Katkı üretim endüstrisinin neredeyse her sektöründe gelişmeler görüyor olmamıza rağmen geçtiğimiz yıl boyunca izlemesi en heyecan verisi alanlardan biri de yapay doku mühendisliği işlemlerindeki gelişim ve ilerleme olmuştur.
Şahit olduğumuz diğer gelişmelerin yanı sıra; Austin’deki Texas Üniversitesi-Kimya ve Biyokimya Bölümü’nden bir grup biyolojik araştırmacı, DNA molekülü ipliklerinin laboratuvar ortamında yetiştirilen doku ve organlar için 3D yazılmış maddeleri bir arada tutmak amacıyla yapıştırıcı olarak davranabilme kapasitesine sahip olduğunu keşfetti.
Daha yakın zamanlarda Rusya’nın 3D Biyoyazılım Çözümleri, Martta gelecek yüzyıl içerisinde laboratuvar ürünü organları insan vücuduna yerleştirebilme amacıyla yola çıkarak ‘3D yazılmış’ tiroit bezini test etmek için bir farenin vücuduna yerleştireceklerini duyurmalarından sonra dünyanın ilk işlevli 3D yazılmış organını oluşturma sözlerine sadık kaldıklarını gösterdi.
Şimdilerde Avusturalya-Brisbane’deki Queensland Teknik Üniversitesi’nden bir biyoüretim ekibi, vücut bölümlerinin yenilenmesi için mekanik olarak kuvvetlendirilmiş ve işlenmiş yapıları başarılı bir şekilde 3D yazarak bilimde önemli bir atılım gerçekleştirmiştir.
Biyomedikal mühendisleri, Sağlık ve Biyomedikal Yenilik Enstitüsü’nden Prof. Dietmar W. Hutmacher öncülüğünde 3D baskılı iskele üzerinden yapay doku mühendisliği sürecinde kullanılan yumuşak hidrojelleri güçlendirmeyi başardılar. Bu yapı için doğadan esinlenildi, genellikle de zayıf yapıları mekanik olarak güçlü yapılara çevirmek için lif desteği kullanılıyor. Ekip bu tekniği yeni mikro fiber ağlar oluşturmada “erimiş elektro lif çekimi yazma (melt electrospinning writing)” olarak adlandırıyor.
“Aynı proteoglikanların oldukça zayıf jel matriksiyle birbirine dolanmış sert ve güçlü kolajen lifler tarafından şekillendiren kıkırdak dokuda olduğu gibi” diyor Profesör Hutmacher.
“Lif güçlendirmenin bu doğal tasarım perspektifini doku mühendisliği alanına getirerek vücut bölümlerinin düzenlenmesi için gelişmiş mekanik özelliklere sahip bileşen maddeler elde etmek amacıyla matriksin ve güçlendirme yapısının etkili kaynaşmasını nasıl seçeceğimiz hakkında daha çok şey öğrenebiliriz.”
Hutmacher ek olarak hidrojellerin doku mühendisliği sürecinde avantajlı olduğunu çünkü mükemmel biyolojik özelliklere sahip olduklarını ancak bu maddenin yıllar içinde kas-iskelet sisteminin doku yenilenmesindeki temeli sağlaması için gerekli olan mekanik ya da yapısal koşulları karşılamada yetersiz olması yüzünden bazı aksaklıklarla karşılaştığını belirtti.
Hutmacher’in biyoüretim programı dünyada 3D baskılı yedek vücut parçalarına odaklanan ve Biyoüretim alanında uzmanlık sunan üç programdan biridir.
“Uluslararası biyoüretim araştırma ekibimiz bu yumuşa hidrojelleri 3D baskılı yapı iskeleleri üzerinden bir güçlendirme yolu buldular, böylece bu hidrojellerin sertlikleri ve esneklikleri kıkırdak yapılarınkilere yakın.” Diye ekledi Hutmacher.
“Yalnızca hidrojellerle ya da mikrofiber yapılarla karşılaştırıldığında, jel/iskele bileşimlerinin sertliğinin sinerjik olarak 54 kata kadar arttığını fark ettik. Bilgisayımsal modelleme, bu 3D baskılı mikrofiberleri farklı hidrojellerde ve birçok doku mühendisliği uygulamalarında kullanabileceğimizi gösterdi.”