Camın kemik yerine geçemeyeceği düşünülebilir; oysa iki malzemenin, kristal düzenlerinin sağladığı yük taşıma benzerlikleri dikkat çekiyor. Bu benzerlikten hareketle Jianru Xiao, Tao Chen, Huanan Wang ve çalışma arkadaşları, ACS Nano’da tanımladıkları yeni yöntemde, 3B yazıcı ile şekillendirilebilen biyoaktif bir cam geliştirdi. Ekip, malzemenin kemik oluşturan hücreler için kalıcı bir iskele işlevi gördüğünü ve normal cam ile piyasadaki kemik ikamesine kıyasla daha uzun süreli hücre büyümesi sağladığını gösterdi.
DÜŞÜK ISIDA BASKI
Mevcut yazdırılabilir camların çoğu, toksik plastikleştirici kullanmayı ya da camın 1.100°C üzeri sıcaklıklarda eritilmesini gerektiriyor. Yeni yaklaşım, bu iki engeli aynı anda ortadan kaldırıyor: Araştırmacılar, zıt yüklü silika parçacıkları ile kalsiyum ve fosfat iyonlarını birleştirerek yazdırılabilir, biyoaktif cam jeli hazırladı. 3B yazıcıda hedef anatomiye uyacak şekilde şekillendirilen yapı, yaklaşık 700°C (1300°F) gibi görece düşük fırın sıcaklığında nihai formuna kavuştu.
BİYO-CAM İSKELET
Kemiğin ana yük taşıyıcı mimarisi ile camın silika temelli yapısı arasındaki mekanik analoji, malzemeyi eksik kemik parçalarını birebir dolduracak geometrilerde üretmeye olanak veriyor. Silikanın sıvı fazda işlenebilir olması, cerrahiye özel kişiselleştirilmiş implant tasarımını kolaylaştırırken; yük altında gerilmeye kıyasla basınca üstün dayanım gibi ortak özellikler, fonksiyonel bir iskele gereksinimini karşılıyor.
TAVŞAN MODELİNDE TEST
Ekip, yeni biyo-camı tavşan kafatası hasar modeli üzerinde sınadı ve sonuçları iki referansla karşılaştırdı: düz silika cam jelinden 3B basılan bir kontrol parçası ve ticari bir diş kökenli kemik ikamesi. İlk evrelerde ticari ürünün daha hızlı kemik büyümesi sağladığı görüldü; ancak biyolojik cam iskele, büyümeyi çok daha uzun süre sürdürdü. Sekizinci haftada, mevcut kemik hücrelerinin büyük kısmı biyo-cam iskele üzerinde yer alırken, düz camda neredeyse hiç hücre artışı saptanmadı. Bulgular, uzun vadeli yeniden kemiklenme ihtiyacı olan vakalarda biyo-camın kalıcı destek sunabildiğini gösteriyor.
KLİNİĞE UZANAN POTANSİYEL
Araştırma, plastikleştirici kullanmadan ve aşırı yüksek erime sıcaklıklarına gerek duymadan 3B yazıcıyla biyo-cam üretiminin mümkün olduğunu ortaya koyarak maliyet ve uygulanabilirlik açısından önemli bir eşiği aşıyor. Doku mühendisliği, travma cerrahisi, çene-yüz rekonstrüksiyonu gibi alanlarda hasta-özel iskelelerin hızla üretilebilmesi; aynı zamanda sensör entegrasyonu, ilaç salımı veya yüzey fonksiyonlandırma gibi gelişmiş işlevlerin eklenmesine kapı aralıyor. Çalışma ekibi, yeni malzemenin tıp ve mühendislikte geniş uygulama yelpazesine sahip olduğunu değerlendiriyor.
