Biyoyazıcılar hakkında konuşmadan önce 3B yazıcılardan bahsetmek istiyorum. 3B yazdırma işlemi katmanlı imalat olarak da bilinir. Kısaca fiziksel nesnelerin veya malzemelerin dijital bir modele bağlı kalarak katmanlar halinde oluşturulduğu bir süreçtir. Bütün 3B yazdırma işlemleri, yazılım, donanım ve malzemelerin birlikte çalışmasını gerektirmektedir.

3B Biyoyazıcılar ise yazıcı mükekkebi (filament) olarak hücreleri, biyoaktif molekülleri ya da biyomalzemeleri kullanan; multidisipliner çalışma gerektiren, yapay organ veya organ tamiri alanlarında kullanılan bir yazıcı türüdür.

Biyomürekkepler (Bioinks)

Biyoyazıcılar için kullanılan biyomürekkep konusunda dikkat edilmesi gereken bazı özellikler vardır.

  • Yazdırılabilir ve kültür ortamında çözünmeyen bir mürekkep olmalıdır.
  • Doku iskeleti basılacak ise kullanılan mürekkebin zaman içinde vücudumuzda çözülebilen (biyoçözünür) bir özelliği olması gerekmektedir.
  • Baskı yapıldıktan sonra hücre ekimi işlemi yapılacak ise malzemenin hücre tutunmasına elverişli olması önemlidir.
  • Mürekkebin herhangi bir toksik, kanserojen vb. etkisi bulunmamalıdır, yani biyouyumlu olmalıdır.

3B Biyoyazıcıların çeşitleri

3B Biyoyazıcıların birçok çeşidi bulunmaktadır. Bu çeşitleri yukarıdaki şemada görebilirsiniz. Mürekkep püskürtmeli biyoyazıcılar, ekstrüzyon ile baskı yapabilenler, lazer biyoyazıcılar ve stereolitografi tipindeki yazıcılar en yaygın kullanılan biyobasım yöntemleridir. Her bir yöntemin kendine göre avantajları ve dezavantajları bulunmaktadır.

  • Mürekkep püskürtmeli biyoyazıcılar (Inkjet) : Damlacık sistemi ile baskı yapan yazıcılardır. Düşük viskoziteli malzemeleri hızlı bir şekilde basabilirler ama hücre yoğunluğu düşüktür. Maliyeti uygun ve basım kalitesi yüksektir.
  • Ekstrüzyon ile basım yapan biyoyazıcılar : Bu tipteki yazıcılar, çoğumuzun gördüğü 3B yazıcılar gibi çalışmaktadır. Sürekli bir akış ile baskı yapabilmektedir. Yüksek hücre yoğunluğu sağlar ama basım işlemi uzun sürer. Çeşitli biyomalzemeleri basabilir ama yüksek viskoziteli biyomürekkep kullanılmalıdır.
  • Lazer biyoyazıcılar : Hücreler uzun dalga boyuna sahip lazer veya yüksek enerjili ışık kaynağı ile birlikte substrat üzerine yazılmaktadır. Yüksek çözünürlükte baskı yapabilmektedir. Bu yöntem yüksek maliyetlidir ve canlı hücreler kullanılacağı için sıcaklık parametresi çok iyi ayarlanmalıdır.
  • Stereolitografi : Sıvı fazdaki polimer bir malzemenin içine lazer ile baskı yapabilen biyoyazıcı çeşitidir. Yazdırma hızı ve kalitesi yüksektir. Kullanılan malzemeler için viskozite sınırı yoktur. Sadece hem polimer malzeme hem de biyomürekkep kullanıldığı için, diğer yöntemlere göre kullanılan malzeme miktarı çoktur.
  • Bioplotting : Çalışma prensibi olarak ekstrüzyon yöntemine benzemektedir. Fakat burada nozul yerine şırıngalar kullanılır ve bu da çoklu doku yazdırma işlemine olanak sağlar. Yüksek çözünürlük gerektirmeyen işlemlere uygundur. Kullanılan mürekkep doğada viskoz olarak bulunabilmeli ve hücre destekleme özelliği yüksek olmalıdır.
  • FDM (Fused-deposition modelling) : Hidrojel bazlı mürekkebi destekleyen termoplastik baskı yöntemidir. Ana filament ve destekleyici filament olmak üzere iki baskı malzemesi kullanılır. Canlı doku bulundurmaz ama sonradan hücre ekimi yapılabilir. Kullanılan plastik malzemelerin soğuması ve sertleşmesi zaman alır.

Sonuç olarak bahsedilen teknoloji zamanla gelişecek ve ileride organ nakli bekleyen hastalar için umut kaynağı olacaktır. Tıp ve mühendislik alanlarını tek bir çatı altında toplayan 3B biyoyazıcılar; büyük bir açığı kapatacak, kolay ve hızlı bir şekilde tedavi sağlayacaktır.

Mühendislik kategorisindeki diğer yazılarımıza da okumanızı tavsiye ederiz!

Yazar Hakkında

Sena EFENDİOĞLU

2018 yılında Sakarya Üniversitesi Makine Mühendisliği bölümünden mezun oldum. 2019 yılından itibaren de Gebze Teknik Üniversitesi'nde yine kendi alanımda yüksek lisans eğitimime devam ediyorum. Ayrıca benimühendisim.com platformunda da sizlere kaliteli içerikler sunabilmek amacıyla yazarlık ve editörlük görevlerimi severek yerine getiriyorum. Yapay zeka teknolojileri, robotik ve mühendislik konularını ilgi alanım arasında sayabilirim. Bunlara ek olarak kişisel gelişim alanında içerikler oluşturmaya da özen gösteriyorum.

Tüm Makaleleri Göster