nanobiyomalzemeler

8/8/2019 Nanobiyomalzemeler

http://slidepdf.com/reader/full/nanobiyomalzemeler 1/8

T.C.

Sakarya Üniversitesi

Mühendislik Fakültesi

Metalurji ve Malzeme Mühendislii Bölümü

NANOBYOMALZEMELER



Biyomalzemeler ve anobiyomalzemelerin Geliimi

Bi o l sekt henüz geli ekte ol n ve nanoteknoloji ekigeli elere paralel

olarak hzla ar tan yükseli er isine sahi p bir graf ik izlemektedir. Özellikle tp alanndaki DNAçözümleme çalmalarndaki ar tla paralel olarak ar tan evrensel sorunlara nanoteknolojik

çözümler neticesinde biyomalzemeler inde nano boyutta gelitir ilmesi mümkün hale gelmekte,üretim ve cerrahi yeter lilie sahi p teknikler hzla gelitir ilmektedir.

Nano biyomalzemeler eklemlerden, doku ve organ nakline, biyosensör lerden çi plere

kadar birçok alanda kullanma girmekte ve üretim maliyetler i de gün geçtikçe azalmaktadr.

Yandaki resimde vücut scakln ölçen ve bu

bilgiyi iletebilen birçeit telesensör yonga,gözegörülmektedir. Bu boyutta bir sensörün üretilmesi için

elektr onik,malzeme ve kimya biliminin oluturduu

disi plinleraras bir çalma oluturulmaldr.

Nano biyomalzemeler in sklkla kullanld noktalardan bir tanesi de or to pedia alandr.Son yllarda or to pedi

alannda kendisi doal bir nanokompozit olan kemiin

incelenmesine yönelik aratrmalar sklam olup,bu

alanda ciddi bir iler leme kaydedilmitir. Bu iler lemeler

önümüzdeki yllarda nano bioteknolojinin geliimine ciddi

anlamda k tutmakta ve bilim insanlarnn önünügörebilmesini salamaktadr.

Nano biyomalzemeler in gelitir ilmesine örnek olarak nano ölçekli yapay

f i ber ler in üretilmesi ve bunlarn endüstr ide güçlendirme amaçl kullanlmasnörnek gösterebilir iz. Örnein, kendisi doal bir pr otein olan kola jenlervücudün

krkdak,kemik doku ve lif ler inin yaptadr. Bilim adamlar örümcek annyapsna benzer ekilde örümcek a benzer i lif gelitirmek adna uzun yllardr

çabalyor lar.

Bu anlamda Cornell üniversitesi ve Dupont¶un yapm olduu

aratrmalar neticesinde örümcek a üretimi sentetik olarak gerçekletir ilmi ancak sürdürülebilir lik ve kullanlabilir lii henüz salanamamtr. Örümcek

ann en mukavimi olan ve Golden Orb Weaver ( Nephila Clavipes) türünde

Dragline Silk, Glycine adl pr otein temel hammadde olarak bulunmakta ve bilim insanlar yllardr bu pr oteini çeitli yöntemler le a yapsnda üretmeye

çalmaktalar. Nephile Clavipes ürünü olanDragline, kendi kalnlnda bir çelik ile kyaslandnda yüksek karbonlu bir çeliin mukavemetine sahi pkenyüzde 30-40 boyca uzama gösterebiliyor.

Biyosensör (1)



aracdr. Biyoçi pler ise istenilen bir ilevi gerçekletirmek için tasar lanm cihazlar ve farkl

ilevler için pr ogramlanma gi bi bir özellikler i yok. Bu balamda, kullanlan genler i ve gendizisi varyasyonlarn analiz eden biyoçi pler yaklak 80.000 genden oluan insan DNA¶snn

tanmlanmasna yönelik insan Genomu Pr ojesi¶nde kullanlm ve ilemi büyük ölçüdehzlandrmtr.

Günümüzde tpta kullanlan tedavi yöntemler i,cerrahi müdahale ve ilaç tedavisi. Cerrahi müdahaleler,dorudan vücuda yaplan müdahaleler

ve uzman doktor ne kadar iyi yetimi olursa olsun,

anestezi, enfeksiyon kapma r iski, organ reddi ya dakanser li hücreler in tamamen temizlenememesigi bi

olaslklar bunlar tehlikeli klar. ilaç tedavisiyseinsan vücudunu moleküler düzeyde etkileyen bir

tedavi yöntemi. Dolam sistemiyle vücut içer isinde

tanan ilaç moleküller i, hedeenmeyen bölgelerde

istenmeyen yan etkilere neden olabilir. Buna kar nnanor o botlar, hastalkl hücreler i tanmakta hiç zor luk çekmezler ve nerede olursa olsun buhücreler i bulup yok edebilir ler. ilacn doru hedefe ulamas, özellikle kanser hastalnda

kanser li hücreler in tümünün yok edilmesi ve bu arada salkl hücreler in zarar görmemesi

açsndan önem ta makta. ite bu nedenler le tp bilimi, allagelmi tedavi yöntemler ini bir

kenara atacak nanoteknolojik tbbi gelimeler i dör t gözle beklemekte. Nanotp, nanoküreler le

ilaç salmndan, doku yaplanmasn gerçekletirecek nanoteknolojik tasarma dayal dokuiskeleler ine, hatta tehis ve tedavi amaçl nanor o botlara kadar çok çeitli uygulamalar

kapsyor.

Nano reler: laç salan sistemlerdeki en büyük pr o blemlerden bir i, ilacn vücudun istenilen

bölgesine ulaamamas.

Nanoküreler (4)

Nanolitografi örnei



Nottingham Üniversitesi¶nden Bo b Davis, nanoküreler içer isine hapsedilen ilaçlar,

klasik ilaç kullanm yöntemler iyle ulalamayacak bölgelere yollamay baard. Nanoküreler,damara en jekte edildikler inde genellikle karacier veya dalakta parçalanr lar. Der i altna

en jekte edildikler indeyse, makr ofa jlar (virüs ve bakter i gi bi vücuda giren yabanc maddeler i yok etmekle görevli hücreler) tarafndan parçalanarak görevler ini yer ine getiremezler.

Davis¶in gelitirdii yöntemde, bu ilaç yüklü nanoküreler biyouyumlu bir polimer, örnein polietilen glikol (PEG) ile kaplanarak baklk sistemi hücreler inden, yani makr ofa jlardankorunuyor lar. laç içeren bu küreler, gönder ilmek istendikler i bölgeye bal olarak 20-100

nanometre boyutunda. Her bir küredeki ilaç miktar, kürenin ar lkça %5¶i gi bi düük bir

deerde. Fakat en jeksiyon yoluyla çok sayda küreyi vücuda yollamak mümkünolacandan,ilaç miktar açsndan bir pr o blem yok. Bu sistemlerde biyolojik dokular la kaplama

malzemesi arasndaki etkileimi anlamak çok önemli. Biyolojik deneyler ve bilgisayar modeller iyle, ilac istenilen hedefe yollayabilecek ekilde aratrmalar sürdürülmekte.

Do yenilenme i: Nanoteknolojinin vücudun yeniden yaplanmasndaki r olüne gelince...Glasgo Üniversitesi¶nden bir araf ltrma grubu, yara iyilef lmesinde kullanlmak üzere ³akll

banda j n klinik araf ltrmalarn yapmakta. Bir teknoloji uzman, bir hücre biyolou ve bir

cerrahtan oluf lan bu üç kif lilik eki p, hücreler in üremesini etkileyecek malzemeler in nasl hazr lanacan araf ltryor.

Biyolojik or tamda bozunan

bir polimerden hazr lanan

banda j, üzer inde çok küçükoluklar içermekte. Bu

banda j, yaral tendonlar n

tedavisinde büyük baar

salam. Hasar l dokuyeniden yaplanrken,tendonu çevreleyen ve

serbestçe hareketini salayan

klf, tendona yapr ve böylece tendonun hareketi

engellenir. Oysa bu oluklu

banda j hasar l dokuya

sarldnda bu yapma

engelleniyor, tendon

iyileiyor ve klf da yenidenoluuyor. iyileme mekanizmas çok net olarak anlalabilmi deil; ancak, aratrmaclar

tendonun, çevresindeki dokulara yap masna neden olan makr ofa jlarn oluklara girdi ini ve böylece tendonun yapmasnn engellendiini söylüyor lar. Oluklar litograf ik yöntemle

açlyor. Genilikler i yaklak 10 mikr on, yani hücreler in çap kadar. Oluklarn ekli dehücreler in oluk boyunca üremesine izin ver iyor. Bu çalmann devamnda aratrmaclar,

litograf ik yöntemle polimer ik malzeme üzer inde desen oluturarak hücre üremesini

yönlendirmeye çal acaklar.

Doku Yenilenmesi Gösterimi (5)



Yeni or an geliimi: Yeni organ gelitirme konusundaki çalmalarn imdiye kadar ksmen

baarl olan kulakla ilgili olanlar. Bir doku iskelesi üzer inde üreyen doku, geliigüzel

yönlerde büyür. Oysa vücut içer isindeki hücreler, organ n amacna uygun bir desen üzer indegeliir ler.Bu sistem temelinde gelitir ilen bir doku iskelesinde, polimer malzeme üzer inde

hücre yapmasn, dolaysyla üremesini engelleyen küçük polimer ik noktalar oluturulur. Bunoktalar n yer ini deitirerek hücreler in üreme desenini, istenilen organ ilevini salayacakekilde ayar lamak mümkün.

Nanorobo lar: Nanor o botlar 0,5 ila 3 mikr on arasnda deien çok küçük boyutlarda olanve insan vücudunu patojenlere (hastalk yapclar) kar etkin biçimde savunmak amacyla

tasar lanan cihazlar. Nanor o bot yaps, iç ve d olmak üzere iki bölüm halinde tasar lanr. D yap, vücudumuzda bulunan çok çeitli kimyasal svlar la temas edebilecek kadar

dayanklyken, iç yap tamamen kapal ve gerekmedikçe sv geçiine izin vermeyen bir

vakum or tam. Nanor o botlar, akustik sinyaller araclyla mesa j ileterek uzman doktor lahaber leebilir ve ver ilen komutlar yer ine getir ir. Görevi tamamlandnda, herhangi bir yan

etkiye neden olmadan ya da bozulmadan vücut darsna atlr. Nanor o bota olas bir örnek

olarak R o ber t Freitas isimli bilim adam tarafndan tasar lanan ve yapay bir krmz kan hücresi olan respir osit ver ilebilir. Respir osit, vücutta dolam bozukluu olumas durumunda, oksijen

salanmas için gerekli fazladan metabolik destei salar. Baklk sistemince

reddedilmemesi ve vücuttaki basnca dayanmas için, nanor o botun d yüzeyi elmas olarak

tasar lanm. Elmas d yüzeyin kusursuz bir ekilde pürüzsüz olmas gerekiyor.

D yüzeyin kimyasal tepkimeye girmeyecekekilde ve düük biyoaktiviteye sahi p olmas,yüzeydeki beyaz kan hücresi etkinliini engeller. Küresel yapdaki respir osit, mekanik

yollar kullanlarak oksijenle doldurulur. Yaklak 1000 atmosfer gi bi yüksek bir basnçta

doldurulan oksijen, nanoküresel yapdan sabit bir hzla salnacaktr. Bir respir osit, doal bir

krmz kan hücresine oranla 236 kat daha fazlaoksijen tar.

Nanor o botlarn dier olas

kullanm alanlar içer isinde

kozmetik ürünler saylabilir. Nanor o bot içeren kozmetik

kremler, ciltteki tüm ölü

hücreler i temizleyebilir, fazla

yalar alabilir ve hatta cildin

beslenmesi için gerekli olan

maddelere takviye yapabilir. Nanor o botlar, az ve di temizliinde kullandmz

antiseptik svlara da

eklenebilir ; azda bulunanhastalk yapc bakter iler i

or tadan kaldrabilir ve ayn

ekilde plak ve tar tar larNanorobot Tasarm (Yuriy Svidinenko) (6)



saptayarak luumlar n engelleyebilir. Kullanm ömürleri k sa lan bu nan cihazlar,

biy l jik rtamlarda parçalanabilecek ekilde tasarlanan yaplar sayesinde, zararl yanürünler luturmadan, b zunarak vücuttan atlabilir.

K kç

(1) www.biltek.tubitak.g v.tr/bdergi/yeniufuk/icerik/ i l l .pdf

(2) Anth ny Chau ,July 30, 2008 -C sm s Cluster 8 µSpid Silk - th M t i l f thFutu ¶

(3) http://en.wikipedia. rg/wiki/Bi chip

(4) http://www.nan particles. rg/links/

(5) http://www.medscape.com/content/2004/00/47/29/472915/artnr c472915.fig2.gif

(6) http://nanoscale-materials-and-nanotechnolog.blogspot.com/-2007_01_18_ar chive.html

nanobiyomalzemeler

Documents