İnsan-Ölçekli Doku Yapıları Üretebilen Bir 3D Biyoyazıcı Sistemi Geliştirildi

Nakil için donör doku ve organların sınırlı oranda bulunması nedeniyle mühendislik dokularına olan talep hızla artmaktadır. Nispeten basit dokularda, mühendislik alanında bazı başarılar elde edilmesine rağmen, klinik translasyon için uygun doku ve organların geliştirilmesinde birçok zorluk mevcuttur. Üç boyutlu (3D) baskı teknolojisi, hücre yüklü hidrojellerin katmanlı biçimde, hassas bir şekilde yerleştirilmesiyle, karmaşık kompozit doku yapıları oluşturmayı vaat etmektedir. Doku mühendisliği için aşılması gereken önemli bir engel, klinik olarak ilgili boyut, şekil ve yapısal bütünlükte üç boyutlu (3D) vaskülarize hücresel yapıların üretilmesidir.

En sık kullanılan biyoprint baskı sistemleri jetleme püskürtme, kalıptan çıkarma ve lazerle indüklenen ileri transfere (LIFT) dayanmaktadır. Jetleme yöntemi, 20 ~ 100 μm'lik bir baskı çözünürlüğü ile pikolitre ölçekli damlalar üretir. Bununla birlikte, hidrojel konsantrasyonu düşüktür, basılan yapıların kalınlığı yetersiz yapısal destek yüzünden sınırlı olabilir. Mikroskopik ölçekte püskürtme ağızları yoluyla malzeme dağıtmak için bir şırınga ve piston sistemi kullanan kalıptan çıkarma yöntemleri, alginat, fibrin ve Pluronic F-127 gibi yüksek hidrojel konsantrasyonlarını kullanarak daha kararlı 3D hücre-yüklü yapılar üretebilir. Bununla birlikte, yetersiz yapısal bütünlük, mekanik stabilite ve basılabilirlik nedeniyle büyük serbest biçimli doku yapıları oluşturmak zordur. LIFT yöntemi, hücreleri nispeten küçük yapılarda tam olarak yazdırabilir ancak basılan modellerin yüksek çözünürlüğünü elde etmek için düşük akış hızlarıyla sonuçlanacak şekilde hidrojellerin hızlı jelleştirilmesini gerektirir.

Amerika’dan araştırmacılar; dengeli, herhangi bir şekle sahip, insan ölçeğinde doku yapıları üretebilen, entegre bir doku-organ yazıcısı (ITOP) geliştirdiler. Mekanik stabiliteye, hücre yüklü hidrojelleri, biyolojik olarak bozunabilir polimerlerle birlikte entegre paternlerde ve kurban hidrojellere tutturarak elde ettiler. Doku yapısının doğru şekline ulaşmak için, klinik görüntüleme verilerini anatomik defektin bir bilgisayar modeli olarak gösterdiler ve modeli, hücreleri ayrı konumlara dağıtmak için yazıcı püskürtücü hareketlerini kontrol eden bir programa çevirdiler. Mikro kanalları doku yapılarına dahil ederek, besleyici maddelerin basılan hücrelere difüzyonunu kolaylaştırdılar ve böylece mühendislik dokularındaki hücre sağ kalımı için 100-200 mm'lik difüzyon sınırını aştılar. Araştırmacılar, ITOP'un yeteneklerini, mandibula ve kalvaryal kemik, kıkırdak ve iskelet kası üreterek kanıtladılar. ITOP'un gelecekteki gelişiminin, insan uygulamaları için dokuların üretilmesine ve daha karmaşık dokuların ve solid organların inşasına yönlendirdiklerini aktardılar.