Jutaan orang di seluruh dunia memerlukan transplantasi organ untuk bertahan hidup, tetapi pasokan organ yang terbatas telah menyebabkan waktu tunggu yang panjang.

Masalah kebutuhan organ terus dicari solusinya. Salah satunya adalah dengan memanfaatkan teknologi bioprinting. Teknologi ini memiliki potensi besar untuk  mencetak organ yang sesuai dengan kebutuhan pasien, mengurangi waktu tunggu, dan meningkatkan tingkat keberhasilannya.

Teknologi bioprinting yang dicetak 3 dimensi (3D)  diharapkan bermanfaat dalam pengobatan regeneratif dan perawatan juga personalisasi perawatan medis dengan menciptakan jaringan atau organ hidup.

Kemajuan teknologi seperti biomaterial baru, teknik pencetakan baru, dan pengoptimalan yang didukung AI diharapkan semakin membantu mengatasi tantangan ini.

Menilik ketertarikan terhadap penelitian teknologi bioprinting, ternyata setiap tahun terus menunjukkan tren positif.

Dalam sebuah laporan investasi teknologi medis, tercatat pada tahun 2023 dinilai sebagai tahun di mana investasi ditargetkan secara signifikan khusus mengembangkan bidang bioprinting ini.

Gelombang investasi  menunjukkan industri teknologi bioprinting sudah matang dan siap untuk tumbuh.

Tren investasi ditandai dengan serangkaian langkah strategis yang bertujuan untuk memperdalam potensi bioprinting dalam aplikasi medis.

Akhir tahun 2023, sejumlah  investasi besar mengemuka demi menemukan dampak nyata teknologi bioprinting kepada manusia.

Ambil contoh, Laboratorium Bahan Bio-Soft (B-SMaL) di Pennsylvania State University (Penn State) menerima hibah untuk penelitian mengenai bioprinting jaringan pembuluh darah,
pengembangan teknologi untuk bioprinting tulang, trakea, dan organ secara cepat dan merupakan langkah menuju fabrikasi jaringan yang lebih efisien.

“Ini akan menjadi teknologi platform, yang dapat digunakan untuk implantasi, memasukkan jaringan langsung ke dalam tubuh, atau dapat melakukan bioprint model organ untuk penelitian seperti pengembangan obat dan pemodelan penyakit,” jelas pemimpin proyek Ibrahim T. Ozbolat , Profesor Ilmu Teknik. dan Mekanika, Teknik Biomedis, dan Bedah Saraf di Penn State.

Setelah dikembangkan sepenuhnya, teknologi ini dapat diterapkan pada pembuatan berbagai jaringan manusia, termasuk jaringan jantung atau paru-paru, kulit, atau bahkan tulang. Teknologi ini dapat memperbaiki tulang dengan cepat, bahkan di tempat sensitif seperti tengkorak.

November 2023, peluncuran Proyek POLINA, yang merupakan satu di antara investasi penting diterima Royal College of Surgeons di Irlandia (RCSI).

Mendapat dukungan dari oleh Dewan Inovasi Eropa, proyek ini berupaya mengembangkan material dan teknologi baru untuk aplikasi medis, dengan fokus khusus pada peningkatan presisi dalam pembuatan biostruktur dan perangkat 3D.

Proyek ini berencana menggunakan asam poliamino (PAA) peka cahaya yang dikombinasikan dengan bioprinting 3D canggih, yang mengambil inspirasi dari industri mikroelektronika untuk mencapai tujuan ini. Proyek POLINA dimulai pada Januari 2024.

Gambaran beberapa investasi dalam bioprinting pada tahun 2023 tersebut mencerminkan sektor yang terus memasuki tahap pengembangan dan eksperimental.

Meskipun perjalanan dari terobosan laboratorium hingga penerapan klinis secara luas merupakan proses yang rumit dan bertahap, teknologi ini terus menunjukkan potensi dalam solusi medis. Apalagi teknologi ini telah hampir 20 tahun dikenalkan ke dunia medis.

Sejarah Teknologi Bioprinting

Rintisan teknologi bioprinting diawali pencapaian selama lebih dari dua dekade, dari tahun 1998 hingga saat ini, sangatlah luar biasa, dengan hasil yang menjanjikan yang membantu mengarahkan dunia menuju pencapaian rekonstruksi total jaringan dan organ yang rusak

Bioprinting 3D pertama kali diperkenalkan ke bidang kedokteran ketika para peneliti di Rumah Sakit Anak Boston di sekolah kedokteran Harvard menciptakan kandung kemih 3D (buatan tangan) pertama dengan membuat perancah dari kolagen dan polimer dan kemudian melapisinya dengan sel dari pasien agar berfungsi.

Teknologi bioprinting metode tangan sampai kemudian beralih ke teknologi lebih moderen terus dikembangkan sejak 2000-an. Pertama kali teknologi ini diperkenal Thomas Boland, seorang profesor biologi dan teknologi di University of Texas, Austin pada tahun 2003.

Teknologi bioprinting saat itu, telah digunakan untuk mencetak berbagai jenis jaringan tubuh manusia seperti kulit, tulang rawan, jantung, hati, dan bahkan otak.

Sebagai contoh, pada tahun 2016, para ilmuwan dari Universitas Tel Aviv, Israel mencetak jaringan jantung manusia yang terdiri dari sel-sel jantung, pembuluh darah, dan sel lemak.

Hal ini membuka peluang besar untuk mencetak organ jantung yang lengkap di masa depan.

Apa itu Teknologi Bioprinting?

Teknologi bioprinting adalah teknologi pencetakan 3D yang mencetak jaringan dan organ tubuh manusia menggunakan sel hidup dan bahan-bahan yang cocok dengan sel-sel tersebut

Teknologi bioprinting dapat mencetak berbagai jenis sel hidup, termasuk sel-sel tulang, otot, kulit, hati, dan bahkan sel-sel jantung.

Cara Kerja

Teknologi bioprinting bekerja dengan mencetak sel-sel hidup dalam lapisan-lapisan tipis menggunakan printer 3D yang dilengkapi dengan kepala cetak khusus yang dapat mencetak sel-sel hidup.

Sebelum sel-sel dicetak, mereka dipersiapkan terlebih dahulu dengan cara mengisolasi dan memperbanyak jumlah sel yang diperlukan. Sel-sel tersebut kemudian dicampur dengan bahan-bahan yang cocok dengan sel-sel tersebut, seperti gelatin, agarosa, atau kolagen.

Setelah sel-sel dan bahan-bahan yang cocok dicampur, campuran tersebut kemudian dimasukkan ke dalam printer 3D. Printer 3D kemudian mencetak sel-sel hidup dalam lapisan-lapisan tipis yang membentuk jaringan atau organ tubuh manusia yang lengkap.

Setelah sel-sel dicetak, jaringan atau organ tubuh tersebut kemudian dikultur dalam kondisi yang sesuai untuk pertumbuhan dan perkembangan mereka. Proses ini memakan waktu yang cukup lama, tergantung pada jenis jaringan atau organ yang dicetak.

Setelah jaringan atau organ tersebut selesai dikultur, mereka dapat digunakan untuk transplantasi atau penggantian organ tubuh yang rusak atau sakit.

Keunggulan

Bioprinting 3D dapat membantu pasien dalam menghadapi berbagai kesulitan yang dihadapi oleh pengobatan modern. Tidak hanya memiliki kemampuan untuk mempersonalisasi obat untuk pasien dan memberikan manfaat bagi pengalaman mereka dengan teknologi di industri perawatan kesehatan namun juga dapat bermanfaat bagi para dokter dan ilmuwan yang menggunakan alat-alat ini.

Implan yang disesuaikan mungkin terlihat hanya bermanfaat bagi pasien, namun sebenarnya dapat bermanfaat bagi perawat dan dokter juga. Sebab implan yang disesuaikan dapat mengubah waktu operasi yang diperlukan pasien dan membantu pemulihan mereka yang pada gilirannya menguntungkan dokter karena pekerjaan mereka akan berjalan lebih cepat.

Bioprinting 3D juga dapat membantu mengatasi masalah kekurangan organ.

Di masa depan, membangun organ yang berfungsi penuh adalah tujuan dari teknologi ini. Jika organ yang berfungsi penuh dapat diciptakan melalui sel induk, kekurangan organ akan teratasi sehingga akan mempengaruhi seberapa cepat seseorang yang sedang menunggu transplantasi mendapatkan organ tersebut.

Manfaat lain yang dapat dilihat di lingkungan rumah sakit adalah biaya produksi barang dan peralatan lain yang digunakan di rumah sakit lebih murah jika dibuat melalui pencetakan 3D.

Perdebatan Etika dan Risiko Teknologi Bioprinting

Di tengah, para Peneliti berlomba menemukan hasil terunggul dari pemanfaatan teknologi bioprinting, perdebatan terkait tantangan dan kegunaan teknologi ini, masih alot.

Beberapa tantangan tersebut antara lain:

1. Pengembangan material

Material yang digunakan dalam bioprinting harus memenuhi persyaratan yang ketat, seperti kemampuan untuk mendukung pertumbuhan sel, biodegradabilitas, kekuatan mekanik yang cukup, dan kemampuan untuk dicetak dengan presisi.

Pengembangan material yang tepat adalah tantangan utama dalam pengembangan teknologi bioprinting.

2. Pengembangan sel dan jaringan.

Sel dan jaringan yang dicetak harus dapat bertahan hidup dan tumbuh dengan baik dalam lingkungan yang diciptakan oleh material bioprinting. Selain itu, sel dan jaringan yang dicetak juga harus dapat berfungsi dengan baik dan terintegrasi dengan organ dan jaringan yang sudah ada.

3. Skala Produksi

Bioprinting masih dalam tahap pengembangan dan belum dapat menghasilkan organ dan jaringan dalam skala produksi yang cukup besar untuk kebutuhan medis. Pengembangan teknologi yang memungkinkan produksi organ dan jaringan dalam skala besar masih menjadi tantangan utama dalam bioprinting.

4. Masalah Etika.

Bioprinting melibatkan penggunaan sel hidup dan material yang terkait dengan organisme hidup, sehingga masalah etika menjadi perhatian penting.

Pengembangan teknologi bioprinting harus memperhatikan aspek etika dalam penggunaan dan pengembangan teknologi ini.

5. Perizinan dan Regulasi

Teknologi bioprinting masih dalam tahap pengembangan, sehingga perizinan dan regulasi yang sesuai masih harus dikembangkan. Pengembangan regulasi yang tepat sangat penting untuk memastikan keamanan dan efektivitas teknologi bioprinting dalam pengobatan.

Tanpa memahami teknologi sepenuhnya, pihak berwenang mungkin tidak akan menangani penggunaan bioprinting di rumah sakit atau laboratorium dengan cara yang benar.

Secara hukum dan etika sangat berpeluang akan ada banyak diskusi yang bisa dilakukan. Secara keseluruhan, bioprinting mempunyai banyak pro dan kontra, dan pada akhirnya masyarakatlah yang memutuskan mana yang lebih berbobot.

Masa Depan Teknologi Bioprinting

Teknologi bioprinting optimistis akan mempersingkat waktu dalam pembedahan dan bermanfaat bagi pasien dan ahli bedah.

Selain berbicara mengenai pengurangan waktu, tujuan lain dari teknologi ini adalah untuk menyaring obat terapeutik potensial pada jaringan pasien untuk mengetahui obat mana yang paling cocok untuk orang tersebut, sehingga pada akhirnya mengurangi waktu dan biaya penelitian.

Perkembangan terkini dalam bioprinting menjanjikan kemajuan besar dalam pengembangan teknologi medis dan kesehatan. Melalui penelitian dan pengembangan yang berkelanjutan, bioprinting memiliki potensi besar untuk membantu manusia dan telah memberikan kontribusi besar di bidang ini, meski perjalanannya masih panjang.

_________________________ 

Referensi :

https://www.cellink.com/blog/bioprinted-ear-successfully-transplanted-into-patient/
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2352304217300673
https://www.nasa.gov/missions/station/iss-research/3d-bioprinting/
https://3dprinting.ft.ugm.ac.id/2018/10/08/3d-printing-solusi-teknologi-untuk-membuat-organ-tubuh-manusia/
https://3dcentroamerica.com/misc/bbc-news-3d-printer.html#id-2
https://www.startus-insights.com/innovators-guide/bioprinting-trends/