Pencetakan 3D dalam Layanan Kesehatan: Dari Alat Bedah hingga Terobosan Transplantasi Organ

Pencetakan 3D masih merupakan metode manufaktur yang relatif baru, dan telah melakukan diversifikasi secara besar-besaran dalam hal metode pencetakan, bahan, dan kemungkinan desain, sehingga menemukan penerapan khusus di berbagai bidang, termasuk perawatan kesehatan dan ilmu hayati.

Pencetakan 3D memiliki dampak transformatif pada cara pembedahan dan kedokteran gigi dilakukan, serta bagaimana prostetik dan implan dirancang, sehingga memungkinkan terciptanya barang-barang yang disesuaikan dan dipersonalisasi sesuai untuk pasien atau tugas tertentu yang ada.

Artikel ini akan mengeksplorasi beragam penerapan pencetakan 3D dalam perawatan kesehatan, mulai dari pembuatan alat bedah hingga memfasilitasi transplantasi organ.

Sejarah singkat teknologi pencetakan 3D

Pencetakan 3D biasanya mengacu pada proses manufaktur aditif, yaitu proses di mana bahan ditambahkan dalam lapisan atau tahapan yang berurutan, bukan dikeluarkan dari bahan curah (subtraktif) atau langsung dibentuk menjadi bentuk, seperti pada bahan seperti plastik termoset.

Salah satu bentuk pencetakan 3D paling awal adalah stereolitografi, yang sekarang lebih umum disebut pencetakan resin, di mana laser UV diarahkan ke pola yang diinginkan secara lapis demi lapis pada resin fotopolimer, mengeraskannya, dan mengubah cairan menjadi padat. struktur tiga dimensi.

Penelitian terhadap teknologi ini berlangsung sepanjang tahun 1970an dan dipatenkan pada tahun 1984, dan digunakan secara luas untuk memproduksi suku cadang yang diproduksi secara khusus. Jenis resin yang digunakan dapat disesuaikan dengan tujuan; untuk biokompatibilitas dalam kasus implan biologis atau prostesis, untuk ketangguhan dan kekakuan jika diperlukan, dan sebagainya.

Istilah pencetakan 3D sebenarnya baru diciptakan pada tahun 1995, oleh Profesor Ely Sachs, MIT, yang bekerja pada modifikasi printer inkjet untuk mengekstrusi larutan pengikat ke alas bedak, yang dikenal sebagai pencetakan 3D fusi alas bedak (yang ada banyak jenisnya: selektif sintering laser, sintering laser logam langsung, peleburan berkas elektron, dll.).

Metode pencetakan ini berkembang menjadi banyak jenis yang mungkin lebih umum digunakan saat ini, yang menggunakan bingkai yang mampu menggerakkan kepala ekstrusi dalam tiga dimensi di atas platform, seperti pencetakan 3D pemodelan deposisi menyatu (FDM).

Saat ini, terdapat lebih dari 18 metode pencetakan 3D, masing-masing dengan banyak modifikasi, memungkinkan produk khusus diproduksi dalam berbagai bahan, dengan tingkat kemudahan dan aksesibilitas, kualitas, dan kesesuaian yang berbeda-beda untuk aplikasi medis.

Inovasi dalam alat dan perlengkapan bedah

Pencetakan 3D semakin banyak digunakan dalam pembuatan alat bantu bedah, termasuk desain dan produksi model pelatihan yang akurat, instrumen khusus, dan perancah yang membantu implantasi atau perbaikan jaringan.

Salah satu keuntungan utama teknologi pencetakan 3D adalah perubahan berulang dapat dilakukan pada alat yang baru dirancang berdasarkan masukan langsung dari ahli bedah dan profesional medis lainnya; perubahan desain dapat diimplementasikan secara silico dan perangkat baru dicetak dalam semalam.

Fasilitas untuk menghasilkan model pelatihan khusus pasien berpotensi menjadi revolusioner dalam hal cara pembedahan dilakukan, karena detail organ dalam pasien yang sangat khusus, sebagaimana dipastikan dari berbagai teknologi pemindaian, dapat direproduksi secara detail.

Hal ini memberikan lebih sedikit kejutan bagi ahli bedah selama operasi, dan akan sangat membantu dalam persiapan untuk operasi yang lebih kompleks.

Read Also

• Pencetakan 3D dalam Layanan Kesehatan: Dari Alat Bedah hingga Terobosan Transplantasi Organ
• Apakah Detox Digital adalah Jawaban untuk Technostress?
• Hubungan antara pola makan dan risiko kanker kolorektal
• Latihan, agonis reseptor GLP-1, atau pendekatan gabungan dieksplorasi dalam penelitian selama setahun
• Bagaimana makanan dapat mempengaruhi tingkat keparahan hot flashes menopause?
• Efek perlindungan kafein terhadap obesitas dan penyakit sendi didukung oleh studi genetic
• Nanoteknologi dapat meningkatkan penyampaian pengobatan tradisional Tiongkok, menjanjikan peningkatan hasil klinis
• AI mengungguli dokter dalam merangkum catatan kesehatan, menurut penelitian

Prostetik dan implan yang dipersonalisasi

Beberapa masalah utama dengan prostetik yang diproduksi secara massal adalah seputar pengabaian; pengguna berhenti memakai prostetik karena tidak nyaman, canggung, atau tidak menarik secara estetika.

Prostetik bionik, yang mampu mengoordinasikan gerakan robot melalui kontraksi otot, harus diposisikan dan diamankan secara hati-hati untuk menjaga fungsi dan kenyamanan kegunaannya.

Kemungkinan ukuran khusus menggunakan teknologi pencetakan 3D memungkinkan pembuatan prostetik yang jauh lebih nyaman dari komponen biokompatibel, kemungkinan dalam desain yang lebih kompleks dan massa yang lebih rendah dibandingkan prostetik tradisional.

Pada tahun 2014 sebuah konferensi diadakan di Rumah Sakit Johns Hopkins bertajuk: Prosthetists Meet 3D Printers, di mana para ahli medis dan pencetakan 3D bertemu untuk membahas keadaan dan masa depan prostetik pencetakan 3D.

Berbagai upaya kolaboratif saat ini sedang dilakukan dengan tujuan memanfaatkan pencetakan 3D dalam prostetik. Misalnya, perangkat prostetik tersedia secara gratis untuk diunduh dan dicetak di rumah di sejumlah situs web khusus, sementara banyak perusahaan yang berdedikasi memproduksi perangkat prostetik untuk pasar tertentu telah bermunculan.

Misalnya, Openbionics adalah perusahaan berbasis di Inggris yang mencetak prostetik khusus, dengan desain superhero yang ditujukan untuk anak-anak, desain khusus untuk musisi, dan sebagainya.

Terobosan dalam organ cetak 3D

Berbagai biomaterial dapat dibuat dalam metode manufaktur aditif seperti pencetakan 3D untuk menghasilkan perancah implan, jaringan, dan bahkan organ baru.

Bioink yang mengandung sel hidup disimpan lapis demi lapis untuk mencetak organ, biasanya menggunakan perancah dan/atau polimer alami di dalam bioink, yang mengeraskan dan menjaga sel tetap di tempatnya; polimer hidrogel seperti fibrin, gelatin, alginat, kitosan, dan asam hialuronat biasanya digunakan. Organ yang dicetak 3D seperti ini mengandung sel yang dikultur dari pasien, sehingga jauh lebih biokompatibel dibandingkan organ donor.

Ada beberapa jenis pencetakan organ 3D, dan teknologinya masih dalam tahap awal. Salah satu metode yang paling awal dan paling luas digunakan dikenal sebagai penyemaian sel, dimana perancah pendukung dicetak 3D dari bahan biokompatibel dan kemudian disemai dengan sel yang akan menyebar untuk mengisi struktur, yang berpotensi dilakukan di tempat untuk membantu penyembuhan luka.

Jika organ khusus dicetak secara 3D, maka organ tersebut dapat dibuat sesuai dengan pasien, tidak hanya dalam hal biokompatibilitas tetapi juga dalam hal bentuk dan ukuran; misalnya menyesuaikan ukuran katup jantung dengan ukuran pasien.

Referensi

Dodziuk, H. (2016). Applications of 3D printing in healthcare. Polish Journal of Cardio-thoracic Surgery, 3, 283–293. https://doi.org/10.5114/kitp.2016.62625

George, M., Aroom, K. R., Hawes, H. G., Gill, B. S., & Love, J. (2017). 3D Printed Surgical Instruments: The Design and Fabrication Process. World Journal of Surgery, 41(1), 314–319. https://doi.org/10.1007/s00268-016-3814-5

Manero, A., Smith, P., Sparkman, J., Dombrowski, M., Courbin, D., Kester, A., Womack, I., & Chi, A.. (2019). Implementation of 3D Printing Technology in the Field of Prosthetics: Past, Present, and Future. International Journal of Environmental Research and Public Health, 16(9), 1641. https://doi.org/10.3390/ijerph16091641

Openbionics. https://openbionics.com/en/

Javaid, M., & Haleem, A.. (2020). 3D printed tissue and organ using additive manufacturing: An overview. Clinical Epidemiology and Global Health, 8(2), 586–594. https://doi.org/10.1016/j.cegh.2019.12.008