Three-dimensional (3D) bioprinting is the use of 3D printing–like techniques to combine cells, growth factors, bio-inks, and biomaterials to fabricate functional structures that were traditionally used for tissue engineering applications but in recent times have seen increased interest in other applications such as biosensing, and environmental remediation.
Biocetak tiga dimensi (3D) adalah pemanfaatan teknik percetakan 3D untuk menggabungkan sel, faktor pertumbuhan, dan biomaterial untuk membuat bagian biomedis yang secara maksimal meniru karakteristik jaringan alami.
Currently, bioprinting can be used to print tissue and organ models to help research drugs and potential treatments.
Saat ini, biocetak dapat digunakan untuk mencetak jaringan dan organ untuk membantu penelitian obat dan pil.
One of the first steps is to obtain a biopsy of the organ, to sample cells.
Salah satu langkah pertama adalah mendapatkan biopsi organ.
Common technologies used for bioprinting are computed tomography (CT) and magnetic resonance imaging (MRI).
Teknologi umum yang digunakan untuk biocetak adalah computed tomography (CT) dan magnetic resonance imaging (MRI).
To print with a layer-by-layer approach, tomographic reconstruction is done on the images.
Untuk mencetak dengan pendekatan lapis demi lapis, rekonstruksi tomografi dilakukan pada gambar.
The now-2D images are then sent to the printer to be made.
Gambar yang berupa 2D kemudian dikirim ke printer untuk dibuat.
Once the image is created, certain cells are isolated and multiplied.
Setelah gambar dibuat, sel-sel tertentu diisolasi dan dikalikan.
These cells are then mixed with a special liquefied material that provides oxygen and other nutrients to keep them alive.
Sel-sel ini kemudian dicampur dengan bahan cair khusus yang menyediakan oksigen dan nutrisi lain untuk membuatnya tetap hidup.
In the second step, the liquid mixtures of cells, matrix, and nutrients known as bioinks are placed in a printer cartridge and deposited using the patients' medical scans.
Pada langkah kedua, campuran cairan sel, matriks, dan nutrisi yang dikenal sebagai biotinta ditempatkan dalam kartrid printer dan disimpan menggunakan scan medis pasien.
3D bioprinting for fabricating biological constructs typically involves dispensing cells onto a biocompatible scaffold using a successive layer-by-layer approach to generate tissue-like three-dimensional structures.
Biocetak 3D untuk membuat konstruksi biologis biasanya melibatkan pengeluaran sel kepada perancah biokompatibel menggunakan pendekatan lapis demi lapis berturut-turut untuk menghasilkan struktur tiga dimensi seperti jaringan.
Artificial organs such as livers and kidneys made by 3D bioprinting have been shown to lack crucial elements that affect the body such as working blood vessels, tubules for collecting urine, and the growth of billions of cells required for these organs.
Organ buatan seperti hati dan ginjal yang dibuat dengan biocetak 3D terbukti kurang memiliki unsur-unsur penting yang memengaruhi tubuh seperti pembuluh darah yang bekerja, tubulus untuk mengumpulkan urin, dan pertumbuhan miliaran sel yang diperlukan untuk organ-organ ini.
Without these components the body has no way to get the essential nutrients and oxygen deep within their interiors.
Tanpa komponen-komponen ini, tubuh tidak memiliki cara untuk mendapatkan nutrisi penting dan oksigen jauh di dalam interiornya.
Given that every tissue in the body is naturally composed of different cell types, many technologies for printing these cells vary in their ability to ensure stability and viability of the cells during the manufacturing process.
Karena setiap jaringan dalam tubuh secara alami terdiri dari berbagai jenis sel, banyak teknologi untuk mencetak sel-sel ini dalam kemampuannya untuk memastikan stabilitas dan kelangsungan hidup sel selama proses pembuatan.
Some of the methods that are used for 3D bioprinting of cells are photolithography, magnetic 3D bioprinting, stereolithography, and direct cell extrusion.
Beberapa metode yang digunakan untuk biocetak sel 3D adalah fotolitografi, biocetak magnetik, stereolitografi, dan ekstrusi sel langsung.
The post-bioprinting process is necessary to create a stable structure from the biological material.
Proses pasca biocetak diperlukan untuk membuat struktur yang stabil dari bahan biologis.
If this process is not well-maintained, the mechanical integrity and function of the 3D printed object is at risk.
Jika proses ini tidak dipelihara dengan baik, integritas mekanik dan fungsi objek cetak 3D berisiko.
To maintain the object, both mechanical and chemical stimulations are needed.
Untuk mempertahankan objek, diperlukan stimulasi mekanis dan kimiawi.
These stimulations send signals to the cells to control the remodeling and growth of tissues.
Stimulasi ini mengirimkan sinyal ke sel untuk mengontrol pemodelan ulang dan pertumbuhan jaringan.
In addition, in recent development, bioreactor technologies have allowed the rapid maturation of tissues, vascularization of tissues and the ability to survive transplants.
Selain itu, dalam perkembangan terakhir, teknologi bioreaktor telah memungkinkan pematangan jaringan yang cepat, vaskularisasi jaringan dan kemampuan untuk bertahan hidup dari transplantasi.
Bioreactors work in either providing convective nutrient transport, creating microgravity environments, changing the pressure causing solution to flow through the cells, or adding compression for dynamic or static loading.
Bioreaktor bekerja dengan menyediakan transportasi nutrisi konvektif, menciptakan lingkungan gayaberat mikro, mengubah tekanan yang menyebabkan larutan mengalir melalui sel, atau menambahkan kompresi untuk pembebanan dinamis atau statis.
Researchers in the field have developed approaches to produce living organs that are constructed with the appropriate biological and mechanical properties.
Para peneliti di lapangan telah mengembangkan pendekatan untuk menghasilkan organ hidup yang dibangun dengan sifat biologis dan mekanik yang sesuai.
3D bioprinting is based on three main approaches: biomimicry, autonomous self-assembly and mini-tissue building blocks.
Biocetak 3D didasarkan pada tiga pendekatan utama: Biomimikri, perakitan mandiri dan blok bangunan jaringan mini.
The main goal of this approach is to create fabricated structures that are identical to the natural structure that are found in the tissues and organs in the human body.
Tujuan utama dari pendekatan ini adalah untuk menciptakan struktur buatan yang identik dengan struktur alami yang ditemukan dalam jaringan dan organ dalam tubuh manusia.
Therefore, it is necessary to understand the microenvironment, the nature of the biological forces in this microenvironment, the precise organization of functional and supporting cell types, solubility factors, and the composition of extracellular matrix.
Oleh karena itu, perlu untuk memahami lingkungan mikro, sifat kekuatan biologis dalam lingkungan mikro ini, organisasi yang tepat dari jenis sel fungsional dan pendukung, faktor kelarutan, dan komposisi matriks ekstraseluler.
This approach relies on the physical process of embryonic organ development as a model to replicate the tissues of interest.
Pendekatan ini bergantung pada proses fisik perkembangan organ embrionik sebagai model untuk mereplikasi jaringan yang diinginkan.
When cells are in their early development, they create their own extracellular matrix building block, the proper cell signaling, and independent arrangement and patterning to provide the required biological functions and micro-architecture.
Ketika sel dalam tahap pengembangan awal, sel akan membuat blok pembangun matriks ekstraselulernya sendiri, pensinyalan sel yang tepat, dan pengaturan dan pola independen untuk menyediakan fungsi biologis dan arsitektur mikro yang diperlukan.
Autonomous self-assembly demands specific information about the developmental techniques of the tissues and organs of the embryo.
Perakitan mandiri otonom menuntut informasi spesifik tentang teknik perkembangan jaringan dan organ embrio.
Autonomous self-assembly depends on the cell as the fundamental driver of histogenesis, guiding the building blocks, structural and functional properties of these tissues.
Perakitan mandiri otonom bergantung pada sel sebagai pendorong dasar histogenesis serta memandu blok bangunan, sifat struktural, dan fungsional jaringan ini.
Organs and tissues are built from very small functional components.
Organ dan jaringan dibangun dari komponen fungsional yang sangat kecil.
Akin to ordinary ink printers, bioprinters have three major components to them.
Mirip dengan printer tinta biasa, bioprinter memiliki tiga komponen utama.
These are the hardware used, the type of bio-ink, and the material it is printed on (biomaterials).
Komponen tersebut yaitu perangkat keras yang digunakan, jenis bio-tinta, dan bahan yang digunakan untuk mencetak (biomaterial).
Bio-ink is a material made from living cells that behaves much like a liquid, allowing people to 'print' it in order to create the desired shape.
"Bio-tinta adalah bahan yang terbuat dari sel-sel hidup yang berperilaku seperti cairan, memungkinkan orang untuk" mencetaknya "untuk membuat bentuk yang diinginkan.
To make bio-ink, scientists create a slurry of cells that can be loaded into a cartridge and inserted into a specially designed printer, along with another cartridge containing a gel known as bio-paper.
Untuk membuat bio-tinta, para ilmuwan membuat bubur sel yang dapat dimasukkan ke dalam kartrid dan dimasukkan ke dalam printer yang dirancang khusus, bersama dengan kartrid lain yang berisi gel yang dikenal sebagai bio-kertas".
In bioprinting, there are three major types of printers that have been used.
Dalam biocetak, ada tiga jenis printer utama yang telah digunakan.
Inkjet printers are mainly used in bioprinting for fast and large-scale products.
Printer inkjet terutama digunakan dalam biocetak untuk produk skala besar dan cepat.
One type of inkjet printer, called drop-on-demand inkjet printer, prints materials in exact amounts, minimizing cost and waste.
Salah satu jenis printer inkjet, disebut printer inkjet drop-on-demand, mencetak bahan dalam jumlah yang tepat, meminimalkan biaya dan pemborosan.
Printers that use lasers provide high-resolution printing; however, these printers are often expensive.
Printer yang menggunakan laser menyediakan percetakan resolusi tinggi; Namun, printer ini sering kali mahal.
This technology can also potentially be applied to bone, skin, cartilage and muscle tissue.
Teknologi ini juga berpotensi diterapkan pada tulang, kulit, tulang rawan, dan jaringan otot.