Pembuluh Darah Artifisial Dari Printer 3D

Produknya dapat digunakan pada bypass bedah jantung atau mengganti pembuluh darah yang rusak pada organ tubuh lainnya. Prosedurnya sudah dikenal dari teknik produksi industri, yang disebut “Rapid Prototyping“. Tapi tinta yang digunakan, khusus dikembangkan untuk keperluan tsb, dan dibuat dari molekul gula rantai panjang serta protein. Setelah melewati reaksi fotokimia menggunakan pancaran laser, rangka pembuluh darah buatan itu siap digunakan.

Lima lembaga di Institut Fraunhofer, sejak beberapa tahun terakhir mengembangkan dan memantapkan metodenya. Kini pengembangannya sudah memasuki tahapan akhir dan siap diujicoba pada bintang percobaan. Model yang dipertunjukkan di Institut Fraunhofer Stuttgart berupa pembuluh darah berdiameter sebesar jempol tangan setinggi 40 sentimeter. Di dalam pembuluh darah model tsb dipasang rangkaian lampu berwana merah, yang menggambarkan jalur-jalur pembuluh darah kapilar. Namun pada printer laser tiga dimensi khusus, dicetak pembuluh darah buatan tiga dimensi seukuran aslinya.

Dr. Günter Tovar pimpinan proyek “BioRap“ dari Institut Fraunhofer untuk rekayasa interfacial dan bioteknologi-IGB di Stuttgart menjelaskan : “Dari modelnya kita dapat melihat, target apa yang kami kejar. Kami ingin membuat pembuluh darah artifisial, akan tetapi hanya struktur pendukung di dalam pembuluhnya. Kami membuatnya dari material sejenis bioplastik. Pada akhirnya, pembuluh darah artifisial itu dapat dicangkokkan, seperti implant yang identik dengan organ tubuh sendiri.“

Biokompatibel

Struktur rangka pembuluh darah buatan itu terdiri dari rantai panjang molekul gula serta protein. Untuk mendapatkan tinta biologi yang sesuai bagi pembuatan struktur rangka tsb, para ilmuwan dari Institut Fraunhofer melakukan penelitian selama bertahun-tahun. Cairan khusus bio-kompatibel itu tembus pandang, dan dapat diproses cetak seperti tinta biasa. Tapi jika ditembak dengan denyut sinar laser, lewat proses fotokimia cairan itu akan mengeras.

Dr. Tovar menjelaskan lebih lanjut : “Material artifisial ini benar-benar multifungsi. Di satui sisi, materialnya harus mengeras seperti plastik. Dalam kasus ini, reaksi menjadi plastik dipicu sinar laser. Di sisi lainnya, produk rekayasa ini, dalam tubuh harus berfungsi seperti material biologis. Bagi kami ini merupakan tugas sulit.“

Proses pencetakan tiga dimensi pembuluh darah buatan itu rumit dan lama. Dua komponen cairan mula-mula membentuk cetakan dua dimensi, berupa cincin berdiameter seukuran pembuluh darah, pada sebuah pelat gelas. Kemudian dipancarkan impuls laser agar cetakannya mengeras lewat reaksi fotokimia. Demikian dilakukan berulangkali, hingga terbentuk lapisan tiga dimensi. Untuk membuat pembuluh darah setinggi satu sentimeter, diperlukan waktu pencetakan dan impuls laser selama tiga jam.

Keunggulan materi tinta cetak khusus yang ditemukan para ilmuwan dari Institut Fraunhofer itu adalah, produk yang tercipta juga tetap fleksibel. Artinya, pembuluh darah buatan itu amat mirip pembuluh darah biologis yang asli. “Dengan itu kami membuat struktur rangka artifisial dengan teknologi canggih. Setelah itu, sel pasien sendiri dapat dicangkokkan pada rangka ini dan tumbuh. Jika semuanya berfungsi secara ideal, terbentuk jaringan hibrida. Sebuah campuran yang terbentuk dari rangka sintetis dengan sel tubuh pasien sendiri. Pada akhirnya, implant yang seperti identik dengan bagian tubuh sendiri itu, dapat dicangkokkan,“ papar Dr.Tovar

Bioreaktor Imbuhan Sel Induk

Proses untuk menumbuhkan sel pasien sendiri pada rangka pembuluh darah artifisial, dilakukan di dalam bioreaktor kecil di luar tubuh pasien. Para peneliti menempelkan sel induk dari sum-sum tulang belakang ke pembuluh darah artifisial itu. Dalam bioreaktor sel induk berkembang menjadi sel dinding pembuluh darah dan membentuk permukaan tertutup. Jika sudah terbentuk secara sempurna, pembuluh darahnya dapat dicangkokkan, misalnya dalam operasi bypass.

Dr. Günter Tovar dari Institut Fraunhofer untuk rekayasa interfacial dan bioteknologi-IGB di Stuttgart menjelaskan, saat ini terdapat prosedur baku, untuk mengambil potongan pembuluh darah balik pasien sendiri. Tapi seringkali pembuluh darah balik ini tidak berfungsi optimal. Jika terdapat varian sintetis yang ditumbuhi sel tubuh pasien sendiri, hal itu merupakan langkah kemajuan cukup besar. Diharapkan printer tiga dimensi pencetak pembuluh darah itu dapat dimanfaatkan secara meluas dalam waktu 10 tahun mendatang.

Michael Engel/Agus Setiawan

Editor : Luky Setyarini