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.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.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.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. FDA ("Amerikan Gıda ve İlaç Dairesi") kurumu nisan 2012'de yaptığı duyuruyla üç yapay bio-böbrek uygulaması şeçmiş ve bunları test etmeye başlamıştır.Yapay kalp Kalbin en önemli işlevi kanın vücuda pompalanmasını sağlamaktır. 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. 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. 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 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 geliştirilebilinmiştir. 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.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 yolYapay 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.Diğer geliştirilmiş ya da geliştirilmekte olan yapay organlar genel olarak yapay deri, yapay kulak, yapay göz, yapay burun, yapay gırtlak olarak sıralanabilir.Joseph B Zwischenberger and Scott K Alpard, Artificial lungs: a new inspiration Perfusion, July 2002 17: 253-268,Fox R.C. and Swazey J. P., Spare Parts: Organ Replacement in American Society, Oxford, Oxford University Press, 1992.