Bio-baskı Bioprinting Nedir?
Biyolojik baskılı malzemeler, zararlı uzuvları onarmak için kullanılabilir. Bir cins 3B baskı olan biyoyazıcı, 3B biyolojik yapıları üretmek için hücreleri ve öbür biyolojik malzemeleri mürekkep olarak kullanır. Biyo baskılı malzemeler, insan bedenindeki zararlı uzuvları, hücreleri ve dokuları onarma potansiyeline sahiptir. Gelecekte biyo-baskı, tüm uzuvları sıfırdan inşa etmek için kullanılabilir; bu, biyo-baskı alanını dönüştürebilir. Biyo-baskı Yapılabilen […]
Biyolojik baskılı malzemeler, zararlı uzuvları onarmak için kullanılabilir. Bir cins 3B baskı olan biyoyazıcı, 3B biyolojik yapıları üretmek için hücreleri ve öbür biyolojik malzemeleri mürekkep olarak kullanır. Biyo baskılı malzemeler, insan bedenindeki zararlı uzuvları, hücreleri ve dokuları onarma potansiyeline sahiptir. Gelecekte biyo-baskı, tüm uzuvları sıfırdan inşa etmek için kullanılabilir; bu, biyo-baskı alanını dönüştürebilir.
Biyo-baskı Yapılabilen Malzemeler
Analistler, kök hücreler, adale hücreleri ve endotel hücreleri dahil olmak üzere bir hayli değişik hücre cinsinin biyo-baskısını araştırmışlardır. Bir malzemenin biyobaskı yapılıp yapılamayacağını birkaç etmen tanımlar. Birincisi, biyolojik malzemeler mürekkepteki malzemelerle ve yazıcının kendisiyle biyolojik olarak geçimli olmalıdır. Ayrıca baskılı yapının mekanik özelliklerinin yanı gizeme uzuv veya dokunun olgunlaşması için geçen vakit de süreci tesirler. Biyo irtibatlar genellikle iki cinsten birine girer:
• Su bazlı jeller veya hidrojeller, hücrelerin büyüyebileceği 3B yapılar olarak işlev görür. Hücreleri kapsayan hidrojeller, belirlenmiş biçimlerde basılır. Ve hidrojellerdeki polimerler, basılı jel daha güçlü hale gelecek biçimde birbirine birleştirilir veya çapraz bağlanır. Bu polimerler natürel veya sentetik türetilebilir, ancak hücrelerle geçimli olması gerekir.
• Baskıdan sonra dokularda kendiliğinden kaynaşan hücre kümeleri oluşturulur.
Bioprinting Nasıl Çalışır?
Biyolojik baskı süreci, 3B baskı süreciyle bir hayli eşliğe sahiptir. Biyolojik baskı genellikle alttaki adımlara dağılınır:
• Ön harekâta: Biyolojik baskı yapılacak uzuv veya dokunun dijital olarak yine yapılandırılmasına dayalı bir 3B model hazırlanır. Bu yine yapılandırma, invaziv olmayan bir biçimde misalin bir MRI ile veya X-ışınları ile görüntülenen bir dizi iki ebatlı dilim gibi daha invaziv bir operasyon yoluyla tutulan görüntülere dayalı olarak oluşturulabilir.
• Harekâta: Ön harekâta evresinde 3B modele dayalı doku veya uzuv yazdırılır. Öbür 3B baskı çeşitlerinde olduğundaki gibi, malzemenin yazdırması için malzeme tabakaları art arkaya ilave edilmektedir.
• Operasyon Sonrası: Baskıyı işlevsel olacak biçimde doku veya uzva çevirmek için zorunlu operasyonlar uygulanmaktadır. Bu prosedürler, baskının hücrelerin daha süratli ve doğru bir biçimde olgunlaşmasına dayanakçı olacak özel bir odaya yerleştirilmesini kapsamaktadır.
Biyolojik Yazıcı Cinsleri
Öbür 3B baskı cinslerinde olduğu gibi, biyo irtibatlar birkaç değişik biçimde yazdırılabilir. Her yöntemin kendine özgü avantajları ve dezavantajları vardır.
• Mürekkep püskürtmeli biyo-baskı: Bir büro mürekkep püskürtmeli yazıcıya eş biçimde çalışır. Mürekkep püskürtmeli bir yazıcıyla bir tasarım basıldığında, mürekkep bir hayli minik püskürtme uçlarından kağıda püskürtülür. Bu, gözle görülemeyecek kadar minik olan bir hayli damlacıktan oluşan bir görüntü oluşturur. Analistler, mürekkep püskürtmeli baskıyı, mürekkebi püskürtme uçlarından geçirmek için ısı veya titreşim kullanan yöntemler de dahil olmak üzere biyo-baskı için uyarlanmıştır. Bu biyoyazıcılar öbür tekniklerden daha ekonomiktir, ancak düşük viskoziteli biyoyapılar ile hudutludur ve bu da basılabilecek malzeme cinslerini kısıtlayabilir.
• Lazer yardımlı biyoyazıcı: Hücreleri bir çözümden bir yüzeye yüksek hassasiyetle taşımak için bir lazer kullanır. Lazer, solüsyonun bir kısmı ısıtılmaktadır ve ardından bir hava cebi oluşturulmaktadır, böylece hücreleri bir yüzeye doğru kaydırmaktadır. Bu teknik, mürekkep püskürtmeli biyo-baskıda olduğu gibi minik nozul gerektirmediğinden, nozullardan basitlikle akamayan daha yüksek viskoziteli malzemeler kullanılabilir. Lazer yardımlı biyoyazıcı aynı zamanda çok yüksek hassasiyetli baskıya izin verir. Ancak lazerden gelen ısı, yazdırılan hücrelere hasar verebilir. Dahası, teknik, yapıları büyük ölçülerde süratle basmak için basitçe ölçeklendirilemez.
• Ekstrüzyon tabanlı biyoyazıcı: Sabit biçimler oluşturmak için malzemeyi bir nozuldan dışarı çıkarmak için tazyik kullanır. Bu yöntem oranla çok doğrultuludur. Değişik viskozitelere sahip biyomateryaller, tazyik ayarlanarak basılabilir, ancak daha yüksek tazyiklerin hücrelere hasar verme ihtimali daha yüksek olduğundan dikkatli olunmalıdır. Ekstrüzyon tabanlı biyo-baskı, yapım için büyük ihtimalle ölçeklendirilebilir, ancak öbür teknikler kadar kesin olmayabilir.
• Elektrosprey ve elektrospinning biyo yazıcılar: Sırasıyla damlacıklar veya lifler oluşturmak için elektrik alanlarından faydalanır. Bu yöntemler nanometre seviyesinde hassasiyete sahip olabilir. Bununla beraber, hücreler için riskli olabilecek çok yüksek voltaj kullanırlar.
Bioprinting Uygulamaları
Biyolojik baskı, biyolojik yapıların duyarlı bir biçimde inşa edilmesini sağladığından, teknik biyotıpta bir hayli kullanım alanı bulabilir. Analistler, bir kalp krizinden sonra kalbi onarmaya dayanakçı olacak hücreleri tanıtmak ve ayrıca hücreleri yaralı cilt veya kıkırdağa depolamak için biyo-baskıyı kullanmışlardır. Biyolojik baskı, kalp hastalığı olan hastalarda mümkün kullanım için kalp kapakçıkları üretmek, adale ve kemik dokuları oluşturmak ve asapları onarmaya dayanakçı olmak için kullanılmıştır.
Elde edilen neticelerin muayenehane bir civarda nasıl performans gvereceğinin tanımlanmasına müteveccih daha çok çalışma yapılma lüzumu olsa da, yapılan araştırmalar biyo-baskının cerrahi sırasında veya yaralanmadan sonra doku yenilenmesine yararlı sağlayarak, kullanılabileceğini göstermektedir. Biyolojik yazıcılar gelecekte karaciğer veya kalp gibi tüm uzuvların sıfırdan yapılmasını ve uzuv nakillerinde kullanılmasını da sağlayabilir.
4D Biyolojik Baskı
3B biyoyazıma ek olarak, bazı gruplar, zamanın dördüncü ebadını da hesaba katan 4D biyo baskıyı da araştırmışlardır. 4D bioprinting, basılı 3D yapıların, basıldıktan sonra dahi zamanla büyümeye devam edebileceği fikrine katlanmaktadır. Yapılar, ısı gibi doğru uyarana maruz kaldıklarında biçimlerini ve/veya işlevlerini değiştirebilir. 4D bioprinting, bazı biyolojik yapıların nasıl dayanıp yuvarlandığından faydalanarak kan damarları yapmak gibi biyomedikal alanlarda kullanım bulabilir.
Gelecekte Biyo-baskı
Biyolojik baskı, gelecekte bir hayli yaşamın kurtarılmasına dayanakçı olabilse de, henüz bir ekip güçlüklerin üstesinden gelinmesi gerekiyor. Misalin baskılı yapılar bedende uygun yere aktarıldıktan sonra cılız olabilir ve şekline gözetemeyebilir. Dahası, dokular ve uzuvlar karışıktır ve çok hassas biçimlerde tertip edilmiş bir hayli değişik hücre türünü kapsar. Mevcut baskı teknolojileri bu cins karışık mimarileri kopyalayamayabilir.
Son olarak, mevcut teknikler de emin malzeme cinsleri, hudutlu bir viskozite aralığı ve hudutlu hassasiyetle hudutludur. Her teknik, hücrelere ve basılan öbür malzemelere hasar verme potansiyeline sahiptir. Analistler, gitgide güçleşmekte olan tıbbi ve mühendislik meselelerine çözüm üretmek için biyo-baskı geliştirmeye devam ettiği zamanca bu meseleler ele alınacaktır.