Omurilik Zedelenmesini Tedavi Eden İmplant Geliştirildi

3 boyutlu yazıcılar hayatımızın her alanında kullanılmaya devam ediyor. Bu yazımızda 3 boyutlu yazıcılar tarafından yapılan ve omurilik zedelenmesinde kullanılacak olan omurilik implantını inceleyeceğiz.

A- A+

28.01.2019 tarihli yazı 6301 kez okunmuştur.

3D Yazıcı İmplant Omurilik

İmplant Nedir?

Cerrahi yöntemlerden yararlanılarak vücudun içine koyulan sert madde olarak ifade edilebilir. Bu madde ilaç, herhangi bir vücut maddesi veya başka bir madde olabilir.

Omurilik zedelenmesi

Omurilik beyin sapı, beyincik ile kol, bacak ve iç organlar arasında iletimi sağlayan bir yapıya sahiptir. Kol , bacak, el ve ayaklara beyinden gelen ve hareketi sağlayan sinirlere yapılacak olan hareket ile ilgili iletileri getirir. Aynı şekilde kol , bacak, el ve ayaktan gelen duyuları ise beyine taşır. Bu şekilde ağrının, ısının ve temasın farkında oluruz. Yine iç organların çalışması ile ilgili uyarılar, beyin, beyincik ve beyin sapındaki ilgili merkezlere omurilik tarafından iletilir. Bu sistemin ortadan kalkması, tüm iletilerin kesilmesi anlamına gelmektedir.

►İlginizi Çekebilir : Beyin-Bilgisayar Arayüzlü Terapi |BCI

Mikro Ölçekli Sürekli Projeksiyon Yazdırma (μCPP) Yöntemi

Geleneksel bir yazıcı, 2 milimetre çapındaki bir implantı üretmek için birkaç saat harcar. μCPP ise bunu 1,6 saniyede yapar. Peki nasıl? Bir inkjet 3D yazıcı tek tek malzeme damlacıklarını bırakır. μCPP ise tüm malzeme düzlemi boyunca UV ışığı kullanır. Dijital görüntülerle yönlendirilen ışık, sıvı malzemeyi birleştirir. Böylece damla damla baskı oluşturmak yerine, sürekli bir baskıda hücre iskelesi oluşturur.

►İlginizi Çekebilir: 3D Yazıcılar Artık Organ Baskısı Yapıyor

μCPP Çalışma Tekniği

Bu dijital cihaz, yaklaşık 2 milyon mikroaynadan oluşur ve bu aynaların görevi kesin bir görüntü yansıtmaktır.Peki görüntüler nasıl elde edilir? Bilgisayarda doğal organların 3D modellemesi bulunur. Burada bulunan modeller dilimlere (düzlemsel kesitlere) ayrılır ve UV ışını ile cihaza verilir. Mikroayna cihazı, UV ışınını çözeltiye ulaştırır. Burada, UV ışınının çözeltiyi polimerize etmesini sağlamak için baskı alanı (stage) kaydırılır. Şırınga pompası ise, polimer çözeltisini ekler ve kaldırır.

►İlginizi Çekebilir: Atık Kağıtlardan Nesne Üreten 3D Yazıcı Geliştirildi

μCPP Yöntemi ile Elde Edilen Omurilik İskelesi

Bu 3D baskı yöntemi ile yapılan 2 milimetre boyutundaki implant, farelerde omurilik hasarlarını onarmak için iskele olarak kullanıldı. Bilim insanları, 3D baskı ile spinal kord yaralanmalı farelerin arka kollarındaki fonksiyonunu iyileştiren bir omurilik implantı yaptılar. Bilim insanlarına göre bu merkezi sinir sistemi yapısının ilk 3D baskısı. Üstelik μCPP yöntemi ile malzemeler, geleneksel 3D baskı yöntemlerinden 1000 kat daha hızlı ve daha yüksek çözünürlükte basılmıştır. Böylece,yaralı bir omuriliği onardıktan sonra kendiliğinden bozunan kişisel implantlar elde edilmiştir.

Omurganın onarımı kolay değildir. Üstelik omurilik yaralanmaları çok yıkıcıdır ve kalıcı felce neden olabilir. Bunun nedeni, omurilik siniri aksonlarının narin ve titiz olmasıdır. Bu aksonlar, implantlarda veya diğer onarım sistemlerinde kullanılan malzemelere karşı oldukça hassastır. Sinirbilimciler aksonlara en uygun olan malzemeyi bulmak için sayısız materyali test ettiler ve polietilen glikol-jelatin metakrilat adı verilen bir hidrojel üzerine karar verdiler. Bu hidrojeli kullanarak omurilik iskelesi tasarlayıp bastırdılar.

►İlginizi Çekebilir: Gücü Biyolojik Olarak Sağlanan İlk Bilgisayar Çipi

İskelenin iç kısmında bulunan H şeklindeki bölümü gri maddeyi taklit eder. Gri madde akson içermez. Bu nedenle iskelenin bu kısmı katıdır. İskelenin dış kısmı ise beyaz maddeyi taklit eder. Aksonlar beyaz madde içerisinden geçer. Bu nedenle,dış kısım,200 mikrometre mikrokanallar içerir. Sinirler bu mikrokanallar sayesinde yönlendirilir. Baskı işleminden sonra, ekip aksonların büyümesi için mikrokanalları sinir kök hücreleriyle doldurdu.

►İlginizi Çekebilir: Beyin Aktiviteleri Kablosuz Olarak Takip Edilebilecek

H şeklindeki çekirdeği çevreleyen noktalar,implante edilen sinir hücrelerini, dokulara ulaştıran içi boş portallardır.

Yapılan Denemeler

İmplantlarla, farelerin aksonları, mikrokanallardan alt omuriliğe doğru büyüdü ve omurilik dört hafta boyunca yavaşça onarıldı. İskeleler bu dört hafta süresince bozulmadı. Daha sonra iltihap belirtisi olmadan bozulmaya başladı.

Birkaç fareye kök hücresi çok olan iskele takıldı.Birkaçına boş bir iskele takıldı.Diğerlerine ise iskele takılmadı.Kök hücre zengini iskeleler takılan farelerin arka bacakları, diğer farelere oranla önemli bir işlev kazandı.

İmplantların insanlarda kullanımı

Ekip,tekniğin insanlara uyarlanabilir olduğunu kanıtlamak için insan omuriliğinin boyut ve şekline uygun iskele bastı. İnsan implantlarının yazdırılması sadece 10 dakika sürdü. Ekip μCPP yöntemini, sofistike bir mikro mimariye sahip insan karaciğer dokusunu ve kan damarlarını yapmak için de kullandı.

Spinal implantların uygulanmasına gelecek olursak ekip,malzemeler ve yapılar hakkında daha temel çalışmalar yapmak istediğini, daha sonra daha büyük hayvan deneylerine geçeceklerini ifade etti. İnsan testlerinin ise beş yıl içinde başlayabileceği tahmin edilmekte.

Kaynak:

►spectrum.ieee.org
►cambridge.org