Her yıl dünyada 100 bireyden 2,8’inde kemik hasarı meydana geliyor. Kemik hasarlarının tedavisi için kullanılan metal protez ya da implantlar ise pek çok yan tesire yol açabildiği için hem kemik yoğunluğunu azaltabiliyor hem de hastanın konforunu bozuyor hatta tekraren ameliyat gereksinimi doğabiliyor. Türkiye Osteoporoz Derneği bilgilerine nazaran Türkiye’de yılda ortalama 24 bin kalça kırığı meydana geliyor, ABD’de her yıl 6,3 milyon kırık olayı kaydediliyor ve bu hastaların birçoklarına ameliyatla implant  veya protez takılıyor. Boğaziçi Üniversitesi Biyomedikal Mühendisliği Enstitüsü öğretim üyesi  Doç. Dr. His Ege ve takımının üzerinde çalıştığı proje sayesinde kemik kırıklarında tekraren ameliyat bölümü kapanacak.

Bireye özel bedenden atılan implantlar 

Üç boyutlu yazıcılarla şahsa özel kemik protezi dizaynıyla protezlerin bedene ahenginin artırılması ve kemik metastazının tedavisi üzerine çalışmalar yürüten Doç. Dr. Ege, üç boyutlu yazıcı ile kişinin anatomisine özel implantlar geliştiriyor. Çalışmalarının 3-4 yıl içinde sonuçlanacağını anlatan Doç. Dr. Ege, şu anda insan hücre deneyleri ve hayvan deneylerini gerçekleştireceklerini, birinci sonuçların yüz güldürücü olduğunu söyledi ve “Şu anda kemik kırıklarında sıklıkla kullanılan titanyum ve paslanmaz çelik implantların bir mühlet sonra bedenden çıkarılması yahut revizyon ameliyatı muhtaçlığı doğuruyor. Bizim amacımızda şahsa özel implantlar geliştirerek bunların bedende kemiğin kendi kendini yenilemesini sağlayarak tedaviye de katkı sağlaması ve ikinci bir ameliyata ihtiyaç duyulmadan hastanın iyileşmesi. Hücre ve hayvan deneylerinin akabinde bir sonraki adımda hasta denemelerini yapacağız. Hasta denemelerinden de olumlu sonuç alırsak gelecekte kemik kırığı tedavilerinde standart metal implant bölümü kapanabilir” dedi.  

Altı ayda bedende eriyor kemik o müddette yenileniyor 

Üç boyutlu yazıcılarda biyomalzemelerle ürettikleri bu implantlarda iki türlü materyal kullandıklarına değinen Doç. Dr. Ege, “Bir tanesi kendi kendine vakitle çözülen ve bedenden atılan materyaller. İkincisi ise organik materyaller. Bunlar bedene büsbütün uyumlu büyük ölçüde organik materyaller. Sentetik lakin beden ile çok uyumlu öbür materyaller de kullanıyoruz. Bu implantlar, yüzde yüz o bireye özel olması sayesinde, bedene anatomik olarak da daha uyumlu oluyor. Bu materyallerden üç boyutlu yazıcıda ürettiğimiz implantlar yaklaşık 6 ay üzere bir müddette bedende eriyor ve ekseriyetle de idrar yoluyla atılıyor. Bu müddet de kemiğin büsbütün yenilenmesi kâfi oluyor. Bu materyaller yardımıyla hem kemiği mekanik olarak destekliyoruz hem de kemiğin kendini yenilemesini sağlayarak vazifesini bitirdikten sonra bedenden atılıyor. Böylelikle tekrarlayan ameliyatlara gerek kalmadan tam tedavi sağlanmış olunuyor” diye konuştu.

İşin sırrı hem mekanik hem biyolojik açıdan uyumlu gereçlerde

Doç. Dr. His Ege, özel biyomalzemelerle üç boyutlu yazıcıda üretilen bireye özel protezlerin geliştirilme kademelerini ise şu halde özetledi:

“İlk olarak hastadan MR imajlarıyla elde edilen ölçümlere nazaran bilgisayarda üç boyutlu modellemesini yapıyoruz. Daha sonra bu modeli üç boyutlu yazıcılarda özel malzememizle basıyoruz. Sonra implantın fizikî özelliklerini tahlil ediyoruz ve biyolojik testlere geçiriyoruz. Burada hücre kültürleri üzerinde çalışıyoruz. Sonra da hayvan testleri gerçekleştiriliyor. Hücre kültürü testleri için insan mezenkimal kök hücreleri ile vakit zaman kemik hücresi kullanıyoruz. En son etapta da insan deneylerine geçilecek. Üç boyutlu yazıcılarla implant ya da protez geliştirmek üzerine çeşitli çalışmalar var lakin bizim çalışmamızı hepsinden ayıran özelliği, kullandığımız materyallerden geçiyor. Hem mekanik istikametten hem de biyolojik olarak bedene en uyumlu materyalleri geliştirmeye ve kullanmaya çalışıyoruz. Örneğin jelatin. Zati bedene çok uyumlu bir husus kemik hücresi gelişmesini de tetikliyor. Bunun yanında karboksimetil selüloz kullanıyoruz. O da hücre ile büsbütün uyumlu, öteki bir çalışmamızda da sentetik bir polimeri kullanıyoruz. Bu da mekanik olarak bedenle en uyumlu materyal.”

Tümöre bağlı kemik hasarlarında da kullanılacak 

İmplantların yalnızca kemik kırıklarında değil tümörlere bağlı kemik hasarlarında da sıklıkla kullanıldığını anlatan Doç. Dr. Ege, kelamlarını şöyle noktaladı: “Kullanılan implantların çeşidi de bölgeye nazaran değişiyor. Tartı taşıyanlar, taşımayanlar vb. Her bölge için farklı gereçlerin kullanılması gerekir. Bizim geliştirdiğimiz gereçler çoklukla yüz bölgesi için. Ancak bedenin her bölgesi için kullanılabilir zira materyallerin değiştirilmesi değer taşıyor. Bu sistemle kemik kırıkları yahut tümör nedeniyle oluşan kemik defektleri tamir edilebilecek. Her yaş kümesi için uygun gereçler geliştirebilir. Yaşa uygun mekanik özellikte geliştirilebilir.”

Doç. Dr. Ege, bedene ahengini sağlamak üzere protezlerin basılacağı biyomalzemeleri dünyada birinci kere “arjinin” isimli bir amino asitle kaplayarak protez ve kemik bütünleşmesini artırmayı başardı. Ege, bu sayede kullandıkları biyomalzemelerin hücre kültürlerinde canlılığında artış olduğunu yani kemik iyileşmesinin arttığını tespit ettiklerini vurguladı.