Para ilmuwan di Swanson School of Engineering, University of Pittsburgh mengembangkan materi biodegradable atau yang bisa terurai secara alami untuk membantu memperbaiki tulang patah.
Bagian yang bisa diurai terbuat dari campuran besi dan magnesium yang dibuat khusus dengan printer 3-D. (University of Pittsburgh, Swanson School of Engineering)
Walaupun beberapa tulang yang patah bisa diperbaiki dengan gips sederhana, patah tulang yang lebih rumit, membutuhkan sekrup logam, pin, balok atau pelat untuk menjaga agar tulang tetap di tempat yang seharusnya.
Menurut University of Pittsburgh professor bioengineering Prashant Kumta, “Dengan teknologi masa kini, bila seseorang mengalami patah tulang yang parah, entah akibat luka perang seperti di Irak atau Afghanistan atau kecelakaan lalu lintas, ahli bedah tidak punya pilihan lain selain menggunakan materi sintetis, seperti titanium, stainless steel atau materi polimer yang tidak bisa terurai secara alami.”
Ini berarti pasien harus terikat dengan materi tersebut seumur hidup mereka. Materi itu bisa dipindahkan, tapi operasi terkait bisa menyebabkan masalah-masalah medis.
Sel tulang menempel di rangka yang dicetak dengan printer 3-D. Ketika tulang telah sembuh sempurna, materi akan terurai. (University of Pittsburgh)
Kumta dan timnya yang terdiri dari siswa S-1 berusaha menghindari masalah tersebut dengan mendesain materi yang dicetak dengan printer 3-D yang sesuai untuk tubuh pasien, dan bisa diserap atau dikeluarkan ketika jaringan baru tumbuh dan luka telah sembuh.
Di laboratorium, tim Kumta telah mengembangkan campuran magnesium dan besi sebagai bahan dasar. Ia menyebut magnesium, mineral yang dibutuhkan oleh 300 reaksi biokimia di dalam tubuh, "pasangan yang tepat" untuk teknik tersebut.
“Campuran itu punya karakter mekanik yang cocok dengan tulang asli, baik dari kekuatannya ataupun kepadatannya. Campuran itu punya kepadatan yang pas dan sesuai dengan tulang asli,” ujarnya.
Alih-alih menggunakan tinta, printer 3-D milik mereka menggunakan penjilid khusus di pitanya. Komputer mengirimkan petunjuk untuk mencampurkan tetesan-tetesan lem dengan serbuk mineral. Bagian yang dibuat khusus sesuai kebutuhan, lapisan demi lapisan.
“Kita bisa menciptakan tulang seperti tulang asli yang hilang dari seorang pasien," kata Kumta.
Tim Kumta juga sedang meneliti formula dempul kalsium fosfat baru yang bisa disuntikkan untuk mengisi ruang antara tulang-tulang yang patah. Pelat atau sekrup yang dicetak oleh printer 3-D dan bisa diurai secara alami akan menampung atau menahan bahan dempul tersebut.
“Pelat tersebut akan memberikan daya mekanik yang dibutuhkan untuk menopang dempulan itu, dan membantu penyembuhan tulang dan pembentukan tulang,” ujarnya.
Uji pra-klinis sedang dilakukan pada hewan. Kumta mengatakan ini adalah karya revolusioner, dan menawarkan hasil yang lebih baik bagi pasien.
“Daripada menanam sekrup atau pelat," ujarnya, "dokter bisa memberikan metode penyembuhan kepada kemampuan regenerasi tubuh pasien.”