Computer Aided Artificial Bone Scaffold Design in Tissue Engineering


Creative Commons License

Top N., Gökçe H., Şahin İ. (Editor)

İksad Yayınevi, Ankara, 2020

  • Publication Type: Book / Research Book
  • Publication Date: 2020
  • Publisher: İksad Yayınevi
  • City: Ankara
  • Gazi University Affiliated: Yes

Abstract

Doku mühendisliğinde gözenekli kemik iskelesi üretimi sürecinde kullanılan klasik yöntemler ile gözenek boyutu ve şeklinin tam olarak kontrol edilememesi ve karmaşık geometrideki iskele yapılarının üretiminin zor olması bu alandaki 3B yazıcı teknolojileri kullanımının artmasına sebep olmuştur. Bu çalışmada, omurga sistemi üzerinde Lumbar 4 (L4) kemiğinin tasarlanan iskele yapıları ile yeniden üretimi 3B yazıcı teknolojileri ile gerçekleştirilmiştir. Öncelikle kemik iskelesini oluşturan en küçük yapı olan hücresel birimler, Doku Mühendisliği için Bilgisayar Destekli Tasarım (Computer-Aided System for Tissue Scaffolds – CASTS) sistemi ile tasarlanmıştır. Bilgisayar Destekli Tasarım ortamında tasarlanan hücresel birimlerden ikisi (scutoid ve düzgün yirmiyüzlü) biyomimetik tabanlı, diğeri ise kübik formdadır. Hücresel birimlerin bir araya getirilmesi ile oluşturulan kübik yapıdaki kemik iskeleleri, Hesaplanmış Tomografi (Computed Tomography – CT) verilerinden oluşturulan L4 kemik modelinden “boolean” operasyonları ile çıkarılmıştır. Böylece farklı geometrideki iskele yapıları ile giydirilmiş üç farklı L4 kemiği iskelesi elde edilmiştir. Bu kemik iskelelerinin üretimi 3B yazıcı teknolojilerinden malzeme ektrüzyonu yöntemi ile ABSPlusTM – P430 kullanılarak ve malzeme püskürtme yöntemi ile akrilik monomer, akrilik oligomer ve Ti2O (titanyum dioksit) gibi malzemeleri içeren VerowhitePlusTM RGD 835 malzemesi kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Üretim sırasında kullanılan malzemelerinin özelliklerine uygun olarak kemik iskelelerine yapısal analiz işlemleri uygulanmıştır. İşlemlerin tamamlanmasının ardından iskele yapılarının gözeneklilik oranları, farklı 3B yazıcı teknolojileri ile baskı sonuçları ve yapısal analiz sonuçları karşılaştırılmıştır. Çalışma, kemik iskelesi tasarımında hücresel birim olarak kullanılan biyomimetik geometriler ve bu birimlerin kemik rejenerasyonundaki uygulama bölgesi (L4) ile kullanılan üretim teknolojileri itibari ile orijinal yaklaşımlar içermektedir. Bu çalışma, Doç. Dr. İsmail Şahin ve Dr. Harun Gökçe danışmanlığında, Neslihan Top tarafından hazırlanan “Doku Mühendisliği için Eklemeli İmalat Kullanılarak Yeni Bir Kemik İskelesi Tasarımı ve Üretimi” isimli yüksek lisans tezinden üretilmiştir. Tezin yapay kemik iskele tasarım yöntemleri ile ilgili araştırma sonuçlarını ele alan “Doku Mühendisliğinde Yapay Kemik İskelesi Tasarımı” başlıklı bir makale Selçuk Teknik Dergisi’nde (C:18, S:3, Yıl:2019) yayınlanmıştır. Çalışmanın editörlüğünü yapan hocamız Doç. Dr. İsmail ŞAHİN’e teşekkür ediyoruz.