Yapay organ
Yapay organ işlevini yitirmiş veya yitirmekte olan ve genellikle hayati önem taşıyan organların yerine bu organların işlevlerinin bir kısmını ya da tamamını geri kazandırmak amacıyla tasarlanan mekanik malzemelerden veya doku mühendisliği yoluyla üretilen organdır. Hayati organlardan herhangi birinin yetmezliği bu organının işlevlerinin restore edilmediği durumlarda hastanın ölümüne yol açar. Organ nakli ya başka bir insandan ya da insan yapımı yapay organla sağlanır. Hayati organlar oldukça karmaşık yapıya sahiptirler ve işlevlerinin yapay malzemeler tarafından taklit edilmesi zordur. Bu yüzden bütün yapay organlar işlevsellik bakkımından çeşitli ödünler verilerek tasarlanırlar. Diğer organların da (hayati olmayan), duyu organları vs., onarımı ya da yapay organ vasıtasıyla nakli yapılmaktadır. Son 30 yıldır yapay organlar insan vücudunun yaklaşık 40 farklı kısmına rutin olarak nakil edilmektedir.[1]
Hayati yapay organlar
Yapay organ nakli yapılan veya yakın zamanda yapılabilir olması umulan hayati organlar böbrek, kalp, ak ve kara ciğerler ve pankreas'tır. Bu yapay organlar genel olarak doğal organların işlevlerinin bir kısmını karşılayabilmektedirler. Fakat kök hücre araştırmaları ve doku mühendisliğindeki gelişmeler ile birlikte malzeme bilimindeki gelişmeler yapay organların geleceği hakkında umut vermektedir.
Yapay akciğer
Akciğerler karbondioksiti oksijenle değiştirirler. Akciğer 40 farklı çeşit yapay şekilde taklit edilmesi çok zor olan hücre içerir. Bu her bir hücrenin işlevleri henüz tam olarak anlaşılamamıştır. Bu sebeplerden dolayı henüz sadece yardımcı solunum ve gaz değişim aletleri geliştirilebilmiştir. Bu aletler genellikle ameliyatlarda kullanılır. Yakın zamanda nakil edilebilir akçiğerin kısıtlı işlevlerini kısa süreliğine yerine getirebilen bir kateter geliştirilmiştir. Bu alet Vena Kava'ya yerleştirilip kronic akciğer hastalarına uygulanmaktadır.[1]
Beyin
Nöral protezler, bir yaralanma veya hastalık sonucu hasar görmüş olabilecek bir motor, duyusal veya bilişsel modalitenin yerini alabilen bir dizi cihazdır.
Derin beyin uyarıcıları da dahil olmak üzere nörostimülatörler, Parkinson hastalığı, epilepsi, tedaviye dirençli depresyon ve idrar tutamama gibi diğer durumlar dahil olmak üzere nörolojik ve hareket bozukluklarını tedavi etmek için beyne elektriksel uyarılar gönderir. İşlevi geri kazandırmak için mevcut sinir ağlarını değiştirmek yerine, bu cihazlar genellikle semptomları ortadan kaldırmak için mevcut arızalı sinir merkezlerinin çıktısını bozarak hizmet eder.[2][3][4]
Bilim insanları 2013 yılında fetal olgunlaşmanın erken gebelik evrelerine kadar temel nörolojik bileşenleri geliştiren bir mini beyin yarattılar.[5]
Yapay böbrek
Böbreğin işlevlerini yerine getirmek üzere tasarlanan diyaliz makinası ilk yapay organ olarak gösterilebilinir. Diyaliz makinası 1940'lı yıllarda Kolff tarafından icat edilmiştir. Böbrekler kan basıncını, hacmini ve asitliğini, çeşitli kimyasal maddelerin derişimlerini kontrol ederek, filtre görevi üstlenerek ve ayrıca çeşitli hormonlar üreterek vücüttun dengesini sağlarlar. Yetmezlik sorunu çeken böbreğe diyaliz yaşam kurtaran fakat ideal olmaktan uzak bir çözümdür. Dializ makinesi üre ve diğer istenmeyen besinleri ve tuzları kandan arıtarak böbreğin işlevlerinin bir kısmını üstlenebilmekte birlikte doğal bir böbreğin kullanılmayan besinleri tekrar kandolaşımına katma işlevini yerine getiremez. Ortalama bir hasta diyaliz tedavisine haftada üç kez her seferinde 5-6 saat olmak üzere girer.[1]
Yapay böbreğe bir diğer örnekte yapay bio-böbrek'tir. Yapay bio-böbrek hastanın kendi hücrelerini yapay bir yapıda kullanarak diyaliz makinalarının yerine getiremediği hormon ve bağışıklık faktörleri salgılamak gibi doğal böbrek işlevlerini sağlamayı amaçlamaktadır.[6] FDA ("Amerikan Gıda ve İlaç Dairesi") kurumu nisan 2012'de yaptığı duyuruyla üç yapay bio-böbrek uygulaması şeçmiş ve bunları test etmeye başlamıştır.[7]
Corpora cavernosa
Sertleşme bozukluğunu tedavi etmek için, her iki corpora cavernosa da elle şişirilebilen Mutluluk çubuklarıyla cerrahi olarak geri döndürülemez şekilde değiştirilebilir. Bu, yalnızca diğer tüm tedavi yaklaşımlarına direnen tam iktidarsızlık sorunu yaşayan erkekler için tasarlanmış köklü terapötik bir cerrahidir. (Kasık) veya (skrotum) içine yerleştirilen bir pompa, ereksiyon elde etmek için, doğal corpora cavernosa'nın doğrudan yerine geçecek şekilde boyutlandırılmış bu yapay silindirleri yerleştirilmiş bir rezervuardan doldurmak için elle çalıştırılabilir.[8]
Göz
Şimdiye kadar en başarılı işlev değiştiren yapay göz aslında retina, optik sinir veya beyin içindeki diğer ilgili yerlere yerleştirilen uzaktan tek yönlü elektronik arayüzlü harici bir minyatür dijital fotoğraf makinesidir. Mevcut sanat durumu yalnızca parlaklık seviyelerini, renk örneklerini ve/veya temel geometrik şekilleri tanıma gibi kısmi işlevsellik sağlar ve bu da kavramın potansiyelini kanıtlar.[9]
Çeşitli araştırmacılar, retinanın beyin için stratejik görüntü ön işleme gerçekleştirdiğini göstermiştir. Tamamen işlevsel bir yapay elektronik göz yaratma sorunu daha da karmaşıktır. Retina, optik sinir veya ilgili beyin bölgelerine yapay bağlantının karmaşıklığını ele almaya yönelik ilerlemeler, bilgisayar bilimindeki devam eden ilerlemelerle birleştiğinde, bu teknolojinin performansını önemli ölçüde iyileştirmesi beklenmektedir.
Yapay kalp
Kalp, kapakçıkları veya dolaşım sisteminin başka bir parçası bozuk olduğunda kardiyovasküler ile ilgili yapay organlar implante edilir. Yapay kalp genellikle kalp nakli zamanını köprülemek veya kalp nakli imkansız olduğunda kalbi kalıcı olarak değiştirmek için kullanılır. Yapay kalp pilleri, gerektiğinde doğal canlı kalp pilini aralıklı olarak artırmak (defibrilatör modu), sürekli olarak artırmak veya tamamen atlatmak için implante edilebilen başka bir kardiyovasküler cihazı temsil eder. Ventriküler destek cihazları, kalbin kendisinin çıkarılmasına gerek kalmadan, hasta kalbin işlevini kısmen veya tamamen değiştiren mekanik dolaşım cihazları olarak hareket eden başka bir alternatiftir.[10]
kardiyovasküler ile ilgili yapay organlar, kalp, kapakçıkları veya dolaşım sisteminin başka bir parçası bozuk olduğunda implante edilir. Yapay kalp genellikle kalp nakli zamanını köprülemek veya kalp nakli imkansız olduğunda kalbi kalıcı olarak değiştirmek için kullanılır. Yapay kalp pili'ler, gerektiğinde doğal yaşayan kardiyak kalp pilini aralıklı olarak güçlendirmek (defibrilatör modu), sürekli olarak güçlendirmek veya tamamen atlatmak için implante edilebilen başka bir kardiyovasküler cihazı temsil eder. Ventriküler destek cihazı'lar, kalbin kendisinin çıkarılmasına gerek kalmadan, başarısız bir kalbin işlevini kısmen veya tamamen değiştiren mekanik dolaşım cihazları gibi davranan başka bir alternatiftir.
Bunların yanı sıra, laboratuvarda yetiştirilen kalpler ve 3 boyutlu biyoyazdırılmış kalpler de araştırılıyor.[11][12] Şu anda, bilim insanları, kan damarlarının ve laboratuvarda üretilen dokuların uyumlu bir şekilde işlev görmesindeki zorluklar nedeniyle kalp yetiştirme ve yazdırma yeteneklerinde kısıtlamalar yaşamaktadır.[13]
İlk tümüyle nakil edilebilir yapay kalp 2001 yılında bir hastaya nakil edilmiştir. Abiomed tarafından üretilen bu yapay kalp 1 kg ağırlığındaydı ve AbioCor olarak adlandırılmıştı. AbioCor titanyum ve polimer den yapılma vücut içine yerleştirilen bir iç bateri ve hastanın omuzlarına giydirilen bir dış bateriden oluşan bir kan pompasıydı.[14] İlk yapay kalbi taşıyan hasta ameliyattan 4 ay sonra genel sağlık durumunun kötüye gitmesi sonucu ölmüştür. Bir önceki kuşak yapay kalpler (Jarvik-7) poliüretan ünitesinden ve iki pompa ve 4 yapay kalp kapakcığından oluşmaktaydı. Jarvik-7 sadece 4-5 yıl kulanılmak üzere tasarlanmıştı. Kilinik deneyleri 1980'lerde yapılmış fakat uzun dönem kullanım testlerini geçememiştir. Bunun yerine organ nakli bekleyen hastaları kısa süre hayatta tutmak için kullanılmıştır.[15] Yapay kalp dışında kronik kalp rahatsızlıklarıyla savaşmak için kalp pompaları, kalp pili, yapay kalp kapakcığı ve yapay kan damarları gibi yapay organlardan da yararlanılmaktadır.
Yapay karaciğer
Karaciğer binlerce değişik işlevi olan hücrelerden oluşan büyük ve karmaşık bir organdır. Karaciğer yağ, karbonhidrat, kan pıhtılaşma faktörlerininin oranlarını, protein metabolizmasını ve birçok diğer işlemi yerine getirir. Günümüz imkânlarıyla bu işlevlerin tümüyle yapay bir şekilde taklit edilmesi imkânsız görülmektedir. Bu yüzden en yapılabilir yol doku yapay malzeme karışımı bir yapay karaciğer olarak gözükmektedir.[16]
Kulak
Bir kişinin her iki kulağında da çok sağırlık veya çok zor işitme olması durumunda, cerrahi olarak bir koklear implant yerleştirilebilir. Koklear implantlar, genellikle kulağın arkasında bulunan bir mikrofon ve bazı elektronik cihazlar aracılığıyla ses hissi sağlamak için çevresel işitme sisteminin çoğunu atlar. Dış bileşenler, kokleaya yerleştirilen bir dizi elektrota bir sinyal iletir ve bu da koklear siniri uyarır.[17]
Dış kulak travması durumunda, kraniyofasiyal protez gerekebilir.
Massachusetts Genel Hastanesi'nden Thomas Cervantes ve meslektaşları, 3 boyutlu yazıcıyla koyun kıkırdağından yapay bir kulak yaptılar. Çok sayıda hesaplama ve modelle, tipik bir insan kulağı şeklinde bir kulak yapmayı başardılar. Plastik bir cerrah tarafından modellenen yapay kulağın tıpkı insan kulağı gibi kıvrımlara ve çizgilere sahip olabilmesi için birkaç kez ayarlama yapmaları gerekti. Araştırmacılar, "Teknoloji şu anda klinik denemeler için geliştiriliyor ve bu nedenle iskeletin belirgin özelliklerini yetişkin bir insan kulağının boyutuna uyacak ve implantasyondan sonra estetik görünümü koruyacak şekilde ölçeklendirdik ve yeniden tasarladık." dedi. Yapay kulakları başarılı olarak duyurulmadı ancak projeyi hala geliştiriyorlar. Her yıl binlerce çocuk, dış kulağın tam olarak gelişmediği mikroti adı verilen doğuştan gelen bir şekil bozukluğu ile doğuyor. Bu, tıbbi ve cerrahi mikroti tedavisinde önemli bir adım olabilir.
Yapay pankreas
Pankreas insulin salgılanmasında rol oynayarak kandaki glikoz seviyesini kontrol eder. 1969 yılında Minnesota Universitesinde nakil edilebilir insulin pompası geliştirilmiştir. Bu pompa 300 gr ağırlığındaydı. Yakın zamanda yapay pankreas Roman Hovorka tarafından Londra şehir universitesinde geliştirilmiştir. Bu alet insulini deri altından kana ulaştırarak kan şekeri oranının sabit kalmasını sağlar.
Diğer bir yapay pankreas üretim yaklaşımıda yapay-bio pankreastır. Bu metot uyarıldığında endokrin hormonu salgılayabilen hücre adacıklarından oluşan dokuların doku mühendisliği tekniğiyle üretilip nakil edilebilir hale getirilmesini amaçlamaktadır.[18]
Yapay uzuvlar
Yapay kollar ve bacaklar veya protezler, amputelere normal işlevlerini bir dereceye kadar geri kazandırmak için tasarlanmıştır. Amputelerin tekrar yürümesini veya iki elini kullanmaya devam etmesini sağlayan mekanik cihazlar muhtemelen eski zamanlardan beri kullanılmaktadır,[19] en dikkat çekeni basit peg bacaktır. O zamandan beri, yapay uzuvların gelişimi hızla ilerlemiştir. Karbon elyaf gibi yeni plastikler ve diğer malzemeler, yapay uzuvların daha sağlam ve hafif olmasını sağlayarak, uzvu çalıştırmak için gereken ekstra enerji miktarını sınırladı. Ek malzemeler, yapay uzuvların çok daha gerçekçi görünmesini sağladı.[20] Protezler kabaca üst ve alt ekstremite olarak sınıflandırılabilir ve birçok şekil ve boyutta olabilir.
Yapay uzuvlardaki yeni gelişmeler, insan vücuduyla ek entegrasyon seviyelerini içerir. Elektrotlar sinir dokusuna yerleştirilebilir ve vücut protezi kumanda etmek üzere eğitilebilir. Bu teknoloji hem hayvanlarda hem de insanlarda kullanılmıştır.[21] Protez, doğrudan implant veya çeşitli kaslara implant kullanılarak beyin tarafından kumanda edilebilir.[22]
Mesane
Mesane işlevini değiştirmenin iki ana yöntemi, idrar akışını yeniden yönlendirmek veya mesaneyi yerinde değiştirmektir.[23]
Mesaneyi değiştirmenin standart yöntemi, bağırsak dokusundan mesane benzeri bir kese oluşturmaktır.[23] 2017 itibarıyla kök hücreler kullanılarak mesane büyütme yöntemleri klinik araştırmalarda denenmiştir ancak bu yöntem tıbbın parçası değildi.[24][25]
Diğer yapay organlar
Diğer geliştirilmiş ya da geliştirilmekte olan yapay organlar genel olarak yapay deri, yapay kulak, yapay göz, yapay burun, yapay gırtlak olarak sıralanabilir.
Ayrıca bakınız
- Biyomedikal mühendisliği
- Doku mühendisliği
- Hücresizleştirme
- Malzeme bilimi
- Bağışıklık sistemi
- Organ nakli
Dış bağlantılar
- Yapay Pankreas5 Mart 2016 tarihinde Wayback Machine sitesinde arşivlendi.
- AbioCor
- Κidney Project30 Haziran 2012 tarihinde Wayback Machine sitesinde arşivlendi.
Kaynakça
- ^ a b c Hench, edited by Professor L. (2004). Biomaterials, artificial organs and tissue engineering. Londra: Woodhead Publishing. ISBN 978-1-85573-737-2.
- ^ Wong JY, Bronzino JD, Peterson DR, (Ed.) (2012). Biomaterials: Principles and Practices. Boca Raton, FL: CRC Press. s. 281. ISBN 9781439872512. Erişim tarihi: 16 Mart 2016.
- ^ "Download Product Code Classification Files". FDA.org/medicaldevices. Food and Drug Administration. 4 Kasım 2014. 24 Nisan 2019 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 16 Mart 2016.
Relevant info in the foiclass.zip file.
- ^ McLatchie G, Borley N, Chikwe J, (Ed.) (2013). Oxford Handbook of Clinical Surgery. Oxford, UK: OUP Oxford. s. 794. ISBN 9780199699476. Erişim tarihi: 16 Mart 2016.
- ^ Poutintsev F (20 Ağustos 2018). "Artificial Organs — The Future of Transplantation". Immortality Foundation (İngilizce). 26 Ocak 2021 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 15 Eylül 2019.
- ^ "Bio-Artificial Kidney". 13 Ocak 2016 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 31 Ekim 2012.
- ^ "FDA NEWS RELEASE". FDA. 24 Mart 2016 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 31 Ekim 2012.
- ^ Simmons M, Montague DK (2008). "Penile prosthesis implantation: past, present and future". International Journal of Impotence Research. 20 (5). ss. 437-444. doi:10.1038/ijir.2008.11. PMID 18385678.
- ^ Geary J (2002). The Body Electric. Rutgers University Press. s. 214. ISBN 9780813531946. Erişim tarihi: 16 Mart 2016.
- ^ Birks EJ, Tansley PD, Hardy J, George RS, Bowles CT, Burke M, Banner NR, Khaghani A, Yacoub MH (Kasım 2006). "Left ventricular assist device and drug therapy for the reversal of heart failure". The New England Journal of Medicine. 355 (18). ss. 1873-1884. doi:10.1056/NEJMoa053063. PMID 17079761.
- ^ "Researchers Can Now 3D Print A Human Heart Using Biological Material". IFLScience. 26 Ekim 2015. 3 Şubat 2022 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 21 Temmuz 2024.
- ^ Hinton TJ, Jallerat Q, Palchesko RN, Park JH, Grodzicki MS, Shue HJ, Ramadan MH, Hudson AR, Feinberg AW (Ekim 2015). "Three-dimensional printing of complex biological structures by freeform reversible embedding of suspended hydrogels". Science Advances. 1 (9). ss. e1500758. Bibcode:2015SciA....1E0758H. doi:10.1126/sciadv.1500758. PMC 4646826 $2. PMID 26601312.
- ^ Ferris R (27 Mart 2017). "Scientists grew beating human heart tissue on spinach leaves". CNBC. 31 Ocak 2018 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 21 Temmuz 2024.
- ^ "Heart Replacement". Abiomed. 6 Mayıs 2015 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 31 Ekim 2012.
- ^ "Jarvik-7". 4 Mart 2016 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 31 Ekim 2012.
- ^ "Artificial Liver". NIH. 5 Ekim 2015 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 31 Ekim 2012.
- ^ "Cochlear Implants". NIH Publication No. 11-4798. National Institute on Deafness and Other Communication Disorders. Şubat 2016. 29 Haziran 2021 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 16 Mart 2016.
- ^ "Artificial Pankreas". 5 Mart 2016 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 31 Ekim 2012.
- ^ Finch J (Şubat 2011). "The ancient origins of prosthetic medicine". Lancet. 377 (9765). ss. 548-549. doi:10.1016/s0140-6736(11)60190-6. PMID 21341402.
- ^ "Artificial Limb". How Products Are Made. Advameg, Inc. 16 Nisan 2019 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 16 Mart 2016.
- ^ "Motorlab - Multimedia". 1 Ağustos 2019 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 1 Mayıs 2016.
- ^ "Targeted Muscle Reinnervation: Control Your Prosthetic Arm With Thought". 14 Ocak 2017 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 1 Mayıs 2016.
- ^ a b "Urinary Diversion". National Institute of Diabetes and Digestive and Kidney Diseases. Eylül 2013. 9 Ocak 2020 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 21 Temmuz 2024.
- ^ Adamowicz J, Pokrywczynska M, Van Breda SV, Kloskowski T, Drewa T (Kasım 2017). "Concise Review: Tissue Engineering of Urinary Bladder; We Still Have a Long Way to Go?". Stem Cells Translational Medicine. 6 (11). ss. 2033-2043. doi:10.1002/sctm.17-0101. PMC 6430044 $2. PMID 29024555.
- ^ Iannaccone PM, Galat V, Bury MI, Ma YC, Sharma AK (Ocak 2018). "The utility of stem cells in pediatric urinary bladder regeneration". Pediatric Research. 83 (1–2). ss. 258-266. doi:10.1038/pr.2017.229. PMID 28915233.
Bibliyografya
- Joseph B Zwischenberger and Scott K Alpard, Artificial lungs: a new inspiration Perfusion, July 2002 17: 253-268,
- Cauwels J.M., The Body Shop; Bionic Revolutions in Medicine, Missouri, USA, Mosby,1986.
- Fox R.C. and Swazey J. P., Spare Parts: Organ Replacement in American Society, Oxford, Oxford University Press, 1992.
- Paul J. P., Biomaterials in Artificial Organs, Basingstoke, Palgrave Macmillan, 1984.
