Üç Boyutlu Yazıcı ile Üretilen Eriyebilen Kalp ve Damar Stenti
Damar stentleri, daralan damarların genişletilmesinde kullanılan yöntemlerden biri. Ancak işlevini yerine getirdikten sonra vücutta kalan stentler daha sonra bazı sorunlara sebep olabiliyor. Sakarya Üniversitesinden bilim insanları tarafından geliştirilen ve patenti alınan 3D Yazıcı Yöntemi ile Vücutta Eriyebilen Metal Stent Üretimi Projesi bu sorunlara çözüm olabilir.
Buluş sahiplerinden Prof. Dr. Ramazan Akdemir ile üç boyutlu yazıcıyla üretilen eriyebilen damar stenti projesi üzerine bir söyleşi gerçekleştirdik.
TÜBİTAK Bilim Genç: Sizi tanıyabilir miyiz?
Prof. Dr. Ramazan Akdemir: Muğla, Köyceğiz’de doğdum. Ege Üniversitesi Tıp Fakültesinden 1995 yılında mezun oldum. 2001 yılında Abant İzzet Baysal Üniversitesi Düzce Tıp Fakültesi Kardiyoloji Anabilim Dalında Yrd. Doç. Dr. kadrosuna atandım ve 2005 yılında kardiyoloji doçenti oldum. 2010 yılında Sakarya Üniversitesi Tıp Fakültesi Kardiyoloji Anabilim Dalında profesörlüğe yükseltildim. 2012’de Sakarya Üniversitesi Tıp Fakültesi Dekanlığı görevine atandım. Aynı göreve 2015 yılında tekrar atandım ve halen bu görevi sürdürüyorum.
TÜBİTAK Bilim Genç: Damar sentleri hangi amaçlarla kullanılır?
Prof. Dr. Ramazan Akdemir: Vücutta daralan damarların açılması için kullanılan yöntemlerden biri damar stentleridir. Damar stentleri, damar içine yerleştirilen ve hemen sonrasında belli ölçüde genişletilerek damar içinde kan akışının gerektiği şekilde sürdürülmesini sağlayan medikal ekipmanlardır. Stentler farklı özelliklerine (örneğin yapısına, tasarımına, uygulandığı bölgeye) göre sınıflandırılabilir.
Stentler uygulama şekline göre kendiliğinden açılma özelliğine sahip olan stentler ve balon ile açılan stentler olmak üzere iki grupta incelenir.
Yapılarına göre çıplak metal stentler, ilaç salınımlı stentler, eriyebilen stentler şeklinde sınıflandırılan stent türleri arasında vücutta eriyebilen stentler son yıllarda daha önemli hale geldi. Eriyebilen stentler damardaki darlığı açtıktan sonra eriyerek kaybolur ve damar işlevini normal şekilde sürdürür.
Ülkemizde ve dünyada eriyebilen stentlere yönelik çalışmalar devam ediyor. Vücutta eriyebilen plastik stentler insanlar üzerinde uygulanmaya başlandı. Ancak vücutta eriyebilen metal stentler ile ilgili bir ticari ürün bulunmuyor.
TÜBİTAK Bilim Genç: Eriyebilen özellikteki kalp ve damar stentlerinin diğer kalp ve damar stentlerinden farkı nedir, hangi avantajlara sahiptir?
Prof. Dr. Ramazan Akdemir: Günümüzde kullanılan stentlerin üretim yöntemleri hayli karmaşık, çok sayıda aşamadan oluşan teknikleri içeriyor, uzun zaman alıyor ve maliyetleri yüksek. Ayrıca bu yöntemlerle kişiye özel üretimlerin yapılması çok zor. Üç boyutlu yazıcı üretim tekniğinin vücutta eriyebilen metal stent üretiminde kullanılması bu problemlere çözüm olabilir.
Günümüzde kullanılan stentler, korozyona (kimyasal olarak aşınmaya karşı) dirençli metallerden yapılıyor ve sürekli olarak vücutta kalıyor. Çıplak metal stentler temel olarak 316L kalite paslanmaz çelik, nitinol (nikel-titanyum alaşımı) ve kobalt-krom alaşımından üretilir.
Stent yerleştirildikten sonra damarın yeniden şekillenmesi ve iyileşmesi 6-12 ay sürebilir. Ancak stentlerin işlevlerini yerine getirdikten sonra vücut içinde kalmalarının herhangi bir faydası yoktur. Kalıcı metal stentlerin sürekli fiziksel ağrı, ortaya çıkan iltihaplı reaksiyonlar, stentli ve stentsiz damar bölgeleri arasındaki davranış uyumsuzlukları, genç hastalarda büyüme sonucu ortaya çıkan uyum sorunları ve daha sonraki cerrahi damar operasyonlarına imkân vermemesi gibi dezavantajları bulunuyor.
Vücutta eriyebilen metal stentler, kan akışı sırasında eriyerek vücuttan atılabiliyor. Stent vücuda yerleştirildikten sonra, kısa sürede damarla bütünleşerek damar dokusu içine yerleşir. İlk 6 ay stent görevini yerine getirdikten sonra 1 ila 2 yıl içerisinde, damar dokusu içinde emilir. Bu sürecin vücut için zararlı bir etkisi olmadığı gibi çözünme sonucunda vücudun demir, manganez gibi mineral ihtiyacını da karşılayabilir.
TÜBİTAK Bilim Genç: Eriyebilen Kalp ve Damar Stenti ve Üretimi projenizden bahseder misiniz?
Prof. Dr. Ramazan Akdemir: Nisan ayında “3D Yazıcı Yöntemi ile Vücutta Eriyebilen Metal Stent Üretimi” isimli buluşumuzun patentini aldık.
Bu projenin amacı geleneksel yöntemlerle üretimi çok zor olan biyoçözünür yani vücutta eriyebilen metal stentlerin şekil hafızalı alaşımlar kullanılarak üç boyutlu yazıcı teknolojisi ile üretim tekniğinin geliştirilmesiydi. Proje kapsamında geliştirdiğimiz stentler balon ile açılan stentler grubuna giriyor.
Proje kapsamında biyoçözünür stentlerin üretimi için ağırlıkça %47-75 oranında demir (Fe), %20-35 oranında manganez (Mn) ve %16 oranında silisyumdan (Si) oluşan hafızalı alaşımlar geliştirilecek. Uygun özellikte stent üretimi için en uygun manganez ve silisyum oranlarının belirlenmesi çok büyük önem taşıyor. Buna yönelik çalışmalar da gerçekleştirilecek.
Geliştirdiğimiz eriyebilen stent başlıca iki avantaja sahip. Eriyebilen stentler özellikle kalbi besleyen damarlardaki darlıkların veya tıkanıklıkların tedavisinde kullanılıyor. Ancak stent trombozu olarak isimlendirilen stentin pıhtı ile tıkanması, stentin kırılması ve damar tarafından oluşturulan baskı nedeniyle stentin çapının azalması gibi olumsuzlukların aşılamaması nedeniyle kullanımları sınırlı. Halen kullanılan başka bir ürün ise magnezyum içeriği fazla olan eriyebilen stentler. Bu iki stentin temel başarısızlık sebebi olan baskı nedeniyle stentin çapının azalması problemi geliştirdiğimiz stentin demir içeriğinin yüksek olması sayesinde aşılabilir.
Projemizin diğer önemli avantajı ise stent üretiminde getirdiği yenilik. Mevcut stentlerin kullanımında çelik veya krom-kobalt malzemeden oluşan metal borunun lazer ile kesilmesi, yüzeysel olarak parlatılması, balona yüklenmesi, ilaç taşıyan sistemlerin montajı gibi karmaşık süreçler yer alıyor. Bizim projemizde stentin üç boyutlu yazıcı ile üretilmesi sayesinde hem seri üretim hem de kişiye özel stent üretimi de yapılabilecek.
TÜBİTAK Bilim Genç: Projenin geliştirme ekibinde hangi alanlardan bilim insanları yer alıyor?
Prof. Dr. Ramazan Akdemir: Bu projeyi Sakarya Üniversitesinden farklı alanlarda çalışan bilim insanları ile geliştirdik. Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Bölümünden Prof. Dr. Fehim Fındık, Prof. Dr. Cuma Bindal ve Dr. Öğr. Üyesi Azim Gökçe, Makine Mühendisliği Bölümünden Dr. Öğr. Üyesi Osman İyibilgin ve Kimya Bölümünden Prof. Dr. Mahmut Özacar ve ben buluş sahipleriyiz.
TÜBİTAK Bilim Genç: Geliştirdiğiniz eriyebilen kalp ve damar stentinin üretiminin yapılmasına yönelik çalışmalar yürütülüyor mu?
Prof. Dr. Ramazan Akdemir: Eriyebilen damar stent projemizde stent için prototip üretimi aşamasındayız. Daha sonra mukavemet ve korozyon testleri ile hayvan deneyleri aşamasına geçilecek. Deney ve testlerin başarılı olmasından sonra yaklaşık beş yıl içinde ürünün ticari olarak kullanılmaya başlanması planlanıyor.
TÜBİTAK Bilim Genç: Projenizin yerlilik oranı hakkında bilgi verebilir misiniz?
Prof. Dr. Ramazan Akdemir: Projemizde malzemelerin tamamı yerli imkânlarla karşılanacak şekilde planlandı. Sakarya Üniversitesi Biyomedikal Manyetik ve Yarıiletken Malzemeler Araştırma ve Uygulama Merkezinde (BİMAYAM) geliştirilmekte olan metal üç boyutlu yazıcı ile stentin üretilmesi planlanıyor.