Saat ini ada ribuan orang berada dalam daftar transplantasi
menunggu organ kritis seperti ginjal, jantung dan hati
yang dapat menyelamatkan nyawanya.
Sayangnya,
tidak banyak donor organ yang tersedia untuk memenuhi permintaan tersebut.
Bagaimana jika alih-alih menunggu,
kita dapat membuat organ baru yang dapat disesuaikan dari awal?
Itulah ide di balik bioprinting,
cabang kedokteran regeneratif yang saat ini sedang dikembangkan.
Kita belum bisa mencetak organ kompleks,
tapi jaringan sederhana seperti pembuluh darah dan tabung
yang bertanggung jawab untuk pertukaran nutrisi dan limbah
sudah ada di tangan kita.
Bioprinting merupakan sepupu biologis dari 3D printing.
sebuah teknik yang memasukkan lapisan material di atas satu sama lain
untuk membentuk objek tiga dimensi satu lapisan sekaligus.
Alih-alih dimulai dengan logam, plastik atau keramik,
3D printer untuk organ dan jaringan menggunakan bioink.
material yang dapat dicetak berisikan sel hidup.
Sebagian besar dari bioink adalah molekul kaya air yang disebut hydrogels.
Dicampur menjadi jutaan sel hidup
serta berbagai bahan kimia yang mendorong sel untuk berkomunikasi dan tumbuh.
Beberapa bioink memiliki satu jenis sel,
sementara yang lain menggabungkan beberapa yang berbeda jenis
untuk menghasilkan struktur yang lebih kompleks.
Katakanlah, kamu ingin mencetak sebuah meniskus,
yang merupakan bagian tulang rawan di lutut
yang menjaga tulang kering dan tulang paha dari menggiling satu sama lain.
Itu dibuat dari beberapa sel yang bernama kondrosit,
dan kamu akan membutuhkan persediaan sehat kondrosit untuk bioink.
Sel tersebut dapat datang dari donor yang garis selnya telah direplikasi di lab.
Atau dapat berasal dari jaringan pasien sendiri
untuk membentuk meniskus yang
kecil kemungkinannya untuk ditolak oleh tubuh mereka.
Ada beberapa teknik pencetakan,
dan teknik populer adalah bioprinting berbasis ekstrusi.
Dalam hal ini, bioink dimuat ke dalam ruang pencetakan
dan didorong melalui nosel bundar yang terpasang pada printhead.
Itu muncul dari nosel yang diameternya jarang lebih dari 400 mikron,
dan dapat menghasilkan filamen terus menerus
yang sekiranya setebal kuku manusia.
Gambar atau file yang terkomputerisasi memandu penempatan sebuah helai
baik ke permukaan datar atau ke dalam cairan
yang dapat membantu menahan struktur di tempatnya sampai stabil.
Pencetak ini cepat, menghasilkan meniskus dalam waktu setengah jam.
satu helai tipis pada suatu waktu.
Setelah mencetak, beberapa bioink akan langsung kaku;
yang lainnya butuh cahaya UV,
atau bahan kimia tambahan atau proses fisik
untuk menstabilkan struktur.
Jika proses cetak berhasil,
sel yang berada di jaringan sintesis
akan mulai berperilaku dengan cara yang sama sel lakukan di jaringan asli:
memberi sinyal kepada satu sama lain, menukar nutrisi dan berkembang biak.
Kita sudah dapat mencetak jaringan sederhana seperti meniskus ini.
Kandung kemih bioprint juga telah berhasil ditanamkan
dan jaringan cetak telah mempromosikan wajah regenerasi saraf pada tikus.
Peneliti telah membuat jaringan paru-paru, kulit dan tulang rawan,
serta miniatur, versi semi-fungsional dari ginjal, hati, dan jantung.
Namun, mereplikasi lingkungan kompleks biokimia
dari organ utama adalah tantangan curam.
Bioprinting berbasis ekstrusi dapat menghancurkan
persentase yang signifikan dalam tinta jika nosel terlalu kecil,
atau jika tekanan cetak terlalu tinggi.
Salah satu tantangan yang paling berat
adalah cara untuk memasok oksigen dan nutrisi ke semua sel
dalam organ ukuran penuh.
Itulah mengapa sukses terbesar sejauh ini
adalah dengan struktur yang rata atau berlubang--
dan itu mengapa peneliti sibuk mengembangkan cara
untuk memasukkan pembuluh darah ke dalam jaringan dicetak.
Ada potensi luar biasa untuk menggunakan bioprinting
untuk menyelamatkan nyawa dan memajukan pemahaman
terhadap bagaimana organ kita bekerja.
Dan teknologi membuka berbagai kemungkinan yang memusingkan,
seperti mencetak jaringan dengan elektronik yang tertanam.
Bisakah kita suatu hari merancang organ
yang melebihi kemampuan manusia saat ini
atau memberikan diri kita fitur kulit yang tak dapat terbakar?
Seberapa lama kita dapat memperpanjang hidup manusia
dengan mencetak dan mengganti organ kita?
Dan tepatnya siapa-- dan apa--
yang akan memiliki akses kepada teknologi ini
dan hasil menakjubkannya?