Sebuah tim peneliti telah memperkenalkan alat bedah yang mampu mencetak implan tulang secara langsung selama operasi. Alat tersebut, yang didasarkan pada lem tembak yang dimodifikasi, dijelaskan dalam jurnal Device. Percobaan awal pada hewan percobaan pada kelinci menunjukkan bahwa struktur tulang yang kompleks dapat diproduksi hanya dalam beberapa menit di tempat-tanpa persiapan yang rumit sebelumnya.
Implan tradisional biasanya terbuat dari logam, tulang donor, atau bahan cetak 3D yang sudah jadi. Namun, metode ini membutuhkan perencanaan yang tepat dan produksi pra operasi, terutama pada kasus patah tulang yang tidak beraturan. Pendekatan baru ini mengandalkan bioprinting in situ.
“Teknologi yang kami usulkan menawarkan pendekatan yang berbeda dengan mengembangkan sistem pencetakan in situ yang memungkinkan fabrikasi dan aplikasi perancah secara real-time langsung di lokasi pembedahan,” kata Jung Seung Lee, salah satu penulis dan profesor teknik biomedis di Universitas Sungkyunkwan. “Hal ini memungkinkan pencocokan anatomi yang sangat akurat bahkan pada cacat yang tidak beraturan atau kompleks tanpa memerlukan persiapan pra operasi seperti pencitraan, pemodelan, dan proses pemangkasan.”
“Karena perangkat ini ringkas dan dioperasikan secara manual, dokter bedah dapat menyesuaikan arah, sudut, dan kedalaman pencetakan selama prosedur secara real time,” kata Lee. “Selain itu, kami juga mendemonstrasikan bahwa proses ini dapat diselesaikan dalam hitungan menit. Hal ini menunjukkan keuntungan yang signifikan dalam hal mengurangi waktu operasi dan meningkatkan efisiensi prosedural dalam kondisi pembedahan yang sebenarnya.”
Bahan yang digunakan adalah filamen yang terdiri dari hidroksiapatit (HA) – komponen alami tulang – yang digabungkan dengan polimer termoplastik polikaprolakton (PCL). PCL meleleh pada suhu sekitar 60 ° C, cukup rendah untuk menghindari kerusakan jaringan di sekitarnya. Dengan memvariasikan rasio HA-PCL, kekerasan implan dapat disesuaikan dengan kebutuhan yang berbeda. Pengoperasian manual perangkat ini memungkinkan dokter bedah untuk secara langsung mengontrol arah dan kedalaman pencetakan.
Selain itu, bahan tersebut diperkaya dengan antibiotik seperti vankomisin dan gentamisin untuk mencegah infeksi. Agen-agen ini dilepaskan melalui struktur berpori selama beberapa minggu, menghambat pertumbuhan patogen umum seperti E. coli dan S. aureus. Pada model hewan, regenerasi tulang yang lebih baik diamati setelah dua belas minggu dibandingkan dengan semen tulang konvensional, tanpa tanda-tanda infeksi atau kerusakan jaringan.
“Pendekatan pengiriman lokal ini menawarkan keuntungan klinis yang berarti dibandingkan pemberian antibiotik sistemik dengan berpotensi mengurangi efek samping dan membatasi perkembangan resistensi antibiotik, sambil tetap secara efektif melindungi dari infeksi pasca operasi,” kata Lee.
“Perancah dirancang tidak hanya untuk berintegrasi secara biologis dengan jaringan tulang di sekitarnya, tetapi juga untuk secara bertahap terdegradasi dari waktu ke waktu dan digantikan oleh tulang yang baru terbentuk,” kata Lee. “Hasil penelitian menunjukkan bahwa kelompok pencetakan menunjukkan hasil yang lebih unggul dalam parameter struktural utama seperti luas permukaan tulang, ketebalan kortikal, dan momen inersia kutub, yang menunjukkan penyembuhan dan integrasi tulang yang lebih efektif.”
Penelitian lebih lanjut pada model hewan yang lebih besar, serta proses sterilisasi dan manufaktur yang terstandardisasi, diperlukan untuk diterjemahkan ke dalam praktik klinis. Tujuannya adalah untuk memajukan teknologi ini sehingga dapat digunakan di masa depan sebagai pilihan yang dapat diterapkan secara langsung untuk rekonstruksi tulang bedah.
“Adopsi klinis akan membutuhkan proses manufaktur yang terstandardisasi, protokol sterilisasi yang tervalidasi, dan studi praklinis pada model hewan besar untuk memenuhi standar persetujuan regulasi,” kata Lee. “Jika langkah-langkah ini berhasil dicapai, kami membayangkan pendekatan ini menjadi solusi praktis dan segera untuk perbaikan tulang langsung di ruang operasi.”
