Mô cấy kim loại và mô cấy titan thường được sử dụng để điều trị các trường hợp gãy xương nghiêm trọng, nhưng chi phí sản xuất đắt đỏ và khó tùy chỉnh cho từng bệnh nhân. Mặc dù in 3D mở ra nhiều giải pháp cá nhân hóa, nhưng vẫn cần nhiều thời gian và nguồn lực.

Để tìm kiếm giải pháp nhanh và tiết kiệm chi phí, các nhà nghiên cứu tại Đại học Sungkyunkwan ở Hàn Quốc đang phát triển kỹ thuật tạo ra các mô cấy ghép xương dành riêng cho bệnh nhân mà không tốn kém hoặc chậm trễ như các phương pháp truyền thống.

"Súng làm lành xương" trông giống máy in 3D cầm tay, nhưng thay vì sử dụng nhựa, súng sẽ đùn các khung polymer phân hủy sinh học trực tiếp lên xương bị gãy trong quá trình phẫu thuật. Thiết bị này làm tan chảy các "viên đạn" polymer đặc biệt ở nhiệt độ an toàn 60°C, đủ mát để bảo vệ các mô xung quanh, đồng thời tạo thành một khung vừa vặn cho sự phát triển xương mới.

Mục tiêu cấy ghép xương với chi phí hợp lý cho từng bệnh nhân

Nhóm nghiên cứu đã chế tạo công cụ đùn một sợi tương thích sinh học, nhanh chóng cứng lại thành khung giữ xương cố định và hỗ trợ quá trình lành xương tự nhiên nhưng không tốn kém và chậm trễ như mô cấy truyền thống.

Việc tạo ra súng bắn keo hàn gắn xương xem ra khó khăn đối với nhóm nghiên cứu. Keo nóng thông thường nóng chảy ở nhiệt độ hơn 100°C, quá nóng đối với mô sống. Vật liệu này cũng cứng lại với độ bền tương tự như xương tự nhiên và dần dần phân hủy để xương mới có thể thay thế. Ba thách thức gồm có nhiệt độ an toàn, độ bền giống xương và quá trình phân hủy sinh học được kiểm soát, đã định hướng cho việc thiết kế khung chữa lành xương.

Các tác giả đã thử nghiệm một số hỗn hợp. Họ đã kết hợp polycaprolactone, loại nhựa nhiệt dẻo được Cục Quản lý thực phẩm và dược phẩm (FDA) chấp thuận, có khả năng phân hủy an toàn trong cơ thể trong vòng vài tháng với hydroxyapatite, một khoáng chất giúp xương mới phát triển. Sau khi điều chỉnh tỷ lệ, họ đã tạo ra một hỗn hợp tan chảy ở nhiệt độ nhẹ 60°C, bám chắc vào xương, duy trì độ bền trong quá trình lành xương và phân hủy dần dần khi mô tự nhiên thay thế.

Súng bắn đẩy nhanh quá trình lành xương nhưng cần phân hủy nhanh hơn

Với các viên nén chữa lành xương đã được hoàn thiện, các nhà khoa học đã chuyển sang thử nghiệm trên thỏ bị gãy xương đùi. Những con thỏ được điều trị bằng súng chữa lành xương đã phục hồi nhanh hơn so với những con được điều trị bằng xi măng xương thông thường, lựa chọn thương mại phổ biến.

Tuy nhiên, quá trình phân hủy chậm của vật liệu đã ngăn cản các vết gãy xương phục hồi hoàn toàn, nên cần điều chỉnh thêm trước khi bắt đầu thử nghiệm trên người. Nhóm nghiên cứu hiện đang đặt mục tiêu đẩy nhanh quá trình phân hủy và bổ sung kháng sinh vào hỗn hợp để mô cấy dần dần giải phóng thuốc chống nhiễm trùng trong quá trình lành xương.

N.P.D (NASTIS), theo Interestingengineering, 9/2025