Rekayasa jaringan
Rekayasa jaringan () adalah penggunaan kombinasi teknik sel, rekayasa dan material serta pemanfaatan factor biokimia dan fisiokimia untuk meningkatkan atau menggantikan fungsi biologis. Walaupun definisi rekayasa jaringan meliputi berbagai aplikasi secara luas, dalam praktiknya hal ini lebih dekat dengan upaya perbaikan atau penggantian sebagian atau keseluruhan jaringan seperti tulang, kandung kemih. Rekayasa jaringan juga meliputi upaya penciptaan fungsi biokimia khusus menggunakan sel dalam suatu organ buatan (pankreas buatan misalnya).
Rekayasa jaringan menggunakan sel hidup sebagai bahan pembangun. Contohnya penggunaan fibroblast dalam perbaikan kulit, perbaikan cartilage dengan kondrosit.
Sel mulai digunakan sebagai bahan pembangun sejak peneliti mampu mengetahui cara memperpanjang telomere (komponen umur sel) dengan memanfaatkan enzim dari tumor. Sebelumnya sel hanya dapat membelah maksimal kira-kira 50 kali.
Dari jaringan cair seperti darah, sel diekstrak dengan alat sentrifugal. Dari jaringan solid, biasanya jaringan dicincang, lalu diberi enzim pencerna seperti tripsin atau kolagenase untuk menghilangkan matriks ekstraselular yang mengikat/menyatukan sel. Setelah itu sel akan mengambang bebas dan dapat diekstrak secara sentrifugal.
Penggunaan tripsi sangat bergantung pada suhu, semakin tinggi suhu semakin cepat matriks diurai, tetapi kerusakan sel bertambah banyak. Kolagenase tak terlalu bergantung pada suhu dan kerusakannya kecil tetapi lebih sulit dan mahal.
Sel seringkali dikategorikan berdasarkan sumber :
Sel dari bank sel
Sel belum berdiferensiasi yang dapat membelah dalam kultur dan berubah menjadi aneka macam sel.
Sel seringkali diimplantasikan ke struktur buatan yang mampu mendukung pembentukan jaringan secara 3 dimensi. Struktur ini seringkali disebut penyangga, sangat penting agar sel dapat memengaruhi lingkungan mikronya.
Umumnya fungsinya untuk memenuhi tujuan seperti :
Memungkinkan pelekatan dan migrasi sel
Menghantarkan dan memperoleh sel dan factor biokimia
Memungkinkan difusi nutrisi penting dan pengeluaran zat tertentu
Memberikan rangsangan tertentu untuk memengaruhi sifat sel
Untuk menjadi benar fungsional, penyangga haruslah memenuhi criteria sebagai berikut :
Memiliki tingkat porositas yang tinggi
Memiliki ukuran pori yang cukup untuk memungkinkan difusi nutrisi dan sel pada keseluruhan struktur
Mudah untuk diurai sangat penting karena penyangga ini diharapkan dapat diserap oleh jaringan tanpa pembedahan. Diharapkan saat sel membentuk matriks pengikat, penyangga dapat memberi dukungan sruktural dan setelah jaringan terbentuk barulah terurai.
Banyak material yang telah dicoba, dan banyak yang telah dipakai dalam bidang kedokteran seperti benang jahit luka. Umumnya berupa kolagen atau polyester alifatik.
Umumnya masalah yang paling umum adalah keterbatasan system transpor. JAringan buatan umumnya kekurangan suplai darah awal sehingga sulit untuk memperoleh oksigen dan nutrisi yang cukup untuk bekerja dengan baik.
Karenanya, sangat penting untuk menciptakan struktur dengan skala yang tepat, agar mudah menyatu dengan pembuluh darah.
Penciptaan jaringan yang berfungs memerlukan kultur yang ekstensif dengan memperhatikan aneka fator seperti oksigen, keasaman, kelembapan, suhu, nutrisi dan osmosis. Selain itu, kultur jaringan buatan ini menciptakan masalah baru. Umumnya, dalam kultur sel biasa, pemberian nutrisi cukup melalui difusi. Namun karena jaringan bertambah besar dan kompleks, cara yang digunakan pun bertambah rumit.
Selain itu, diperluan factor atau rangsangan untuk menciptakan fungsionalitas. Hormon, growth factor, metabolit dan butrisi, rangsangan kimia dan fisik juga perlu. Misalnya kondrosit memerlukan kondisi rendah oksigen dalam pembentukan rangkanya.
Misalnya untuk menolong orang diabetes, dilakukan implantasi jaringan yang memiliki sel islet, yang mampu menghasilkan insulin, amilin dan glukagon.
Untuk menghindari reaksi penolakan, sel islet dikapsulkan. Dengan sel islet terkapsul, dapat terbentuk lapisan sel islet yang mampu menjadi pancreas buatan.
Terdiri dari :
Serat untuk menguatkan lembaran islet
Sel islet terkapsul untuk menghindari reaksi penolakan
Lapisan semipermeabel agar difusi dapat terjadi
Lapisan protektif untuk menghindari reaksi penolakan dari tubuh agar jaringan dapat berfungsi tetap sebagaimana mestinya.
Selain itu, kantung kemih buatan juga pernah dibuat untuk membantu orang yang mengalami kecacatan pada organ tersebut. Ilmuwan menumbuhkan kantung kemih baru dari sel pasien itu, untuk kemudian ditransplantasikan kembali ke tubuh pasien. Caranya, sel otot dan kantung kemih diambil dari kantung kemih pasien. Sel-sel itu ditumbuhkan di cawan Petri lalu dijadikan lapisan pada suatu struktur berbentuk seperti kantung kemih. Setelah itu, sel membentuk kantung kemih baru, yang ditanamkan ke tubuh pasien.