TEKNOLOGI percetakan tiga dimensi (3D) yang dikenali sebagai manufaktur aditif berperanan menghasilkan objek fizik dengan teknik lapisan demi lapisan.
Selain digunakan dalam pembuatan objek automotif, fesyen dan binaan, percetakan 3D juga diaplikasi untuk membina tangan atau kaki prostetik mengikut ukuran sebenar pesakit.
Namun seiring peredaran masa, teknologi percetakan 3D bukan saja memberi fokus kepada pembuatan prostetik dalam bidang perubatan, malah membangunkan model organ sebagai alat bantuan persediaan dalam pembedahan rumit dan kekurangan penderma organ.
Dengan menggunakan mesin khusus dipanggil mesin biologi, percetakan itu berupaya mengubah landskap rawatan global menerusi proses mencetak tisu hidup dan organ menggunakan sel manusia.
Proses itu tidak menggunakan plastik, sebaliknya mesin berkenaan mencetak bio-ink atau dakwat bio yang mengandungi campuran sel hidup dan bahan sokongan seperti kolagen.
Mesin berkenaan akan mencetak mengikut lapisan untuk membentuk struktur kulit yang mempunyai liang pori dan saluran darah, khusus bagi menggantikan kulit rosak akibat kebakaran.
Bahkan, syarikat kecantikan turut menggunakan kulit hasil cetakan dakwat bio 3D atau bioprinting untuk menguji keberkesanan produk, sekali gus mengelak ujian pada haiwan.
Menurut laporan portal Medical Device Tech, kaedah itu menarik perhatian selepas mencapai kejayaan besar dalam mencipta struktur tisu hati manusia.
Pada pertengahan tahun lalu, pakar bedah di Universiti Osaka, Jepun berjaya melakukan transplan atau pemindahan hati yang dicetak secara biologi (bio) ke dalam badan seorang pesakit.
Hasil cetakan bio 3D itu telah menghasilkan tisu hati bagi menggantikan bahagian organ rosak, sekali gus menjadi bukti kejayaan secara klinikal.
“Sebelum memulakan operasi (pembedahan), saintis akan mengambil sel pesakit sama ada daripada sel kulit atau darah, sebelum menukarnya menjadi sel stem (iPS cells).
“Sel stem ini kemudian diproses menjadi sel hati (hepatosit), sebelum dicampur dengan bahan gel khas untuk membentuk dakwat bio,” ujarnya.
MENURUT Adam Feinberg daripada Carnegie Mellon University, Pennsylvania, Amerika Syarikat, mesin pencetak biologi akan menyusun sel-sel secara berlapis mengikut struktur anatomi hati yang lengkap dengan saluran darah mikro.
Bagaimanapun, tisu yang dicetak tidak terus dimasukkan ke dalam badan, sebaliknya disimpan di dalam bioreaktor selama beberapa minggu sehingga sel tersebut mula berfungsi seperti hati sebenar (menghasilkan protein dan menapis toksin).
Kemudian, tisu hidup akan dipindahkan ke dalam badan pesakit untuk dicantum dengan hati sedia ada bagi mengambil alih fungsi organ itu secara berperingkat.
“Tisu yang diperbuat daripada sel pesakit mustahil ditolak oleh badan. Hal ini dapat mengelak pesakit daripada mengambil ubat penahan imun sepanjang umur mereka.
“Kegagalan hati merupakan antara penyebab utama kematian di seluruh dunia, namun jumlah penderma hati jauh lebih rendah daripada permintaan.
“Jadi, teknologi pencetakan bio 3D dilihat sebagai alternatif yang berpotensi menyelamatkan nyawa manusia,” ujarnya.
Hati merupakan organ kompleks yang memainkan peranan kritikal dalam metabolisme, penyahtoksikan serta penghasilan protein penting.
Popular Mechanic melaporkan, saintis di Carnegie Mellon University telah dianugerahkan geran jutaan dolar oleh Advanced Research Projects Agency for Health (ARPA-H) untuk membangunkan transplantable bioprinted 3D liver.
Ciptaan dengan teknik Liver Immunocompetent Volumetric Engineering (LIVE) itu tidaklah serupa organ baharu tetapi memberi masa untuk pesakit regenerate hatinya sendiri.
“Matlamatnya untuk mencipta satu tisu hati yang boleh digunakan sebagai alternatif transplan, khususnya untuk hati yang rosak teruk.
“Hati yang dihasilkan mampu bertahan sehingga empat minggu, ia akan memberi masa kepada pesakit untuk generate hati sendiri, dan kemudian dia mungkin tidak perlukan lagi transplan hati dan bolehlah organ yang didermakan orang diberikan kepada pesakit lain,” kata Feinberg.
Penyelidikan terkini menunjukkan kemajuan ketara dalam pembangunan tisu hati cetakan bio 3D. Ia mampu berfungsi dan meniru seni bina mikroskopik organ sebenar termasuk saluran darah kecil untuk membekalkan oksigen serta nutrien kepada tubuh.
Selain pemindahan organ, tisu hati bio 3D juga menawarkan nilai besar dalam penyelidikan farmaseutikal. Hal ini kerana, sejak sekian lama industri ubat-ubatan bergantung kepada ujian kepada haiwan.
Jadi menerusi model hati cetakan bio 3D yang lebih realistik, ia membolehkan ujian ketoksikan dan keberkesanan ubat dilakukan dengan lebih tepat, mengurangkan kos pembangunan ubat serta risiko kegagalan klinikal.
Walaupun manfaatnya jelas, namun cabaran teknikal masih wujud.
Ini memandangkan, mencetak organ yang mampu berfungsi sepenuhnya dalam tubuh manusia memerlukan integrasi sistem vaskular, tindak balas imun terkawal dan keupayaan organ menyesuaikan diri dalam jangka masa panjang.
Setakat ini, kebanyakan kejayaan cetakan bio 3D masih terhad kepada tisu berskala kecil atau organ mini yang dikenali sebagai organoid.
Biarpun teknologi cetakan bio 3D digambarkan sebagai penyelesaian kepada krisis kekurangan penderma organ, namun timbul persoalan sama ada kaedah itu mampu diakses secara meluas oleh masyarakat atau tidak.
Bagaimanapun, penganalisis industri peranti perubatan berpendapat, kos merupakan halangan terbesar dalam merealisasikan penggunaan organ bercetak 3D secara besar-besaran.
Tambahan pula, proses mencetak bio 3D memerlukan peralatan khusus seperti bahan dakwat bio yang mahal, kepakaran teknikal tinggi, namun masih belum mampu mencetak organ manusia dengan memiliki saiz serta fungsi sebenar.
Kesemua faktor itu menyumbang kepada kos pengeluaran yang jauh lebih tinggi berbanding kaedah rawatan konvensional, sekali gus menimbulkan kebimbangan tentang jurang akses antara negara maju dan negara membangun.
Menurut penganalisis industri peranti perubatan dari Jerman, Dr. Lukas Schneider, harga pencetak bio gred penyelidikan yang mampu mencetak tisu manusia dianggarkan bernilai AS$25,000 (RM110,000) hingga AS$1 juta (RM4.4 juta).
“Ini belum termasuk dakwat bio yang merupakan bahan mahal dengan kos boleh mencecah sehingga AS$100,00 (RM440,000) setiap gram bagi bahan biokompatibel (bahan semula jadi atau sintetik) tertentu.
“Anggaran untuk mencetak sel hidup dengan komponen biologi bagi satu struktur organ dianggarkan sekitar AS$280,000 (RM1.2 juta) hingga AS$300,000 (RM1.3 juta).
“Angka ini berbeza dengan kos pembedahan pemindahan hati daripada penderma di hospital sekitar AS$68,000 (RM300,000) hingga AS$113,000 (RM500,000),” katanya dalam Medic.com.
Sementara itu, penjagaan dan proses cetakan bio 3D (perubatan) juga secara teknikal sangat berbeza berbanding mesin cetakan 3D biasa yang digunakan dalam sektor pembuatan (komersial).
Mesin cetak bio 3D menggunakan dakwat bio mengandungi sel hidup, di mana bahan tersebut perlu sentiasa berada dalam keadaan basah agar sel tidak mati.
“Muncung atau nozzle mesin perlu berada pada suhu tepat sekitar 37 darjah Celsius dengan persekitaran bersih seperti bilik bedah untuk mengelak jangkitan kuman pada sel.
“Tekanan nozzle juga tidak boleh terlalu tinggi kerana akan merosakkan sel. Tisu dihasilkan perlu dimasukkan ke dalam bioreaktor iaitu sebuah mesin yang membekalkan oksigen dan nutrien agar sel boleh bercantum,” ujar Schneider.
Bagaimanapun, ada pihak yang yakin bahawa kos rawatan itu akan menurun seiring perkembangan teknologi moden.
Sejarah dalam inovasi perubatan menunjukkan banyak teknologi baharu termasuk pengimejan resonans magnetik (MRI) yang pada awalnya mahal, sebelum menjadi lebih mampu milik.
