0:00

5:11

How to 3D print human tissue - Taneka Jones

TED-Ed·5:11·Technology·B2

Chương · 5

Chương 1·Organ Shortage and Bioprinting Solutions

Hiển thị

Tiếng ViệtAuto-scroll

0:07

There are currently hundreds of thousands of people on transplant lists, waiting for critical organs like kidneys, hearts, and livers that could save their lives.

Hiện có hàng trăm nghìn người đang nằm trong danh sách chờ ghép tạng, mòn mỏi đợi những cơ quan quan trọng như thận, tim và gan có thể cứu sống tính mạng của họ.

0:18

Unfortunately, there aren’t nearly enough donor organs available to fill that demand.

Đáng tiếc là lượng nội tạng hiến tặng hiện có không đủ để đáp ứng nhu cầu to lớn đó.

0:25

What if instead of waiting, we could create brand-new, customized organs from scratch?

Sẽ ra sao nếu thay vì chờ đợi, chúng ta có thể tạo ra những cơ quan nội tạng hoàn toàn mới, được cá nhân hóa ngay từ con số không?

0:31

That’s the idea behind bioprinting, a branch of regenerative medicine currently under development.

Đó chính là ý tưởng đằng sau công nghệ in sinh học, một nhánh của y học tái tạo hiện đang được phát triển.

0:38

We’re not able to print complex organs just yet, but simpler tissues including blood vessels and tubes responsible for nutrient and waste exchange are already in our grasp.

Chúng ta chưa thể in các cơ quan phức tạp ngay lúc này, nhưng những mô đơn giản hơn bao gồm mạch máu và các ống dẫn trao đổi chất dinh dưỡng và chất thải đã nằm trong tầm tay.

0:50

Bioprinting is a biological cousin of 3-D printing, a technique that deposits layers of material on top of each other to construct a three-dimensional object one slice at a time.

In sinh học là một biến thể sinh học của công nghệ in 3D, một kỹ thuật bồi đắp từng lớp vật liệu chồng lên nhau để tạo thành một vật thể ba chiều qua từng lát cắt.

1:02

Instead of starting with metal, plastic, or ceramic, a 3-D printer for organs and tissues uses bioink: a printable material that contains living cells.

Thay vì bắt đầu bằng kim loại, nhựa hay gốm sứ, máy in 3D cho các cơ quan và mô lại sử dụng mực sinh học: một loại vật liệu có thể in được chứa các tế bào sống.

1:14

The bulk of many bioinks are water-rich molecules called hydrogels.

Thành phần chủ yếu của nhiều loại mực sinh học là các phân tử ngậm nước gọi là hydrogel.

1:19

Mixed into those are millions of living cells as well as various chemicals that encourage cells to communicate and grow.

Hòa trộn vào đó là hàng triệu tế bào sống cùng nhiều hóa chất khác nhau giúp kích thích tế bào giao tiếp và phát triển.

1:27

Some bioinks include a single type of cell, while others combine several different kinds to produce more complex structures.

Một số loại mực sinh học chỉ chứa một loại tế bào duy nhất, trong khi những loại khác kết hợp nhiều loại khác nhau để tạo nên những cấu trúc phức tạp hơn.

1:35

Let’s say you want to print a meniscus, which is a piece of cartilage in the knee that keeps the shinbone and thighbone from grinding against each other.

Giả sử bạn muốn in sụn chêm, một mảnh sụn ở đầu gối giúp xương chày và xương đùi không bị cọ xát vào nhau.

1:44

It’s made up of cells called chondrocytes, and you’ll need a healthy supply of them for your bioink.

Nó được tạo thành từ các tế bào gọi là tế bào sụn, và bạn sẽ cần một nguồn cung cấp dồi dào các tế bào này cho mực sinh học của mình.

1:51

These cells can come from donors whose cell lines are replicated in a lab.

Những tế bào này có thể lấy từ người hiến tặng với các dòng tế bào được nhân bản trong phòng thí nghiệm.

1:55

Or they might originate from a patient’s own tissue to create a personalized meniscus less likely to be rejected by their body.

Hoặc chúng có thể bắt nguồn từ chính mô của bệnh nhân để tạo ra một sụn chêm mang tính cá nhân hóa, ít có nguy cơ bị cơ thể đào thải hơn.

2:03

There are several printing techniques, and the most popular is extrusion-based bioprinting.

Có một số kỹ thuật in khác nhau, và phổ biến nhất là in sinh học dựa trên phương pháp đùn.

2:09

In this, bioink gets loaded into a printing chamber and pushed through a round nozzle attached to a printhead.

Trong phương pháp này, mực sinh học được nạp vào khoang in và được đẩy qua một đầu phun tròn gắn ở đầu in.

2:17

It emerges from a nozzle that’s rarely wider than 400 microns in diameter, and can produce a continuous filament roughly the thickness of a human fingernail.

Mực đi ra từ một đầu phun hiếm khi rộng quá 400 micron đường kính, và có thể tạo ra một sợi liên tục dày xấp xỉ móng tay người.

2:29

A computerized image or file guides the placement of the strands, either onto a flat surface or into a liquid bath that’ll help hold the structure in place until it stabilizes.

Một hình ảnh hoặc tệp tin vi tính hóa sẽ định hướng vị trí đặt các sợi mực, lên một bề mặt phẳng hoặc vào một bể chất lỏng giúp giữ cố định cấu trúc cho đến khi nó ổn định.

2:41

These printers are fast, producing the meniscus in about half an hour, one thin strand at a time.

Những chiếc máy in này hoạt động rất nhanh, tạo ra sụn chêm chỉ trong khoảng nửa giờ, từng sợi mỏng một.

2:48

After printing, some bioinks will stiffen immediately; others need UV light or an additional chemical or physical process to stabilize the structure.

Sau khi in, một số loại mực sinh học sẽ đông cứng lại ngay; số khác cần tia UV hoặc thêm một quy trình hóa học hay vật lý để làm vững chắc cấu trúc.

2:58

If the printing process is successful, the cells in the synthetic tissue will begin to behave the same way cells do in real tissue: signaling to each other, exchanging nutrients, and multiplying.

Nếu quy trình in thành công, các tế bào trong mô nhân tạo sẽ bắt đầu hoạt động tương tự như các tế bào trong mô thật: truyền tín hiệu cho nhau, trao đổi chất dinh dưỡng và nhân lên.

3:10

We can already print relatively simple structures like this meniscus.

Hiện chúng ta đã có thể in các cấu trúc tương đối đơn giản như chiếc sụn chêm này.

3:14

Bioprinted bladders have also been successfully implanted, and printed tissue has promoted facial nerve regeneration in rats.

Bàng quang in sinh học cũng đã được cấy ghép thành công, và mô in nhân tạo đã thúc đẩy quá trình tái tạo dây thần kinh mặt ở chuột.

3:23

Researchers have created lung tissue, skin, and cartilage, as well as miniature, semi-functional versions of kidneys, livers, and hearts.

Các nhà nghiên cứu đã tạo ra mô phổi, da và sụn, cũng như các phiên bản thu nhỏ có một phần chức năng của thận, gan và tim.

3:34

However, replicating the complex biochemical environment of a major organ is a steep challenge.

Tuy nhiên, việc tái tạo môi trường hóa sinh phức tạp của một cơ quan nội tạng chính vẫn là một thử thách cam go.

3:40

Extrusion-based bioprinting may destroy a significant percentage of cells in the ink if the nozzle is too small, or if the printing pressure is too high.

Phương pháp in sinh học bằng đùn có thể phá hủy một tỷ lệ tế bào đáng kể trong mực nếu đầu phun quá nhỏ hoặc áp lực in quá cao.

3:51

One of the most formidable challenges is how to supply oxygen and nutrients to all the cells in a full-size organ.

Một trong những thách thức ghê gớm nhất là làm thế nào để cung cấp oxy và dưỡng chất cho toàn bộ tế bào trong một cơ quan có kích thước đầy đủ.

3:59

That’s why the greatest successes so far have been with structures that are flat or hollow— and why researchers are busy developing ways to incorporate blood vessels into bioprinted tissue.

Đó là lý do tại sao những thành công lớn nhất cho đến nay đều thuộc về các cấu trúc phẳng hoặc rỗng—và lý do các nhà nghiên cứu đang tích cực phát triển các cách thức tích hợp mạch máu vào mô in sinh học.

4:11

There’s tremendous potential to use bioprinting to save lives and advance our understanding of how our organs function in the first place.

Có tiềm năng to lớn trong việc ứng dụng in sinh học để cứu sống con người và nâng cao hiểu biết về cơ chế hoạt động nguyên bản của các cơ quan.

4:19

And the technology opens up a dizzying array of possibilities, such as printing tissues with embedded electronics.

Và công nghệ này mở ra vô số khả năng đáng kinh ngạc, chẳng hạn như in các mô được tích hợp sẵn linh kiện điện tử.

4:27

Could we one day engineer organs that exceed current human capability, or give ourselves features like unburnable skin?

Liệu một ngày nào đó chúng ta có thể thiết kế các cơ quan vượt qua năng lực hiện tại của con người, hoặc ban cho bản thân những đặc tính như làn da không thể bị bỏng?

4:36

How long might we extend human life by printing and replacing our organs?

Chúng ta có thể kéo dài tuổi thọ con người thêm bao lâu bằng cách in và thay thế các cơ quan nội tạng của mình?

4:42

And exactly who—and what— will have access to this technology and its incredible output?

Và chính xác thì ai—và những gì—sẽ có quyền tiếp cận công nghệ này cùng những thành quả phi thường của nó?

Transcript

Hiển thị

Organ Shortage and Bioprinting Solutions

Severe donor shortages leave thousands of patients waiting for critical life-saving organs. Bioprinting introduces a promising branch of regenerative medicine focused on fabricating living biological tissues from scratch. While complete organs remain experimental, simpler functional tissues are already achievable.

Tình trạng thiếu hụt nguồn tạng hiến nghiêm trọng khiến hàng trăm nghìn bệnh nhân mòn mỏi chờ đợi cơ quan cứu sống. In sinh học mở ra một nhánh đầy triển vọng của y học tái tạo nhằm chế tạo các mô sinh học sống từ đầu. Dù việc in toàn bộ cơ quan vẫn đang được nghiên cứu, các cấu trúc mô đơn giản hơn đã nằm trong tầm tay.