Katalog

Nanotıp Nanotıp uygulamalarında kullanılan nanoparçacıklar. NANOTIP VE YAKIN GELECEK Tıp’ta nanoteknoloji uygulamaları tedaviye yepyeni bir çığır açtı İnme ve miyokard infarktüsünün önlenmesi için, oluşan pıhtıları uzaklaştıracak nanorobotlar gündemde... Dolaşım bozukluğu olan hastalarda, normal alyuvarlardan 1000 kat daha etkin oksijen taşıma kapasitesine sahip yapay alyuvarların; hücrenin enerji santralı olan mitokondrilerin üretilmesi; hücre tamir mekanizmalarının sağlanması mümkün görülüyor. Bunlardan bazıları şimdiden uygulanmaya başladı. Bazıları ilk bakışta bilim kurgu gibi gelse de yakın gelecekte gerçek olacak. Bugün nanoteknoloji yatırımları 10 milyar dolar düzeyinde. Bunun 2012’de 1 trilyon dolara ulaşması bekleniyor. Böylesine gelişme potansiyeli yüksek bir alan nanoteknoloji, dolayısıyla nanotıp. Doğan Yücel (*) irmibirinci yüzyılın teknolojisi" olarak görülen nanoteknoloji, nanometre boyutlarında, başka deyişle molekül ve atom büyüklüğünde cihazlar ve başka ürünler üretmeyi amaçlayan teknoloji. Nanoteknolojinin ilk habercisinin Nobel ödüllü bilimci Richard Feynman olduğu, Feynman’ın 1959’da yaptığı "Aşağıda (Daha) Pek Çok Oda Var" başlıklı konferansında teknolojideki küçülmeyi gördüğü ve bu küçülmenin moleküler düzeylere kadar devam edeceğini söylediği belirtiliyor. Nanometre (nm), metrenin milyarda biri (0.000 000 001 m) anlamına geliyor. Nanometre büyüklüğündeki cisimler normal mikroskop ile bile görülemeyecek kadar küçüktür. Nanoteknoloji fizik, kimya ve biyoloji alanındaki gelişmelerin ürünü. Ancak, yakın gelecekte en çarpıcı nanoteknoloji uygulamaları tıp alanında olacak gibi görünüyor. Tıp alanındaki nanoteknoloji çalışmaları nanotıp olarak adlandırılan yeni bir nanoteknoloji dalı doğurmuş durumda. Nanotıp, insan vücudunun moleküler yapısı hakkındaki bilgilerden yola çıkılarak, hastalıkların tanısı, tedavisi ve önlenmesinde moleküler araçların (nanomakineler, nanorobotlar, nanocihazlar, nanoparçacıklar vb.) kullanılması anlamına geliyor. ması mümkün olabilecektir. Bu alanda yapı olarak canlı hücre zarlarına benzeyen lipozomlar ve dendrimerler kullanılmaktadır. Lipozom Dendrimer Altın küreciği Fulleren Kuantum noktacığı NANOTIP VE TEDAVİ Nanotıp tedavi alanında da çarpıcı yenilikler getiriyor. Bu yeniliklerin başında ilaçların uygulanması geliyor. İlacın gerekli yere, gerekli yoğunlukta ulaştırılması ilaç etkinliği için gerekli. Nanoteknoloji ürünleri bunu sağlayacak potansiyele sahip. Bu sayede bugünkü tekniklerle ilacın çok zor ulaştığı bölgelere ulaştırılması ve yan etkilerinin de azaltılması mümkün. Bu amaçla dendrimerler çok uygun bulunuyor. Dendrimerler "köpükten bir topa daldırılmış ağaç dallarını andıran" yapılar. Bu yapı geniş bir iç yüzey alanı sağlıyor ve ilaç nakli için ideal. Hedef dokuya vardıklarında şişerek taşıdıkları ilacı bırakıyorlar. Altın nanokürecikleri de ilaç nakli için uygun nanoparçacıklardan. Bunlar altın kaplı, minik kürecikler. Yakın kızılötesi ışığı soğuracak özellikte üretiliyorlar. Yakın kızıl ötesi ışınlar vücutta 23 cm derinliğe nüfuz edebiliyor. Altın kürecikleri, kızılötesi ışınları soğurunca ısınıyor ve yapıları bozuluyor, böylece taşıdıkları ilacı salıveriyorlar. Bu uygulama özellikle kanser tedavisinde önemli. Altın kürecikleri kanser hücrelerini tanıyan antikorlar ile kaplanarak tümöre yönlendirilebilir ve bölgeye verilecek yakın kızılötesi ışınlardan etkilenerek içlerindeki ilacı salıverebilir. Sonuçta hem ilaç tümöre daha yoğun miktarda ulaşmış olur, hem de ilacın sağlam hücreler için zararlı etkileri azaltılmış olur. Apoptozis yaşlanmış, bozulmuş, iyi çalışmayan hücrelerin ortadan kaldırılarak zararlı duruma gelmelerinin önlendiği bir savunma mekanizması. Normalde vücut, yıkılması gereken hücrenin yüzeyindeki reseptörlere bazı molekülleri bağlayarak bunu sağlıyabiliyor. Aynı mekanizmanın, yüzeyinde bu molekülleri taşıyan nanoparçacıklar ile de sağlanabileceği düşünülüyor. Kanser hücresinde apoptozisi uyaracak bir başka yol ise bir nanotüp ile hedef hücrenin zarında bir gedik açmak ve böylece hücre sitoplazmasının dışarı akmasını sağlamak. cüğünün yanına nanotoksikoloji sözcüğünü de koymak gerekiyor. Bu saydıklarımızdan bazıları şimdiden uygulanmaya başladı. Bazıları ilk bakışta bilim kurgu gibi gelse de yakın gelecekte bunların da uygulanması bekleniyor. Bugün nanoteknoloji yatırımları 10 milyar dolar düzeyinde. Bunun 2012’de 1 trilyon dolara ulaşması bekleniyor. Böylesine gelişme potansiyeli yüksek bir alan nanoteknoloji, dolayısıyla nanotıp. (*)Dr.; [email protected] Kaynaklar 1. Freitas RA. Nanomedicine. Volume I. Basic capabilities. Landes Bioscience, Georgetown, 1999. http://www.nanomedicine.com. 2. Freitas RA. The future of nanofabrication and molecular scale devices in nanomedicine, 2002. http://www.zyvex.com. 3. Mulder WJ, vd. Lipidbased nanoparticles for contrast – enhanced MRI and molecular imaging. NMR Biomed 2006; 19: 142164. 4. Merkle RC. Nanotechnology and medicine. http://www.zyvex.com/nanotech. 5. Deaconu C. Nanotechnology in medicine, 2001. http://www.geocities.com/cosdeaconu/nanomed.html. 6. Hardman R. A toxicologic review of quantum dots: toxicology depends on physicochemical and environmental factors. Environ Health Perspect 2006; 114: 165172. "Y NANOTIP VE HASTALIKLARIN TANISI Kuşkusuz, nanotıbbın hastalıkların tanısında sağlayacağı yarar büyük. Yirminci yüzyılın en büyük buluşlarından biri olan ve bir DNA parçasının binlerce kat çoğaltılmasına imkan veren Polimeraz Zincir Reaksiyonu (PCR), günümüzde bazı bakteriyel ve viral enfeksiyonların, kalıtsal hastalıkların tanı çalışmalarında bir ön işlem olarak kullanılmakla birlikte, çok yaygınlık kazanamamıştır. (PCR tekniğini 1985’te bulan K. B. Mullis, 1993’te bu buluşu nedeniyle Nobel Kimya Ödülü’nü almıştır.) Yakın gelecekte nanoparçacıklar kullanılarak, PCR işlemine gerek kalmaksızın DNA ve RNA moleküllerinin varlığı saptanabilecektir. Kanser, kalp damar hastalıkları, Alzheimer hastalığı vb. hastalıklarda kan dolaşımına özel bazı proteinler salıverilmektedir. Bu proteinlerin erken saptanması, hastalıkların tedavisine erken başlanmasını getirecektir. Nanoparçacıklar yardımıyla bu proteinlerin günümüzde kullanılan immünokimyasal tekniklere göre çok daha erken saptan ENFARKTÜSE KARŞI UYGULAMA Nanotıp uygulamaları ile inme ve miyokard infarktüsünün önlenmesi de mümkün. Bunun için oluşan pıhtıları uzaklaştıracak nanorobotların geliştirilmesi amaçlanıyor. Bu nanorobotların risk altındaki hastalara önceden verilerek inmeye ve infarktüse karşı korunmaları düşünülüyor. Dolaşım bozukluğu olan hastalarda, normal alyuvarlardan 1000 kat daha etkin oksijen taşıma kapasitesine sahip nanoteknoloji ürünü yapay alyuvarların geliştirilerek uygulanması; hücrenin enerji santralı olan mitokondrilerin üretilmesi; hücre tamir mekanizmalarının sağlanması; hatta yapay hücrelerin üretilerek uygulanması mümkün görülüyor. Bu uygulamalarda belki de en büyük engel, bağışıklık sistemimize nanoteknoloji ürünlerini kabul ettirebilmek. Ayrıca, henüz insan sağlığı ve çevre için getireceği riskler tam bilinmiyor. Nanoteknoloji ürünlerinin çoğu ağır metaller ve karbon, titanyum, kadmiyum ve galyum gibi potansiyel olarak toksik elementler içeriyor. Bu nedenle, nanotıp söz988/13 25 Şubat 2006 NANO VE GÖRÜNTÜLEME Nanotıp görüntüleme alanında da yenilikler getiriyor. Bu amaçla nanomakineler geliştiriliyor. Bu nanomakinelerin belli hedeflere bağlandığında vereceği sinyaller izlenerek küçük hücre gruplarının bile belirlenebileceği düşünülüyor. Böylece kanser hücrelerinin daha metastaz yapmadan önce saptanabilmesi mümkün. Bu teknikler, şu anda kullanılan görüntüleme yöntemlerinden yüzlerce kat daha duyarlı. Görüntüleme alanında kuantum noktacıkları da kullanılabilecek. Bunlar minik, 2 100 nm çapında, yarı iletken nanoparçacıklar. Kendilerine has optik ve elektriksel özellikleri var. Büyüklüklerine göre farklı renklerde ışık yayabiliyorlar. Özellikle kızıl ötesi bölgede ışıma yapabiliyorlar. Kuantum noktacıklarına biyoaktif moleküller (örneğin antikorlar) bağlanarak tümör hücrelerine yönlendiriliyorlar ve böylece tümörün yeri ve büyüklüğü saptanabiliyor. MOLEKÜL BÜYÜKLÜKLERİ İnsan vücudunda hücrelerde yer alan biyolojik moleküllerin büyüklüğü 100 nm’yi geçmiyor. Örneğin bir su molekülü 0.1 nm, 6 karbonlu bir glükoz molekülü 1 nm, antikorlar yaklaşık 10 nm boyutlarındadır. Nanotıbbın esin kaynağı da işte bu canlı vücudunda bulunan nanomoleküller (örneğin enzimler, iyon pompaları, taşıyıcılar, DNA, RNA, antikorlar vb.) Yirminci yüzyıl bu biyolojik nanomoleküllerin yapısının öğrenildiği yüzyıl oldu. Bu bilgiler nanotıbbın doğuşunu hazırladı. Nanotıp uygulamaları amacıyla bugün çeşitli nanoparçacıklar geliştirilmiş durumda. Bu nanoparçacıkların lipozom, dendrimer, altın nanokürecikleri, fulleren ve kuan tum noktacıkları adı verilen türleri var. Bunları gözümüzde nanometre küçüklüğünde, polimer yapıda kürecikler olarak canlandırabiliriz. HÜCRE İNTİHARINA TEŞVİK Tedavide başka bir uygulama, nanoparçacıkların içine çok düşük düzeyde radyoaktivite gösteren atomlar yerleştirmek. Örneğin içinde aktinyum225 atomu taşıyan ve tümör hücrelerine karşı antikor ile kaplanmış nanoparçacıklar vücuda verildiklerinde, kanser hücrelerine girerek taşıdıkları radyoaktif atom sayesinde hücreyi parçalayabiliyorlar. Üstelik, bu sırada uygulanan düşük doz radyoaktivite sağlam dokulara zarar vermiyor. Bu tedavi şekli, kanser dışında, virüslere karşı da çok etkili görülüyor. Ancak bu kez virüs nanoparçacık içine alınarak imha ediliyor. Kansere karşı başka bir nanotıp uygulaması, kanser hücreleri için apoptozis denilen hücre intiharının teşvik edilmesi. 988/12 25 Şubat 2006