Cyborg’ların yaygın olacağı çağa doğru adım atarken elbette 3D yazıcı teknolojisindeki gelişmeler bitmek bilmiyor. Gün geçtikçe gelişen biyo-mürekkeplere bir yenisi daha ekleniyor. Peki nedir bu biyo-mürekkep ?
Konumuza geçmeden önce biyo-mürekkebin asıl kullanım alanı olan biyoyazıcıdan bahsetmezsem olmaz. 3D yazıcıların mantığında çalışan, daha çok doku mühendisliğinde kullanılan bu teknolojinin ana maddesi biyo-mürekkeptir. Katman katman yazdırma işlemi yapılarak hasarlı, hastalıklı dokuların tedavisinde ya da prototip doku/organ yapımındaki araştırmalarda yaygın olarak kullanılan bir teknolojidir. Bu teknolojiyi özel yapan en temel faktör ise kullanılan biyo-mürekkep türüdür. Biyo-mürekkepler, tasarlanan ürünün şeklini, yapısını, dayanıklılığını, kimyasal tutarlılığını kısacası mimarisini oluşturmaktadır.
Birçok çeşidi olan biyo-mürekkepler iki ana başlıkta ayrılmaktadırlar: doğal/yapay tek bir ana maddeden oluşan biyo-mürekkepler ya da hibrit olarak kullanılan biyo-mürekkepler. Fizyokimyasal açıdan da yararlanılabilen protein bazlı, mali açıdan biyotıpta da kullanışlı olan polisakkarit yapılı, bulunduğu ortam hakkında bilgi alabileceğimiz dECM uygulanmış hücresiz matriks tabanlı, dayanıklılık için tercih edilen sentetik polimer yapılı, hücre agregası/peleti (yanlış oluşmuş - katlanmış hücre üyeleri kullanılmış) yapılı, nanomateryaller yardımıyla oluşturulmuş kompozit - hibrit yapılı ya da biyolojik sürecin devam etmesine yarayan biyoaktif yapılı biyo- mürekkepler bulunmaktadır. Geçtiğimiz haftalarda yayımlanan araştırmaya göre bu biyo-mürekkeplere bir yenisi daha eklendi.
Devam eden çalışmalarda kendisinden daha sık bahsedeceğimizi düşündüğümüz bu özel biyo-mürekkebin en büyük farkı yoğun ultrason dalgasına maruz kaldığında sertleşmesidir. Peki niye ultrason, hali hazırda kullandığımız ısı ve ışık enerjileri daha etkili değil mi? Elbette ultrason odaklı basım daha etkili, ancak şu an elimizde olan teknolojilerden kaynaklı ısı ve ışık bazlı basım daha ulaşılabilir bir konumda. Biyobasımda ultrason kullanmanın avantajı ise sonokimyasal reaksiyonları tetiklemesidir. Bu reaksiyonlar, basım esnasında olası kabarcık/boşluk vb. durumlarda yüksek ısı ve basınç oluşturarak ürünün homojen bir yapıya sahip bir şekilde oluşmasına katkı sağlamaktadır. Ayrıca ortaya çıkabilecek basım kazalarında çevresindeki yapılara vereceği zarar da azdır.
Kuang ve arkadaşlarının tasarladığı bu özel mürekkebin bir eşik değeri var ve sadece bu değerde ultrason altında sertleşiyor. Elbette bu büyük bir avantaj, bu sayede saydam olmayan yüzeylerde mürekkebin birkaç santimetre derinliğe kadar emilmesi sağlanarak sonrasında sertleştirme işlemi yapılabiliyor. Bu da Kuang ve arkadaşlarının da test ettiği gibi açık ameliyat gerektiren durumlarda alternatif çözümler sağlıyor.
Kuang ve arkadaşları bu özel biyo-mürekkep için 3 ayrı test yapmıştı. İlki, yukarıda da bahsettiğimiz gibi açık ameliyat gerektiren durumları ortadan kaldıran bir testti. Bu testte kapak dışı atriyal fibrilasyonu olan bir keçi tedavi edildi. Uygulanılan yaygın tedavi yöntemi kalp krizi gibi durumları ortadan kaldırmak için açık göğüs ameliyatı iken, uygulanan bu yöntemde bir tüp yardımıyla sol atriyale yerleştirilen mürekkebin ultrason probuyla sertleşmesi sağlandı. Tedavi sonucunda çevresindeki organlar zarar görmedi ve sertleştirilen özel biyo-mürekkebin kalbin olağan hareketlerine dayanacak kadar esnek olduğu onaylandı. İkinci testte kemiğinde yara bulunan bir tavuk kullanıldı. Üçüncü testte ise karaciğere popüler bir kemoterapi ilacını ulaştırmak için işe koyuldular.
Bu üç başarılı test ile araştırmalarını sürdüren ekip, yaygın olarak kullanılan cerrahi yöntemlerinden daha kolay ve invaziv olduğu konusunda hemfikir. Ne yazık ki bu özel biyo-mürekkebin klinik uygulamalarda kullanılmasına daha çok zaman var ancak ekip, ultrasonik basımdaki potansiyeli görmezden gelemeyeceklerini ve biyobasımdaki bu potansiyel üzerinde daha da çok çalışmak istediklerini söylüyorlar.
KAYNAKÇA:
- Biyoyazıcı biyoyazdırma biyomürekkep nedir?, teknikressamın.blogspot. com https://teknikressamm.blogspot.com/2016/03/biyoyazici-biyoyazdirma-biyomurekkep-nedir.html adresinden 25/12/2023 tarihinde alınmıştır.
- Bioinks for 3D bioprinting: an overview, ncbi.gov https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC6439477/ adresinden 25/12/2023 tarihinde alınmıştır.
- The Application of Ultrasound in 3D Bio-Printing, ncbi.gov https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC6274238/ adresinden 25/12/2023 tarihinde alınmıştır.
- Direct Sound Printing, nature.com https://www.nature.com/articles/s41467-022-29395-1#Sec6 adresinden 25/12/2023 tarihinde alınmıştır.
- Sonochemistry, science.org https://www.science.org/doi/abs/10.1126/science.247.4949.1439 adresinden 25/12/2023 tarihinde alınmıştır.
- Engineers 3D print deep tissue treatment using ultrasound waves, voxelmatters.com https://www.voxelmatters.com/engineers-3d-print-deep-tissue-treatment-using-ultrasound-waves/ adresinden 25/12/2023 tarihinde alınmıştır.
- Self-enhancing sono-inks enable deep-penetration acoustic volumetric printing, science.org https://www.science.org/doi/10.1126/science.adi1563 adresinden 25/12/2023 tarihinde alınmıştır.
GÖRSEL KAYNAKÇA: