İçindekiler
Biyo-yazıcı, 3D biyolojik yapıları üretmek için hücreleri ve diğer biyolojik maddeleri “mürekkep” olarak kullanır. Bioprinted materyaller insan vücudundaki hasarlı organları, hücreleri ve dokuları tamir etme potansiyeline sahiptir. Gelecekte bioprinting, tüm organları sıfırdan oluşturmak için kullanılabilir, bu da bioprinting alanını değiştirebilir.
Biyo-Yazıcılar İçin Kullanılacak Malzemeler
Araştırmacılar, kök hücreler, kas hücreleri ve endotel hücreleri dahil olmak üzere birçok farklı hücre tipinin biyo-baskısını incelediler. Bir materyalin biyo-yazıcı için uygun olup olmadığını birkaç faktör belirler. İlk olarak, biyolojik materyaller mürekkep ve yazıcının kendisiyle ilgili materyallerle biyolojik olarak uyumlu olmalıdır. Ek olarak, basılı yapının mekanik özellikleri, ayrıca organ veya dokunun olgunlaşması için gereken süre de süreci etkiler.
Biyo-Yazıcılar Nasıl Çalışıyor?
Bioprinting işleminin 3D baskı işlemiyle birçok benzerliği vardır. Bioprinting genellikle aşağıdaki adımlara ayrılır:
Ön işleme: Biyopreslenecek organa veya dokunun dijital rekonstrüksiyonuna dayanan bir 3D model hazırlanır. Bu rekonstrüksiyon, invaziv olmayan (örneğin MRI ile ) veya X-ışınları ile görüntülenen bir dizi iki boyutlu dilimler gibi daha invaziv bir süreçle çekilen görüntülere dayanarak oluşturulabilir.
İşleme: Ön işleme aşamasında 3D modele dayalı doku veya organ yazdırılır. Diğer 3D baskı türlerinde olduğu gibi, malzemeyi basmak için malzeme katmanları art arda eklenir.
Postprocessing: Baskıyı fonksiyonel bir organ veya dokuya dönüştürmek için gerekli işlemler yapılır. Bu prosedürler, baskının hücrelere doğru ve hızlı bir şekilde olgunlaşmasına yardımcı olan özel bir odaya yerleştirilmesini içerebilir.
Biyo-Yazıcı Türleri
Diğer 3D baskı türlerinde olduğu gibi, biyo-ürünler birkaç farklı şekilde basılabilir. Her yöntemin kendine özgü avantajları ve dezavantajları vardır.
Inkjet tabanlı biyo-yazıcılar, bir ofis inkjet yazıcıya benzer şekilde davranır. Bir mürekkep püskürtmeli yazıcıyla bir tasarım yazdırıldığında, kağıdın üzerine çok sayıda küçük iğnelerden mürekkep püskürtülür. Bu, çok küçük olan, gözle görülemeyen birçok damlacıktan oluşan bir görüntü oluşturur. Araştırmacılar, mürekkep püskürtme iğnelerini mürekkep püskürtmek için ısı veya titreşim kullanan yöntemler de dahil olmak üzere, bioprinting için mürekkep püskürtmeli baskıya uyarladılar. Bu bioprinterlar diğer tekniklere göre daha ekonomiktir, ancak basılabilen materyal türlerini kısıtlayabilen düşük viskoziteli biyo-içecekler ile sınırlıdır.
Lazer destekli biyo-yazıcılar, hücreleri bir solüsyondan yüksek hassasiyetli bir yüzeye taşımak için bir lazer kullanır. Lazer çözümün bir kısmını ısıtır, bir hava cebi oluşturur ve hücreleri bir yüzeye doğru kaydırır. Bu teknik, inkjet bazlı bioprinting gibi küçük nozullar gerektirmediğinden, nozullardan kolayca geçemeyen yüksek viskoziteli malzemeler kullanılabilir. Lazer destekli bioprinting ayrıca çok hassas baskıya olanak tanır. Bununla birlikte, lazerden gelen ısı, yazdırılan hücrelere zarar verebilir. Dahası, teknik, büyük miktarlarda yapıları hızlı bir şekilde basmak için kolaylıkla “ölçeklendirilemez”.
Ekstrüzyon temelli biyo-yazıcılar, sabit şekiller oluşturmak için malzemeyi bir nozuldan dışarı itmek için basınç kullanır. Bu yöntem nispeten çok yönlüdür: farklı viskozitelere sahip biyomateryaller basıncı ayarlayarak basılabilir, ancak daha yüksek basınçların hücreye zarar verme olasılığı daha yüksek olduğundan dikkat edilmelidir. Ekstrüzyon temelli bioprinting, muhtemelen üretim için ölçeklendirilebilir, ancak diğer teknikler kadar kesin olmayabilir.
Elektrosprey ve elektrospinning biyo-yazıcılar, sırasıyla damlacıklar veya lifler oluşturmak için elektrik alanlarından faydalanır. Bu yöntemler nanometre seviyesinde hassaslığa sahip olabilir. Bununla birlikte, hücreler için güvenli olmayan çok yüksek voltaj kullanırlar.
Biyo-Yazıcı Uygulamaları
Biyolojik baskı ya da biyoprinting, biyolojik yapıların hassas bir şekilde yapılmasını sağladığı için, teknik biyomedikalde birçok kullanım alanı bulabilir.
Araştırmacılar kalp krizinden sonra kalbi onarmanın yanı sıra yaralı deri veya kıkırdağa hücreler yerleştirmek için hücrelerin tanıtımı için bioprinting kullanmışlardır. Bioprinting, kalp hastalığı olan hastalarda kas ve kemik dokuları oluşturmak ve kalplerin onarılmasına yardımcı olmak için kalp kapakçıkları üretmek için kullanılmıştır.
Bu sonuçların klinik ortamda nasıl performans göstereceğini belirlemek için daha fazla çalışma yapılması gerekmesine rağmen, araştırma, biyoprinting’in cerrahi sırasında veya yaralanma sonrası dokuların yenilenmesine yardımcı olmak için kullanılabileceğini göstermektedir. Biyomprinterler gelecekte, karaciğer veya kalp gibi organların tümüyle çizilmeleri ve organ nakillerinde kullanılmasını sağlayabilir.