Biyobaskı İle Elde Edilen İnsan Derisi, Hayvanlar Üzerindeki Deneyleri Sonlandırıp Deri Naklini Geliştirebilir
3B baskı, küresel pandemiye karşı yürütülen mücadelenin yıldız teknolojilerinden biri haline geldi. Bazı tıbbi ve kişisel koruyucu ekipmanları (KKE) hızlı ve düşük maliyetlerle üretme arzusundaki imalatçılar, 3B baskıya yöneldiler. Böylece, sürüntü örneği almada kullanılan eküvyon çubuklarından solunum cihazı vanalarına ve yüz koruyucu siperliklere kadar, sağlık sektöründeki çalışanların bu mücadelede ihtiyaç duyduğu pek çok malzeme süratle sahaya sürüldü.
3B yazıcıların organ basımında da devreye girmesiyle tıp alanında çığır açan biyobaskı teknolojisi her geçen gün ivme kazanıyor. Merkezi Hindistan’da bulunan genç bir şirket olan Next Big Innovation Labs (NBIL), biyobaskıyla insan derisi oluşturarak, 3B baskı teknolojisinde çıtayı biraz daha yukarı çekmiş oldu. Dijital ortamda modellenmiş 3 boyutlu nesneleri katmanlı bir şekilde ve katı formda dökebilen 3B yazıcılarla aynı mantıkta çalışan biyoyazıcıların, onlardan farkı, baskı malzemesi olarak canlı hücreler, yani biyomürekkep kullanması.
Bilindiği gibi, insan bedeninin en büyük organı olan deri, zararlı bakterilere karşı vücudun ilk savunma hattını oluşturuyor. Vücut ısısını düzenleyip dokunma duyusunu mümkün kılan derinin birden çok katmandan oluşması, onu katmanlı 3B baskı teknolojisi için uygun bir aday yapıyor.
NBIL, ekip üyelerinin katmanlı imalattan sentetik biyolojiye, malzeme biliminden bilgisayar tabanlı tasarıma uzanan geniş bir yelpazedeki uzmanlıklarından yararlanarak, bir milyarlık Hindistan için olumlu bir fark yaratmayı umuyor.
Şirketin kurucu ortağı Alok Medikepura Anil, “Yapmaya çalıştığımız şey, insan derisinin bir kopyasını üretmek. Dolayısıyla derinin yalnızca biyolojik olarak nasıl çalıştığını değil, aynı zamanda fiziksel olarak nasıl bir yapıya sahip olduğunu da anlamamız gerekiyor,” diyor. Anil, otomotiv ve havacılık sektörlerinde 3B baskı uzmanı olarak çalıştıktan sonra, daha büyük ses getirecek başarılara imza atmak arzusuyla biyoteknoloji alanına geçmiş bir mühendis.
NBIL, insan derisinin Innoskin ismini verdikleri versiyonlarını oluşturmak için, üç aşamalı bir süreç geliştirmiş. Ekip, ön biyobaskı aşaması olarak bilinen birinci aşamada, cilt dokusu örneklerinden deri hücrelerini ayırıyor ve onları bir hücre bankasında saklıyor. Ekip bunun ardından deri hücrelerini, şirketin tescilli biyomürekkep formülüyle birleştirerek, bir sonraki aşama olan biyobaskı için biyoyazıcıya gönderiyor.
Anil, “Biyobaskı sırasında üç boyutlu yapıların belirli bir ebada, şekle ve boyuta göre çıktılarını alıyoruz,” diyor. “Hücreler alınan çıktılarda gömülü olarak bulunuyor.”
Hücre yapıları biyobaskıyı takip eden, son aşamada ise, gerekli şartların sağlandığı, yani normal kan değerlerinin sahip olduğu 37 °C sıcaklık ve %95’lik oksijen doygunluğu oranının ayarlandığı bir kuvöze alınıyor. Burada amaç, hücrelerin tıpkı insan vücudunun içindeymiş gibi gelişmelerini sağlamak. 14 günlük gelişim sürecinin sonunda hücreler, derinin en dış tabakası olan epidermis ile onun altındaki dört katmanı oluşturarak cilt dokusunun ortaya çıkmasını sağlıyor.
NBIL, şirketin bu amaçla geliştirdiği biyoyazıcısı Trivima‘nın ağırlığını aşağıya çekmek için, üretken tasarım yöntemine başvurmuş. Anil, “Makineyi olabildiğince, hatta mikron mertebesinde kontrol edebilmek açısından bu yöntemi tercih etmemiz son derece önemliydi,” diyor.
Ekip ayrıca, Trivima’nın baskılı devre kartlarını ihtiyaçlara uygun şekilde düzenlemede Autodesk Eagle’dan; biyoyazıcının sac levha bileşenlerini tasarlamada ise Fusion 360′dan yararlanmış. “Sağlamlık önemlidir,” diyor Anil. “Makine içindeki en ufak hareketler bile baskı kalitesini etkileyebileceğinden sac metal bizim için en doğru seçenek idi.”
NBIL şu sıralar, biyoyazıcıdan aldığı deriyi gerçek insan cildiyle karşılaştırarak ve insan vücudunun dış katmanı olan insan derisine ne ölçüde benzediğinin testlerini yapmak suretiyle Innoskin’in başarısını perçinleme uğraşı veriyor. Şirketin, bu çalışmaların ardından Innoskin’i yıl içinde piyasaya sürmesi bekleniyor.
Özellikle birçok sektörün, hayvan deneylerini bir kenara bırakıp daha etik çözümlere yönelmeye başladığı günümüzde, laboratuvar ortamında geliştirilmiş deri hücreleri gitgide revaçta olan bir araştırma alanı olarak karşımıza çıkıyor. Örneğin, MatTek’in Epiderm isimli ürünü ile L’Oreal’in EpiSkin’i Petri kabı adı verilen hücre kültürü plakalarında geliştiriliyor. Her her iki yapay insan derisi de kimyasal, kozmetik ve farmakolojik ürünlerin piyasaya sürülmeden önce yapılan testlerinde kullanılıyor.
Ancak Innoskin uygun maliyeti, uyuşma derecesi ve ölçeklendirebilme, yani yüksek sürümlerde üretilebilme imkânı ile laboratuvardaki kültür ortamında geliştirilen deriden ayrılıyor. Anil, Innoskin’in nasıl öne çıktığını şu sözlerle açıklıyor: “Kültür ortamında yapılan iş, her parti üretimde istenilen istikrarı tutturamaz. Yani, üretilen her bir parti, insan hatası nedeniyle farklılıklar gösterebilir.” “Oysa 3B biyobaskıda, deri modellerini seri olarak üreten bir dizi biyoyazıcınız vardır ve bu sayede partiler arası farklılıkları en aza indirmeniz mümkün olur. Bu, testlerde kullanmak için standart modellere ihtiyaç duyan sektörlere avantaj sağladığı gibi, ölçeklendirebilme imkânı ve maliyet tasarrufu da getirir.”
NBIL, Innoskin’le hayvanlar üzerinde yapılan deneylere alternatif test yöntemleri geliştirmenin yanı sıra, ürünü tıbbın hizmetine sunarak, tedavi amaçlı deri nakli gibi klinik uygulamaların da önünü açmayı da umuyor. Anil, “Vücutlarındaki yanıklardan ötürü cilt nakli gereksinimi içinde olan hastaların bu ihtiyaçlarını nasıl karşılayabileceğimizi inceliyoruz,” diyor. “Biyobaskı ile hastanın kendi cilt hücrelerini kullanarak, laboratuvarda kişiye özel deri üretebiliriz.”
Bu arada, NBIL, ilaç şirketi Merck ile birlikte biyobaskı teknolojisinin ilaç üretim sürecini nasıl hızlandırabileceğini ve maliyetleri nasıl aşağı çekebileceğini araştırıyor. Biyobaskının gelişim potansiyelini göz önünde bulunduran NBIL, bu alanda yapılacak işbirliklerinin büyüme ve gelişim açısından taşıdığı önemi kavramış durumda.
Anil, “Biyobaskı hâlâ niş bir alan ve atölyelerinde kapalı devre çalışmalar içinde olan araştırmacılar var,” diyor. “Bizler başarının anahtarının işbirliğinde olduğuna inanıyoruz. Bu nedenle dünyanın dört bir yanındaki araştırma laboratuvarlarıyla, akademik kurumlarla ve sektördeki diğer paydaşlarla irtibat kurmaya başladık bile.”