3B Biyo Yazıcı Nedir?
3 boyutlu baskı, üç boyutlu bir modelin madde olarak çıktısının alınması olarak tanımlanır. Elde edilen bu maddesel çıktı, iki boyutlu katmanların ardışık olarak üst üste biriktirilmesinden meydana gelir. 3b baskı, kesme ve delme yöntemleri ile malzemenin çıkarılmasına dayanan geleneksel işleme tekniklerinden farklı kabul edilmektedir. 3b yazıcı, bilgisayar kontrollü üç boyutlu maddesel çıktı üreten bir endüstriyel robot türüdür.
Biyo Baskı Nedir?
Biyo-baskı, 3b baskı işleminin, canlı hücrelerin hassas konumlandırılmasıyla, kompleks biyolojik yapıların (doku, organ) katman katman oluşturulmasıdır. Biyolojik yapıların oluşturulmasında; biyomimikri, otonom birleşme ve mini doku yapı blokları gibi birkaç yaklaşım mevcuttur. Biyolojik yapılar oluşturulurken, hücrelerin işlem sırasında canlılığını koruyabilmesi gerekmektedir.
Biyomimikri, hücrelerin doğasının ve işlevselliğinin incelenerek, gerçek biyolojik yapıyla aynı özellikleri taşıyan biyolojik yapıların üretilmesini hedefler. Otonom birleşme, hücrelerin birbirleriyle olan etkileşimleri incelenerek, gerçek biyolojik yapıyla aynı yapısal özelliklerin, hücre lokalizasyonunun ve doku işlevselliğinin sağlanmasını hedefler. Mini doku kavramı, yukarıdaki iki strateji ile iişkili olarak, küçük işlevsel yapı bloklarının birleştirilmesiyle elde edilen doku ya da organları ifade eder.
3D Yazıcı ile Nasıl Organ Üretilir?
Görüntüleme adımında, tıbbi görüntüleme cihazları kullanılarak biyolojik yapıların, bilgisayar destekli tasarımı ve matematiksel modellenmesinde kullanılacak kompleks mimari bilgileri elde edilir. Görüntüleme cihazları ile elde edilen ham veriler, bilgisayar destekli yazılım paketi kullanılarak 3b dijital (CAD/CAM) çizimlere dönüştürülür. Tasarım adımında, üretilmesi planlanan hedef dokuya uygun tasarım yaklaşımı ya da bu yaklaşımların kombinasyonları belirlenir. Tasarım yaklaşımlarına göre işlenen 3b dijital çizimler biyo-baskı işlemi için hazırlanarak belirli kalınlıklarda iki boyutlu ardışık katmanlara dilimlenir.
Vücudumuzdaki organların düzen içinde çalışabilmesi için; esas(olmazsa olmaz) besinleri dokulara taşıyan ve tehlikeli atıkları uzaklaştıran, bedenimizin içinde dönüp dolaşan kan damarlarının karmakarışık yollar izlemesi nedeniyle, bilimsel açıdan kan damarlarının sıfırdan üretimini zorlaştıran bir etkendir. Brigham ve Women’s Hastanesi’nden bir ekip, 3 boyutlu bioprinting*(biyobaskı) tekniği kullanarak kan damarları üretiminde ilerleme kaydetti.
Çalışma Mayıs ayında Lab On a Chip dergisinde online olarak yayınlandı.
‘Bilim insanları; kalp, karaciğer ve akciğer gibi kompleks yapay dokuları üretmede inanılmaz adımlar attılar.’ diyor çalışmanın yazarı Ali Khademhosseini(biyomedikal mühendisi, BWH Biyomateryal İnovasyon Araştırma Merkezi’nin müdürü.) ‘Buna rağmen yapay kan damarları üretmek, doku mühendisliği için hala kritik bir görev olarak bekliyor. Biz bu görevi başarmak için, 3 boyutlu biyobaskı teknolojisindeki gelişmelerle biyomateryallerle birleştirerek oluşturacağımız hidrojel birimlerinin damarlara dönüşümünü sağlayan eşsiz bir strateji öneriyoruz.’ diye de ekliyor.
Araştırmacılar, öncelikle kan damarlarına bir kalıp olması amacıyla, agaroz iğcik şablonu yapmak için, bir 3-boyutlu biyoyazıcı kullandılar. (agaroz: doğadan elde edilen şeker bazlı molekül). Sonrasında bu jelatin benzeri maddeyi hidrojel adı verilen ve foto çapraz bağlarla güçlendirilmiş bir kalıpla kapladılar.
Khademhosseini ve ekibi, farklı mimari özellikler sergileyen mikrokanal ağlarını inşa etmeyi başardılar. Onlar ayrıca bu fonksiyonel ve besleyici mikrokanalları, sıklıkla kullanılan hidrojellerin büyük çoğunluğuna ve farklı derişimlerde yerleştirmeyi başardılar. Örneğin metakrilat jelatin ya da etilen-glikol bazlı hidrojeller.
Hücreler ile yüklü metakrilatlanmış jelatin; bilhassa imal edilmiş damar ağlarının, kütle transferini, hücrenin yaşam gücünü ve hücresel farklılaşmayı geliştirmek için nasıl işlediğini göstermek için kullanılmıştır. Ayrıca, imal edilen kanalların içinde endotel tabakalarının başarılı bir şekilde oluşması sağlanmıştır.
‘Gelecekte, 3D biyoprinting teknolojisi her hastanın ihtiyacına göre üretilen ekilebilir(transplantable) dokular üretiminde ya da insan vücudunun dışında etkili ve güvenli bir biçimde ilaç geliştirmek için kullanılabilecek’ şeklinde sözlerini tamamlıyor Khademhosseini.
Sağlık Sektöründe 3D Yazıcılar
Tıbbi görüntüleme cihazlarının da yardımıyla, biyolojik dokuların tüm detayları dijital ortama aktarılıyor ve 3D yazıcılara uygun bir formatta dosya oluşturabilmek için ilgili programlarda çizilebiliyor. Hedef doku şekli ve işlevi için uygun malzeme ve hücre kaynağı seçiliyor. Malzeme olarak, sentetik ve doğal polimerler tercih ediliyor. Bu bileşenler, lazer destekli biyo yazıcılara entegre edilerek biyo-baskı teknolojisinin elde edilmesini sağlıyor. Seçilen malzeme, hedef doku için özel olarak geliştirilen inkjet, mikroekstrüzyon ve lazer destekli yazdırma teknolojileri sayesinde canlı yapıların oluşması sağlanıyor. Biyo-print baskı teknolojisi, henüz deneysel anlamda devam etse de birkaç sene içerisinde nakledilebilir dokular oluşturulacağı ön görülüyor.
Kaynak
Gercekbilim
