logo
Menü
Giriş yap Üye ol
  • Anasayfa Anasayfa
Popüler Bilim

Popüler Bilim

Soru - Cevap

Soru - Cevap

Tasarla ve Yap

Tasarla ve Yap

Deneyler

Deneyler

Bilim Genç TV

Bilim Genç TV

Gökbilim

Gökbilim

Yeryüzü

Yeryüzü

Sesli Yayın

Sesli Yayın

Bilim Çizgi

Bilim Çizgi

Periyodik Tablo

Periyodik Tablo

Yeryüzü

Bunu Biliyor muydunuz?

Yarışmalar

Yarışmalar

  • Popüler Bilim Bilim Genç' i Tanıyın
    • - Bilim Genç Hakkında
    • - Ekibimiz
    • - İçerik Kullanım Şartları
    • - İletişim
  • Bilim Genç TÜBİTAK’ın dijital ortamda ücretsiz popüler bilim yayınıdır.

logo
Arama
Giriş yap
  • Popüler Bilim Popüler Bilim
  • Soru - Cevap Soru - Cevap
  • Tasarla ve Yap Tasarla ve Yap
  • Deneyler Deneyler
  • Bilim Genç TV Bilim Genç TV
  • Yarışmalar Yarışmalar
  • Gökbilim Gökbilim
  • Yeryüzü Yeryüzü
  • Sesli Yayın Sesli Yayın
  • Bilim Çizgi Bilim Çizgi
  • Bunu Biliyor muydunuz? Bunu Biliyor muydunuz?
  • Periyodik Tablo Periyodik Tablo
  • Popüler Bilim Bilim Genç' i Tanıyın
    • - Bilim Genç Hakkında
    • - Ekibimiz
    • - İçerik Kullanım Şartları
    • - İletişim
  • Bilim Genç TÜBİTAK’ın dijital ortamda ücretsiz popüler bilim yayınıdır.

Çivi Kullanılmadan Yapılan Bir Köprü mü? Cambridge Matematik Köprüsü

Bilim Genç Kafede Bilim Etkinliği: Uzayı ve Yıldızları Neden Araştırıyoruz?

Dijital Obez miyim? Dijital Araçların Aşırı Kullanımı Yaşam Memnuniyetimizi Azaltıyor!

Tek Sağlık Nedir?

Geri Dönüştürülmüş Plastik Gerçekten Çevre Dostu mu?

Bilim Genç Kafede Bilim Etkinliği: Sıfırın Altında Bilim: Antarktika ve Arktik Maceraları

Kadınlar Erkelerden Daha Fazla Uykuya mı İhtiyaç Duyuyor?


Doku Taklidi Yapan Malzemeler

Dr. Öğr. Üyesi Ceren Türkcan
26/09/2019

Laboratuvar ortamında üretilen bir malzeme tıpkı gerçek bir doku gibi metabolik reaksiyonları gerçekleştirebilir, aynı zamanda vücutla uyumlu olabilir mi? Bilim kurgu filmlerinde karşılaşabileceğimiz bu durum biyolojik nanomalzemeler sayesinde mümkün olabilir.

Doku Taklidi Yapan Malzemeler

Laboratuvar ortamında üretilen bir malzeme tıpkı gerçek bir doku gibi metabolik reaksiyonları gerçekleştirebilir, aynı zamanda vücutla uyumlu olabilir mi? Bilim kurgu filmlerinde karşılaşabileceğimiz bu durum biyolojik nanomalzemeler sayesinde mümkün olabilir.

Nanomalzemelerin boyutları metrenin milyarda biri ölçeğindedir. Çoğunlukla polimer yapıdadırlar. Polimerler hem doğada bulunur hem de yapay olarak sentezlenebilir. Polimerler küçük molekül birimlerinin art arda birbirine bağlanması ile oluşan uzun zincirli moleküllerdir. Nanomalzemeler çok farklı alanlarda kullanılabiliyor.

data-cke-saved-src=https://bilimgenc.tubitak.gov.tr/sites/default/files/doku_taklidi_yapan_malzemeler.jpg

Karbon nanotüpün yapısı - 1 nanometre metrenin milyarda biri kadardır. Nanomalzemeler çıplak gözle görülemeyecek kadar küçüktür.

Biyolojik nanomalzemeler (biyonanomalzemeler olarak da isimlendirilir) ise tamamı ya da bir bölümü biyolojik maddelerden (örneğin DNA, RNA, proteinler, enzimleri antikorlar, hücreler gibi) oluşan nano ölçekteki malzemelerdir.

Biyonanomalzemeler geliştirilirken ilk olarak kullanım alanına göre malzemenin tasarımı yapılıyor, daha sonra malzeme sentezleniyor. Bunu oyuncak yapı bloklarından bir bina ya da köprü inşa etmeye benzetebiliriz.

Biyonanomalzemeler vücutla uyumlu olabilmeleri için biyolojik maddelerden sentezlenir. Amino asit temelli moleküller bu tür biyolojik maddelerdendir. Proteinlerin yapı taşları olan amino asitler vücudumuzda üretilebilir ya da protein kaynaklı gıda maddeleri ile dışarıdan alınabilir. Vücutta zaten bulundukları için dokular tarafından kabul edilmemesi gibi bir durum oluşmaz.

Oyuncak yapı bloklarından bir bina ya da köprü inşa ederken, arzu ettiğimiz tasarıma uygun şekilde, her parça önceki parçalara eklenir. Biyonanomalzemeler sentezlenirken de moleküllerin istenilen şekilde bir araya gelebilmesi için enzim eklenmelidir. Enzimler vücudumuzda biyokimyasal tepkimelerin daha hızlı gerçekleşmesini sağlayan biyolojik maddelerdir. Nanomalzemelere eklenen enzim vücutta olduğu gibi uygun koşullar oluştuğunda istenilen tepkimelerin gerçekleşmesini sağlar.

Nanomalzemelerin özelliklerini iyileştirmek için malzemenin yüzeyine enzimin etkinliğini artıran veya nanomalzemeye daha sıkı bir şekilde bağlanmasını sağlayan moleküller eklenebilir. Bu sayede enzimin işlevini yerine getirebilmesi için başka bir moleküle ihtiyaç duyulması veya enzimin nanomalzemeden kopması gibi sorunların ortaya çıkması engellenebilir.

Örneğin Journal of Applied Polymer Science dergisinde yayımlanan araştırmada bilim insanları geliştirdikleri vücuda uyumlu biyonanomalzeme ile metabolik faaliyetler sonucu açığa çıkan ve vücutta biriktiğinde zehirli etki gösteren bir maddenin olumsuz etkisini engellemeyi amaçladı.

Üreaz, proteinlerin vücutta parçalanması sonucu oluşan ürenin amonyağa ve karbondioksite dönüştüğü kimyasal tepkimenin daha hızlı gerçekleşmesini sağlayan enzimdir. Üreaz enziminin işlevini yerine getirebilmesi için nikel iyonuna bağlanması gerekir. Üreaz enziminden kandaki, atık sulardaki ve doğal kaynak sularındaki üre miktarını tespit etmek amacıyla yararlanılabilir. Üreaz enziminin bu tür biyoteknoloji uygulamalarında kullanılabilmesi için tasarlanan nanomalzemenin yüzeyine tutunması gerekiyor.

data-cke-saved-src=https://bilimgenc.tubitak.gov.tr/sites/default/files/ureaz_molekulu.jpg

Üreaz enziminin yapısı

Araştırmacılar tasarladıkları nanomalzemeye üreaz enziminin tutunabilmesi için bir yöntem geliştirdi. Bu sayede ürenin vücutta birikmesi ve zehirli etki göstermesi engellenebilir. Araştırmacılar enzimin normal çalışma koşullarını taklit etmeye çalıştı. Buna göre nanomalzemeye nikel atomu bağlandıktan sonra enzim bağlanıyor. Bu şekilde enzim, nikel iyonu ile arasındaki etkileşim nedeniyle nanomalzemeden kopamıyor ve enzimin işlevini yerine getirmesi için ihtiyaç duyulan nikel ortamda bulunduğundan dolayı süreç daha hızlı gerçekleştirilebiliyor.

Biyonanomalzemeler vücutta hangi işlevler için kullanılacaklarına göre tasarlanıyor. Yukarıdaki örnekte olduğu gibi dokuların işlevine benzer işlevler yerine getiren yani bir anlamda doku “taklidi yapan” biyonanomalzemeler var. Sensör olarak tasarlanan biyonanomalzemeler ise vücutta ölçüm yapılacak bölge neresi ise o bölgede tespit edilecek maddeyi tanıyarak miktarını belirleyebiliyor. İşte bu özelliklerinden dolayı biyonanomalzemeler hastalıkların teşhisi ya da tedavisi gibi vücutta farklı amaçlarla kullanılabiliyor.

 

Kaynaklar:

  • Türkcan, C., Uygun, D. A., Akgöl, S., Denizli, A., ‘’Reactive red 120 and NI (II) derived poly (2‐hydroxyethyl methacrylate) nanoparticles for urease adsorption’’, Journal of Applied Polymer Science, Cilt 131, Sayı 2, 2014.
 
Yazar Hakkında:
Dr. Öğr. Üyesi Ceren Türkcan
Beykent Üniversitesi Biyomedikal Mühendisliği Bölümü

 

Konu
Malzeme Teknolojisi

paylaş

En Çok Okunan Makaleler

Lise Öğrencileri İçin 2025 Yılı TÜBİTAK Bilim Kamplarına Katılım Başvuruları Başladı!

Duyurular • 02-01-2025

Bilim Genç’e İçerik Hazırlamak İster misiniz?

Duyurular • 12-05-2025

Chandra, Yeni Tip Kozmik Nesneden Gelen Düzenli Sinyaller Tespit Etti

Haberler • 30-05-2025

Pestisit Nedir? Pestisitler Zararlı mıdır?

Haberler • 30-04-2025

Kozmik Gezegen Otopsisi: Yıldızına Yaklaşarak Atmosferine Dalan Gezegen

Gökbilim • 29-04-2025

Gökyüzünde Gezegen Şöleni

Haberler • 25-01-2025

Keçilerin Göz Bebekleri Neden Dikdörtgen Şeklindedir?

Soru - Cevap • 15-02-2025

Astronot Suni Williams Uzay Yürüyüşünde Rekor Kırdı

Haberler • 31-01-2025

Meşhur Matematik Problemi: ‘‘Taşınan Kanepe Problemi’’ Çözüldü

Haberler • 30-01-2025

Anadolu Parsının En Net Görüntüsü Kaydedildi

Haberler • 07-12-2024

Bilim Genç Logo
Tekrardan Hoşgeldiniz!

Bilim Genç’in kozmik derinliklerinde yolculuğa başlamak için giriş yapın.

Bir hesabınız yok mu? Üye olun

Sayfayı Paylaş
Twitter'da paylaş telegram'da paylaş Whatsapp'da paylaş facebook'da paylaş
Bağlantıyı kopyala
baylaş