DT News - Vietnam - Công nghệ in sinh học 3D được tăng cường bằng AI cho phép ghép mô mềm trong miệng tùy chỉnh

Dental Tribune International

CN. 20 Tháng 4 2025

save

SINGAPORE: Ghép mô nướu là một thủ thuật đã được xác lập trong liệu pháp nha chu; tuy nhiên, các kỹ thuật thông thường thường liên quan đến bệnh tật tại vị trí hiến tặng và hạn chế về nguồn mô. Một nhóm nghiên cứu từ Đại học Quốc gia Singapore (NUS) hiện đã báo cáo về một phương pháp mới mà họ đã phát triển kết hợp công nghệ in sinh học 3D và trí tuệ nhân tạo (AI) để chế tạo các mô ghép nướu. Kỹ thuật này cho phép tạo ra chính xác các mô ghép dành riêng cho bệnh nhân, nhằm mục đích cải thiện kết quả lâm sàng đồng thời giảm sự khó chịu và các biến chứng sau phẫu thuật.

Các nhà nghiên cứu đã sử dụng công nghệ in sinh học 3D để tạo ra các mảnh ghép khớp chính xác với từng hình dạng khuyết tật. Họ đã phát triển một loại mực sinh học chuyên dụng có khả năng hỗ trợ sự phát triển của tế bào khỏe mạnh và từ đó có thể in ra một mảnh ghép chính xác, giữ nguyên cấu trúc và tính toàn vẹn của nó.

Do tính phức tạp của các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng và hiệu suất của các mảnh ghép được in—chẳng hạn như áp suất đùn, tốc độ in, kích thước vòi phun, độ nhớt của mực sinh học và nhiệt độ đầu in—nhóm đã kết hợp AI vào quy trình làm việc của họ để điều chỉnh các thông số này, nếu không sẽ liên quan đến các thử nghiệm tốn thời gian và tài nguyên. "Phương pháp này hợp lý hóa đáng kể quy trình bằng cách giảm số lượng thí nghiệm cần thiết để tối ưu hóa các thông số in sinh học—từ hàng nghìn xuống chỉ còn 25 kết hợp", đồng tác giả Giáo sư Dean Ho, Trưởng khoa Kỹ thuật Y sinh tại Cao đẳng Thiết kế và Kỹ thuật tại NUS, cho biết trong một thông cáo báo chí.

Các mảnh ghép mô nướu được in sinh học thu được thể hiện các đặc điểm mô phỏng sinh học mạnh mẽ. Chúng duy trì khả năng sống của tế bào trên 90% ngay sau khi in và trong suốt thời gian nuôi cấy 18 ngày. Ngoài việc các mảnh ghép giữ nguyên hình dạng và độ ổn định về mặt cấu trúc, các phân tích mô học đã xác nhận sự hiện diện của các protein chính và một cấu trúc nhiều lớp rất giống với mô nướu tự nhiên.

"Nghiên cứu của chúng tôi là một trong những nghiên cứu đầu tiên tích hợp công nghệ in sinh học 3D và công nghệ AI để chế tạo sinh học các cấu trúc mô mềm trong miệng tùy chỉnh", đồng tác giả Tiến sĩ Gopu Sriram, phó giáo sư tại Khoa Nha khoa NUS cho biết. Ông nói thêm: "In sinh học 3D khó hơn nhiều so với in 3D thông thường vì nó liên quan đến các tế bào sống, tạo ra nhiều phức tạp cho quá trình in".

Nghiên cứu này hứa hẹn sẽ giải quyết các thách thức lâm sàng lâu dài liên quan đến điều trị nha chu và các quy trình cấy ghép răng. "Nghiên cứu này chứng minh cách AI và in sinh học 3D có thể hội tụ để giải quyết các vấn đề y tế phức tạp thông qua y học chính xác", Tiến sĩ Sriram giải thích. "Bằng cách tối ưu hóa các mảnh ghép mô cho từng bệnh nhân, chúng tôi có thể giảm mức độ xâm lấn của các quy trình nha khoa đồng thời đảm bảo quá trình chữa lành và phục hồi tốt hơn".

Từ trái sang: Tiến sĩ Gopu Sriram, Tiến sĩ Jacob Chew và Giáo sư Dean Ho đang giới thiệu công trình nghiên cứu của họ về in sinh học 3D bằng trí tuệ nhân tạo đối với các mô ghép nướu được cá nhân hóa. (Ảnh: Đại học Quốc gia Singapore)

Ứng dụng rộng hơn trong y học tái tạo

Ngoài nha khoa, nghiên cứu này còn có ý nghĩa đối với các lĩnh vực khác của y học tái tạo. Những hiểu biết thu được có thể hỗ trợ cho việc phát triển các mô ghép cho các mô chắn khác, chẳng hạn như da, có khả năng góp phần chữa lành vết thương không để lại sẹo. Tiến sĩ Sriram nhận xét: "In sinh học 3D cho phép chúng tôi tạo ra các mô ghép khớp chính xác với kích thước vết thương của bệnh nhân, có khả năng giảm hoặc loại bỏ nhu cầu lấy mô từ cơ thể bệnh nhân".

Đồng tác giả Tiến sĩ Jacob Chew, cố vấn nha chu tại Trung tâm Sức khỏe Răng miệng của Đại học Quốc gia Singapore, nhận xét: "Mức độ tùy chỉnh này giúp giảm thiểu tối đa tình trạng biến dạng và căng thẳng của mô ghép trong quá trình đóng vết thương, giảm nguy cơ biến chứng, thời gian phẫu thuật và khó chịu cho bệnh nhân".

Nhóm nghiên cứu có kế hoạch tiến hành các nghiên cứu in vivo để đánh giá sự tích hợp và tính ổn định của các mô ghép trong môi trường miệng. Họ cũng đặt mục tiêu tăng cường chức năng của các mô ghép bằng cách tích hợp các mạng lưới mạch máu thông qua in sinh học đa vật liệu. Những tiến bộ này không chỉ có thể cách mạng hóa nha khoa tái tạo mà còn đặt nền tảng cho các ứng dụng rộng hơn trong kỹ thuật mô.

Nghiên cứu có tên “In sinh học 3D và chế tạo sinh học bằng trí tuệ nhân tạo các cấu trúc mô mềm trong miệng được cá nhân hóa” đã được công bố trực tuyến vào ngày 17 tháng 12 năm 2024 trên Advanced Healthcare Materials, trước khi đưa vào một ấn phẩm khác.