Biyo-arayüzler; organik yapılarla temas hâlinde olan malzemeler ya da cihazlardır. Son zamanlarda üzerine yoğunlaşılan çalışmalarla birlikte kullanım amaçları fazlalaştı. Hücresel yapıların makro ve moleküler yapıda incelenmesinde, kanser tedavilerinde ve bazı tıp alanındaki uygulamalarda kullanılıyor.
Profesör Doktor Sedat Nazımoğlu liderliğinde; Koç Üniversitesi’nden elektrik-elektronik bölümü öğrencileri, malzeme bilimciler ve doktorlar çalışma yürüttüler. Dünyada ilk kez sentezlenen yeni tip nanokristalin, biyo-arayüzlerde kullanılabileceği keşfedildi.
Sinir hücrelerini uyarmanın ne gibi bir faydası var?
Yeni tip nanokristaller kullanılarak tasarlanan organik polimer tabanlı optoelektronik biyo-arayüzler, primer hipokampal sinir hücrelerini uyarmayı başardı. Bu cihazlar Parkinson hastalığı veya şizofreni gibi sinirlerden kaynaklanan hastalıkların araştırılmasında kullanılabilirler. Sinir hücrelerinin deformasyonundan kaynaklanan pek çok rahatsızlık bu cihazlar sayesinde çözümlenebilir.
Nasıl işliyor?
Nanokristaller, birçok farklı dizayna entegre olabilirler. Bunun olmasının sebebi ise elektron-delik çiftlerinin düzgünce ayrılabilmesi ve cihaz üzerinde oluşacak olan elektronik alanın var olabilmesi. Cihaz ışıkla aydınlatıldığında; içinde barındırdığı foto-aktif maddelerle ışığı absorbe ederek foton enerjisiyle elektron-delik çiftleri oluşur. Bu çiftler cihazdaki diğer katmanlara doğru difüzyon ile ayrılır. Ayrılan elektron ile delikler arasındaki negatif-pozitif yük farkından dolayı elektrik alanı oluşur.
Elektrik alan, çevresinde yer alan hücresel sıvıdaki elektrik yüklü iyon dengesinin değişmesine yol açar. Kalsiyum (Ca), Potasyum (K) ve Sodyum (Na) gibi iyonların; hücre ile çevresindeki sıvı oranının değişmesine neden olur. Böylelikle sinir hücreleri aktif hâle getirilebilir.
Makalenin yazarı Mertcan Han, “Yaptığımız çalışmanın en önemli çıktısı farklı tip nano-kristallerin de biyo-arayüzler için kullanılabileceğini göstermiş olmaktır. Polimer teknolojisi ve malzeme bilimindeki ilerlemelerle birlikte, farklı renkte ışıklar ile çalışabilecek ve etkili şekilde sinirsel uyarım yapılar geliştirmek mümkün hale gelecek. Dizayn ettiğimiz biyo-arayüz mavi ışık altında yaptığımız uyarım ile primer sinir hücreleri üzerinde başarılı şekilde çalışmış ve sinirsel aktivasyonu gerçekleştirmiştir. Bu tarz yapılar Parkinson ve Şizofreni gibi sinirsel hastalıkların araştırılmasında kullanılabileceği gibi çeşitli göz hastalıklarına karsı hayat kalitesini artırılacak teknolojilerin ulaşılabilir hale gelmesinde de rol oynayacaktır.” şeklinde açıklamada bulundu.
Bu çalışmayla birlikte, nanoteknolojinin yardımlaştığı dalların arttığı söylenebilir. Tıp ve elektroniğin de birleşmesiyle sağlık alanında ilgi çekici gelişmelere sebep olan bu çalışma, ilerleyen zamanlarda daha da geliştirilecektir.
İlk yayınlanma: 10 Mart 2021
Güncellenme: 15 Mayıs 2024
