Robot tí hon giúp vá lành xương gãy trong cơ thể

Các nhà khoa học thế giới phát triển vật liệu mới dùng để chế tạo robot, có khả năng giãn nở và lấp đầy vị trí bị khuyết xương trong tương lai.

Dải vật liệu (ngoài cùng bên trái) khi chưa quấn quanh mảnh xương gà (trắng). (Ảnh: Olov Planthaber)

Những vết gãy xương phức tạp không dễ chữa trị, đôi khi cần loại bỏ xương bị thương và thay thế bằng xương lấy từ nơi khác trong cơ thể. Tuy nhiên, nhờ một vật liệu mới, các robot "tạo xương" siêu nhỏ có thể mang đến một giải pháp nhẹ nhàng hơn trong tương lai, New Atlas hôm 17/1 đưa tin. Nghiên cứu mới xuất bản trên tạp chí Advanced Materials.

Công nghệ mới đang được phát triển bởi nhóm nhà khoa học tại Đại học Linköping, Thụy Điển, và Đại học Okayama, Nhật Bản. Nó được lấy cảm hứng từ mô thóp giúp hộp sọ của trẻ sơ sinh trở nên mềm và linh hoạt khi di chuyển qua đường sinh, sau đó cứng lại thành xương.

Vật liệu mới có dạng một dải hydrogel alginate mỏng có nguồn gốc từ tảo. Một mặt của gel được bao phủ bởi polymer hoạt tính điện hóa gọi là polypyrrole (PPy), mặt còn lại chứa các phân tử sinh học gọi là mảnh nano màng plasma (PMNF) có nguồn gốc từ tế bào.

Khi nhóm chuyên gia đưa dòng điện hạ thế vào vật liệu, PPy phản ứng bằng cách tăng thể tích. Vì polymer chỉ nằm ở một mặt, phản ứng này khiến dải vật liệu bị uốn cong về một phía. Khi cắt vật liệu theo những kiểu khác nhau, nhóm nghiên cứu có thể khiến nó uốn cong thành những hình dạng khác nhau, ví dụ như hình bán nguyệt hoặc xoắn ốc. Trong khi đó, do PMNF bắt nguồn từ những tế bào tham gia quá trình phát triển xương, chúng sẽ khoáng hóa một cách tự nhiên và cứng lại như xương khi đặt vào trong cơ thể người.

Các nhà khoa học hy vọng có thể đưa những robot tí hon làm từ vật liệu này vào vị trí gãy xương phức tạp trong tương lai. Chúng sẽ giãn nở và lấp đầy những chỗ thiếu hụt xương khi truyền vào dòng điện. Sau đó, chúng sẽ cứng lại thành xương và vá chỗ khuyết.

Trong các thí nghiệm, nhóm nhà khoa học đã thành công khiến các dải vật liệu tự quấn quanh xương gà trong môi trường nuôi cấy tế bào (tương tự cơ thể người về mặt hóa học). Những dải này sau đó phát triển thành xương nhân tạo hợp nhất với xương gà.