Üç boyutlu yazıcılar üretim konusunda sınırları genişletmemizi sağlayan makineler arasında ilk sıralarda akla gelen makinelerden bir tanesi. Bir adım öteye geçtiğimizde ise bilimkurgu filmlerinde gördüğümüz teknolojilerin, bugün aslında gerçekleşmeye başladığını görüyoruz. Bkz: Biyo 3D Yazıcı teknolojisi.
İnsanların “3D yazıcılarla organ da üretilebiliyormuş. Bu doğru mu?” sorusu sıkça karşılaştığımız sorulardan bir tanesi. 3D yazıcılar hakkında en ilgi çekici şeylerden olan biyo 3D yazıcıların çalışma şeklini gelin basit bir şekilde anlamaya çalışalım.
Biyo 3D Yazıcı Nedir, Nasıl Çalışır?
Biyo 3D yazıcılar, hücre gibi biyo malzemelerin doğal dokuları taklit edebilecek şekilde bir araya getirmek üzerine çalışan bir üç boyutlu yazıcıdır.
Temel çalışma prensipi geleneksel 3D yazıcılarla aynıdır. Dijital bir model, katman katman işlenerek 3 boyutlu bir nesneye dönüştürülür. Geleneksel 3D yazıcılardan ayıran, olaya bilimkurgu efekti katan şeyse bioink olarak adlandırılan, canlı hücrelerin yer aldığı baskı malzemesidir.
Bioink Nedir?
Bioink hücrelerden ve bu hücrelerin hem gelişmesini hem çoğalmasını sağlayacak 3D moleküler iskele görevi gören bir biyopolimer jel içerir. Bu biyopolimer jel hücreler kadar önem taşımaktadır. Aslında hücrelerin bir araya getirilip dokular oluşturmalarını sağlayan ve bunu üç boyutlu yazıcıda basılmasını sağlayan şey bu biyopolimer jeldir. Bu jel ayrıca baskı sırasında hücreleri de korumaktadır.
Biyo 3D yazıcılarda kullanılan baskı malzemesi böylesine hassas bir malzemeyken baskı sırasında dikkat edilmesi gereken pek çok parametre vardır. Özellikle hücre canlılığını optimize etmek ve doğru bir hücre matrisi yapısı için yeterli bir baskı çözünürlüğünü elde etmek konusunda steril baskı koşullarını sürdürmek gerekir.
Nasıl Çalışır?
Tıpkı geleneksel 3D yazıcıda olduğu gibi ekstruzyon, inkjet, lazer gibi farklı çalışma metotlarıyla çalışan farklı biyo 3D yazıcılar mevcut. Yine de genel olarak çalışma benzer adımlarda gerçekleşiyor.
3B Görüntüleme: Dokunun tam boyutlarını elde etmek için standart bir bilgisayarlı tomografi veya manyetik rezonans görüntüleme taraması kullanılır. 3B görüntüleme, cerrahın parçası üzerinde çok az veya hiç ayarlama yapmadan dokuya mükemmel bir uyum sağlamalıdır.
3B Modelleme: AutoCAD yazılımı kullanılarak bir plan oluşturulur. Plan ayrıca, yüksek detaylı olarak bütün katmanların talimatlarını içerir. Oluşabilecek kusurları önlemek için bu aşamada ince ayarlamalar yapılabilir.
Bioink Preparasyonu: Kullanım alanı ve amacına göre özelleştirilmiş bioinkler oluşturulur.
Baskı: Bioink, kalınlığının 0,5 mm veya daha az olduğu tabakalar halinde, katman katman baskı tablasının üzerinden yukarı doğru biriktirilir. Daha küçük veya daha büyük tortuların verilmesi, nozül sayısına ve yazdırılan doku türüne bağlıdır. Karışım, ağızlıktan akışkan olarak çıkar.
Katılaşma: Birikme gerçekleştikçe, tabaka yapışkan bir sıvı olarak başlar ve şeklini korumak için katılaşır. Bu, sürekli olarak daha fazla katman biriktirildiğinde olur. Harmanlama ve katılaşma işlemi çapraz bağlanma olarak bilinir ve UV ışığı, spesifik kimyasallar veya ısı (tipik olarak bir UV ışık kaynağı yoluyla iletilir) bu işleme yardımcı olabilir.
Biyo 3D Yazıcılar Neden Önemlidir?
Bioprinting’in en büyük önemi, insan doku ve organlarının gerçek mikro ve makro ortamını taklit eden doku benzeri yapılarda yatmaktadır. Bu biyo 3D yazıcılarda üretilen yapılar, ilaç denemelerinde ve klinik çalışmalarda, örneğin hayvan deneylerine duyulan ihtiyacı büyük ölçüde azaltma potansiyeline sahiptir.
Hastalıkların tedavisinde kullanılabilecek yöntemler; biyo 3D yazıcılarla üretilmiş bir örnek yapay olarak etkilenen dokularda test edilebilir ve böylece tedavi yöntemleri geliştirilebilir.
Biyo 3D yazıcılar ayrıca organ nakli ve organ bağışı sorunun da önüne geçebilir. Bunun için henüz etik soru işaretleri çözülememiş olsa da; biyo 3D yazıcılar, gelecekte teknoloji geliştikçe organ nakli sorunlarının büyük oranda önüne geçebilecek bir teknolojidir.
Organ naklinin yanında bozulmuş dokuların onarılması ve iyileştirilmesi için de biyo 3D yazıcılar kullanılabilir. Böylece tedaviler hastaya göre özelleştirilebilir.
Biyo 3D Yazıcı Uygulamaları
Yapay organlar , hayati organ yetmezliğinin yükselmesi nedeniyle biyo 3D yazıcı teknolojisinin en büyük itici güçlerinden biridir. 3D basılı organların kullanılabilirliği, hastalar, aileleri ve sağlık sistemleri için önemli olan organla ilgili sorunları daha hızlı ve daha hızlı çözmenize yardımcı olur.
Farmasötik test için dokuların geliştirilmesi, 3D basıldığında, daha uygun maliyetli ve etik bir seçenektir. Ayrıca, ilaçların yan etkilerini belirlemeye yardımcı olur ve önerilen ilaçların, onaylanmış güvenli dozajlara sahip insanlara uygulanmasına izin verir.
Estetik cerrahi , özellikle plastik cerrahi ve cilt grefti de teknolojiden yararlanmaktadır. Bu özel uygulamada, bioprinted cilt dokusu ticari hale getirilebilir. Bazı 3B basılı dokular, tedavi amaçlı araştırmalar için zaten biyoprinte edilmektedir.
Kemik dokusu yenilenmesinin yanı sıra protez ve dişçilik uygulamalarında kullanılabilir.
Et ve sebze gibi gıda maddelerinin üretilmesi de dahil olmak üzere diğer çeşitli biyo 3D yazıcı kullanımları ve uygulamaları vardır.
Kaynak: https://all3dp.com/2/what-is-3d-bioprinting-simply-explained/