Katalog

www.iku.edu.tr TC İSTANBUL KÜLTÜR ÜNİVERSİTESİ BİLİM KÜLTÜR VEEĞİTİM Tıbbi Hedef Belirleyen Nanorobot Uretimi Yeni geliştirilen nanoteknoloji ürünü aygıtlar, nanokompozitmalzemelerve biyokimyasal hesaplamalarda gelişmiş bilgisayar programlarının kullanılabilmesi, biyolojik nanorobot- ların keşfedilmesine olanak sağladı. Yrd. Doç. Dr. NihalSaner(istanbui Küitürüniversitesii N anorobotların, hastalık tanısı, tıbbi tedavi ve cerrahide çok önemli yeni yöntemler geliş- tirilmesine imkân sağlayacağı öngörülmek- tedir. Orneğin, mikrobiyoloji mühendisliğinde can- lı hücreler içine dijital devrelerin yerleşririlmesi başarılmış (Yükobayashi, 2002); biyoalgılayıcılar ve robotik donanımın yapıya gömülmüş çok yüksek hız- da bütünleşik devreler sayesinde veri işleme, enerji temini ve veri aktanmı özelliklerine sahip olması is- tenmektedir. Hem dış ortamda hem de canlı orga- nizmada kullanılabilen gerçek zamanlı veri gönde- rebilen cihaz, nanometre boyutunda hacimsel çözü- nürlüğe sahiptir, bu sayede bir kimyasalın yalnızca de- Tıbbi nanorobotiklerin geliştirilmesinde, etkinliklerinin ölçûlmesi ve izlenmesinde kullanılan ana daflişkenler şöyle sıralanmaktadır. nanokinetik cihazlar geliştirilmiş (Montemagno ve Bachand ,1999; Cavalcanti ,2007; Xi,2OO5; Katz,1999; Lee, 2006); bakteriler fiziksel sistemlerin bileşeni ola- rak kullanılmış (Wendell, 2006); radyo frekansında uzaktan kumanda ile biyolojik süreçlerin yönlendi- rilebildiği deneysel olarak kanıtlanmıştır (Schifferli, 2002). Araştırmaların ulaştığı şu aşamada, gerçek za- manlı üç boyutlu nanorobot prototipleri denen- mekte, benzetimler yapılmaktadır (Giersig, 2007; Cavalcanti, 2008; Sitti 2008). Onerilen nanorobotun, işlevlerini sürdüreceği kan, beyin, hücre içi gibi hacimlerin sıcaklık, içer- diği kimyasalların derişimi, pH gibi değişkenlerinin sürekli ve doğru olarak izlenebilmesi için küçük ci- hazlarla donatılmış olması istenir. Imalat teknolojileri: İnsan vücudu içinde ha- reket edebilecek ve sürekli ölçüffc> alabilecek nano- rişimi hakkında değil, hacimsel dağılımı hakkında da bilgi verebilir. Kimyasal algılayıcı: Son on beş yıldır bir or- tamdaki hareketi veya bir kimyasalın varlığını algı- layan silikon esaslı algılayıcılar otomotivden kimya endüstrisine kadar çeşitli alanlarda kullanılmak üze- re başarı ile üretilmektedir. Viicut içinde kimyasal de- ğişiklikleri izlemek üzere bu algılayıcılar 90 - 45 nm boyutunda devre olarak yeniden imal edilip nano- robotik donanıma 10-15 nm yapında nanotellerle bağ- lanmıştır. Sıcaklık algılayıcı: Bilindiği gibi belirli bir sı- cakhğa sahip olan her cisim, bu sıcakhğa karşıhk ge- len bir elektromanyetik radyasyon yayar. İnsan vü- cudu da, sıcaklığına bağlı olarak belirli bir frekans ara- lığında IR (kırmızı ötesi) ışık yaymaktadır. IR rad- yasyonun frekansına ve jiddetine duyarlı olan bir çip ile ortam sıcakhğı hassas ve doğru olarak ölçülebilir. Erişim düzeneği: Nanorobotun yapacağı işin ni- teliğine ve çalışma ortamının özelliğine göre ( hüc- re, kan, beyin vb.) elektromanyetik, piezoelektrik, elektrostatik, elektrotermal özeüiklere sahip erişim düzenekleri seçilebilir. Kamçılı canlı organizmaları (flagella) taklit edebilen kamçılarla desteklenen düzenek, kamçı hareketi yaparak ilerleyebilir. Enerji kaynağı: Nanorobot insan vücudunda uzun süreli olarak kalabileçeği^çin, enerji depolâ- masını uzun dönemli yapabihjftefidfr. Bu amaçla-lfa- nın akış hızından yararlanm'ak, vücut hareketini ener- jiye dönüştüren nanotellerkıjilanması gibi olasılık- lar denenmektedir. '*' '•**?•*•-' Veri aktanmı: Bir sıvı ortamda iletişim sağla- nacağı için, uygulamaya bağlı olarak akustik, Radyo Frekans (RF1D sistemler) ya da kimyasal sinyaller ile- tişim ve veri aktatımı için denenmektedir. Nanorobotta 4-5kHz gibi düşük bir frekansta yakla- şık 22 mikrosaniye gecikme ile ve- ri aktanmı mümkün olabilmek- tedir. Robotun üst kısmına yer- leştirilen halka şeklinde bir ante- nin iyi bir alıcı-verici olarak ça- hşması sağlanmaktadır. Bu nanorobotların kanser, Alzheimer, diyabet, beyinde anev- rizma gibi gizli ve hızlı seyreden hastaltklann erken tanısında, da- ha sonra da ilaç taşıyıcı olarak ke- moterapide kullanılması amaç- lanmaktadır. Ömeğin Alzheimer hastalığında, beyinde amiloid plaklarının oluşmasına neden olan amiloid-/?proteinin derişimi hastalığa bağlı olarak sürekli de- ğişmektedir. Nanorobota yerleş- tirilen biyokimyasal duyargalar programlanarak, beyin sıvısında amiloid-/? proteininin izlenmesi mümkün görül- mektedir. Nanorobot prototiplerin imalatı, insan vü- cudunda görev yapacakları ortamlara uygun benze- timlerle çalıştırılmaları, yakın gelecekte tıbbın hiz- metine sunulacak olan nanorobotların gelişmesinde çok önemli ve heyecan verici çahşmalar olarak sür- dürülmektedir. ^ ^ -^ t ^ «, , - Kaynaklan " '•*"' ""-' ^ * ,-r Adriano Cavalcanti, Bijan Shirinzadeh,Robert A, Frtjjas Jr, Tad Hogg, Nanorobot architecture for medical targetiden- tification, Nanotechnology 19 (2008) 015103, doi:10.1088/0957- 4484/19/01/015103. Adriano Cavalcanti, Bijan Shirinzadeh.Robeıt A, Freitas Jr,, Kretly L C, Medical nanorobot architecture based on Nanobioelectronics, Recent Patents on Nanotechnology2007, 1, 1-10, Bentham Science Publishers. Metin Sitti, Brian Cusick, Burak Aksak, Alper Nese, Hyung- il Lee, Hongchen Dong, Tomasz Kowalewski, Krzysztof Matyjaszewski, Dangling Chain Elastomers as Repeatable Fibrillar Adhesives, ACS Appl. Mater. Interfaces, 2009, 1(10), s.2277-2287, doi: 10.1021/am9004368.