Dalam terobosan signifikan awal bulan ini, Avay Biosciences, startup teknologi mendalam yang berbasis di Chennai, meluncurkan printer bio 3D ‘canggih’ buatan mereka yang dapat mencetak jaringan manusia.
Disebut ‘Mito Plus’, printer diluncurkan selama Bengaluru Tech Summit yang diadakan antara 16 dan 18 November 2022. Namun mengapa ini menjadi tonggak penting?
Sebelum menjawab pertanyaan ini, sangat penting untuk memahami apa itu bioprinting. Ini adalah metode replikasi jaringan yang menggunakan ‘bioinks’, yang direkayasa untuk mencetak jaringan hidup buatan seperti kulit.
Apa itu bioink?
Berbicara kepada The Better India, Manish Amin, CEO Avay Biosciences, mengatakan, “Bioink adalah gel atau pasta yang mengandung dua komponen utama — sel untuk jenis jaringan yang kita targetkan, dan biomaterial yang dapat mendukung sel dan membantu pertumbuhannya. . Biomaterial seperti gelatin dan kolagen dibuat dari sumber alami seperti daging, tulang, dan tulang rawan menggunakan proses kimiawi. Mereka meniru lingkungan sel seperti di dalam tubuh, dan digunakan sebagai struktur pendukung (perancah) tempat sel tumbuh dan terhubung.
Dalam rilis terbaru yang dikeluarkan oleh Avay Biosciences, mereka mencatat, “Bioink adalah bahan yang direkayasa untuk memungkinkan jenis sel tertentu tumbuh dan berkembang biak sambil mendukung struktur jaringan.”
Mereka secara luas dibagi ke dalam kategori berikut:
Struktural – Tinta ini digunakan untuk membuat kerangka kerja atau penyangga struktur. Pengorbanan – Tinta ini ditujukan untuk mendukung struktur selama proses pencetakan tetapi kemudian dihapus atau dikonsumsi oleh sel untuk diganti dengan bahannya sendiri. Fungsional – Tinta ini digunakan untuk memandu fungsi tertentu seperti pertumbuhan, perkembangan, dan diferensiasi sel.
Saat kami mengatakan Mito Plus mencetak jaringan manusia, apakah itu pada dasarnya membuat jaringan manusia baru? Seberapa mirip jaringan bioprinted ini dengan jaringan manusia di tubuh kita?
Manish mencatat, “Mencetak jaringan saat ini berarti menggunakan bioinks — sel yang dicampur dalam biomaterial — untuk membuat perancah. Perancah hidup ini kemudian diinkubasi, menyediakan lingkungan dan waktu yang tepat bagi sel untuk berkembang biak dan membuat koneksi yang menyerupai jaringan. Para peneliti masih berupaya memverifikasi bahwa perancah kompleks ini benar-benar berperilaku identik dengan jaringan asli. Mengidentifikasi perbedaan-perbedaan ini akan mengarah pada langkah besar ke depan dalam memahami dan menumbuhkan seluruh organ secara artifisial — sesuatu yang masih ingin kami capai secara global.”
Pencetak Bio 3D Mito Plus
Evolusi printer bio 3D
Prototipe pertama Mito Plus dipasang di IISc, Bangalore. Apa yang kita lihat hari ini adalah versi lanjutan dari printer bio 3D yang dikembangkan dengan masukan pada prototipe dari laboratorium penelitian Dr Bikramjit Basu di universitas.
Avay Biosciences menyediakan pengembangan perangkat lunak dan perangkat keras yang sepenuhnya asli untuk solusi pencetakan bio 3D end-to-end di India.
“Kami awalnya membangun prototipe Mito Basic. Membuat ini mudah, dan kami hanya membutuhkan waktu sekitar empat bulan. Banyak mahasiswa saat ini mencoba membuat bioprinter sendiri. Tantangannya bergerak dari prototipe ke produk. Bisakah kita memperbaiki semua bug perangkat lunak? Apakah pencetakan akan terjadi berulang kali? Bisakah kami menyediakan suku cadang dan fitur dengan kualitas yang lebih baik?” tanya Manish.
Semua ini membuat mereka memperluas tim desain, manufaktur, kelistrikan, dan perangkat lunak untuk membangun sesuatu yang segera jauh dari versi aslinya — bioprinter sejati.
“Ada banyak peningkatan kecil di sepanjang jalan — menambahkan sistem untuk kontrol suhu, banyak uji coba lampu UV dan LED yang berbeda, dan setelah banyak kesalahan, kami sekarang memiliki sistem yang siap diluncurkan di pasar. Karena itu, tidak ada yang sempurna. Kami akan terus menyelesaikan masalah yang ada dan mengembangkan fitur baru dan inovatif yang terus diminta oleh pelanggan kami hingga printer kami menjadi default untuk semua penelitian rekayasa jaringan,” tambahnya.
Avay Biosciences telah mengembangkan printer 3D sendiri dengan sekitar 70% manufaktur dilakukan di Chennai dan Bengaluru. Mereka memiliki tim perangkat lunak khusus yang berfokus untuk terus menambahkan fitur baru dan membuat perangkat lunak yang lebih baik.
‘Tercanggih’
“MITO plus adalah salah satu bioprinter tercanggih dalam kisaran harganya. Berbagai biomaterial dapat dicetak dengannya. Printer ini juga akan memiliki opsi penyembuhan UV bawaan. Printer memiliki filter HEPA dan fitur utamanya adalah pengatur suhu, di mana printhead dan print bed dapat didinginkan hingga 4 derajat Celcius serta dipanaskan hingga 80 derajat Celcius. MITO plus dapat digunakan untuk aplikasi penemuan dan pengujian obat farmasi. Ini juga dapat digunakan dalam biologi kanker dan aplikasi tata rias, ”kata Manish.
Bagaimana fitur-fitur ini memfasilitasi proses bioprinting? Banyak biomaterial cukup sensitif terhadap suhu dan membutuhkan kondisi lingkungan yang tepat.
“Dengan mengontrol suhu ekstrusi, viskositas material dapat dikontrol sampai batas tertentu. Kami menerima umpan balik ini dari kolaborator utama kami Dr Bikramjit Basu pada pengembangan jaringan tulang dan Dr Prajakata Jain di Institut Teknologi Kimia (ICT), Mumbai, dalam rekayasa jaringan kulit. Oleh karena itu, ini adalah fitur penting yang ingin kami kembangkan,” jelas Suhridh Sundaram, chief operating officer, Avay Biosciences.
“Ini memungkinkan para peneliti untuk dapat menyesuaikan parameter pencetakan dan menyempurnakannya untuk perancah yang tepat. Beberapa bahan juga menyembuhkan (atau mengeras) saat terkena sinar UV. Karena bahan-bahan ini adalah gel, untuk mencapai lebih banyak lapisan kita membutuhkan pengerasan seperti itu atau lapisan bawah akan terkompresi dan tidak menjaga integritas struktural, ”tambahnya.
Tissue dicetak dengan Mito Plus 3D Bio Printer
Aplikasi masa depan
Bioprinting adalah bagian dari pasar pencetakan 3D yang lebih besar. Sementara sebagian besar pencetakan 3D menggunakan plastik dan polimer semacam itu, bioprinting bekerja dengan sel hidup dan bahan polimer seperti gel.
Bioprinter bekerja dengan cara yang hampir sama seperti printer 3D lainnya dengan satu perbedaan utama. Alih-alih mengirimkan bahan seperti plastik, logam atau bubuk, bioprinter menyimpan lapisan biomaterial yang mungkin termasuk sel hidup untuk membangun struktur kompleks seperti jaringan kulit, jaringan hati, dll.
“Bioprinting 3D adalah hadiah unik bagi umat manusia melalui sains dan teknologi. Meski banyak tantangan yang belum terselesaikan. Jalan masih panjang sebelum kita dapat membuat organ yang berfungsi penuh dan layak untuk transplantasi manusia,” kata Manish.
Sederhananya, ketersediaan bioprinter yang hemat biaya merupakan langkah penting dalam mengembangkan organ buatan karena semua penelitian di masa depan bergantung pada infrastruktur ini. Lagi pula, ribuan nyawa hilang setiap tahun di India saja karena kurangnya donor organ yang cocok. Dan bahkan jika seseorang dapat menemukannya, biaya transplantasi bisa lebih dari Rs 10 lakh, belum termasuk biaya obat anti penolakan.
Suhridh menjelaskan “Pendekatan kami untuk menciptakan organ yang sama sekali baru dimulai dengan perjalanan membuat sampel jaringan baru — sebuah batu loncatan penting untuk perjalanan jangka panjang dan sulit. Bekerja sama dengan ICT Mumbai, kami berupaya membuat printer kami mengembangkan kulit — jenis jaringan berlapis paling umum yang dapat membantu korban luka bakar parah. Jaringan ini juga dapat digunakan untuk pemeriksaan toksikologi dan berbagai mekanisme pengujian lainnya. Orang-orang dapat menghubungi kami untuk perincian lebih lanjut tentang penelitian yang sedang dilakukan, dan bagaimana kami dapat membantu misi Anda.”
Sedangkan Manis menambahkan, “Ada aplikasi lain. Bagi perusahaan farmasi, untuk dapat menguji obat pada jaringan yang ditumbuhkan di laboratorium alih-alih menghadapi rintangan peraturan uji coba hewan dan uji klinis pada manusia akan sangat mempercepat kemampuan kami untuk meneliti molekul baru, dan mengidentifikasi risiko jauh lebih awal, sehingga menghemat biaya penelitian. tidak berbuah.”
Tapi sejauh mana Avay membangun perangkat printer bio 3D yang benar-benar dapat mengembangkan organ buatan dan menghilangkan kebutuhan akan transplantasi organ?
“Avay memang sangat jauh dari organ buatan. Ada banyak pekerjaan penelitian yang perlu dilakukan. Ini sangat multidisiplin dan akan melibatkan bantuan dari peneliti teknik jaringan dan ilmuwan material untuk mengembangkan perancah biomaterial, sel punca dan praktisi pengobatan regeneratif dan ahli bedah terbaik tentang cara terbaik untuk menanamkan organ-organ ini, dll. Kami terus menerima umpan balik dari semua pihak terkait ini dan sedang mengerjakan sisi teknik serta biomaterial untuk saat ini guna memberi para peneliti solusi terbaik yang dapat dibayangkan,” catat Manish.
Meskipun demikian, startup ini telah bermitra dengan lembaga penelitian dan pengembangan utama di seluruh India termasuk IIT Madras, ICT-Mumbai, Institut Nasional Pendidikan dan Penelitian Farmasi (NIPER), Hyderabad, dan BITS Pilani (Kampus Goa) sebagai pelanggan dan kolaborator. Di sektor swasta, yang memimpin di India adalah perusahaan rintisan seperti Avay Biosciences.
Lagi pula, menurut berbagai laporan, pasar bioprinting 3D global saat ini bernilai USD 1,3 miliar pada tahun 2022 dan diproyeksikan mencapai USD 3,3 miliar pada tahun 2027. Ada permintaan yang sangat besar baik di industri farmasi maupun tata rias.
(Anda dapat mempelajari lebih lanjut tentang Avay Biosciences di situs web mereka. Semua gambar diberikan oleh Avay Biosciences.)
(Diedit oleh Divya Sethu)
