Page 1

Kimya Dergisi

İNOVATİF Kimya Dergisi YIL:5 SAYI:52 KASIM 2017

SONBAHARIN ARDINDAKİ KİMYA


EKİBİMİZ YAVUZ SELİM KART PELİN TANTOĞLU HATİLE MOUMİNTSA BEGÜM MENEVŞE EBRU APAYDIN TUĞBA NUR AKBABA ÖZNUR ÇALIŞKAN GÜLŞAH TİRENG ÖZGENUR GERİDÖNMEZ CANAN AYVAT RÜYA ATLIBATUR ORHUN KARAKUŞ MERVE ÇÖPLÜ SILA SÖZMEN HACER DEMİR GÜLENZAR BELLİKAN MERVE GÜL RESMİYE ÇAKAR NURSELİ GÖRENER MİNE EMİRAL MEHMET TOLGA GARİP ECE AKYOL BUSE ÇAKMAK ÖZGE ERGÜR NAİM GÜNEŞ KÜBRA KILIÇ AYÇA BİLİCİ MELİS YAĞMUR AKGÜNLÜ ZELİŞ GİRGİN RABİYE BAŞTÜRK ZEYNEP ÇUHADAROĞLU NESLİHAN YEŞİLYURT ELİF AYTAN ÖMER AKSU TUTKU KARTAL HAZAL ÖZTAN EBRU DOĞUKAN SİMGE KOSTİK KÜBRA NİHAL AKKAYA PETEK AKSUNGUR MELAHAT BOZKUŞ YAĞMUR ÇELEBİ SUDE ÖZÇELİK LEYLA YEŞİLÇINAR HATİCE KÜBRA ÇETİNKAYA HALE MANTI ELİF GÜL DUYGU VONAL DİLARA AKMAN CANAN MOLLA AYŞEGÜL KAVRUL RABİA ÖNEN ÖZGE ALPTOĞA NAZ KARADENİZ CEREN ÇELİK BEYZA AKTAŞ SÜMEYYE HASANOĞLU KÜBRA ÇELEN SELİN DUYGU YÜCELEN ZÜLBİYE KILIÇ FAHRİYE ÇELEN DENİZ IŞINSU AVŞAR ELİF KULA BAŞAK SULTAN DOĞAN ALİ ERAYDIN NUR HİLAL OLGUN MELİS KIRARSLAN NERGİS GÜNAY MEHDİ KOŞACA

DERGİYİ OKUMADAN ÖNCE İnovatif Kimya Dergisi yazılarını herhangi bir makalenizde veya yazınızda kullanmak için yazısını aldığınız kişiye mail atarak haber vermek, kullanmış olduğunuz yazıların kaynağını ise dergi olarak belirtmek durumundasınız. Dergide yazılan yazıların sorumluluğu birinci derece yazara aittir. Bu konu hakkında bir sorun yaşıyorsanız ilk olarak yazara ulaşmalısınız. Dergide yer alan bilgileri kullanarak başınıza gelebilecek felaketlerden ya da işlerden dergi sorumlu değildir. Dergimizde yayınlanmasını istediğiniz yazıları info@inovatifkimyadergisi.com mail adresine göndermelisiniz. Gönderdiğiniz yazılarda bir eksiklik var ise editör tarafından incelenecektir. Eksik kısımları var ise size geri dönüş yapılacaktır. Dergi ekibi gönüllü kişilerden oluşmuştur. Dergi ilk kurulduğu andan beri böyle ilerlemiştir. Dergi ekibinde olan herkes bu kuralı kabul etmiş sayılır. Gelen kişilere en başta bu kural söylenir. Görevini yapmayan, dergide anlaşmazlık çıkaran, huzur bozan kişiler ekipten çıkarılır. Siz de bu ekip içinde yer almak istiyorsanız web sitemiz üzerinden kuralları okuyarak başvurabilirsiniz. Dergiyi okuyanlar ve dergi ekibi bu kuralları kabul etmiş sayılırlar. İNOVATİF KİMYA DERGİSİ

REKLAM VERMEK İÇİN reklam@inovatifkimyadergisi.com adresinden web site ve e-dergi için fiyat teklifi alabilirsiniz.

http://www.inovatifkimyadergisi.com https://www.facebook.com/InovatifKimyaDergisi https://twitter.com/InovatifKimya https://instagram.com/inovatifkimyadergisi https://www.linkedin.com/in/inovatif-kimya-dergisi-00629484/


AKILLI POLİMERLER

7

NİKOTİN İÇEREN ELEKTRONİK SİGARALAR ARTERİYEL SERTLİK NABIZ VE KAN BASINCINI ARTTIRIYOR

12

BİLİMDE ÇIĞIR AÇAN SİSTEM: CRISPR

14

JAPON BİLİM İNSANLARI TAVUK YUMURTASININ İÇİNDE İLAÇ ÜRETİYOR!

17

ATOM BOMBASI

18

ÇİNLİ ARAŞTIRMACILAR SÜPER ESNEK BİR PİL GELİŞTİRDİLER

26

ICP-OES

27


MALATYALI KİMYA PROFESÖRLERİ IŞIKTA DONAN DOKU YAPIŞTIRICISI ÜRETTİ

30

SONBAHARIN ARDINDAKİ KİMYA

32

ODTÜ’DE KANSERİ HIZLI TEŞHİS EDEBİLENÇİP GELİŞTİRİLDİ

35

KARSİNOJEN KİMYASALLARIN İNSANLAR 37 ÜZERİNDEKİ KANSER DEFEKTİ

YTÜ’LÜLERDEN KİMYADA BİRİNCİLİK

40

GÜNÜMÜZÜN VAZGEÇİLMEZİ BOR

42

TÜRK ARAŞTIRMACILAR BOR'DAN YENİ BİR ENERJİ KAYNAĞI ÜRETTİ

45


ENZİM İNHİBİSYONU TEMELLİ BİYOSENSÖRLER

47

ANTEP FISTIĞININ KABUĞU İÇİN İLAÇ ÇALIŞMASI

52


REKLAM İÇİN REKLAM VERMEK İÇİN DOĞRU YERDESİNİZ reklam@inovatifkimyadergisi.com


AKILLI POLİMERLER Akıllı Polimer Nedir? Akıllı polimerler; hidrofilik yapıdan hidrofobik mikro yapıya hızlı ve geri dönüşümlü geçen makromoleküllerdir. Bu geçişler yerel çevredeki

küçük değişiklikler (örneğin; sıcaklıktaki hafif değişiklikler, pH, iyonik güç gibi belirli maddelerin derişimi) ile tetiklenir. (1)

Akıllı Polimer Türleri Sıcaklığa Duyarlı Polimerler: Sıcaklığa duyarlı polimerler, düşük kritik çözünme sıcaklığı(LCST) veya yüksek kritik çözünme sıcaklığı(UCST) davranışlarına göre sıcaklık arttırıldığında tek fazlıdan iki fazlıya veya zıt durumda iki fazlıdan tek fazlıya geçiş yapabilir. Düşük kritik çözelti sıcaklık polimerleri oldukça iyi araştırılırken üst kritik çözelti sıcaklık polimerleri seyrektir. En bilinen düşük çözelti polimerleri; poli(N-sübstitüent-akrilamid),

poli(vinil amid) ve poli(oligoetilen glikol (met) akrilat) aileleridir. Ancak, makromoleküllerde uygun hidrofilik-hidrofobik denge varsa, bir çok polimer düşük kritik çözelti sıcaklığı’nda davranabilir. Ayrıca; poli(vinil eter), poli(2-oksazolin) ve poli(fosfoester) sıcaklığa duyarlı davranış gösterir. (2)

Poli(2-oksazolin)[ commons.wikimedia.org sitesinden alınmıştır.]

7


pH Duyarlı Polimerler pH’a duyarlı polimerler, beslediği zayıf asitleri (poliakrilik asit) veya poli(metakrilik asit) veya polibazik (poli-N-dimetil aminoetil metakrilat), poli(etil pirolidin metakrilat) yapısını yarılayıp bunları bir fonksiyon olarak protonlaştığı veya

deprotonlaştığı görülür. İlaç dağıtım sistemleri, gen taşıyıcıları veya glikoz sensörleri, akıllı polimerlerin bu türü için tanımlanmış çoklu uygulamalarının üç tanesidir. (3)

Işığa Duyarlı Polimerler Işığa duyarlı polimerler; konformasyon,polarite, amfifiliklik, yük, optik kiralite, konjugasyon vb. hafif bir uyarana tepki olarak geri dönüşümlü veya dönüşümsüz bir değişim geçirirler. Geri dönüştürülebilir kromoforlar veya geri dönüştürülebilir moleküler anahtarlar (örneğin; azobenzenler, spiropiran, diaril etan veya kumarin) ışık ışınlanmasını üzerine geri dönüştürülebilir izomerizasyona uğrar, geri dönüşümsüz kromoforlar polimerden ayrılırken ışığa maruz bırakıldıktan sonra

zincirlenir (örneğin; nitrobenzilfotolabille koruma grubu) veya iki türün (örneğin; 2-naftakinon-3metit) bağlanmasına indüklenen reaktivite neden olur. Hem moleküler değişimler hem de geri dönüşümsüz kromoforlar, ilaç dağıtım sistemleri, fonksiyonel mikromodeller, duyarlı hidrojeller, ışıkla bozunur malzemeler veya ışıkla değişebilen sıvı kristal elastomerler, çoklu uygulamalarda uygulanmıştır. (4)

Polimer Hidrojeller Polimer hidrojeller, yüksek seviye hidrasyon ve 3-boyutlu yapı, doğal dokuya benzediklerinden dolayı yeni biyomalzeme gelişiminde kilit rol oynar. Ancak hidrojellerin üstün performansına rağmen, onlar genellikle zayıf kontrol edilebilirliği, harekete geçirme ve duyarlı polimerler nedeniyle çeşitli sınırlamalara sahiptir. Hidrojellerin hazırlanmasında, akıllı polimerlerin kullanılmasının birçok avantajı vardır. Örneğin; manyetik olarak duyarlı polimer jeller ve elastomerler, yüksek esneklikte dağılmış manyetik nanopartiküllere dayanan polimerik

matrislerin karışımıdır. Manyetik alan, ısı oluşumu veya tükenme olmadan polimer matrisini deforme etmesi sebebiyle bu malzemeleri sensörler, mikro makinalar, enerji nakleden cihazlar, kontrollü salınım sistemleri veya yapay kaslar için ideal kılar. Bu malzemelerin geliştirilmesinde belirleyici adımlardan biri manyetik nanopartiküller ile jellerin birleştirilmesidir; ancak, hidrojellerin çapraz bağ düğümlerinden manyetik nanopartiküllere geçildiğinde bu problemin üstesinden gelinmiştir. (5)

Kontrollü İlaç Salınımı

8


Enzim Duyarlı Polimerler Makroskopik geçişler, biyolojik malzemelerde etkileşimlere sebep olabilir, ayrıca biyolojik olarak etkileşimli polimerler olarak adlandırılır. Bu malzemeler uyarıldığında, malzeme özelliklerinde yerel veya yığın değişikliklere sebep olan biyomoleküller için reseptörleri (almaç) birleştirir. Bu malzemeler, yapay malzemelerin entegrasyonunda biyolojik varlıklarla birleştirilmesi, doğal olarak kontrol edilen spesifik biyolojik proseslere sahip

polimer özellikleri, ya enzimlerin dışa-vurum düzeylerini ya da kofaktörlerin mevcudiyetini düzenleyen önemli bir ilerleme olduğunu göstermektedir. Enzim duyarlı polimerler, ayrıca geri dönüştürülebilir ve uyarana dinamik yanıtlar verebilir, böylece hücre destekleri, enjekte edilebilir yapı isteketleri veya ilaç salınım sistemleri gibi yeni biyomalzemelerin formülasyonunda büyük ilgi duyulur. (6)

Şekil Hafızalı Polimerler Şekil hafızalı polimerler, malzeme bilimi içinde, kolay işlenebilirliği ve şekil hafızalı metaller ve seramikler ile karşılaştırıldığında daha düşük maliyetli olması sebebiyle en aktif alanlardan biridir. Bu tür akıllı polimerler, bir dış uyarıcı ile uyarıldıkları zaman önceden belirlenmiş şekillerini geri kazanma yeteneğine sahiptir. Şekil hafıza etkisi için polimerin sabit bir ağ yapı ve geri dönüşüm geçişi olmak üzere iki ön şartı vardır. Sabit ağ yapı, orijinal şeklinden sorumludur ve geri dönüşümlü geçiş, kristalleşme/erime geçişi, sıvı kristal anizotropik/ izotropik geçişi, geri dönüşümlü molekül çapraz bağ (fotodimerizasyon, Diels-Alder reaksiyon, merkapto gruplarının oksidasyon/redoks reaksiyonu gibi) ve süpermoleküler ilişki/ayrılma (hidrojen bağları, kendiliğinden bağlanan metal-ligand* koordinasyonu ve β-siklodekstrin gibi) olabilecek geçici şekli

düzeltebilecek geçiştir. Geri dönüşümlü geçişlere ek olarak, zincir hareketlerini değiştiren diğer uyarıcılar da (ışık, pH, nem, elektrik alan, manyetik alan, basınç vb. gibi) şekil hafıza etkisini tetikleyebilir. Şekil hafızalı polimerler geniş, geri kazanılabilir gerilimlere izin verir; ancak, normal olarak zayıf mekanik özellik gösterirler ve yüksek şekil-geri kazanım streslerini desteklemezler. Sonuç olarak, takviyeli özelliklere sahip şekil hafızalı kompozitlerin geliştirilmesinde büyük etkiler yapılmaktadır. Şekil hafızalı polimerler sağlık, havacılık, tekstil, mühendislik, mikro flüoresanlar, litografi ve ev eşyalarında çok sayıda gerçek ve potansiyel uygulamalarda mevcuttur.[*ligand: merkezi bir metale bağlanan bir atom, iyon veya moleküldür.] (7)

9


Kendini İyileştirici Polimerler Kendini iyileştiren mekanizmalar; dıştan gelen (iyileştirici bileşik, kapsüller, lifler veya nano tarayıcılarda polimer matrisinden yalıtılmıştır) veya içten gelen (polimer zincir hareketliliği geçici olarak artar ve hasarlı alandan akar) olabilir ve bu

mekanizmalar, yapısal bütünlük, yüzey estetiği, elektrik iletkenliği, hidrofobiklik ve hidrofiliklik, mekanik özellikler vb. gibi değişim özelliklerinden sorumludur. (8)

Akıllı Polimerlerin Kullanım Alanları Akıllı polimerler, günümüz teknolojisinde çeşitli alanlarda kullanılmaktadır. Bunlardan bazıları; sıcaklığı bu sıcaklığın altına düştüğünde malzeme 1. Mimarlık: Bina cephelerinin tasarlanıp inşa termostat görevi görür ve depoladığı ısıyı iç ortama edilmesinde sıcaklık farkını algılayıp bu farka verir. Bu faz değişiminden dolayı, dış cephenin göre gelişim göstermesi sebebiyle akıllı polimerik saydamlığı da değişmektedir. malzemeler kullanılmaktadır. Kullanılan akıllı o malzemenin faz dönüşümü 27 C’de başlar. İç ortam

Sıcaklık ayarı dışında, depreme karşı önlem almak amacıyla da kullanılmaktadır. Japon mimarisinde karşımıza çıkan bu durum, kullanılan malzeme

sayesinde gerek deprem gerekse çok şiddetli rüzgarlarda oluşan titreşim malzeme tarafından hissedilir ve absorblanır. [9]

10


2. Sağlık: Genellikle ilaç salınım sistemlerinde, yapay kas, glikoz sensörleri gibi alanlarda karşımıza çıkan bu malzeme şekli sağlık sektörünü büyük ölçüde etkilemiştir. Bu tarz polimerik malzemeler genellikle sıcaklık ve pH’a karşı duyarlıdır. Bu sayede en hassas değişikliklerde bile vücudun istenilen bölgelerinde bile istenilen değişiklikleri yerine getirebilmektedirler. [10] 3. Tekstil : Tekstil alanında kullanılan malzemeler genellikle şekil hafızalı polimerlerdir. Bir çok farklı özellikleri sayesinde günlük hayatı oldukça kolaylaştırırlar. Bunlara kısaca göz atmak gerekirse; • Vücut Sıcaklığını Düzenleyen Giysiler: Vücut sıcaklığını etkili bir şekilde düzenleyerek kullanan kişinin rahat etmesini sağlamaktadır. [11.1] Bu teknoloji ilk olarak NASA tarafından astronotların uzaydaki ani hava değişiminden etkilenmemesi için kullanılmıştır. Dowa Kasai Phoenix Kulesi • Görünmezlik Sağlayan Kamuflaj Giysileri: Malzeme etrafındaki elektro manyetik dalgalarına bükülerek kişilere görünmezlik katıyor. Kuantum gizemliliğinin Harry Potter filimin deki görünmezlik pereline çok benzediğini firma yetkilileri belirtiyor. Bu giysi genellikle askerlik alanında kullanılmaktadır.

• Temasa, Dokunulmaya Karşı Duyarlı Kumaşlar: Günümüz mobilleşme sürecinde insanların yanlarında taşıyacağı veya giyebileceği malzemelerin yaygınlaşması kaçınılmaz bir gerçektir. Bu durumda devraya bu tür malzemeler girmektedir. [11.3] • Nemi Algılayan Kumaşlar: Bu kumaşların üzerine herhangi bir sıvı temas ettiğinde gerekli merkezlere uyarı sinyalleri gönderir. Çok tabakalı bir kumaş Kaynaklar

yapıları vardır. İlk olarak sağlık sektörüne hizmet etmek için üretilmişlerdir. [11.4]

(1)Smart Polymers Book Applications in Biotechnology and Biomedicine- Edited by Igor Galaev Bo Mattiasson (2,3,4,5,6,7,8) Smart Polymers and Their Applications- Edited by Maria Rosa Aguilar and Juilo San Roman (9,10,11.1,11.3,11.4) prezi.com (11.2) www.bilim.org

Dilara Akman Polimer Mühendisi dilaraakman.da@gmail.com

11


NİKOTİN İÇEREN ELEKTRONİK SİGARALAR ARTERİYEL SERTLİK NABIZ VE KAN BASINCINI ARTTIRIYOR Son araştırma çalışması gösterdi ki nikotin içeren elektronik sigaraların vücuda ciddi etkileri var. Bu etkiler arteriyel sertliğin, nabzın ve kan basıncının artması gibi durumları içermekte. Ünlü Karolinska Enstitüsü’nden (Stockholm) , Dr. Magnus Lundback (MD, Ph.D) bu konuda fikrini belirtti. Çalışmanın lideri Lundback son yıllarda elektronik sigara kullanan kişi sayısında ciddi artışlar

olduğunu bu açıklamalarını Uluslararası Avrupa Solunum Kongresi’nde yaptı. Genelde insanlar elektronik sigaranın neredeyse zararsız olduğu görüşünde. İlginçtir ki, bu elektronik sigaralar zararı azalttıkları ve tütün içmeyi önledikleri vaatleriyle pazarlanıyor. Fakat, elektronik sigaraların güvenliği halen tartışma konusudur ve bazı örnekler sağlığa olumsuz etkilerini göstermektedir.

12


NCBI’ya göre; tütün içmek sistolik ya da diyastolik tansiyonu ve kalp hızını değiştirmekte. Kan damarlarının elastikliğini ve arteriyel sertliği etkilemekte. Bu değişimlerin sebebi nikotin olarak görülüyor. Şimdi e-sigaralar yanıcı sigaranın daha sağlıklı bir alternatifi olarak düşünülse de, bu düşünceyle ilgili tartışmalar var.

elektronik sigaraya kronik olarak maruz kalmak arteriyel sertliği kalıcı olarak arttırıyor.

Çalışmanın lideri Dr. Lundback ve iş arkadaşları 2016 yılındaki bu çalışmada 15 sağlıklı ve genç gönüllü ile çalıştı. Çalışmada yer alan bu gönüllüler aslında nadiren sigara içenlerdi. Ayda 10 sigara içiyorlardı ve çalışmadan daha önce elektronik sigara denememişlerdi.

Şüphesiz bu araştırmanın sonucu elektronik sigara konusunda dikkatli bir tutum sürdürülmesi gerekliliğini ortaya koymuştur. Bu sigaranın kullanıcıları potansiyel tehlikelerinin her daim farkında olmalıdır. Bu farkındalık elektronik sigarayı bırakmak ya da kullanmaya devam etmek konusunda yardımcı olacaktır.

Haberi Çeviren : Ece Akyol

Gönüllülerin 41% ‘i erkek, 59%’u kadın;yaş ortalaması 26 idi. Çalışmanın bir gününde nikotin içeren elektronik sigara,diğer gününde ise nikotin içermeyen elektronik sigara denediler. Araştırma ekibi öncelikle bu sigaralar içildikten sonra kalp atış hızını, arteriyel sertliği ve kan basıncını ölçtü. Araştırmacılar bu ölçümleri 2 ve 4 saat sonra tekrar aldılar. İlk 30 dakikalık ölçüm gösterdi ki nikotin içeren elektronik sigara arteriyel sertliği, kalp atış hızını ve kan basıncını arttırıyor. Fakat bu tür etkiler nikotin içermeyen elektronik sigara kullanıcıları arasında gözlemlenmedi. Dr. Lundback’e göre, arteriyel sertlik konvensiyonel sigaranın kullanımında da görülebilir. Kendisi ayrıca pasif ve aktif sigara içiciliğine kronik maruz kalmanın arteriyel sertliğin kalıcı artmasına neden olduğunu dahi belirtti. Bu şu anlama geliyor ki nikotin içeren

13


BİLİMDE ÇIĞIR AÇAN SİSTEM CRISPR 1992’de bakterilerin bağışıklık sistemini anlamaya çalışan bir grup bilim insanı tarafından keşfedilen bu sistem sayesinde genler düzenlenebiliyor ya da hasarlı olan bölgeler kesilerek genetik hastalıklar ortadan kaldırılabiliyor. Genomları düzenlemek için kullanılan bu teknolojinin göze çarpan başka bir önemli kısmı ise diğer yöntemlere göre daha ucuz ve hızlı olması.Peki bu yöntem kullanılarak insan ırkına zarar veren türler dünya üzerinden silinebilir mi? Ya da gelecekte süper insanlar yaratılabilir mi?Bu yöntem kendisiyle beraber bir çok etik sorununda kapılarını aralıyor.

geliştirilmiştir.Virüsler bakteriye bulaştığında DNA’ larını bakteriye enjekte ederler ve böylece bakterinin kromozomlarının arasına virüs DNA’ sı bulaşmış olur. Bakterilerin bağışıklık sistemi sayesinde,bakteriye ait olmayan virüs DNA’ sı Crıspr sistemiyle bakterinin kendi DNA’ sından kesilerek ayrılır ve bakteri DNA’ sını tamir eder.Böylece bakteri virüslere karşı kendini koruma altına alır.

Crıspr(Clustered Regular Interspace Short Palindromic Repeats)yani düzenli aralıklarla kümelenmiş kısa palindromik tekrarlar ifadesinin kısaltması.Palindromik ise DNA dizisinin her iki yönden de aynı okunması.Crıspr sistemi Cas9 proteni ve rehber RNA birleşiminden elde edilen yapıdır ve bu yöntem bakterilerin virüslere karşı oluşturduğu bağışıklık sisteminden esinlenerek

14


Peki bu yöntem bakteriler haricindeki diğer canlılara nasıl uyarlanır?

Eğer bir genoma Crıspr uygulamak istiyorsanız önce o DNA’ ya zarar verilmesi gerekiyor sonra DNA nın doğasında olan kendini yenileme süreci devreye girdiğinde, istenilen değişiklikler bu aralıkta yapılabiliyor.Bunun için öncelikle sistem, hedef DNA dizisini tanıyan bir rehber RNA ve kesimi yapacak olan Cas9 enzimine ihtiyaç duyuyor.Araştırmacı tarafından hazırlanılan hedef DNA bölgesini tanıyacak olan rehber RNA sayesinde Cas9 enzimi DNA daki doğru bölgeyi kesiyor ve DNA’ dan ayırıyor, sonrasında DNA’ nın kendini yenileme süreci başlıyor

iki şekilde DNA kendini yenileyebilir.İlk olarak DNA parçaları ya birbirlerine yamanma yoluyla uçuca tutturulur(bu Crıspr da pek tercih edilmez)ya da komşu olan DNA parçaları sadece kesilen yerdeki gen dizisi farklı olan yeni bir DNA ile birleştirilir. Böylece araştırmacı kişinin istediği DNA tasarlanmış olur.

CRISPR'in Kullanım Alanları Crıspr sistemi kullanılarak yapılan deneylere bakacak olursak içinde Jennifer Doudna’nın da bulunduğu bir grup araştırmacının siyah kürklü fareler üzerinde

yaptıkları deneylerde siyah kürkün oluşumunu tetikleyen gen Crıspr yöntemiyle değiştirilerek tüysüz fareler elde edilmiştir.

15


Akciğer kanserini tedavi etmek için Crıspr yöntemini kullanan Çinli birkaç araştırmacı bu yöntemi akciğer kanserli bir insanda denediler.Sichuan Üniversitesi onkologlarından Lu You ve ekibi akciğer kanseri olan bir hastadan aldıkları kandan bağışıklık hücrelerini ayırdılar ve Crıspr/Cas9 teknolojisini kullanarak PD-1 genini etkisizleştirdiler sonrasından kültüre alarak hücre sayısını artırdılar ve hastaya tekrar enjekte ettiler böylece geni değişen bağışıklık hüceleri kanser hücrelerine saldırarak hastalıkla savaşmaya çalışmış oldu.Hastanın durumunun iyiye

gittiğini söyleyen bilim insanları bu sistemi daha da geliştirmeye çalışıyorlar.Bilim insanlarının gelecek için beklentisi bu hastalığın tasarlanılan yeni bağışıklık hücreleri ile yenilmesi. Yine aynı yöntem orak hücre anemisi olarak bilinen hastalıkta da kullanılıp pozitif sonuçlar elde edilmiş. Orak hücre anemisinin oluşmasını sağlayan DNA’ daki farklılık Crıspr sistemiyle etkisiz hale getirilerek hastanın DNA’ sından çıkartılıyor.

CRISPR Sorunsuz Bir Sistem mi? Crıspr sisteminin en büyük sorunu her üretilen rehber RNA’ nın kendine özgün bölgeye gitmemesi. Artık bilim insanlarının yoğunlaştığı konu sorunsuz

çalışan ve daha özgün tanıma yapabilen rehber RNA’lar üretmek.

Kaynaklar https://www.ted.com/talks/jennifer_doudna_we_can_now_edit_our_dna_but_let_s_do_it_ wisely?language=tr https://www.ted.com/talks/ellen_jorgensen_what_you_need_to_know_about_crispr?language=tr https://cosmosmagazine.com/biology/what-crispr-and-what-does-it-mean-genetics https://www.nature.com/news/five-big-mysteries-about-crispr-s-origins-1.21294

Rabia Önen Kimyager onenrabia06@gmail.com

16


JAPON BİLİM İNSANLARI TAVUK YUMURTASININ İÇİNDE İLAÇ ÜRETİYOR! Japon araştırmacılar, tedavi masraflarını önemli ölçüde azaltmak için, kanser de dahil olmak üzere ciddi hastalıklarla savaşabilen ilaçları, yumurtasında genetik olarak içeren tavuk ürettiler. Yomiuri Shimbun’un İngilizce baskısında; bilim adamları tavukları yetiştirerek, güvenli bir şekilde “interferon beta” (skleroz ve hepatit de dahil olmak üzere birçok hastalığı tedavi etmek için kullanılan bir protein türü) üretebildiyse, ilaçların fiyatı önemli derecede düşebilir (şu an birkaç mikrogram için fiyatı 888$) deniliyor. Gazetenin yayınladığı bildiride, Kansai bölgesindeki Ulusal Gelişmiş Endüstriyel Bilim ve Teknoloji Enstitüsündeki (AIST) araştırmacılar; bu işlemi, tavuk sperminin öncü hücrelerine interferon beta üreten genleri getirerek başlattılar.

azaltmayı planlıyorlar, bu nedenle firmalar bunu ilk önce araştırma malzemesi olarak kullanabilirler. Bu nedenle tüketicilerin bir süre beklemesi gerekebilir, çünkü Japonya yeni veya yabancı farmasötik ürünlerin tanıtımında, rutin olarak tamamlanması yıllar süren tarama süreçleri ile ilgili sıkı bir mevzuata sahiptir. Ancak gazetede bildirilen habere göre ekip, bu teknolojik atılımın sonunda ilacın maliyetini mevcut fiyatının yüzde 10’una indirmesine yardımcı olacağını umuyor. Enstitüdeki yetkililere yorum için ulaşılamadı.

Haberi Çeviren : Elif Aytan

Daha sonra bu hücreleri, yumurtaları döllemek ve bu genleri miras alan tavukları meydana getirmek için kullandılar, yani bu tavuklar, hastalıklarla mücadele eden yumurta yumurtlayabiliyor. Çalışmanın raporuna göre, şuanda bilim adamlarının, yumurtalarında ilaç bulunan ve neredeyse her gün yumurtlayan üç tane tavukları var. Gazeteye göre araştırmacılar, bu ilacı ilaç firmalarına satarak, bu tür ilaçların fiyatlarını yarı yarıya

17


ATOM BOMBASI Nükleer Enerji nedir? Nükleer enerji denildiğinde aklımıza ilk gelenler fizyon ve füzyon tepkimeleridir. Fizyon çekirdek fiziğinde kararlılığı az ve büyük olan çekirdeklerin kararlı küçük çekirdeklere dönüşmesi olayıdır. Bu olayda büyük miktarda enerji açığa çıkar. Bölünme tepkimeleri atom bombalarının yapımında ve nükleer santrallarda enerji üretiminde kullanılır.

Örneğin nötronla bombardıman edilen uranyum 235 çekirdeği nötronu aldığı zaman kararsızlaşarak baryum(Ba) 142 ve kripton (Kr) 91'e dönüşür. Bununla birlikte üç nötron salar ve yüksek miktarda gamma ışıması yapar. Bu enerjiyi biraz somutlaştırmak gerekirse bu enerji yaklaşık 25.000 ton kömürün enerjisine eşittir.

Fizyon tepkimesinde açığa çıkan nötronlar ortamdan uzaklaştırılmazsa tepkime zincirleme devam eder. ‘’Chain Reaction’’ olarak adlandırılan bu olay ‘’zincirleme reaksiyon’’ olarak türkçeleştirilmiştir. Çok kısa bir süre içerisinde çok büyük bir enerji salınımı gerçekleşir ve bu açığa çıkan enerji atom bombasının patlamasıdır.

çekirdeklerini meydana getirmesi olayı şeklinde tanımlanır. Füzyon tepkimesinde ortaya çıkan sıcaklık çok daha büyüktür. Güneşteki tepkimeler bu gruba girer. Bu yazı içerisinde fizyon ve füzyon gibi büyük enerji salınımına neden olan kimyasal reaksiyonların bazı politik ve siyasi güçler tarafından ne şekilde kullanıldığını ve küresel olarak nasıl izler bıraktığını okuyacaksınız.

Bir diğer tepkime türü olan Füzyon ise kısaca çekirdek birleşmesidir. Hafif radyoaktif atom çekirdeklerinin birleşerek daha ağır atom

18


Uranyum Elementinin Elde Edilmesi ve Zenginleştirilmesi Uranyum doğada birden çok farklı kütlede bulunur. Aynı proton sayısına sahip farklı kütlelerdeki elementleri anlamak için de ‘’ izotop ‘’ kavramını tanımlayalım. En basit haliyle kimya ve fizik alanlarında izotop atomlar proton sayıları aynı nötron sayıları farklı olan atomlar olarak tanımlanır. Uranyum atomlarının çekirdeklerinde 92 proton vardır. Doğada bulunan uranyum izotoplarının kütle numaraları ise 232, 233, 234, 235, 236 ya da 238 olabilir. Bu izotopların en önemlisi U-235’tir. U-235’in bu denli önemli olmasının nedeni ise doğada bulunan izotopları arasında normal sıcaklıktaki nötronlar tarafından bombardıman edildiği zaman kolaylıkla bölünebiliyor olmasıdır. Ancak doğada bulunan uranyumun yaklaşık %99’u uranyum-238’dir. Uranyum-235’in doğal uranyum içinde bulunma oranı ise yaklaşık %0,71’dir. Bu nedenle enerji elde etmek için öncelikle U-235 izotoplarının

ayrıştırılması gerekir.

azların yayılma yasasına göre sabit bir sıcaklıkta bir gazın içindeki atomların yayılma hızı, kütlelerinin karekökü ile ters orantılıdır. Dolayısıyla sabit sıcaklıkta bir gazın içindeki izotopların, kütleleri farklı olduğu için farklı hızlarla yayılması beklenir. Bu yöntemde gazın yüksek basınçlı bir ortamdan daha düşük basınçlı bir ortama yayılması sağlanır. Kütlesi

küçük olan gaz atomları kütlesi büyük olan atomlara göre daha hızlı hareket ettikleri için düşük basınçlı ortamı bir uçtan diğerine katetmeleri daha kısa sürer. Böylece yayılma sürecini farklı zamanlarda tamamlayan gazları farklı kaplarda depolayarak izotop zenginleştirmesi yapılabilir.

İzotoplar birbirinden nasıl ayrılır? İzotopları birbirinden ayırmak başka bir deyişle doğal bir madde içinde bulunan bir izotopun oranını artırmak için kullanılan birçok yöntem mevcuttur. Bu yöntemlerden yaygın olarak kullanılanı difüzyondur.

Şekil 2: Makul bir sıcaklık ve basınç aralığında katı, sıvı veya gaz olabilir. Katı UF6, kaya tuzuna benzeyen beyaz, yoğun, kristal bir malzemedir.

19


Fakat uranyum eldesi için bu yöntem kullanışlı ve verimli olmayabilir. Uranyum elementi doğada element halinde değil UF6 bileşiği olarak bulunur.

Uranyum-235 ve uranyum-238 izotopları içeren UF6 moleküllerinin kütleleri arasındaki fark difüzyon yöntemiyle tayin etmek için oldukça küçüktür.

Katı uranyum hekzaflorür (UF6) ısıtılır ve gaza dönüştürülür. Gaz daha sonra gözenek bariyerleri içeren bir dizi kompresör ve dönüştürücüden geçirilir. Uranyum-235, uranyum-238'den biraz daha hafif bir izotopik kütleye sahip olduğundan dolayı, U-235 içeren UF6 molekülleri engeller boyunca U-238 içeren moleküllerden biraz daha hızlı yayılır. İşlemin sonunda iki UF6 akımı bulunur; bir akış diğerinden daha yüksek bir uranyum-235 konsantrasyonuna sahiptir. Şekilde de görüldüğü gibi ,U-235 konsantrasyonu daha büyük olan akıma zenginleştirilmiş uranyum (enriched uranium) denirken, U-235 konsantrasyonu azaltılan akışa tükenmiş uranyum (depleted uranium) denir. Gaz halindeki difüzyondan sonra, zenginleştirilmiş UF6,

daha ileri işleme tabi tutulurken, tükenen UF6 genellikle depolanır. Uranyumun zenginleştirilmesi sürecini resimde daha ayrıntılı bir biçimde görebilirsiniz. UF6 oksijen, nitrojen, karbondioksit veya kuru hava ile reaksiyona girmez, ancak su veya su buharı ile reaksiyona girer. Bu nedenle, UF6 her zaman sızdırmaz kaplarda ve işleme ekipmanlarında depolanır. UF6 havadaki su buharı gibi suyla temas ettiğinde, aşındırıcı hidrojen florür (HF) ve uranil fluorür (UO2F2) olarak adlandırılan bir uranyum-florür bileşiği oluşturarak reaksiyona girer.

Şekil 3: Madenden yakıt haline getirilen UF6 bileşiğinin işlenme süreci

20


2.Dünya Savaşında Atom Bombası Bir atom bombasının temel prensibi fizyon reaksiyonunun çok kısa bir sürede gerçekleşmesidir. Atom bombasını oluşturan temel materyallerden biri doğal diğeri yapaydır. Bunlardan doğal olanı uranyum (U-235), yapay olanı ise plütonyumdur (Pu-239). U-235 konsantrasyonca zengin uranyum bileşiklerinin eldesinden yazımızın önceki bölümlerinde bahsedildi. Bir diğer temel malzeme olan plütonyumun eldesi ise doğada kendiliğinden bulunmadığı için nükleer reaktörlerde U-238’den elde edilir. Fizyonun başlamasını sağlayacak ilk nötronlar Ra–Be elementlerinden oluşan bir nötron kaynağından(neutron gun) elde edilir. Fizyon olayında bir atom parçalandığında birden çok nötron emisyonu gerçekleşir. Ortam şartları elverişli olduğunda parçalanma sonucu oluşan nötronlar başka atomları parçalamaya devam eder ve zincirleme bir reaksiyon oluşur.(Chain reaction). Fizyon tepkimelerinde önemli nokta nötronun uygun hız ve doğrultuda atomun çekirdeğine çarpabilmesidir. Nötronun hızı ne kadar yavaş ise çekirdek çarpışması o kadar güçlü olur. 20.yy’ın başlarında yapılan bilimsel çalışmalarda parafin ve su gibi hidrojence zengin maddelerin nötron taneciklerini yavaşlattığı ispat edilmiştir. Eşit kütleye sahip yüksüz nötron ve 1 protonu olan hidrojen atomu çarpışma sırasında benzer özellikler gösterdiklerinden dolayı nötronun hızı yavaşlar. Bu gelişmeler daha sonra atom bombası yapımında da önemli rol oynamıştır.

Bir nötronun bir atom çekirdeğine çarpması her zaman fizyon ile sonuçlanmaz. Bazen çekirdek nötronu yuttuğu halde bölünmeyebilir. Bazen ise nötron çekirdek tarafından yansıtılabilir. Bu çarpışmalar sonucunda ortamda dolasan nötron bir miktar enerjisini kaybederek yavaşlar ve fizyon yapma gücü artar. Önemli olan bu nötronun nükleer patlayıcı içinden kaçmadan fizyon yapıncaya kadar dolaşmasıdır. Bunun için ise kullanılan patlayıcı maddenin bu dolaşmaya elverişli büyüklükte olması gerekir. İçerisinde başlatılan fizyon reaksiyonun kendi kendine sürebileceği minimum nükleer patlayıcı kütlesine kritik kütle denir. Netice itibariyle, atom bombası merkezde uranyum veya plütonyumdan oluşan bir öze sahiptir. Nükleer patlamanın olabilmesi için ise bu özün kritik kütleden büyük olması gerekir. Eğer madde kritik kütlenin üzerinde ise kendiliğinden patlama tehlikesi arz eder. Bu nedenle öz olarak kullanılan madde bombaya yerleştirilirken çeşitli parçalar halinde yerleştirilir. Bombanın ateşlenebilmesi için bu parçaların bir araya gelerek küre şeklini oluşturması gerekir. Bu birleşmeyi sağlamak için de TNT(TriNitroToluen) diğer adıyla dinamit kullanılır. TNT patladıktan sonra bu nükleer kütle parçaları bir araya gelir ve asıl fizyon tepkimesi(atom bombası patlaması) gerçekleşir. Uranyum zenginleştirme süreci ilk olarak 1940'larda Manhattan Projesi kapsamında geliştirildi.

Atom Bombası ile İlgili Çalışmalar – Manhattan Projesi Yirminci yüzyılın ilk yıllarında, atom fiziğinin anlaşılmasında meydana gelen değişiklikler hem nükleer fizyonun potansiyel bir enerji kaynağı olarak tanınmasına hem de bir silah olarak kullanılabileceğine dair yeni bir fikir oluşturdu. Aynı zamanda bu gelişmeler Nazi Almanyası’ nın kendi nükleer silahlarını geliştirmesi gibi korkunç bir tehdidi de beraberinde getiriyordu. O dönemde Nazi Almanya’sının Yahudi düşmanlığından kaçan bilim insanları Fransa, İtalya, İsveç gibi ülkelerce kabul edilirken büyük bir çoğunluğu Amerika birleşik devletleri yönetimince barındırıldı. Bu mülteci bilim adamları, dünyanın en ünlü fizikçisi olan Albert Einstein tarafından Başkan Franklin D. Roosevelt'e teslim edilmesi için bir mektup hazırlanmasında öncülük ettiler. Einstein ve Szilárd 2 Ağustos 1939'da yazdıkları mektupta nükleer

fizyon yoluyla "son derece güçlü yeni bir bomba" inşa edilebileceğini ve Cumhurbaşkanı'nın bu konuda çalışmalara başlaması gerektiğini yazdılar. Bütün bu olanlardan sonra Manhattan Projesi, Nükleer Silahın (atom bombası) geliştirilmesi için İkinci Dünya Savaşı sırasında Birleşik Devletler, Birleşik Krallık ve Kanada tarafından üstlenilen bir proje olarak hayata geçirildi. Proje, General Leslie Groves bünyesindeki Birleşik Devletler Kara Kuvvetleri Komutanlığı'nın kontrolü altındaydı. Projenin merkezi Manhattan'daki Church Street'taki bir bürodadır. Manhattan Projesi genel anlamda üç büyük gizli şehirde yürütüldü: Los Alamos, New Mexico; Oak Ridge, Tennessee; ve Hanford, Washington.

21


1. Oak Ridge, Tennessee bölgesi Dev iyon ayırma mıknatıslarında uranyum-235 üretmek için gerekli olan mevcut çok sayıda ucuz hidroelektrik enerji için seçilmiştir 2.Hanford, ayrıca, plütonyum üretecek reaktörleri soğutmak için bir nehir yakınında seçildi. Tüm alanlar kıyı şeridinden ve Almanya ya da Japonya'dan düşman saldırısından uzaktı. 3.Los Alamos Ulusal Laboratuvarı, daha önce genç erkekler için özel bir okul olan Los Alamos Ranch Okulu'na ev sahipliği yapan bir yapı üzerine inşa edildi. Los Alamos, esasen diğer bölgeler tarafından üretilen malzemeler ve bileşenlerden oluşan bombaların montajından sorumluydu. Bu gelişmelerin başında, 1932'de atomun kütlesinin çoğunu proton ve nötronların oluşturduğu ve bu kütlenin bir elektron bulutu ile çevrelendiğini öne süren bir atom modelinin keşfedilmesi yer alır. İlk kez Henri Becquerel tarafından 1896'da uranyum cevherleri keşfedilmişti. Aynı dönemlerde Pierre ve Marie Curie'nin radyum üzerine yaptığı çalışmalar daha önce bölünmez olduğu düşünülen atomların aslında potansiyele sahip olduklarını bölündüklerinde çok yüksek bir enerji salınımı yapacaklarını göstermiştir. Nükleer fizyona doğru ilerleme, atom çekirdeğinin daha da manipüle edilmesi mümkün olan 1930'lu yıllarda hızlandı. 1932'de Sir John Cockcroft ve Ernest Walton yapay olarak hızlanan parçacıkların

kullanılmasıyla ilk önce atomu "nükleer reaksiyona" neden oldu. 1934'de Irène ve Frédéric Joliot-Curie, yapay radyoaktiviteyi alfa parçacıklarıyla boğarak istikrarlı elementlerde indüklenebilir olduğunu keşfettiler. Aynı yıl Enrico Fermi, uranyumu nötronladığında benzer sonuçlar elde etmiştir. 1938 yılında Alman bilimci Otto Hahn ve Fritz Strassmann, uranyumun nötronla bombarde edilmesi ilgili deneysel sonuçları yayınladı ve baryum izotopu oluştuğunu gösterdi. Kısa süre sonra Hitlerin Yahudi soykırımından kaçarak İsveç’e yerleşen Avusturyalı iş arkadaşı Lise Meitner ve yeğeni Otto Robert Frisch, sonuçlarını, bir ‘’nötron emildikten sonra uranyum çekirdeğinin bölünmesi’’ olarak yorumladılar ve büyük miktarda enerji ve nötronların açığa çıktığını gösterdiler. Ayrıca Manhattan projesi kapsamında oldukça yoğun çalışan Enrico Fermi Chicago pile olarak bilinen ilk nükleer zincirleme reaksiyonunu da gerçekleştirmiştir. Bu düzenekte grafit blokları kullanılmıştır. Chicago pili, bir kısmı merkezinde uranyum elementi bulunan grafit bloklar ve diğer kısmı saf grafit bloklar içermektedir. Şekilde görüldüğü gibi bir oda genişliğindeki düzenekte nötron hareketini durdurucu etki yaratan sıvı kadmiyum (Cd) elementi kullanılmıştır. Aksi bir durumda blokların üzerinden merkeze dökülecek olan kadmiyum sıvısı reaksiyonu durduracak ve tehlikeyi önleyecektir.

Şekil 4: Enrico Fermi ve Chicago Pili

22


Şekil 5: Chicago pilini oluşturan grafit blokları Şimdi de bu nükleer gelişmelerin 2.dünya savaşı sırasında nasıl kullanıldığına bakalım:

Hiroşima Atom Bombası

Şekil 6: 6 Ağustos 1945'te Hiroşima, Japonya'ya bırakılan atom bombası olan "Little Boy" un örneğidir. Kaynak: ABD Ulusal Arşivleri Yaklaşık 140 kilo (64 kilogram) ağırlığında olan yüksek oranda zenginleştirilmiş uranyum-235 içeren, daha küçük bir uranyum takviyesi üzerine büyük, içi boş bir uranyum silindiri çekerek çalışan

"Little Boy" 6 Ağustos 1945 sabahı ilk atom bombası olarak “Enola Gay” isimli bir bombardıman uçağı ile Hiroşima’ya atıldı.

23


Saniyenin on binde biri kadar kısa bir sürede gerçeklesen patlamanın ilk etkisi gözleri kör eden bir ışık olmuştu. Ardından gelen 300.000 °C’lik isi etkisi ise yaklaşık 3 km çapındaki her alanın yanmasına neden oldu. Daha sonra ise patlamanın etkisiyle başlayan ve saatte 1800 km ile esen alev rüzgâr çevredeki her yükseltiyi dümdüz etti. Ama asil kalıcı etkiyi patlamadan bir kaç dakika sonra başlayan bir yağmur gerçekleştirdi. Yağmur ile tüm radyoaktif serpinti bölgeye inmis oldu. Saniyelerle

ölçülebilecek bir zaman dilimi içerisinde Hiroşima’yı yok eden bu korkunç bombanin bilançosu yaklasik 80.000 ölü ve 100.000 yaralı olarak belirlenmiştir.

Nagazaki Atom Bombası

Şekil 7: 9 Ağustos 1945'te Nagazaki, Japonya'ya bırakılan atom bombası olan "Fat Man" in bir örneğidir. Kaynak: ABD Savunma Bakanlığı

"Fat Man" daha da büyüktü - yaklaşık 4,670 kg olan bomba 21 kiloton TNT dinamit enerjisini serbest bırakacak bir nükleer zincir reaksiyonu oluşturmak için bir plutonyum-239 çekirdeği içeren 2.atom bombası 9 Ağustos 1945 günü Nagazaki’ye atıldı. Bu şehirdeki insanların daha önceden uyarılması buradaki ölümlerin bir öncekine göre daha az olmasını sağladı. Ancak, her iki şehirde de radyasyondan kaynaklanan ölümler 15 Ağustos 1945’ten sonra kendisini daha net ve acı şekilde göstermeye başladı. Radyasyondan kaynaklanan ölümler, bombanın patladığı anda meydana gelen sok, isi ve yıkım etkisiyle gerçeklesen ölümlerden kat kat fazla olmuştur.

24


Şekil 8: 1945,Nagasaki,Japonya Patlamadan kısa bir süre sonrası

Kaynaklar https://endtimestruth.com/wp-content/uploads/2014/10/Uranium-fission-reaction.jpg https://www.livescience.com/45509-hiroshima-nagasaki-atomic-bomb.html https://www.nrc.gov/materials/fuel-cycle-fac/ur-enrichment.html http://web.ead.anl.gov/uranium/guide/depletedu/enrich/ http://www.newworldencyclopedia.org/entry/Manhattan_Project

Duygu Vonal Kimya Öğretmeni duygu.vonal@gmail.com

25


ÇİNLİ ARAŞTIRMACILAR SÜPER ESNEK BİR PİL GELİŞTİRDİLER Fudan Üniversitesi’nde geliştirilen piller, elektrolit sızıntı riskini minimuma indiriyor. Bilim insanları, sağlığa zararlı kimyasallar bulundurmayan, biyolojik açıdan uyumlu, implant cihazlarında kullanılabilen ince esnek bir pil geliştirdi. Esnek piller, salin solüsyumu ve diğer hücre kültürlerini içeriyor. Yeni geliştirilen bu piller, giyilebilir cihazların ve medikal implantların güç kaynaklarını tümüyle değiştirebilir. Çin’deki Fudan Üniversite’inden bir araştırmacı,”Yeni bulduğumuz piller, lityum iyon gibi katı pillerin aksine daha esnek bir yapıya sahip. Bu sayede implantlarda ve giyilebilir cihazlarda kullanılabilir. Bu pillerin temeli, implant edilebilir elektrolitlere dayanıyor.” dedi.

seçenek olarak da insan hücrelerini çevreleyen sıvıyı taklit eden salin solüsyonu kullanıldı. Bu sıvılar, sızması durumunda kişiye zarar vermeyeceği için elektrolit sızması tehlikesi minimuma indirilmiş oldu. Ekip iki farklı pil üretti. Biri ince, düz bir kayış şekilde çelik tellerden yapıldı. Diğeri ise, içinde nanoparçacıklı elektrotlar bulunan karbon nanotüplerden oluşuyor. Her iki pil de şu anda kullanılan lityum iyon pillerin çoğundan daha iyi performans gösterdi. Yeni piller, en azından medikal açıdan çok daha güvenli güç kaynakları olacaklarını gösteriyorlar. Ancak yine de günlük hayatta kullanabilmek için daha çok testten geçmeleri gerekiyor.

Giyilebilir cihazlara olan talebin artması minyatür pil araştırmalarının da artmasına neden oldu. Mevcut teknolojide, pillerin içindeki kimyasallar dışarıya sızarak cihazda korozyona neden olabiliyor. Araştırma ekibi bu sorunu çözmek için sodyum bazlı sıvılarla aşındırıcı kimyasalları değiştirdi. Bir başka

26


ICP-OES

ICP-OES yani indüktif eşleşmiş plazma optik emisyon spektrometresi yaklaşık 25 yıldır çeşitli inorganik analizler için kullanılmaktadır. Çeşitli örneklerde element analizi yapılabilir. Argon plazma ve Tarım ve Gıda

spektrometre kullanılarak elementlerin (çoğunlukla sulu çözeltiler) çoklu analizlerine izin veren bir tekniktir. ICP-OES kullanılan bazı uygulama alanları aşağıdaki tabloda verilmiştir. Hayvan dokuları, meşrubatlar, tohum, yiyecekler, gübreler, sarımsak, pestisitler, bitkisel malzemeler, pirinç unu, sıvılar, sebzeler, buğday unu Beyin dokuları, kan, kemik, gaita, balık, süt tozu, yapraklar, ilaçlar, polen, serum, idrar Kömür, mineraller, fosiller, fosil yakıtlar, maden cevheri, kayalar, su/buzul/hava ile sürüklenip çöken maddeler, toprak, su

Biyolojik ve Klinik Amaçlı Jeolojik

Çevre ve Su

Tuzlu su, kömür külü, içme suyu, toz, mineral suyu, şehir suyu, cüruf, deniz suyu Alaşımlar, alüminyum, yüksek saflıkta metaller, demir, değerli metaller, lehim, çelik, kalay

Metaller

Cihazın Bileşenleri Tipik bir ICP-OES cihazı aşağıdaki kısımlardan oluşur: -Nebulizör -Torch -Radyo frekans üretici -Optik sistem ve spektrometre -Dedektör(ler) -Kaydedici

Şekil 1. Bir ICP-OES cihazı

27


Şekil 2. ICP-OES cihazının şematik hali

Cihazın İşleyişi Numune çözeltisi aerosol haline dönüştürülür ve plazmanın merkezine yönlendirilir. Plazmanın merkezindeki sıcaklık yaklaşık olarak 10.000 K’dir. Bu nedenle aerosol hızla buharlaştırılır. Analiz edilecek elementlerin atomları gaz halinde serbest hale geçer. Aynı zamanda plazma atomları uyarılmış enerji seviyelerine çıkartır. Uyarılan atom temel haline döndüğünde bir radyasyon yayar. Bu yayılan radyasyonlar ilgili elementin karakteristik dalga

boyundadır ve optik olarak dedektörler tarafından ölçülür. Güvenilirliği, çok unsurlu seçenekleri ve yüksek verimliliği sayesinde hem rutin araştırmalarda hem de daha spesifik analiz amaçlarıyla uygulanmaktadır. İndüktif eşleşmiş plazma optik emisyon spektrometresi plazma kullanarak uyarılmış atom ve iyonlar üretir. Aşağıdaki şekilde uyarılmış hal ve temel hal gösterilmektedir.

Şekil 3. Bir atomun uyarılmış hali ve temel halinin şematik gösterimi

28


İndüktif eşleşmiş plazma optik emisyon spektrometresi ile ilişkili enstrümantasyon sistemi basit bir sistemdir. ICP tarafından yayılan fotonların bir kısmı bir mercek veya içbükey ayna ile toplanır. Bu odaklama optiği, monokromatör gibi dalga

boyu seçici bir cihazın giriş slitinde bir görüntü oluşturur. Monokromatörden çıkan belirli bir dalga boyu fotodedektör tarafından elektrik sinyaline dönüştürülür. Sinyal dedektör tarafından işlenir.

İndüktif Eşleşmiş Plazmanın Özellikleri ICP’nin diğer kaynaklara göre temel analitik avantajı çeşitli numunelerde, verimli ve tekrarlanabilir buharlaşma, atomlaştırma, uyarma ve iyonlaştırmayı geniş bir skaladaki elementler için sağlayabilmesidir. Bu temel olarak, ICP’nin observasyon bölgesindeki yüksek sıcaklıkla alakalıdır (6000-7000K). Bu sıcaklık alev veya fırın sıcaklığından çok daha fazladır (3300K). ICP’nin bu yüksek sıcaklığı ısıya dayanıklı elementlerin de uyarılmasını sağlar ve matrikste girişim etkisini azaltır. Alternatif akım, doğru akım ark ve kıvılcımları ve MIP(Mikrodalga İndüklenmiş Plazma) gibi kaynaklar da uyarma ve iyonlaştırma için yüksek sıcaklıklara sahiptir fakat ICP daha az gürültülüdür ve sıvı numuneler için daha verimlidir. Ayrıca bir ICP düzeneği oluşturmak nispeten kolaydır ve LIP (Lazer İndüklenmiş Plazma) gibi diğer kaynaklara göre daha ucuzdur. İndüktif eşleşmiş plazma spektroskopisinin temel prensibi yüksek derişimde katyon ve buna eşdeğer

derişimde elektron içeren, elektriksel olarak iletken bir gaz ortamı olan plazmada, atomlar ve iyonların uyarılması ile yaydıkları emisyonun ölçülmesidir. ICP’nin en yararlı özelliklerini sıralayacak olursak, -Yüksek sıcaklık (7000-8000K) -Yüksek elektron yoğunluğu (1014-1016 cm-3) -Birçok element için kayda değer derecede iyonizasyon -Simültane çoklu element analizi (P ve S dahil olmak üzere 70’ten fazla element) -Nispeten düşük kimyasal girişim -Doğruluk ve hassasiyet sağlayan yüksek stabilite -Geniş dinamik aralık -Isıya dayanıklı elementlere uygulanabilir -Maliyeti uygun analizler

ICP-OES ile Analizi Yapılabilen Elementler ICP-OES tarafından ölçülebilen doğada bulunan 92 elementin 70’inden fazlası aşağıdaki tabloda belirtilmektedir. Alkaliler ve Toprak Nadir Toprak Elementleri Alkaliler Li, Na, K, Rb, Cs, Be, Mg, Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Ca, Sr, Ba Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu, Th, U

Geçiş Metalleri

Diğerleri

Sc, V, Ti, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Y, Nb, Zr, Mo, Ru, Th, Pd, Ag, Cd, La, Hf, Ta, W, Re, Os, Ir, Pt, Au, Hg

B, C, N, Al, Si, P, S, Cl, Ga, Ge, As, Se, Br, In, Sn, Sb, Te, I, Tl, Pb, Bi

Kaynaklar -https://www.unil.ch/idyst/files/live/sites/idyst/files/shared/Labos/Hou%26Jones_2000.pdf -https://www.nap.edu/read/10924/chapter/4#13 -http://www.ru.nl/science/gi/facilities-activities/elemental-analysis/icp-oes/

Sıla Sözmen Kimyager silasozmenn@gmail.com

29


MALATYALI KİMYA PROFESÖRLERİ IŞIKTA DONAN DOKU YAPIŞTIRICISI ÜRETTİ Kimya profesörleri kısa bir süre önce üretip ve Avrupa Birliği’nden ön kaynak kullanmak hakkı elde ettikleri doku yapıştırıcısından sonra şimdi de ışıkta donan bir başka doku yapıştırıcısı ürettiler. Malatyalı kimya profesörleri ışıkta donan bir başka doku yapıştırıcısı ürettiler.

Çalışmayla ilgili ilerleyen dönemde uygun koşullar oluştuğunda üretime geçilmesinin planlandığı belirtildi. Prof. Dr. Burhan Ateş, yaptığı açıklamada, doku yapıştırıcılarının günümüzde özellikle cerrahi operasyonlarda çok fazla kullanıldığını belirtti.

Cerrahi operasyonların ardından dikiş bölgelerindeki sızıntı kaynaklı sorunu ortadan kaldırmak için poliüretan doku yapıştırıcısı buluşuna imza atan İnönü Üniversitesi Fen Edebiyat Fakültesi Kimya Bölümü Öğretim Üyeleri Prof. Dr. Burhan Ateş, Prof. Dr. Süleyman Köytepe ve çalışma arkadaşları, şimdi de UV ışıkta donan, açık kalp ameliyatları sonrası açılan göğüs kafesini yapıştırmaya yarayan oldukça güçlü yapıştıran ve biyouyumlu doku yapıştırıcı üretti. Prof. Dr. Burhan Ateş, Doç. Dr. Süleyman Köytepe ve çalışma arkadaşlarının poliüretan doku yapıştırıcısı buluşu 1500 proje içerisinden Avrupa Birliği Fonları destekli ACT yatırım fonundan ön kaynak kullanma hakkı elde etti. Üretimi için ise fizibilite raporu hazırlandı.

30


Avrupa Birliği Destekli ACT Yatırım Fonu Bize Ön Destek Verdi Hem biyouyumlu hem de güçlü yapıştırma özelliğini aynı anda içinde barındıran yapıştırıcıların piyasada bulunmayışının önemli sorun olduğuna değinen Ateş, “Tabi bu yeni bir çalışma değil, 2010’dan itibaren üzerinde çalıştığımız bir proje. Türkiye’de bunun üzerine bir çalışma yok, bu alanda dışa bağlıyız. Yaptığımız şey farklı bir yapıştırıcı bulmak. Bu aynı zamanda iç organlarda da kullanılabilir. Yani yapıştıktan sonra üzerinde kendi kendine kaybolacak bir sistem yapmak. Bununla ilgili dediğim gibi 2010 yılından beri başlanmış bir proje var. Bunun sonunda elde ettiğimiz bir patent var. Biz bununla ilgili bir yatırım arıyoruz aslında, destek arıyoruz. Yani bunu üretime geçirmek için çeşitli fonlara, özelikle İnönü Üniversitesi Teknokent aracılığıyla başvurular yaptık.

Oradan da özellikle Avrupa Birliği destekli ACT yatırım fonu bize bir ön destek verdi. Bizde bu ön destekle ilgili bir fizibilite raporu hazırladık. Fizibilite raporumuzu değerlendirdiler ve kabul ettiler. Bundan sonraki aşama aslında onlardan gelecek desteğe göre. İkinci bir destek almak için de arayış içerisindeyiz. Bir prototip üretmek ve onu Sağlık Bakanlığı’na ve gerekli kuruluşlara anlatıp piyasaya sürülebilir bir formata getirebilmek önemli. Yapmak istediğimiz temel şey bu. Hem yurt dışına bağlılığı azaltmak adına çok önemli, hem de gerçekten önemli bir ihtiyaç. Bizim yaptığımız yapıştırıcı gerçekten hem vücut içinde, hem vücut dışında kullanabilir sistemleri içeriyor, hem de önemli bir ihtiyaca fayda sağlayacağı düşüncesindeyiz” dedi.

Projenin İlk Sonuçlarını Aldık, Gerçekten Güzel Değerler Ateş, yaptıkları çalışmalar kapsamında TÜBİTAK ve BAP’tan destekler aldıklarını kaydederek, Turgut Özal Tıp Merkezi’ndeki bazı hocalarla ile birlikte bu soruna yönelik projeler ürettiklerini anlattı. Doku yapıştırıcısı konusunda patent aldıklarını ve UV ile kürlenebilen doku yapıştırıcısı çalışmasında ise patent başvuru yapma aşamasında olduklarını belirten Ateş, “Bu projemiz UV coribul sistemi. Yoğun bir yapıştırıcı. Şimdi bu şekilde dişçilerin yaptığı bir sistem var ama yumuşak dokular için

özelikle yumuşak dokular ve protein sistemler vücuda uyumlu. Çok hızlı sistemler istenilen sürede istenilen formatta yapıştırılıyor. Bu son aldığımız TUBİTAK projesi bunun bir devamı aslında. O projenin ilk sonuçlarını aldık, gerçekten güzel değerler. Hem yapıştırma açısından hem yapıştırma süresi istenilen seviyede. Tutulması açısından da güzel, İlk sonuçları aldık. Yani bu konuda özelikle yine patentleşebilir ürünler üreteceğimizden eminiz” diye konuştu.

31


SONBAHARIN ARDINDAKİ KİMYA Kimisinin çok sevdiği, kimisinin nefret ettiği, havaların git gide serinlediği, fotoğrafların en güzel arka planı olan sonbahar geldi. Hoş geldi!

oluşumunu sağlar. Bu kısa açıklamadan sonra bileşikleri tanımaya başlayabiliriz...

Sonbahar kendini göstermeye başladı, her yıl olduğu gibi bu yıl da tam bir renk cümbüşü halinde gelip geçiyor. Peki ya fotoğrafçıların vazgeçilmezi olan, duygusallığın mevsimi sonbaharı bu kadar önemli kılan renklerinin arkasındaki kimyayı merak ediyor musunuz? Kimya tabi ki, kimya her yerde biliyorsunuz  Hazırsanız yaprakların rengine etki eden bileşikleri inceleyelim. Ama önce kısa bir bilgi vermekte fayda var. Bir molekülde birden fazla konjugasyon olması, görünür bölgedeki ışığın dalga boylarını absorbe edebilmelerine yol açabilir. Bu olay da renk

32


KLOROFİL Bir çoğumuzun lise biyoloji derslerinden bile hatırlayacağı bu madde, bilindiği üzere çoğu yaprağın yeşil renginden sorumludur. Yaprak hücrelerinde bulunan kloroplastın içinde bulunur. Bitkiler tarafından karbondioksit ve suyun güneş enerjisi yardımıyla şekere dönüşmesini sağlayan fotosentez olayının olmazsa olmazıdır. Yapraklar klorofil üretmek için sıcağa ve güneş ışığına ihtiyaç duyarlar. Yani ilkbahar ve yazın bitki yapraklarının neden yeşil olduğunu anlamış olduk. Peki ya yaz bitince,

havalar soğuyunca ne olacak? Sonbaharda bildiğimiz üzere gün ışığı git gide azalıyor ve sıcaklık düşüyor bu da demek oluyor ki klorofil üretimi yavaşlıyor. Bununla beraber bitkide bulunan klorofil de yavaş yavaş parçalanmaya başlar. Bu olayın sonucu olarak yapraklarda bulunan diğer bileşikler klorofili geçerek kendini göstermeye başlar. Bu durum da bahar ve yazın yemyeşil olan yaprakların giderek yeşilliğini kaybedeceğini gösterir. Peki sonrasında neler mi oluyor? Diğer bileşikleri incelemeye devam edelim...

KAROTENOİDLER VE FLAVONOİDLER Karoteniodler ve flavonoidler geniş gruplardır. Bu bileşikler klorofil gibi yapraklarda bulunurlar ancak bahar ve yazın klorofil miktarı o kadar çoktur ki yüksek klorofil seviyesi, karotenoid ve flavonoidlerin yaprakta görünmesine engel olur. Klorofilin yeşil rengi ile maskeleir. Sonbaharda ise klorofil miktarı azalırken ve bu bileşiklerin renkleri ortaya çıkmaya başlar. “Peki klorofil yeşil renk verirken bu bileşikler hangi renklerin ortaya çıkmasını sağlar?” diye soracak olursanız açıklayalım: İki bileşik de sarı renk verir ama karotenoidler sarının yanında turuncu ve kırmızı renk oluşumuna da katkı sağlarlar. Aslında bu bileşikler de sonbahar mevsimi ilerledikçe

klorofil gibi bozunurlar ve azalırlar. Ama bu olay klorofilin bozunmasından çok daha yavaş bir hızla gerçekleştiğinden katkı sağladıkları renklerin yapraklarda görülmesini sağlarlar. Bu bileşiklere yapraklar dışında örnek vermemiz gerekirse havuca turuncu rengini veren betakaroten, domatese kırmızı rengini veren likopen ve yumurta sarısına rengini veren luteinden bahsedebiliriz. Bunlar en bilindik ve önemli karotenoidlerdendir. Peki başka bileşikler de var mıdır? Tabi, gelin devam edelim...

ANTOSİYANİNLER Antosiyaninler aslında flavonoidlerin bir üyesidir. Karotenoidlerden farklı olarak yaprak yapısında sürekli olarak bulunmazlar. Sonbahar gelip de günler kısalmaya başlayınca antosiyanin sentezi, yapraklarda artmış halde bulunan şekerin güneş ışığı ile birleşimi sonucu başlatılır. Yapraktaki görevleri hala net olmamakla beraber ağaçların yapraklarını ufak hasarlardan korumak ve yaprakların dökülmesinden önceki zamanı uzatmaya yardımcı olabilecek şekilde koruyucu bir rolleri olabileceği konusunda fikirler ortaya atılmıştır. Peki nasıl bir renk oluşumuna katkısı var diye soracak olursanız genellikle canlı kırmızı ve morumsu renk tonlarının oluşumunu sağlarlar. Renkleri ağaç özünün asitliğinden etkilenebilir. Sonbahardaki ağaç yapraklarının renklerinin kaynağını öğrendik. Peki ya neden bazı ağaçlar yapraklarını her daim korurken bazı ağaçlar yapraklarını döker? Yaprakların düşmesine ağaç nasıl karar verir? Gelin inceleyelim...

Yaprak döken ağaçların yanında yapraklarını yıl boyu dökülmeden tutan ağaçlar da vardır. Bu ağaçlara “her zaman canlı” anlamına gelen “sempervivens” adı verilir. Bu tür ağaçlar genellikle soğuk iklimlerin az olduğu veya hiç olmadığı tropikal iklimlerde yetişirler. Peki bu yapraklar ömür boyu yerlerinde mi kalır? Hayır, her zaman canlı olan ağaçlar da yaprak döker ama yerlerine hemen yenisi çıkar. Soğuk iklimlerdeki ağaçların çoğu yapraksıdır. Yaprakları canlı tutmak maliyetli bir iştir ve çok enerji gerektirir. Ayrıca büyük yapraklar rüzgarlı günlerde yelken gibi davranır ve ağacı korumaya yardımcı olur. Tabi bu, kozalaklı ağaçlar soğuk kış şartlarında canlı kalamaz demek değildir. Bazı kalıcı yaprak dökmüş ağaçlar da soğuktan kurtulabilir ama bunlar nadirdir.

33


“Peki ağaçlar yapraklarını dökmeye nasıl karar verir?” diye bir sorumuz da vardı. Ona gelecek olursak bu sorunun cevabı hormonlardır. Sonbahar geldiğinde ve havalar serinlediğinde klorofil seviyesinin azaldığını söylemiştik. Bu durum bir çok hormon salınımının tetiklenmesine neden olur. Bilim adamları yıllarca araştırmalarıyla, yaprak kaybına neden olan maddenin absisik asit olduğunu düşündüler ama aslında etilen ve oksin hormonlarının bu durumda çok daha etkili oldukları ortaya çıkmıştır. Bu önemli iki hormonun görevlerine kısaca bir bakalım;

bir gazdır. Metionin aminoasidinden uzun bir reaksiyon zincirinden elde edilir. Bu biyosentezi karanlık arttırır ve sonbahar/kış aylarında ağaçlarda etilen üretimi azalır. Buna bağlı olarak ağaç yapraklarının düşmesine neden olurlar. Oksinler de hücre büyümesini tetikleyen hormonlardır. Sağlıklı ve yeşil yaprak bolca oksin üretir ve büyümeye devam eder. Ancak sonbahar gelip klorofil azaldığında oksin üretimi de azalır. Ağaç artık yapraklardan sinyal alamamaya başlar ve yaprağın düşmesine neden olur.

Etilen, en basit alkendir. Meyve büyümesini hızlandırmakla beraber yaprak büyümesini azaltan

Oksin

Etilen

Peki yapraklar nasıl düşer? Etilen ve oksinlerin yaprak dökülmesini tetiklemesiyle beraber yapraklar tahrip olmaya başlar ve ağaçlar yapraklara besin maddesi göndermeyi durdurur. Yaprağın alt bölümü bozunmaya başlar. Çoğu hücre kendini nasıl parçalayacağını bilir ama hücre duvarında bulunan selüloz, parçalanma konusunda zor bir maddedir. Selülozun yıkımı çok zordur. Laboratuvarda ancak asidik koşullarda

yıkılabilir. Bitkiler ise enzimler ve doğadan yararlanır. Yapısında bir çok glikozidik bağa sahip olan selülozu yıkmak için “glikozidaz” denilen enzimi kullanırlar. Bu enzimler doğada nadir bulunmasına rağmen çoğu bitki buna sahiptir ve hücre duvarlarını yıkabilirler.

Kaynaklar http://www.scifun.org/CHEMWEEK/AutumnColors2017.pdf http://www.compoundchem.com/2014/09/11/autumnleaves/ http://www.inovatifkimyadergisi.com/sonbaharin-kimyasi https://www.chemistryworld.com/news/explainer-the-chemistry-of-autumn/1017619.article

Özgenur Geridönmez Eczacı ozgenurgeridonmez@gmail.com

34


ODTÜ’DE KANSERİ HIZLI TEŞHİS EDEBİLEN ÇİP GELİŞTİRİLDİ ODTÜ’lü bilim insanı Prof. Dr. Hasırcı ve öğrencisi Dr. Şen, tükürük, kan, balgam ve idrar gibi vücut sıvılarından kanserli hücrelere kısa bir sürede tanı koyabilen çip geliştirdi.

çekirdek deformasyonuna etkisi kullanılarak kanserli hücrelerin saptanması” projesini geliştirdi.

Orta Doğu Teknik Üniversitesi’nin (ODTÜ) Biyomalzeme ve Doku Mühendisliği Mükemmeliyet Merkezi kurucusu Prof. Dr. Vasıf Hasırcı ve doktora öğrencisi Dr. Menekşe Ermiş Şen, tükürük, kan, balgam, idrar gibi vücut sıvılarından kanserli hücreleri çok kısa zamanda belirleyen çip teknolojisi geliştirdi. Kanserli hücrelerin çekirdeklerinin, geliştirilen mikro ve nano desenli özel plastik yüzeyler üzerine konulduğunda çok aşırı bir deformasyona uğradığının ve desenlerinin değiştiğinin keşfedildiği çalışma, ucuzluğu ve kısa sürede sonuç vermesiyle biyopsi gibi tanı sistemlerini geride bırakmaya hazırlanıyor. Biyomalzeme ve Doku Mühendisliği Derneği Başkanı ve ODTÜ Biyomalzeme ve Doku Mühendisliği Merkezi (BİOMATEN) Kurucu Müdürü Prof. Dr. Vasıf Hasırcı ve doktora öğrencisi tıp doktoru Menekşe Ermiş Şen, “mikrodesenli yüzeylerin

Prof. Dr. Hasırcı, kanser çipi konusundaki projelerine ilişkin AA muhabirine yaptığı açıklamada, ABD Stanford Üniversitesinden ve aynı zamanda Dr. Menekşe Ermiş Şen’in ortak tez danışmanı Prof. Dr. Utkan Demirci ile ortak yürüttükleri çalışmalarında ön patent aldıklarını, ayrıntılı bir uluslararası patent başvurularının, ODTÜ Teknokent aracılığıyla tamamlanmak üzere olduğunu bildirdi. Çalışmayı ilk olarak mikrodesenli olarak ürettikleri yüzeylerin üzerine ektikleri kanserli ve kansersiz hücrelerin çekirdeklerinin normalde yuvarlağa çok yakın olan şekillerinin değiştiğini, çatallanmaya, uzamaya başladıklarını fark ettiklerinde bu şekil değişimini ölçmeye başladıklarını bildiren Hasırcı, bir yandan da hücrelerin çekirdeklerindeki şekil değişikliğine neyin ittiğini, hücrelerin sağlık durumlarıyla bu şekil değişikliklerinin arasındaki ilişkiyi araştırmaya başladıklarını anlattı. Hasırcı, geliştirdikleri çipin maliyetinin çok düşük olduğunu belirterek, raf ömrünün de diğer kimyasal yöntemlere göre çok daha uzun olduğunu kaydetti.

35


Yorum için Uzman Görüşüne İhtiyaç Kalmadı Dr. Ermiş Şen ise yazılımın, deformasyon sonrası her bir çekirdeğin yüzey alanı, çevre uzunluğu, şekil olarak bir daireye yakınlığı gibi özelliklerinin ölçülmesi ve bunların kanserli olduğu bilinen hücrelerle sağlıklı hücreleri arasında bir farklılık saptayıp saptamayacağına dayandığını belirterek, “Eğer kalabalık bir grup hücre kullanılırsa bu rakamlar kanserli grupları tanımada yüzde 100, sağlıklı gruplarda ise yüzde 85 olarak hesaplanmıştır.” bilgisini paylaştı. Bu sonuçların özellikle hızlı ve ucuz bir tarama

yöntemi olarak kanserli dokuyu yakalamakta daha hassas bir tanı koyma aracını geliştirmekte başarılı olduklarını gösterdiğine işaret eden Şen, “Sistemimizin çalışma prensibinde sonuçları yorumlayacak bir uzmana ihtiyaç yok.” dedi. Çip buluşlarının, önemli bilim dergilerinden Nature’un “Scentific Reports” isimli dergisinde yayımlandığını aktaran Dr. Menekşe Ermiş Şen, çalışmanın “2016 ODTÜ Prof. Dr. Mustafa Parlar En İyi Tez Ödülü”ne layık görüldüğünü de sözlerine ekledi.

36


KARSİNOJEN KİMYASALLARIN İNSANLAR ÜZERİNDEKİ KANSER DEFEKTİ Karsinojen Kimyasallar dediğimiz şey aslında en yakınımızda bulanan ve sürekli içinde bulunduğumuz herkesin az çok bilgi sahibi olduğu gıda sektörünün en ölümcül ajanlarından birisidir. Çeşitli uyarıcı, renklendirici ve tatlandırıcı kimyasalların ve genellikle (E-250 benzeri E Serisi kimyasallar ) hayatımızın çoğu yerinde mevcut olup sabah kalktığımızda dişimizi fırçaladığımız diş macununa kadar her yerdeler. Mikrobiyolojik anlamda yapılan araştırmalar neticesinde karsinojen yani kanser yapıcı materyallerin DNA üzerinde verdiği tahribat neticesinde regülatör sistemler üzerinde bozukluğa, hücre siklusunda döngü bozukluklarına ve aynı zamanda denatürasyon ve koagülasyonlara neden olmaktadır. En önemli tahribatlardan birisi ise hücre siklusunda verdiği tahribat neticesinde kontrol

mekanizmasının bozulması ve G0 evresinden direkt olarak Apoptozis’e ( Programlanmış Hücre Ölümü) sürüklenmesi gereken hücreyi bölünme evrensindeki bir hücre haline bozuk bir mekanizmada hücre döngüsü için gerekli materyaller toplanmadan ve hücre erişkinlik kazanmadan kontrolsüz bir şekilde çoğalmalarını sağlayan (Kanser ) bu yapılar biyolojik açıdan ölümcül bir tehtitdir. Birçok kişi kanserin ana nedeninin "kimyasal" karsinojenler olduğunu düşünmektedir. Halbuki sigarayı ve içindeki çok sayıdaki maddeyi ayrı tutarsak, kanserin nedenleri içinde kimyasal karsinojenlerin oranı sanıldığı kadar yüksek değildir. Aşağıdaki şekilde kanserin ana nedenleri şematize edilmiştir

37


Bir maddenin karsinojen olup olmadığı hakkında daha fazla bilgi almak için hücre kültürü ve hayvan çalışmaları gereklidir. Şu ana kadar yapay veya doğal pek çok kimyasal laboratuvar hayvanlarında test edilmiştir. Bilim insanları daha önce çalışılan benzer kimyasallarda alınan sonuçları analiz ederek de bir maddenin karsinojen olup olmadığı hakkında fikir sahibi olabilir. Laboratuvar çalışmaları her zaman bir maddenin karsinojen olduğunu tam anlamıyla açıklamasa da, bilinen tüm insan karsinojenlerinin laboratuvar hayvanlarında kansere neden olduğu görülmüştür.

değildir. Bir başka deyişle, laboratuvar ortamında çok yüksek dozlarda karsinojenik olan bir madde, düşük dozlarda aynı etkiye sahip olmayabilir. Aynı zamanda, bir madde solunum ile alındığında gösterdiği etkiyle, deriye uygulandığında gösterdiği etki aynı değildir. Önemle vurgulamak gerekir ki laboratuvar hayvanlarıyla ve insanların fizyolojik yapıları aynı değildir, bu da aynı maddeye karşı gösterdikleri tepkinin farklı olmasını sağlar. Güvenlik nedenleri sebebiyle, yüksek dozlarda hayvanlarda kansere neden olan bir maddenin insanlarda da kansere neden olacağı kabul edilmektedir. Bir maddenin hangi dozlarda karsinojen olduğunu her zaman bilebilmek mümkün değildir. Bu sebeple en doğru yol, gereken önlemleri alarak maruziyeti azaltmaktır.

Laboratuvar hayvanlarında yapılan karsinojen testlerinde insanların maruz kaldığından daha yüksek dozlar kullanılır. Bu sebeple hayvan deneylerinde alınan sonuçlar çoğu zaman gerçekçi

İnsanlar İçin Önemli Karsinojen Kimyasallar 1,3-Butadiene Chromium (VI) compounds 1,2-Dichloropropane Hepatitis B virus (chronic infection with) – Hepatit B virüsü (kronik enfeksiyon ile) Hepatitis C virus (chronic infection with) – Hepatit C virüsü (kronik enfeksiyon ile) İnsan papilloma virüsü (HPV) tip 16, 18, 31, 33, 35, 39, 45, 51, 52, 56, 58, 59 (enfeksiyon ile birlikte) (Not: İnsanlar için karsinojen olarak sınıflandırılan HPV tipleri, Rahim ağzı (serviks) kanseri riski büyüklük sırasına göre) Human T-cell lymphotropic virus type I (HTLV-1) (infection with) - insan T hücresi lenfotropik virüs tip 1 (HTLV-1) (enfeksiyon ile) Ionizing radiation (all types) – iyonize radyasyon (her tip) Nötron radyasyonu Radyum-222, 224,226,228 ve bozunma ürünleri Yapılan birçok araştırma, kanser yapıcı maddelerin (karsinojen/kanserojenlerin) bir kısmını aromatik hidrokarbonların (yani basit yapıda ki benzen ve türevlerinin) olduğunu göstermiştir. Örneğin 1800’lü yılların başına doğru, bir tıp doktoru baca dumanlarından çıkan kalıntının, fareleri hasta edici bir yapıda olduğu tezini savunmuştur. 150 yıl sonra ise yapılan araştırmalar bu tezi destekleyip, kansere yol açan kimyasal maddenin ise benzopiren maddesi olduğu belirlenmiştir. Bu yüzden kanser yapıcı bu maddenin ilk sentetik olarak antitoksin olarak üretilmesine sebep olmuştur. Bu yapının esasında kanser yapıcı yanı metabolit denilen bir kimyasala yükseltgenmesidir, burada benzopiren birçok enzim tarafından karaciğerde katalizlenerek bir epoksit oluşturarak DNA ile

reaksiyona girerek hücrede ölümcül olmayan bir şekilde mutasyona uğrayarak kontrol edilemeyen bir tümör hücresine sebep olur. Benzenin az bir oranı ise fazla bir etkiye sahip olmayıp yüksek bir miktarına maruz kalınması tehlikeli boyutlara getirebilir hücreyi.Kanserojen maddeler esasında oluşum aşamasında sadece birer nükleofillik reaksiyonları içine alır ve birçok alkillenme reaktifleri bu aşamada görev alırlar, burada en etkin kanserojen maddeler ise klorometil eter ve 2-kloroetildir. Kanser hücreleri bir çok yer değiştirme reaksiyonu vererek de yeni kanser hücrelerine neden olurlar. Örneğin bir dizi kanser hücresi aminlerle, tiyollerle ve karboksilli asitlerle birleşerek yeni kanser hücreleri oluştururlar, bunlarda hücrede bir dizi hastalıklara ve hücresel bozukluklara neden olurlar. Basit bir kanser yapıcı olan azotlu hardal maddesi,

38


birçok tedavide kemoterapik madde olarak görev yapıp, birçok kanser hücresinin oluşmasına ve fonksiyonel biz dizi bozukluğa engel olması adına yararlı bir madde olarak karşımıza çıkar ve kanser hücrelerinden daha hızlı bölündüğünden daha kararlı bir yapıdadır ve diğer kimyasallar bu yapıya göre daha hassas ve zararlı etkiler yaratırlar.

Buna bağlı olarak yaşamak zorunda olduğumuz bir dünya olduğunu unutmuyor lakin yaşamımız sağlığımız ve geleceğimiz için bu tür kimyasallarda uzak durmamız gerektiğini siz değerli okurlarımıza belirtiyoruz.

Orhun Karakuş Biyolog orhun.karakus16@ogr.atauni.edu.tr

39


YTÜ’LÜLERDEN KİMYADA BİRİNCİLİK Kimya alanında dünya çapında önemli kuruluşlar arasında yer alan IUPAC konferansında Yıldız Teknik Üniversitesi’nden bir ekip en iyi bilimsel çalışma ödülünü alarak birinci oldu. Ekip, “Yapılan bu çalışmanın prestijli bir ödülle taçlandırılması bizim için bir motivasyon kaynağı oldu” dedi. Dünya çapında kimya alanında önemli kuruluşlar arasında yer alan uluslararası temel ve uygulamalı kimya birliği ‘International Union of Pure and Applied Chemistry’ (IUPAC) tarafından bu yıl 7’ncisi Rusya’nın başkenti Moskova’da düzenlenen ‘International IUPAC Congress on Green Chemistry’ konferansından Türk ekip birincilikle döndü. Kongrede Yıldız Teknik Üniversitesi’nden (YTÜ) Prof. Dr. Sezgin Bakırdere ve araştırma grubu, dokuz sözlü sunum ve üç poster sunumuyla Türkiye’yi temsil etti. IUPAC kongrelerinde geleneksel hale gelen, özgünlüğü, bilime olan katkısı ve insanlığa sağlayacağı fayda göz önünde bulundurularak organize edilen kongrede sunulan en iyi çalışmanın seçildiği bölümde jüri üyesi olarak kimya alanında dünyada bilime yön veren isimler yer aldı. IUPAC Başkanı Prof. Dr. Natalia P. Tarasova, 2020’de IUPAC Başkanı olmak üzere seçilen Prof. Dr. Christopher Brett ve Nobel ödüllü bilim insanlarının

çalışma ekiplerindeki akademisyenlerin olduğu 10 kişilik jüri tarafından yapılan değerlendirmede Gözde Özzeybek, Sezin Erarpat, Dotse Selali Chormey ve Prof. Dr. Sezgin Bakırdere’nin isimlerinin bulunduğu “Determination of Lead at Trace Levels in Mussel and Sea Water Samples Using Dispersive Liquid-Liquid Microextraction- Slotted Quartz Tube-Flame Atomic Absorption Spectrometry” başlıklı poster olarak sunulan çalışma en iyi bilimsel çalışma ödülünü almaya hak kazandı.

40


Motivasyon Kaynağı Oldu Ödül alan çalışmayla insan sağlığı açısından son derece tehlikeli sonuçlar doğurabilecek kurşun elementinin deniz suyu ve midye örneklerinde çok düşük seviyelerde tayinlerine yönelik özgün bir analitik yöntem geliştirildiğini belirten araştırma ekibi, Türkiye’yi başarılı bir şekilde temsil ettikleri için gurur duyduklarını söyledi. Geliştirilen yöntemle, kurşun elementinin deniz suyu ve midyede olup olmadığı, milyon dolarlık cihazların yerine daha düşük bütçeli çalışmalarla görülebilecek. Prof. Dr. Sezgin Bakırdere, “Türkiye’de bolca tüketilen midye örneklerinde çok eser seviyelerde bile bulunduğunda, geliştirilen yöntemle kurşun tayini yapılabilecek.

Yediğimizin içerisinde bizi bekleyen tehlike var mı? Kurşun var mı? bakılabilecek. Bu çalışmanın prestijli bir ödülle taçlandırılması bizim için bir motivasyon kaynağı oldu” dedi. Ülke menfaatleri ve öncelikleri doğrultusunda çalışmalarına yön vereceklerini vurgulayan Prof. Dr. Bakırdere, daha azimli ve umutlu bir tutumla çalışmalarına devam edeceklerini belirtti. Lisans dördüncü sınıfta boş vakitlerini laboratuvarda değerlendirdiklerini anlatan Gözde Özzeybek, bu ödülle hiçbir emeğin boşa gitmeyeceğini ve yapılan her iyi işin bir gün takdir göreceğini ifade etti.

41


GÜNÜMÜZÜN VAZGEÇİLMEZİ BOR Bor, periyodik tabloda B simgesi ile gösterilen, atom numarası 5, atom ağırlığı 10,81 olan metalle ametal arası yarı iletken özelliğe sahip bir elementtir. Periyodik cetvelin 3A grubunun ilk ve en hafif üyesidir. Temel hal elektron konfigürasyonu 1s2 2s22p1 şeklindedir.

ancak farklı olarak saf bor, karbon gibi elektrik iletkenidir. Kristalize bor, görünüm ve optik özellikleri açısından elmasa benzer ve neredeyse elmas kadar serttir. Borun saf elementi ilk kez, 1808 yılında Fransız kimyager J.L. Gay-Lussac ve Baron L.J. Thenard ile İngiliz kimyager H. Davy tarafından elde edilmiştir.

Bor, bileşiklerinde metal dışı bileşikler gibi davranır

Bor, yeryüzünde toprak, kayalar ve suda yaygın olarak bulunan bir elementtir. Yüksek konsantrasyonda ve ekonomik boyutlardaki bor yatakları, borun oksijen ile bağlanmış bileşikleri olarak daha çok Türkiye ve ABD’nin kurak, volkanik ve hidrotermal aktivitesinin yüksek olduğu bölgelerde bulunmaktadır. Ülkemizin bilinen bor

madeni yatakları Batı Anadolu'da; Eskişehir-Kırka, Kütahya-Emet, Bursa-Kestelek ve BalıkesirBigadiç'te bulunmaktadır. Türkiye toplam 3,3 milyar ton rezerv miktarı ile dünya toplam bor rezervi sıralamasında %73'lük pay ile ilk sırada yer almaktadır.

Bor ve Kullanım Alanları Çeşitli metal veya ametal elementlerle yaptığı bileşiklerin gösterdiği farklı özellikler, bor bileşiklerinin birçok endüstride kullanılmasına olanak sağlamaktadır. Endüstride bor; cam ve seramik sanayi, deterjan ve kozmetik sanayi, alev geciktiriciler, tarım, metalürji, sağlık, çimento ve enerji sektöründe kullanılmaktadır. Örneğin bor sağlık sektöründe, osteoporoz tedavilerinde, alerjik

hastalıklarda, psikiyatride, kemik gelişiminde ve artiritte, menopoz tedavisinde aktif olarak kullanılmaktadır. Ayrıca kesinleşmiş bir tedavi olmamakla birlikte Bor Nötron Yakalama Tedavisi (BNCT) ile sağlıklı hücrelere zarar vermeden kanserli hücrelerin imha edilmesinde görev alan bor elementi, kanser tedavisinde yeni bir umut olmuştur.

42


Bor ve bileşikleri, katkı maddesi olarak da birçok alanda kullanılmaktadır. Petrol teknolojisinde boratlar, sondaj çukurlarında çimentonun donmasında bir polimer çapraz bağlayıcı veya bir geciktirici olarak işlev görmektedir. Perboratlar ise

polimer kalıntılarının bozunmasına ve giderilmesine yardımcı olurlar. Bor bileşiklerinin endüstride bir diğer kullanışlı uygulaması alüminyum ve magnezyum metallerinin oksidasyonunu önlemektir.

Bor ve Enerji Borun enerji bağlamında kullanımı aşağıdaki başlıklar altında incelenebilir. Bunlar: • Hidrojen taşıyıcı, • Lityum iyon pillerinde iyileştirme, • Doğrudan yakıt (Elementer Bor), • Güneş panellerinde verim artışı, • Üretimde enerji tasarrufu ve karbon salımında azalma (çimento, seramik, cam, metalurji vb. sektörlerde), • MgB2 süper iletken (sıfır kayıpla enerji nakli) dir.

Hidrojen Üretimi ve Adsorplayıcısı Olarak Sodyum Borhidrür Yenilenebilir enerjiye geçme adına birçok yöntem kullanılmaktadır. Bunlar arasında; güneş, rüzgar, jeotermal kaynaklar, hidroelektrik ve hidrojen enerjisini saymak mümkündür. Hidrojen, yakın gelecekte en değerli ve "yeşil" enerji kaynaklarından biri olarak düşünülmektedir. Bir enerji kaynağı olarak kullanılmasıyla ilgili en büyük sorun depolama ve nakliye ile ilgili tehlikelerdir. Uygulanabilir bir çözüm elde etmek için kapsamlı araştırmalar sürmektedir. Olası hidrojen kaynağı olarak pek çok hidrür ve diğer hidrojen içeren malzemeler

arasında, metal borhidrürler hafifliği ve kararlılığı nedeniyle eşsiz bir seçim olmuştur. Hidrojen üretimi ve adsorplayıcısı olarak sodyum borhidrür, hidrojenin yakıt olarak kullanılmasının yaygınlaşması ile birlikte enerji alanında önemli bir role sahip olacaktır. Sodyum borhidrür, su ile oda sıcaklığında yüksek basınç olmaksızın reaksiyona girmekte ve hidrojen üretmektedir. Bu reaksiyon, kontrol edilebilir bir ısı salmakta ve zararlı yan ürün ortaya çıkarmamaktadır. Bu reaksiyon aşağıdaki gibidir:

NaBH4(çöz)+2H2O-----katalizör----->4H2+NaBO2(çöz)+ısı

Yakıt Pillerinde Sodyum Borhidrür Sodyum borhidrür, hidrojeni depolama özelliğinin yanı sıra, yakıt pillerinde doğrudan yakıt olarak da kullanılabilmektedir. Yakıt pilleri çok sayıda avantajlar sağlamasına karşın henüz membran geliştirme ve katalizör miktarını düşürme gibi performans artırıcı ve maliyeti düşürücü araştırmaların yapılması gerekmektedir. Yakıt olarak gaz hidrojen yerine bor hidrür kullanılan metodun birçok avantajları vardır. Her şeyden önce depolama problemi çözülmüş olup hareketli uygulamalar için, tehlikeli yüksek basınç silindirleri veya sıvı hidrojen durumu için soğutulan enerji tüketim aparatları gibi özel aletlere gerek kalmamıştır. Bu noktada sodyum borhidrür hacimsel ve ağırlıkça hidrojen depolama kapasitesinin yüksek olması nedeniyle iyi bir alternatif olarak ön plana çıkmaktadır. Yakıt pillerinde sodyum borhidrür doğrudan ya da yakıt pili dışında istendiğinde hidrojen üretimi olmak üzere başlıca iki şekilde kullanılabilmektedir.

43


Lityum İyon Pilleri Cep telefonlar, taşınabilir müzik çalarlar, taşınabilir bilgisayarlar gibi elektronik cihazlarda enerji depolayıcı parçalarda kullanılan lityum iyon pilleri geleceğin akıllı teknolojileri olarak görülmektedir. Lityum iyon pillerinde bor katkısı ile pilin yanma

ve patlama özelliklerinin azaltılması, kimyasal ve elektrokimyasal dayanıklılığının arttırılması gibi özellikler üzerinde halen çalışmalar devam etmektedir

Güneş Panelleri Güneş enerjisi, güneşin çekirdeğinde yer alan füzyon süreci ile (hidrojen gazının helyuma dönüşmesi) açığa çıkan ışıma enerjisidir. Güneş enerjisinden yararlanma konusundaki çalışmalar özellikle 1970'lerden sonra hız kazanmış, güneş enerjisi sistemleri teknolojik olarak ilerleme ve maliyet bakımından düşme göstermiş, çevresel olarak temiz bir enerji kaynağı olarak kendini kabul ettirmiştir. Güneş enerjisi teknolojileri yöntem, malzeme ve teknolojik düzey açısından Fotovoltaik ve ısıl güneş teknolojileri olarak iki ana grupta incelenmektedir. Fotovoltaik hücreler denen yarı-iletken malzemeler güneş ışığını doğrudan elektriğe çevirirler. Isıl sistemde ise öncelikle güneş enerjisinden ısı elde edilir daha sonra bu ısı elektrik üretiminde kullanılabilir.

Güneş panellerinde yaygın olarak kullanılan fotovoltaik hücre yapısının oluşması için P ve N tipi yarı-iletken birleşimi gerekmektedir. P tipi yarıiletken elde etmek için saf silikon kristaline periyodik tablonun 3A grubunda yer alan bir element (Bor, Gelyum, İndiyum vb.) çok düşük konsantrasyonlarda ilave edililir. Silikon kristali içerisine bor ilave edilirse, borun 3 adet valans elektronu ile silisyum 4 adet valans elektronu kendi aralarında kovalent bağ yapar ve silikon atomuna ait bir valans elektronu boşta kalır. Silikon atomunun boşta kalan valans elektronu, komşu bor atomunda bulunan boşluğu doldurur. Böylece, silikonun kristal yapısı içerisinde 1 elektron eksikliği meydana gelir ve pozitif yük taşıdığı varsayılır. Bu tür maddelere de 'p tipi' ya da 'alıcı' katkı maddeleri denmektedir.

Kaynaklar • N. S. Hosmane, Boron Science- New Technologies and Applications, CRC Press, New York (2012) • E. G. Camparia, M. Bianchib, L. Tomesanib, Boron as a storage medium for solar energy, Energy Procedia 126 (201709) 541–548. • http://www.boren.gov.tr/en/boron/boron-element • http://www.tcichemicals.com/en/us/product/tci-topics/ProductHighlights_20131209.html

Elif Gül Kimya Mühendisi elfgl2411@gmail.com

44


TÜRK ARAŞTIRMACILAR BOR'DAN YENİ BİR ENERJİ KAYNAĞI ÜRETTİ Balıkesir’deki Ar-Ge şirketindeki araştırmacılar, bor madenini saflaştırarak yeni bir enerji kaynağı üretti. Yeşil enerji olarak bilinen yeni kaynak doğalgaz ve petrolden daha ucuz. Balıkesir’in Edremit ilçesinde bulunan bir ArGe firması bir süredir kullandığı ileri teknoloji ekipmanları ile bölgedeki bor madenlerinden elde edilen boru işliyordu. Yurt içinde ve yurt dışında önemli başarılara imza atan iş adamı/mucit Faruk Durukan’ın sahibi olduğu firma şimdi ise çalışmalarını bir adım daha ileri taşıyarak ”yeşil enerji” olarak

bilinen bor türevli yeni bir enerji kaynağı üretti. Petrol ve doğalgazdan çok daha ucuz bir şekilde elde edilen ve dünyadaki bor rezervlerinin yüzde 72’sine sahip olan Türkiye için son derece kullanışlı ve önemli olan yeni enerji kaynağıyla ilgili ilk bilgileri Faruk Durukan aktardı. Bor madenini saflaştırarak elde edilen sodyumpentaborat ara elemanını sıfır dereceye kadar indirmeyi başaran Durukan ve ekibi, saflaştırılan her değerde farklı bir alanda kullanılmak üzere ara eleman haline gelen bor madeninin bilinen 14 şeklinden 8’ini işleyebiliyor.

Petrol ve Doğalgazdan Daha Ucuz Faruk Durukan’ın açıklamalarına göre bor madeninin saflaştırılmasıyla elde edilen sıfır değerli ara eleman yeni enerji kaynağında kullanılıyor. Durukan ve ekibi, bu ara elemanın yer aldığı ve literatürde etil borat olarak yer alan ancak dünyanın yeşil enerji olarak tanıdığı enerji türünü Balıkesir’deki ileri teknoloji laboratuvarlarında üretmeyi başardı. Durukan, yeşil enerjinin; petrol, doğalgaz gibi diğer enerji kaynaklarına kıyasla çok daha düşük maliyetle elde edilebildiğini kaydetti.

kaynakları ile yeşil enerjiyi ürettiklerini açıklayan Durukan, Türk Ar-Ge’sini dünya çapında söz sahibi bir hale getirmeyi ve insanlığa yararlı ürünler ortaya koymayı amaçladıklarını dile getirdi. Ekip olarak yeni enerjiler üzerine çalışmalarını yoğunlaştırdıklarını ifade eden Durukan, yapılan çalışmanın yeşil enerji için bir ön çalışma niteliğinde olduğunu söyledi. Bu yaptığımız çalışma, etil borattır. Yeşil enerji denilen bir enerjidir bu.” diyen Durukan, asıl amaçlarının hidrojen enerjisini absorbe etmek olan bor hidrür çalışmasını gerçekleştirmek olduğunu ekledi.

Dışarıdan hiçbir destek almadan tamamen kendi

45


Hidrojene Yönelecekler Geleceğin enerjisinin hidrojen olduğunu söyleyen Durukan, çalışmalarının ikinci aşamasında hidrojene yöneleceklerini açıkladı. Hidrojen üzerinde halihazırda önemli gelişmeler kaydettiklerini ifade eden Durukan, ”Hidrojen, eksi 180 derecede ancak durdurulabilirken, bizim elde ettiğimiz bor hidrür isimli malzeme ile artık oda sıcaklığında bile hidrojeni tutabiliyor, absorbe ettirebiliyoruz” dedi.

46


ENZİM İNHİBİSYONU TEMELLİ BİYOSENSÖRLER 1. Biyosensör Kimyasal bileşiklere ya da iyonlara seçici ve tersinir şekilde cevap veren, derişime bağımlı elektriksel sinyale cevap veren küçük cihazlara sensör denir. Bu sensörlerin yapılarına enzim, DNA, doku, antikor gibi biyolojik maddelerin eklenmesiyle biyosensör adını alırlar. Biyosensör 3 temel bölümden oluşur. Bunlar; analit (biyoajan/ biyomolekül), transduser (çevirici) ve elektronik kısımdır. Biyosensör temel olarak; analiz edilecek maddenin biyosensör yüzeyindeki biyoajan ile etkileşmesi soncunda transduser yüzeyindeki analit miktarıyla orantılı olarak sinyal üretmesi ve bu sinyalin ölçüm cihazına iletilmesi ilkesine dayanır.

İyi bir biyosensör; - Seçici - Hızlı ve sürekli - Duyarlı - Kararlı - Uzun ömürlü olmalıdır. Biyosensörde tayin edilebilecek analit, kullanılacak biyobileşen ve transduserler;

Analit

Biyobileşen

Transduser

Enzimler Antikorlar Mikrobiyal hücreler Gazlar İyonlar Metabolitler Mikroorganizmalar Proteinler

Hücreler Reseptörler Antikorlar Antijenler Membranlar Enzimler Organizmalar Dokular

Elektrokimyasal -Amperometrik - Potansiyometrik -Kondüktometrik Termal Optik Piezoelektrik

47


Biyosensörün tarihi; 1950’ li yıllarda Clark’ ın ameliyat esnasında kanın O2 miktarını elektrot ile izlemesiyle başlar. 1962 yılında Clark ve Lyons glukoz oksidaz enzimini O2 elektrodu ile kombine ederek kandaki glukoz miktarını ölçmesiyle devam eder. Yaptıkları çalışmada; biyolojik sıvıdaki glukoz ve oksijen elektrotun etrafındaki membranı geçerek

elektrot yüzeyine ulaştığında glukoz oksitlenerek glukonik asite yükseltgenir ve bu sırada O2 harcanır. Ortamdaki glukoz bittiğinde O2 tüketimi durur. O2 elektrodu ile başlangıçtaki ve reaksiyon sonucundaki çözünmüş O2 miktarı ölçülür. Aradaki fark kullanılarak kandaki glukoz miktarı hesaplanır.

2. Enzim Temelli Biyosensörler Transduser yüzeyinde farklı immobilizasyon teknikleri tarafından enzim immolize edilen sistem en yaygın olarak kullanılan yöntemlerdendir. İmmobilize enzim, bir alt tabaka (varsa) ile substrat veya analitik yoldan bir madde tüketir ve ürünü oluşturur. Biyosensörün yanıtı, ya ortak substrat tüketimi ya da ürün verimi olarak ölçülür. Basit, taşınabilir olmanın ve sürekli çalışabilen bir konfigürasyonun avantajlarına sahip olmasına rağmen, bu biyosensörlerin çevresel izlemeye uygulandıklarında bazı sınırlamaları vardır. En büyük dezavantajı, enzim için alt tabaka olarak işlev görebilen sınırlı çevre kirleticileri sayısını ve yüksek tespit sınırlarını içermesidir.

özellikle immobilize enzimle etkileşime giren ve biyokatalitikliğini inhibe eden özelliklerinin dolaylı izlenmesi alternatiftir. Bu inhibitörler ya enzim ya da enzim-substrat kompleksine ve ayrıca enzimatik tepkimelere müdahale eder. Dolaylı izlemenin yararlı yönü, enzimlerin çoğunun çok düşük bir inhibitör konsantrasyonuna duyarlı olması, böylece biyosensör hassasiyetini arttırmasıdır. Ancak analiz edilecek numunede diğer bazı inhibitör tiplerinin varlığı enzim aktivitesini inhibe edebilir ve bu nedenle beklenmedik sonuçlara neden olabilir. Bu tür biyosensörler, analiz edilecek analitin yanı sıra bir miktar substrat gerektirir ve bu nedenle biyosensörün genel tasarımını zorlaştırır.

Madde veya inhibitörlerin değerlendirilmesine

2.1. Enzim İnhibisyonu: Tersinir İnhibisyon Tersinir inhibisyon, enzimle inhibitörlerin yüksek oranda birleşme ve ayrışması ile tanımlanır. Tersinir inhibisyona dayalı biyosensör tekrar tekrar rejenere

edilebilir ve bu yüzden"çoklu kullanımlı biyosensör" olarak adlandırılabilir. Ancak, enzim inhibisyonuna dayalı biyosensörlerin tepkisi farklı alanlarda

48


incelendiğinden dolayı her taramada önemli derecede farklılık gösterebilir. Glikoz oksidaz, üreaz, tirozinaz

ve kolinesteraz gibi enzimler biyosensör gelişiminde yaygın şekilde kullanılmıştır.

2.2. Enzim İnhibisyonu: Tersinmez İnhibisyon Tersinmez inhibisyon, enzime kovalent olarak bağlanır ve enzim-inhibitör kompleksinden serbest enzime dönüş söz konusu değildir. Enzim kalıcı olarak etkisiz hale getirildiğinden, geri döndürülemez inhibisyona dayalı biyosensör “Tek kullanımlık biyosensör” olarak adlandırılabilir. Ancak, spesifik olmayan tedavilerin bazıları aşırı pH ve sıcaklığın bütün proteinin yapısını tahrip ettiği yerlerde, geri dönüşümsüz inhibisyon geri dönüşümsüz enzim inaktivasyonundan farklıdır. İnhibitör Tipi Yarışmalı İnhibitör

Yarışmalı Olmayan İnhibitör

Yarışmasız İnhibitör

Bağlanma Bölgesi Kinetik Etkileri • İnhibitör, alt tabaka Vmax değişmez, Km artar yapısına çok yakın olması nedeniyle enzime, yani aktif bölgenin substrat bağlama bölgesine yarışmalı olarak bağlanır. • İnhibisyon, substrat konsantrasyonunun inhibitörle rekabet etmediği bir seviyeye arttırılmasıyla tersine çevrilebilir. • İnhibitör, aktif bölgeden Vmax azalır, Km değişmez tamamen farklı olan enzim üzerindeki bir bölgeye bağlanır. • Bu inhibisyon, substrat konsantrasyonunun arttırılmasıyla tersine çevrilebilir, çünkü bağlama bölgeleri hem inhibitör hem de substrat için farklıdır. • İnhibitör sadece Enzim-Substrat (ES) komplekslerine bağlanır. • Bu enzim-inhibitörsubstrat kompleksi (ESI), enzimde yapısal değişiklikler nedeniyle ürün oluşturamaz.

Hem Vmax hem de Km azalır

Tablo: İnhibitörlerin farklı bağlanma mekanizmalarının ve bunların enzim kinetiğine etkilerinin karşılaştırılması

49


Farklı inhibitör tiplerinin varlığında ve yokluğunda göreli oranı gösteren reaksiyon hızı substrat konsantrasyonu grafiği.

2.3. Enzim İnhibisyonu Temelli Biyosensör Örnekleri Glukoz Oksidaz İnhibisyonu Glikoz oksidaz, glikozun hidrojen peroksit ve glukonolaktona oksidasyonunu katalizleyen bir oksidoredüktazdır. Clark tarafından glikozun saptanması için geliştirilen ilk biyosensör, enzim glikoz oksidaz üzerine kurulmuştur. Bununla birlikte, enzimin inhibisyonuna değil, oksijen tüketimine dayandırılmıştır.

Tirozinaz İnhibisyonu Monofenol monoksigenaz olarak da bilinen tirozinaz, tirozin gibi fenollerin oksidasyonunu katalize eden bir bakır içeren enzimdir. Son yıllarda, farklı inhibitörler tarafından tirozinaz enzim aktivitesinin inhibisyonuna dayanan birçok biyosensör geliştirilmiştir. Geliştirilen biyosensörler genellikle böcek ilacı, gıda koruyucuları ve florürlerin tayini için kullanılmaktadır.

50


Üreaz İnhibisyonu

Üreaz, üreyi amonyak ve karbondioksit içine hidrolizi katalizleyen bi- metalik bir enzimdir. Üreaz enziminin aktivitesinin inhibisyonuna dayalı olarak, farklı dönüştürücü tipleri kullanılan birkaç biyosensör bulunmaktadır. Bu biyosensörler çoğunlukla bakır, kadmiyum, krom, kurşun ve cıva gibi ağır metallerin tayini için kullanılmıştır.

Kolinesteraz İnhibisyonu

Kolinesteraz nörotransmiter asetilkolin enzimi, kolin ve asetik asit üretimi ile sonuçlanan katalize enzimler ailesidir.

Kaynaklar Lata Sheo Bachan Upadhyay & Nishant Verma, 2013. Enzyme Inhibition Based Biosensors: A Review, Analytical Letters, 46:2, 225-241 (http://dx.doi.org/10.1080/00032719.2012.713069). Li, Yanbin, 2006. Section 2.3 Biosensors, pp. 52-93, of Chapter 2 Hardware, in CIGR Handbook of Agricultural Engineering Volume VI Information Technology. Edited by CIGR--The International Commission of Agricultural Engineering; Volume Editor, Axel Munack. St. Joseph, Michigan, USA: ASABE (doi:10.13031/2013.21666). Ramsay, G., 1998. Editor, Commercial Biosensors: Applications to Clinical, Bioprocess, and Environmental Samples, Wiley Interscience . http://www.rcsb.org/pdb/explore/explore.do?structureId=1CF3 http://www.rcsb.org/pdb/explore/explore.do?structureId=5M8L http://www.rcsb.org/pdb/explore/explore.do?structureId=1FWJ http://www.rcsb.org/pdb/explore/explore.do?structureId=1P0I

Leyla Yeşilçınar Kimyager leylayasilcinar@stu.comu.edu.tr

51


ANTEP FISTIĞININ KABUĞU İÇİN İLAÇ ÇALIŞMASI Harran Üniversitesi, Antep fıstığının kırmızı yumuşak kabuğu ilaç sanayisinde kullanılması için proje hazırladı. Harran Üniversitesi (HRÜ) Mühendislik Fakültesi Gıda Mühendisliği Bölümünce, taze Antep fıstığının kırmızı yumuşak kabuğu ile menengiç ağacından elde edilen reçinenin, ilaçsanayisinde kullanılması için proje hazırlandı. Mühendislik Fakültesi Gıda Mühendisliği Bölümü Öğretim Üyesi Yrd. Doç. Dr. Eyyüp Karaoğul, AA muhabirine yaptığı açıklamada, yürüttükleri çalışmalarda, Antep fıstığının kırmızı yumuşak kabuğunun antikanserojen etkisinin bulunduğunu tespit ettiklerini söyledi.

“Bölgemiz Antep fıstığı ile menengiç için çok uygun koşullara sahip. Bazı bölgelerde menengiç ağacına Antep fıstığı aşısı yapılarak değerlendirilmeye çalışılıyor. Biz de bir süre önce GAP Bölge Kalkınma İdaresi Başkanlığına ‘Menengiç ağacında bulunan hem sakızın hem de uçucu yağın ekonomiye kazandırılması ve pazar potansiyelinin geliştirilmesi’ projesini sunduk. Amacımız, menengiç ağaçlarının gövde kısmından reçine elde etmek. Elde edilen reçine içinde var olan damla sakızı ve uçucu yağı birbirinden izole edeceğiz. Hem damla sakızı hem de uçucu yağ, kozmetik ve ilaç sektöründe ve antioksidan özelliğinden dolayı kanser ilaçlarında kullanılacak. Özellikle gıda katkı maddesi olarak raf ömrünü uzatması için kullanılacak.”

Fıstığın yumuşak kabuğunun değerlendirilmediğini belirten Karaoğul, çöpe atılan kırmızı kabukların antioksidan madde içermesi ve kanser önleyici özelliğe sahip olması nedeniyle ilaç sanayisinde kullanılmasının uygun olduğunu anlattı. Antep fıstığı üretiminde Şanlıurfa’nın önemli bir yere sahip olduğunu dile getiren Karaoğul, şöyle devam etti:

52


Fıstığın Kabuğu Yüzde 37 Antioksidan İçeriyor Karaoğlu, fıstığın kırmızı yumuşak kabuğunun değerlendirilmeden çöpe atıldığına dikkati çekerek, “Taze fıstığın kırmızı kabuğu yoğun antioksidan barındırıyor ve yüksek miktarda kanser önleyici madde bulunduruyor. Yaptığımız analizlerde Antep fıstığının kabuğunda yüzde 37 oranında antioksidan asit tespit ettik.” dedi. Projenin Türkiye’de ilk olduğunu aktaran Karaoğul, Antep fıstığı ile ilgili çalışmalarını yıl içinde Konya’da düzenlenen 1. Uluslararası Tıbbi ve Aromatik Bitkiler Sempozyumu’nda menengiç reçinesi ile ilgili çalışmalarını ise KKTC’de düzenlenen 3. Uluslararası Tıbbi ve Aromatik Bitkiler Sempozyumu’nda sunduklarını aktardı. Karaoğul, “Taze Antep fıstığının yumuşak kabuğu, ilaç sanayisinde özellikle de kanser ilacı yapımı için çok uygun. Çöpe atılan bir maddeyi katma değeri yüksek bir mühendislik maddesine dönüştürmüş olacağız. Çalışmamızda antioksidan maddeye uçucu yağı da katarak mikroenkapsülasyon yapacağız. Bu ürün gıda katkı maddesi, gıda koruyucusu, kozmetik sektöründe ve kanser önleyici olarak piyasada

tüketilmekte. Uçucu yağı ayırdığımızda da kalan kolofan kısmı da gıda sektöründe kullanılan damla sakızı olarak kıvam artırıcı, kıvam verici, gıdaların raf ömrünün uzatılmasında değerlendirilecek. Yani çiftçimize yeni bir iş sahası oluşmuş olacak.” ifadelerini kullandı. Türkiye’de üretilen uçucu yağların, yoğun talep dolayısıyla yurt dışına ihraç edildiğini aktaran Karaoğul, şunları kaydetti: “Türkiye’de genellikle Isparta yöresinde gül yağı, Hatay bölgesinde ise defne ve kekik yağı üretilmekte. Bölgemizde ise var olan potansiyelimiz değerlendirilmemekte. Bölgemizde menengiç ağacının reçinesinden uçucu yağ üretilecek. Bu projeyle yüksek fiyat potansiyeli olan menengiç sakızının uçucu yağı bölge halkına, köylüsüne ve tüccarına yeni bir iş potansiyeli ve sahası sunması bakımından çok önemlidir. Uçucu yağların kilogram fiyatı piyasada ortalama 500-1000 lira. Yani geliri fıstıktan daha yüksek. Bölge çiftçisi bu ürüne yönelirse kazancı daha da çok olacak. Bölge buna çok uygun, yeni bir iş sahası açılmış olacak.”

53


Potasyum dikromatın doygun sulu çözeltileri bilimin güzelliği olan bu kristalleri oluşturmaktadır. Bu durumda kristaller bir lam üzerine damlacık çözeltisi şeklinde konulur. Su gibi buharlaştırılmış, küçük kristaller ilk olarak damlacık içerisinde oluşurlar. Kristalizasyon sürecinde hızlandırılmış fotoğraf tekniği kullanılmıştır.

Inovatif Kimya Dergisi Sayi 52  

İnovatif Kimya Dergisi Sayi 52