Penyakit Kardiovaskular adalah Penyebab Kematian Utama di Amerika Utara – Pencetakan 3D Dapat Mengubah Hal Ini

Penyakit kardiovaskular terus merenggut jutaan nyawa setiap tahun di seluruh dunia. Sayangnya, penyakit ini masih menjadi salah satu penyebab utama kematian di sebagian besar negara, dan statistik menunjukkan bahwa trennya meningkat. Untungnya, sejumlah peneliti inovatif telah mengungkap metode baru untuk mencetak pembuluh darah vena yang dapat membantu meningkatkan hasil operasi bypass dan membuka era baru dalam biorekayasa. Berikut hal-hal yang perlu Anda ketahui.

Penyakit Kardiovaskular – Statistik

Penyakit kardiovaskular adalah penyebab utama kematian di Amerika Serikat dan sebagian besar negara industri di seluruh dunia. Banyak faktor yang menyebabkan situasi ini, termasuk pola makan tidak sehat, konsumsi alkohol, kualitas udara yang rendah, dan penyalahgunaan tembakau. Semua tindakan ini dapat menuntun seseorang pada risiko terkena penyakit kardiovaskular.

Mengobati Penyakit Kardiovaskular Saat Ini

Melihat jumlah korban penyakit jantung setiap tahun, tidak mengherankan bahwa banyak upaya dilakukan untuk membantu mereka. Dalam banyak kasus, operasi bypass diperlukan. Prosedur ini memasang pembuluh darah buatan yang melewati jalur tersumbat dan menciptakan rute baru, sehingga darah dapat kembali mengalir lancar dengan tekanan yang sesuai.

Pembuatan cangkok vaskular ini telah diteliti selama bertahun-tahun karena sangat sulit menciptakan pembuluh dengan kekuatan dan karakteristik yang sama seperti pembuluh alami. Saat ini, bioprinting berbasis ekstrusi dan metode hidrogel memungkinkan tenaga ahli membuat jalur serta saluran khusus sesuai kebutuhan. Namun, metode bioprinting ini memiliki keterbatasan.

Keterbatasan tersebut mencakup ketahanan, kekuatan, dan integritas struktural yang lebih rendah. Pembuluh hasil cetakan ini tidak cukup kuat mempertahankan bentuknya ketika panjangnya melampaui batas tertentu. Akibatnya, tingkat kegagalannya lebih tinggi daripada yang diharapkan tenaga medis. Untungnya, sekelompok peneliti menemukan cara inovatif untuk membuat pembuluh buatan lebih kuat dan tahan lama.

Detail Studi

Studi berjudul “Fabrication of a Compliant Vascular Graft Using Extrusion Printing and Electrospinning Techniques” meneliti berbagai metode untuk meningkatkan kekuatan tarik dan ketahanan terhadap tekanan pada hasil cetakan ini, sehingga pasien dapat memperoleh konstruksi vaskular berdiameter kecil yang lebih andal.

Teknik Elektrospinning

Para peneliti memperkenalkan metode baru untuk membuat struktur ini, yaitu electrospinning atau pemintalan elektro. Metode tersebut menambahkan penguat serat pada cangkok vaskular gelMA hasil cetak 3D. Mereka mengembangkan sistem pencetakan 3D berlapis aditif baru yang memanfaatkan gaya elektrostatik untuk menenun struktur nanoserat ke dalam pembuluh buatan.

Sumber – Advanced Materials Technologies

Strategi ini memungkinkan peneliti membuat pembuluh dengan ketebalan dinding yang seragam di seluruh bagiannya. Struktur pembuluh juga dirancang menyerupai matriks ekstraseluler (ECM) jaringan asli. Perangkat pencetak dengan mandrel berputar vertikal menggabungkan dua kepala electrospinning dengan hidrogel gelMA yang telah dipanaskan dan dikeluarkan melalui kepala cetak ekstrusi.

Mandrel vertikal diputar pada kecepatan 20 rpm. Kecepatan ini memungkinkan peneliti mempertahankan laju aliran hidrogel sebesar 0,22 mL menit−1 dari ujung meruncing berukuran 18 G. Gelatin-metakriloil (gelMA) dibuat khusus untuk pengujian. Bahan ini dicampur dengan aditif lain, termasuk anhidrida metakrilat, sebelum dimasukkan ke dalam larutan penyangga saline berpenyangga fosfat. Langkah ini menjaga keseimbangan pH agar struktur mengeras secara merata saat disinari.

Serat Nano

Setelah gelatin-metakriloil (gelMA) mengeras, lapisan struktural nanoserat ditambahkan untuk memperkuat pembuluh buatan. Nanoserat ini dibuat menggunakan berbagai campuran larutan polimer polikaprolakton (PCL) dan poli(L-laktida-ko-ε-kaprolakton) (PLCL). Menariknya, nanoserat tersebut memiliki banyak karakteristik yang menyerupai serat otot alami manusia.

Menguji Metode Baru

Para peneliti melakukan berbagai pengujian untuk memeriksa hasil ciptaan mereka dan kemampuannya. Pengujian mencakup tekanan, kapasitas, ketahanan, dan lainnya. Pada tahap pertama, peneliti menggunakan reometer Kinexus Ultra+ dengan geometri pelat paralel berdiameter 40 mm yang permukaannya dikasarkan dengan semburan pasir.

Tekanan Pecah

Tim juga menguji tekanan pecah. Langkah ini penting karena metode yang ada menghadapi banyak masalah akibat tekanan pecah yang lebih rendah dibandingkan pembuluh vena manusia asli.

Mereka memulai dengan menguji cangkok gelMA berpenguat serat pada mesin uji universal Instron 3367 yang dimodifikasi. Cairan dialirkan melalui pembuluh buatan dengan cara yang menyerupai pompa jantung, sehingga tim dapat mengetahui seberapa besar tekanan yang mampu ditahannya.

Kekuatan Tarik

Peneliti menguji kekuatan tarik ke segala arah. Hasil dari metode tradisional terbukti rapuh saat diregangkan atau ditekan, dan gel tidak mampu mempertahankan kelilingnya saat ditarik memanjang. Nanostruktur tambahan dirancang untuk mencegah hal ini.

Tim menguji apakah struktur tetap kokoh baik pada arah melingkar maupun memanjang. Hasilnya menunjukkan peningkatan ketahanan saluran vaskular berpenguat nano. Struktur tetap bertahan dalam kondisi pengujian yang melampaui persyaratannya.

Pengujian Sitotoksik

Kekhawatiran lainnya adalah bagaimana tubuh menerima prosedur ini. Pengujian sitotoksisitas dilakukan untuk memastikan pembuluh baru tidak langsung ditolak tubuh. Hasilnya serupa dengan metode yang ada, tetapi dengan ketahanan dan keseragaman yang lebih baik.

Hasil Pengujian – Penyakit Kardiovaskular

Hasil pengujian menunjukkan bahwa tim berhasil menciptakan pembuluh buatan dengan karakteristik yang menyerupai pembuluh alami. Dalam uji tekanan pecah dan kekuatan tarik, struktur ini berperilaku seperti jaringan manusia asli, membuka peluang era baru biomaterial cetak 3D.

Manfaat Studi Penyakit Kardiovaskular

Kemampuan mencetak pembuluh darah 3D yang sekuat saluran darah alami menawarkan banyak manfaat. Salah satunya, tenaga kesehatan dapat lebih mudah mengakses layanan ini. Seiring meningkatnya jumlah orang yang menghadapi risiko kesehatan, permintaan produk kesehatan kardiovaskular juga diperkirakan tumbuh.

Biaya Lebih Rendah

Metode bypass jantung saat ini efektif, tetapi masih perlu ditingkatkan. Perkembangan terbaru ini akan memperbaiki hasilnya dan membuat pilihan tersebut lebih terjangkau bagi masyarakat. Penelitian ini memungkinkan produk dicetak secara mudah dan konsisten sesuai kebutuhan. Biayanya diperkirakan turun lebih jauh seiring pengembangan penelitian material oleh tim.

Cangkok Vaskular Berdiameter Kecil

Salah satu keunggulan utama penemuan ini adalah kemampuan membuat cangkok vaskular berdiameter lebih kecil. Sebelumnya, metode pencetakan pembuluh memiliki batas minimum ketipisan saluran karena kurangnya integritas struktural.

Perkembangan terbaru ini meningkatkan kinerja struktural pembuluh bioprinting yang sangat tipis, sehingga peneliti dapat membuat model lebih kecil dan lebih akurat sesuai kebutuhan. Selain itu, pencetakan alternatif yang tahan lama ini membutuhkan waktu lebih singkat.

Cangkok Lebih Panjang

Manfaat penting lainnya bagi industri adalah kemampuan mencetak cangkok yang lebih panjang. Gel dalam metode sebelumnya tidak memiliki integritas struktural yang cukup untuk menahan perubahan tekanan pada cetakan panjang. Semakin panjang pembuluh, semakin besar fluktuasi tekanan dan risiko kolaps.

Metode pencetakan 3D baru dengan penguat nanoserat mengatasi masalah ini karena setiap bagian pembuluh memiliki kekuatan dan ketebalan yang setara. Pendekatan tersebut memungkinkan jalur pengganti yang lebih panjang dan rumit, yang dapat menyelamatkan banyak nyawa dalam beberapa tahun mendatang.

Peneliti Penyakit Kardiovaskular

Penelitian ini dipimpin Faraz Fazal di Heriot-Watt University, bekerja sama dengan Roslin Institute di University of Edinburgh. Peneliti lain yang berkontribusi meliputi Ferry P.W. Melchels, Andrew McCormack, Andreia F. Silva, Ella-Louise Handley, Nurul Ain Mazlan, Anthony Callanan, Vasileios Koutsos, dan Norbert Radacsi.

Perusahaan yang Dapat Memanfaatkan Studi Penyakit Kardiovaskular

Penemuan terbaru ini diperkirakan berdampak besar pada sektor medis. Temuan tersebut dapat membantu meningkatkan kehidupan jutaan orang sekaligus menghasilkan pendapatan bagi perusahaan yang mampu memanfaatkannya tepat waktu. Berikut beberapa perusahaan yang berada pada posisi untuk melakukannya.

1. Abbott Laboratories

ABT Grafik Harga

Abbott Laboratories (ABT ) telah beroperasi sejak 1888 dan merupakan penyedia layanan serta produk kesehatan kardiovaskular, neurologis, dan metabolik terkemuka. Perusahaan menawarkan stent, katup jantung, dan perangkat implan yang digunakan di seluruh dunia untuk membantu meningkatkan kualitas hidup penderita penyakit kardiovaskular.

Perusahaan memiliki banyak kantor dan mempekerjakan lebih dari 90.000 orang di seluruh dunia. Abbott memegang paten untuk berbagai perangkat perawatan jantung dan menjual produk di lebih dari 100 pasar. Saat ini, Abbott Laboratories merupakan salah satu nama paling dikenal dalam perawatan kardiovaskular. Perusahaan mengalami pertumbuhan cukup besar belakangan ini berkat inovasi dan penguatan posisinya di pasar.

Menurut laporan terbarunya, Abbott Laboratories membukukan pendapatan 22 miliar dolar pada 2024. Sahamnya juga tercatat secara global di bursa New York, Chicago, Pasifik, Swiss, dan London. Semua faktor ini, beserta komitmennya memimpin kemajuan perawatan kardiovaskular, menjadikan saham ini tambahan yang menarik bagi portofolio Anda.

2. Boston Scientific Corporation

BSX Grafik Harga

Boston Scientific Corporation (BSX ) didirikan pada 1979 di Massachusetts. Perusahaan berkembang pesat menjadi penyedia perangkat kardiovaskular terkemuka dan kini paling dikenal karena stent, alat pacu jantung, serta defibrilator implannya. Perangkat tersebut membantu menyelamatkan ribuan nyawa di seluruh dunia setiap tahun.

Perusahaan juga membuat beberapa komitmen untuk menciptakan pasar yang lebih berkelanjutan. Upayanya mendapat pengakuan, termasuk pencantuman dalam Dow Jones Sustainability Index dan daftar America’s Most JUST Companies dari Forbes. Boston Scientific Corporation baru-baru ini melakukan reorganisasi untuk meningkatkan efisiensi dan kepercayaan investor. Langkah tersebut membuahkan hasil besar, dengan pergerakan saham positif pada 2024.

Masa Depan Printer 3D dalam Kesehatan

Masa depan layanan kesehatan bergantung pada kemampuan menyediakan solusi murah ini bagi masyarakat. Teknik hibrida baru ini dapat membuka jalan bagi layanan yang lebih cepat dan terjangkau untuk mereka yang paling membutuhkan. Berikut beberapa kemajuan pencetakan 3D di bidang kesehatan lainnya yang menarik perhatian.

Obat Cetak 3D

Bidang obat cetak 3D terus berkembang, dengan teknik produksi baru muncul setiap minggu. Bulan ini menghadirkan perkembangan menarik ketika tim peneliti menciptakan cara memverifikasi dosis dan kualitas secara langsung selama proses berlangsung. Perkembangan ini dapat mempercepat pencetakan obat dan memungkinkan produksi di lokasi terpencil, sehingga berpotensi menyelamatkan jutaan nyawa setiap tahun.

Organ Cetak 3D

Ketika memikirkan pengembangan obat cetak 3D, Anda mungkin belum mempertimbangkan tempat dan cara mengujinya. Untungnya, tim insinyur inovatif menciptakan pencetak 3D “body-on-chip” yang memungkinkan pengujian obat secara mendalam dan aman. Metode baru ini menekan biaya serta memungkinkan peneliti menciptakan karakteristik tubuh tertentu untuk menguji konsep.

Mencetak Jaringan Otak

Bioprinting merupakan topik hangat yang membuka peluang pengobatan dan prosedur baru. Para insinyur telah bertahun-tahun berupaya menciptakan kembali jenis jaringan tertentu dalam tubuh. Untuk pertama kalinya, peneliti berhasil membuat jaringan yang menyerupai jaringan otak di laboratorium. Alternatif cetak 3D ini menggunakan gel lunak yang memungkinkan neuron tumbuh dan berinteraksi satu sama lain, meniru perilakunya dalam otak normal.

Pencetakan 3D Dapat Membantu Pasien dengan Penyakit Kardiovaskular

Perkembangan ini membuka peluang perawatan kardiovaskular yang lebih baik, sehingga penyedia layanan dapat membantu pasien dengan lebih cepat dan efisien. Pembuatan solusi kardiovaskular yang lebih kuat, lebih panjang, dan lebih aman mengurangi tingkat kegagalan serta dapat memperpanjang kehidupan jutaan pasien. Karena itu, penelitian ini kemungkinan akan semakin banyak dibahas dalam beberapa bulan mendatang.

Pelajari proyek pencetakan 3D menarik lainnya sekarang.