Bioprinted malzemeler hasarlı organları onarmak için kullanılabilir. Bir tür 3B baskı olan bir biyoyazıcı, 3B biyolojik yapılar üretmek için hücreleri ve diğer biyolojik malzemeleri mürekkep olarak kullanır. Bioprinted materyaller, insan vücudundaki hasarlı organları, hücreleri ve dokuları onarma potansiyeline sahiptir. Gelecekte, biyobaskı, tüm organları sıfırdan oluşturmak için kullanılabilir; Bu, biyobaskı alanını dönüştürebilir.
İçindekiler
Biyobasılabilir malzemeler
Araştırmacılar, kök hücreler, kas hücreleri ve endotel hücreleri dahil olmak üzere farklı hücre türlerinin biyobaskısını incelediler. Bir malzemenin biyobaskı yapılıp yapılamayacağını birkaç faktör belirler. İlk olarak, biyolojik materyaller, mürekkep ve yazıcının kendisindeki materyallerle biyouyumlu olmalıdır. Basılan yapının mekanik özelliklerinin yanı sıra bir organ veya dokunun olgunlaşması için geçen süre de süreci etkiler. Biyobağlantılar genellikle iki türe ayrılır:
• Su bazlı jeller veya hidrojeller, hücrelerin gelişebileceği üç boyutlu yapılar olarak işlev görür. Hücre içeren hidrojeller özel şekillerle basılır. Hidrojellerdeki polimerler birbirine bağlanır veya çapraz bağlanır, böylece baskılı jel daha güçlü hale gelir. Bu polimerler doğal veya sentetik olarak elde edilebilirler, ancak hücrelerle uyumlu olmaları gerekir.
• Damgalamadan sonra, dokuda otofüzyon hücre kümeleri oluşur.
Biyobaskı nasıl çalışır?
Biyobaskı işleminin, 3B yazdırma işlemiyle birçok benzerliği vardır. Biyobaskı genellikle aşağıdaki adımlara ayrılır:
• Ön işleme: Biyolojik olarak basılacak organ veya dokunun dijital rekonstrüksiyonu esas alınarak 3 boyutlu modeli hazırlanır. Bu rekonstrüksiyon non-invaziv bir şekilde (örn. MRI kullanılarak) veya X-ışınları kullanılarak görüntülenen bir dizi 2D dilim gibi daha invaziv bir prosedürle alınan görüntülere dayalı olarak oluşturulabilir.
• Rendering: Doku veya organ ön işleme aşamasında 3D model üzerine yazdırılır. Diğer 3D baskı türlerinde olduğu gibi, malzemeyi yazdırmak için malzeme katmanları birer birer eklenir.
• Ameliyat sonrası: Basıncın fonksiyonel bir doku veya organa iletilmesi için gerekli işlemler uygulanır. Bu prosedürler, parmak izinin hücrelerin daha hızlı ve daha doğru olgunlaşmasına yardımcı olan özel bir odaya yerleştirilmesini içerir.
Biyolojik yazıcı türleri
Diğer 3D baskı türlerinde olduğu gibi, biyolojik bağlar da birçok farklı şekilde basılabilir. Her yöntemin avantajları ve dezavantajları vardır.
• Mürekkep püskürtmeli biyobaskı: Masaüstü mürekkep püskürtmeli yazıcıya benzer şekilde çalışır. Mürekkep püskürtmeli bir yazıcı kullanılarak bir tasarım yazdırıldığında, birçok küçük memeden kağıda mürekkep püskürtülür. Bu, çıplak gözle görülemeyecek kadar küçük birçok damlacığın görüntüsünü oluşturur. Araştırmacılar, mürekkebi püskürtme uçlarından itmek için ısı veya titreşim kullanan yöntemler de dahil olmak üzere, mürekkep püskürtmeli baskıyı biyobaskı için uyarladılar. Bu biyoyazıcılar diğer teknolojilerden daha ekonomiktir, ancak basılabilecek malzeme türlerini sınırlayabilen düşük viskoziteli biyo-yapılarla sınırlıdır.
• Lazer destekli biyoyazıcı: hücreleri bir çözeltiden bir yüzeye yüksek hassasiyetle aktarmak için bir lazer kullanır. Lazer solüsyonun bir kısmını ısıtır ve ardından bir hava cebi oluşturarak hücreleri yüzeye taşır. Bu teknoloji bio-inkjet baskıda olduğu gibi küçük nozüller gerektirmediğinden, nozullardan kolayca akmayan yüksek viskoziteli malzemeler kullanılabilir. Lazer destekli biyoyazıcı ayrıca yüksek çözünürlüklü baskıya olanak tanır. Ancak, lazerin ısısı basılı hücrelere zarar verebilir. Ayrıca, bu teknoloji, büyük miktarlardaki yapıları hızlı bir şekilde basmak için kolayca ölçeklenemez.
Ekstrüzyon tabanlı biyoyazıcı: kararlı şekiller oluşturmak için malzemeyi nozuldan dışarı itmek için basınç kullanır. Bu yöntem nispeten çok yönlüdür. Farklı viskozitelere sahip biyomalzemeler, basınç ayarlanarak basılabilir, ancak yüksek basınçların hücrelere zarar verme olasılığı yüksek olduğundan dikkatli olunmalıdır. Ekstrüzyon tabanlı biyobaskı, üretim için potansiyel olarak ölçeklenebilir, ancak diğer teknolojiler kadar doğru olmayabilir.
• Elektroeğirme ve elektrosprey biyoyazıcılar: sırasıyla damlacıklar veya lifler oluşturmak için elektrik alanlarından yararlanın. Bu yöntemler nanometre çözünürlüğe sahip olabilir. Ancak, hücreler için tehlikeli olabilecek çok yüksek voltajlar kullanırlar.
Biyobaskı uygulamaları
Biyobaskı, biyolojik yapıların hassas bir şekilde inşa edilmesini sağladığından, bu teknik biyotıpta birçok kullanım alanı bulabilir. Araştırmacılar, kalp krizinden sonra kalbi onarmaya yardımcı olacak hücreleri yerleştirmek ve ayrıca hücreleri yaralı deri veya kıkırdağa yerleştirmek için biyobaskı teknolojisini kullandılar. Biyobasınç, kalp hastalarında potansiyel kullanım için kalp kapakçıkları üretmek, kas ve kemik dokusu oluşturmak ve sinirleri onarmaya yardımcı olmak için kullanılmıştır.
Sonuçların klinik bir ortamda nasıl performans göstereceğini belirlemek için daha fazla çalışma yapılması gerekse de araştırmalar, biyobaskılamanın ameliyat sırasında veya yaralanma sonrasında doku rejenerasyonuna fayda sağlamak için kullanılabileceğini gösteriyor. Gelecekte biyolojik yazıcılar, karaciğer veya kalp gibi tüm organların sıfırdan yapılmasına ve transplantasyon için kullanılmasına da olanak sağlayabilir.
4D biyolojik baskı
3 boyutlu biyobaskıya ek olarak, bazı gruplar zamanın dördüncü boyutunu da hesaba katan 4 boyutlu biyobaskıyı da incelediler. 4D bioprinting, 3D baskılı yapıların basıldıktan sonra bile zaman içinde gelişmeye devam edebileceği fikrine dayanmaktadır. Yapılar, ısı gibi doğru uyarana maruz kaldıklarında şeklini ve/veya işlevini değiştirebilir. 4D biyobaskı, belirli biyolojik yapıların nasıl bükülüp yuvarlandığından yararlanarak kan damarları yapmak gibi biyomedikal alanlarda kullanılabilir.
Gelecekte biyobaskı
Biyolojik stres gelecekte birçok hayat kurtarmaya yardımcı olsa da, hala üstesinden gelinmesi gereken bir dizi zorluk var. Örneğin baskılı yapılar vücutta uygun yere taşındıktan sonra zayıflayabilir ve şeklini tutamayabilir. Dahası, dokular ve organlar karmaşıktır ve çok hassas şekillerde düzenlenmiş farklı tipte hücreler içerir. Mevcut baskı teknolojileri, bu tür karmaşık yapıları kopyalayamayabilir.
Son olarak, mevcut teknikler ayrıca belirli malzeme türleri, sınırlı viskozite aralığı ve sınırlı hassasiyet ile sınırlıdır. Her teknolojinin hücrelere ve diğer basılı malzemelere zarar verme potansiyeli vardır. Araştırmacılar, giderek daha zorlu hale gelen tıp ve mühendislik sorunlarının üstesinden gelmek için biyobaskıyı geliştirmeye devam ettikçe bu sorunlar ele alınacaktır.
kaynak:
https://www.allevi3d.com/what-is-3d-bioprinting/
https://whatis.techtarget.com/definition/bioprinting
https://www.science.org.au/curious/people-medicine/bioprinting
yazar: Özlem Güvenç Ağaoğlu
Diğer gönderilerimize göz at
[wpcin-random-posts]