Jantung adalah organ kompleks dengan tujuan sederhana – memompa darah masuk dan memompanya keluar lagi.
Ini dilakukan melalui jaringan sel jantung persegi panjang yang saling berhubungan yang disebut kardiomiosit yang memompa darah ke bagian atas jantung (melalui atrium) dan keluar melalui ventrikel di bagian bawah. Sel alat pacu jantung di jantung menjaganya tetap berdetak pada 60 hingga 100 detak per menit, tergantung pada detak jantung basal seseorang.
Karena kerumitan jantung, upaya untuk mencetak versi model 3D untuk digunakan untuk pengujian obat, atau bahkan untuk ditanamkan di dalam tubuh orang yang hidup, telah gagal – sampai sekarang.
Bagian dari Hati
Peneliti dari Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences (SEAS) telah mengumumkan model cetak 3D dari ventrikel yang berdetak dengan ritme bawaannya sendiri saat distimulasi dengan listrik. Triknya terletak pada jenis baru tinta Fiber-Infused Gel (FIG) yang direkayasa sehingga serat di dalamnya terhubung satu sama lain seperti halnya kardiomiosit.
“Tinta FIG mampu mengalir melalui nosel pencetakan, tetapi setelah struktur dicetak, ia mempertahankan bentuk 3D-nya,” kata Suji Choi, rekan peneliti di SEAS, dalam sebuah wawancara dengan Berita Harvard. “Karena sifat-sifat itu, saya merasa mungkin untuk mencetak struktur seperti ventrikel dan bentuk 3D rumit lainnya tanpa menggunakan bahan pendukung tambahan atau perancah.”
Tinta 3D baru dimulai dengan ide dari peneliti pascadoktoral, Luke MacQueen, tetapi dikembangkan di dalam lab Kevin Parker – kepala kelompok biofisika penyakit di SEAS. Mesin ini memungkinkan untuk menenun bahan mikrofiber yang sangat halus.
Seberapa Baik Pompa Ventrikel Cetak 3D?
Choi menggunakan mesin itu untuk membuat lembaran tipis seperti kapas yang dia pecahkan menjadi segmen-segmen kecil, menggunakan gelombang suara, dan menambahkan tinta hidrogel. Seiring waktu, dia menemukan rasio yang tepat antara segmen tinta dan serat, yang panjangnya hanya sekitar 100 mikrometer. Dengan tinta yang tepat, dia mencetak ventrikel dengan serat dan kardiomiosit yang selaras seperti jantung asli.
Ketika dia menerapkan arus “alat pacu jantung” listrik, ventrikel berkontraksi dalam gelombang terkoordinasi.
“Sangat menyenangkan melihat bilik benar-benar memompa dengan cara yang mirip dengan bagaimana sebenarnya ventrikel jantung memompa,” kata Choi.
Dia menyempurnakan strukturnya hingga dapat memompa volume cairan 5 hingga 20 kali lebih banyak daripada upaya sebelumnya pada jantung cetakan 3D, dan tim ingin membuatnya lebih tebal dan lebih mirip jantung.
Jantung yang sebenarnya berdetak 100.000 kali sehari, setiap kali mengerahkan kekuatan yang kira-kira dibutuhkan untuk meremas bola tenis. Pada basis per-berat, jantung memiliki kebutuhan energi terbesar dari setiap organ manusia, dan bergantung pada berbagai sumber energi.
“Dibandingkan dengan jantung asli, model ventrikel kami disederhanakan dan diperkecil,” kata Choi.
Baca selengkapnya: Apa yang Dilakukan Hati?