...

Janji Bioprinting 3D: Mempelopori Pembuatan Jaringan Non-Sintetis, Transplantasi Bedah Jantung Terbuka, dan Banyak Lagi

Bioprinting 3D

Daftar Isi

Artikel ini berfokus pada inovasi yang berkembang pesat yang dikenal sebagai bioprinting 3D dan bagaimana inovasi ini dapat memecahkan masalah kekurangan organ dengan membuat jaringan dan organ tersedia sesuai permintaan. Cari tahu semua yang perlu Anda ketahui tentang latar belakang teknologi ini, teknik partikulat yang digunakan dalam bioprinting, dan perkembangan terbaru dalam bidang ini yang berlaku untuk, pengobatan regeneratif, penelitian dan pengembangan obat, dan transplantasi. Juga dieksplorasi prospek masa depannya untuk mengubah perawatan pasien secara global.

Terobosan Bioprinting: Jaringan dan Organ Fungsional Bioprinting 3D

Bioprinting 3D

Bioprinting 3D adalah teknologi yang relatif baru namun berkembang pesat. Teknologi ini dianggap sebagai alat utama yang memungkinkan untuk pengobatan regeneratif, rekayasa jaringan, dan transplantasi organ. Berdasarkan teknik manufaktur aditif, bioprinting memungkinkan fabrikasi jaringan dan organ manusia yang fungsional dengan menempatkan sel dan molekul bioaktif secara berlapis-lapis. Terobosan ini menawarkan solusi penting bagi krisis kekurangan organ yang terus meningkat.
Dalam kondisi yang paling canggih, Bioprinting 3D dapat merevolusi perawatan pasien dengan menyediakan organ pengganti yang disesuaikan dengan permintaan. Artikel ini mengeksplorasi perkembangan teknologi, metodologi, kemajuan terkini, dan arah penelitian di masa depan. Artikel ini juga menyoroti dunia nyata medis aplikasi dalam pengembangan obat, pembedahan, dan transplantasi.

Sejarah Bioprinting

Bioprinting 3D ditemukan pada akhir tahun 1980-an. Awal mula bioprinting dimulai pada tahun 1988 ketika kemampuan printer inkjet terbukti dalam menyimpan sel hidup. Hal ini menjadi dasar bagi penciptaan model bioprinting yang lebih baik dan lebih kompleks.

Organ yang Dicetak Pertama Kali

Anthony Atala dari Wake Forest University berhasil menanamkan organ buatan pertama yaitu kandung kemih manusia, melalui bioprinting mikroekstrusi. Hal ini berguna untuk membuktikan bahwa struktur sedetail jaringan dan organ tubuh manusia dapat dibangun berlapis-lapis melalui sel, biomaterial, dan faktor pertumbuhan.

Kemajuan Terkini dalam Teknologi Bioprinting

Dalam artikel berikut ini, perkembangan terbaru dalam teknologi bioprinting akan dibahas. Dalam beberapa tahun terakhir, teknologi bioprinting telah berkembang sangat pesat. Saat ini, teknologi ini mampu mencetak jaringan seukuran manusia, organ dan model penyakit yang layak. Berikut ini adalah beberapa perkembangan yang paling menarik:

Mencetak Hati dan Pancake

Pada tahun 2019, para ilmuwan mencetak salah satu organ paling kompleks - jantung seukuran kelinci dengan pembuluh darah. Secara terpisah, sebuah tim mengembangkan pankreas buatan pertama yang sepenuhnya menggunakan beberapa jenis sel. Hal ini dapat membantu mengobati diabetes.

Model yang Disesuaikan

Dalam bioprinting, seorang ilmuwan dapat mencetak sampel jaringan termodulasi yang kemudian dapat digunakan dalam pengujian obat atau penelitian penyakit. Satu kelompok mencoba yang sebenarnya Dicetak 3D tumor untuk melacak perkembangan kanker. Mereka juga menggabungkan organ bioprint dengan sistem fabrikasi mikro yang dikenal sebagai organ pada chip yang digunakan untuk meniru perkembangan penyakit dalam tubuh manusia.

Biomaterial Baru

Dengan mengeksplorasi biomaterial baru, resolusi telah meningkat. Satu studi menggunakan hidrogel khusus berdasarkan polivinil alkohol untuk mencetak hati mini dengan berbagai jenis sel. "Bioinks" baru ini akan mendukung pencetakan organ yang kompleks dengan ketepatan yang lebih tinggi.

Singkatnya, teknologi bioprinting 3D telah berkembang pesat dalam beberapa tahun terakhir. Mencetak jaringan fungsional seukuran manusia dan model penyakit membawa janji pengobatan regeneratif lebih dekat dengan kenyataan. Perkembangan lebih lanjut akan membantu mengubah perawatan kesehatan.

Kekurangan Organ Donor Global yang Terus Berlanjut

Meskipun demikian, permintaan untuk transplantasi organ jauh lebih besar daripada pasokan organ donor secara global. Saat ini terdapat lebih dari 100.000 orang dalam daftar tunggu di Amerika Serikat yang menunggu organ tubuh seperti ginjal, hati, atau jantung; namun sel punca berpotensi menghilangkan kesempatan ini. Setiap hari 20 pasien meninggal dunia karena kurangnya staf di lembaga-lembaga yang menghadapi kelangkaan.

Kesenjangan yang Melebar Antara Pasokan dan Permintaan

Dalam beberapa dekade terakhir, kesenjangan ini telah melebar secara drastis sementara potensi transplantasi organ telah berkembang pesat. Kebutuhan transplantasi telah meningkat sebesar 7% setiap tahun dalam 20 tahun terakhir. Dengan demikian, meskipun ada kampanye kesadaran publik yang gencar tentang mobilisasi donor yang sudah meninggal, sumber organ hampir tetap stagnan pada orang yang sudah meninggal. Namun, hanya 147 ribu transplantasi yang dilakukan pada tahun 2021 untuk memenuhi permintaan klinis yang sangat besar.

Organ yang dicetak secara bioprint: Sebuah Solusi Potensial

Organ Bioprinted

Para ilmuwan yang memahami masalah yang sedang berlangsung tentang kelangkaan organ tubuh telah mempercayakan bahwa teknologi bioprinting 3D dapat bertindak sebagai solusi untuk krisis tersebut dengan memprioritaskan organ tubuh buatan berdasarkan pesanan. Jika bioprinting dikembangkan untuk implantasi manusia, maka akan menjadi suatu keharusan untuk menghindari penggunaan donor dan daftar tunggu.

Transplantasi yang Dipersonalisasi Mengurangi Penolakan

Transplantasi yang dipersonalisasi juga mengurangi kasus penolakan Berikut ini adalah ringkasan metode yang digunakan dalam penelitian:. Karena ini akan melibatkan pencetakan organ pengganti dari sel pasien sendiri, maka penolakan transplantasi dapat dikurangi. Ini adalah keuntungan yang sangat signifikan dibandingkan transplantasi organ konvensional yang menuntut pasien untuk menjalani imunosupresi seumur hidup. Organ yang dibuat khusus juga dapat diharapkan bertahan lebih lama di dalam tubuh.

Implan Manusia Pertama yang Berhasil

Pertama kali organ bioprint digunakan untuk transplantasi adalah pada tahun 1999 ketika Dr. Anthony Atala melakukan pembedahan perancah kandung kemih yang diproduksi dengan menggunakan sel-sel dari tubuh pasien. Meskipun kemajuan yang pasti masih ditunggu, para ilmuwan berharap bahwa cetakan jaringan hati, jantung, ginjal, dan organ lainnya dapat dicoba dengan aman di dalam tubuh manusia setidaknya dalam sepuluh tahun ke depan.

Mengurangi Kematian yang Dapat Dicegah

Jika terbukti efektif, organ yang dicetak dengan teknologi 3D dapat menjadi solusi bagi lebih dari 20 kematian yang terjadi setiap hari di Amerika Serikat akibat kegagalan organ. Produksi komponen biologis sesuai permintaan dapat membuat bioprinting menyelamatkan ribuan orang yang meninggal karena menunggu transplantasi, tetapi tidak menerima organ yang mereka butuhkan.

Singkatnya, kekurangan organ yang terus-menerus menggarisbawahi kebutuhan mendesak akan solusi regeneratif. Teknologi bioprinting menjanjikan untuk mengubah transplantasi dengan mengatasi ketergantungan pada donor.

Biomaterial Khusus untuk Bioprinting 3D yang Kompleks

Penggunaan jaringan dan organ melalui 3D bio printing sangat difasilitasi oleh penggunaan biomaterial yang optimal yang biasa disebut sebagai bio ink. Hidrogel yang direkayasa seperti itu harus memungkinkan kelangsungan hidup sel selama proses bersama dengan pengendapan lapis demi lapis selama proses proses pencetakan.

Kategori Biopolimer

Beberapa polimer alami yang sudah dikenal adalah alginat, polimer yang diekstrak dari rumput laut; gelatin yang berasal dari kolagen; asam hialuronat dan kolagen itu sendiri. Di antara yang terakhir, Polietilen glikol (PEG), Polylactic-co-glycolic acid (PLGA) atau Poliuretan (PU) yang dapat terurai secara hayati adalah yang paling umum digunakan. Polimer komposit memiliki karakteristik yang menguntungkan dari polimer biologis dan sintetis.

Eksipien Parteck untuk Bioprinting yang Andal

Produsen eksipien terkemuka, Parteck, menawarkan serangkaian aditif yang biokompatibel dan sesuai dengan GMP untuk bioink. Polivinil alkohol (PVOH) mereka seperti MXP menunjukkan stabilitas panas yang memungkinkan pencetakan berbasis lelehan. Kadar sorbitol dan manitol meningkatkan kelarutan pada suhu kamar. Meglumine membantu mengatasi tantangan dengan counterion, tingkat pH dan kelarutan.

Formulasi yang Dapat Disesuaikan

Portofolio Parteck memungkinkan para insinyur untuk menyesuaikan bioink dan matriks kultur 3D. Produk seperti poloxamers memberikan stabilitas dalam kondisi printer. Kalsium karbonat telah terbukti efektif untuk mengontrol porositas perancah setelah pengendapan. Dengan demikian, eksipien mereka mendukung alur kerja manufaktur aditif multi-langkah yang andal.

Eksipien Fungsional Memfasilitasi Produk Kombinasi

Eksipien Fungsional Memfasilitasi

Dengan prospek kombinasi obat-perangkat yang dicetak 3D, eksipien fungsional memainkan peran penting. Tingkatan povidone Parteck memfasilitasi profil pemuatan dan pelepasan obat. Seiring dengan kemajuan manufaktur aditif untuk menghasilkan terapi, produk yang sesuai dengan GMP dan keahlian formulasi Parteck akan terus membantu pengembang dalam mencetak jaringan, organ, dan produk kombinasi yang hidup dengan aman.

Singkatnya, biomaterial dan eksipien khusus sangat penting untuk memajukan bidang bioprinting 3D. Perusahaan yang menyediakan eksipien berkualitas tinggi yang disesuaikan membantu mengoptimalkan bioink dan memaksimalkan ketepatan cetak untuk konstruksi makhluk hidup yang kompleks.

Obat yang Dipersonalisasi dengan Organ yang Dicetak

Salah satu aplikasi yang menjanjikan adalah organ bioprint yang disesuaikan dengan anatomi pasien dan sel dewasa mereka sendiri. Pendekatan yang dipersonalisasi ini dapat merevolusi transplantasi dengan menghindari obat penekan imun dengan menghilangkan risiko penolakan. Hal ini juga dapat mengatasi kelainan yang lebih baik daripada donor satu ukuran untuk semua.

Pelatihan Bedah dan Bantuan Perencanaan

Para profesional medis telah mengadopsi model jaringan bioprint untuk tujuan pendidikan dan pra-bedah. Struktur anatomi yang kompleks memungkinkan peserta pelatihan untuk melatih prosedur melalui simulasi yang realistis. Dokter bedah dapat memvalidasi rencana dengan berlatih pada replika organ yang dicetak sebelum mengoperasi pasien. Hal ini meningkatkan hasil.

Mempercepat Penemuan Obat melalui Skrining dengan Hasil Lebih Tinggi

Jaringan manusia yang dicetak secara bioprint memungkinkan metode yang lebih hemat biaya dan lebih cepat untuk mengevaluasi keamanan dan kemanjuran obat dibandingkan dengan pengujian pada hewan secara tradisional. Para peneliti dapat mencetak beberapa organ dan model spesifik penyakit untuk menyaring ribuan senyawa secara bersamaan.

Hasil yang relevan dengan manusia dari Chip Organ

Dengan mengintegrasikan tisu cetak pada chip mikrofluida, interaksi multi organ yang kompleks yang memengaruhi metabolisme obat dapat direplikasi. Pendekatan "body-on-a-chip" ini menghasilkan data yang relevan bagi manusia untuk mengidentifikasi efek toksik dan efek yang menguntungkan di awal proses pengembangan.

Mengurangi Ketergantungan pada Model Hewan

Seiring dengan perkembangan bioprints yang mampu mereplikasi fungsi organ tubuh secara penuh, bioprints dapat membatasi penggunaan subjek hewan hidup dalam penelitian tertentu. Para peneliti saat ini mengandalkan model kulit dan paru-paru yang dicetak 3D untuk mempelajari pemodelan penyakit, pengobatan yang dipersonalisasi, dan toksikologi. Perkembangan lebih lanjut diharapkan dapat mengurangi permintaan hewan.

Singkatnya, bioprinting 3D menyediakan solusi rekayasa jaringan dan regeneratif di seluruh cakupan yang luas aplikasi medis. Potensinya untuk memungkinkan perawatan yang dipersonalisasi, meningkatkan pendidikan dan mempercepat penelitian menjamin pengembangan yang berkelanjutan.

Mewujudkan Janji Manufaktur Organ Sesuai Permintaan

Meskipun kemajuan yang signifikan telah dicapai, beberapa tantangan teknis masih harus diatasi untuk penggunaan klinis organ bioprinted secara luas. Dengan upaya yang berkelanjutan, para ilmuwan bekerja untuk mewujudkan janji penuh dari bidang transformatif ini.

Meningkatkan Ketepatan dan Pematangan Cetakan.

Penelitian di masa depan bertujuan untuk meningkatkan resolusi dan menumpuk beberapa jenis sel dalam arsitektur 3D yang kompleks yang meniru organ asli. Pengembangan biomaterial dan sistem "inkubasi" organ dapat memfasilitasi pengembangan dan pematangan jaringan secara in vitro.

Memvalidasi Fungsionalitas dalam Uji Coba Praklinis

Seiring dengan semakin relevannya konstruksi yang dicetak secara fisiologis, penelitian jangka panjang pada hewan akan mengevaluasi engraftment, vaskularisasi, respons obat, dan fungsi organ secara keseluruhan. Uji coba praklinis yang berhasil akan membuka jalan bagi implan manusia awal.

Menyesuaikan Bioprinting untuk Organ Individu

Proses bioprinting yang berbeda dapat mengoptimalkan komposisi dan geometri sel yang unik dari setiap organ. Struktur mikro ginjal yang kompleks menimbulkan tantangan yang berbeda dengan otot lurik jantung, sehingga memacu solusi yang spesifik untuk jaringan.

Standardisasi Manufaktur dan Peraturan

Menyepakati standar untuk bioprinting yang dapat direproduksi, terukur, dan memvalidasi keamanan/kemanjuran akan menanamkan kepercayaan regulasi untuk terjemahan klinis yang luas. Upaya kolaborasi internasional dapat mempercepat proses ini.

Dengan kemajuan yang terus berlanjut, organ bioprint 3D yang dipersonalisasi dapat mengubah transplantasi secara global dengan mengatasi kekurangan dalam beberapa dekade mendatang. Penerapannya menjanjikan untuk meningkatkan perawatan pasien.

Standardisasi Manufaktur dan Peraturan

Kesimpulan

Bioprinting 3D telah berkembang secara signifikan dan menghadirkan solusi yang menjanjikan untuk krisis kekurangan organ global. Meskipun masih ada tantangan seperti vaskularisasi dan pematangan jaringan, kemajuan teknologi dalam rekayasa perancah, sel punca, dan bioink mendorong kemajuan. Dalam 10-15 tahun ke depan, organ bioprint yang dipersonalisasi dapat mengubah transplantasi dan pengobatan regeneratif, menawarkan pasokan jaringan dan organ yang menyelamatkan jiwa yang berlimpah.

Pertanyaan Umum

T: Bagaimana cara kerja bioprinting 3D?

Pencetakan 3D perlu melapisi bioink, sementara bioink mengandung sel hidup, faktor pertumbuhan, dan berbagai biomaterial. Metode yang berbeda, termasuk inkjet, bioprinting berbantuan laser, dan sistem berbasis ekstrusi menempatkan bioink pada posisi yang tepat untuk mengembangkan perakitan 3D jaringan hidup.

T: Jenis jaringan apa saja yang dapat dicetak secara bioprint?

Rekayasa jaringan telah dilakukan pada berbagai jenis jaringan seperti kulit, tulang, pembuluh darah, jantung dan organ-organ sederhana termasuk ginjal, hati. Penelitian dilakukan pada bentuk yang lebih rumit seperti katup jantung yang berfungsi secara universal dan mungkin dalam waktu dekat seluruh organ fungsional dalam konteks yang tepat.

T: Kapan organ yang dicetak 3D akan tersedia untuk transplantasi?

Ada beberapa jaringan yang sedang diuji dalam uji coba klinik sekarang meskipun ada beberapa jaringan dasar... Organ miniatur yang lebih kompleks masih 5-10 tahun lagi. Organ transplantasi yang dikembangkan sepenuhnya dengan sistem vaskular mungkin tersedia dalam 10-15 tahun sambil menunggu persetujuan regulasi dan validasi klinis pada penelitian pada hewan dan manusia. Upaya standardisasi akan memengaruhi jadwal penerjemahan.

Bagikan Postingan Ini

Siap Meningkatkan Proyek Anda?

Hidupkan Desain Anda dengan Mesin MXY

Rasakan pengalaman rekayasa presisi dengan MXY Machining. Dari prototipe yang terperinci hingga produksi bervolume besar, kami hadir untuk mengubah konsep Anda menjadi kenyataan. Hubungi kami hari ini untuk mendiskusikan kebutuhan proyek Anda!

Artikel dan Wawasan Terkait

Tingkatkan pengetahuan Anda dan dapatkan informasi terbaru dengan koleksi artikel dan tulisan kami yang komprehensif. Setiap artikel dikurasi dengan cermat agar sesuai dengan minat spesifik Anda, menawarkan wawasan dan pembaruan yang selaras dengan kebutuhan industri Anda.

id_IDBahasa Indonesia
Isi Formulir Detail Ini