Thế giới tuần qua

132

Ảnh: NASA.

Chúng ta đang tiến gần tới việc chế tạo các cơ quan sinh học nhân tạo để ghép tạng, điều trị chấn thương và dị tật bẩm sinh; sử dụng vật liệu mới để vừa chữa lành vết thương trên da vừa ngăn ngừa nhiễm trùng. Những phát kiến khoa học tuần này đang giúp con người dần trở thành siêu nhân.

Tương lai sáng lạn cho cấy ghép tạng

Trước khi đưa vào thử nghiệm lâm sàng trên người, các nhà công nghệ y sinh đang dùng lợn làm đối tượng nghiên cứu cấy ghép tạng. Ảnh: Getty Images.

Một nhóm các nhà nghiên cứu tại Đại học Y Texas, Galveston (UTMB) đã sử dụng kỹ thuật y sinh để phát triển lá phổi mới trong phòng thí nghiệm và cấy ghép thành công vào bốn con lợn thử nghiệm.

Ca cấy ghép diễn ra thuận lợi: hệ miễn dịch của bốn con lợn được ghép tạng cũng không cho thấy dấu hiệu đào thải bộ phận cấy ghép. Tất nhiên, lợn chỉ là đối tượng thử nghiệm cho kỹ thuật y khoa đầy hứa hẹn này. Điều họ thực sự muốn chứng minh qua thí nghiệm này là “tạng có can thiệp y sinh” có thể cấy ghép vào cơ thể sống và giải quyết tình trạng thiếu hụt tạng nghiêm trọng hiện nay.

Science Alert đưa tin, chỉ riêng ở Mỹ đã có hơn 1.400 người đang đợi cấy ghép phổi. Danh sách chờ dài như vậy là vì không có đủ người hiến tạng. Người ta hy vọng rằng, một ngày nào đó vấn đề này sẽ được khắc phục nhờ phương thức “nuôi cấy tạng” trong phòng thí nghiệm.

Nhóm nghiên cứu tại UTMB do Joan Nichols và Joaquin Cortiella dẫn dắt đã lấy một lá phổi từ động vật khác không phải lợn, sau đó lọc bỏ hết mạch máu, tế bào, chỉ để lại khung protein làm “giàn giáo” để nuôi cấy thành lá phổi mới.

Tiếp đó, họ bóc tách một lá phổi của lợn thí nghiệm, trích lấy tế bào, trộn chúng với “một hợp chất dinh dưỡng được bào chế cẩn thận” và đưa hỗn hợp đó vào “giàn giáo phổi”.

Bước tiếp theo, các nhà khoa học đặt lá phổi đã được chỉnh sửa vào lò nuôi cấy bioreactor trong 30 ngày và theo dõi quá trình hình thành mô mới. Sau khi phát triển hoàn thiện, phổi chỉnh sửa được cấy vào lợn thí nghiệm.

Nichols và Cortiella cho biết: “Chúng tôi không phát hiện dấu hiệu phù phổi hay mạch máu chưa hoàn thiện. Sau cấy ghép, phổi chỉnh sửa tiếp tục phát triển mà không cần bổ sung yếu tố tăng trưởng, vì cơ thể đã tự cung cấp đầy đủ sinh khối cần thiết cho lá phổi mới.” Kết quả nghiên cứu được đăng tải trên tạp chí Science Translational Medicine.

Vật liệu ghép da thế hệ mới

Victoria Albright, một thành viên của nhóm nghiên cứu tại Đại học Texas A&M, cầm trên tay mẫu vật liệu ghép da thế hệ mới. Ảnh: Texas A&M/Dharmesh Patel.

Một nhóm nghiên cứu ở Đại học Texas A&M đã đạt nhiều tiến bộ mới trong việc phát triển công nghệ ghép da “thông minh hơn”, bằng cách tạo ra loại vật liệu vừa giúp điều trị vết thương trên da, vừa giảm thiểu nguy cơ nhiễm trùng.

Kỹ thuật ghép da thông minh, bao gồm việc sử dụng vật liệu có thể truyền kháng sinh vào da như cách mà nhóm nghiên cứu tại A&M đang thực hiện, sẽ có ý nghĩa rất lớn trong việc điều trị các tình trạng bệnh lý khó chữa như loét da do tiểu đường hay vết thương mãn tính.

Vật liệu mới của A&M được làm từ sợi nano lưới phân hủy sinh học, được bọc micelle (mixen) hoặc khối chức năng trên bề mặt. Micelle có thể được “tráng” thêm một lớp kháng sinh để truyền vào vết thương, giúp giảm số lượng vi khuẩn như tụ cầu khuẩn trong vết thương, theo báo cáo đăng trên Advanced Healthcare Materials.

“Khi có trường hợp thành công, chúng tôi tiếp tục tìm hiểu cách vật liệu này tương tác với vi khuẩn, xem liệu nó có thể ngăn ngừa nhiễm trùng như mong muốn không”, Victoria Albright, người dẫn đầu nghiên cứu, nói.

“Sau đó, nhóm nghiên cứu sẽ hợp tác chặt chẽ với các bác sĩ để tối ưu thiết kế vật liệu, tối đa lợi ích cho bệnh nhân và tăng cường tính ứng dụng thực tế của kỹ thuật ghép da. Chúng tôi sẽ tiếp tục điều chỉnh kỹ thuật này để phù hợp với nhiều loại vết thương khác nhau và tùy biến kỹ thuật cho từng bệnh nhân”.

Tái tạo xương với in 3D

 

Các bác sĩ của Trường Y khoa và Trường Nha khoa, Đại học New York (NYU) đã tạo ra một chất liệu có thể chỉ dẫn quá trình tái tạo xương bên trong cơ thể thông qua một “khung giàn giáo”. Điều đặc biệt tiện lợi về “khung” gốm in 3D này là trong quá trình thực hiện công việc, nó sẽ được hấp thu vào cơ thể người mà không gây hại.

“Khung 3D của chúng tôi là công nghệ cấy ghép tốt nhất đang được phát triển vì nó có khả năng tái tạo xương thật,” Paulo Coelho, nghiên cứu viên cao cấp của dự án, nói. Ông này cũng bổ sung thêm rằng kết quả nghiên cứu đã “đưa ta đến gần hơn giai đoạn thử nghiệm lâm sàng và công nghệ cấy ghép xương tiềm năng cho đối tượng là trẻ bị dị dạng hộp sọ bẩm sinh và cựu chiến binh đang tìm kiếm liệu pháp chữa trị chân tay bị tổn thương”.

Kỹ thuật này đã được thử nghiệm thành công trên động vật, theo bài đăng trên tạp chí Tissue Engineering and Regenerative Medicine về những phát hiện trong quá trình nghiên cứu của Coelho và đồng nghiệp.

Yếu tố chính trong nghiên cứu này là tricanxi photphat dạng tinh thể beta, một hợp chất có trong xương thật và được sử dụng làm chất liệu hình thành “khung giàn giáo”. Trong khi hỗ trợ quá trình tái tạo xương, vật liệu này có thể được tái hấp thụ vào cơ thể.

Sau khi in, khung cấy ghép xương được bọc một lớp chất kháng đông máu có tên dipyridamole. Chất này có khả năng “tăng tốc 50% quá trình hình thành xương”, theo thông tin từ NYU.

“Phản ứng hóa học đó cũng thu hút tế bào xương gốc, giúp đẩy nhanh quá trình hình thành mạch máu nuôi dưỡng và tủy xương bên trong phần xương mới hình thành. Theo các nhà nghiên cứu, những mô mềm này giúp cho phần xương mới có được độ mềm dẻo gần bằng xương gốc”.

Kỷ lục máy tính siêu nhỏ mới

Việc kích cỡ máy tính ngày càng nhỏ hơn đã làm dấy lên câu hỏi quan trọng: Định nghĩa máy tính là gì? Ảnh: Joseph Xu/Michigan Engineering.

Các nhà khoa học ở Đại học Michigan đang tham gia cuộc đua tạo ra máy tính nhỏ nhất thế giới. Đầu hè vừa rồi, nhóm này đã chế tạo một máy tính có kích thước chỉ 3 milimet – “nhỏ hơn hạt gạo nhiều lần”, theo trường đại học này cho hay.

Công trình mới nhất này được thiết kế như một “cảm biến nhiệt độ chính xác”. Nó có khả năng đo nhiệt độ, chuyển dữ liệu thành khoảng thời gian và truyền về qua xung điện tử.

Thiết bị với kích thước nhỏ như vậy thậm chí có thể được đưa vào sử dụng trong cơ thể người, ví dụ, để đo nhiệt độ của khối u, cho phép bác sĩ ung bướu so sánh nhiệt độ của nó với các mô xung quanh để đánh giá hiệu quả của liệu pháp điều trị. Kết quả nghiên cứu này đã được công bố vào tháng 6 vừa qua tại Hội thảo chuyên đề về Công nghệ và Mạch VLSI 2018.

Trước tiên, những người thiết kế ra chiếc máy tính phải thừa nhận rằng thiết bị có kích thước siêu nhỏ này đã bẻ cong định nghĩa về “máy tính”. Ví dụ, vì sao chúng ta có thể gọi những thiết bị siêu vi đó là máy tính khi chúng nhỏ đến mức sẽ làm mất tất cả dữ liệu và số liệu lập trình khi hết nguồn điện?

Máy tính siêu nhỏ của Đại học Michigan có bộ vi xử lý chỉ nhỏ bằng 1/10 bộ vi xử lý nhỏ nhất trước đó. Và để bộ phận đó có thể hoạt động, nhóm nghiên cứu phải chỉnh sửa rất nhiều yếu tố kỹ thuật, trong đó có việc điều chỉnh cơ chế nhận và truyền dữ liệu.

David Blaauw, giáo sư ngành kỹ thuật điện và kỹ thuật máy tính, người đồng dẫn dắt nghiên cứu, nói: “Về cơ bản, chúng tôi phải sáng tạo ra những cách thiết kế mạch mới sao cho chúng vừa tiêu thụ ít điện vừa chịu được ánh sáng.” Họ đã làm được điều này bằng nhiều biện pháp, một trong số đó là thay đổi đi-ốt cho các tụ chuyển mạch.

 

Mỹ sắp đưa phi hành đoàn mới lên trạm ISS

Tàu Starliner của Boeing là một trong hai tàu vũ trụ được thiết kế để có thể đáp xuống Trạm ISS. Ảnh: NASA.

Trong thông cáo báo chí đăng ngày 03/08 vừa qua, NASA đã giới thiệu một phi hành đoàn mới sẽ đại diện cho Hoa Kỳ trên Trạm Vũ trụ Quốc tế (ISS). Đây sẽ là nhóm phi hành gia đầu tiên bay lên vũ trụ từ lãnh thổ Mỹ kể từ khi quốc gia này đóng cửa chương trình tàu con thoi vào năm 2011. Thay vì sử dụng tàu con thoi, nhóm phi hành gia mới này sẽ sử dụng tàu vũ trụ đang được Boeing và SpaceX, các đối tác thương mại của NASA, phát triển.

Theo thông cáo của NASA, sự hiện diện 18 năm của Hoa Kỳ trên trạm ISS “đã cho phép trình diễn nhiều công nghệ, thực hiện nhiều nghiên cứu về sinh học và công nghệ sinh học; về khoa học Trái Đất và khoa học vũ trụ; về sức khỏe con người và khoa học vật lý”. Đó là những bài học có vô vàn ứng dụng thực tế trong nhiều lĩnh vực như công nghệ, cơ sở hạ tầng, y học trên hành tinh xanh của chúng ta.

Hai tàu vũ trụ sẽ đưa phi hành đoàn mới của Mỹ lên ISS là tàu Starliner của Boeing và tàu Crew Dragon của SpaceX, đánh dấu mô hình thử nghiệm cho phương thức hợp tác công tư mà NASA đang hướng tới trong tương lai.

Bên cạnh nhiều khía cạnh kinh tế mới, các phi hành gia vẫn sẽ bay vào vũ trụ theo cách truyền thống là sử dụng tên lửa đẩy xuất phát từ Florida. Quá trình thiết kế hai tàu Starliner và Crew Dragon đều có sự hợp tác chặt chẽ từ phía NASA để đảm bảo các tàu có thể hạ cánh an toàn xuống trạm ISS.

Sau khi hoàn thành chuyến bay thử nghiệm cùng phi hành đoàn, NASA sẽ chứng nhận hai tàu này có thể hoạt động trong vũ trụ và được phê duyệt để sử dụng cho những sứ mệnh thường xuyên lên trạm ISS. Cơ quan hàng không vũ trụ này đã ký kết hợp đồng 6 sứ mệnh với Boeing và SpaceX, chuyên chở tối đa bốn phi hành gia trong mỗi hành trình.

Theo Sam Worley

 

BÌNH LUẬN CỦA BẠN