Teknologi pencetakan 3D telah merevolusi perawatan kesehatan dengan memungkinkan terciptanya perangkat medis, prostetik, dan bahkan jaringan serta organ yang dibuat khusus. Mengubah perawatan kesehatan beralih dari solusi yang diproduksi secara massal ke perawatan khusus yang disesuaikan dengan kebutuhan setiap pasien. Misalnya, para peneliti tengah mengembangkan tangan palsu cetak 3D yang dirancang khusus untuk anak-anak, dibuat dengan bahan yang ringan dan sistem kontrol yang dapat disesuaikan.

Kemajuan berkelanjutan dalam prostetik cetak 3D tersebut menunjukkan keterjangkauan dan aksesibilitasnya yang semakin meningkat. Kisah sukses seperti ini dalam prostetik yang dipersonalisasi menyoroti manfaat pencetakan 3D, di mana model objek yang diproduksi dengan perangkat lunak desain berbantuan komputer ditransfer ke printer 3D dan dibangun lapis demi lapis.

Kualitas prostetik yang semakin baik

Pencetakan 3D dalam perawatan kesehatan dimulai pada tahun 1980-an dengan para ilmuwan menggunakan teknologi seperti stereolitografi untuk membuat prototipe lapis demi lapis. Stereolitografi menggunakan sinar laser yang dikendalikan komputer untuk memadatkan bahan cair menjadi bentuk 3D tertentu. Bidang medis dengan cepat melihat potensi teknologi ini untuk membuat implan dan prostetik yang dirancang khusus untuk setiap pasien.

Salah satu aplikasi pertama adalah menciptakan perancah jaringan, yang merupakan struktur pendukung pertumbuhan sel. Para peneliti di Rumah Sakit Anak Boston menggabungkan perancah ini dengan sel pasien sendiri untuk membuat kandung kemih pengganti. Para pasien tetap sehat selama bertahun-tahun setelah menerima implan, menunjukkan bahwa struktur cetak 3D dapat menjadi bagian tubuh yang tahan lama.

Seiring kemajuan teknologi, fokus beralih ke bioprinting, yang menggunakan sel hidup untuk menciptakan struktur anatomi yang berfungsi. Pada tahun 2013, Organovo menciptakan jaringan hati bioprinted 3D pertama di dunia, membuka kemungkinan yang menarik untuk menciptakan organ dan jaringan untuk transplantasi. Namun, meskipun kemajuan signifikan telah dibuat dalam bioprinting, menciptakan organ yang lengkap dan fungsional seperti hati untuk transplantasi masih bersifat eksperimental. 

Penelitian saat ini berfokus pada pengembangan jaringan yang lebih kecil dan lebih sederhana serta menyempurnakan teknik bioprinting untuk meningkatkan viabilitas dan fungsionalitas sel. Upaya ini bertujuan untuk menjembatani kesenjangan antara keberhasilan laboratorium dan aplikasi klinis, dengan tujuan akhir menyediakan pengganti organ yang layak bagi pasien yang membutuhkan.

Pencetakan 3D telah merevolusi pembuatan prostetik. Hal ini memungkinkan pembuat prostetik untuk memproduksi perangkat yang dibuat khusus dengan harga terjangkau dan pas untuk pasien. Mereka dapat menyesuaikan tangan dan anggota tubuh prostetik untuk setiap individu dan menggantinya dengan mudah seiring pertumbuhan anak.

Implan cetak 3D, seperti implan pengganti pinggul dan implan tulang belakang, menawarkan kecocokan yang lebih presisi, yang dapat meningkatkan seberapa baik implan tersebut menyatu dengan tubuh. Implan tradisional seringkali hanya tersedia dalam bentuk dan ukuran standar.

Beberapa pasien telah menerima implan wajah titanium khusus setelah kecelakaan. Yang lain mengganti sebagian tengkorak mereka dengan implan cetak 3D.

Selain itu, pencetakan 3D membuat kemajuan signifikan dalam bidang kedokteran gigi. Perusahaan seperti Invisalign menggunakan pencetakan 3D untuk membuat aligner yang pas untuk merapikan gigi, menunjukkan kemampuan untuk mempersonalisasi perawatan gigi.

Para ilmuwan juga tengah menjajaki material baru untuk pencetakan 3D, seperti bioglass yang dapat menyembuhkan diri sendiri dan dapat menggantikan tulang rawan yang rusak. Selain itu, para peneliti tengah mengembangkan pencetakan 4D, yang menciptakan objek yang dapat berubah bentuk seiring waktu, yang berpotensi menghasilkan perangkat medis yang dapat beradaptasi dengan kebutuhan tubuh.

Misalnya, para peneliti tengah mengembangkan stent cetak 3D yang dapat merespons perubahan aliran darah. Stent ini dirancang untuk mengembang atau mengecil sesuai kebutuhan, mengurangi risiko penyumbatan dan meningkatkan hasil jangka panjang pasien.

Ilustrasi pendekatan pencetakan 3D dan pencetakan 4D. Rangsangan fisik, kimia, dan biologis dirangkum dalam kotak utama yang mencakup suhu, cahaya, medan listrik dan magnet, kelembapan, pH, ion, dan traksi sel.

Simulasi operasi

Model anatomi cetak 3D sering membantu ahli bedah memahami kasus yang rumit dan meningkatkan hasil pembedahan. Model ini, yang dibuat dari gambar medis seperti sinar-X dan pemindaian CT, memungkinkan ahli bedah untuk mempraktikkan prosedur sebelum melakukan operasi sesungguhnya.

Misalnya, model jantung anak yang dicetak 3D memungkinkan dokter bedah untuk mensimulasikan operasi yang rumit. Pendekatan ini dapat mempersingkat waktu operasi, mengurangi komplikasi, dan mengurangi biaya.

Obat-obatan yang dipersonalisasi

Dalam industri farmasi, perusahaan farmasi dapat mencetak dosis obat dan sistem pengiriman yang dipersonalisasi secara 3D. Kemampuan untuk melapisi setiap komponen obat secara tepat berarti mereka dapat membuat obat dengan dosis yang pas untuk setiap pasien. Obat antiepilepsi Spritam yang dicetak 3D telah disetujui oleh FDA pada tahun 2015 untuk memberikan dosis bahan aktif yang sangat tinggi.

Sistem produksi obat yang menggunakan pencetakan 3D kini sudah tidak lagi digunakan di pabrik farmasi. Obat-obatan tersebut berpotensi dapat dibuat dan dikirim oleh apotek-apotek komunitas. Rumah sakit mulai menggunakan pencetakan 3D untuk membuat obat di tempat, yang memungkinkan rencana perawatan yang dipersonalisasi berdasarkan faktor-faktor seperti usia dan kesehatan pasien.

Namun, penting untuk dicatat bahwa regulasi untuk obat hasil cetak 3D masih dalam tahap pengembangan. Salah satu kekhawatiran adalah bahwa pemrosesan pascacetak dapat memengaruhi stabilitas bahan obat. Penting juga untuk menetapkan pedoman yang jelas dan memutuskan di mana pencetakan 3D harus dilakukan – apakah di apotek, rumah sakit, atau bahkan di rumah. Selain itu, apoteker akan memerlukan pelatihan ketat dalam sistem baru ini.

BACA JUGA:

Kini Sudah Bisa Cetak Obat dengan Printer 3D

Teknologi Praktik Bedah di Masa Depan

Pencetakan 3D di masa depan

Meskipun kemajuan luar biasa pesat secara keseluruhan dalam pencetakan 3D untuk perawatan kesehatan, tantangan dan peluang utama tetap ada. Di antaranya adalah kebutuhan untuk mengembangkan cara yang lebih baik untuk memastikan kualitas dan keamanan produk medis hasil cetak 3D. 

Keterjangkauan dan aksesibilitas juga tetap menjadi perhatian penting. Masalah keamanan jangka panjang terkait bahan implan, seperti potensi masalah biokompatibilitas dan pelepasan nanopartikel, memerlukan pengujian dan validasi yang ketat.

Meskipun pencetakan 3D berpotensi mengurangi biaya produksi, investasi awal dalam peralatan dan material dapat menjadi kendala bagi banyak penyedia layanan kesehatan dan pasien, terutama di komunitas yang kurang terlayani. Lebih jauh lagi, kurangnya alur kerja yang terstandardisasi dan personel yang terlatih dapat membatasi adopsi pencetakan 3D secara luas dalam lingkungan klinis, sehingga menghambat akses bagi mereka yang paling membutuhkan.

Di sisi positifnya, teknik kecerdasan buatan yang dapat secara efektif memanfaatkan sejumlah besar data medis yang sangat terperinci kemungkinan besar akan terbukti penting dalam mengembangkan produk medis 3D yang lebih baik. Secara khusus, algoritma AI dapat menganalisis data khusus pasien untuk mengoptimalkan desain dan fabrikasi implan dan prostetik cetak 3D. Misalnya, pembuat implan dapat menggunakan analisis gambar berbasis AI untuk membuat model 3D yang sangat akurat dari pemindaian CT dan MRI yang dapat mereka gunakan untuk merancang implan yang disesuaikan.

Seiring terus berkembangnya pencetakan 3D, dampaknya terhadap perawatan kesehatan akan semakin meluas, mendorong inovasi di berbagai disiplin ilmu medis dan menawarkan kemungkinan baru untuk perawatan yang berpusat pada pasien dan bersifat personal. Dari prostetik yang disesuaikan hingga organ yang dicetak secara biologis, potensi transformatif pencetakan 3D dalam perawatan kesehatan menjanjikan untuk membentuk masa depan pengobatan, menjadikan perawatan lebih efektif, mudah diakses, dan disesuaikan dengan kebutuhan masing-masing individu.

Referensi:

• Cross-Najafi, Arthur A. MD1; Farag, Kristine BS1; Chen, Angela M. MD, MS1; Smith, Lester J. PhD2,3; Zhang, Wenjun PhD1; Li, Ping PhD1; Ekser, Burcin MD, PhD1. The Long Road to Develop Custom-built Livers: Current Status of 3D Liver Bioprinting. Transplantation 108(2):p 357-368, February 2024. | DOI: 10.1097/TP.0000000000004668 
• Implications of 3-Dimensional Printed Spinal Implants on the Outcomes in Spine Surgery. J Korean Neurosurg Soc. 2021;64 (4): 495-504. Publication Date (Web): 2021 June 18 (Review Article) doi:https://doi.org/10.3340/jkns.2020.0272 
• Kabirian Fatemeh , Mela Petra , Heying Ruth  4D Printing Applications in the Development of Smart Cardiovascular Implants. Frontiers in Bioengineering and Biotechnology. Volume 10 - 2022. DOI=10.3389/fbioe.2022.873453