FeyyazAdatepe
Misafir Editör
Nanoteknoloji, isim olarak “nano” ve “teknoloji” kelimelerinin birleşiminden oluşmaktadır. Teknoloji kelimesine günlük hayatımızdan aşinayız ama nano sözcüğü günlük hayatta çok karşılaştığımız bir sözcük değil. Öncelikle “nano” ne demek ve iki kelimenin birleşimi “nanoteknoloji” neyi ifade ediyor bunu tartışacağız. Sonra da nanoteknolojinin doğuş hikayesinden ve temellerinden bahsedeceğiz.
Nano, başına eklendiği birimlerin trilyonda birini ifade eder. Yani nanometre dediğimizde, 1 metrenin trilyonda birini düşünmek zorundayız. Nano kelimesini yanına eklendiği birimleri 109 küçültmesinin yanında ifade ettiği durum aslında çok küçük olmasıdır. Örneğin, bir bilyenin dünyaya oranını düşünün. Bunun ne kadar küçük bir oran olduğunu düşünebiliyor musunuz? Bir nanometrenin metreye oranı, bilyenin dünyayla oranıyla neredeyse aynıdır. Hidrojen atomunun çapı yaklaşık 1 Angstrom yani 0,1 nanometredir. En büyük atomun yarıçapı da 0,25 nanometre civarındadır. Ayrıca, bir hücre zarının 12 nanometre olduğunu düşündüğümüzde nanoteknolojinin ne denli küçük, neredeyse atomik boyutlarla ilgilenen bir bilim dalı olduğunu görüyoruz. Madde nedir sorusu nanoteknoloji ile başka bir anlam kazanıyor.
Yukarıdaki resimde Chicago’daki bir gökdelen gösteriliyor. Gökdelenin yüksekliğini bir saç telinin çapı (kalınlığı) olarak alırsanız, resmin altındaki kırmızı nokta saç teline göre 1 nanometrenin büyüklüğünü gösteriyor. Nanometre gerçekten çok küçük bir uzunluk.
Teknoloji ise, bilinen veya geliştirilen yöntemleri ve bilgileri kullanarak insan hayatını kolaylaştırma veya iyileştirme amacıyla “yararlı” ürünler üretme sürecidir. Akıllı telefonlar bir teknoloji ürünü olduğu gibi, masalar ve sandalyeler de belirli bir maddenin bilgi ve yöntemle harmanlanmış halidir, dolayısıyla teknolojinin ürünleridir.
Nanoteknolojinin amacı maddeyi atomik, moleküler ve supramoleküler seviyede kontrol etmektir. Var olan teknolojileri geliştirerek boyutlarını küçültebildiği için kapsadığı alan geniştir. Bilimin olduğu hemen her sektörde; sağlık, sanayi, elektronik, biyomalzeme, enerji ve daha birçok alanda nanoteknoloji çalışmalarını görebiliriz. Örneğin, nanobilim ile sağlık sektöründe kanser hastalarının kanserli hücrelerini tedavi etmek amacıyla vücuda mikroskobik boyutta robotları alıp hücreleri tedavi etmeleri mümkün olabilir. Bu konuda en az on yıldır yoğun araştırmalar yapılmaktadır.
Yukarıdaki resimde alyuvarlara bile ulaşıp onları kontrol edebileceği düşünülen nanorobotların konsepti gösteriliyor. Henüz bu nanobotları üretemedik ama bu hiç üretemeyeceğimiz anlamına gelimiyor.
Örneğin, Mortensen ve arkadaşları 2007 yılında, akyuvarların bir türü olan T hücrelerine bor karbür nanoparçacıklarını yüklemişler. Bor karbürü nanoparçacık haline getirmek için günlerce tungstenden yapılmış özel değirmenlerde öğütmüşler. Sonra bu T hücrelerini, içinde kanserli doku bulunan bir petri kabına koymuşlar. T hücrelerinin özelliği yalnızca kanserli hücrelere saldırmaları. Sonra kanserli dokuyu nötron ışımasına tabi tutmuşlar. Nötronla etkileşen bor, çekirdek tepkimesi sonucu lityuma dönüşürken tam olarak bir hücreyi yok edecek kadar enerji açığa çıkarmış. Bor yalnızca kanserli hücrelere gönderildiği için, yalnızca kanserli hücreleri öldürmeyi başarmışlar. Kemoterapinin ve radyoterapinin en büyük sorunu sağlıklı hücrelere de zarar veriyor olması. Bu teknoloji insanlarda kullanılmaya başlanırsa, kanser tedavisinde çok büyük ilerleme sağlanabilir. Öte yandan, böyle ilaçların insanlar üzerinde denenmesinin izninin alınması on yılları buluyor. Ayrıca beden dışında işe yarayan ilaçların bir çoğu canlı insan vücuduna verildiğinde aynı etkiyi göstermeyebiliyor ya da beklenmedik yan etkileri olabiliyor.
Bu araştırmanın önemli bir başka sorunu da gereken enerjiye sahip nötronları nereden bulacağımız sorusu. Yüklü bir parçacık olsaydı, proton ya da elektron gibi, işimiz daha kolay olabilirdi. Ama nötronların belirli bir enerjiye ulaşana kadar hızlandırılması gerekiyor. Yüksüz bir nötronu nasıl hızlandırırsınız? (Cevabı milyon dolar kazandırabilir size. Peki yüklü parçacıkları nasıl hızlandırırsınız? Bunun cevabı da üniversite sınavını kazandirabilir.) İstenen enerjideki nötronlar yalnızca doğal olarak oluşan ya da kontrollü gerçekleştirilen çekirdek tepkimelerinden elde edilebiliyor. Bu nedenle ya hastaları nükleer reaktörlere götürmek gerekiyor, ya da hastanelere nükleer enerji reaktörleri inşa etmek gerekiyor. İkisi de pratikte sorunlara yol açacak gibi görünüyor. Yine de başlangıç için bu ekip 10 milyon dolar fon bulabilmiş.
Gu ve arkadaşları 2013 yılında nanoyapıların ve nanoparçacıkların kemik kanseri türlerinde kemik dokusunun yeniden yapılmasını sağlamak için nanoyapıların iskele olarak kullanıldığını anlatıyor. Tıpkı inşaatlardaki iskeleler gibi, nanoparçacıklar kemik dokusu oluşana kadar bünyeye destek oluyor. Ayrıca gen terapisinde de DNA ve RNA’yı hücrelerin özel bölgelerine ileten nanoparçacıklardan bahsediliyor.
Sağlığın dışında inşaat ve tekstil gibi alanlarda da nanoteknoloji kullanılıyor. Araştırmalar kendi kendini güneş ışığıyla temizleyen dış cephe boyalarının üretilmesini sağladı. Şimdi de kıyafetler içerisindeki mikroçipler sayesinde leke tutmayacak, kendi kendini temizleyecek kumaşlar üzerinde çalışılıyor.
Nano, başına eklendiği birimlerin trilyonda birini ifade eder. Yani nanometre dediğimizde, 1 metrenin trilyonda birini düşünmek zorundayız. Nano kelimesini yanına eklendiği birimleri 109 küçültmesinin yanında ifade ettiği durum aslında çok küçük olmasıdır. Örneğin, bir bilyenin dünyaya oranını düşünün. Bunun ne kadar küçük bir oran olduğunu düşünebiliyor musunuz? Bir nanometrenin metreye oranı, bilyenin dünyayla oranıyla neredeyse aynıdır. Hidrojen atomunun çapı yaklaşık 1 Angstrom yani 0,1 nanometredir. En büyük atomun yarıçapı da 0,25 nanometre civarındadır. Ayrıca, bir hücre zarının 12 nanometre olduğunu düşündüğümüzde nanoteknolojinin ne denli küçük, neredeyse atomik boyutlarla ilgilenen bir bilim dalı olduğunu görüyoruz. Madde nedir sorusu nanoteknoloji ile başka bir anlam kazanıyor.
Yukarıdaki resimde Chicago’daki bir gökdelen gösteriliyor. Gökdelenin yüksekliğini bir saç telinin çapı (kalınlığı) olarak alırsanız, resmin altındaki kırmızı nokta saç teline göre 1 nanometrenin büyüklüğünü gösteriyor. Nanometre gerçekten çok küçük bir uzunluk.
Teknoloji ise, bilinen veya geliştirilen yöntemleri ve bilgileri kullanarak insan hayatını kolaylaştırma veya iyileştirme amacıyla “yararlı” ürünler üretme sürecidir. Akıllı telefonlar bir teknoloji ürünü olduğu gibi, masalar ve sandalyeler de belirli bir maddenin bilgi ve yöntemle harmanlanmış halidir, dolayısıyla teknolojinin ürünleridir.
Nanoteknolojinin amacı maddeyi atomik, moleküler ve supramoleküler seviyede kontrol etmektir. Var olan teknolojileri geliştirerek boyutlarını küçültebildiği için kapsadığı alan geniştir. Bilimin olduğu hemen her sektörde; sağlık, sanayi, elektronik, biyomalzeme, enerji ve daha birçok alanda nanoteknoloji çalışmalarını görebiliriz. Örneğin, nanobilim ile sağlık sektöründe kanser hastalarının kanserli hücrelerini tedavi etmek amacıyla vücuda mikroskobik boyutta robotları alıp hücreleri tedavi etmeleri mümkün olabilir. Bu konuda en az on yıldır yoğun araştırmalar yapılmaktadır.
Yukarıdaki resimde alyuvarlara bile ulaşıp onları kontrol edebileceği düşünülen nanorobotların konsepti gösteriliyor. Henüz bu nanobotları üretemedik ama bu hiç üretemeyeceğimiz anlamına gelimiyor.
Örneğin, Mortensen ve arkadaşları 2007 yılında, akyuvarların bir türü olan T hücrelerine bor karbür nanoparçacıklarını yüklemişler. Bor karbürü nanoparçacık haline getirmek için günlerce tungstenden yapılmış özel değirmenlerde öğütmüşler. Sonra bu T hücrelerini, içinde kanserli doku bulunan bir petri kabına koymuşlar. T hücrelerinin özelliği yalnızca kanserli hücrelere saldırmaları. Sonra kanserli dokuyu nötron ışımasına tabi tutmuşlar. Nötronla etkileşen bor, çekirdek tepkimesi sonucu lityuma dönüşürken tam olarak bir hücreyi yok edecek kadar enerji açığa çıkarmış. Bor yalnızca kanserli hücrelere gönderildiği için, yalnızca kanserli hücreleri öldürmeyi başarmışlar. Kemoterapinin ve radyoterapinin en büyük sorunu sağlıklı hücrelere de zarar veriyor olması. Bu teknoloji insanlarda kullanılmaya başlanırsa, kanser tedavisinde çok büyük ilerleme sağlanabilir. Öte yandan, böyle ilaçların insanlar üzerinde denenmesinin izninin alınması on yılları buluyor. Ayrıca beden dışında işe yarayan ilaçların bir çoğu canlı insan vücuduna verildiğinde aynı etkiyi göstermeyebiliyor ya da beklenmedik yan etkileri olabiliyor.
Bu araştırmanın önemli bir başka sorunu da gereken enerjiye sahip nötronları nereden bulacağımız sorusu. Yüklü bir parçacık olsaydı, proton ya da elektron gibi, işimiz daha kolay olabilirdi. Ama nötronların belirli bir enerjiye ulaşana kadar hızlandırılması gerekiyor. Yüksüz bir nötronu nasıl hızlandırırsınız? (Cevabı milyon dolar kazandırabilir size. Peki yüklü parçacıkları nasıl hızlandırırsınız? Bunun cevabı da üniversite sınavını kazandirabilir.) İstenen enerjideki nötronlar yalnızca doğal olarak oluşan ya da kontrollü gerçekleştirilen çekirdek tepkimelerinden elde edilebiliyor. Bu nedenle ya hastaları nükleer reaktörlere götürmek gerekiyor, ya da hastanelere nükleer enerji reaktörleri inşa etmek gerekiyor. İkisi de pratikte sorunlara yol açacak gibi görünüyor. Yine de başlangıç için bu ekip 10 milyon dolar fon bulabilmiş.
Gu ve arkadaşları 2013 yılında nanoyapıların ve nanoparçacıkların kemik kanseri türlerinde kemik dokusunun yeniden yapılmasını sağlamak için nanoyapıların iskele olarak kullanıldığını anlatıyor. Tıpkı inşaatlardaki iskeleler gibi, nanoparçacıklar kemik dokusu oluşana kadar bünyeye destek oluyor. Ayrıca gen terapisinde de DNA ve RNA’yı hücrelerin özel bölgelerine ileten nanoparçacıklardan bahsediliyor.
Sağlığın dışında inşaat ve tekstil gibi alanlarda da nanoteknoloji kullanılıyor. Araştırmalar kendi kendini güneş ışığıyla temizleyen dış cephe boyalarının üretilmesini sağladı. Şimdi de kıyafetler içerisindeki mikroçipler sayesinde leke tutmayacak, kendi kendini temizleyecek kumaşlar üzerinde çalışılıyor.
