4D Biyomühendislik Malzemeleri, Gerçek Doku Gibi Eğilip Bükülüyor

0
24
4D hidrojele dayalı malzemeler, çevresel işaretlere cevap olarak birden fazla kez uyumsal şekil değişimi geçirebiliyor. Görüntü: Aixiang Ding

Doku mühendisliği, yeni dokuların ve hatta organların oluşturulmasında uzun bir zamandır laboratuvardaki hücrelerden meydana getirilen ve geometrik yönden statik olan yapı iskelelerine bağlıydı. Yapı iskelesi sağlayan bu malzeme (genelde biyolojik olarak çözünebilen bir polimer yapısı), hücrelerle destekleniyordu ve bu hücreler, doğru besinlerin sağlanması halinde temeldeki yapı iskelesi biyolojik olarak çözündüğü sırada gelişip organa dönüşüyordu. Fakat bu modelde, dokuların doğal gelişiminin altında yatan ve sıra dışı şekilde dinamik olan morfolojik süreçler görmezden geliniyor.

Şimdiyse Şikago – Illinois Üniversitesi’nde çalışan araştırmacılar, önceden programlanmış veya talebe bağlı şekilde harici tetikleyici sinyallere cevaben birkaç kez şekil değiştirebilen 3 boyutlu hidrojeller geliştirmiş. Bu yeni hidrojeller, bir uyarana cevaben zaman içerisinde şekil değiştirme kabiliyetine sahip 3 boyutlu malzemelerden oluşuyor.

Advanced Science bülteninde yayımlanan yeni çalışmada, oluşumları sırasında harekete yön veren kuvvetlere maruz kalan bu yeni maddelerin, doğal emsallerine daha çok benzeyen dokuların oluşturulmasında yardım edebilecekleri gösteriliyor.

Çalışmanın eş yazarı ve biyomedikal profesörü olan Eben Alsberg şöyle aktarıyor: “Bu hidrojeller, zamanla birden çok kontrol edilebilir şekil değişimleri geçirmek üzere programlanıp uyarılabiliyor. Bu strateji, gelişen veya iyileşen dokuların geçirdiği devamlı ve farklı şekil değişimlerini kısmen taklit etmek ya da uyarmak üzere deneysel koşullar meydana getiriyor. Üstelik, morfojenez üzerinde çalışmalar yapmamızı sağlayabilir ve doğal dokuları daha çok andıran doku yapılarında mühendislik uygulamamıza yardımcı olabilir.”

Yeni malzeme, suya veya kalsiyum yoğunluğuna bağlı olarak farklı oranlarda şişip genişleyen farklı hidrojellerden meydana geliyor. Araştırmacılar karmaşık katmanlama kalıpları oluşturarak, katmanlar şişerken ve/veya küçülürken yığılan malzemeleri çeşitli yönlerde kümelenmek üzere yönlendirebiliyorlar.

Ortopedi, eczacılık ve mekanik ile endüstri mühendisliği profesörü de olan Alsberg, “Bu malzemelerin şeklini, örneğin mevcut kalsiyum miktarını ayarlayarak değiştirebiliyoruz” diyor.

Araştırmacılar yaptıkları deneylerde bu hidrojelin, akciğerde bulunan ve gaz değişiminin meydana geldiği kese benzeri yapılar olan alveollere benzer şekilli ceplere dönüştürmeyi başarmışlar.

Alsberg’in hidrojelleri yapılarını birden fazla defa değiştirmekle kalmamış, aynı zamanda büyük oranda sitouyumluluk da sergilemişler; yani hücreleri kendileriyle birleştirebiliyorlar ve bu hücreler yaşıyor. Mevcut pek çok 4D malzeme, bunu yapmayı başaramıyor.

Sharon Parmet/Şikago – Illinois Üniversitesi. Ç: O.

CEVAP VER

Please enter your comment!
Please enter your name here