Anevrizma, periferik arter hastalığı ve damar içindeki pıhtılar gibi damar hastalıkları küresel ölümlerin %31'ini oluşturmaktadır. Bu klinik yüke rağmen, kardiyovasküler ilaçlarda ilerlemelerin son 20 yılda yavaşlaması özellikle vücut-dışı ile vücut-içi çalışmalar arasındaki tutarsızlık nedeniyle olası tedavilerin onaylanmış yöntemlere dönüştürülmemesine bağlıdır.
Ekibin Texas A & M Üniversitesi'ndeki araştırması, 3B-biyobasımı vasküler tıbba yönlendirerek bu kopukluğu gidermeyi ve bu tekniklerin hayata geçişini artırmak için mevcut yöntemleri yeniden şekillendirmeyi hedefliyor. Gaharwar bir biyomalzeme uzmanı olarak kan damarlarını basmak için gereken mekanik özelliklere benzersiz biyo-uyumluluk ve kontrol sunan yeni biyomürekkepler geliştirmiştir. Jain'in uzmanlığı ise damarsal ve hematolojik hastalıkların vücut-dışı biyo-taklit modellerinin oluşturulmasıdır. Bu disiplinler arası ve işbirlikçi proje yakın zamanda Advanced Healthcare Materials dergisinde yayınlandı.
3B biyobasım; gömülü hücreleri de içeren, katman katman benzersiz, doku şeklinde yapılar üretebilen ve böylece damarsal yapıların doğal, çok hücreli yapısını yansıtma olasılığını artıran gelişmiş bir üretim tekniğidir. Bu yapıları tasarlamak için bir dizi hidrojel biyomürekkep sunulsa da, mevcut biyomürekkepler doğal dokuların damarlanmasını taklit etme konusunda sınırlıdır. Ayrıca basılabilirliği yüksek değildir ve yüksek yoğunluklu canlı hücreleri karmaşık 3 boyutlu yapılara dönüştürememeleri de etkinliklerini düşürmektedir.
Bu eksikliklerin üstesinden gelmek için Gaharwar ve Jain; 3 boyutlu, anatomiye uygun, çok hücreli kan damarlarını basmak için yeni bir nanoteknolojik biyomürekkep geliştirdiler. Ekibin yaklaşımı hem makro yapı, hem de doku düzeyinde mikro yapı için geliştirilmiş gerçek zamanlı çözünürlük sunar ki, bu şu anda mevcut biyomürekkeplerle imkansızdır.
Gaharwar, "bu nanoteknolojik biyomürekkebin dikkat çekici bir özelliği, hücre yoğunluğundan bağımsız olarak, yüksek bir basılabilirlik ve biyobasım sürecinde kapsüllenmiş hücreleri yüksek kesme kuvvetlerine karşı koruma kabiliyeti göstermesidir" dedi. "Dikkat çekici bir şekilde, 3B-biyobasılmış hücreler sağlıklı fenotiplerini koruyor ve üretim sonrası neredeyse bir ay boyunca canlı kalıyorlar."
Bu eşsiz özelliklerden yararlanan nanoteknolojik biyomürekkep, araştırmacılara damar işlevi ve hastalık etkisini modelleme fırsatı sunan, canlı endotel hücrelerinin ve damar düz kas hücrelerinin ortak-kültürlerinden oluşan 3B’lu silindirik kan damarlarının basımında kullanılmıştır. Bu 3B-biyobasım damar, damar hastalıklarının patofizyolojisini anlamak ve klinik öncesi çalışmalarda ilaçları, toksinleri veya diğer kimyasalları değerlendirmek için potansiyel bir araç sağlar.
Diğer proje ortakları arasında Houston Metodist Araştırma Enstitüsü'nden Dr. John Cooke ve Oklahoma Üniversitesi'nden Dr. Javier Jo yer almakta ve araştırma, Ulusal Sağlık Enstitüleri, Ulusal Bilim Vakfı ve Texas A&M Başkanı'nın Mükemmellik Fonu'ndan alınan hibelerle finanse edilmektedir.
Karli A. Gold, Biswajit Saha, Navaneeth Krishna Rajeeva Pandian, Brandon K. Walther, Jorge A. Palma,Javier Jo, John P. Cooke, Abhishek Jain, Akhilesh K. Gaharwar. 3D Bioprinted Multicellular Vascular Models. Advanced Healthcare Materials, 2021; 2101141 DOI: 10.1002/adhm.202101141+ Tüm Referansları Göster