Biyolojik baskılı malzemeler, hasarlı organları onarmak için kullanılabilir. Bir tür 3B baskı olan biyoyazıcı, 3B biyolojik yapıları üretmek için hücreleri ve diğer biyolojik malzemeleri mürekkep olarak kullanır. Biyo baskılı malzemeler, insan vücudundaki hasarlı organları, hücreleri ve dokuları onarma potansiyeline sahiptir. Gelecekte biyo-baskı, tüm organları sıfırdan inşa etmek için kullanılabilir; bu, biyo-baskı alanını dönüştürebilir. Biyo-baskı Yapılabilen […]
Biyolojik baskılı malzemeler, hasarlı organları onarmak için kullanılabilir. Bir tür 3B baskı olan biyoyazıcı, 3B biyolojik yapıları üretmek için hücreleri ve diğer biyolojik malzemeleri mürekkep olarak kullanır. Biyo baskılı malzemeler, insan vücudundaki hasarlı organları, hücreleri ve dokuları onarma potansiyeline sahiptir. Gelecekte biyo-baskı, tüm organları sıfırdan inşa etmek için kullanılabilir; bu, biyo-baskı alanını dönüştürebilir.
Biyo-baskı Yapılabilen Malzemeler
Araştırmacılar, kök hücreler, kas hücreleri ve endotel hücreleri dahil olmak üzere birçok farklı hücre türünün biyo-baskısını incelemişlerdir. Bir malzemenin biyobaskı yapılıp yapılamayacağını birkaç faktör belirler. Birincisi, biyolojik malzemeler mürekkepteki malzemelerle ve yazıcının kendisiyle biyolojik olarak uyumlu olmalıdır. Ayrıca baskılı yapının mekanik özelliklerinin yanı sıra organ veya dokunun olgunlaşması için geçen süre de süreci etkiler. Biyo bağlantılar genellikle iki türden birine girer:
• Su bazlı jeller veya hidrojeller, hücrelerin gelişebileceği 3B yapılar olarak işlev görür. Hücreleri içeren hidrojeller, tanımlanmış şekillerde basılır. Ve hidrojellerdeki polimerler, basılı jel daha güçlü hale gelecek şekilde birbirine birleştirilir veya çapraz bağlanır. Bu polimerler doğal veya sentetik türetilebilir, ancak hücrelerle uyumlu olması gerekir.
• Baskıdan sonra dokularda kendiliğinden kaynaşan hücre kümeleri oluşturulur.
Bioprinting Nasıl Çalışır?
Biyolojik baskı süreci, 3B baskı süreciyle birçok benzerliğe sahiptir. Biyolojik baskı genellikle aşağıdaki adımlara bölünür:
• Ön işleme: Biyolojik baskı yapılacak organ veya dokunun dijital olarak yeniden yapılandırılmasına dayalı bir 3B model hazırlanır. Bu yeniden yapılandırma, invaziv olmayan bir şekilde (örneğin bir MRI ile ) veya X-ışınları ile görüntülenen bir dizi iki boyutlu dilim gibi daha invaziv bir işlem yoluyla yakalanan görüntülere dayalı olarak oluşturulabilir.
• İşleme: Ön işleme aşamasında 3B modele dayalı doku veya organ yazdırılır. Diğer 3B baskı çeşitlerinde olduğundaki gibi, malzemenin yazdırması için malzeme katmanları arkası arkaya eklenmektedir.
• İşlem Sonrası: Baskıyı işlevsel olacak şekilde doku veya organa çevirmek için gerekli işlemler uygulanmaktadır. Bu prosedürler, baskının hücrelerin daha hızlı ve doğru bir şekilde olgunlaşmasına yardımcı olacak özel bir odaya yerleştirilmesini içermektedir.
Biyolojik Yazıcı Türleri
Diğer 3B baskı türlerinde olduğu gibi, biyo bağlantılar birkaç farklı şekilde yazdırılabilir. Her yöntemin kendine özgü avantajları ve dezavantajları vardır.
• Mürekkep püskürtmeli biyo-baskı: Bir ofis mürekkep püskürtmeli yazıcıya benzer şekilde çalışır. Mürekkep püskürtmeli bir yazıcıyla bir tasarım basıldığında, mürekkep birçok küçük püskürtme uçlarından kağıda püskürtülür. Bu, gözle görülemeyecek kadar küçük olan birçok damlacıktan oluşan bir görüntü oluşturur. Araştırmacılar, mürekkep püskürtmeli baskıyı, mürekkebi püskürtme uçlarından geçirmek için ısı veya titreşim kullanan yöntemler de dahil olmak üzere biyo-baskı için uyarlanmıştır. Bu biyoyazıcılar diğer tekniklerden daha ekonomiktir, ancak düşük viskoziteli biyoyapılar ile sınırlıdır ve bu da basılabilecek malzeme türlerini kısıtlayabilir.
• Lazer destekli biyoyazıcı: Hücreleri bir çözümden bir yüzeye yüksek hassasiyetle taşımak için bir lazer kullanır. Lazer, solüsyonun bir bölümü ısıtılmaktadır ve ardından bir hava cebi oluşturulmaktadır, böylelikle hücreleri bir yüzeye doğru kaydırmaktadır. Bu teknik, mürekkep püskürtmeli biyo-baskıda olduğu gibi küçük nozul gerektirmediğinden, nozullardan kolaylıkla akamayan daha yüksek viskoziteli malzemeler kullanılabilir. Lazer destekli biyoyazıcı aynı zamanda çok yüksek hassasiyetli baskıya izin verir. Ancak lazerden gelen ısı, yazdırılan hücrelere zarar verebilir. Dahası, teknik, yapıları büyük miktarlarda hızla basmak için kolayca ölçeklendirilemez.
• Ekstrüzyon tabanlı biyoyazıcı: Sabit şekiller oluşturmak için malzemeyi bir nozuldan dışarı çıkarmak için basınç kullanır. Bu yöntem nispeten çok yönlüdür. Farklı viskozitelere sahip biyomateryaller, basınç ayarlanarak basılabilir, ancak daha yüksek basınçların hücrelere zarar verme olasılığı daha yüksek olduğundan dikkatli olunmalıdır. Ekstrüzyon tabanlı biyo-baskı, üretim için büyük olasılıkla ölçeklendirilebilir, ancak diğer teknikler kadar kesin olmayabilir.
• Elektrosprey ve elektrospinning biyo yazıcılar: Sırasıyla damlacıklar veya lifler oluşturmak için elektrik alanlarından yararlanır. Bu yöntemler nanometre düzeyinde hassasiyete sahip olabilir. Bununla birlikte, hücreler için tehlikeli olabilecek çok yüksek voltaj kullanırlar.
Bioprinting Uygulamaları
Biyolojik baskı, biyolojik yapıların hassas bir şekilde inşa edilmesini sağladığından, teknik biyotıpta birçok kullanım alanı bulabilir. Araştırmacılar, bir kalp krizinden sonra kalbi onarmaya yardımcı olacak hücreleri tanıtmak ve ayrıca hücreleri yaralı cilt veya kıkırdağa depolamak için biyo-baskıyı kullanmışlardır. Biyolojik baskı, kalp hastalığı olan hastalarda olası kullanım için kalp kapakçıkları üretmek, kas ve kemik dokuları oluşturmak ve sinirleri onarmaya yardımcı olmak için kullanılmıştır.
Elde edilen sonuçların klinik bir ortamda nasıl performans gvereceğinin belirlenmesine yönelik daha çok çalışma yapılma ihtiyacı olsa da, yapılan araştırmalar biyo-baskının cerrahi sırasında veya yaralanmadan sonra doku yenilenmesine faydalı sağlayarak, kullanılabileceğini göstermektedir. Biyolojik yazıcılar gelecekte karaciğer veya kalp gibi tüm organların sıfırdan yapılmasını ve organ nakillerinde kullanılmasını da sağlayabilir.
4D Biyolojik Baskı
3B biyoyazıma ek olarak, bazı gruplar, zamanın dördüncü boyutunu da hesaba katan 4D biyo baskıyı da incelemişlerdir. 4D bioprinting, basılı 3D yapıların, basıldıktan sonra bile zamanla gelişmeye devam edebileceği fikrine dayanmaktadır. Yapılar, ısı gibi doğru uyarana maruz kaldıklarında şekillerini ve/veya işlevlerini değiştirebilir. 4D bioprinting, bazı biyolojik yapıların nasıl katlanıp yuvarlandığından yararlanarak kan damarları yapmak gibi biyomedikal alanlarda kullanım bulabilir.
Gelecekte Biyo-baskı
Biyolojik baskı, gelecekte birçok hayatın kurtarılmasına yardımcı olabilse de, henüz bir takım zorlukların üstesinden gelinmesi gerekiyor. Örneğin baskılı yapılar vücutta uygun yere aktarıldıktan sonra zayıf olabilir ve şeklini koruyamayabilir. Dahası, dokular ve organlar karmaşıktır ve çok hassas şekillerde düzenlenmiş birçok farklı hücre türünü içerir. Mevcut baskı teknolojileri bu tür karmaşık mimarileri kopyalayamayabilir.
Son olarak, mevcut teknikler de belirli malzeme türleri, sınırlı bir viskozite aralığı ve sınırlı hassasiyetle sınırlıdır. Her teknik, hücrelere ve basılan diğer malzemelere zarar verme potansiyeline sahiptir. Araştırmacılar, gittikçe zorlaşmakta olan tıbbi ve mühendislik sorunlarına çözüm üretmek için biyo-baskı geliştirmeye devam ettiği müddetçe bu sorunlar ele alınacaktır.
Kaynak: sondakikablog.com