Para peneliti di Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL) di Swiss telah mengembangkan metode untuk mencetak 3D konstruksi termineralisasi dengan sedikit bantuan dari bakteri. Tekniknya terdiri dari pencetakan bioink polimer yang mengandung bakteri yang akan menghasilkan kalsium karbonat saat terkena larutan urea. Proses dua langkah ini juga melibatkan pencetakan konstruksi dan kemudian memaparkannya ke urea selama beberapa hari, selama waktu tersebut bakteri secara alami membuat mineral struktur tersebut. Pendekatan ini memungkinkan para peneliti untuk mengakomodasi beberapa keterbatasan pencetakan 3D, seperti persyaratan aliran untuk bioink, namun tetap menciptakan struktur mineral kaku yang dapat membuka jalan bagi implan tulang.
Bioprinting semakin berkembang, dengan potensi yang sangat besar dalam menciptakan implan jaringan khusus untuk menangani berbagai kondisi. Proses pencetakan memungkinkan para peneliti untuk mencetak sel hidup dan bahan matriks biokompatibel untuk membuat konstruksi hidup. Sementara teknik ini sangat menjanjikan, beberapa jaringan lebih menantang daripada yang lain untuk dicetak.
Pertama, bioink harus mematuhi beberapa karakteristik dasar agar dapat dicetak secara efektif. “Pencetakan 3D secara umum semakin penting, tetapi jumlah bahan yang dapat dicetak 3D terbatas karena alasan sederhana bahwa tinta harus memenuhi kondisi aliran tertentu,” kata Esther Amstad, seorang peneliti yang terlibat dalam penelitian tersebut. “Misalnya, mereka harus berperilaku seperti padatan saat diam, tetapi masih dapat diekstrusi melalui nozel pencetakan 3D – seperti saus tomat.”
Persyaratan aliran ini mempersulit produk cetakan akhir menjadi kaku, yang merupakan batasan saat mencetak tulang. Di masa lalu, para peneliti telah mencoba memasukkan partikel mineral kecil ke dalam tinta, tetapi konstruksi cetak yang dihasilkan seringkali terlalu lunak atau mengalami masalah mekanis lainnya, termasuk menyusut dan retak.
“Jadi, kami menemukan trik sederhana: alih-alih mencetak mineral, kami mencetak perancah polimer menggunakan BactoInk kami, yang kemudian termineralisasi dalam langkah kedua yang terpisah,” kata Amstad. “Setelah sekitar empat hari, proses mineralisasi yang dipicu oleh bakteri di perancah menghasilkan produk akhir dengan kandungan mineral lebih dari 90%.”
Bakteri di dalam tinta disebut Sporosarcina pasteurii dan akan menghasilkan dan mengeluarkan kalsium karbonat ketika para peneliti memaparkan konstruksi yang dicetak ke larutan yang mengandung urea. Namun, konstruksi yang kuat dapat didekontaminasi setelah proses mineralisasi ini dengan merendamnya dalam etanol, memastikan bahwa bakteri tidak masuk ke pasien.
Belajar di jurnal Materials Today: pencetakan 3D biokomposit struktural hidup
Melalui: EPFL