Üç boyutlu yazıcılar, inşaattan yemek yapımına kadar geniş alanlarda kullanılırken medikal sahada da bir çığır açtılar: Prostetik eller, diş implantları, işitme cihazları gibi kişiye özelleştirilerek üretilen cihazlardan sonra, şimdi de çalışabilir organlar yolda.
Günümüzde kalp nakli için binlerce insan sıra beklerken, birçok başarıya imza atan Carnegie Mellon Üniversitesi (CMU) güzel bir haberle umut kaynağı oldu. Yapılan yeni çalışmayla, CMU önümüzdeki yıllarda hasarlı organlar için gereken organ nakli ihtiyacını ortadan kaldırabilecek bir işe imza attı. Science Advances bilimsel dergisinin 23 Ekim sayısında yayınlanan çalışmaya göre, yakında 3 boyutlu (3B) yazıcılar; çalışabilen kalp, beyin, atar damar ve kemik üretebilecekler.
Carnegie Mellon Üniversitesi, Malzeme Bilimi ve Mühendisliği ve Biyomedikal Mühendisliği öğretim üyesi olan Doç. Dr. Adam Feinberg “Koroner arteritlerin MRI fotoğraflarını ve embriyonik kalplerin 3B fotoğraflarını çekebiliyor ve kolajen, aljinat ve fibrin gibi oldukça yumuşak malzemelerle, çözünürlüğü ve kalitesi eşsiz 3B biyobaskılar yapabiliyoruz” diyor. Bu işlem sayesinde gelecekte organ oluşturmak için, içinde yaşayan dokuların büyüyebildiği 3B yumuşak implantlar oluşturulabilecek. CMU Mühendislik Fakültesi Dekanı Jim Garrett, “3B biyobaskıyı, medikal uygulamalarda artarak kullanılacak önemli bir araç olarak görmeyi beklemeliyiz” diyor.
Geleneksel 3B yazıcılar, plastik ya da metalden nesneleri 3B olarak üretebiliyorlar. Bu işlem sırasında her bir katmanın basılması sırasında, bir alttaki katmandan güçlü destek ihtiyacı doğuyor. Dolayısıyla, jel gibi yumuşak malzeme ile yapılabilecekler daha limitliydi. CMU Biyomedikal mühendisliği doktora öğrencisi TJ Hinton, “Doku mühendisliğinde daha önce farklı malzemelerin 3B baskısı denendiyse de, kimse kolojen ya da fibrin gibi tipik doku mühendisliği jellerini kullanmak için bir metot geliştirmedi” diyor.
Yumuşak malzemelerle 3B baskının zorluğunu anlatan Feinberg, “Yumuşak malzemeleri yenilen jöleye benzetiyor, 3B baskı sırasında bu malzeme kendi ağırlığı altında eziliyor” diyor ve bu engeli aşmak için geliştirdikleri metodu şöyle anlatıyor: “Bu engeli aşmak için bir baskı metodu geliştirdik; yumuşak malzemeyi kendine destek olacak jelatin tozu içeren dayanacağı bir malzeme içinde baskı aldık. İşin aslı, biz bir jeli diğer jelin içinde oluşturduk. Bu da yumuşak malzemenin doğru şekilde yerleşmesi ve katman katman basılmasını sağlıyor.”
Araştırmacıların kullandığı yeni teknik kısa adıyla FRESH (Freeform Reversible Embedding of Suspended Hydrogels), 3B baskının etrafındaki destek jel yapının vücut ısısı sıcaklığında kolayca erimesini ve ortadan kalkmasını sağlıyor. Bu sıcaklık hassas biyolojik moleküllere ya da yaşayan hücrelere zarar vermiyor.
3B biyoyazıcılar 100 bin ABD dolarından daha fazla olan yüksek fiyatlarıyla dikkatleri çekse ve kullanımları özel uzmanlık gerektirse de, ekibin çalıştığı teknik için kullanılan cihaz açık kaynak yazılım ve donanım kullanması sebebiyle bin dolardan daha az bir fiyatla çok daha ucuza mâl oluyor. Açık kaynak yazılım kullanmak sadece fiyatı düşürmekle kalmıyor, aynı zamanda baskı parametrelerini daha iyi ayarlayarak, üretilen organın kalitesini de en iyi hale getiriyor.
Bir sonraki adım için ekip, 3B doku yapılarının baskılarına, kasılabilir özelliği olan kaslar için bir platform sağlayacak şekilde, gerçek kalp hücrelerini dahil etmenin yolunu arıyor. Bu kadar ilginç ve heyecan verici bir haberi sizlerle paylaşmanın mutluluğunu taşırken, bu haberin “yakın zamanda organ nakli için kuyrukta bekleyen kimse kalmayacağının ayak sesleri” olmasını ümit ediyorum.
Adam Feinberg 3-B Biyobasım işlemi
Kaynak: Science Newsline, Science Daily, IB Times
