Các căn bệnh tim mạch vẫn đang là một trong những nguyên nhân gây tử vong hàng đầu thế giới hiện nay - Ảnh: AI

Trong cơ thể người, mạch máu không bao giờ là những đường ống thẳng tắp và đồng nhất. Chúng uốn cong, phân nhánh, thu hẹp đột ngột ở những đoạn nghẽn hoặc phình rộng tại các túi phồng, tạo nên một mạng lưới giao thông phức tạp. Chính những "khúc quanh" này là nơi dòng chảy của máu bị thay đổi, tạo ra các ứng suất cắt (shear stress) lên thành mạch, cũng chính là nguồn cơn của nhiều căn bệnh nguy hiểm.

Mới đây, nghiên cứu từ khoa kỹ thuật y sinh thuộc Đại học Texas A&M (Mỹ), công bố ngày 11-2-2026, đã tạo nên một cơn địa chấn nhỏ trong giới y sinh khi trình làng loại "chip mạch máu" thế hệ mới, tái hiện trọn vẹn sự phức tạp này.

Từ "ống dẫn thẳng" đến cấu trúc mô phỏng thực tế

Suốt một thời gian dài, các mô hình mạch máu trong phòng thí nghiệm thường được mặc định là những đường ống thẳng tắp để đơn giản hóa việc nghiên cứu. Mặc dù các mô hình này giúp giới khoa học hiểu được các phản ứng cơ bản, nhưng chúng lại "bỏ quên" một thực tế: Bệnh lý mạch máu thường không bắt đầu ở những đoạn thẳng, mà tại những nơi cấu trúc mạch máu biến đổi.

Jennifer Lee, nghiên cứu sinh tại phòng thí nghiệm của tiến sĩ Abhishek Jain (Đại học Texas A&M), người trực tiếp thiết kế loại chip này, giải thích: "Mạch máu có thể bị phình ra đột ngột, hoặc bị thắt hẹp làm hạn chế dòng chảy. Tất cả những biến thể hình dạng này đều thay đổi hoàn toàn mô hình lưu thông của máu. Đây chính là điều chúng tôi muốn mô phỏng để hiểu rõ tại sao và làm thế nào bệnh tật lại nảy sinh tại đó".

Loại chip mới thuộc hệ thống thiết bị vi lưu (microfluidic device), có kích thước siêu nhỏ nhưng mang trong mình khả năng tùy chỉnh đáng kinh ngạc. Các nhà khoa học giờ đây có thể "vẽ" lại chính xác cấu trúc mạch máu của từng bệnh nhân cụ thể lên chip, từ chứng phình động mạch đến những chỗ hẹp gây tắc nghẽn - Ảnh: Đại học Texas A&M

Điểm đột phá nhất của nghiên cứu này không chỉ nằm ở hình dạng phức tạp, mà còn ở việc đưa vào đó các vật liệu sinh học sống. Nhóm nghiên cứu đã lót bên trong các rãnh siêu nhỏ trên chip những tế bào nội mô thực tế, loại tế bào tạo nên lớp lót bên trong cùng của mạch máu người.

"Chúng tôi không chỉ tạo ra cấu trúc, chúng tôi làm cho chúng 'sống'", tiến sĩ Abhishek Jain, phó giáo sư kỹ thuật y sinh, nhấn mạnh. Khi máu (hoặc dịch mô phỏng) chảy qua những "khúc quanh" trên chip, các tế bào nội mô sẽ phản ứng lại với áp lực và tốc độ dòng chảy y hệt như trong cơ thể người. Điều này cho phép các nhà khoa học quan sát trực tiếp cách các tế bào bị tổn thương, cách cục máu đông hình thành hoặc cách các mảng xơ vữa bắt đầu tích tụ.

Công trình này của Jennifer Lee được đánh giá cao đến mức sẽ xuất hiện trên trang bìa của tạp chí khoa học danh tiếng Lab on a Chip số tháng 5 tới. Nó không chỉ mở ra cánh cửa nghiên cứu bệnh lý theo cách chưa từng có, mà còn cung cấp một nền tảng thử nghiệm thuốc mới an toàn, hiệu quả và đặc biệt là không cần sử dụng đến động vật thí nghiệm.

"Chiều thứ tư" của các cơ quan trên chip

Dù đã đạt được thành công vang dội, nhóm nghiên cứu tại Texas A&M vẫn chưa có ý định dừng lại. Hiện tại, mô hình của Lee mới chỉ bao gồm các tế bào nội mô. Trong tương lai gần, các phiên bản chip tiên tiến hơn sẽ tích hợp thêm nhiều loại tế bào khác, như tế bào cơ trơn hoặc các tế bào miễn dịch.

Tiến sĩ Jain gọi đây là hướng đi tới "chiều thứ tư" của công nghệ cơ quan trên chip (Organs-on-a-chip). "Chúng tôi không chỉ tập trung vào tế bào và dòng chảy, mà còn muốn tìm hiểu sự tương tác đa chiều giữa các loại tế bào khác nhau trong những trạng thái kiến trúc phức tạp hơn", ông nói. Việc bổ sung này sẽ giúp các nhà nghiên cứu thấy được bức tranh toàn cảnh về cách các mô khác nhau tương tác với dòng máu đang chảy, từ đó hiểu rõ hơn về cơ chế phục hồi hoặc suy thoái của mạch máu.

Ý nghĩa lớn nhất của "mạch máu trên chip" chính là thúc đẩy kỷ nguyên y tế cá nhân hóa. Hãy tưởng tượng, thay vì thử nghiệm một loại thuốc trợ tim lên cơ thể bệnh nhân với nhiều rủi ro, các bác sĩ có thể tái tạo hệ thống mạch máu của chính bệnh nhân đó trên một tấm chip nhỏ. Sau đó họ thử nghiệm nhiều loại thuốc khác nhau, để tìm ra phương án tối ưu mà không gây ra bất kỳ tác dụng phụ nào cho người bệnh.

Với những mạch máu "biết nói" trên tấm chip siêu nhỏ này, nhân loại đang tiến gần hơn một bước đến việc làm chủ các căn bệnh tim mạch, vốn vẫn đang là nguyên nhân gây tử vong hàng đầu thế giới hiện nay.

Theo MINH HẢI/Tuổi trẻ

https://tuoitre.vn/lan-dau-khoa-hoc-tao-ra-mach-mau-song-tren-chip-2026021114332198.htm