Binghamton Üniversitesi'ndeki araştırmacılar, doku mühendisliği alanında çığır açan bir gelişmeye imza atarak, insan yapımı dokular içinde işlevsel yapay damar sistemleri oluşturmak için tamamen yenilikçi bir yöntem geliştirdi. Bu buluş, biyomühendislik ve rejeneratif tıp açısından büyük bir dönüm noktası olarak kabul ediliyor. Söz konusu bilimsel çalışma, 2023 takvim yılında, üniversitenin saygın bir kurumu olan Thomas J. Watson Mühendislik ve Uygulamalı Bilimler Fakültesi'nde yayımlanarak bilim camiasına duyuruldu. Bu yeni yaklaşım, karmaşık dokuların laboratuvar ortamında üretilmesindeki en büyük zorluklardan birini ortadan kaldırmayı hedefliyor.
Projenin yürütücülüğünü üstlenen Profesör Ying Wang ve Profesör Yingge Zhou liderliğindeki araştırma ekibi, yapay olarak üretilen dokularda karşılaşılan boyut ve işlevsellik kısıtlamalarının üstesinden gelmeyi amaçladı. Daha önceki denemelerde, yeterli kan dolaşımının sağlanamaması, doku mühendisliği çalışmalarının ilerlemesini ciddi şekilde sekteye uğratan temel bir engeldi. Bu yetersizlik, doku içinde oksijen ve hayati besin maddelerinin eksikliğinden dolayı hücrelerin toplu halde öldüğü nekrotik bölgelerin oluşmasına neden oluyordu. Bu kritik beslenme açığı, bilim insanlarının daha büyük ve anatomik olarak daha karmaşık yapay dokular geliştirmesini imkansız hale getiriyordu.
Araştırmacılar, bu yaşamsal sorunu çözmek amacıyla ileri düzey nano-üretim tekniklerini stratejik olarak devreye soktu. Yöntemin özünde, hidrojel iskelelerin (scaffolds) içerisine hassas mikro-tüplerin oluşturulması yatıyor. Bu tüpler, damar ağını simüle etmek üzere tasarlandı. Çapları sadece 1 ila 10 mikron arasında değişen bu ultra ince yapılar, elektro-eğirme (electrospinning) adı verilen bir süreçle üretildi. Üretim sonrasında, tüplerin içindeki çekirdek malzeme çözülerek, kan akışını taklit edebilecek boş kanallar elde edildi. Ayrıca, mikro-tüplerin iskele içinde homojen ve etkili bir şekilde dağılmasını sağlamak için ultrasonik titreşimden faydalanıldı. Yapılan titiz testler, özellikle floresan mikro-boncuklar takip edilerek gerçekleştirilen deneyler, bu yeni sistemin hücre canlılığını destekleyecek şekilde gelişmiş kan dolaşımını, besin ve oksijen tedarikini başarılı bir şekilde sağladığını net bir şekilde kanıtladı.
Profesör Wang ve Zhou, geliştirdikleri bu yöntemin en önemli avantajının, farklı vaskülatür (damar sistemi) tiplerini oluşturabilmek için tüp boyutunun milimetrik hassasiyetle ayarlanabilmesi olduğunu vurguluyor. Bu hassas kontrol mekanizması, üretilen spesifik dokunun gereksinimlerine göre uyarlanabilmesi açısından hayati bir öneme sahiptir. Bu teknik ilerleme, yapay doku üretiminde daha iyi ve daha işlevsel damar sistemlerine olan ihtiyacın en üst düzeyde olduğu kritik bir zamanda gerçekleşti. Bu yeni yaklaşım, doku mühendisliğinde uzun süredir devam eden bir darboğazı aşarak, yapay dokuları, ilaç tarama testleri ve kişiselleştirilmiş rejeneratif tıp uygulamaları için gerçek insan organlarını taklit etme hedefine ulaşmasına önemli bir katkı sağlıyor.
Araştırma ekibi, bu nanoteknolojik yöntemin tam anlamıyla olgunlaştırılması durumunda, gelecekteki potansiyelinin sadece tek bir organın laboratuvar ortamında bir araya getirilmesiyle sınırlı kalmayacağını öngörmektedir. Aksine, insan hücrelerine dayalı, yaşayan bir sistem olarak işlev gören birden fazla organın bir arada monte edilmesine olanak tanıyabileceğini belirtiyorlar. Bu vizyon, 'Organ-on-a-chip' teknolojilerinin ötesine geçerek, daha karmaşık biyolojik modellerin oluşturulmasını mümkün kılabilir. Bu çalışma, mikro düzeydeki teknik detaylara (örneğin tüp boyutunun yönetimi) odaklanmanın, insan sağlığını doğrudan etkileyen geniş alanlarda nasıl büyük ve dönüştürücü yeniliklere ilham kaynağı olabileceğinin çarpıcı bir örneğini teşkil etmektedir. Doku mühendisliğinde atılan bu stratejik adım, gelecekteki tedavi ve test yöntemleri için umut dolu yeni ufuklar açmaktadır.
