Sejarah singkat pencetakan 3D dalam kedokteran

Pencetakan 3D dipelopori oleh Charles W. "Chuck" Hull, yang memiliki ide untuk menggunakan perangkat lunak desain berbantuan komputer untuk membuat objek tiga dimensi. Hull membuat mesin yang menggunakan laser UV untuk mengukir lapisan akrilik menjadi bentuk sebelum menumpuk lapisan untuk membuat objek. Dia mematenkan "alat untuk produksi objek tiga dimensi dengan stereolitografi" pada tahun 1984, menandai kelahiran pencetakan 3D.

Dalam tiga dekade sejak itu, pencetakan 3D telah menemukan aplikasi di seluruh industri, termasuk perawatan kesehatan. Karena pencetakan 3D menjadi lebih maju dan lebih mudah diakses secara ekonomis, aplikasi medisnya terus meluas. Pencetakan 3D bahkan dapat dikreditkan dengan beberapa kemajuan terkini kedokteran yang paling mengesankan, termasuk jaringan vaskular cetak 3D, perangkat prostetik, dan tulang, serta banyak perangkat medis, termasuk panduan bedah, alat pacu jantung, dan banyak lagi.

Bagaimana pencetakan 3D membantu mengubah layanan kesehatan

Industri kesehatan adalah salah satu pengadopsi awal teknologi pencetakan 3D. Pada akhir 1990-an dan awal 2000-an, pencetakan 3D digunakan untuk memproduksi implan gigi dan prostetik khusus, bahkan Charles Hull yang mengaku tidak pernah mengantisipasi efek pencetakan 3D pada kedokteran. Sejak itu, aplikasi medis teknologi telah berkembang pesat, khususnya dalam setengah dekade terakhir.

Karena pencetakan 3D gesit, memungkinkan untuk iterasi dan perubahan yang cepat, ini secara unik cocok untuk produk seperti prosthetics dan implan gigi, yang menuntut kustomisasi tinggi dan produksi volume rendah. Misalnya, Coapt, perusahaan berbasis di Chicago yang memproduksi sistem pengenalan pola myoelectric untuk prostesis ekstremitas atas, menggunakan teknologi manufaktur aditif untuk membuat lengan prostetik yang sepenuhnya responsif, yang disesuaikan dengan biologi setiap pasien.

Pencetakan 3D juga menawarkan potensi untuk mengubah bidang kedokteran lainnya, khususnya ortopedi. Dengan pencetakan 3D, ahli bedah ortopedi dapat membuat struktur yang meniru biologi pasien dengan sempurna, yang suatu hari nanti dapat membantu menghilangkan ketidaknyamanan dan degradasi yang terkait dengan implan tulang buatan “satu ukuran cocok untuk semua”. Sementara tulang yang dicetak 3D tidak digunakan secara klinis secara teratur, keberhasilan beberapa implan yang menjadi berita utama telah menunjukkan kemajuan dan janji teknologi.

Ke mana kita akan pergi:biomaterial cetak 3D

Sementara perangkat bio cetak 3D seperti prostetik dan tulang telah dicoba, diuji, dan dipraktikkan, batas berikutnya dalam pencetakan 3D medis, perangkat mimetik organik, tetap ada di depan mata. Pada awal 2000-an, tim peneliti di Rumah Sakit Anak Boston berhasil membuat kantung pengganti kolagen dan polimer sintetis dengan tangan menggunakan metode konstruksi yang disebut "scaffolding." Mereka melapisi perancah dengan sel-sel dari pasien percobaan, memungkinkan mereka untuk tumbuh menjadi organ yang berfungsi. Tujuh tahun setelah organ ditanamkan, semua pasien percobaan tetap dalam kesehatan yang baik.

Sayangnya, membangun organ dengan cara ini tidak hanya sangat mahal, tetapi juga sangat memakan waktu. Mencari cara yang lebih sedikit memakan waktu dan lebih mudah ditiru untuk memproduksi organ sintetis, seorang peneliti bernama Dr. Anthony Atala mendirikan Wake Forest Institute for Regenerative Medicine (WFIRM) pada tahun 2004. Segera setelah itu, peneliti WFIRM mulai bereksperimen dengan manusia sintetis pencetakan 3D. organ, akhirnya mengembangkan mesin yang mampu mencetak organ dan jaringan secara konsisten untuk digunakan dalam uji klinis.

Namun, terlepas dari keberhasilan relatif tulang sintetis, organ cetak 3D masih jauh dari siap untuk penggunaan klinis. Kesenjangan antara organ sintetis eksperimental dan yang layak secara klinis mungkin terletak pada tingkat sel; itulah mengapa para peneliti mencoba menerapkan pencetakan 3D ke sel hidup, mereplikasi jaringan manusia. Pada tahun 2019, tim peneliti Brasil berhasil membuat bioprint "organoid" yang menjalankan semua fungsi hati manusia, termasuk membangun protein, menyimpan vitamin, dan mengeluarkan empedu.

Hati mini ini belum siap untuk transplantasi, tetapi banyak ahli percaya bahwa, segera setelah kita berhasil mereplikasi jaringan manusia melalui pencetakan 3D, jalan untuk menciptakan organ manusia yang berfungsi penuh akan dibersihkan — dan obat-obatan akan selamanya berubah.

Masa depan pencetakan 3D medis

Sulit untuk melebih-lebihkan potensi bahwa pencetakan 3D harus mengubah perawatan kesehatan. Karena teknologi manufaktur aditif menjadi lebih mudah diakses dan lebih terjangkau, inovasi medis yang berarti tampaknya lebih dapat dicapai daripada sebelumnya — dan semakin jelas bahwa layanan pencetakan 3D akan memainkan peran penting dalam merevolusi kedokteran pada dekade berikutnya dan seterusnya.

Dibuat sesuai permintaan, pencetakan 3D memungkinkan peneliti medis membuat suku cadang dalam jumlah kecil untuk aplikasi khusus — dan berputar dengan cepat saat kebutuhan baru muncul, seperti dalam kasus pandemi COVID-19.

Namun, memanfaatkan teknologi pencetakan 3D — memilih bahan yang tepat, proses yang paling efektif, dan alur kerja terbaik — bisa jadi sulit. Dengan bermitra dengan para ahli di Fast Radius, Anda dapat merasa tenang mengetahui bahwa kami akan bekerja dengan Anda selama setiap fase proses desain, pembuatan prototipe, produksi, dan pemenuhan. Kami akan memastikan bahwa setiap desain dioptimalkan untuk manufaktur dan bahwa pilihan bahan dan metode produksi Anda selaras dengan kebutuhan spesifik Anda. Siap untuk memulai? Hubungi kami hari ini.