Chip nội tạng của các nhà khoa học đoạt giải “Thiết kế của năm 2015” tại triển lãm Bảo tàng Nghệ thuật Hiện đại (MoMA) ở New York và Bảo tàng Thiết kế London
Thiết kế đơn giản tạo bước đột phá
Chuyên gia cao cấp Geraldine Hamilton thuộc Viện Kỹ thuật Sinh học sáng tạo Wyss thuộc Đại học Harvard cho biết, dự án được triển khai cách đây 5 năm với thiết kế đầu tiên được thí nghiệm là “chip phổi”. Đó là một con chip được phân cách bởi một màng xốp và có cấu trúc giống như một tổ ong, một bên chứa các tế bào phổi người và bên còn lại chứa tế bào các mao mạch. Khi cho không khí đi qua 1 ngăn và một loại dung dịch giống như máu đi qua ngăn còn lại, đồng thời tác động để tạo trạng thái co giãn như khi chúng ta hít thở bình thường, con chip có thể bắt chước mọi chức năng và mô phỏng lại quá trình hô hấp của chúng ta ở phổi.
Hầu hết các loại chip mà các nhà khoa học tạo ra đều có cấu tạo chung từ một vật liệu polymer trong suốt, có sẵn nhiều ống rỗng nhỏ có chứa cả tế bào sống. Qua đó, không khí, máu, chất dinh dưỡng và vi khuẩn được bơm vào để mô phỏng mọi cơ quan nội tạng của cơ thể người. Chúng hoạt động như một con chip, nhưng thay vì truyền tín hiệu điện tử, chúng sẽ giải phóng một lượng hóa chất nhỏ qua các tế bào sống từ các nội tạng như gan, phổi, ruột, thận và tim. Vì vật liệu là polymer trong suốt nên các hoạt động của vi khuẩn, thuốc hay tế bào miễn dịch có thể được các nhà khoa học theo dõi bằng kính hiển vi, tạo thuận tiện cho việc nghiên cứu.
Mục tiêu mô phỏng toàn bộ con người
Hiện tại, nhóm các nhà khoa học đã thử nghiệm thành công với những con chip mô phỏng các chức năng của 15 cơ quan nội tạng và họ vẫn đang không ngừng mở rộng nghiên cứu những con chip khác trong thời gian tới. Hamilton còn cho biết, ông và nhóm cộng sự của mình hiện nay cũng đang sản xuất những con chip mô phỏng cấu trúc và chức năng của da người để từ đó phục vụ cho nhu cầu trong ngành công nghiệp dược mỹ phẩm cũng như công nghiệp sản xuất chất tẩy rửa gia dụng và công nghiệp.
Theo Viện Kỹ thuật Sinh học sáng tạo Wyss, các thiết bị này trong tương lai có thể là những giải pháp hữu hiệu cho việc thay thế thử nghiệm thuốc trên động vật, đồng thời đẩy nhanh quá trình nghiên cứu, phát triển và sản xuất thuốc và mỹ phẩm, cũng như trong các quá trình kiểm tra tính an toàn của mỹ phẩm và độc tính của hóa chất sau khi sản xuất để đưa vào sử dụng. “Mục tiêu của chúng tôi là bắt chước, mô phỏng toàn bộ các bộ phận trên cơ thể người, sau đó liên kết các con chip lại với nhau để làm rõ những cơ chế tương tác giữa các cơ quan của cơ thể rồi từ đó phát triển một con chip hoàn chỉnh có thể mô phỏng toàn bộ cơ thể người”, chuyên gia Hamilton cho biết.