3D Baskı, Rejeneratif Tıpta Devrim Yaratacak Kırık Kemiklerin Yenilenmesini Gerçekleştiriyor

Son yıllarda tıp bilimi, daha önce zor olan hastalıklar için yenilikçi çözümler sağlayarak önemli ilerlemeler kaydetti. Yayınlanmış bir çalışma, kemik dokusunu yenilemek için 3D baskı kullanma yönteminin rejeneratif tıpta devrim yaratabileceğini gösterdi.

Rejeneratif tıp, hastalıklar, kusurlar veya yaralanmalar nedeniyle hasar gören doku, organ ve hücreleri değiştirmek için terapiler geliştiren bir tıp bilimi dalıdır. Bu, daha önce tedavisi zor olan hastalıkları ve yaralanmaları olan hastalara yardımcı olması beklenen yepyeni bir tıp bilimi alanıdır.

Nano yapılı biyoaktif malzemeler, rejeneratif yetenekleri nedeniyle bu alanda dikkatleri üzerine çekmiştir. Doğal dokuların özelliklerini kopyalar ve yapılarını taklit ederler. Bu gelişmiş tıbbi malzemeler, 3D baskı ve diğer teknolojiler kullanılarak işlenebilir ve uygulanabilir.

Kemik dokusunun yenilenmesi: önemli bir tıbbi ilerleme

Yaşlanma ilerleyici sağlık sorunlarına yol açabilir. Osteoporoz gibi hastalıklar, hastalar yaşlandıkça ortaya çıkacak, bireylerde ağrıya neden olacak ve tıbbi bakım yükünü artıracaktır. Geleneksel tedaviler arasında kemik greftleri bulunur. Ayrıca diğer yöntemler doğal dokuların özelliklerini ve yapısını taklit edemez. Bu nedenle kemik doku mühendisliği de dahil olmak üzere birçok yeni araştırma alanı geliştirilmiştir.

Kemik dokusu mühendisliği alanı, kemik büyümesini destekleyen ve rejenerasyonu indükleyen biyomimetik cihazların geliştirilmesini içerir. Gelişmiş biyoaktif malzemeler, kemik dokusu mühendisliği teknolojisinde kullanım için fonksiyonel yapı iskelelerine 3D yazdırılır.

Bunlar hedef dokularla etkileşime girer ve terapötik tepkileri indükler. Kompozit malzeme, kemik dokusunun ana bileşenleri oldukları için tip 1 kollajen ve hidroksiapatite (diş hekimliğinde de yaygın olarak kullanılır) dayanmaktadır.

Kompozit biyomimetik materyal, büyümeyi, proliferasyonu ve hatta farklılaşmayı indükleyen bir osteopatik yanıt üretir. Bu, kemik dokusunun yenilenmesine yol açar. Kemik dokusu mühendisliği alanında malzeme üretiminde yaygın olarak kullanılan 3D baskı teknolojisi, ekstrüzyon kalıplamadır. Bunun nedeni çok yönlülüğü ve ölçeklenebilirliğidir. Bununla birlikte, kemik rejenerasyonu uygulamaları için sağlam ve dayanıklı biyonik materyallerin üretilmesinde hala birkaç önemli zorluk bulunmaktadır.

10 °C'de GEN-Coll/nanoHA (B) ve GEN-Coll/MBG_Sr4% (C) viskozitesindeki (A) ve viskoelastik özelliklerindeki değişiklikler

Tip 1 sığır kollajeni, hasarlı veya hastalıklı kemik dokusunun yenilenmesi için umut verici bir materyaldir. Bu biyoaktif malzemeler, işlevsel olarak zengin nanopartiküller içerir ve bir destek banyosu kullanılarak kolayca 3D yazdırılabilir. Ancak, kullanımlarında bazı sorunlar vardır. Baskı işleminden sonra tamamen çıkarılmaları zordur ve stentin yapısal bütünlüğünü geliştirmek için kullanılan çapraz bağlama ajanı, geometrik netliğin kaybolmasına ve basılı yapının kısmen çökmesine neden olacaktır.

Bu biyomalzemelerin sınırlamalarının üstesinden gelmek için alternatif süreçlere ihtiyaç vardır.

Şimdi, araştırma ekibi, insan kemik dokusu rejenerasyonu teknolojisinde devrim yaratmaya yardımcı olacak, sığır kollajenine dayalı daha güçlü ve daha uygun biyoaktif materyaller yapmak için bir yöntem önerdi.

Makalede bildirilen süreç, sığır kollajen oluşumunun özelliklerini iyileştirmeyi amaçlamaktadır. Baskı formülasyonuna çapraz bağlama maddesi eklenir ve daha sonra bunlar destek banyosundan çıkarılır. Tercih edilen çapraz bağlama maddesi, yerinde çapraz bağlamayı tetikleyerek kolajen 3D baskılı iskele yapısının stabilitesini artıran genipindir.

Destek banyosu için kullanılan solüsyon aljinik asittir. Çalışmalar, aljinik asidin kolajen materyalin 3D baskılı yapısını koruduğunu ve 37 o C'de kolayca çıkarıldığını, bu da yüksek çözünürlüklü geometrik yapılara sahip yapıların stabil işlenmesine izin verdiğini bulmuştur. Yöntem, önceden oluşturulmuş bir protokol kullanılarak geliştirilmiştir.

37°C'de 3 saat 24 saat inkübe edildikten sonra, GEN-Col/nanoHA üzerinde genlik tarama testi (A, C) ve sıcaklık rampası (B, D) gerçekleştirin.

Malzemenin yazdırılabilirliğini değerlendirmek için petek ve ızgara geometrisini seçin. İyi bir kontrol seviyesi sağlamak ve sonuçların anlaşılmasını sağlamak için farklı parametrelerle birkaç deney yapıldı. Her parametrenin baskının aslına uygunluğu ve nihai iskele yapısının çözünürlüğü üzerindeki etkisi, değişimin temelini oluşturur.

Çalışma, iç içe oldukları için istenen sonuçları elde etmek için bu parametrelerin ince ayarlanması gerektiği sonucuna varmıştır.

Baskı braketinin görsel analizi, baskı işleminin geometrik reprodüksiyonu başarıyla gerçekleştirdiğini doğruladı. Net çizgiler ve delikler üretilir. Liyofilizasyondan sonra, morfoloji FE-SEM ile analiz edildi, bu da nanopartiküllerin matris içinde başarılı bir şekilde dağıldığını gösterdi.

Bu sonuçlar, bu işlemin kolajen materyallerin 3D baskısı için kullanılmasının kemik dokusu rejenerasyonunda iyi sonuçlar gösterdiğini göstermektedir.