İlk olarak 1983 yılında Amerikalı bir mühendis olan Chuck Hull tarafından, bilgisayar destekli bir tasarımı izleyerek katı nesneler oluşturabilen bir 3B yazıcının yapılışından günümüze kadar 3B baskı teknolojisinde birçok gelişme katedildi. Gelişen teknoloji ile birlikte 3 boyutlu yazıcılar otomobil, ilaç, gıda, havacılık, uzay ve inşaat gibi birçok endüstride yaygın olarak kullanılmaya başlandı. 3B baskılarda gelişen teknolojiyle birlikte tıp dünyası; organ nakli konusunda yaşanan uzun nakil bekleme süreleri, organ reddi ve yeterli donör bulunamama gibi pek çok soruna alternatif bir çözüm olan 3 boyutlu baskılara odaklanmaya başladı. Bu yazımızda henüz daha erken bir aşamada olmasına karşın oldukça umut vadeden 3 boyutlu baskıların, organ ve doku nakillerinde nakil bekleyen pek çok hastaya umut kaynağı olup olamayacağını irdeleyip, 3 boyutlu doku ve organ baskılarında gelinen son teknolojileri ve 3 boyutlu baskı teknolojisinin ilaç endüstrisine getirdiği yenilikleri inceleyeceğiz.
3B Biyobaskılar Neyi Amaçlıyor?
Biyolojik materyallerin 3 boyutlu baskısı teknolojisi, basit kas dokusu, sinir dokusu, kıkırdak, suni deri, mesane implantları, kalp kapağı implantları ve birçok organ ve dokunun 3 boyutlu biyobaskılarını almayı hedeflemektedir. Temel amacı işlevsiz veya kusurlu doku veya organı, doğal organla aynı görevleri yapabilecek olan yeni bir yapay dokuyla değiştirmektir. Bu sayede hastaların uzun nakil bekleme süreçlerinden kurtulması ve organ reddi gibi sorunların aşılması hedeflenmektedir.
3B Biyobaskı Süreci Nasıl Gerçekleşir?
Bir dokunun 3B biyobaskısının alınması altı adımlı bir işlemdir. İlk aşama baskısı alınacak dokunun görüntülenmesi sürecidir. Bu aşamada hasarlı doku, X-Ray, CT tarama gibi çeşitli görüntüleme yöntemiyle taranır. İkinci aşamada taranan doku çeşitli tasarım teknikleriyle tasarlanır. Üçüncü aşamada baskı materyali seçilir. Baskı materyali olarak sentetik ve doğal polimerler ve birçok farklı baskı materyali basılacak dokuya göre kullanılabilir. Dördüncü aşamada kullanılacak hücre seçimi vardır. Bu aşamada da pluripotent ve multipotent kök hücreler kullanılabilir. Beşinci aşama baskı sürecidir bu noktada farklı tip yazıcı seçimleri söz konusu olabilir. Son aşamada ise 3B baskıyla alınan doku çeşitli testlere tabi tutulmaktadır.
Şekil 1 Biyobaskı Süreci
3B Biyobaskıda Kullanılan Materyaller ve Baskı Teknikleri
Biyobaskı tek adımlı bir süreç olmamakla birlikte içerisinde pek çok karmaşık süreçi barındırmaktadır. Bunlardan biri de biyobaskıda kullanılacak olan materyalin seçimi ve baskı teknikleridir. Her materyalin ve tekniğin kendine göre farklı avantaj ve dezavantajları olmakla birlikte burada dokuya ve hastaya göre çok farklı seçimler yapılabilir. Aşağıdaki tablolardan yararlanarak baskı teknikleri ve materyalleri hakkında daha fazla bilgi edinebilir avantaj ve dezavantajlarını karşılaştırabilirsiniz.
Şekil 2 Biyobaskıda Kullanılan Materyaller
Şekil 3 Biyobaskı Teknikleri
Şekil 4 Biyobaskı Tekniklerinin Avantaj ve Dezavantajları
3B Baskılar Organ Naklinin Yerini Alabilecek mi?
3B baskı teknolojisi her ne kadar umut veren bir teknoloji olsa da bu teknolojinin henüz yolun başında olduğunu söylememiz gerekiyor. Ayrıca bir teknolojinin faydalı olması kadar ulaşılabilir olması da oldukça önemli. 3B biyobaskılar sayesinde birçok avantaj elde etsek de bu teknoloji günümüz şartlarında oldukça pahalı bir teknoloji. Bu yüzden bu teknolojinin ulaşılabilirliği konusunda çok ciddi bir sorun ile karşı karşıyayız. Önümüzdeki tek sorun da bu değil; teknolojinin yeni olmasından kaynaklı, gelişebilecek komplikasyonlarla ilgili ciddi bir veri eksikliği de bulunmakta. Bu sorunlara ek olarak üç boyutlu baskı tekniklerinde, kılcal damar yapılarının karmaşıklığını ve işlevselliğini tamamen simüle edememe gibi bazı biyolojik sorunlarla da karşı karşıyayız. 3B biyobaskı, çok umut veren ve her geçen gün de yeni gelişme ve denemelerle gelişmekte aynı zamanda da gelişmeye açık olan bir teknoloji.Umuyoruz ki 3B biyobaskı teknolojisi gelecek senelerde çeşitli sorunların da aşılmasıyla uygulanabilir ve ulaşılabilir bir teknoloji haline gelecektir. Fakat günümüzde organ nakli ile ilgili elimizdeki en güçlü silah organ bağışı. Geçtiğimiz hafta gerçekleşen “3-9 Kasım Organ Bağışı Haftası” bu konudaki bilinçlendirme etkinliklerinden biriydi. Bu noktada bizlere düşen halkı organ bağışı konusunda daha fazla bilgilendirmek ve bilinçlendirmek olacaktır.
Katı Dozaj Formlarında 3B Baskı
Katı dozaj formlarında 3B baskıların kullanılması da tıpkı organ ve dokulardaki biyobaskı teknolojisi gibi yeni ve gelişmeye çok açık bir teknoloji. Bu teknoloji ile üretilen ilk ve tek ilaç Temmuz 2015’te FDA tarafından onaylanan bir anti epileptik ilaç olan Spritam(Levetirasetam)’dır Bu gelişme 3B baskı teknolojisiyle ilgili araştırmaların artmasına da ciddi bir katkı sağlamıştır. Bu teknoloji sayesinde elde edebildiğimiz en önemli avantaj istediğimiz gibi geometrik ve fiziksel boyut değişikliği yaparak birime göre dozaj ayarı yapabilmemiz. Bu durum 3 boyutlu baskı teknolojisi sayesinde kişiselleştirilmiş dozlarda katı preparat basımı yapmamızı sağlayacak ve özellikle de pediatrik preparatların hazırlanması sürecinde uygun dozun ayarlanması konusunda ciddi bir kolaylık sağlayacaktır. Şekil 5 Levetirasetam Azaltılmış dozların gerektiği durumlarda, tabletlerin kırılarak parçalara ayrılması çeşitli doz sorunlarını da beraberinde getirmekte. Gelecekte 3B baskı teknolojisi sayesinde bu sorunu ortadan kaldırmamız mümkün gözüküyor
Kimi araştırmacılar, bu teknolojinin ilaç endüstrisinde kişiselleştirilmiş ilaçlara
ulaşma olasılığını arttıracağından bir devrim yaratabileceğini, hatta eczacıların gelecekte hastaların ihtiyaçlarına göre kişiye özel preparatlar basacağını ön görmekte. 3B baskı, getirdiği bu umut vadeden avantajların yanı sıra göz ardı edilemeyecek dezavantajları da barındırmakta. Bu sorunlardan en önemlileri yavaş üretim süreci (geleneksel yöntemlerle tek bir makineyle dakikada yaklaşık 1500 tablet üretilirken 3B baskıda bir tabletin üretimi 2 dakika ile 2 saat arasında değişmektedir.) ve kısıtlı malzeme kullanımıdır. Şu anda deneysel bir aşamada olan bu teknoloji için de tıpkı biyobaskılarda olduğu gibi yolun başında olduğumuzu söyleyebiliriz. Gerekli çalışmalarla zaman içerisinde sorunların çözülmesi durumunda klinik araştırmaların da artmasıyla birlikte gelecekte 3B baskı teknolojisi, eczacılık içerisinde büyük bir rol oynayabilir.
Sonuç olarak;
Bu yazımızda 3B baskıların, organ nakline ve katı preparat üretimine nasıl bir yenilik getirebileceğinden ve gelişmekte olan bu teknolojiden kısaca bahsetmeye çalıştık. İnsan ömrünü arttırıp yaşam kalitesini yükseltebilecek bu teknolojilerin, hayatımızın bir parçası olması ve bizlerin de bu teknolojilere ulaşabileceği bir gelecek dileğiyle…