Robot sinh học siêu nhỏ mở ra tiềm năng y học to lớn
Theo tạp chí Science Advances, một nhóm nghiên cứu tại Đại học Carnegie Mellon đã phát triển phương pháp chế tạo thế hệ robot sinh học hoàn toàn mới, sử dụng tế bào phổi người.
AggreBots có kích thước siêu nhỏ và trong tương lai có thể di chuyển trong môi trường phức tạp của cơ thể. Ảnh: phys.org
Các robot này, được gọi là AggreBots, có kích thước siêu nhỏ và trong tương lai có thể di chuyển trong môi trường phức tạp của cơ thể để đưa thuốc hoặc thực hiện các can thiệp y học, nhờ khả năng điều khiển vận động chính xác.
Trước đây, các robot sinh học (biobot) chủ yếu dựa vào sợi cơ để vận động, hoạt động theo cơ chế co và giãn giống cơ bắp thật. Nghiên cứu mới mở ra một hướng khác: tận dụng lông mao - các cấu trúc siêu nhỏ như sợi lông giúp tế bào phổi di chuyển dịch nhầy, đồng thời là “cánh quạt” tự nhiên của nhiều sinh vật đơn bào dưới nước.
Phòng thí nghiệm của giáo sư Xi (Charlie) Ren đã tiên phong phát triển chiến lược lắp ráp mô theo dạng mô-đun. Họ nuôi cấy các khối cầu mô từ tế bào gốc phổi, sau đó ghép lại thành nhiều hình dạng khác nhau. Một số khối cầu được thiết kế mang đột biến gen khiến lông mao bất động, nhờ đó các nhà khoa học có thể kiểm soát vị trí và mật độ “cánh quạt sinh học” để điều hướng chuyển động.
“Thông qua việc ghép nối các khối mô khác nhau, chúng tôi lần đầu tiên có thể định vị chính xác các lông chuyển trên bề mặt robot để điều khiển hành vi vận động,” nghiên cứu sinh Dhruv Bhattaram, tác giả chính, cho biết. Ông ví việc này như “bỏ đi một số mái chèo trên chiếc thuyền để điều chỉnh hướng đi".
Theo phó giáo sư Victoria Webster-Wood, việc tạo AggreBots từ các thành phần lông mao hoạt động và bất động theo dạng mô-đun mở ra khả năng thiết kế robot sinh học có kiểu di chuyển được lập trình trước. Do hoàn toàn làm từ vật liệu sinh học, AggreBots có tính phân hủy tự nhiên và tương thích sinh học, hứa hẹn ứng dụng trực tiếp trong y học.
Công nghệ này cũng được kỳ vọng hỗ trợ nghiên cứu bệnh liên quan đến rối loạn chức năng lông mao, như bệnh rối loạn vận động lông mao nguyên phát hoặc xơ nang. Đặc biệt, AggreBots có thể được chế tạo từ chính tế bào của bệnh nhân, tạo ra phương tiện vận chuyển thuốc cá thể hóa, tránh nguy cơ đào thải miễn dịch.
“Khả năng vận động đóng vai trò then chốt, vì trong môi trường phức tạp của cơ thể, các tế bào dễ bị mắc kẹt nếu thiếu cơ chế đẩy,” giáo sư Ren nhấn mạnh. “Chúng tôi đã mở ra con đường kiểm soát chuyển động của robot lông mao. Từ việc nghiên cứu tác động môi trường đến ứng dụng trong vận chuyển thuốc, loại robot này có tiềm năng rất lớn”.
