Nghiên cứu, thiết kế, ứng dụng trí tuệ nhân tạo trong công nghệ in 3D sử dụng Collagen từ da cá Basa

Abstract

Trong bối cảnh công nghệ hiện đại không ngừng phát triển, việc ứng dụng trí tuệ nhân tạo (AI) vào các lĩnh vực khoa học và công nghệ mới nổi đang mở ra nhiều tiềm năng đột phá. Một trong những hướng đi tiên tiến là tích hợp AI vào công nghệ in 3D sử dụng nguyên liệu sinh học, đặc biệt là collagen chiết xuất từ vảy cá. Công nghệ này không chỉ tận dụng nguồn nguyên liệu tái chế từ ngành thủy sản, góp phần giảm thiểu ô nhiễm môi trường, mà còn tạo ra các sản phẩm có giá trị cao trong y tế, công nghiệp thực phẩm và mỹ phẩm.Trí tuệ nhân tạo, với khả năng xử lý và phân tích dữ liệu phức tạp, đóng vai trò then chốt trong việc tối ưu hóa quy trình sản xuất và thiết kế sản phẩm in 3D. AI có thể được ứng dụng để điều chỉnh các thông số kỹ thuật, dự đoán kết quả in, và đảm bảo tính đồng nhất, chính xác của sản phẩm. Hệ thống in 3D kết hợp AI cho phép các nhà nghiên cứu và kỹ sư theo dõi và kiểm soát toàn bộ quy trình, từ giai đoạn chuẩn bị nguyên liệu đến quá trình in và hoàn thiện sản phẩm, mang lại hiệu quả vượt trội trong sản xuất. Việc sử dụng collagen từ vảy cá làm nguyên liệu in 3D mở ra cơ hội mới trong việc phát triển các sản phẩm sinh học với tính chất độc đáo. Collagen từ vảy cá có đặc điểm sinh học tương thích cao với cơ thể con người, làm cho nó trở thành vật liệu lý tưởng cho các ứng dụng trong y học tái tạo, chẳng hạn như tạo mô nhân tạo, khung xương sinh học và vật liệu phục hồi da. Bên cạnh đó, với sự hỗ trợ của AI, việc chiết xuất và xử lý collagen có thể được tối ưu hóa, đảm bảo chất lượng và hiệu quả sản xuất cao hơn. Tuy nhiên, việc ứng dụng AI và công nghệ in 3D trong lĩnh vực này vẫn đối mặt với nhiều thách thức. Một trong những rào cản lớn nhất là chi phí nghiên cứu và triển khai công nghệ cao, đòi hỏi sự đầu tư đáng kể từ các doanh nghiệp và tổ chức nghiên cứu. Hơn nữa, việc tích hợp AI vào hệ thống in 3D truyền thống đòi hỏi các giải pháp kỹ thuật tiên tiến và nguồn nhân lực chất lượng cao. Ngoài ra, sự chấp nhận của thị trường và các quy định pháp lý liên quan đến sản phẩm sinh học cũng cần được xem xét kỹ lưỡng để đảm bảo sự thành công của dự án. Trước những thách thức này, cần đẩy mạnh các hoạt động nghiên cứu và phát triển, đặc biệt là xây dựng các giải pháp chi phí thấp, giao diện thân thiện và tối ưu hóa quy trình sử dụng trí tuệ nhân tạo. Các chính sách hỗ trợ từ chính phủ và tổ chức quốc tế cũng đóng vai trò quan trọng trong việc thúc đẩy ứng dụng công nghệ này. Đồng thời, việc nâng cao nhận thức của cộng đồng về lợi ích của sản phẩm sinh học bền vững cũng là yếu tố quan trọng để đảm bảo sự chấp nhận và phổ biến của công nghệ in 3D dựa trên AI và collagen từ vảy cá.Với tiềm năng vượt trội, sự kết hợp giữa trí tuệ nhân tạo và công nghệ in 3D không chỉ mở ra cơ hội phát triển các sản phẩm sinh học chất lượng cao mà còn góp phần xây dựng một ngành công nghiệp xanh, bền vững và hiện đại trong tương lai. In 3D hoặc còn gọi là sản xuất bồi đắp (Additive Manufacturing) hiện nay cung cấp những công nghệ mới trong để thiết kế, chế tạo và đổi mới trong nhiều lĩnh vực, thậm chí trong phát triển thực phẩm. Với các ứng dụng tiềm năng to lớn liên quan đến AM, người ta nói cách mạng công nghiệp 5.0 là công nghệ in 3D. Trong nghiên cứu này tập trung xem xét phương pháp AM ứng dụng để phát triển các sản phẩm có nguồn gốc hữu cơ trong lĩnh vực y tế và thực phẩm. Một trong những điểm mạnh của in 3D là tính cá nhân hóa, vì vậy đánh giá tác động của công nghệ này đối với các sản phẩm ăn được với mục tiêu và đánh giá những tiến hóa có thể xảy ra. Để thiết kế thực phẩm trong điều kiện thiết kế và chế tạo máy in 3D mới với các yêu cầu là: - Đảm bảo chất lượng (cả vi sinh và hóa học) của các thực phẩm; Kiểm soát cấu trúc và kết cấu của các loại thực phẩm in 3D này; Từ đó, có thể đề xuất các loại thực phẩm được cá nhân hóa, phù hợp với các nhóm tuổi khác nhau như: người cao tuổi, bệnh nhân hoặc người trẻ tuổi... Thách thức lớn nhất trong những năm tới sẽ là phát triển, sử dụng in 3D, các sản phẩm thịt hoặc các sản phẩm pha trộn các nguồn protein thay thế vẫn giữ được cấu trúc hoàn hảo mà không cần sử dụng chất phụ gia. Bước cuối cùng sẽ là thu hút sự chấp nhận của người tiêu dùng đối với các loại thực phẩm in 3D này