3D baskı teknolojisindeki son gelişmeler, bu alana biyouyumlu materyallerin ve hücrelerin yerleştirilmesini mümkün kılmıştır. 3D bioprinter adı verilen bir teknolojide mürekkep olarak biyouyumlu malzemeler ve bu malzemelerde hayatta kalabilen ve üreyebilen canlı hücreler kullanılıyor. Biyouyumlu materyal, kopyalanacak organın üç boyutlu modelini oluşturur, bu iskelet üzerinde organa ait hücreler çoğalır ve organ veya dokunun öncülleri elde edilir. Böylece bu teknoloji yapay organ oluşumuna ve rejeneratif tıp çalışmalarına öncülük edebilir. Bu sayede organ nakline bir alternatif geliştirilebilir.
Biyobaskı teknolojisinde, doku onarımı için yoğun olarak çalışılan pluripotent kök hücreler, biyobağlayıcı olarak kullanılmaktadır. Ayrıca, çeşitli 3D biyobaskı teknolojileri türleri ortaya çıkmıştır. bunlar; Mikrojet biyoyazıcılar, biyoinkjet biyoyazıcılar, lazer biyoyazıcılar ve küresel şekillere dayalı daha yeni teknoloji.
3 boyutlu yazıcılar alanında ilk patent alındığında bu alanda gözle görülemeyen molekül ve hücrelerin basılmasından, karmaşık doku ve organların biyofabrikasyonuna kadar önemli gelişmeler yaşandı. Biyoyazıcılar için hücre kaynakları ile ilgili en önemli nokta, biyoyazıcıda hücrelerin oluşturduğu dokuların normal özelliklerini koruyabilmesi ve hücrelerin çoğalabilmesidir. Ancak vücutta bulunan hücre türlerinin laboratuvar ortamında izole edilmesi ve çoğaltılması zordur. Ayrıca bu hücrelerin sınırlı bir ömürleri vardır.
Kök hücrelerin rejenerasyon potansiyeli, diğer hücre türlerinin aksine, 3D biyoyazıcılar için sınırsız bir hücre kaynağı sağlar. 2006 yılında pluripotent hücrelerin keşfedilmesiyle birlikte bu hücrelerden vücutta bulunan farklı tipte hücrelerin türetilmesi mümkün olmuştur. Kalıtsal mutasyonlara sahip kök hücrelerin doku biyobaskısı, hastalık mekanizmalarının ve değişkenliğinin anlaşılmasını sağlayacaktır. Bu çalışmalar, doku rejenerasyonu için hastalara yeni doku transfer edildiğinde doku reddi potansiyelini de azaltacaktır.
Sinir dokusunun biyobaskısı
Mürekkep püskürtmeli ve mikrojet 3D baskı teknolojisi kullanılarak, nöronlar yüksek hücre hayatta kalma oranları ile basılabilir. Baskıdan iki hafta sonra, bu hücrelerin biyolojik karakterlerini ve fonksiyonlarını korudukları gözlemlendi. Nöral doku mühendisliği için nöral kök hücreler, embriyonik kök hücreler, indüklenmiş pluripotent kök hücreler, adipoz doku kök hücreleri ve mezenkimal kök hücreler kullanılmıştır.
Bir glioma (beyin tümörü) modeli oluşturmak için glioma kök hücreleri kullanıldı. Nöral kök hücreler, bazı moleküller aracılığıyla diğer nöron tiplerine farklılaştırılabilir. Bu nedenle biyolojik yazıcılar tarafından kullanılması uygundur. Bir çalışmada, lazer yardımıyla yapılan lazer destekli 3D biyoyazıcı baskılı embriyonik kök hücreler, bir hücre popülasyonu şeklini aldı. Bu hücreler nöronlara farklılaşma yeteneğine sahiptir.
Biyoyazıcılarda hücrelerle biyouyumlu materyallerin kullanıldığı birçok çalışma bulunmaktadır. Bu biyouyumlu malzemeler, kök hücrelerin vücutta doğal olarak bulunduğu hücreler arası alanı taklit edecek şekilde seçilir. Bu malzemelerden en yaygın olarak kullanılanları; Polilaktik asit glikolik asit (PGLA) hidrojelleri. Biyouyumlu materyaller kullanılarak, hücreler normal koşullar altında olduğu gibi çoğalabilir ve işlev görebilir.
3 boyutlu kök hücre biyobaskı tekniği kullanılarak sinir dokusunun üretildiği birçok çalışma bulunmaktadır. örnek; Mikrojet biyoyazıcı teknolojisi kullanılarak biyoyazıcı teknolojisinde biyopolisakkarit bazlı hücreler, aljinat, karboksimetilkitosan ve agarozdan oluşan nöral kök hücreler kullanılmıştır. Üç boyutlu bir yapı iskelesi haline gelen bir bioink’te nöral kök hücreler fonksiyonel nöronlara dönüştürülür. Farklılaşan nöronlar da birbirleriyle bağlantı kurmaya başlar.
Kök hücreli 3D baskı nöral doku, nörolojik fonksiyonlar ve hastalıklar ile ilaç denemelerinin yanı sıra araştırmaları kolaylaştırır. Ayrıca akut beyin hasarı ve kronik dejeneratif hastalıklarda hastanın kendi nöronlarını hastaya aktarmak mümkün olacaktır. Beyin tümör hücrelerinin bu şekilde tümör dokusu oluşturacak şekilde yazdırılması, kemoterapi ilaçlarına dirençli tümör hücrelerinin daha detaylı incelenmesine olanak sağlayacaktır.
Biyobaskı yönteminin daha da geliştirilmesi, daha karmaşık materyallerin basılmasına izin verebilir. Sinir dokusunun yanı sıra kalp, deri, karaciğer, yağ ve kas dokusunda 3D bioprinting teknolojisi kullanılarak çalışmalar yapılmıştır. Yapılan tüm çalışmalar sonucunda bu teknolojinin hastalar üzerinde kullanılabilmesi ve daha kompleks dokular elde edilebilmesi için; Biyomalzemelerin, biyoyazıcı tipinin ve kullanılacak hücrelerin geliştirilmesi gerekiyordu. Mevcut sorunlar aşıldığında yakın gelecekte standart nakil uygulamaları yerini hastanın kendi kök hücrelerinden oluşan ve 3D bioprinting teknolojisi kullanılarak oluşturulan organlara bırakabilir.
Kaynak:
1) Ung ve tabut. Kök hücreler kullanılarak 3 boyutlu biyobaskı. doi: 10.1038/pr.2017.252.005.
2) Bilinmeyen bilgi. Sinir Bilimlerinde Sinir Doku Mühendisliği Trendlerinin Biyobaskısı, Yılın Ayı, Cilt. xx, yy sayısı
yazar:Ayka Olkay
Diğer gönderilerimize göz at
[wpcin-random-posts]