Objective: To design and produce 3D bioprinter and to evaluate its potential uses in the field of Pediatric Surgery.
Materials and Methods: The device was designed to be coordinated with computer-controlled code and having the ability to move in three axes and depositing the contents of the cartridge on the stationary print bed. All the design and production phases were done at the university 3D design and printing laboratories. Ferret programming language was used for controlling the movements and exterior design was made according to the standard laminar cabin dimensions. A 20% gelatin (Sigma Aldrich, MI,USA) solution was used for three-dimensional bioprinting tests. Scaffold structure, open wound experimental dressing and organ-like structures were bioprinted. Scaffold structure was designed with Solidworks (Dassault Systemes,Velizy-Villacoublay, FR) software and open wound experimental dressing model was designed in Fusion360 (Autodesk, CA, USA) software. As an organ-like model, the ear structure has been segmented from the computed tomography images with Synapse3D (Fujifilm, Tokyo, JP) software and converted into “.stl” file.
Findings: Our device has 4 mm thickness ASTM 1050 standard steel plate with dimensions of 435x375mm, 6063 T5 standard V-channel aluminum profiles, and uses 5 stepper motors for axial movement. The three-dimensional prints of the scaffold, the experimental wound dressing model obtained from the wound photo and organ model obtained from the CT scan were successfully bioprinted. The printable viscosity range was 1-25000 centipoise (cps).
Conclusion: We think that three-dimensional bioprinters have great potential in tissue engineering studies in the field of Pediatric Surgery and will add a brand-new dimension to our research. Recurrent hypospadias cases which need tissue reinforcement, diaphragmatic and anterior abdominal wall defects seem to be the primary areas of study.
Keywords: three-dimensional biofabrication, three-dimensional printers, tissue engineering, bioprinters
Amaç: Katmanlı üretim araçlarından biri olan 3B biyo-yazıcıyı tasarlayıp üretmek ve Çocuk Cerrahisi alanında potansiyel kullanım alanlarını değerlendirmek.
Gereç ve Yöntem: Üç eksende hareket etme yetisine sahip, bilgisayar kontrollü kod ile koordinat verilebilen ve kartuş içeriğinin hareketsiz tablaya baskını yapan cihazın tasarım ve üretimi üniversitenin 3B tasarım ve baskı laboratuvarı tarafından yapılmıştır. Programlama için araştırmacılar tarafından geliştirilen “Ferret” programlama dili kullanılmıştır. Dış tasarım standart laminer kabin ebatlarına göre yapılmıştır. Üç boyutlu biyo-baskı testleri için %20 jelatin (Sigma Aldrich, MI, USA) çözeltisi kullanılmıştır. Test baskıları için doku mühendisliği alanında kullanılan üç boyutlu iskele modeli, açık yara için deneysel örtü modeli ve organ benzeri yapı olarak kulak modeli seçilmiştir. İskele yapısı Solidworks (Dassault Systemes, Velizy-Villacoublay, FR) yazılımı ile tasarlanmış, açık yara örtü modeli için Fusion360 (Autodesk Inc, CA, USA) yazılımı kullanılmıştır. Organ benzeri model olarak ise Synapse3D (Fujifilm, Tokyo, JP) yazılımı ile bilgisayarlı tomografi görüntülerinden kulak yapısı segmente edilmiş ve “.stl” uzantılı dosya haline getirilmiştir.
Bulgular: Cihazımızda 435x375mm ölçülerine sahip 4 mm kalınlığında ASTM 1050 standardında çelik plakanın üzerinde, 6063 T5 standardında V kanallı alüminyum profiller ile eksenel hareket çatısı bulunmakta ve ana beyin olarak Teensy 3.6 platformu ile x, y ve z eksenlerinde 100 mikron hassasiyetinde hareket kabiliyetini sağlamak için toplam 5 adet stepper motor kullanılmaktadır. Doku mühendisliği alanında kullanılan iskele baskısı, yara fotoğrafı üzerinden yapılan örtü modeli ve BT taraması ile elde edilen kulak modelinin üç boyutlu baskıları başarıyla tamamlanmıştır. Basılabilen viskozite aralığı 1-25000 centipoise (cps) olarak bulunmuştur.
Sonuç: Çocuk Cerrahisi alanındaki doku mühendisliği çalışmalarında üç boyutlu biyo-yazıcıların büyük bir potansiyelinin olduğunu ve araştırmalarımıza yepyeni bir boyut kazandıracağını düşünmekteyiz. Özellikle doku takviyesi ihtiyacı olan nüks hipospadias olguları, diafragma ve karın ön duvarı defektlerinin öncelikli çalışma alanları olabileceğinin kanısındayız.
Anahtar Kelimeler: üç boyutlu biyo-üretim, üç boyutlu yazıcılar, doku mühendisliği, biyo-yazıcılar