Kanserli tümörler, enfeksiyonlar veya kötü kırıklar, kemikleri cerrahi olarak sökmek ve implantları yerine yerleştirmek için gerekli olabilir. Fraunhofer araştırmacıları, Avrupalı meslektaşları ile işbirliği içinde, tam olarak hassas, sabit ve değişken boyutlarda kemik implantların özel bir plastikten 3 boyutlu baskı yapılabildiği bir teknik geliştirdiler. Gizemi baskı sürecinde yatıyor; kemik oluşturan hücrelerin bağlanmasını iyileştirmek için bireysel tabakaların soğuk bir plazma ile muamele edildiği yer…
Düşük basınçlı ya da atmosferik basınç teknikleri kullanan geleneksel yüzey işlemlerinin, kemik implantlarının iç kısmına sınırlı bir şekilde nüfuz etmesi söz konusuyken, yeni yöntem, hücrelerin büyümesini teşvik eden bir kaplamayı; implantların içine de uygulayabilmeyi mümkün kılmaktadır. Bu amaçla, Fraunhofer Yüzey Mühendisliği Enstitüsü ve İnce Filmler IST’deki araştırmacılar ekibi bir plazma jeti kullanmaktadır. Cihaz, doğrudan baskı katmanlarına reaktif gruplar içeren bir plazma soğuk püskürtmesini üfler. Amino grupları yüzeyle bağlanır ve kemik hücrelerinin kolayca yapıştıkları uygun bir substrat bulmasını sağlarlar. Tekniğin benzersiz bir özelliği, 3D baskı ve kaplama işlemlerinin birbirini izlemesi ve bir cihazda birleştirilmesidir. Kaplama için çözücülerle hiçbir kimyasal ön işlem gerekmediğinden, sadece uygun maliyetli değil aynı zamanda çevre dostudur.
İmplantın yapıldığı iskele, doğal kemik üzerinde modellenen özel bir kopolimerden yapılır. 3D baskı tekniği, çok özgün, hassas tasarım ve stabilite sağlar.
Fraunhofer IST’de Yaşam Bilimleri ve Ekoloji iş birimine başkanlık eden Dr. Jochen Borris; “Amacımız, kemik hücrelerinin mümkün olduğunca hızlı bir şekilde sentetik yapıya doğru büyümesi ve sonunda vücudun kendi enzimleri tarafından yavaş yavaş parçalanan implantı değiştirmesidir.”
Gelişmiş Dolgular Sayesinde Değişken
İmplantın mekanik stabilitesi sadece basılı iskele yapısının yoğunluğu ile değil, aynı zamanda kopolimere eklenen özel dolgu maddeleriyle de kontrol edilebilir: Dolgu maddesi konsantrasyonu ne kadar yüksek olursa stabilite o kadar artar.
Fraunhofer IST’deki AB projesinin yöneticisi Dr. Thomas Neubert; “Maastricht Üniversitesi’nden proje ortaklarımız tarafından geliştirilen bu gelişme, implantın içindeki dengeyi bireysel olarak değiştirmeyi mümkün kılmaktadır. Doğal kemikler gibi, implantlar artık farklı güçlü bölgelere sahip olabilir.”
Ayrıca, enfeksiyon riskini azaltmak için dolgu maddesine antibiyotikler gibi aktif ilaç katkı maddeleri de eklenebilir.
Proje ekibi bugüne kadar proje adımlarını başarıyla tamamladı. Şimdi tekniği değiştirmeyi ve uygulama olgunluğunu getirmeyi planlıyor. Şu anda, deney düzeneği hala bir laboratuvar ölçeğinde…
Borris; “Şu anda süreci basitleştirmek ve daha kararlı hale getirmek için çalışıyoruz. Gelişimi takip edebilmek ve klinik çalışmaları yürütebilmek için endüstri ortakları arayışındayız. Bizim yöntemimizle, şekil, gözeneklilik, mekanik stabilite ve biyomekanik özellikleri iyi kontrol edebilmekte ve implantlar içinde değiştirebilmekteyiz. Bu, çeşitli fonksiyonel gruplarla da kaplanabilen farklı güçlü veya gözenekli bölgeler üretebileceğimiz anlamına gelir.”
Yenilikçi teknik, kemik implantlarını hastaların bireysel ihtiyaçlarına tam olarak uyarlamak için çok fazla potansiyel sunmaktadır. Gelecekte, doktorlar taranan görüntülere dayanarak her hastanın gereksinimlerini formüle edebilecek ve verileri daha sonra uygun implantların basılacağı tıbbi matbaalara gönderebilecektir.
