Cetak Jantung Buatan dengan 3 Dimensi Bioprinting

Liputan6.com, Pittsburgh - Ketika berurusan dengan pembedahan organ dalam tubuh, jantung adalah salah satu pembedahan yang paling susah dilakukan. Jaringan jantung tidak menyembuhkan dirinya sendiri sebagaimana bagian-bagian tubuh lainnya.

Dengan demikian, orang yang mengalami gagal jantung mungkin terpaksa menunggu lama untuk mendapatkan transplantasi jantung. Untunglah, baru-baru ini telah ditemukan cara pencetakan 3 dimensi biologis (3D bioprinting) yang bisa digunakan untuk bahan lunak.

Kebanyakan proses pencetakan 3D melibatkan bahan yang bisa tegak sendiri, misalnya dalam pembuatan rusuk dan tulang dada buatan dari bahan titanium. Atau, pembuatan plastik luwes untuk model 3D untuk jantung demi kepentingan perencanaan pembedahan.

Sayangnya, ketika melakukan pencetakan jaringan lunak, kesulitannya adalah karena setiap lapisan pencetakan 3D tidak bisa disokong oleh lapisan di bawahnya. Sebagai catatan, pencetakan 3D dilakukan lapisan demi lapisan.

Adam Feinber, wakil profesor di Fakultas Ilmu Teknik Bahan dan juga Teknik Biomedik di Carnegie Mellon University, memimpin kelompok penelitian Regenerative Biomaterials and Therapeutics Group yang telah memaparkan cara bioprinting untuk jantung dan arteri-arteri jantung dengan bahan dari kolagen dan fibrin.

Tim ini berhasil mencapai hal tersebut dengan menggunakan pencetak 3D yang lazim dan didukung dengan perangkat keras dan perangkat lunak open source.

Teknik ini dinamai FRESH (Freeform Reversible Embedding of Suspended Hydrogels) dan melibatkan pencetakan bahan gel di dalam bahan gel lain.

Kata sang pemimpin penelitian, “Tantangan dalam pencetakan bahan-bahan lembek—seperti agar-agar jelly yang kita makan—adalah bahwa bahan itu akan runtuh karena beratnya sendiri ketika dicetak secara 3D di udara bebas.”

Ia melanjutkan, “Jadi kami mengembangkan cara untuk mencetak bahan lembek ini di dalam suatu bahan rendaman pendukung. Pada hakekatnya, kami mencetak suatu bahan gel di dalam bahan gel lain, sehingga memungkinkan kami menempatkan bahan lembek itu selagi dicetak lapis demi lapis.”

Citra-citra MRI pun diambil dan digunakan untuk mencetak rancangan jaringan-jaringan jantung dan pembuluh arteri. Kemudian, mesin pencetaknya menggunakan suntikan untuk menambahkan lapisan-lapisan secara cermat yang terbuat dari bahan gel ke dua di dalam bahan gel luar yang tembus pandang.

Sebagaimana halnya dengan filamen pendukung pada pencetakan bahan keras, gel pendukung di sini meleleh ketika dimasukkan dalam air pada suhu tubuh. Yang tersisa adalah sel-sel hidup utuh dan tanpa cacat yang dicetak secara bio.

Langkah berikutnya—yang sedang dalam proses—adalah penyisipan sel-sel jantung ke dalam struktur cetakan itu supaya membentuk sel-sel otot denyutnya.

Makalah penelitian ini baru saja diterbitkan dalam jurnal Science Advances. (Alx)