Ditulis oleh:

Percetakan 3 Dimensi (3D) yang juga dipanggil sebagai pembuatan bahan tambahan merupakan teknik yang menghasilkan objek 3D dari sumber data elektronik yang mengubah gulungan wayar plastik atau apa jua bahan kepada objek yang dimahukan (1). Penggunaan percetakan 3D membolehkan pembentukan keratan rentas dua dimensi (2D) kepada lapisan-lapisan entiti yang tersendiri dalam menghasilkan pelbagai objek 3D yang rumit dengan lebih terperinci (2). Aplikasi percetakan 3D ini amat sesuai dalam bidang perubatan dalam menghasilkan alatan yang memerlukan fungsi dan bentuk yang spesifik yang mungkin tidak dapat dihasilkan dengan mengunakan teknik lain.

Pencetakan 3D yang merupakan sebahagian revolusi teknologi perindustrian yang ke-empat memberi impak ketara kepada bidang perubatan dan kesihatan. Aplikasi percetakan 3D diperluaskan lagi dengan pembangunan model digital and imej perubatan yang membolehkan sesuatu objek dihasilkan dengan lebih produktif dan juga kos efektif. Aplikasi percetakan 3D dalam bidang perubatan telah membuka ruang lebih luas untuk penyelidikan, inovasi, dan pengkomersilan produk perubatan. Kini, sebahagian hasil produk dari percetakan 3D seperti implan ortopedik dan pergigian telah memasuki peringkat pengkomersilan dan perindustrian. Teknologi percetakan 3D telah memberi manfaat yang besar terutamanya dalam pembelajaran perubatan, pembedahan, penghasilan peranti perubatan, rehabilitasi, pembuatan prostesis atau anggota badan palsu, pengkulturan tisu dan penghasilan biopenderia. Berikut merupakan ulasan berkenaan penggunaan dan pembangunan teknologi percetakan   3D dalam bidang perubatan :

1. Percetakan 3D model perubatan

Model anatomi dan organ manusia telah digunakan sejak sekian lama dalam pembelajaran perubatan. Penggunaan model anatomi yang dibuat daripada logam, kayu, plastik dan bahan sintetik lain telah menjadi pilihan berbanding penggunaan mayat manusia yang telah diawet. Kini, teknologi percetakan 3D berkomputer dapat menghasilkan model 3D berpandukan imej yang diperoleh dari tomografi berkomputer, pengimejan resonan magnetik dan peralatan imbasan lain. Selain digunakan untuk pembelajaran perubatan, model 3D ini juga digunakan untuk membantu dalam perancangan sebelum pembedahan di mana risiko kecederaan organ dan kegagalan pembedahan dapat dikurangkan. Sebagai contoh model 3D tumor dan organ lain boleh dicetak dari imbasan tomografi berkomputer pesakit untuk digunakan sebagai simulasi sebelum pembedahan. Ini dapat peningkatkan lagi kejayaan dan memendekan masa proses pembedahan dan mengurangkan kesan sampingan kepada pesakit tersebut. Selain model anatomi anggota badan, model lain seperti mikroorganisma dan virus boleh juga dihasilkan bagi memahami mekanisma jangkitan dan sebagainya. Sebagai contoh model coronavirus (COVID-19) dan peparu yang telah dijangkiti telah dibina untuk memudahkan pemahaman tentang virus tersebut.

2. Implan perubatan

Selain dari digunakan sebagai model, objek yang dihasilkan melalui percetakan 3D juga berpotensi diaplikasikan untuk rawatan pesakit. Teknologi percetakan 3D juga telah digunakan untuk fabrikasi implan terutamanya untuk rawatan penyakit sistem otot dan rangka seperti mengantikan sendi, tulang dan rawan. Kelebihan implan percetakan 3D ialah proses fabrikasi yang singkat, kos yang rendah, boleh diubahsuai, ketepatan liang-liang bionik yang memudahkan penyerapan sel tulang manusia serta menggalakkan intergrasi antara tisu tulang dan implan. Terdapat kajian yang menunjukkan pesakit sembuh dengan menggunakan implan percetakan 3D. Terdapat tiga bahan yang biasa digunakan untuk implan seperti logam, seramik dan polimer yang tergolong dalam jenis sama ada biodegradasi atau tidak. Kini, sebahagian besar implan percetakan 3D telah dikomersilkan antaranya sendi lutut, alat gabungan antara posterior lumbar, tisu meniscus, tunjang, sambungan tulang pinggul, braket sambungan lutut dan banyak lagi. Selain itu, percetakan filem implan untuk pesakit jantung dan tiub panduan saraf juga turut direka yang mana ia membantu sistem saraf baik pulih sendiri.

3. Peralatan rehabilitasi dan prostetik

Teknik pembuatan percetakan 3D membolehkan peralatan pelbagai rekaan dan bentuk mengunakan bahan-bahan yang sesuai untuk pesakit boleh dihasilkan. Kelebihan ini amat berguna dalam penghasilan alat rehabilitasi seperti peralatan ortopedik, anggota badan palsu dan alat bantuan pendengaran. Contohnya, penghasilan kaki palsu dengan percetakan 3D menggunakan bahan nilon yang berongga menjadikan alat tersebut lebih ringan, bersifat alir udara, lebih sokongan dan stabiliti pada pesakit serta dapat mengurangkan impak terhadap lutut. Alat bantu pendengaran yang dihasilkan melalui percetakan 3D juga didapati lebih tahan, ringan dan bersifat antibakteria.

4. Kejuruteraan tisu

Kejuruteraan tisu bertujuan untuk memfabrikasi tisu bagi tujuan perubatan regeneratif, tranplan dan juga untuk menguji ubat-ubatan menggantikan penggunaan tisu manusia sebenar dan juga haiwan sebagai alternatif. Selain itu, kelebihan percetakan 3D dalam kejuruteraan tisu adalah dapat menghasilkan struktur tisu pada skala mikro dan makro yang boleh berintegrasi dalam persekitaran biomimetik.  Teknik biofabrikasi mengunakan percetakan 3D berpotensi untuk menghasilkan tisu biologi dan organ seperti kornea, tulang dan kulit. Sebagai contoh, penghasilan kornea tiruan menyerupai kornea asli telah tercetak dengan menggunakan model kornea manusia. Manakala model kulit dihasilkan dengan mengabungkan percetakan 3D dan salutan dakwat yang menghasilkan kutikula dari struktur polikaprolakton serta lapisan sel serat membentuk dermis yang mempunyai sifat biologi seakan kulit sebenar.

5. Pembalut luka

Pembalut luka merupakan perkara asas dalam perubatan untuk memastikan luka cepat sembuh dan tidak mengalami jangkitan kuman. Teknologi bahan termaju digabungkan dengan teknologi percetakan 3D dapat menghasilkan pembalut luka yang sepadan dengan anatomi pesakit dan saiz luka yang mana luka dapat ditutup dan dilindungi dengan lebih sempurna di samping lebih senang untuk dilekatkan dan dibuang selepas digunakan. Pembalut luka ini juga boleh direka dengan menggunakan bahan yang diresapi dengan ubat yang bertindak terhadap luka dengan kadar yang boleh dikawal. Teknologi ini amatlah berguna untuk merawati luka akibat kebakaran dan juga akibat kanser secara berterusan tanpa pemantauan yang kerap. Ini menjadikan proses penyembuhan menjadi lebih efisyen dan selesa. Penggunaan bahan yang lebih bioserasi juga menjadikan proses penyembuhan lebih cepat dan mengurangkan komplikasi jangkitan kuman dan menjadikan pembalut luka yang dihasilkan dengan teknologi percetakan 3D lebih pelbagai guna.

6. Biosensor

Biosensor merupakan peranti yang berfungsi untuk mengesan maklumat biologi dan menukarkannya kepada signal elektronik untuk dianalisis. Teknologi biosensor juga telah diintergrasi bersama teknologi percetakan 3D untuk menghasilkan peranti canggih yang boleh memantau pelbagai pelbagai fungsi dan parameter fisiologi manusia. Sebagai contoh biosensor percetakan 3D telah dibangunkan untuk mengukur paras glukos, pH, dan penanda biologi kritikal yang lain dalam masa sebenar. Ini adalah penting untuk memantau pesakit kronik tanpa perlu prosedur invasif. Pengunaan bahan nanokomposit dalam percetakan 3D dapat dimanfaatkan untuk meningkatkan lagi sensitiviti dan ketepatan biosensor dan pengesanan punca sesuatu penyakit menjadi lebih pantas. 

Kesimpulan

Teknologi percetakan 3D telah merevolusikan bidang perubatan dengan menjadikan penjagaan kesihatan, pembedahan dan pembelajaran perubatan menjadi lebih berkesan dan efektif. Inovasi pelbagai alat, peranti dan model perubatan berasaskan percetakan 3D telah mengubah teknik rawatan dan diagnosis penyakit. Percetakan 3D memberi ruang dan keupayaan untuk mencipta dan memfabrikasi struktur geometri yang komplek dan spesifik pada masa yang singkat dan kos yang lebih murah. Ini telah membuka sempadan, cabaran dan penyelesaian baharu dalam bidang perubatan dan penjagaan kesihatan.

Rujukan:

1. https://www.majalahsains.com/apakah-pencetakan-3d-dan-kenapa-ia-penting/

2. https://www.nature.com/articles/d41586-020-00271-6

3. Bartel, T., Rivard, A., Jimenez, A., Mestres, C. A., Muller, S. (2018). Medical three-dimensional printing opens up new opportunities in cardiology and  cardiac surgery. Eur. Heart J. 39 (15), 1246–1254. doi: 10.1093/eurheartj/ehx016

4. Chunhua, S., & Guangqing, S. (2020). Application and development of 3D printing in medical field. Modern Mechanical Engineering, 10(3), 25-33.

5.  https://news.illinoisstate.edu/2016/06/cost-analysis-prosthetics-3d-print-lab-offers-unique-experience-students/

6. https://docwirenews.com/post/3d-printing-cornea-tissue-to-combat-blindness