Sinh viên chế tạo nẹp chỉnh hình phân hủy sinh học bằng công nghệ in 3D

Bước khởi đầu cho thiết bị y tế xanh

Ngọc Hiếu cho biết, ý tưởng của dự án xuất phát từ thực trạng chấn thương chỉnh hình ngày càng phổ biến ở nhiều đối tượng, cùng với vấn đề rác thải y tế, đặc biệt là nhựa PP và thạch cao đang bị tái chế không kiểm soát, gây hại cho sức khỏe và môi trường.

Sản phẩm sử dụng PLA (Polylactic Acid) một loại polyme tự nhiên từ tinh bột ngô phối trộn với biomass (sinh khối) từ phế phẩm nông nghiệp, tạo ra vật liệu thân thiện môi trường, kháng khuẩn, dễ phân hủy và phù hợp sinh học với cơ thể người.

Sản phẩm được sử dụng quy trình in 3D FDM tiên tiến với các bước là quét 3D bộ phận bị chấn thương để thu thập thông số kỹ thuật chính xác, sau đó thiết kế mẫu phù hợp, in sản phẩm và thử nghiệm độ vừa vặn thực tế trên người dùng. Nhờ đó, sản phẩm nẹp có thể tối ưu hóa cảm giác thoải mái cho bệnh nhân, giảm thiểu sai số, đồng thời tiết kiệm vật liệu, giảm chất thải so với các sản phẩm làm từ thạch cao hoặc nhựa PP truyền thống.

Ngọc Hiếu bên những sản phẩm sáng tạo của mình.

Một trong những đột phá lớn nhất của dự án là vật liệu PLA biến tính phối trộn với biomass, giúp tăng độ bền uốn, va đập, đồng thời tăng khả năng kháng khuẩn, tương thích sinh học cao và đẩy nhanh quá trình phân hủy sinh học, điều mà PLA nguyên sinh chưa làm được. Đây là một bước tiến lớn trong nghiên cứu vật liệu y sinh xanh, góp phần làm giảm rác thải y tế, hạn chế nguy cơ lây lan mầm bệnh từ các sản phẩm tái chế không an toàn.

Sản phẩm được kỳ vọng sẽ mang tính cá nhân hóa cao, thân thiện với môi trường, chi phí thấp và góp phần lan tỏa ý thức sử dụng vật liệu sinh học thay thế dần vật liệu từ nhiên liệu hóa thạch trong đời sống.

Mở ra những hướng đi bền vững

Hiếu cho biết thách thức lớn nhất khi thực hiện sản phẩm là tìm ra được tổ hợp vật liệu đạt các yêu cầu như mềm, dẻo dai, bền cơ học và tương thích sinh học. Quá trình này đòi hỏi nhiều thử nghiệm và điều chỉnh tỷ lệ thành phần. Tuy nhiên, chính những thách thức ấy đã giúp Hiếu hiểu rõ hơn về vật liệu, kỹ thuật phối trộn, cũng như mở rộng tầm nhìn nghiên cứu ứng dụng.

“Trong quá trình nghiên cứu, mình luôn nhận được sự hỗ trợ từ PGS. TS Hà Thúc Chí Nhân hiện đang là Phó Trưởng khoa Khoa học và Công nghệ Vật liệu. Sau những giờ học trên giảng đường, mình thường đến phòng thí nghiệm của thầy vào buổi tối để nghiên cứu và luôn nhận được sự cố vấn, hỗ trợ và đồng hành của thầy. Vì vậy, dù mới là một sinh viên năm thứ nhất nhưng mình đã có một bước ngoặt lớn trong quá trình học tập và nghiên cứu của mình ở môi trường đại học”, Hiếu chia sẻ.

Dự án của Ngọc Hiếu đã xuất sắc giành Huy chương Vàng tại Giải thưởng “Thiết kế, chế tạo và ứng dụng 2025”.

Hiện tại, sản phẩm mới đang trong giai đoạn nghiên cứu tại phòng thí nghiệm, nhưng đã nhận được phản hồi tích cực từ những người dùng thử. Hiếu đã nhờ bạn bè và người thân thử nghiệm sản phẩm trong thực tế, trong đó có cả nẹp cổ dùng khi ngồi máy tính nhiều giờ. Kết quả mang lại cảm giác thoải mái, nâng đỡ tốt và không gây khó chịu khi sử dụng lâu dài. Mặc dù chưa có điều kiện thử nghiệm lâm sàng hoặc thương mại hóa, nhưng Hiếu tin rằng, đây là tiền đề để phát triển những thiết bị y tế xanh, sạch và an toàn trong tương lai gần.

Không dừng lại ở nẹp chỉnh hình, Hiếu định hướng sẽ tiếp tục nghiên cứu mở rộng sang các thiết bị y tế khác như băng gạc, nẹp cố định xương gãy. Đặc biệt, Hiếu cũng ấp ủ mong muốn ứng dụng vật liệu này vào giáo dục như tạo các mô hình học tập, STEM từ vật liệu xanh để để lan tỏa tinh thần bảo vệ môi trường và phát triển bền vững đến thế hệ trẻ.

Tú Anh