệnh phổi và phát triển các phương pháp điều trị dành riêng cho bệnh nhân, mục tiêu cuối cùng của kỹ thuật mô phổi sẽ là nuôi cấy toàn bộ phổi trong phòng thí nghiệm.

"Điều đó sẽ cho phép chúng tôi không chỉ nghiên cứu bệnh tật, mà còn sử dụng phổi được nuôi cấy trong phòng thí nghiệm như một sự thay thế cho ghép tạng [chờ các nghiên cứu trong tương lai]," Dahlan nói.

"Đây vẫn là những ngày đầu của công nghệ này [hiện đang được thử nghiệm trong nghiên cứu này]. Chúng tôi hiện đang tập trung vào việc tinh chỉnh mô hình 3D này để nó tái hiện đầy đủ cấu trúc và chức năng phức tạp của phổi," Dhar nói thêm.

"Trong 5-10 năm tới, chúng tôi dự đoán việc sử dụng chính các mô hình này để hiểu các bệnh phổi và trong việc khám phá và thử nghiệm các liệu pháp mới. Đây là một quá trình từng bước nhưng chúng tôi hy vọng về lâu dài điều này sẽ mang lại lợi ích chuyển đổi cho các nhà nghiên cứu và bệnh nhân."