Organ Transplantasyonuna Alternatif Bir Yöntem Olarak: 3 Boyutlu Biyoyazıcılar

Günümüzde oldukça popüler bir konu olan biyoyazıcılar, organ transplantasyonuna alternatif olarak değerlendirilebilir mi? Ya da her şeyden önce 3 boyutlu biyoyazıcı nedir?

Üç boyutlu baskı, 3 boyutlu bir nesne üretmek için katmanlar halinde plastik, metal, seramik, tozlar, sıvılar ve hatta canlı hücreler gibi kaynaştırılması veya biriktirilmesi yoluyla yapılan bir imalat yöntemidir.

Üç boyutlu yazıcılar, çalışma mantığı olarak lazer veya mürekkep püskürtmeli yazıcılar gibi çalışsalar da, üst üste yığınlar halinde ve katmanlı bir yapıda ürünlerin 3 boyutlu çıktıların alındığı araçlardır. 3 boyutlu yazıcılar genel olarak kullanım alanının geniş olması, zaman – maliyet açısından fayda sağlaması, geometrik özgürlük sağlaması ,hızlı ve orijinale benzer sonuçlar alma imkanı sunması gibi özellikleri ile beğenilirken; ücretlerinden dolayı bireysel kullanımda yaygınlaşmamış olması, hammadde kısıtının olması ,renk ve doku seçeneklerinin sınırlı olması , daha pahalı olması, orijinal boyutlarda ürün geliştirme zorluğu gibi özellikleri ile de eleştirilmektedir.

3 boyutlu yazıcılarda kullanılan hammaddeler oldukça çeşitlidir.3 boyutlu yazıcılar için kullanılan filamentlerin çeşitliliği arttıkça bu teknolojilerin kullanıldığı alanlar da sürekli değişmekte ve çeşitlenmektedir. 3 boyutlu yazıcıların çok geniş bir kullanım alanına sahip olduğu ve disiplinlerarası kullanılabilirliği araştırmalarda açıkça görülmüştür. Beklenen en gelişmiş 3 boyutlu baskı uygulaması, karmaşık organların biyobaskısıdır. Üç boyutlu biyobaskı yöntemi, organoidlerin organ çatısını oluşturmakta rol oynamaktadır. Bu sayede organoidin insan vücuduna uyumu artacaktır. Oluşturulacak organda kullanılacak çatı malzemesinin türü, canlı dokuda eriyebilirliği ve dokuya olan uyum miktarı üretilen organın başarısını kuşkusuz etkileyecektir. Tüm bunların yanında vaskülerizasyon da burada anlatılmış olan büyük doku mühendisliği çalışmalarının temelinde olmalıdır.

Üç boyutlu biyobaskı dokuda heterojen perfüzyon ve vaskülerizasyon problemi

Üç boyutlu bioprinted dokuların olgunlaşması ve canlı kalabilmesi için dinamik olgunlaşma koşullarının sağlanması gerekecektir. Üç boyutlu bioprinting, üç boyutlu doku mühendisliği yapılarının hızlı üretimi için dikkat çekicidir. Geleneksel fabrikasyon yöntemlerinin sağlamadığı ölçeklenebilirliği, yeniden üretilebilirliği ve kesin çok boyutlu kontrol göz önüne alındığında, üç boyutlu bioprinting, doku mühendisliği alanındaki en büyük zorluklardan biri olan vaskülerizasyonu ele almak için güçlü bir yol sunar.

Son beş yılda bioprinting çok aktif bir bilimsel alan olmuştur. Büyük canlı dokular içeren baskılar (cm3 ile dm3 arasında aralığında) rejeneratif tıp uygulamaları için alanın beklentilerini tam olarak karşılayamıyordu. Büyük doku veya organların vaskülerizasyonuyla ilgili konular in vitro olgunlaşmayı kuvvetle engellemektedir. Özelleştirilmiş dokuların üretimi için uygun olan süreçlerde ve ölçeklendirme stratejilerinin geliştirilmesinde güçlü bir süreç bulunmalıdır. Bu ölçeklendirmenin spesifik ve kontrollü bioreaktörlerin gelişimi ve davranış modellemesinden geçmesi gerekecektir. Büyük bioprinting dokular zaman ilerledikçe daha erişilebilir olmaktadır ancak in vitro kültür ve olgunlaşma koşulları belli bir yerden sonra yetersiz kalmaktadır. Bu konuda yapılmış olan çalışmalar,bu bioprinted dokuya silikon 3D baskılı perfüzyon sistemi (biyoreaktör) kullanılarak endotelize edilmiş büyük bioprinted dokuların (fibroblast ve insan dermal mikrovasküler endotel hücreleri)olgunlaşmasını amaçlamaktadır. Hesaplamalı akışkanlar dinamiği simülasyonu, büyük bioprinted doku içindeki teorik kültür ortamı akış yolunu histolojik gözlemler yoluyla elde edilen gerçek doku morfolojisi ve kompozisyonu ile ilişkilendirmek için kullanılmıştır. Statik ve dinamik kültür koşulları arasındaki açık farklar da böylece bulunmuştur.

Kaynakça ve ileri okuma için:

• Lea Pourcheta,Emma Petiota,Céline Loubièrec ve diğerleri.  Large 3D bioprinted tissue: Heterogeneous perfusion and vascularization, 2019
• https://www.engadget.com/2019/04/15/tel-aviv-university-3d-printed-heart/?guccounter=1