Akademik Veri Yönetim Sistemi
Büyüksungur A., Hasırcı V. N.(Yürütücü), Hasırcı N., Durucan C., Tönük E., Özen C., et al.
CB Strateji ve Bütçe Başkanlığı (Kalkınma Bakanlığı) Projesi, 2016 - 2022
Proje bir 2015 Yılı Araştırma Altyapısı projesidir. Bu proje çerçevesinde 2011 yılında DPT tarafından kurulan Biyomalzeme ve
Doku Mühendisliği Mükemmeliyet Merkezi (BIOMATEN) önümüzdeki yıllarda hastaya özel implant tasarım ve prototip üretimi
ile mikro-‐nanosistemlerin biyomalzeme ve doku mühendisliği alanında ürün olarak ve yeni malzemelerle hazırlanacak
biyosensörlerle tanı işlemlerinde kullanımı yönünde gelişmeyi hedeflemektedir.
Sağlık sektöründe hastaya özel implantların üretilmesi ve uygulanması öteden beri büyük önem taşımaktadır çünkü ‘off-‐the-‐
shelf’ yani rafta çeşitli boylarda hazır olarak bulundurulabilen implantlar genel tasarım biçimleri dışında farklı şekle sahip
defektler için ya da standart dışı ölçülere sahip hastalar için yetersiz kalmaktadır. Bu tür problemler özellikle ortopedik
implantlar için geçerlidir. Sağlık dışındaki endüstrilerde yaygın olarak uygulanmaya başlayan Hızlı Protipleme yöntemleri bu
bahsettiğimiz nedenlerle sağlık uygulamalarına da artık girmiştir. Doğal olarak sağlık alanında kullanılabilmek için biyouyumlu
ve bir çok uygulama için ise biyobozunur olması gereken implantların üretildiği malzemeler otomotiv ya da benzeri
endüstrilerin kullandıklarından daha farklı ve insan vücudunda kullanıma da uygun yani özel olmak zorundadır; dolayısıyla
standart malzemeler sağlık alanında kullanılamamaktadır. Bu yöntemler İngilizce olarak "Additive Manufacturing" (AM) olarak
Türkçe'de ise ‘3 Boyutlu Baskı ya da Hızlı Prototipleme’ genel başlığı altında bilinmektedir. Gereksinilen malzemeye göre üretim
yöntemi de değişmektedir. Örneğin düşük sıcaklıkta eriyebilen polimerlerin kullanıldığı durumlarda Fiber Deposition Modeling
(FDM) sistemi erimiş polimeri kullanarak ve kabaca 100 mikron çaplı çizgiler çizerek 3 boyutlu ürün yapısını oluşturur. Eğer
erime sıcaklığı yüksek veya erimeyen tanecikli ögeler içeren malzemeler gereken durumlarda Selective Laser Sintering (SLS) adı
verilen ve malzemenin polimer kısmını lazer ile yüzeysel olarak eriterek birbirine yapıştıran bir yöntem kullanılır. Bu yöntemin
farklı bir yaklaşımı olarak oda sıcaklığında polimeri bir jel halinde enjekte edip bunu non-‐solvent içinde ya da laser ışımasıyla
sertleştirip çözünmez kılanlar da vardır. Ayrıca çapraz bağlanma özelliği olan rezinlerin de bu sistemle hücre-‐malzeme
etkileşimlerini inceleme amacıyla üretimi mümkündür. Bütün bu yöntemlerin uygulanmasında ürünün çizilmesinde ya da
üretilmesinde gerekli bilgiyi sağlayan bir yazılım vardır.
Eğer hastaya özel implant tasarlanmaktaysa, hastaya ait gerekli bilgiler defekt bölgesinin tarama (scanning) ya da bilgisayarlı
tomografi (CT) uygulaması ile alınması ve dijitize modellenmesi ile elde edilir.
Özellikle biyobozunur polimerik implantların hastalara özel (patient specific) olarak yani defekt boyut ve biçiminde üretilmesi
ülkemizde henüz yaygın uygulanmayan ancak geleceğin yöntemi olarak bilinmesi gereken bir yaklaşımdır. Bu yöntemle sadece
defektleri kapatacak implantların üretimi değil, yapay damar, sinir yönlendirici, kıkırdak ve menisküs gibi dokuların, ya da
biyomedikal cihazların da üretimi de mümkün olacaktır. Bu araştırma ve üretimlere şimdiden başlanılmasında ülke olarak
büyük yarar vardır. Ülkemizde implantların hastaya uygulanabilirliği açısından eksikliği çekilen başka bir aşama da biyomalzeme
ve implantların klinik uygulamalara sokulabilecek ortamlarda üretilememesidir. İmplantların hızlı prototiplemenin çeşitli
yöntemleriyle GMP (Good Manufacturing Practice) koşullarında üretilebilmesi, in vivo deneylerden (preklinik) önemli bir adım
daha öteye giderek kısıtlı sayıda insanlara uygulamanın (klinik testlerin) önünü açar. Bundan sonraki nokta yaygın klinik testler
ve biyomedikal cihazın endüstriyel üretimi olacaktır.
BIOMATEN olarak ilk hedefimiz hastaya uygun ortopedik implant üretimi olacaktır. Bu örnek uygulama kraniofasyal denilen ve
kafatasında doğumdan ya da hastalık veya kaza gibi nedenlerle oluşmuş olan defektlere yönelik olacaktır. Çalışma planında
görüleceği üzere 3 yıl sonunda ilk klinik çalışmalarına başlanması planlanmaktadır. Bu üretimin insan uygulaması (Klinik)
düşünüldüğünde GMP koşulları altında yapılmasını gerektirir. Gereksinim temiz odalar için optimum tozsuzluk ve sterilitenin
sağlanmasıdır. Bu nedenle BIOMATEN binasının geçiciliği de göz önüne alınarak halen kurulmuş bulunan aklimitazör sisteminin
genişletilmesi ve bazı cihazların ayrıca özel kabinlere yerleştirilerek kullanılması için gerekli düzenleme ve alımın yapılması bu
proje çerçevesinde sağlanacaktır.
Mikrofluidik sistemler özellikle son 10 yılda çok geliştirilmiş olan ucuz test platformlarıdır. Bu sistemlerin aynı zamanda küçük
boyutlu üretimlerde kullanılması da mümkündür. Örneğin kuyucuklar içeren bir MF sisteminde kuyucuklar içine
biyomarkerlara özel moleküller tutturulduğunda bu hücrelerin yapışması sonucu hücre varlık belirlenmesi yapılabilmektedir.
Ayrıca dsDNA'ların ss olarak tutturulması sonucu test ortamında bu DNAnın varlığının gösterilmesi de mümkündür.
Bu projenin mikrofluidik sistem kullanımı kısmının model uygulaması olarak büyüme faktörlerinin konsantrasyon oranlarının
hücre iskeleleri üzerine ekilmiş ilik kök hücrelerinin farklılaşma ve çoğalmasına etkilerini incelenmesi planlanmaktadır. Bunun
paralelinde sinir tüpü, kemik modeli ve deri modelleri de GMP koşullarda geliştirilecektir. Geliştirilecek mikrofluidik sistemler
ayrıca, Merkezimizde gerçekleştirilen ilaç araştırmalarında küçük hacimdeki biyolojik örneklerdeki biyoaktif peptitlerin analiz ve
tayinleri amacıyla kullanılacaktır.