3 boyutlu biyobaskı, doku mühendisliği, ilaç keşfi ve rejeneratif tıpta devrim yaratan bir tekniktir. Geleneksel 3 boyutlu baskının bir uzantısı olup 3D baskıdan farklı olarak biyomalzemeleri ve hücreleri 3 boyutlu olarak yazdırır. İskele tabanlı ve iskeleden bağımsız biyobaskı, 3D biyobasımda doku yapıları oluşturmak için kullanılan iki yaklaşımdır. İskeleler, hasarlı dokunun yerine yeni dokunun yetiştirilebildiği yapay veya doğal malzemelerden yapılmış yapılardır.
Seramikten, sentetik polimerden veya doğal malzemeden yapılabilirler. İskelelerin temel amacı gözenekli bir mimari, hücre büyümesi ve farklılaşması için destek, biyoaktivite ve mekanik özellikler sağlamaktır. İskeleyi kullanmanın iki ana yolu vardır. Gelenek metotlarda, 3 boyutlu hücre kültürü, hücrelerin hazırlanmış bir iskele (gözenekli matris) üzerine tohumlanması ve daha sonra da hücrelerin çoğalmaya ve farklılaşmaya devam ederek doku veya organ onarımını sağlayacak şekilde hasta vücuduna implantasyonuyla yapılır. İkinci metotta ise hücreler büyüme faktörleri ve hidrojel (doğal veya sentetik) ile karıştırılabilir ve bilgisayar destekli programlar kullanılarak 3 boyutlu bir yapıda basılabilir. Hidrojel, hücrelerin büyümesine ve doğal olana benzer bir esneklik derecesine sahip olmasına olanak tanıyan ECM benzeri bir davranışa sahiptir.
İskele bazlı yaklaşımlar klinik ortamlarda kemik, kıkırdak, deri, iskelet kası defektleri gibi çeşitli tipteki hasarlı dokuları onarmak ve ilaç dağıtımı için kullanılmıştır. İskele sistemleri, yüksek gözeneklilik ve yüzey alanı, mükemmel biyouyumluluk, kontrol edilebilir bozunma, konakçı dokuyla etkili entegrasyon, terapötiklerin lokal ve hedefe yönelik dağıtım yeteneği gibi avantajları sayesinde diğer araçlara kıyasla birçok avantaj sunar.
İskele içermeyen biyobaskı yaklaşımı ise hücreleri desteklemek için bir iskeleye dayanmayan farklı bir yaklaşımdır. Bunun yerine yapı taşları olarak tek hücreli süspansiyon, küresel hücre agregatları, doku şeritleri veya hücre tabakaları kullanılır. Hücrelerin dış kuvvetler olmaksızın kendi kendine organizasyonu ve doğal özelliklere bağlı olarak kendiliğinden bir araya gelmesi ile karakterize edilebilir. İskele tabanlı biyobaskıya göre daha fazla hücreyle başlayabilir. Dolayısıyla hücrelerin çoğalmasını beklemesine gerek kalmaz. Bu yaklaşım, kan damarları ve kalp dokusu gibi yüksek derecede mimari kontrole sahip karmaşık dokular oluşturmak için kullanılmıştır. Hem iskele bazlı hem de iskelesiz biyobaskılamanın avantajları ve dezavantajları vardır.
İskele tabanlı biyobaskı, hücrelerin büyümesi ve farklılaşması için tanımlanmış ve kontrollü bir ortam sağlar. İskelesiz biyobaskıda ise hücrelerin kendisi yapıyı oluşturduğundan doku yapısının mimarisi üzerinde daha iyi kontrol sağlar. Ancak çok sayıda hücre gerektirdiğinden daha pahalı olabilir. İki yaklaşım arasındaki seçim genellikle spesifik uygulamaya ve istenen sonuçlara bağlı olacaktır. İskele tabanlı ve iskelesiz biyobaskıların birlikte kullanılması ilginç bir geleceğe sahip olabilir. İbrahim Tarık Özbolat bir makalesinde, iskele bazlı biyobaskı kullanılarak bir damar ağının ve iskelesiz biyobaskı kullanılarak parankimal dokunun basılabileceği hibrit bir model tanımladı. İskelesiz parankimal doku damar sistemi etrafında kaynaşabilir, olgunlaşabilir ve kendi kendine birleşebilir.
Referanslar
Scaffold-Based or Scaffold-Free Bioprinting: Competing or Complementing Approaches
Scaffolding in tissue engineering: general approaches and tissue-specific considerations
Scaffold-Free 3-D Cell Sheet Technique Bridges the Gap between 2-D Cell Culture and Animal Models