Dari Invenensi ke Inovasi: Evolusi Cetak 3D dalam Kedokteran
Cetak 3D diperkenalkan oleh Charles W. “Chuck” Hull, yang gagasan untuk menggunakan perangkat lunak desain berbantu komputer untuk menciptakan objek tiga dimensi. Hull membuat mesin yang menggunakan laser UV untuk menggaris lapisan akrilik ke dalam bentuk sebelum menumpuk lapisan untuk membangun objek. Ia mematenkan “apparatus for production of three-dimensional objects by stereolithography” pada 1984, yang menandai kelahiran cetak 3D.
Dalam tiga dekade sejak itu, cetak 3D telah menemukan aplikasi di berbagai industri, termasuk kesehatan. Seiring cetak 3D menjadi lebih canggih dan lebih terjangkau secara ekonomis, aplikasi medisnya terus melebar. Cetak 3D bahkan dapat dikreditkan dengan beberapa kemajuan terbaru paling mengesankan dalam kedokteran, termasuk jaringan vaskular cetak 3D, alat protetik, dan tulang, serta sejumlah peralatan medis, termasuk panduan bedah, pacemaker, dan lebih banyak.
Bagaimana Cetak 3D telah membantu transformasi kesehatan
Industri kesehatan adalah salah satu pengguna awal teknologi cetak 3D. Sejak akhir tahun 1990-an dan awal 2000-an, cetak 3D telah digunakan untuk memproduksi implant gigi dan proteksi kustom, yang mengejutkan bahkan Charles Hull, yang mengakui tidak pernah memperkirakan efek cetak 3D pada kedokteran. Sejak itu, aplikasi medis teknologi ini telah berevolusi secara signifikan, terutama dalam setengah dekade terakhir.
Karena cetak 3D cepat, yang memungkinkan iterasi dan perubahan cepat, ini sangat cocok untuk produk seperti proteksi dan implant gigi, yang memerlukan kustomisasi tinggi dan produksi volume rendah. Misalnya, Coapt, perusahaan berbasis Chicago yang memproduksi sistem pengenalan pola mioelektrik untuk proteksi anggota atas, menggunakan teknologi manufaktur aditif untuk membangun lengan proteksi yang sepenuhnya responsif, disesuaikan dengan biologi setiap pasien.
Cetak 3D menawarkan potensi untuk mengubah bidang medis lainnya, juga, terutama ortopedi. Dengan cetak 3D, bedah ortopedi dapat menciptakan struktur yang meniru biologi pasien secara sempurna, yang suatu saat mungkin membantu dalam menghilangkan ketidaknyamanan dan degradasi yang terkait dengan implant tulang buatan “one size fits all”. Sementara tulang cetak 3D belum dalam penggunaan klinis reguler, keberhana beberapa implant yang membuat berita telah menunjukkan kemajuan dan janji teknologi ini.
Ke mana kita pergi: Biomaterial Cetak 3D
Sementara bio-perangkat cetak 3D seperti proteksi dan tulang telah dicoba, diuji, dan diterapkan, perbatasan berikutnya dalam cetak 3D medis, perangkat mimetik organik, masih di depan mata. Pada awal 2000-an, tim peneliti di Boston Children’s Hospital berhasil membangun kandungan pengganti dari kolagen dan polimer sintetik secara tangan menggunakan metode konstruksi yang disebut “scaffolding”. Mereka berlapis scaffolds dengan sel dari pasien percobaan, yang memungkinkan tumbuh menjadi organ yang berfungsi. Tujuh tahun setelah organ diimplantasi, semua pasien percobaan tetap dalam kesehatan yang baik.
Sayangnya, membangun organ dengan cara ini tidak hanya sangat mahal, namun juga sangat memakan waktu. Mencari cara yang lebih tidak memakan waktu dan lebih mudah direplikasi untuk memproduksi organ sintetik, seorang research fellow bernama Dr. Anthony Atala mendirikan Wake Forest Institute for Regenerative Medicine (WFIRM) pada 2004. Segera setelah itu, peneliti WFIRM mulai bereksperimen dengan cetak 3D organ manusia sintetik, akhirnya mengembangkan mesin yang mampu secara konsisten mencetak organ dan jaringan untuk digunakan dalam uji klinis.
Namun, meskipun keberhasilan relatif tulang sintetik, organ cetak 3D masih jauh dari siap untuk penggunaan klinis. Jarak antara organ sintetik eksperimental dan organ yang viable klinis mungkin terletak pada tingkat sel; itulah mengapa peneliti mencoba menerapkan cetak 3D pada sel hidup, mereplikasi jaringan manusia. Pada 2019, tim peneliti Brasil berhasil bioprint “organoid” yang melakukan semua fungsi hati manusia, termasuk membangun protein, menyimpan vitamin, dan mengeluarkan empedu.
Hati mini ini belum siap untuk transplantasi, namun banyak pakar percaya bahwa, segera kita dapat dengan sukses mereplikasi jaringan manusia melalui cetak 3D, jalan menuju penciptaan organ manusia yang sepenuhnya berfungsi akan terbuka — dan kedokteran akan selamanya berubah.
Masa depan cetak 3D medis
Sulit untuk menyangkal potensi yang dimiliki cetak 3D untuk mengubah kesehatan. Seiring teknologi manufaktur adatif menjadi lebih dapat diakses dan lebih terjangkau, inovasi medis yang bermakna tampak lebih tercapai dari sebelumnya — dan semakin jelas bahwa layanan cetak 3D akan memainkan peran penting dalam merevolusi kedokteran dalam dekade mendatang dan seterusnya.
Siap untuk manufaktur sesuai permintaan, cetak 3D memungkinkan peneliti medis untuk menciptakan volume kecil bagian untuk aplikasi spesifik — dan beralih cepat saat kebutuhan baru muncul, seperti dalam kasus pandemi COVID-19.
Namun, memanfaatkan teknologi cetak 3D — memilih bahan yang tepat, proses yang paling efektif, dan alur kerja terbaik — dapat sulit. Dengan bekerjasama dengan pakar Fast Radius, Anda dapat tenang karena kami akan bekerja dengan Anda selama setiap fase desain, prototipe, produksi, dan pemenuhan. Kami akan memastikan setiap desain dioptimalkan untuk manufaktur dan bahwa pilihan bahan serta metode produksi Anda selaras dengan kebutuhan spesifik Anda. Siap memulai? Hubungi kami hari ini.
