Bioprinting (juga dikenal sebagai bioprinting 3D) adalah kombinasi pencetakan 3D dengan biomaterial untuk mereplikasi bagian yang meniru jaringan alami, tulang, dan pembuluh darah di dalam tubuh. Ini terutama digunakan sehubungan dengan penelitian obat dan yang terbaru sebagai perancah sel untuk membantu memperbaiki ligamen dan sendi yang rusak. Bioprinting telah digunakan dalam pengobatan sejak sekitar tahun 2007 dan telah digunakan untuk membantu mempelajari atau menciptakan kembali hampir setiap jaringan, tulang rawan, dan organ dalam tubuh.
Bagaimana Bioprinting Bekerja
Printer 3D mampu memberikan kedalaman pada apa pun yang dicetaknya, dan bioprinter melakukannya dengan mendistribusikan biomaterial seperti sel hidup, lem sintetis, dan perancah kolagen berlapis-lapis untuk membuat objek. Proses ini disebut pembuatan aditif—bahan yang dimasukkan ke dalam printer dipadatkan saat keluar untuk membuat objek 3D.
Tapi itu tidak sesederhana memasukkan bahan ke dalam printer 3D dan menekan tombol. Untuk sampai ke tahap pembuatan aditif, printer perlu menerima cetak biru—gambar yang dihasilkan komputer dari apa yang coba dibuatnya. Kemudian, bahan-bahan yang ingin digunakan untuk objek tersebut seperti dimasukkan ke dalam printer. Printer membaca file digital yang Anda berikan sambil mencetak materi yang Anda berikan berlapis-lapis untuk membuat ulang objek yang diinginkan. Setiap lapisan akan mendingin dan menempel satu sama lain (berkat kolagen, lem, atau dalam beberapa kasus hanya sel itu sendiri), menciptakan satu bagian yang kokoh dan stabil.
Untuk mendapatkan sel-sel hidup (biasanya disebut sebagai bioink) untuk dimasukkan ke dalam bioprinter, ada sejumlah rute yang dapat diambil oleh para peneliti. Pertama, mereka dapat diambil langsung dari pasien yang mereka bioprinting. Atau, jika digunakan untuk tujuan penelitian atau dalam kasus ketika mereka tidak dapat menggunakan sel pasien sendiri, sel punca dewasa dapat digunakan, karena dapat dimanipulasi untuk jenis sel yang diperlukan untuk bioprinting untuk membuat ulang jaringan.
Cetak biru yang digunakan bioprinter seringkali merupakan pemindaian pasien. Hal ini memungkinkan bioprinter membuat ulang jaringan dengan mengacu pada pemindaian dan menggunakan lapisan tipis dan presisi untuk membuat atau mencetak jaringan.
Bioprinting pada Chip
Salah satu cara bioprinting 3D saat ini digunakan dalam komunitas ilmiah dan medis adalah untuk menguji pengobatan regeneratif. Di Institut Wyss di Harvard, para peneliti telah mengembangkan bioprinter 3D yang dapat menghasilkan jaringan vaskular dari sel manusia hidup yang dicetak pada sebuah chip. Mereka menggunakan jaringan ini pada sebuah chip untuk menghubungkannya ke saluran vaskular, yang memungkinkan penelitian memberikan nutrisi jaringan untuk memantau pertumbuhan dan perkembangan.
Kemampuan untuk menumbuhkan jaringan pada sebuah chip membantu para peneliti memeriksa teknik baru dalam pengobatan regeneratif serta pengujian obat. Dengan menggunakan bioprinter 3D, peneliti juga dapat melihat berbagai metode pembuatan chip. Salah satu pencapaiannya adalah menciptakan hati pada sebuah chip, dengan sensor untuk tujuan penelitian dan pengumpulan data. Ini mungkin sebelumnya memerlukan pengujian hewan atau tindakan lain.
Bioprinting dan Cangkok Tulang
Dalam praktik kedokteran, masih banyak yang harus dipelajari dan diuji dalam membuat organ bioprinted yang diskalakan ke ukuran manusia. Tetapi langkah-langkah yang cukup besar sedang dilakukan, seperti di area pencangkokan tulang untuk memperbaiki masalah pada tulang dan persendian di sekitarnya.
Kemajuan yang paling menonjol datang dari para peneliti di Swansea University di Wales. Bioprinter tim dapat membuat bahan tulang buatan dalam bentuk khusus yang dibutuhkan dengan menggunakan bahan regeneratif dan tahan lama. Para peneliti di AMBER Science Foundation Ireland dan Trinity College di Dublin, Irlandia telah menciptakan proses untuk mendukung bioprinting 3D bahan tulang untuk membantu cacat yang disebabkan oleh reseksi tumor, trauma, dan infeksi, serta kelainan bentuk tulang genetik.
University of Nottingham di Inggris juga telah memperoleh keuntungan di bidang kedokteran ini, mencetak salinan tulang yang mereka gantikan dan melapisinya dengan sel punca. Perancah ditempatkan di dalam tubuh. Seiring waktu, dengan bantuan sel induk, itu sepenuhnya digantikan oleh tulang baru.
Bioprinting dan Regeneratif Kulit dan Jaringan
Kulit adalah bidang pengobatan yang berhasil untuk bioprinting karena kemampuan mesin untuk melapisi saat mencetak. Karena kulit adalah organ berlapis-lapis, terdiri dari sel-sel berbeda di dalam setiap lapisan, para peneliti berharap bioprinting dari waktu ke waktu dapat membantu mereproduksi lapisan kulit seperti dermis dan epidermis.
Para peneliti di Wake Forest School of Medicine di North Carolina sedang mengamati secara dekat hal ini ketika datang ke korban luka bakar yang tidak memiliki cukup kulit yang tidak rusak untuk dipanen untuk membantu perawatan dan penyembuhan luka. Dalam hal ini, bioprinter akan mendapatkan informasi luka pasien dari pemindai (termasuk kedalaman dan jenis sel yang dibutuhkan) untuk membantu membuat kulit baru yang kemudian dapat digunakan pada pasien.
Di Pennsylvania State University, para peneliti sedang mengerjakan bioprinting 3D yang dapat membuat tulang rawan untuk membantu memperbaiki jaringan di lutut dan area lain yang biasanya rusak karena keausan pada tubuh, serta kulit dan jaringan sistem saraf lainnya yang penting untuk kesehatan organ. .
Bioprinting Pembuluh Darah
Kemampuan untuk membuat ulang pembuluh darah menggunakan bioprinter sangat membantu tidak hanya dalam kemungkinan untuk dapat mentransplantasikannya langsung ke pasien, tetapi juga untuk pengujian obat dan obat yang dipersonalisasi. Para peneliti di Rumah Sakit Brigham dan Wanita telah memperoleh keuntungan di bidang kedokteran ini dengan mencetak serat agarosa yang berfungsi sebagai pembuluh darah. Para peneliti menemukan bahwa pembuluh darah bioprinted ini cukup kuat untuk bergerak dan membentuk jaringan yang lebih besar, daripada larut di sekitar struktur yang ada.
Sebuah Kata Dari Sangat Baik
Penelitian yang berasal dari bioprinting sangat menarik, dan meskipun telah ada kemajuan besar dalam pengetahuan dan keuntungan yang diperoleh dari kemampuan bioprinting tulang, kulit, pembuluh darah, tulang rawan, dan bahkan organ, masih banyak lagi kemajuan yang harus dibuat sebelum banyak orang dari praktik-praktik ini diadaptasi menjadi obat.
Beberapa mungkin siap lebih cepat dari yang lain. Dalam kasus bioprinting dan peneliti kulit berharap ilmu ini siap dalam waktu lima tahun untuk tentara yang mengalami luka bakar yang luas dalam pertempuran. Bidang bioprinting lainnya, seperti membuat ulang organ untuk digunakan manusia, masih memiliki cara untuk berkembang.
Ketika datang untuk meniru proses tubuh dan mengamati interaksi obat tertentu dalam sistem tubuh yang lebih besar, bioprinting telah membuka pintu dalam mengumpulkan data serta cara non-invasif untuk melihat bagaimana tubuh manusia berinteraksi dengan zat tertentu, yang dapat menyebabkan obat yang lebih personal untuk pasien dan lebih sedikit efek samping.
Sumber Verywell Health hanya menggunakan sumber berkualitas tinggi, termasuk studi peer-review, untuk mendukung fakta dalam artikel kami. Baca proses editorial kami untuk mempelajari lebih lanjut tentang cara kami memeriksa fakta dan menjaga agar konten kami tetap akurat, andal, dan tepercaya.
- Bioprinting 3D dari Jaringan Hidup. Institut Wyss. https://wyss.harvard.edu/technology/3d-bioprinting/.
- Mencetak masa depan: bioprinter 3D dan kegunaannya. Akademi Sains Australia. https://www.science.org.au/curious/people-medicine/bioprinting.
- Vijayavenkataraman, S., Yan, W., Lu, WF, Wang, C., & Fuh, JY 3D Bioprinting Jaringan dan Organ untuk Pengobatan Regeneratif. Tinjauan Pemberian Obat Tingkat Lanjut. 2017;132:296-332. doi:10.1016/j.addr.2018.07.004
- Apa itu semua tentang? bioprinting 3D. Masyarakat Amerika untuk Biologi Sel. https://www.ascb.org/science-news/whats-3d-bioprinting/. Oktober 2018.
Oleh Colleen Travers
Colleen Travers menulis tentang kesehatan, kebugaran, perjalanan, pengasuhan anak, dan gaya hidup wanita untuk berbagai publikasi dan merek.
Lihat Proses Editorial Kami Temui Dewan Pakar Medis Kami Bagikan Umpan Balik Apakah halaman ini membantu? Terima kasih atas umpan balik Anda! Apa tanggapan Anda? Lainnya Bermanfaat Laporkan Kesalahan