Fiberle aşılanmış mürekkep, 3D baskılı kalp kasının atmasını sağlar
Son on yılda, 3D baskıdaki ilerlemeler biyomühendislerin kalp dokuları ve yapıları inşa etmelerine yönelik yeni olanakların kapısını açtı. Hedefleri daha iyiyi yaratmaktır laboratuvar ortamında Amerika Birleşik Devletleri’nde önde gelen ölüm nedeni olan ve ülke genelinde yaklaşık her beş ölümden birinden sorumlu olan kalp hastalığına yönelik yeni tedavi yöntemlerinin keşfedilmesine ve bireysel hastalarda hangi tedavilerin en iyi sonucu verebileceğini değerlendirmek için 3D baskılı kalp dokularının kullanılmasına yönelik platformlar.
Daha uzak bir amaç ise hastanın kalbindeki hatalı veya hastalıklı yapıları iyileştirebilecek veya değiştirebilecek implante edilebilir dokular üretmektir.
İçinde ABD Ulusal Bilim Vakfı–desteklenen makale yayınlandı Doğa MalzemeleriHarvard John A. Paulson Mühendislik ve Uygulamalı Bilimler Okulu’ndan araştırmacılar (DENİZLER), fonksiyonel bir kalp ventrikülünün 3D baskısını mümkün kılan, jelatin lifleri ile aşılanmış yeni bir hidrojel mürekkebin geliştirildiğini bildirmektedir. Fiberle aşılanmış jel (FIG) mürekkebin, ventrikül şeklinde basılmış kalp kası hücrelerinin insan kalp odası gibi koordinasyon içinde hizalanmasına ve atmasına izin verdiğini keşfettiler.
SEAS araştırma görevlisi ve makalenin ilk yazarı Suji Choi, “İnsanlar, klinik ortamda neler olabileceğini tahmin etmenin bir yolu olarak ilacın güvenliğini ve etkinliğini test etmek için organ yapılarını ve işlevlerini kopyalamaya çalışıyorlar” diyor. Ancak şimdiye kadar, 3D baskı teknikleri tek başına, kalp kasını kasmak için elektrik sinyallerini koordineli bir şekilde iletmekten sorumlu olan kardiyomiyositlerin fizyolojik olarak uygun hizalanmasını sağlayamadı.
SEAS Hastalık Biyofiziği Grubu başkanı ve makalenin kıdemli yazarı Kevin “Kit” Parker, “Bu projeye biyolojik dokuların 3 boyutlu baskısındaki bazı yetersizlikleri gidermek için başladık” diyor.
Yenilik, basılabilir mürekkebin içerisine liflerin eklenmesinde yatmaktadır. Choi, “FIG mürekkebi baskı nozulundan akma kapasitesine sahip ancak yapı basıldığında 3 boyutlu şeklini koruyor” diyor. “Bu özelliklerden dolayı, ekstra destek malzemeleri veya yapı iskeleleri kullanmadan karıncık benzeri bir yapı ve diğer karmaşık 3 boyutlu şekilleri basmanın mümkün olduğunu buldum.”
Choi, FIG mürekkebi kullanarak 2 boyutlu ve 3 boyutlu yapıları basarken, kardiyomiyositler mürekkebin içindeki liflerin yönüne göre sıralandı. Choi, yazdırma yönünü kontrol ederek kalp kası hücrelerinin nasıl hizalanacağını kontrol edebildi.
FIG mürekkebi ile yapılan 3D baskılı yapılara elektriksel uyarı uyguladığında, bunun liflerin yönüne göre koordineli bir kasılma dalgasını tetiklediğini buldu. Choi, ventrikül şeklindeki bir yapıda, “odanın gerçek kalp ventriküllerinin pompalanmasına benzer şekilde pompalandığını görmek çok heyecan vericiydi” diyor.