Üç boyutlu yazıcıda üretilen biyobozunur polikaprolakton kalıp yardımı ile şekillendirilen kıyılmış kıkırdak greftlerinin kalıcılık ve yaşayabilirliğinin değerlendirilmesi

Abstract

Amaç: Kıkırdak greftlerinin kullanımında görülen temel problem, greftinşekillendirilmesinde ve bu şeklin uzun süre bozulmadan muhafaza edilmesindekarşılaşılan zorluklar ile ilişkilidir. Kıyılmış kıkırdak greftlerinin 3B yazıcılardaüretilmiş PKL kalıplar ile şekillendirilerek kullanılması; materyalin mekanik yapısı veyavaş biyobozunur özelliği nedeniyle iyileşme sürecinde görülebilecek şekilbozukluklarını tolere ederken fiziksel destek sağlayarak planlanan şekil ve nitelikte birgreft elde edilmesini sağlayacaktır. Yapılan çalışma ile, 3Byazıcıda üretilenbiyobozunur PKL kalıp yardımıyla şekillendirilen kıyılmış kıkırdak greftlerininkalıcılık ve yaşayabilirliğinin değerlendirilmesi amaçlandı.Gereç ve Yöntem: Yapılan çalışmada, 8 adet tavşanın her birinde tavşanlarınsağ kulağının amputasyonu ile elde edilen kıkırdaklar blok kıkırdak (grup 1),dilimlenmiş kıkırdak (grup 2) ve PKL kalıp yardımı ile şekillendirilen kıyılmışkıkırdak (grup 3) olmak üzere 3 gruba ayrıldı ve deneklerin frontal bölgesineyerleştirilerek 12 hafta boyunca takip edildi. Takip süresi sonunda elde edilen toplam24 kıkırdak grefti makroskobik olarak analiz edildi, hacim değişimleri incelendi.Greftlerden elde edilen piyesler histopatolojik/immünohistokimyasal yöntemlerleincelendi ve sonuçlar karşılaştırıldı.Bulgular: Sekiz tavşanın tümü 12 haftalık deney süreci sonuna kadar herhangibir sorun gözlenmeden hayatta kaldı. Tüm greftlerin yerleştirildikleri ceplerdekaldıkları, migrasyona uğramadıkları, kıyılmış kıkırdakların iyileşerek silindirşeklinde tek bir kıkırdak halini aldığı gözlendi. Grup 3'te PKL'nin büyük oranda ixrezorbe olurken kıkırdakla tamamen kaynaştığı ve kıkırdağa istenilen şekli verdiğigözlemlendi. Grup 2 ve grup 3'teki hacim artışının grup 1'e göre istatistiksel olarakanlamlı olarak yüksek olduğu görüldü. Yapılan histolojik değerlendirmede grup 1 ilegrup 3'te kollajen miktarı ve kondrosit rejenerasyon kapasitesinin grup 2'ye göreanlamlı derecede yüksek olduğu görülmüş olup metakromazi, fibrozis, inflamasyon vemetaplastik kemik oluşumu açısından grup 2 ve grup 3 arasında anlamlı bir farkizlenmedi. Grup 3'te vaskülarizasyon miktarının tüm gruplardan anlamlı derecedeyüksek olduğu görüldü.Sonuç: Yapılan çalışma ile, kıyılmış kıkırdak greftlerinin şekillendirilmesinde3B yazıcılarda üretilen PKL kalıpların güvenle kullanılabileceği gösterilmiştir. Buçalışmanın ışığında, daha kompleks şekillerde üretilmiş kalıplar yardımı ile amacayönelik tasarlanabilecek greftler oluşturularak başta rinoplasti olmak üzere burunrekonstrüksiyonu, kulak kepçesi rekonstrüksiyonu, orbita taban fraktürlerinin onarımıgibi birçok cerrahide güvenle kullanılabilecek hibrid greftler üretilmesi mümkünolacaktır.Anahtar Sözcükler: Dilimlenmiş kıkırdak grefti, polikaprolakton kalıp, üç boyutluyazıcı

Aim: The main problem with the use of diced cartilage grafts is related to thedifficulties encountered in shaping the graft and keeping it intact for a long time. Dueto the mechanical structure and its slow biodegradability, 3D printed PCL molds willprovide physical support to diced cartilages to obtain planned shape while toleratingdeformities that can be seen in the healing process. Aim of this study is to evaluate thepermanence and viability of diced cartilage grafts formed with the help ofbiodegradable 3D printed PCL molds.Matherial and Method: In the study, 3 groups were studied in the each of the8 rabbits' frontal region as block cartilage (group 1), diced cartilage (group 2) anddiced cartilage shaped with PCL mold (group 3). A total of 24 cartilage grafts obtainedat the end of the 12 week follow-up period were analyzed macroscopically and volumechanges were examined. Patterns obtained from grafts were examined byhistopathological / immunohistochemical methods and the results were compared.Results: All eight rabbits survived until the end of the 12-week period withoutany problems. It was observed that all the grafts remained in the pockets where theywere placed, did not migrate, and the diced cartilages recovered properly with forminga single, cylindrical shaped cartilage. In group 3, it was observed that PCL mold wascompletely fused with cartilage and gave the cartilage the desired shape, while it waslargely resorbed. The volume increase in group 2 and 3 were statistically significantlyhigher than group 1. In histological evaluation, it was observed that the amount ofcollagen and chondrocyte regeneration capacity in group 1 and group 3 weresignificantly higher than that of group 2, and there was no significant differencebetween group 2 and group 3 in terms of metachromasia, fibrosis, inflammation andximetaplastic bone formation. The amount of vascularization in group 3 wassignificantly higher than all groups.Conclusion: In the study, it has been shown that 3D printed PCL molds can beused safely in shaping diced cartilage grafts. In the light of this study, it will be possibleto produce hybrid grafts that can be used safely in many surgeries such as nasalreconstruction, rhinoplasty, auricle reconstruction and repair of orbital floor fractureswith the help of molds produced in more complex ways.Key words: Diced cartilage grafts, polycaprolactone mold, 3D printing