Selüloz Biyomürekkepleri 3B İlaç Dağıtım Sistemlerini İlerletiyor

When it comes to medicine, natural products have been part of the pharmacopeia since the dawn of civilization, with plants often forming the basis of effective therapies before the invention of chemical drugs.

Biyolojik bileşenlerin kullanılmasının bir avantajı, genellikle hastanın vücudu ile iyi etkileşime girmeleridir. Bu yüzden uzun bir süre boyunca, ahşap veya fildişi gibi malzemeler bazı protezlerde kullanılmıştır.

Modern zamanlarda, araştırmacılar biyomalzemelerin tıbbi uygulamalarda petrol türevi polimerlerin yerini alması potansiyelini araştırıyorlar.

Gomal Üniversitesi (Pakistan) ve Jiangsu Üniversitesi (Çin) araştırmacılarının yakın tarihli bir yayını, ahşabı oluşturan moleküllerden biri olan selülozun, 3B yazdırma ile birlikte biyomürekkepler oluşturmak için nasıl kullanılabileceğini inceliyor; bu biyomürekkepler ilaç dağıtımı, yumuşak doku 3B yazdırma ve yara iyileşmesi için kullanılabilir.

They publish their results in the journal Next Materials¹, under the title “Biokütleden Biyoyapıya: Sürdürülebilir 3B-İşlenmiş ilaç dağıtım sistemi ve doku rejenerasyonunda selülozun rolü”.

Selüloz En Üst Sürdürülebilir Biyomalzeme Olarak

While cellulose is produced in especially large amounts by trees for the structural elements of wood, it is an almost omnipresent compound in most plants. As such, it is extremely sustainable, being quite literally produced through photosynthesis out of thin air (CO2), water, and sunlight. Which is why it is also quite cheap, as illustrated by the low cost of mass-produced paper, made of cellulose fibers. Cellulose is also biocompatible and biodegradable.

Glukozun bir polimeri olan selüloz, aynı zamanda 3B yazdırılabilir; bu da tıp alanında birçok yeni uygulamanın yolunu açar.

Source: ScienceFacts

In this study, the researchers explore the potential of 3D-printed cellulose for many applications:

• Kişiselleştirilmiş ilaç dağıtım sistemleri.
• Hasar görmüş organ ve dokuları onarmanın yeni yolları için doku mühendisliği.
• İn vivo ortamı taklit eden yapay 3B yazdırılmış doku modellerinde ilaç test etme.

To do so, they reviewed scientific articles published from 2015 to 2025 that combined keywords such as “cellulose”, “nanocellulose”, “bacterial cellulose”, “3D bioprinting”, “bioinks”, “drug delivery”, “tissue engineering”, “hydrogels”, and “stimuli-responsive biomaterials”

Selülozu Tıbbi Biyomalzeme Haline Getirmek

Selüloz Kristallerini Manipüle Etmek

Cellulose can exist in two forms, with most cellulose materials existing with a mix of both forms of the molecules:

• Kristalin, daha yüksek stabilite ve mekanik dayanım sağlar.
• Amorf, daha az yapılandırılmıştır, bu da diğer moleküllerle etkileşimleri kolaylaştırır.

Depending on the intended effect, both forms of cellulose can be useful for medical applications.

Hedeflenen etkiye bağlı olarak, selülozun her iki formu da tıbbi uygulamalarda faydalı olabilir.

Daha stabil kristalin selüloz, in vivo ortamda daha yavaş biyobozunma oranları gösterir; bu da doku mühendisliği iskeleleri, yara örtüleri ve sürdürülebilir ilaç dağıtım sistemleri gibi uzun vadeli mekanik bütünlük gerektiren uygulamalar için faydalıdır.

Amorf selüloz, enzimatik saldırıya ve nem alımına daha açık olabilir; bu da daha hızlı bozunma ve doku yeniden şekillendirme için artırılmış biyoresorpsiyon sağlar.

Source: Next Materials

This makes preparing the cellulose structure according to a specific application’s needs an essential part of any process looking to use it for medical purposes.

“Selüloz kimyasını ve mikro yapısını özelleştirmek, iskele stabilitesini, hücresel etkileşimleri, terapötik salım profillerini ve doku mühendisliği ve rejeneratif tıp uygulamalarında genel biyoyapı performansını optimize etmek için esastır.”

Selüloz Tabanlı Türevler

Besides pure cellulose, other compounds produced from cellulose also have medical potential. For example, carboxymethyl cellulose (CMC), hydroxypropyl methylcellulose (HPMC), microcrystalline cellulose (MCC), and nanocellulose:

• CMC, ilaç formülasyonlarında stabilizatör ve kıvam artırıcı bir bileşen olarak kullanılır.
• HPMC, ilaçları hastaya yavaşça veren kontrollü salım formülasyonları oluşturmak için kullanılır.
• MCC, farmasötik tablet formülasyonunda mükemmel dolgu, dağılma ve bağlayıcı özellikleriyle bilinir.
• Nanoselüloz, daha büyük yüzey alanı sayesinde doku mühendisliği ve ilaç dağıtım uygulamaları için yeni, değerli bir malzemedir.

In any case, bacterial cellulose is often preferred over plant-based cellulose due to its high purity, mechanical strength, water retention, and biocompatibility. It can be used as scaffolding for 3D bioprinting of both hard and soft tissues, from skin to heart muscle, as its microscopic structure mimics the extracellular matrix nanofibrous structures that support tissue regeneration.

Source: Next Materials

3B Biyoyazdırmada Selüloz

Biyoyazdırma Yöntemleri

Bioprinting cellulose and tissues with a cellulose scaffolding can be done using a variety of methods, each better suited to a specific type of cellulose.

Örneğin, CNF açısından zengin biyomürekkepler, ekstrüzyon tabanlı biyoyazdırma ile özellikle uyumludur. Buna karşılık, inkjet biyoyazdırma, selüloz biyomürekkeplerle çalışmak için viskozite optimizasyonu gerektirir.

Source: Next Materials

Cellulose also does not need to be the sole ingredient in cellulose-based bioinks. Other biomaterials can be part of the mix to increase the survival of the cells incorporated in the bioink.

“Jelatin ve aljinat bazlı biyomürekkeplere selüloz nanokristallerinin eklenmesi, mekanik özelliklerini iyileştirmiş ve hücre canlılığını artırmış, bu karışımları çeşitli doku mühendisliği uygulamaları için uygun hale getirmiştir.”

Selüloz Biyomürekkepleri Uygulamaları

Thanks to its tunable structure, cellulose can be a great solution to customize the speed and duration of drug delivery.

“3B yazdırma ve elektrospinning gibi işleme yöntemlerindeki son gelişmeler, geliştirilmiş mekanik özelliklere ve ayarlanabilir salım profillerine sahip selüloz bazlı ilaç dağıtım cihazları oluşturmak için yeni fırsatlar yaratmıştır.”

For tissue engineering, cellulose creates a valuable scaffolding on which cells can attach, grow, and form new healthy tissues, as its porous nature allows for the interchange of nutrients and waste products while encouraging cell adhesion and proliferation.

Örneğin, selüloz deri ve kıkırdak iskeletlerinde ekstrasellüler matrisi taklit etmek için kullanılabilir; bu, doku entegrasyonu ve hücresel infiltrasyon için bir platform sağlar. Ayrıca, laboratuvarda yetiştirilen hücrelerden yapay doku üretiminde de kullanılabilir.

This method can be extended to the production of “organ-on-chip models”, a platform for drug testing that replicates in vitro the functioning of human organs.

Another application is wound healing. When mixed with graphene oxide, cellulose demonstrates remarkable antibacterial qualities. Alongside the scaffolding capability that improves cell migration and proliferation, this means cellulose bioinks can help tissue regeneration, especially for the skin.

Source: Next Materials

Gelecek İyileştirmeler

Among future improvements can be the use of cellulose as a more durable scaffolding material, alongside a “sacrificial template”.

“Jelatin, Pluronic F127 veya karbonhidrat camı gibi kurban malzemeler, selüloz içeren biyomürekkeplerle birlikte ortak olarak yazdırılır ve ardından sıcaklık değişikliği, çözülme veya yıkama işlemleriyle kaldırılır. Bu mühendislikli gözenekli mimariler, kalın biyoyazdırılmış yapıların hücre hayatta kalmasını, doku olgunlaşmasını ve vaskülarizasyonunu önemli ölçüde iyileştirir.”

A key factor in scaling up any 3D bioprinting method using cellulose bioinks will also be the creation of a large and consistent supply of cellulose matching predictable and stable purification requirements, addressing sterilization challenges, and maintaining microscopic composition and uniformity.

Biyoyazdırmaya Yatırım

3D Systems

(DDD )

3D Systems is a leader in 3D printing, with 1,000+ patents and the ability to 3D print 130 materials, producing more than a million parts daily. It is one of the world’s largest 3D printing companies alongside Nano Dimension (NNDM ) after a period of consolidation for the industry.

3D Systems, 1.000’den fazla patenti ve 130 malzemeyi 3B yazdırma yeteneğiyle, günlük bir milyondan fazla parça üreten bir 3B yazdırma lideridir. Endüstride bir konsolidasyon döneminden sonra, Nano Dimension (NNDM ) ile birlikte dünyanın en büyük 3B yazdırma şirketlerinden biridir.

3D Systems, 2017’de United Therapeutics (UTHR) ile 3B yazdırılmış organ ve doku için bir araştırma iş birliği yaparak biyoyazdırmaya erken adım attı. Ve 2020’de CollPlant Biotechnologies (CLGN) ile bir iş birliği ve 2021’de bio-mürekkep üreticisi Allevia’nın satın alımını duyurdu.

The bioprinting activity goes alongside the 3D printing of implants for surgeries, with a cumulative total of 3,000,000 serial-component medical devices produced, as well as customized dentures.

Biyoyazdırma faaliyeti, ameliyatlar için implantların 3B yazdırılmasıyla paralel yürümekte; toplamda 3.000.000 seri bileşenli tıbbi cihazın üretildiği ve ayrıca özelleştirilmiş takma dişlerin üretildiği bir birikimle.

By the end of 2025, the healthcare segment accounted for almost half of the company’s revenue. The other part is mostly driven by industrial applications, with a focus on metal 3D printing, especially in the aerospace sector, for a total of $95.5M in Q1 2026.

2025 sonuna kadar, sağlık hizmetleri segmenti şirket gelirinin neredeyse yarısını oluşturuyordu. Diğer kısmı ise çoğunlukla endüstriyel uygulamalardan kaynaklanıyor; özellikle havacılık sektöründe metal 3B yazdırmaya odaklanarak, 2026’ya ilk çeyrekte toplam 95,5 milyon dolar elde etti.

Thanks to positive EBITDA in early 2026, 3D Systems is probably one of the “safest” 3D printing stocks, as a leader in the sector in the booming metal 3D printing segment and already firmly established in the healthcare segment, with potential for bioinks and 3D printing to grow into a third profit center.

2026’nın başlarında pozitif EBITDA sayesinde, 3D Systems muhtemelen “en güvenli” 3B yazdırma hisselerinden biridir; sektörün yükselen metal 3B yazdırma segmentinde lider ve sağlık segmentinde zaten sağlam bir konuma sahip olup, biyomürekkepler ve 3B yazdırmanın üçüncü bir kâr merkezi haline gelme potansiyeli vardır.

Referans Çalışma

^{1 . Asma Ashgar, et al. Biyokütleden Biyoyapıya: Sürdürülebilir 3B-İşlenmiş ilaç dağıtım sistemleri ve doku rejenerasyonunda selülozun rolü. Next Materials. Volume 13, October D2026, 102601. https://doi.org/10.1016/j.nxmate.2026.102601}