Tái tạo mạch máu giống như thật 

Các nhà nghiên cứu đã cho ra đời một nền tảng mới mô phỏng nhiều cấu trúc mạch máu khác nhau, hứa hẹn giúp xây dựng mô hình chính xác hơn cho bệnh mạch máu cũng như các nghiên cứu cụ thể trên từng bệnh nhân.

Mạch máu giống như đường cao tốc của thành phố lớn; đầy những khúc cua, nhánh rẽ, hợp lưu và tắc nghẽn. Tuy nhiên, trong nhiều năm, các mô hình phòng thí nghiệm đã mô phỏng mạch máu như những con đường thẳng và đơn giản. 

Để thể hiện tốt hơn cấu trúc phức tạp của mạch máu con người trong thực tế, các nhà nghiên cứu tại Khoa Kỹ thuật Y sinh thuộc Đại học Texas A&M đã phát triển một phương pháp chip mạch máu có thể tùy chỉnh, cho phép nghiên cứu bệnh mạch máu chính xác hơn và tạo ra nền tảng khám phá thuốc.

Vessel-chip là thiết bị vi lưu được thiết kế mô phỏng mạch máu của con người ở quy mô cực nhỏ. Những con chip này có thể dành riêng cho từng bệnh nhân và trở thành phương pháp thử nghiệm dược phẩm và nghiên cứu lưu lượng máu mà không sử dụng động vật. Jennifer Lee – sinh viên sau đại học ngành kỹ thuật y sinh – đã tham gia phòng thí nghiệm của TS. Abhishek Jain và thiết kế một con chip mạch máu tiên tiến có thể sao chép các biến thể thực sự trong cấu trúc mạch máu.

“Trên thực tế, có những mạch máu phân nhánh, hoặc phình động mạch với sự giãn nở đột ngột, và sau đó là sự hẹp lại khiến dòng chảy bị cản trở. Tất cả những loại mạch máu khác nhau này làm thay đổi đáng kể mô hình dòng máu, và bên trong mạch máu bị ảnh hưởng bởi mức độ ứng suất cắt (shear stress) do những mô hình dòng chảy này gây ra”, Lee nói. “Đó chính là điều mà chúng tôi muốn mô hình hóa”.

Nghiên cứu của Lee đã được công bố trên tạp chí Lab on a Chip chỉ vài năm sau khi người cố vấn của cô – TS. Tanmay Mathur – thiết kế ra con chip mạch thẳng. Lee và Mathur đã tiến hành nghiên cứu của họ tại Phòng thí nghiệm Hệ thống vi mô Chuyển dịch lấy cảm hứng từ sinh học dưới sự chỉ đạo của PGS Jain và là nghiên cứu viên khoa Barbara và Ralph Cox ‘53 tại khoa kỹ thuật y sinh.

“Giờ đây chúng ta có thể bắt đầu tìm hiểu về các bệnh mạch máu theo những cách mà trước đây chưa từng làm được”, Jain nói. “Chúng ta không chỉ có thể tạo ra các cấu trúc phức tạp này, mà còn có thể đưa vật liệu tế bào và mô thực sự vào bên trong và làm cho chúng trở nên sống động. Đây chính là những vị trí mà các bệnh mạch máu thường phát triển, vì vậy việc hiểu rõ chúng là vô cùng quan trọng”.

Lee đã vào phòng thí nghiệm của Jain khi đang tìm kiếm kinh nghiệm nghiên cứu. Dù chưa biết nhiều về nền tảng cơ quan trên chip (organs-on-a-chip) nhưng cô đã hứng thú với tiềm năng của nó trong việc định hình tương lai của y học. Khi chuyển tiếp sang chương trình sau đại học, Lee bắt đầu quan tâm đến các chip mô phỏng mạch máu (vessel-chips) và tham gia chương trình thạc sĩ cấp tốc để tiếp tục niềm đam mê nghiên cứu mới.

“Jennifer đã chứng minh được sự kiên trì, tò mò, sáng tạo và bắt đầu thực hiện các dự án nghiên cứu rất nhanh chóng. Chương trình đào tạo nhanh của chúng tôi cho phép những sinh viên như Jennifer thực hiện các nghiên cứu có tác động cao, rủi ro cao và không chỉ thực hiện một dự án khoa học mà còn thực hiện đến cùng cho đến khi có kết quả và công bố”, Jain cho biết.

Trong khi phiên bản chip mạch máu này cải thiện các khía cạnh về mặt sinh lý, Jain và Lee hy vọng có thể mở rộng nghiên cứu bằng cách đưa vào nhiều loại tế bào khác nhau. Nghiên cứu của Lee hiện chỉ sử dụng các tế bào nội mô – hay các tế bào tạo nên lớp lót của mạch máu – nhưng họ hy vọng có thể đưa vào các tế bào khác để xem tác động của sự tương tác giữa chúng với nhau và lưu lượng máu.

“Chúng tôi đang phát triển và tạo ra “chiều thứ tư” của các cơ quan trên một con chip, theo đó chúng tôi không chỉ tập trung vào các tế bào và dòng chảy, mà còn tập trung vào sự tương tác giữa các tế bào và dòng chảy trong các trạng thái kiến ​​trúc phức tạp hơn – một hướng đi mới trong lĩnh vực này”, Jain cho biết.□

Kim Dung dịch

Nguồn: https://engineering.tamu.edu/news/2025/05/replicating-real-life-blood-vessels-to-cure-vascular-disease.html

Bài đăng Tia Sáng số 11/2025