Các kỹ sư sinh học và các bác sĩ tại Cornell đã tạo ra một chiếc tai nhân tạo bằng cách sử dụng kỹ thuật in 3D và các khuôn tiêm - chiếc tai này trông giống và hoạt động như một cái tai tự nhiên - đưa ra hi vọng mới cho hàng ngàn trẻ em sinh ra bị dị dạng bẩm sinh có tên gọi microtia (dị tật tai bẩm sinh).

Trong một nghiên cứu được công bố trực tuyến ngày 20 Tháng 2 trên tờ PloS ONE, các kỹ sư y sinh học Cornell và các bác sĩ tại trường y Weill Cornell đã mô tả kỹ thuật in 3D và tiêm gel làm từ các tế bào sống có thể làm ra những chiếc tai trông giống như tai của người. Qua thời gian khoảng 3 tháng, những chiếc tai linh hoạt này phát triển sụn để thay thế collagen (chất tạo keo) vốn được sử dụng để đúc ra chúng.

”Điều này là thắng lợi của cả y học và khoa học cơ bản, nó đã chứng minh những gì chúng tôi có thể đạt được khi làm việc cùng nhau”, đồng tác giả dẫn đầu nghiên cứu Lawrence Bonassar nói. Lawrence Bonassar là một phó giáo sư kỹ thuật về y sinh học.

Chiếc tai mới này có thể là giải pháp từ lâu các bác sĩ phẫu thuật tái tạo muốn tạo ra để giúp các trẻ em sinh ra có tai bị biến dạng, đồng tác giả Tiến sĩ Jason Spector, giám đốc Phòng thí nghiệm Y học Bioregenerative và Phẫu thuật và là phó giáo sư về phẫu thuật thẩm mỹ tại Weill Cornell, New York City nói.

”Một sự thay thế tai kỹ thuật sinh học giống như thế này sẽ cũng có thể giúp những người đã bị mất một phần hoặc toàn bộ tai ngoài (vành tai) trong các tai nạn hoặc do ung thư”, Spector cho biết.

Các tai thay thế thường được xây dựng bằng các vật liệu có tính chất xốp, hoặc đôi khi bác sĩ phẫu thuật lấy một phần xương sườn của bệnh nhân để tạo ra tai mới.

Lựa chọn này là một thử thách và đầy đau đớn cho trẻ em, và những chiếc tai hiếm khi trông hoàn toàn tự nhiên hoặc thực hiện tốt chức năng.

Để tạo ra những chiếc tai, Bonassar và các đồng nghiệp đã bắt đầu với một hình ảnh kỹ thuật số 3D về một chiếc tai của một người và chuyển hình ảnh thành một chiếc tai “rắn” kỹ thuật số sử dụng công nghệ in 3D để tạo ra một cái khuôn tai.

Mật độ gel cao phù hợp để đảm bảo tính ổn định của Jell-o khi cái khuôn được lấy ra. Chất keo có tác dụng như một giá đỡ nhờ đó để sụn có thể phát triển được.

Quá trình này cũng rất nhanh, Bonassar nói thêm: “Mất khoảng nửa ngày để thiết kế cái khuôn, một ngày hoặc nửa ngày nữa để in khuôn, 30 phút để tiêm chất gel vào và 15 phút sau chúng tôi có thể lấy chiếc tai ra. Chúng tôi chỉnh sửa lại nó đôi chút và sau đó để nó ổn định trong vài ngày trong môi trường nuôi cấy tế bào trước khi nó được cấy ghép”.

Dị tật microtia xảy ra khi tai ngoài không phát triển đầy đủ, xác suất mắc dị tật này vào khoảng từ 1 đến hơn 4 trường hợp trên 10.000 ca sinh mỗi năm. Nhiều trẻ em sinh ra với dị tật này có nguyên vẹn tai trong, nhưng mất thính lực do thiếu cấu trúc bên ngoài của tai.

Spector và Bonassar đã cùng hợp tác nghiên cứu về các bộ phận giả để thay thế ở con người từ năm 2007. Họ nghiên cứu trên nhiều cấu trúc có nguồn gốc từ sụn, như các khớp, khí quản, cột sống, mũi - vì sụn không cần cung cấp mạch máu mà vẫn tồn tại và phát triển được.

”Sử dụng các tế bào người, đặc biệt là cùng những tế bào của cùng một bệnh nhân, sẽ làm giảm thiểu khả năng bị đào thải của cơ quan mới tái tạo", Spector nói.

Ông nói thêm rằng thời gian tốt nhất để cấy ghép một tai nhân tạo cho một đứa trẻ là ở độ tuổi 5 hoặc 6 tuổi. Ở tuổi đó, tai của trẻ em đạt 80% kích cỡ so với khi trưởng thành. Nếu tất cả các kiểm nghiệm cho thấy độ an toàn và hiệu quả, có thể ca cấy ghép tai kỹ thuật sinh học Cornell sớm nhất sẽ được tiến hành sau ba năm nữa, Spector cho biết.