organ buatan, implantasi, transplantasi
Struktur telinga yang selesai dicetak dengan Integrated Tissue-Organ Printing System (ITOP).(Credit: Image courtesy of Wake Forest Baptist Medical Center)

Bhataramedia.com – Menggunakan printer 3D canggih yang dirancang khusus, para ilmuwan pengobatan regeneratif di Wake Forest Baptist Medical Center telah membuktikan bahwa layak untuk mencetak struktur jaringan hidup, untuk menggantikan jaringan yang terluka atau sakit pada pasien.

Dilaporkan di Nature Biotechnology, para ilmuwan mengatakan mereka mencetak struktur telinga, tulang dan otot. Ketika ditanamkan pada hewan, struktur tersebut berkembang menjadi jaringan fungsional dan mengembangkan sistem pembuluh darah. Hal yang paling penting, hasil awal menunjukkan bahwa struktur ini memiliki ukuran yang tepat, kekuatan dan fungsi untuk digunakan pada manusia.

“Printer jaringan dan organ baru ini merupakan kemajuan penting pada pencarian kita untuk membuat jaringan pengganti bagi pasien,” kata Anthony Atala, M.D., direktur Wake Forest Institute for Regenerative Medicine (WFIRM) dan penulis senior studi tersebut.

“Teknologi ini dapat membuat jaringan stabil pada skala manusia dalam bentuk apapun. Dengan pengembangan lebih lanjut, teknologi ini berpotensi dapat digunakan untuk mencetak hidup jaringan hidup dan struktur organ untuk implantasi bedah,” kata Atala.

Penelitian ini mendapatkan pendanaan dari Armed Forces Institute of Regenerative Medicine, yang merupakan upaya yang didanai pemerintah federal untuk menerapkan obat regeneratif pada pasukan yang cedera di medan perang. Tim Atala bertujuan untuk menanamkan otot, tulang rawan dan tulang bioprinted pada pasien di masa depan.

Rekayasa jaringan adalah ilmu yang bertujuan untuk menumbuhkan jaringan pengganti dan organ di laboratorium untuk membantu mengatasi kekurangan jaringan donor untuk transplantasi. Ketepatan 3D printing membuat metode yang menjanjikan untuk mereplikasi jaringan dan organ tubuh yang kompleks.

Namun, printer yang ada saat ini berdasarkan jetting, ekstrusi dan transfer yang diinduksi laser tidak dapat menghasilkan struktur dengan ukuran yang cukup atau kekuatan untuk implan di dalam tubuh.

Integrated Tissue and Organ Printing System (ITOP), yang telah dikembangkan selama periode 10 tahun oleh para ilmuwan di Institute for Regenerative Medicine, mengatasi tantangan tersebut. Printer baru ini menggunakan sistem deposit dari bahan mirip plastik bidegradable untuk membentuk”bentuk”  jaringan dan gel berbasis air yang mengandung sel-sel. Selain itu, struktur luar yang kuat terbentuk sementara, sehingga proses pencetakan tidak membahayakan sel-sel.

Tantangan utama dari rekayasa jaringan adalah memastikan bahwa struktur implan hidup cukup lama untuk terintegrasi dengan tubuh. Ilmuwan Wake Forest Baptist membahas hal ini dalam dua cara. Mereka mengoptimalkan “tinta” berbasis air yang menahan sel sehingga mendorong kesehatan dan pertumbuhan sel, dan mereka mencetak saluran mikro di seluruh struktur. Saluran ini memungkinkan nutrisi dan oksigen dari tubuh berdifusi ke dalam struktur dan menjaganya tetap hidup sementara mereka mengembangkan sistem pembuluh darah.

Telah ditunjukkan sebelumnya bahwa struktur jaringan tanpa pembuluh darah siap pakai harus lebih kecil dari 200 mikron (0,007 inci) agar sel dapat bertahan hidup. Pada studi ini, struktur telinga seukuran telinga bayi (1,5 inci) selamat dan menunjukkan tanda-tanda vaskularisasi pada satu dan dua bulan setelah implantasi.

“Hasil penelitian kami menunjukkan bahwa kombinasi ‘tinta-bio’ yang kami gunakan, dikombinasikan dengan saluran mikro, menyediakan lingkungan yang tepat untuk menjaga sel-sel tetap hidup dan untuk mendukung pertumbuhan sel dan jaringan,” kata Atala, seperti dilansir Wake Forest Baptist Medical Center (15/02/2016).

Keuntungan lain dari sistem ITOP adalah kemampuannya untuk menggunakan data dari CT dan MRI scan untuk membuat jaringan khusus pada tiap pasien. Bagi pasien yang kehilangan telinga misalnya, sistem dapat  mencetak struktur yang cocok.

Beberapa bukti eksperimen menunjukkan kemampuan ITOP. Untuk menunjukkan bahwa ITOP dapat menghasilkan struktur 3D yang kompleks, telinga eksternal yang dicetak seukuran manusia ditanam di bawah kulit tikus. Dua bulan kemudian, bentuk telinga terpelihara dengan baik, serta tulang rawan jaringan dan pembuluh darah telah terbentuk.

Untuk menunjukkan ITOP dapat menghasilkan struktur jaringan lunak yang terorganisir, jaringan otot yang telah dicetak ditanamkan pada tikus. Setelah dua minggu, tes menegaskan bahwa otot cukup kuat untuk mempertahankan karakteristik struktural, mengembangkan pembuluh darah dan menginduksi pembentukan saraf.

Selain itu, untuk menunjukkan pembentukan  struktur tulang seukuran manusia, fragmen tulang rahang dicetak menggunakan sel punca (stem cell) manusia. Fragmen tersebut memiliki ukuran dan bentuk yang dibutuhkan untuk rekonstruksi wajah pada manusia. Untuk mempelajari pematangan tulang hasil bioprinting di dalam tubuh, segmen tulang tengkorak yang telah dicetak ditanamkan pada tikus. Setelah lima bulan, struktur bioprinted telah membentuk jaringan tulang dengan pembuluh darah.

Studi yang sedang berlangsung saat ini akan mengukur hasil jangka panjang.

Referensi Jurnal :

Hyun-Wook Kang, Sang Jin Lee, In Kap Ko, Carlos Kengla, James J Yoo, Anthony Atala. A 3D bioprinting system to produce human-scale tissue constructs with structural integrity. Nature Biotechnology, 2016; DOI: 10.1038/nbt.3413.

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here