Membuat Pembuluh Darah, Ini Teknologinya

Sekali sukses memproduksi jaringan yang dapat memelihara sistem pembuluh darah, pencetakan struktur jaringan besar lebih mungkin diwujudkan.

Impian masa depan telah menjadi subyek penelitian selama beberapa tahun. Sekarang para ilmuwan dapat menghasilkan berbagai tipe jaringan yang diinginkan.

Skandal transplantasi organ yang pernah terjadi di Jerman hanya memperburuk permasalahan. Menurut German Organ Transplation Foundation (DSO), jumlah organ donor pada pertengahan 2013 telah ditolak lebih dari 18 persen dibandingkan dengan periode yang sama tahun 2014. Pada saat yang sama, diperkirakan permintaan pada tahun-tahun berikutnya terus naik. Maklum, manusia terus menua sedangkan bidang kedokteran transplantasi terus maju pesat.

Banyak penyakit kritis yang sukses ditangani saat ini dengan mengganti sel, jaringan atau organ. Pemerintah, industri, dan institusi penelitian telah bekerja keras beberapa waktu lalu untuk meningkatkan metode dan prosedur untuk produksi jaringan secara artifisial. Cara ini merupakan jalan agar kesenjangan suplai dapat ditutup.

Satu teknologi mungkin memikul sebuah peran penentu dalam usaha itu dan yang satu lagi familiar kita kenal di kantor , dan sesuatu yang lain sebagian besar dari kita tidak langsung terpikir dengan produksi jaringan artifisial: printer inkjet. Para ilmuwan di Fraunhofer Institute for Imterfacial Engineering and Biotechnology (IGB) di Stuttgart, Jerman,  telah sukses mengembangkan bio-ink yang cocok untuk teknologi percetakan  ini.

Cairan transparan tersebut terdiri atas komponen dari matriks jaringan alami dan sel hidup. Substansinya berdasar pada sebuah material biologis terkenal yang disebut gelatin. Gelatin diperoleh dari kolagen, konstituen utama dari jaringan asli. Para peneliti memodifikasinya secara kimiawi untuk beradaptasi dengan molekul biologis untuk percetakan. Tidak berbentuk gel seperti gelatin tanpa modifikasi, bio-ink tetap mengalir selama proses cetak.

Hanya setelah diiradiasi dengan cahaya UV, bahan akan berikatan dan membentuk hidrogel. Hidrogel merupakan polimer yang mengandung air dalam jumlah besar (sama seperti jaringan asli), tetapi stabil dalam lingkungan aqueous dan ketika dihangatkan hingga suhu psikologis 37^oC.

Modifikasi kimia molekul biologis

Para peneliti dapat mengontrol modifikasi kimia molekul biologis menjadi gel karakteristik pembengkakan dan kekuatan yang berbeda. Sifat jaringan alami dapat diimitasi–dari tulang rawan padat hingga jaringan adiposa lunak.

Di Stuttgart material mentah sintetik dicetak sebaik mungkin sehingga dapat digunakan sebagai substitusi matriks ekstraseluler. Sebagai contoh, sebuah sistem yang disembuhkan dengan hidrogel tidak menghasilkan produk sampingan, dan dapat dengan cepat ditempati sel asli.

“Kami berkonsentrasi pada momen varian ‘alami’. Hal tersebut membuat kami sangat dekat dengan material original. Walau potensial hidrogel sintetis besar, kami masih butuh untuk mempelajari sejumah interkasi antara substansi artifisial dan sel atau jaringan alami. Varian berbasis biomolekul kami menyediakan sel dengan lingkungan alami, dan kemudian dapat mempromosikan perilaku organisasi pribadi dari sel tercetak untuk membentuk sebuah model jaringan fungsional,” jelas Dr. Kirsten Borchers dalam mendeskripsikan pendekatan di IGB.

Printer yang berada di laboratorium Stuttgart memiliki banyak kesamaan dengan printer kantor konvensional: ink reservoir dan jet semuanya sama. Perbedaan yang ditemukan hanya di bawah inspeksi menyeluruh. Sebagai contoh, heater dalam ink container telah diatur pada suhu yang tepat dalam bio-ink.

Jumlah jet dan tank lebih kecil dari printer kantor. “Kami meningkatkan jumlah kerja sama dengan industri dan institusi Fraunhofer lain dengan tujuan untuk mencetak secara simultan menggunakan berbagai tinta dengan sel dan matriks yang berbeda-beda. Dengan cara ini kami dapat lebih dekat dengan replikasi struktur kompleks dan tipe jaringan yang berbeda,” kata Borchers.

Tantangan besar pada momen ini adalah untuk menghasilkan jaringan yang mempunyai pembuluh. Hal tersebut berarti jaringan tersebut memiliki sistem pembuluh darah sendiri yang mana melalui jaringan tersebut dapat dilewati nutrien.

IGB bekerja sama dengan partner lain di bawah Project ArtiVasc 3D yang didukung oleh Uni Eropa. Inti dari proyek ini adalah platform teknologi untuk menghasilkan pembuluh darah yang sangat baik dari material sintetis dan dengan demikian menghasilkan untuk pertama kalinya kulit dengan jaringan adiposa subcutaneous.

 “Langkah tersebut sangat penting untuk pencetakan jaringan atau seluruh organ di masa depan. Sekali kami sukses memproduksi jaringan yang dapat memelihara sistem pembuluh darah, pencetakan struktur jaringan lebih besar menjadi mungkin,” kata Borchers. (Bahan diiolah dari Need different type of tissue? Just print them! tulisan Tobias Steinhäuβer, Fraunhofer)