In 3D “voi siêu nhỏ” trong tế bào sống: hướng đi mới cho công nghệ sinh học nội bào

Lần đầu tiên, các nhà khoa học đã in 3D thành công một “chú voi” siêu nhỏ và mã vạch bên trong tế bào sống mà không làm thay đổi DNA hay giết chết tế bào. Thành tựu này đánh dấu bước tiến đột phá trong việc tùy chỉnh và theo dõi tế bào từ bên trong – mở ra một xu hướng công nghệ sinh học mới ở cấp độ nano.

Tế bào sống vốn cực kỳ mỏng manh, chỉ một tác động nhỏ cũng có thể gây tổn thương. Việc in 3D trong không gian nội bào từng được xem là không tưởng. Tuy nhiên, nhóm nghiên cứu đã sử dụng kỹ thuật trùng hợp hai photon (Two-Photon Polymerization – TPP), kết hợp vật liệu polymer tương thích sinh học và tia laser hội tụ cao, để tạo ra các cấu trúc 3D siêu nhỏ bên trong tế bào mà không làm hỏng chúng.

Sau khi in, phần vật liệu dư thừa được hòa tan, để lại mã vạch, laser siêu nhỏ hoặc hình voi 10 micromet bên trong tế bào. Một số tế bào vẫn hoạt động bình thường, thậm chí phân chia và truyền cấu trúc in 3D sang tế bào con.

Kỹ thuật này cho phép đánh dấu, theo dõi và thiết kế công cụ chức năng ngay trong lòng tế bào mà không cần can thiệp vào vật liệu di truyền. Các mã phát sáng hoặc laser mini có thể giúp định danh từng tế bào riêng biệt, theo dõi quá trình phát triển bệnh, hoặc lập trình lại chức năng sinh học từ bên trong.
Dù tỷ lệ sống sót của tế bào sau in chưa cao và kích thước cấu trúc còn hạn chế, hướng đi sử dụng vật liệu hydrogel trong tương lai có thể khắc phục điều này, cho phép in các mô hình phức tạp hơn và khả thi về mặt ứng dụng.

Thành công này không chỉ là kỳ tích công nghệ mà còn là cánh cửa dẫn đến một lĩnh vực hoàn toàn mới: kỹ thuật sinh học nội bào. Nó đặt nền móng cho các ứng dụng từ cảm biến nano, trị liệu cá nhân hóa đến lập trình tế bào thông minh – nơi mỗi tế bào có thể trở thành một đơn vị xử lý sinh học, phản ứng với môi trường theo thiết kế.

Từ một “chú voi siêu nhỏ”, giới khoa học đang đặt nền móng cho một kỷ nguyên mới – nơi công nghệ không chỉ hỗ trợ sự sống, mà có thể thiết kế và điều hướng nó từ bên trong.

Nguồn: Zmescience