Khi Tiến sĩ Rosalie Sears, nhà nghiên cứu về bệnh ung thư, nhấn vào nút in, mực không phun vào giấy, mà là những mô tế bào người thật từ những đầu phun của chiếc máy in 3-D của cô ấy.
Chỉ trong chốc lát, đã hiện ra trước mặt cô ấy một khối u rất nhỏ - bản sao chính xác một khối u ung thư của một bệnh nhân. Từ đây, cô và các cộng sự đã có thể tấn công những khối u được in ra này bằng những liệu pháp điều trị ung thư của mình.
Sears - Giáo sư về phân tử và di truyền học tại Đại học Khoa học và Sức khỏe Oregon tại Portland - cho biết: "Hy vọng là tiến bộ khoa học này sẽ cho phép chúng tôi xét nghiệm các phản ứng của một khối u ung thư của một bệnh nhân trong thời gian thực"
Tác phẩm của Sears chỉ là một trong những khía cạnh đầy hào hứng của ảnh hưởng tiềm năng của in 3-D lên y học, từ việc lắp ghép các bộ phận giả cho con người cho đến in sinh học các tế bào, những mô hình cơ quan nội tạng người như thật và khả năng in những mô có thể cấy ghép được.
Giờ đây, việc tạo ra một cánh tay hay một bàn tay rô-bốt theo kiểu "đo ni đóng giày" (chính xác đến từng chi tiết) là một trong những ứng dụng được phổ biến rộng rải của in 3-D lên y học. Những người tình nguyện đã sử dụng các phần mềm miễn phí có ở trên mạng để thiết kế ra những thiết bị này. Chẳng hạn như việc lắp tay chân giả giờ đây đã thực dụng hơn so với các phương pháp truyền thống, thường là với chi phí rất nhỏ, ví dụ như 50$ so với 30.000$ như trước đây.
Theo Tiến sĩ Terry Yoo, một nhà khoa học về máy tính đồng thời cũng là một chuyên gia về in 3-D tại Viện Y học Quốc gia, "In 3-D ngày nay đã có thể được dể dàng tiếp cận hơn bao giờ hết, người ta đang đổ xô đến các phòng lab để in 3-D".
Và đó chỉ mới là bước khởi đầu, Tiến sĩ Hod Lipson, giáo sư khoa học ứng dụng Đại học Cornell, tác giả quyển Fabricated: The New World of 3D Printing (tạm dịch Vật liệu đúc sẵn: Thế giới Mới của In 3D), cho biết. "Sự đa dạng vật liệu đang ngày càng được mở rộng, trong lúc giá thành máy in ngày càng giảm, và chúng ta sẽ tiếp tục được chứng kiến những ứng dụng mới lần lượt ra đời. Chúng tôi chưa nhìn thấy giới hạn nào của nó".
Bác sĩ chuyên khoa tim nhi Matthew Bramlet đã từng chứng kiến những lợi ích mà in 3D mang lại tại bệnh viện nhi bang Illinois ở Peoria, nơi ông đang làm việc. Tại đây, các bác sĩ chuẩn bị và lên kế hoạch phẩu thuật cho những trẻ em bị khiếm khuyết tim phức tạp với sự trợ giúp của những mô hình 3D mô phỏng từ tim của chính cha mẹ chúng.
Kết quả là tim của các bé hoạt động hiệu quả hơn. Trong một trường hợp, mô hình tim đã giúp các bác sĩ phẩu thuật bằng một cách khác thường đã chửa thành công cho quả tim của một cháu bé 3 tuổi. Đó là một bé trai, đầu tiên được dự đoán sẽ không sống quá 30 tuổi, nay đã có thể có một cuộc sống bình thường.
"Những mô hình này cho phép chúng ta "lôi" một quả tim ra khỏi màn hình 2D, thật sự cầm nó trên tay và đánh giá nó trong một không gian trước nay chưa từng có" Bramlet nói. "Chúng là những kẻ thay đổi cuộc chơi thật sự".
Tại Trung tâm Y khoa Nhi Quốc gia Washinton, D.C., Tiến sĩ kỹ sư Axel Krieger, cũng sử dụng máy in 3D để lắp ráp những mô hình như thật những quả tim không hoàn hảo của bệnh nhân, dùng chúng vừa là hướng dẫn phẩu thuật vừa là công cụ giảng dạy. Nhóm của ông đã tạo ra khoảng 40 mô hình quả tim, nhưng câu hỏi lớn vẫn là: liệu chúng (những mô hình tim) có giúp cải thiện chất lượng phẩu thuật hay không. Krieger cho biết còn quá sớm để kết luận.
"Những phẩu thuật này thật ra rất phức tạp, và cũng không dễ để biết chính xác hiệu quả gì mà những mô hình này mang lại, bởi vì đây chỉ mới là một bước nhỏ trên con đường phát triển công nghệ mới này".
Krieger dự đoán, sau nhiều cuộc phẩu thuật tim hơn nữa, những ý tưởng hay ho hơn sẽ xuất hiện vào năm tới.
Chuyên gia nghiên cứu ung thư Sears cũng rất hoan nghênh những kỹ thuật mới cho phép con người vượt ra khỏi những giới hạn của kh̀ông gian 2 chiều.
"Chúng ta có thể phát triển một tế bào ung bướu trong phòng lab, nhưng đó không phải là cách một tế bào ung bướu tồn tại trong cơ thể người, những phản ứng trong không gian 2 chiều không giả lập được cái mà chúng ta thấy ở người bệnh" Sears nói. "Đó là lý do tại sao chúng ta có cả hàng ngàn liệu pháp điều trị mục tiêu trông rất hứa hẹn trong phòng lab nhưng không thể chọn lọc ra để thử nghiệm lâm sàng trên bệnh nhân".
Sử dụng chuột - một cách thông dụng để nghiên cứu ung thư - cũng có những hạn chế đáng kể. Một trong những hạn chế đó là thời gian. Sears cho biết cần ít nhất là sáu tháng để cấy và phát triển một khối u lên một chú chuột. Nhưng đối với những loại ung thư có tốc độ phát triển nhanh như ung thư tuyến tụy, bệnh nhân không thể cầm cự lâu đến vậy. Thâm nhập vào công nghệ in 3D hay, chính xác hơn, là in sinh học, vì nó liên quan đến những tế bào của con người.
"Chỉ trong vòng hai tuần, chúng ta có thể biết được liệu những khối u được in này có phản ứng hay không với một liệu pháp điều trị được áp dụng", Sears nói.
Một ưu điểm nữa: Sears có thể in một loạt những khối u y hệt nhau cùng lúc, cho phép cô ta thử nghiệm nhiều loại thuốc trong cùng một khoảng thời gian.
"Thật là tuyệt vời, không những là tiềm năng của việc cho bệnh nhân dùng đúng thuốc sớm mà còn là sự hiểu biết về việc trao đổi giửa tế bào ung thư và những tế bào khác", Sears chia sẻ. "Điều này thật sự là rất hứa hẹn đối với tôi hơn bất cứ thứ gì khác hiện nay"
Nhưng cô ta cũng cho rằng cần phải có nhiều nghiên cứu hơn nữa được tiến hành. Thêm một câu hỏi lớn nữa: là liệu những khối u của bệnh nhân và những mô hình in 3D phản ứng với thuốc có giống nhau hay không ?
Còn theo Lipson thì những nghiên cứu như của Sears mới chỉ là những bước đầu tiên theo hướng thú vị nhất của công nghệ in 3D này.
"Và đích đến cuối cùng chính là in sinh học, hay in với những tế bào sống," Lipson phát biểu. Ông ta dự đoán là chúng ta sẽ vượt ra khỏi cái giới hạn hiện nay, là chỉ tạo ra những mô hình, trong vòng vài năm sắp tới. Điểm dừng kế tiếp: những mô được in bằng công nghệ 3D có thể cấy ghép được.
"Tôi nghĩ đó là nơi mà tiến bộ khoa học sẽ đi đến trong tương lai", ông nói. "Chúng ta sẽ leo lên cái thang này, từ những mô đơn giản như sụn và xương đến những mô khác thể, phức tạp hơn, tất cả, nhằm phục hồi chức năng cho các cơ quan bị khiếm khuyết, điều đó thật sự là một cái Chén Thánh.
Lipson cho rằng sự chấp thuận của FDA đối với những thủ tục đầu tiên vẫn được duy trì trong ít nhất 5 năm tới, mặc dù việc thử nghiệm trong các phòng thí nghiệm và trên động vật vẫn đang phát triển mạnh.
Lipson cũng nêu lên những câu hỏi về mặt đạo đức khá thú vị song song với tiến bộ kỹ thuật này. Ví dụ như, nếu các nhà khoa học có thể in sinh học một cái đầu gối mới để thay thế cho cái củ đã bị hư vì bệnh viêm khớp gối, bạn sẽ đi với một bản sao của cái đầu gối củ, hay bạn cho phép máy tính thiết kế cho bạn một cái đầu gối tốt hơn ? Liệu chúng ta có thể làm lại hay sửa đồi lại cơ thể của chúng ta cho tốt hơn không ?
Trong tương lai gần, Lipson nói, chúng ta sẽ có dịp chứng kiến ngày càng có nhiều những sản phẩm cấy ghép nhân tạo ra đời từ in 3D, chẳng hạn như việc thay khớp hông hoặc những khớp khác, với hình dạng của chúng được thiết kế theo yêu cẩu để tối ưu hoá khả năng hoạt động của chúng. Nhưng, không giống như việc lắp chân tay giả, việc thay khớp có thể sẽ tốn nhiều tiền hơn.
Những sản phẩm 3D kể trên cũng đã xuất hiện trên thị trường, nhưng vẫn còn khá mới mẻ và đắt đỏ, ông cho biết thêm.
Những phát triển mới trong công nghệ in 3D sẽ được quyết định bởi tính kinh tế của nó: "Vấn đề sẽ là việc gây quỹ và những thị trường ưu tiên chứ không chỉ đơn thuần là những thử thách về mặt kỹ thuật".
Lipson kết luận. "Cuộc chơi chỉ mới bắt đầu và nó không chỉ đơn giản là một Hype Cycle tạm dịch siêu chu kỳ. Biết bao nhiêu điều kỳ diệu nữa sẽ đến, hãy chờ xem".
Matt McMillen
Trong chương trình Sức khỏe Tương lai của WebMD với Robin Roberts
