3D Bioprinter Nedir?

12. Hafta


Takvimler 1980’li yılları gösteriyorken stereolitografinin geliştirilmesiyle birlikte tarihte yeni bir sayfa açıldı.

Stereolitografi, fotopolimer adı verilen ve ultraviyole (UV) ışık altında “katılaşmaya başlayan” akrilik bazlı polimerik malzemelerin kullanılması temelinde çalışıyordu. Bu sayede akrilik bazlı malzemeyi istenilen şekle sahip bir kalıp içerisinde UV ışık (veya ışığın yalnızca istenen şekle uygun yerlere uygulanması ile) ile “katılaştırarak” modeller üretilebiliyordu. Fakat sürecin hiç de ucuz olmaması, katılaşan malzemenin modele göre az da olsa daha iri olması ve yöntemin ev kullanımı için yeteri kadar pratik olmaması gibi sebeplerden ötürü bu teknolojinin geliştirilmezi artık olmazsa olmaz bir noktaya gelmişti. Günümüzde stereolitografi hala kullanılan bir teknik fakat 1990’lı yılların sonlarında, daha önceki yazılarda da bahsettiğimiz Dr Atala ve ekibinin “laboratuvarda üretilmiş bir organı” hastaya naklettiği haberi, gözleri stereolitografik tekniklerden çekerek 3D yazıcılara döndürdü.

Katman katman basım sonucunda elde edilen bir obje – Kaynak

3D yazıcıların çalışma mantığı çok basit; polimerik bir malzemeyi bir iğnenin ucundan akıtarak katman katman üst üste yerleştirme temelinde ilerliyor sistem. Bu şekilde üst üste yerleştirilen onlarca/yüzlerce/binlerce katman en sonunda istediğimiz şekli oluşturuyor. 3D bioprinter (3D biyoyazıcı) ise bu mantıkla çalışan fakat 3D printerdan farklı olarak, kullanılan malzemelerin veya basım/printing işlemindeki parametrelerin biyouyumlu olmak zorunda olduğu cihazlardır.

3D printer ile çalışırken genellikle sentetik polimerlerden oluşan bir malzeme profili varken 3D bioprinterlarda doğal polimerlerin kullanımı daha yaygın. Bunun çeşitli sebepleri var fakat bu sebepleri bioink ile ilgili olacak yazıda daha sonra detaylandıracağız.

Scaffold yapıda kulak modelleri – Kaynak

3D bioprinter ile ürettiğimiz objeler genellikle scaffold / doku iskelesi adı verilen örgü yapısında oluyor. Scaffold yapısının ne olduğundan daha önceki yazılarda bahsetmiştik fakat kısaca “üst üste binmiş, birbirine dik açılı çizgiler ve paralel katmanlar ile oluşturulmuş örgü yapı” şeklinde tanımlayabiliriz. Bu yapının muntazam olması hücre yaşayabilirliği, dolayısıyla doku oluşumu için oldukça kritik.

3D bioprinter, biyouyumlu malzemelerin katman katman basılarak hedeflenen yapının üretilmesini sağlayan cihazdır.


3D bioprinterlar çalışma mekanizmalarına göre 3 ana sınıf altında sınıflandırılabilir.

3D bioprinter çalışma temeline göre sınıflandırma şeması

Damlacık temelli 3D bioprinter

Damlacık temelli bioprinting uygulamaları termal, akustik veya elektrik enerjisinin kullanılarak bioink içerisine eklenmiş hücrelerin, damlacıklar halinde katman katman basılması temeline dayanır. Sistemin ucuz ve hızlı olması en büyük avantajı.

Lazer temelli 3D bioprinter

Lazer temelli bioprinting uygulamaları 3D printing işlemi için lazer enerjisini kullanıyor. Bu yöntemde ışık ile etkileşime giren fotoduyarlı / photocurable biyomalzeme üzerine z-ekseni boyunca lazer ışını gönderilir. Katman katman aynı işlem uygulanarak nihai yapı elde edilir. Yöntemde bir iğne ucu kullanımına ihtiyaç duyulmadığı için hücreler, bioprinting işlemi esnasında stres altında kalmaz. Bu sebeple lazer temelli bioprinting sistemlerinde ilk anda elde edilen canlılık oranı, iğne ucu kullanılan bioprinting tekniklerine göre daha yüksek oluyor. (Not: Bu sistemlerin çalışma temelinin stereolitografi ile olan benzerliğini gözden kaçırmayın)

Sıkma temelli 3D bioprinter

Sıkma temelli bioprinterlar ise bir şırınga içerisinde yer alan bioinkin pnömatik veya mekanik kuvvet ile bir iğne ucundan akıtılması prensibinde çalışıyor. Mekanik kuvvet kullanılan sistemlerde şırınga içerisindeki piston veya vida yardımıyla akıtılan bioink, pnömatik sistemlerde şırınga içerisine uygulanan basınç ile iğne ucundan akar. Sıkma temelli bioprinter sistemleri en yaygın kullanılan çeşit. Printing işlemi esnasında hücrelerin stres altında kalma ihtimali ise yöntemin en önemli dezavantajlarından (1-3).

(A) Sıkma temelli, (B) damlacık temelli ve (C)  lazer temelli 3D bioprinter çalışma şematiği – Kaynak

Bu yazıda 3D bioprinter ile ilgili anlatacaklarım bu kadar. İleri okuma metinleri kaynakçada kullandığım metinler ile aynı olacağı için ayrıca paylaşmıyorum. Çok güzel derlemeler var kaynaklarda, ilginizi çekeceğine eminim.

Not: Metnin ilk paragrafında geçen katılaştırmanın çapraz bağlanma / cross-linking olduğunu unutmayın.

Kaynakça

Bir Cevap Yazın

Aşağıya bilgilerinizi girin veya oturum açmak için bir simgeye tıklayın:

WordPress.com Logosu

WordPress.com hesabınızı kullanarak yorum yapıyorsunuz. Çıkış  Yap /  Değiştir )

Twitter resmi

Twitter hesabınızı kullanarak yorum yapıyorsunuz. Çıkış  Yap /  Değiştir )

Facebook fotoğrafı

Facebook hesabınızı kullanarak yorum yapıyorsunuz. Çıkış  Yap /  Değiştir )

Connecting to %s

WordPress.com'da bir web sitesi veya blog oluşturun

Yukarı ↑

Web sitenizi WordPress.com ile oluşturun
Başla
%d blogcu bunu beğendi: