Họ đã tạo ra bóng ma đo liều - mô hình ba chiều của chuột thí nghiệm có thể thay thế sử dụng động vật này ở một số giai đoạn nghiên cứu, dịch vụ báo chí của trường đại học TPU cho biết với Sputnik.
Ngày nay, xạ trị được sử dụng rộng rãi để điều trị ung thư. Thật đáng tiếc, xạ trị không chỉ diệt các tế bào ác tính mà còn phá hủy các tế bào lành. Để giảm thiểu tác dụng tiêu cực của xạ trị, cần phải lập kế hoạch điều trị đúng cách: thu thập dữ liệu chụp cắt lớp về vị trí chiếu xạ, phác thảo chính xác khối u và các cơ quan quan trọng, chọn liều lượng bức xạ cần thiết, lập kế hoạch chính xác, kiểm tra đo liều lượng, và chỉ sau đó bệnh nhân được điều trị bằng tia bức xạ.
Để phát triển những phương pháp xạ trị mới, cần phải tiến hành nhiều thí nghiệm trên động vật, đặc biệt là chuột (chuột cống và chuột nhắt). Tuy nhiên, việc sử dụng động vật trong các phòng thí nghiệm cho mục đích nghiên cứu có mối liên hệ chặt chẽ với các vấn đề đạo đức. Ngoài ra, việc mua, nuôi và xử lý chúng đòi hỏi chi phí đáng kể.
Bóng ma chuột do các nhà khoa học tạo ra
© Ảnh : Tomsk Polytechnic University
Để hạn chế thử nghiệm y học trên động vật, các nhà khoa học từ Đại học Bách khoa Tomsk đề xuất sử dụng bóng ma “phantom” - bản sao nhân tạo hoàn toàn giống như kích thước thật của chuột.
"Để tạo ra các bản sao, chúng tôi đã sử dụng nguyên mẫu chuột cống và chuột nhắt, là những loài động vật phổ biến nhất được sử dụng trong các nghiên cứu tiền lâm sàng. Đồng thời, chúng tôi không chỉ tham gia vào việc tạo ra các bóng ma “phantom” mà còn giúp phát triển các thiết bị để tăng hiệu quả của xạ trị và giảm thiểu liều lượng bức xạ đến các mô lành", - cô Anna Grigorieva, nghiên cứu sinh của Trường Nghiên cứu Vật lý Năng lượng Cao tại TPU, nói với Sputnik.
Quá trình nghiên cứu được thực hiện theo mấy giai đoạn
Ở giai đoạn đầu, các nhà khoa học đã phân tích dữ liệu chụp cắt lớp của động vật thí nghiệm để xác định cấu trúc giải phẫu của chúng. Sau đó, dựa trên dữ liệu này, họ đã tạo ra các mô hình ba chiều kỹ thuật số về cơ thể và một số cơ quan nội tạng của động vật. Bằng cách này các nhà khoa học đã thiết kế các mô hình đúng chuẩn in 3D.
Để chế tạo mô hình, các nhà khoa học đã sử dụng hai loại nhựa. Đối với mô mềm, họ đã sử dụng hạt nhựa Polylactic Acid là một trong những vật liệu được ứng dụng rộng rãi nhất trong kĩ thuật in 3D. Và đối với xương - nhựa PLA được chế tạo đặc biệt với phụ gia đồng. Mô hình in thành phẩm bao gồm các mô da, não và lưng, cơ, xương và phổi.
Bóng ma chuột do các nhà khoa học tạo ra
© Ảnh : Tomsk Polytechnic University
"Trong quá trình chế tạo các loại mô mềm khác nhau, chẳng hạn như cơ và mỡ, chúng tôi phải điều chỉnh thiết bị để tăng độ chính xác của mẫu in 3D, và cuối cùng, chúng tôi đã tạo ra mô hình với độ chính xác cao nhất có thể gần như nguyên mẫu động vật. Và loại nhựa mà chúng tôi đã sử dụng cho phép mô phỏng các đặc tính trong quá trình tương tác với bức xạ ion hóa, như thể tương tác với các mô thực. Mô hình phải càng gần với giải phẫu thực của động vật càng tốt, có tính đến vị trí và kích thước của các hệ cơ quan trong cơ thể chuột", - ông Sergey Stuchebrov, người đứng đầu nhóm khoa học, phó giáo sư Trường Nghiên cứu Vật lý Năng lượng Cao tại TPU, nói với Sputnik.
Theo các nhà khoa học, việc sử dụng bóng ma “phantom” sẽ làm giảm số lượng động vật sống trong các thử nghiệm tiền lâm sàng, điều này sẽ làm cho các quy trình này rẻ hơn và đạt chuẩn đạo đức. Những bóng ma “phantom” có thể được sử dụng nhiều lần, thời hạn sử dụng của chúng chỉ bị giới hạn bởi những hỏng hóc xảy ra ngẫu nhiên.
Ngoài ra, các nhà khoa học TPU cung cấp khả năng đặt bất kỳ thiết bị đo liều nào bên trong bóng ma, ví dụ, máy đo liều lượng hấp thụ bức xạ, buồng ion hóa và máy đo liều lượng phát quang nhiệt. Theo họ, điều này sẽ mở rộng khả năng sử dụng bóng ma “phantom”. Trong thời gian tới, các nhà khoa học sẽ tiến hành thử nghiệm liều lượng trên các bóng ma tại Viện Nghiên cứu Ung thư thuộc Trung tâm Y tế Quốc gia Tomsk.
Công việc này được hỗ trợ bởi Bộ khoa học và đào tạo đại học của Liên bang Nga theo thỏa thuận 075-15-2021-271 (dự án số MK-3481.2021.4).