Ultrasonla 3 boyutlu baskı, canlıların içinde nesneler yaratıyor

Mekanik

Teknolojik Yenilik Web Sitesi Editör Ekibi - 16/05/2025

Canlıların içine yerleştirilen 3 boyutlu baskı platformunun şeması - Tekniğe DISP adı verildi. DISP, derin doku in vivo sonik baskı anlamına geliyor. [Görsel: Elham Davoodi ve diğerleri. - 10.1126/science.adt0293]

Sesli 3D baskı

3D baskının kanıtlaması gereken hiçbir şey kalmadı; katmanlı üretim neredeyse her uygulama alanına yayılıyor.

Ancak yeni yetenekler geliştirmekte ısrar ediyor ve yeni bir ultrason teknolojisi artık insan vücudunun içine -hatta kalbin içine- tıbbi cihazlar yazdırmaktan daha azını vaat etmiyor.

Kaliforniya Teknoloji Enstitüsü'ndeki Elham Davoodi ve meslektaşları, canlıların vücudunun derinliklerindeki belirli noktalara 3 boyutlu baskıyla polimer basmak için bir yöntem geliştirdiler.

Bu teknik, lokalizasyon için ses kullanıyor ve seçici ilaç dağıtımı için polimer kapsüllerin yanı sıra iç yaraları kapatmak için yapışkan özelliklere sahip polimerlerin basılmasıyla daha önce test edildi.

Bu kavramın önceki testlerinde polimerizasyonu tetiklemek için kızılötesi ışık kullanılmıştı; polimerin kürlenmesine veya sertleşmesine neden olan yapı taşları (monomerler) arasındaki bağlantıdır. Ancak kızılötesi radyasyonun biyolojik dokuya nüfuz etme gücü çok düşüktür ve cildin ötesine zar zor ulaşır.

Profesör Wei Gao, "Yeni tekniğimiz derin dokulara ulaşıyor ve çok çeşitli uygulamalar için çeşitli malzemeler basabiliyor; tüm bunları yaparken de mükemmel biyouyumluluğu koruyoruz" dedi.

In vivo 3D biyoyazdırmada kullanılan ekipmanlar. [Görsel: Elham Davoodi ve diğerleri. - 10.1126/science.adt0293]

In vivo 3D biyoyazdırma

Teknik, ultrasonu düşük sıcaklığa duyarlı lipozomlarla birleştiriyor. Koruyucu yağ tabakalarına sahip küresel hücre benzeri veziküller olan bu lipozomlar, sıklıkla ilaç iletimi için kullanılır.

Araştırmacılar, 3 boyutlu biyoyazdırmayı test etmek için lipozomları çapraz bağlayıcı bir madde ile yüklediler ve bunları yazdırmak istedikleri polimerin monomerlerini içeren bir polimer çözeltisine, çapraz bağlamanın ne zaman gerçekleştiğini gösteren bir görüntüleme kontrast maddesine ve örneğin terapötik bir ilaç olabilecek yüke yerleştirdiler.

Hücreler ve karbon veya gümüş nanotüpler gibi iletken malzemeler gibi ek bileşenlerin de eklenmesi mümkündür. Elde edilen biyomürekkep daha sonra doğrudan vücuda enjekte ediliyor.

Lipozom parçacıkları düşük sıcaklıklara duyarlıdır, yani odaklanmış ses dalgalarının küçük bir hedef bölgenin sıcaklığını yaklaşık 5 santigrat derece artırmak için kullanılması, yükün serbest bırakılmasını tetikler ve bu da polimerlerin basılmasını başlatır.

Gao, "Sıcaklığı birkaç santigrat derece artırmak, lipozom partikülünün çapraz bağlayıcı ajanlarımızı serbest bırakması için yeterlidir" dedi. "Ajanların salındığı yer, polimerizasyonun veya lokalize baskının meydana geleceği yerdir."

İn vivo sonik baskı tekniği ile basılmış bazı hidrojel polimer yapıları (sol) ve çapraz bağlayıcı madde ile yüklenmiş düşük sıcaklığa duyarlı lipozomlar (sağ). [Görsel: Elham Davoodi ve diğerleri. - 10.1126/science.adt0293]

Kanser tedavisi

Yeni tekniğin potansiyelini ortaya koymak için ekip, görüntüleme için kontrast madde olarak bakterilerden elde edilen gaz keseciklerini kullandı. Hava dolu protein kapsülleri olan veziküller, ultrason görüntülerinde parlak bir şekilde görünüyor ve sıvı monomer çözeltisinin jel ağı oluşturmak üzere çapraz bağ oluşturmasıyla oluşan kimyasal değişimlere karşı hassastır.

Malzeme dönüştürüldükten sonra veziküller kontrast değiştirir ve bu durum ultrason görüntüleri ile tespit edilerek polimerizasyon çapraz bağlanmasının ne zaman ve tam olarak nerede gerçekleştiği kolayca belirlenebilir. Bu sayede, canlı hayvanların içine basılan desenlerin özelleştirilmesi ve sürecin hassas bir şekilde ayarlanması mümkün oluyor.

Ekip, platformu kullanarak farelerde mesane tümörü yakınında kemoterapi ilacı olan doksorubisin yüklü polimerler bastığında, tümör hücresi ölüm oranının, ilacı doğrudan ilaç solüsyonları enjeksiyonuyla alan hayvanlara kıyasla birkaç gün boyunca önemli ölçüde daha yüksek olduğu görüldü.

Gao, "Küçük bir hayvanda tümörleri tedavi etmek için ilaç içeren hidrojeller basabileceğimizi zaten gösterdik" dedi. "Bir sonraki adımımız daha büyük bir hayvan modelinde baskı yapmayı denemek olacak ve umarım yakın gelecekte bunu insanlarda değerlendirebileceğiz."

Diğer haberler:

Daha fazla konu