Yapay bir kalp, neden olmasın?!

Bilim ve teknolojinin ilerlemesi ile beraber hayat kalitemizin de arttığı bir gerçek. Beni en çok heyecanlandıran gelişmeler ise sağlık alanında olanlar. Çünkü sağlık öyle bir şey ki “aman olsa da olur olmasa da” diyebileceğimiz türden değil. Daha önce üç boyutlu (3B) yazıcılar konusuna değinmiş, ve hatta yazımı bu yazıcılar ile üretilebilecek organlar konusuyla noktalamıştım. Bu yazıda, yapay kalp konusunu ele alalım.

Bugüne kadar kalp yetmezliği yaşayan hastalar ya kalp pompalama görevini gören cihazlara bağlı olarak yaşıyor, ya da mekanik implantlar ile hayat mücadelesi veriyorlar. Bu tür implantlar çelik, titanyum ve plastik gibi maddelerden oluşuyor. Bu maddeleri doku ile entegre etmek zor, çünkü kan yapısına zarar da veriyorlar. Örneğin, kan pompalanırken kan kümeleri oluşabiliyor. Bu durumun önüne geçmek ise kan sulandırıcı ilaçlar verilerek kan pıhtılarının oluşumu engelleniyor. Yalnız buradaki en büyük sorunlardan bir tanesi bu ilaçların felç veya kanama gibi yan etkileri olması. ETH Zürich profesörü Stark, tüm bunları Avrupa’da tanıştığı bir kalp cerrahından öğreniyor, ve yumuşak dokuda bir yapay kalp üretiminin önemini o zaman anlıyor. 3B yazıcılar vasıtasıyla, yapay kalp üretme fikri de ortaya çıkmış oluyor.

Şekil olarak gerçek bir kalbi andıran önerilen yapay kalp modeli, Stark’ın grubunda araştırmasını sürdüren bir doktora öğrencisi olan Nicholas Cohrs tarafından geliştiriliyor. Cohrs konunun önemini şu şekilde anlatıyor: “Kalp yetmezliğine karşı mücadele veren, Dünya’da 26 milyon insan var, ve kalp bağışlayan insan sayısı çok az.”. Bu noktada, kalp yetmezliği yaşayan insanlar için yapay kalplerin üretimi büyük bir şans. Gerçek bir kalbin tüm fonksiyonlarını yerine getiremese bile, kalp naklini bekleyen hastaların hayatını kolaylaştıracağı bir gerçek.

3B yazıcılar kullanılarak iki tip basım yapmak mümkün. Direkt Basım’da, elde edilmek istenen model oluşturulup, model basılabilir. İndirekt Basım’da ise, elde edilmek istenen modelin kalıbı basılır. Ardından bu kalıp kullanılarak, farklı materyaller kullanılarak ürün oluşturulabilir. Kuyumcu sektöründe bu metot yaygındır mesela. Aynı kalıp kullanılarak hem gümüş hem de altın bir yüzük elde edilebilir. Konumuza dönecek olursak, yapay kalbi üretmek için, araştırmacılar indirekt basım tekniğini kullanarak öncelikle kalbin 3B bir kalıbını oluşturuyorlar. Bu kalıp vasıtasıyla, yumuşak dokulu silikon bir kalp üretiyorlar.

Üretilen yapay kalp, henüz prototip aşamasında. 390 gram ağırlığında ve büyüklük olarak da insan kalbine denk. Gerçek kalp gibi sağ-sol bölümlerden oluşuyor. Yapay kalp içerisinde kas yapısı mevcut değil. Dolayısıyla ekstra bir bölme, basınçlı havayı kullanarak kanı pompalama görevini üstleniyor. Mevcut haliyle, 3000 kalp atımı sağlayabiliyor. Bu da 30-45 dakika arasında bir süre için kullanılabileceği anlamına geliyor. Yapılan testler insan kanına benzeyen bir sıvı ile yapılıyor, ve yapay kalbin pompalama işini yapabildiği gözlemleniyor. Yapay kalbin çalışma süresinin artması için, daha uygun materyallerin kullanılması gerekiyor. Bu prototip, işin yapılabilirliğini bilim dünyasına kanıtlamış oluyor. Artık yeni materyaller sayesinde çok daha iyi modeller üzerinde çalışılmaya başlanacaktır.

3B yazıcılar ile daha çok heyecan verici işler yapılacağına inancım tam. Bu noktada en önemli kısım, doğru materyallerin bulunabilmesi. Gerçek insan dokusu ile basılan 3B modeller benim ilgimi çekiyor. Biraz daha bekleyelim 🙂

Ağustos 2017 Paros Dergisi’nde yayımlanan yazım.

Yazıcıdan üç boyutlu nesne aldım IN, kağıt çıktı aldım OUT!

Mayıs 2015 Paros Dergisi’nde yayımlanan yazım.

lulzbot-tazwithscreenlr-wt6l6rkn2i

Günümüzde, bilgisayar olan her mekanda bir yazıcı görmeye alışkınız. Bilgisayar ortamında yer alan bir dokümanın kağıt çıktısını yazıcı kullanarak alabiliyoruz. Bunun için, yazıcıya kağıtları koyuyor, renk renk kartuşları yüklüyor ve çıktımızı heyecanla bekliyoruz. Şimdi sizi bu iki boyutlu dünyadan çıkarıp, üç boyutlu dünyaya sokmak istiyorum. Artık kağıt çıktılardan değil, üç boyutlu nesnelerin oluşumundan bahsediyor olacağız. Üç boyutlu yazıcı fikri ise 1980’lerden beri var olan bir fikir.

Bilgisayar üzerinde üç boyutlu bir çiziminiz olduğunu düşünün ve bu çizimin üç boyutlu, el ile tutulur bir nesneye dönüştüğünü hayal edin. Dijital olarak var olan bir çizimin, fiziksel dünyada var olmasını sağlamak… İşte 3B yazıcıların tam olarak yaptığı bu. Peki 3B yazıcılar ile neler yapılabilir derseniz, çeşitli kullanım alanları var. Örneğin takı, oyuncak, ürün, maket vb. tasarımı yapılıyor. Tercih edilme sebebi ise 3B bir çizimin hızlıca ve ucuz maliyetle el ile tutulur bir cisim olarak üretilebilmesi. Burada ucuz maliyet derken kişisel kullanımdan ziyade, kurumsal bir kullanımdan söz ediyorum.

Üç Boyutlu Yüzük Modeli
Üç Boyutlu Yüzük Modeli

3B bir çizime sahip olabilmenin iki yolu var. Birincisi, 3B modelleme programı (ör. CAD) kullanarak kendi modelinizi oluşturabilirsiniz. İnternette var olan hazır bir çizimi kullanmanız da mümkün. İkincisi, 3B tarayıcı kullanarak hazır bir nesneyi tarayarak bilgisayar ortamına 3B çizim olarak aktarabilirsiniz. Örneğin, hoşunuza giden bir yüzük gördünüz, 3B tarayıcı kullanarak fiziksel dünyadaki bu nesneyi, bilgisayarınıza yani dijital dünyaya aktardınız. Artık bu beğendiğiniz yüzüklerden, 3B yazıcınızı kullanarak siz de oluşturabilirsiniz.

Nesnenin yazıcı tarafından katman katman oluşturulması
Nesnenin yazıcı tarafından katman katman oluşturulması

3B yazıcı, önce modelinizi alıyor, bunu ince katmanlar şeklinde dilimlere ayırıyor. 3B yazıcının çalışması için ise plastik bir hammadde gerekiyor, yazıcı bu plastiği eriterek katmanları belirli bir kalınlıkta üst üste koyarak nesnenizi oluşturuyor. Plastik hammadde yerine, metal gibi başka tür hammaddeler ile çalışan yazıcı modelleri de mevcut.

 

 

Şu anda Türkiye’de satılan 3B yazıcı modelleri ne kadar derseniz, fiyatlar pek de ev kullanıcılarına göre değil. 500 Euro olan modellerden başlayıp, 9500 Euro olan modellere uzanan geniş bir fiyat aralığı var. Durum bu olunca, hadi bir tane alayım da eğlenceli bir şeyler yapayım demek zor. Zaten cihazı almakla iş bitmiyor ki. Bunun modellemesi var, modeli hazırlamak için gerekli malzemelerin alınması var, var da var… Maliyet artmaya devam ediyor haklısınız. Ama üzülmeyin, şimdi de iyi bir haberim var. İstanbul’da, 3Dörtgen isimli bir konsept mağaza var. Burada 3B yazıcı teknolojisini yakından tanıma imkanı sunuluyor. Dilerseniz 3B baskı hizmeti (basım uzun sürebilir!) alabilir veya kütüphanedeki kitapları karıştırıp kahvenizi yudumlayabilirsiniz. Bunun dışında, 3B baskı hizmeti veren internet siteleri de var. Modelinizi gönderiyorsunuz, üç boyutlu nesneleri basıp adresinize teslim ediyorlar.

İşitme Cihazı - En başarılı 3B yazıcı ürünü
İşitme Cihazı – En başarılı 3B yazıcı ürünü

Beni en çok heyecanlandıran kısım ise 3B yazıcıların medikal alanda kullanılması. Örneğin, işitme cihazlarının çoğu kişinin kulak yapısına göre modellenip, 3B yazıcılar tarafından basılıyor. Bir diğer örnek ise Amerika’dan. Henüz altı haftalıkken nefes alamayan bir bebek için, bir trake borusu üretilmiş. Bebeğe yerleştirilen bu boru sayesinde, bronşların normal işlevini kazanması sağlanmış. Son birkaç yıldır ise, biliminsanları 3B yazıcıları canlı doku ve organ üretiminde kullanmaya başladılar. Yazıcının çalışması için gerekli olan hammade olarak ise canlı hücreleri kullanıyorlar! Bizim ülkemizde de biyo-yazıcılar konusunda çalışmalar yapılıyor. Sabancı Üniversitesi, Mühendislik ve Doğa Bilimleri Fakültesi Üretim Sistemleri Programı Öğretim Üyesi Doç. Dr. Bahattin Koç ve ekibi, Dünya’da ve Türkiye’de ilk kez 2014 senesinde, Aort damarı doku örneğini üç boyutlu basarak oluşturdu. Uzun yıllar sürecek bu çalışmanın sonucunda ise, hastanın kendi hücre ve kök hücrelerinin kullanılarak tam fonksiyonlu bir Aort damarı üretilmesi hedefleniyor. Oluşturulan yapay damar, hastanın kendi hücrelerini içerdiği için, vücudun reddetmesi gibi bir durum da söz konusu olmayacak. Sydney ve Harvard Üniversiteleri’nde çalışmalarını sürdüren biliminsanları, biyo-yazıcılar vasıtasıyla kendi kendine büyüyebilen ve hayatta kalabilen canlı doku örneklerini üretmeyi başarmışlar. Harvard Üniversitesi’nden Bertassoni, organ nakli için bekleyen binlerce insanın her yıl öldüğünü, daha çok insanın da çeşitli nedenlerden dolayı doku ve organlarını kaybettiğini dile getirmiş. Tam fonksiyonlu doku ve organlar üretilebildiği takdirde, bu tür hastalar için de bir umut olacağa benziyor.

3B yazıcıları bir sanayi devrimi olarak görenler var. Özellikle biyo-yazıcılar ile üretilecek doku ve organlar merak konusu. Maliyeti yüksek olacak biyo-ürünlerin hedef kitlesi zenginler mi olacak? İnsan hücrelerinin bu deneylerin bir parçası olması ne kadar etik? Canlı doku ve organları üretmeyi başaran insan tanrılaşmaya mı başlayacak? Belki de insan klonlayan makineler, 3B yazıcıların gelişmişi olacak! Tüm bu soruların yanıtlarını gelecekte öğreneceğiz…