Amerika Birleşik Devletleri'ndeki bilim insanları, ultrason kullanarak vücut içinde doğrudan malzeme '3D baskı' yöntemi geliştirdi. Fareler ve tavşanlar üzerinde yapılan testler, tekniğin kanser ilaçlarını doğrudan organlara ulaştırmak ve hasarlı dokuları onarmak için kullanılabileceğini gösteriyor.
Derin doku içi canlı sesli baskı (DISP) adı verilen bu yöntem, özel bir 'biyomürekkebin' vücuda enjekte edilmesiyle işliyor. Biyomürekkebin bileşenleri, vücutta üstlenmesi planlanan işleve göre değişebilir, ancak olmazsa olmazlar polimer zincirleri ve bunların hidrojelleşmesi için çapraz bağlama ajanlarıdır.
Hidrojelin anında oluşmasını engellemek için, çapraz bağlama ajanları, dış kabukları vücut sıcaklığının birkaç derece üzerinde (41.7 °C) ısıtıldığında sızacak şekilde tasarlanmış lipid bazlı parçacıkların (lipozomlar) içine kilitlenir.
Araştırmacılar, odaklanmış ultrason ışınını kullanarak lipozomları ısıtıp içlerinde delikler oluşturdu. Bu sayede çapraz bağlama ajanları serbest kaldı ve doğrudan vücut içinde bir hidrojel yapı oluşturuldu.
Önceki çalışmalar vücut içinde hidrojel 3D baskısı için kızılötesi ışık kullanmıştı. Ancak ultrason, kaslar ve organlar gibi daha derin dokulara enjekte edilen biyomürekkebi aktive edebildiği için bu kez tercih edildi.
Araştırmacılar, ultrason ışınını hassas bir şekilde kontrol ederek yıldızlar ve gözyaşı damlası gibi karmaşık şekilleri 3D baskı yapabildiler.
Ancak DISP sadece yeni bir vücut modifikasyon aracı değil. Hidrojelin farklı versiyonları kullanılarak hayvanlar üzerinde yapılan testler, yöntemin hasarlı dokuyu değiştirmeye veya onarmaya, ilaçları dağıtmaya veya elektrokardiyografi gibi testler için elektriksel sinyalleri izlemeye yardımcı olabileceğini gösterdi.
Sistemin çalışıp çalışmadığını görüntülemek için küçük gaz kesecikleri kullanıldı. Bu kesecikler, polimer çapraz bağlanmasından kaynaklanan kimyasal reaksiyonlara maruz kaldığında kontrastlarını değiştiriyor. Ultrason bu sinyalleri alarak reaksiyonun başarılı olduğunu doğruluyor.
Tavşanlarda, araştırmacılar cildin yaklaşık 4 santimetre altına kadar yapay doku parçaları bastılar. Bu, yara ve yaralanmaların iyileşmesini hızlandırmaya yardımcı olabilir, özellikle de hücreler biyomürekkebin içine önceden dahil edilirse.
Mesane kanseri 3D hücre kültürleri üzerinde yapılan testlerde, kemoterapi ilacı doxorubicin yüklü bir biyomürekkep versiyonu uygulandı. DISP yöntemi kullanılarak hidrojel haline getirilen ilaç, birkaç gün boyunca yavaşça salındı. Bu, ilacın normal enjeksiyonuna göre önemli ölçüde daha fazla kanser hücresi ölümüne yol açtı.
Biyomürekkebe başka bileşenler eklemek, DISP'ye daha da fazla kullanım alanı sağlayabilir. Araştırmacılar ayrıca karbon nanotüpler ve gümüş nanotel kullanarak iletken biyomürekkep de ürettiler. Bunlar, kalp veya kaslardan gelen sıcaklık veya elektriksel sinyalleri ölçmek için implante edilebilir sensörler olarak kullanılabilir.
Daha da önemlisi, hidrojenden herhangi bir toksisite tespit edilmedi ve artakalan sıvı biyomürekkebin yedi gün içinde vücuttan doğal olarak atıldığı belirtildi.
Elbette, araştırmacıların hayvanlar üzerindeki testlerden insanlar üzerindeki testlere geçmeleri gerekiyor, ancak biyomedikal cihazları doğrudan vücut içinde 3D baskı fikri oldukça heyecan verici.
Araştırmacılar bir sonraki aşamanın daha büyük bir hayvan modeli üzerinde deneme yapmak olduğunu ve yakın gelecekte bunu insanlar üzerinde değerlendirmeyi umduklarını söylüyor. Gelecekte, yapay zekânın yardımıyla, atan bir kalp gibi hareketli bir organ içinde yüksek hassasiyetli baskıyı otonom olarak tetikleyebilmeyi hedefliyorlar.
Bu önemli araştırma, prestijli Science dergisinde yayınlandı.
