MISIS National University of Science and Technology (NUST MISIS) araştırmacılarının da katıldığı uluslararası bir bilim ekibi; kalsiyum silikat temelli ve 3D yazıcı teknolojisi kullanılarak üretilen kemik implantları için alternatif bir dolgu maddesi önerdi. Önerilen materyalin, iskeletlerin yüzeyinde bakteri filmi oluşumunu önlediği ve gelecekte kafatası gibi hafif yüklü kemiklerin implantları için kullanılabileceği tespit edildi.

Günümüz tıp dünyasında biyopolimerler yaygın olarak kullanılıyor. Hücre bağlanması ve sonrasında doku oluşumu için yapısal destek sağlayan biyopolimer temelli yapılara da “taşıyıcı iskelet” adı veriliyor. Kemik dokusu restorasyonunun temelini oluşturan taşıyıcı iskeletlerin geliştirilmesi ve üretimi, rekonstrüktif cerrahi alanında çalışan bilim insanları ve doktorlar için özel bir ilgi alanı. Taşıyıcı iskeletlerin yaşama oranını artırmak amacıyla bu iskeletler ilgili hastanın hücreleriyle kolonize hâlde muhafaza ediliyor.

Taşıyıcı iskelet üretiminde kullanılacak materyaller insan vücudu ile biyolojik olarak uyumlu olmalı ve doku yenilenme sürecini teşvik etmeli. Ayrıca iskeletin yüzeyindeki bakteri yayılımını önlemek için antibakteriyel bir aktivite de gerekli. Bu nedenle iskeletlerin 3D baskıları için yeni materyallerin araştırılması ve üretilmesi, doku mühendisliğinin ana görevlerinden biri hâline geliyor.

MISIS Üniversitesi Biyomedikal Mühendisliği Araştırma ve Eğitim Merkezi Müdürü Fedor Senatov ve Riga Teknik Üniversitesi’nden Rajan Choudhary tarafından yönetilen bir grup bilim insanı, 3D yazıcı teknolojisini kullanarak kemik doku için iki tür taşıyıcı iskelet üretti. Bunlardan biri polilaktid ve wollastonit (PLA/wollastonit) bileşik malzemelerinden, diğeri ise polilaktid ve hidroksiapatit (PLA/HAp) bileşik malzemelerinden oluşuyor. Polilaktid, tıbbi implantlarda; wollastonit, plastik üretiminde; hidroksiapatit ise dolgu operasyonlarında boşlukları doldurmak için kullanılır.

Malzeme bilimcileri 3D yazıcıda basılmış taşıyıcı iskeletlerin mekanik özelliklerini ve antibakteriyel aktivitesini vücuttaki koşullarla benzer koşullarda hazırlanmış fizyolojik bir ortamda araştırdı. Buna ek olarak; multipotent kök hücrelerin (kemik dokuya yakın MMSC’lerin), taşıyıcı iskeletlerin kolonileşme olasılığı üzerindeki etkisi de araştırıldı. Çalışmanın sonunda taşıyıcı iskeletlerin kimyasal bileşiminin, mikrobiyal hücrelerin yüzeye tutunmasını önemli ölçüde etkilediği tespit edildi. Sonuçlar ise Polymers dergisinde yayımlandı.

Çalışmanın yazarlarından NUST MISIS Biyomedikal Mühendisliği Merkezi araştırmacısı Vladislav Lvov, araştırma hakkında şunları aktardı: “PLA/wollastonit tabanlı iskeletler, PLA/HAp tabanlı iskeletlere kıyasla daha düşük bir mekanik performans gösterdi. Aynı zamanda wollastonit materyali, E.Coli (Escherichia coli) bakterilerinin bir biyofilm oluşturmasını önledi ve MMSC’ler yüzeyde kolonileşme gösterdi. Bu gözlem, wollastonitin hem bakteri öldürücü hem de canlı hücrelere uyumlu özelliklere sahip olduğunu ve 3D yazıcı teknolojisiyle üretilen taşıyıcı iskeletler için alternatif bir dolgu maddesi olduğunu doğruladı.” 

Gelecekte bu taşıyıcı iskeletler, kafatası kemikleri gibi hafif yüklü kemiklerin implantları olarak cerrahiye kazandırılabilir. Araştırmayı yapan bilim grubunun bir sonraki planı, konu hakkında çoklu ön çalışmalar ve testler içeriyor.

Derleyen: Görkem Süner