Inovatif Kimya Dergisi Sayi 72

Kimya Dergisi

İNOVATİF Kimya Dergisi YIL:7 SAYI:72 TEMMUZ 2019

KAFEİN

EKİBİMİZ YAVUZ SELİM KART PELİN TANTOĞLU KART HATİLE MOUMİNTSA ÖZGENUR GERİDÖNMEZ MERVE ÇÖPLÜ HACER DEMİR NURSELİ GÖRENER RABİYE BAŞTÜRK ELİF AYTAN ÖMER AKSU SİMGE KOSTİK PETEK AKSUNGUR RABİA ÖNEN İPEK AKHTAR MELİKE OYA KADER MUAZ TOĞUŞLU EDA AKIN ELİF BERFİN KAVAK HİLAL KÖK DİLARA KÜÇÜKAY TOLGAHAN ÖZER ELİF YAĞMUR TAŞ SİMAY BAYRAKTAR MELİKE YILDIRIM SEDA ZEYNEP KELEŞ NUREVŞAN GÜNDOĞDU NESRİN AVCIOĞLU ALEYNA GÜMÜŞSOY BURCU ORHAN EMİNE SELVA AYDOĞDU

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/

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

AMONYAK HİDRİDLERDE KİMYACILAR İÇİN TAMAMEN YENİ, TUHAF KİMYASAL BAĞLAR ÖNGÖRÜLÜYOR

6

GELECEK NESİL VERİ DEPOLAMA İÇİN YENİ MALZEMELERE ÖNCÜLÜK EDEBİLECEK KEŞİF

7

ARDIŞIK KESİKLİ REAKTÖRDE GRİ SU ARITIMI

9

BİLİM ADAMLARI MADDENİN HEM SIVI HEM KATI OLABİLECEĞİ YENİ BİR HAL KEŞFETTİ

13

KAFEİN

15

GİYİLEBİLİR TEKNOLOJİ İÇİN İLK GRAFEN İPLER GELİŞTİRİLDİ

20

KOKUNUN KİMYASI

22

ARAŞTIRMACILAR, YENİ NESİL PİLLERDE KULLANILABİLECEK YARI LİKİT METAL ANOT GELİŞTİRDİLER

28

MORFİN ÜRETİMİ

30

BİLİM İNSANLARI, A KAN GRUBUNU 0 GRUBUNA DÖNÜŞTÜRMENİN BİR YOLUNU KEŞFETTİ

32

KİMYASAL MADDELERİN ÜREME SİSTEMLERİNE VE DÖLLENMEDEKİ ETKİLERİ ÜZERİNE

34

BİLİM İNSANLARI, KARBONDİOKSİT SALIMINI AZALTMAK İÇİN HİDROJEN ENERJİSİNİN ÜZERİNDE ÇALIŞIYOR

37

SEROTONİN NEDİR?

39

KARBONDİOKSİT TÜKETEN, ÇEVRE DOSTU NANO ORGANİKLER ÜRETİLDİ

41

AMONYAK HİDRİDLERDE KİMYACILAR İÇİN TAMAMEN YENİ, TUHAF KİMYASAL BAĞLAR ÖNGÖRÜLÜYOR

Amonyak ve hidrojen arasındaki beklenmedik yüksek basınç reaksiyonu daha önce hiç görülmemiş bir kimyasal bağ meydana getirebilir: 2 azot atomuna bağlı bir hidrojen katyonu. Bu reaksiyon sonucu oluşan Nitrojen heptahidrid molekülünün en yüksek hidrojen depolama kapasitesine sahip madde olduğu tahmin ediliyor. Bu madde ayrıca Uranüs ve Neptün’de doğal olarak bulunuyor.

basınç uzmanı. “Değişik çok merkezli bağ etkileşiminin olduğu yerde bu tuhaf sistemleri meydana getirebilirsiniz.”

“Amonyak ve hidrojen molekülleri arasındaki kimyasal reaksiyonlar için deneysel veya teorik bir kanıt yok,” diyor çalışmanın önde gelen araştırmacılarından biri, Çin’deki Jilin Üniversitesi’nden Quin Li. Fakat ekibin hesaplamalarına göre iki molekül tepkimeye girip nitrojen heptahidrid(NH7) meydana getirebilir. Bu tepkime için gereken basınç ise elmas tabanlı hücreler tarafından kolaylıkla sağlanabilir. Elmas tabanlı hücreler bilimsel deneylerde kullanılan bir cihazdır. İki elmas arasına alınan madde dünyanın merkezindekinden bile yüksek basınç değerlerinde sıkıştırılır.

Li’nin ekibi 2 tip hidrid kristal öngörüyor. Bunlardan biri düşük basınç formu, 25-60 GPa’da varlığını sürdürüyor. Bu form, bir hidrojenle bağlanan 2 azot atomundan oluşan amonyak çiftleri içeriyor. Hidrojen bu molekülde iki kovalent bağ yapıyor, bağların her biri ½ bağ sırasında. Bu tip bir bağ kimyacılar için tamamen yeni. Farklı bir H- anyonu ise NH3 molekülüne NH3’ün bir hidrojeni vasıtasıyla bağlanıyor.

Yüksek basınçta, bu yapı NH4+, H2 ve H-‘den oluşan farklı bir iyonik forma dönüyor.

“Basınç altında, kimyasal etkileşimler değişir çünkü burada siz entalpiyi azaltmaya çalışıyorsunuz; entalpi iç enerji ve basınç-hacimin toplamıdır, sadece enerji değildir”; diyor teorik kimyacı Eva Zurek, ABD’de Buffalo’daki New York State Üniversitesi’nde yüksek

Heptahidridin başka tuhaflıkları da var. Yüksek basınç altında superiyonic forma giriyor. Bu formda yarı katı, yarı sıvı madde şeklinde bulunuyor.

Hidrojen atomları bir kristal azot iyonları kafesinin çevresinde serbestçe geziniyor. Superiyonik su gibi, heptahidrid de bu formda Uranüs ve Neptün’ün iç katmanında doğal olarak bulunuyor.

Amonyak bu gezegenlerde bolca bulunduğuna göre, bunun gibi araştırmalar gezegen maddelerinin hal eşitliği hakkında önemli bilgiler verebilir, diyor Ravit Helled, İsviçre Zürih Üniversitesi’nde gezegen oluşumunu araştıran astrofizik uzmanı. “Uranüs ve Neptün’ün bileşimi ve iç yapısı bilinmezliğini koruyor, bu yüzden her yüksek basınç deneyi ve hesaplaması pazılın bir diğer parçasını bize verebilir.” diye de ekliyor. Superiyonik fazların iletkenliği neredeyse metaller kadar, bu durum bize buz gezegenlerin ilginç manyetik alanlarını açıklayabilir.

“Ayrıca hidrid iyonu bilim insanlarının daha iyi hidrojen depolayıcı maddeler geliştirmelerini sağlayabilir,” diyor Li.” Kütle yüzdesine göre, şu anki tahmin edilen NH7 bilinen bütün maddelerden daha yüksek hidrojen deposuna [33wt%] ve salma kapasitesine[19 wt%] sahip -metal organik çerçeveler dahil fakat sıkıştırılmış hidrojen hariç.Bu tip karışımları laboratuvarda keşfetmeye çalışmak insanlar için ilgi çekici olabilir, bence bu yapılabilir, diyor Zurek.” “Son zamanlarda uygulanan örnekler, kristal yapı öngörüleri deneye dönüştürüldüğünde yapılan hesaplamaların tuttuğunu gösteriyor.”

Kaynaklar • Strange bonds entirely new to chemists predicted in ammonia hydrids/ chemistry world news

Emine Selva Aydoğdu Doktor (Tıp Fakültesi Öğrencisi) aydogdu-31@hotmail.com

6

GELECEK NESİL VERİ DEPOLAMA İÇİN YENİ MALZEMELERE ÖNCÜLÜK EDEBİLECEK KEŞİF

Kısmen ABD Ordusu tarafından finanse edilen araştırmalar, kapatıldıktan sonra bile bilgi tutmaya devam eden daha güçlü veri depolama cihazları gibi uygulamalara öncülük edecek malzemelerin özelliklerini ortaya çıkardı. Cornell Üniversitesi ve California Berkeley Üniversitesi liderliğindeki bir araştırmacı ekibi, keşfedilebilecek çok sayıda malzeme sistemi ve fiziksel olayları başlatan bir keşif yaptı.

Bilim adamları kiraliteyi polar skyrmiyonlarda* tersine çevrilebilen elektriksel özelliklere sahip zarif tasarımlı ve sentezlenmiş yapay bir malzeme içerisinde ilk kez gözlemledi. Kirallik, iki nesnenin bir çift eldiven gibi birbirinin ayna görüntüleri olduğu ancak üst üste koyulduğunda çakışmadığı bir durumdur.

Polar skyrmionlar, dipol olarak bilinen zıt elektrik yüklerinden oluşan yapılardır.

Araştırmacılar her zaman skyrmionların sadece manyetik materyallerde göründüğünü varsaymışlardır ki bu materyallerin yüklü elektronları ve onların manyetik spinleri arasındaki özel etkileşimler,

skyrmionların bükümlü kiral modellerini dengede tutar. Ekip, elektrikli bir malzemeyle skyrmionlar keşfettiğinde hayretler içinde kaldığını belirtti.

Polar skyrmionlar ve bu elektriksel özelliklerin kombinasyonu, özellikle kiralitenin manipüle edilebilecek bir parametre olarak kullanılmasıyla ordu için önemli olan yeni cihazların geliştirilmesine imkan sağlayabilir.

Bu projenin ortak araştırmacısı Dr. Ramamoorthy Ramesh, şuan polar/elektrik skyrmionlarının kiral olduğunu bildiklerini ve elektriksel olarak manipüle edip edemeyeceklerini görmek istediklerini belirtti ve “Bir elektrik alanı uygularsam, her birini bir turnike gibi döndürebilir miyim? Her birini teker teker, dama tahtasındaki bir taş gibi hareket ettirebilir miyim? Bir şekilde onları veri depolama için hareket ettirebilir, yazabilir ve silebilseydik o zaman bu inanılmaz yeni bir teknoloji olurdu. ” dedi.

Araştırmacılar bulgularını Nature dergisinde yayım-

7

ladı.

ABD Ordusu Muharebe Yetenekleri Komutanlığı Ordusu Araştırma Laboratuvarı’nın bir parçası olan Ordu Araştırma Ofisi Malzeme Bilim Bölümü şefi Pani (Chakrapani) Varanasi, “Bu çığır açan keşif, gelecekte ordu için olduğu kadar sanayi için de mantık/ belleği, algılamayı, iletişimi ve diğer uygulamaları ilerletmek amacıyla kullanılabilecek cihazların geliştirilmesinde kullanılabilir” dedi.

Ekip çalışmaya 2016 yılında başladığında, ısının malzemeler arasında nasıl hareket ettiğini kontrol etmenin yollarını bulmak için yola koyuldu. Alternatif kurşun titanat katmanları (elektriksel olarak polar bir malzeme olan, bu nedenle bir ucu pozitif yüklü ve diğer ucu negatif yüklü olan) ve stronsiyum titanattan (bir yalıtkan, yani elektrik akımını iletmeyen bir malzeme), süperlatis olarak adlandırılan özel kristal bir yapı ürettiler.

Araştırma ekibi, gelişen olguları keşfetmek amacıyla yapay olarak tasarlanmış ve yapılandırılmış oksitlerin sentezini araştırmaya başladı. Ortaya çıkan fenomenler doğada yaygındır – sürü halinde yüzen balıklar, bir düzen içinde uçan kuşlar, topluluğun ve çetelerin ortaya çıkması, ayrık nesnelerin (balık, kuşlar, insanlar) beklenmedik kolektif davranışa nasıl yol açabileceğinin örnekleridir. Materyaller, özellikle baskı altına alındığında, bu tür davranışlar sergileyebilir.

Bilim adamları yapay olarak tasarlanan kurşun titanat / stronsiyum titanat süperlatisinin transmisyon elektron mikroskobu ölçümlerini aldıklarında, ısıyla ilgisi olmayan garip bir şey gördüler: Kabarcık benzeri oluşumların malzemenin her tarafında beklenmedik biçimde ortaya çıkması. Kurşun titanat iyi bilinen bir ferroelektrik malzemedir, kardeş bileşiği stronsiyum titanat ise oda sıcaklığında ferroelektrik değildir. Ferroelektrikler, harici bir elektrik alanının uygulanmasıyla ters çevrilebilen, kendiliğinden elektriksel polarizasyona sahip malzemelerdir.

Görünüşe göre bu kabarcıklar polar skyrmionlardı.

Cornell Üniversitesi’nden David Muller, Berkeley Lab’ının Moleküler Dökümhanesinde ve Cornell Malzeme Araştırma Merkezinde sofistike taramalı elektron mikroskobu kullanırken, gerçek zamanlı olarak skyrmionların kiralliğinin atomik görüntülerini aldı. Araştırmacılar apolar stronsiyum titanat katmanının polar kurşun titanat katmanına yerleştirilen kuvvetlerin, kurşun titanattaki polar skyrmion kabarcıklarını ürettiğini keşfetti.

“Malzemeler insanlar gibidir.” diyen Ramesh ekliyor: “İnsanlar strese girdiğinde, tahmin edilemez şekillerde tepki verirler ve bu tam da malzemelerin yaptığı şeydir: Bu durumda, kurşun titanatın stronsiyum titanatla çevrelenmesiyle kurşun titanat çıldırmaya başlar ve tekdüze polarize olmak yerine skyrmion gibi polar dokular yaratmak da çıldırmanın bir yoludur.”

Schlom, “Bu çalışma, oksit üst yapılarında temel olarak yeni bir fenomenin keşfedilmesini sağlamıştır.

Artık, başka birçok bilim dünyası yaratmak için epitaksi temelli bir şablona sahibiz. Örneğin, bu tür süperlatislerde spin-şarj bileşimine bakmaya başlayabiliriz; bu konuda çalışmalar zaten devam ediyor.” diye belirtiyor. Araştırmacılar ayrıca elektrik alan uygulamasının polar skyrmionlara etkilerini incelemeyi planlıyorlar.

Pennsylvania Eyalet Üniversitesi ve Oak Ridge Ulusal Laboratuvarı araştırmacıları da çalışmaya katkıda bulundu.

Ek olarak, Enerji Ofisi Bilim Ofisi, bu araştırmayı Gordon ve Betty Moore Vakfı’nın EPiQS Girişimi, Ulusal Bilim Vakfı, Lüksemburg Ulusal Araştırma Fonu ve İspanya Ekonomi ve Rekabet Bakanlığı tarafından sağlanan ek fonlarla destekledi. * Parçacık teorisinde, skyrmion belirli bir doğrusal olmayan sigma modeli sınıfının topolojik olarak kararlı bir alan konfigürasyonudur. İlk olarak 1962’de Tony Skyrme tarafından nükleonun bir modeli olarak önerildi.

Haberi Çeviren : Burcu Orhan

8

ARDIŞIK KESİKLİ REAKTÖRDE GRİ SU ARITIMI Gri Su Nedir?

Gri su; tuvaletlerden herhangi bir girişi olmayan atık su olarak tanımlanır. Yani; evlerde, ofis binalarında, okullarda, küvetlerde, duşlarda, el havzalarında ve

çamaşır makinelerindeki kullanım sonucu oluşan atık suya karşılık gelir.

Gri suyun özellikleri bölgesel olarak ve zaman içinde değişmektedir. Üç faktör gri su bileşimlerini önemli ölçüde etkiler;

Yaşamımızın temel gereksinimi olan suyun önemi her geçen gün daha fazla anlaşılmaktadır. Dünyanın yüzde 70'i suyla kaplı ve bu suyun miktarı 1,386,000,000 kilometre küpdür. Bu suyun yüzde 97,5'i tuzlu su olduğundan insan tüketimine uygun değildir. Artan dünya nüfusuyla tatlı su tüketimi de artmaktadır. Gri su arıtımı, tatlı su kullanımını azalmasından ve geri dönüşüme katkısından kaynaklı tercih edilebilecek alternatif bir yöntem olabilir. Bu yazımızda kesikli reaktörde (SBR) gri su arıtımının uygulanabilirliğini inceleyeceğiz.

1) Su sağlama kalitesi 2) Hem gri hem de içme suyunu taşıyan sistemin bileşimi 3) Evdeki faaliyetler Arıtılmış gri su, tuvalet yıkama, bahçe sulama ve rekreasyonel sulama gibi birçok faaliyet için kullanılabilir.

Kesikli Reaktör (SBR) Nedir?

Endüstriyel proseslerde geniş kullanım alanı olan, ürün karıştırması, kimyasal reaksiyonlar, kesikli distilasyon, kristalizasyon, sıvı-sıvı ekstraksiyon, polimerizasyon gibi çok çeşitli proseslerin gerçekleşmesine yardımcı olan birimlerdir.

9

SBR’de Sistem Koşulları Nelerdir?

SBR, deneylerin başlamasından önce sistemin stabil duruma ulaşması için 20 gün boyunca değişen anoksik-aerobik koşullar altında günde iki devirde çalıştırıldı. Bir döngü (12 saat), 30 dakikalık etkili besleme, 5 saatlik anoksik, 5 saatlik aerobik, 1 saat-

lik çamur çökeltme ve 30 dakikalık atık su boşalmasından oluşur. Çamur üretimini sınırlandırmak için 10 günlük bir çamur tutma süresi (SRT) belirlendi.

0.6 ve 2.5 gün olmak iki farklı hidrolik tutma süresi (HRT) belirlendi.

SBR Performansı Nasıl Değerlendirilir?

SBR performansı başlangıçta atık sudaki COD, TSS, BOD5, PO4-P ve azot bileşikleri ölçülerek değerlendirildi. Tüm araştırma süresi Tablo 1'de sunul-

maktadır. Toplam işletme süresi boyunca, reaktörde yüksek COD giderimi sağlanmış ve atık su COD iki HRT'de yaklaşık 20 mg / L olmuştur.

Tablo 1: SBR’de kullanılan atık suyun karakteristikleri SBR performansı sonuçları; • Hidrolik tutma süresi (HRT) değişimleri nitrifikasyon oranını etkilemiştir. 0.6 günlük HRT'de, atık sudaki NH4-N konsantrasyonu görece yüksekti. 2.5 günlük HRT'de, NH4 + konsantrasyonunun azalması sisteminin performansını yükseltti. Atık su içindeki amonyum ve NO3-N konsantrasyonları 6 ila 16 mg / L arasında değişti.

• HRT varyasyonları PO4-P'nin çıkarılmasını da etkiledi. 0.6 günlük HRT'de, PO4-P'nin atık konsantrasyonu 0.6 ile 17.5 mg / L arasında değişmiştir, ancak 2.5 günlük HRT'de 6 mg / L'den düşüktür.

• Çökelme özellikleri ayrıca çamur hacim endeksi (SVI) kullanılarak değerlendirildi. SVI performansı etkileyen önemli bir parametredir.

• Düşük SVI değerleri (SVI <100 mL / g), havalandırma tankında yüksek biyokütle konsantrasyonu veren çamurun iyi tortulaşma özelliklerini gösterir; yüksek SVI değerleri (SVI >> 100 mL / g) havalandırma tankındaki yüksek çamur ve düşük biyokütle konsantrasyonunu yansıtır. SVI, geri çekilmeden önce her döngünün sonunda izlendi. Deneyler sırasında, SBR çamurunun çökelme özellikleri mükemmeldi. SBR reaktörlerinin SVI'si 100 mL / g'yi geçmedi.

SBR Sisteminde Besin Derişimi ve Organik Madde Profilleri Nasıldır?

N Kaldırma Profilleri Anoksik faz sırasında, nitrat azaldı, ancak hiç sıfıra ulaşmadı, denitrifikasyonda ve sistemde biriken nitratlarda azalma görülmüştür. Azot giderimi HRT'nin

iki seviyesinde aynı profile sahipti. Ancak kaldırma oranlarında fark vardır.

10

PO4 Kaldırma Profilleri Aktif bir çamur sisteminde fosfat biriktiren organizmaların (PAO) büyümesini uyarmak için, bir anaerobik aerobik sekans ve anaerobik fazdaki kısa zincirli yağ asitlerinin mevcudiyeti gereklidir. Anaerobik koşullar altında PAO'lar, hücre zarları boyunca VFA'yı (esasen asetik asit) taşımak için hücre içi polifosfatın hidrolizinden salınan enerjiyi kullanır ve dolayısıyla polihidroksibutirat (PHB) üretir. Fosfat, organik maddenin anaerobik koşullar altında depolanmasıyla bağlantılı olarak salınır. Aerobik koşullar altında PHB, polifosfatın depolanması olarak hücre büyümesi için bir enerji kaynağı olarak görev yapar.

Bu nedenle, 0.6 günlük HRT'de, fosfat konsantrasyonundaki belirgin artışın, anoksik fazda oluşmuş

olan fosfor salımına bağlanması gerekir. Olumlu anaerobik koşullar olmamasına rağmen, fosfor biriken organizmalar (PAO'lar) biofilmde mevcuttu ve aktifti.

Yüksek nitrat konsantrasyonu, EBPR'yi karmaşıklaştırır. Denitrifikasyon, daha önce biyolojik fosfor (bio-P) giderici organizmalar tarafından kullanılabilen bir substrat kısmını tüketir. Bu, bu tür sistemlerdeki fosfor giderimini sınırlar. Bu nedenle, 2.5 günlük HRT'de, nitratın anoksik faza transferi, fosfat salımını inhibe eder. Böylece, bu durumda, fosforu gideren sistemin performansı azalır.

11

COD Kaldırma Profilleri Çok miktarda COD adsorbe edildi ve / veya anoksik fazda aktif çamur üzerine alındı (Şek. 5). Sistem 2.5-d HRT ile çalıştırıldığında denitrifikasyon ve 0.6-

d HRT ile fosfor salınımı için kullanıldı. Kalan COD bu nedenle aerobik aşama ile sınırlandırılmıştır.

Yapılan araştırmalar ve sunulan veriler sonucunda;

tedir. Ayrıca 2.5 d HRT ile çalışan reaktörde nitrifikasyon oranı artmış ve atık madde amonyumdan muaf tutulmuştur, ancak sistemin fosfordan arındırma performansı düşmektedir. İki HRT'nin azot ve fosfor gideriminin yükleme varyasyonlarına uygulanabilmesi için geliştirilmesi gerektiğini söyleyebiliriz.

SBR sisteminin besin maddelerini etkili bir şekilde çıkarabildiği ve evsel gri su için organik maddenin biyolojik olarak parçalanmasını arttırdığını söyleyebiliriz. SBR reaktörü %90 KOİ giderimi ve iyi çamur çökeltme özellikleri (SVI <100 mL / g) göstermek-

Su yaşam kaynağıdır, kaynağımızı, yaşamımızı koruyabilmemiz dileğimle. Bilimle kalın, bizimle kalın…

Kaynaklar • [1] Laboratory of wastewater treatment and recycling, center of researches and technologies of waters, BP 273 slimane 8020, tunisia, received 31 july 2006, accepted 30 november 2006, available online 24 august 2007.

• [2] http://www.bbc.com/future/story/20170412-is-the-world-running-out-of-fresh-water

Rabiye Baştürk Kimya Mühendisi (Lisans Öğrencisi) odtulurabiya@hotmail.com

12

BİLİM ADAMLARI MADDENİN HEM SIVI HEM KATI OLABİLECEĞİ YENİ BİR HAL KEŞFETTİ

Bilim adamları atomların aynı zamanda hem katı hem de sıvı olarak var olabileceği yeni fiziksel bir madde durumu keşfettiler. Elde edilen bilgiler potasyuma (basit bir metal)yüksek basınç ve sıcaklık uygulandığında maddenin çoğu atomunun katı kafes yapı oluşturduğunu gösteriyor. Ancak bu durumda yapı sıvı düzeninde ikinci bir atom dizisi içeriyor.

Doğru şartlar altında, araştırmacılar bir düzineden fazla maddenin –sodyum ve bizmut gibi—bu hale geçebilme özelliğinin olduğunu düşünüyor. Şimdiye

kadar bu garip yapıların maddenin belirli bir hali mi yoksa haller arasında bir geçiş noktası mı olduğu bilinmiyordu.

Edinburg Üniversitesi’nin önderliğinde bir ekip güçlü bilgisayar simülasyonları kullanarak bu halin gerçekliğini araştırdı. Bu hal “erimiş zincir hali” olarak biliniyor. Bilim adamları 20,000 potasyum atomunun ekstreme koşullar altında nasıl değişeceğini simüle ederek maddelerin stabil bir şekilde bu hale geçtiğini ortaya çıkardı.

13

Araştırmacılar atomlara basınç uygulamanın iki birbirine bağlı katı kafes yapısını açığa çıkardığını söylüyor. Bir kafes içinde atomlar arası kimyasal bağlar güçlü ve bu maddenin katı olduğunu gösteriyor fakat diğer kafes yapısında atom zincirleri eriyerek sıvı hale geçiyor.

“Proceedings of the National Academy of Sciences” dergisinde yayınlanan bu araştırma Avrupa Araştırma Konseyi ve Mühendislik ve Pozitif Bilimler Araştırma Konseyi tarafından desteklenmiştir. Deneyler

Çin’den Xi’an Jiantong Üniversitesi ile iş birliği içinde yapılmıştır.

Araştırmayı yöneten Edinburg Üniversitesi Fizik ve Astronomi Bölümünden Dr. Andreas Hermann “Potasyum bildiğimiz en basit metallerden fakat onu sıkıştırırsanız çok kompleks yapılar oluşturuyor. Bu halin hem katı hem sıvı olduğunu gösterdik. Bu hali diğer maddelerle oluşturmak birçok alanda kullanılabilir” dedi.

Haberi Çeviren : Melike Yıldırım

14

KAFEİN

Günümüzde kafein, uyarıcı bir madde olarak çeşitli içecek, yiyecek ve ilaç bileşiminde bulunmakta ve dünya genelinde kullanılmaktadır. Kafein genellikle zihinsel uyanıklığı artırma, enerji verme ve bireye kendini iyi hissettirme gibi olumlu etkilere sahiptir.

Kafein birçok reçeteli ve reçetesiz ilaçta merkezi sinir sistemini uyarıcı, analjezik ve solunum güçlüklerini giderici bir madde olarak da yer almaktadır. Kafein çok eskiden beri çay ve kahve ile alınan bir bitkisel alkalloiddir. İçinde bulunduğumuz yüzyılın başından beri kolalı içkilerin hazırlanmasında kafein de kullanılmaktadır.

Endüstride kafein, çay üretiminde ortaya çıkan artıklardan elde edildiği gibi kafeinsiz çay ve kahve üretiminde yan ürün olarak da elde edilebilmektedir.

Sentetik olarak kola bitkisinden elde edilen teobrominin metilasyonu ile de kafein üretilebilmektedir.

Reçeteli veya yasadışı uyuşturucular dışında kafein ve teobromin karşılaşabileceğiniz en yaygın santral sinir sistemi uyarıcılarıdır. Aslında, birçok popüler ürüne dâhil oldukları için reçeteli uyarıcılardan çok daha fazlasının tüketildiği öngörülebilir. Teobromin sıklıkla çikolatada görülür, çünkü çikolatanın temel maddesini oluşturan kakaodadır. Kafein ve teobromin benzer etkilere sahip olabilirler ancak tam olarak aynı değildirler. Hâlihazırda erişkinlerin aldığı seviyede kafeinin sağlık yönünden zararsız

olduğu sanılmaktadır. Çocuk yaşta olanların özellikle kolalı içkilerle fazla kafein aldıkları bilinmektedir.

Ayrıca kafein, gebelikte çok hızlı bir şekilde plesanta aracılığı ile fetüsün dolaşımına katılır. Fetüsün yeterli enzim sistemleri gelişmediği için kafein metabolizması çok uzun süre alır. Günlük yaşamda sıkça kullanılmakta olan kafeinli içecekler, gebelikte yüksek dozda (300 mg/gün-3 bardak/gün) tüketildiği takdirde; gebeliğin oluşumu, gebelik sürecinde fetüsün gelişimi ve doğum sonu dönemde yenidoğan üzerinde birçok olumsuz etkileri olduğu saptanmıştır.

15

Peki, Bu 7’den 70’e Dilde Olan Kafeinin Kimya Dilinde Tanımı Nedir?

ŞEKİL 1: Kafein, teobromin ve teofili’nin kimyasal yapısı Kafein Şekil’de görüldüğü gibi 1,3,7 pozisyonunda metil grubu taşıyan pürin (C5N4H4) türevi bir bitkisel alkaloiddir. Kafeine 1,3,7 -Trimethylxanthine de denir. Kapalı formülü C8H10N4O2, molekül ağırlığı 194.19 olan kafein, kapalı formülleri C7H8N4O2 olan theobromine (3,7-Dimethylxanthine) ve theophylline (1,3-Dimethylxanthine) ile yakından ilgilidir. Teobromin kakao bitkisinin tohumlarında bolca, teofilin ise çay yapraklarında iz miktarlarda bulunur. Kafein tüketimine ilişkin ilk bilgiler MÖ 2700’lü yıllara rastlar. Bu yıllardaki kafein kaynağı Çin’de yaprakları kaynatılarak içilen çaydır. Ancak, kafeinin insan yaşamına gerçek anlamda girişi, 8. yüzyılın (MS 575) ortalarında Etiyopyalı çoban Kaldi’nin kahve bitkisini keşfetmesi ile olmuştur. Kaldi otlattığı keçilerinin parlak-koyu yapraklı, çalı benzeri ağaçtaki kırmızı meyveleri yediklerinde, normalden daha coşkulu ve hareketli olduklarını gözlemiş. Merakını gidermek için aynı meyvelerden kendisi de yemiş ve hissettiklerini çevresindekilerle paylaşmış. O yıllarda ünü günden güne yayılan bu meyvenin, kahve çekirdekleri olduğu anlaşılmış. 1500’lü yılların başında kafein, Azteklerin çikolatayı üretmesi, 1880’li yıllarda ise gazlı içeceklere eklenmesiyle birlikte beslenmenin önemli bir parçası olmuştur. Tat verici özelliğinden dolayı, birçok yiyecek ve içeceğe katılan kafein, dünya genelinde yaygın olarak tüketilmektedir.

üzerine çeşitli etkileri olduğu bilinmektedir. Kahvenin Alzheimer, Parkinson vb. hastalıkların riskini azaltması bileşiminde bulunan kafein, klorojenik asit, kafeik asit gibi zengin fitokimyasalları( bitkilerde doğal olarak bulunan biyolojik olarak aktif kimyasal bileşik) ile ilişkilendirilmektedir. Kafein, amiloid beta üretimini baskılamakta ve antioksidan, antiinflamatuar ajan olarak nörodejeneratif hastalıklarda önemli rol oynayabilmektedir. Tedavisinde kafein kullanılan hastalıklardan biri Alzheimerdır. Alzheimer hastalığı, yaşlılarda görülen en yaygın nörodejeneratif bozukluklardandır. Dünyada yaklaşık 12 milyon kişi bu hastalıkla mücadele etmektedir. Alzheimer hastalığı beyinde amiloid beta içeren plakların ve fosforlanmış tau proteinlerinden oluşan nörofibriller yumakların birikimi ile karakterizedir.

Nedeni tam olarak bilinmemekle birlikte hidrojen peroksit gibi reaktif oksijen türleri indüklü oksidatif stres patojenezinde önemli rol oynamaktadır. Kahve tüketimi Alzheimer hastalığına direkt ya da indirek olarak fayda sağlayabilmektedir.

Aşağıda günlük hayatta sıkça tükettiğimiz bazı içecek, yiyecek ve ilaçların içeriklerinde mL, g ve tablet başına mg olarak kafein miktarları verilmiştir.

Kafein beyaz toz olarak veya uzun beyaz ipliksi kristal iğnecikleri halinde bulunur. Doygun sulu çözeltilerinden elde edilen kristaller böyle olmakla beraber süblime kristalleri hekzagonal prizmalar şeklindedir.

Kristaller açıkta bırakıldığında toz haline geçerler.

Kafein kokusuzdur, ancak tadı acıdır. Doygun sulu çözeltileri nötr pH gösterir; fakat zayıf mono asidik baz kabul edilir. Kahve, dünya çapında çok tüketilen bir içecek olmasıyla birlikte, tüketiminin sağlık

16

TABLO 1: Bazı yiyecek, içecek ve ilaçların kafein miktarları

17

Günlük yaşamda kafein tüketiminin kaynağı çay, kahve, kolalı içecekler ve çikolata olduğu belirtilmiştir. Ayrıca bazı ilaçlarla (analjezikler/ağrı kesiciler, soğuk algınlığı-grip ilaçları, zayıflama ilaçları, bazı reçeteli ilaçlar) da önemli miktarda kafein alınmaktadır. Erişkinlerin kafeini daha çok çay ve kahveden, çocuklar ve ergenlerin ise kolalı içecekler ve buzlu çaydan aldıkları bilinmektedir. Son yıllarda büyüyen içecek sektörüyle birlikte, enerji içeceklerinin, özellikle gençlerin kafein tüketiminde etkili olduğu bildirilmektedir. Enerji içecekleri özellikle öğrenci, sporcu ve yaş aralığı 21-35 arası aktif bireylerde oldukça yoğun olarak kullanılmaktadır. Zihinsel uyanıklık sağladığı, dayanıklılığı ve enerjiyi arttırdığı, yorgunluk hissini azalttığı ve genel olarak performansı arttırdığı bildirilen enerji içeceklerinin bileşimi firmalara göre farklılık gösterse de genel olarak kafein, guarana, glukuronolakton, taurin, ginseng, L-karnitin, şeker ve B vitamini içermektedir. Birçok genç ve sporcu, enerji içecekleri ve sporcu içecekleri arasındaki farkı bilmemektedir. Sporcu içecekleri ile arasındaki en önemli fark, sporcu içeceklerinin kafein veya başka bir uyarıcı madde içermemesidir.

Dolayısıyla, enerji içeceklerinin yoğun fiziksel aktivite sırasında tüketilmesi önerilmemektedir. Enerji içeceklerinin günlük 500 mL’den fazla tüketilmesi tavsiye edilmez. Enerji içeceklerinin sosyal olarak güvenli kabul edilmelerine rağmen, FDA (Food and Drug Administration) tarafından güvenli kabul edilmemektedir. Tarım ve Köyişleri Bakanlığının 27 Ocak 2006 Tarihli Resmi Gazete tebliğine göre enerji içecekleri; bileşimindeki yararlanılabilir karbonhidrat içeriği nedeniyle insan vücuduna enerji sağlayan ve ürün özelliklerinde limitleri belirlenen maddeleri, vitamin ve mineralleri de içerebilen içecekleri ifade eder. Bilindiği üzere besinlerin kafein içerikleri, tüketilen içeceğin ya da yiyeceğin çeşidine, miktarına ve hazırlama yöntemine bağlı olarak değişmektedir.

Kafeinin yaklaşık %99’u tüketiminden sonraki 45 dakika içerisinde absorbe olur, teobromin ve kafeinin insan plazmasında yarılanma süresi 5-10 saat içerisinde değişir. Farmakolojik etkileri vücutta kaldığı bu süreç içerisinde gerçekleşir. Kafein ve teobromin içeren ürünlerin hem yaygın olarak kullanılması hem de potansiyel fizyolojik etkileri nedeniyle, tüketiciler bu tür ürünlerdeki bileşen oranlarını ilk günden beri bilmek istemektedir. Kafeinin vücuttaki etkileri şu şekildedir; • Merkezi sinir sistemini uyarır veya stimüle eder(uyarma), bunun sonucu olarak kalp atışları artar, uyku azalır veya uykuya daIma süresi uzar, mide, bağırsak salgıları artar, iştah azalması görülebilir. Bu nedenle, genellikle gelişmekte olan çocuklara çay ve kahve verilmez. Bu arada, beyin stimüle edilir ve sin-

irsel bitkinlik hafifletilir. Kafein fiziksel veya sinirsel bitkinlik durumlarında, alkolik zehirlenmede ve ciddi astım nöbetlerinde solunum merkezinin çalışmasını hızlandırır.

• Fiziksel ve zihni yorgunluğu hafifletir çalışma kapasitesini artırır,' uyanıklılık ve yapılan' işte dikkatlilik sağlar.

• Bazı durumlarda baş ağrısını, hatta migren türünden olanı dindirir, hafifletir.

• Mutedil diüretiktir, ancak bu maksatla daha çok daha etkili diüretikler olarak teobromin ve teofilin kullanılır.

Amerika Tarım Bakanlığı’nın 1994-1998 yılları arasında iki yaşın üstünde, yaklaşık 15.000 kişi üzerinde yaptığı çalışmada, ortalama kafein tüketimi kişi başına 193 mg/gün (1.2 mg/kg/gün) olarak bulunmuştur. Kafein tüketiminin yaşla birlikte doğru orantılı olarak arttığı, örneğin iki-beş ve altı-11 yaş çocuklarında 0.4 mg/kg olan tüketimin, 35-54 yaş arası yetişkin kadınlarda 1.7 mg/kg, yetişkin erkeklerde ise 1.8 mg/kg olduğu belirtilmiştir. Bilimsel verilere dayanarak, yetişkinlere 200-300 mg/gün kafein önerilmektedir.

Küçük çocuklar ve gebeler için ise 100-200 mg kafein alımının güvenli olduğu bildirilmektedir.

Kafein ağızdan alındıktan kısa bir süre sonra, gastrointestinal sistemden hızlı bir şekilde emilir ve 15-120 dakika içerisinde de kanda en yüksek düzeye ulaşır. Birçok maddenin kandan beyin, testisler ve fetal dokulara geçmesini engelleyen "bariyerler" i kafein kolaylıkla aşar. Bunun sonucu olarak, kafein doğrudan doğruya idrarla atılamaz. Kafein karaciğerde metabolize olur. Metabolizma sonucunda paraksantin (% 80), teobromin (% 15) ve teofilin (% 4) gibi pek çok metabolit açığa çıkar. Basit difüzyonla taşınır. Hücrelere geçişi sırasında herhangi bir bariyer olmadığı için kafein beyin, testis ve fetüs dâhil vücuttaki tüm hücrelere ve dokulara hızlı bir şekilde yayılır. Plazmada albümine bağlı olarak taşınan kafeinin % 80’i beyinde bulunur. Alınan kafeinin yalnızca % 10’u metabolize edilmeden vücuttan atılır. Sigara içmenin kafein atılımını hızlandırdığı söz konusudur. Bunun sebebi muhtemelen sigara dumanındaki bazı maddelere maruz kalmanın sonucunda karaciğerde kafein biyotransformasyonundan mesul enzimlerin artmasından kaynaklanmaktadır.

Normal bir su bardağı (150 ml) kahve ile 70-140 mg kafein alınır ve kg vücuttaki doz 1-2 mg olur. Bu plazmada en çok 5-10 mikromolar kafein konsantrasyonu demektir ve yorgunluğu azaltmakla birlikte

18

dikkatliliği ve zihin açıklığını artırır.

Kaynaklar • Eskigün S., Albayrak A., Bazı Gıdalarda Kafein ve Teobramin Düzeyleri. Ankara Üniversitesi Gıda Mühendisliği Bölümü., Ankara 2006 • Garipağaoğlu M., Kuyrukçu N., Çocuk Sağlığı ve Kafein. Çocuk Dergisi., İstanbul 2009 • Ardith Zwyghuizen-Doorenbos, Timothy A. Roehrs, Lauren Lipschutz, Victoria Timms, and Thomas Roth., Effects of Caffeine on Alertness., 1990 • Gönder M., Şanlıer N., Kahve Tüketimi ve Nörodejeneratif Hastalıklarla İlişkisi.,Gazi Üniversitesi Beslenme ve Diyetetik Bölümü., Ankara 2014 • Sipahi H., Sönmez İ., Aydın A., Enerji İçecekleri ve İnsan Sağlığı Üzerindeki Etkileri., Yeditepe Üniversitesi Eczacılık Fakültesi., İstanbul 2014 • Yaman Efe Ş., Kafein Alımının Gebelik Üzerine Olumsuz Etkileri., Gazi Üniversitesi Hemşirelik Yüksekokulu., Ankara 2008

Petek Aksungur Kimyager (Lisans Öğrencisi) petekaksungur1425@gmail.com

19

GİYİLEBİLİR TEKNOLOJİ İÇİN İLK GRAFEN İPLER GELİŞTİRİLDİ

Araştırmacılar grafen tabanlı iplik üretmenin ölçeklenebilir bir yöntemini geliştirdi. Bu yöntemle, saatte bin kilogram grafen iplik üretilebiliyor.

Manchester Üniversitesinden araştırmacılar Dr. Nazmul Karim ve Prof. Sir Kostya Novoselov grafen tabanlı iplik üretmenin ölçeklenebilir bir yöntemini geliştirdi. Çok işlevli giyilebilir elektronik tekstil ürünleri uzun zamandır sağlık, spor, fitness ve havacılık alanlarının odağındaydı. Grafen, yüksek iletkenliği ve esnekliğiyle, bu tarz uygulamalar için iyi bir malzeme olarak ön plana çıkıyordu. Grafen, her atomu çevresiyle temas halinde olduğu için ortamdaki değişikliklere karşı oldukça duyarlı bir malzeme.

Bu da grafeni algılayıcı üretimi için ideal hale getiriyor.

Akıllı giyilebilir tekstil ürünleri son yıllarda inovasyon, minyatürleşme ve kablosuz devrim alanlarında bir rönesans yaşadı. Tekstil tabanlı algılayıcıları kıyafetlere entegre etme çabaları sürüyordu ancak mevcut üretim süreci çok karmaşık, uzun sürüyor, pahalı ve kullanılan malzemeler doğada çözünme özelliğine sahip değil. İletken metal malzemeler de kararsız özellikte.

Ekstra Maliyet Gerektirmiyor ACS Nano’da yayımlanan yeni işlem Ulusal Grafen Enstitüsü tarafından geliştirildi ve mevcut tekstil makinelerini kullanarak, ekstra maliyet yaratmadan tonlarca grafen tabanlı iletken iplik üretme potansiyeline sahip. Geniş miktarlarda üretilebilen iplik yıkanabilir, esnek, ucuz ve doğada çözünebiliyor. Bu tarz algılayıcılara, mobil cihazlara kablosuz olarak veri gönderebilmesi için kendi kendi kendini şarj edebilen RFID’ler ya da düşük enerji tüketimli Bluetooth entegre edilebilir.

Giyilebilir e-tekstiller alanındaki gelişmelerin önünde duran engellerden biri de enerji sağlamak için gerekli ağır bileşenlerdi. Daha önceden bu bileşenleri kıyafetin özelliklerini bozmadan ya da rahatlığından ödün vermeden yerleştirmek mümkün değildi. Bu yüzden akıllı saatler gibi cihazlar daha fazla öne çıktı.

Tekstil Devrimi Araştırmayı yürüten Dr. Shaila Afroj “Grafen gibi yeni ve heyecan verici malzemeleri, tekstil gibi

20

oldukça geleneksel ve oturmuş bir endüstriye tanıtmanın önündeki en büyük engel, üretim sürecinin ölçeklenebilirliğiydi. Biz bu engeli, grafen malzemelerini ve grafen tabanlı tekstil ürünlerini hızlı üretim süreçleri ile üreterek aştık. Teknolojimiz bir saat içinde bin kilogram grafen tabanlı iplik üretebiliyor.

Bu tekstil endüstrisi için çok önemli bir gelişme”. şeklinde konuştu.

performanslı kıyafetler, tekstildeki en son gelişmeler sayesinde şu anda bir dönüşüm geçiriyor. Tekstil topluluğundan, grafenin mükemmel ve çok işlevli özelliklerini akıllı ve işlevsel kıyafet uygulamalarında kullanmaya yönelik artan bir ilgi var. Grafen tabanlı tekstil ürünleri için geliştirdiğimiz ultra hızlı üretim sürecimizin yeni nesil yüksek performanslı kıyafetleri hayata geçirmek için önemli bir adım olduğuna inanıyoruz” diyor.

Diğer araştırmacı Dr. Nazmul Karim ise “Yüksek

21

KOKUNUN KİMYASI

Fizyolojiden, psikolojiye, biyolojiden, kozmetiğe ve nihayetinde kimyaya dokunan koku, havada çözünmüş moleküllerin verdiği bir duyusal algıdır. Bu moleküller, koku reseptörleri ile hissedilir hale gelmiş, genelde çok küçük oranlarda havada çözünmüş bulunan, kimyasal maddelerden her biridir. Koku

alma yeteneğimiz reseptörlerin farklı kombinasyonlarını harekete geçiren farklı kimyasal moleküllerle ilgilidir. Tüm duyuların en kimyasalı olmakla beraber en savunmasız algı yaratan duyu sistemimiz olarak da koku, kimya temelli bir inceleme için çok geniş alanlar sunar.

22

2 Basamaklı Bir Süreçte Kokunun Etkisi

Birincisi Fizyolojik Faz Koku reseptörleri (kemoreseptörler) burun boşluğunun üst tarafında yaklaşık 3-4 cm’lik alandaki epitel-sarı bölgede bulunur. Kokulu cisimlerden buharlaşarak ayrılan ve havaya karışan tanecikler buruna gelir, mukus içinde çözünerek (bu nedenle moleküllerin suda çözünürlüğü gerekir) spesifik taşınma proteinleri ile reseptörleri ve daha sonra ilgili sinirleri uyarırlar. Bu sinirler, uyartıyı beyindeki koku alma merkezine iletirler. Kokunun en savunmasız algı ol-

ması tanımı bu noktada yapılabilir. Diğer bütün duyu sistemleri talamusa bir sinyal göndermek ve algının gerçekleştiği yüksek seviyeler de dahil olmak üzere beynin geri kalanına bağlanmak için izin istemek zorundadır. Ancak koku ile ilgili bilgileri taşıyan sinirler asla izin almazlar. Koku sinyalleri talamusa uğramaz ve doğrudan beyindeki nihai varış noktalarından biri olan amigdala’ya ulaşır.

Ardından Psikolojik Faz Amigdala sadece duyusal deneyimlerin oluşumunu değil, aynı zamanda duyusal deneyimlere ait hatıraları da yönetir. Koku, amigdalayı doğrudan uyardığı için duyuları da doğrudan uyarır. Ardından koku sinyalleri beynimizde karar vermemizde rol oynayan orbitofrontal kortekse yol alır. Bu esnada koku; “Sana hatırlamaya değer bir duygu veriyorum, bu duyguyla ne yapacaksın?” der. Yani algıladığımız kokular o an yaşadığımız olay yüzünden hissettiğimiz hislerle bir ilişki kurar. Buna “Proust Etkisi” denir.

Proust, madeleine çayı kokusunu içine çektiğinde teyzesiyle çocukluğunda geçirdiği pazar günleri anılarına döndü, Proust gibi çoğumuz bazen kesilmiş bir ot kokusu ile veya bazen de bir parfümle, algılanmasıyla izini bırakmış anılar ve hislere döneriz. Geçmişe en yakından dayanan ve en kimyasal duyu sistemi olan koku olgusu belirli moleküllere atfedilebilir, ancak birçok maddenin kokusu farklı birçok molekülün kombinasyonundan açığa gelir. Ayrıca molekül yapılarındaki çok küçük değişiklikler için inanılmaz bir fark algılanması söz konusu olabilir.

23

Marcel Proust

Örneğin: 2,3-dimetilpirazin ( 1 ) ve 2,6-dimetilpirazin ( 2 ) gibi basit alkilpirazinler, kavrulmuş yer fıstığı ve fırınlanmış ekmeklerin fındık benzeri kokularından sorumludur; sadece küçük bir ince ayar ile açığa gelen 2-etil-3,5-dimetilpirazin ( 3 ), kavrulmuş kahve kokusunu saran, çikolata kokusu

moleküllerinden biridir. 2-izobütil-3-metoksipirazin ( 4 ) verecek şekilde biraz farklı grupların değiştirilmesi, yeşil biberlere milyarda 0,002 kısım kadar düşük saptanabilen ayırt edici kokularını verir; ve 2-asetilpirazin ( 5 ), kavrulmuş patlamış mısır kokusu verir.

Bilim adamları, biri moleküllerin şekline, diğeri de titreşim özelliklerine dayanan iki farklı teori kullanar-

ak moleküller ve kokuları arasında bağlantı kurmaya çalıştılar.

ŞEKİL TEORİSİ 1946'da Linus Pauling, bir molekülün kokusunu şekli ve boyutunun belirlediğini öne sürdü. Bu fikir RW Moncrieff tarafından ele geçirildi ve John E. Amoore tarafından geliştirildi ve “anahtar ve kilit” ilkesine dayandırıldı. Amoore, yedi çeşit birincil koku bulunduğunu ileri sürdü kampan, misk, çiçek, keskin, eterik, kırk ve erik (badem, aromatik ve anason gibi diğer türler de olasılıklardı). Bunların, farklı 'şekilli' koku veren maddeleri tanıyan farklı şekilli reseptörlere karşılık geldiğini belirtti. Genel anlamda koku, bir molekülün çeşitli alıcılara bağlanma gücü

ile belirlendi.

Moleküllerin tanınmasını içeren çoğu işlem gibi, odotip teorisi de enzim-substrat etkileşimlerine benzer olarak bir reseptöre uyma prensibine dayanıyordu. Bilim adamları, belli bir şekle sahip

moleküllerdeki ortak yapısal özellikleri aradılar. Örneğin Benzenkarbaldehye (benzaldehit, 6 ), badem esansında kullanımıyla iyi bilinmektedir. ( 7 ) - ( 14 ) Molekülleri benzer, fakat aynı değildir, 'badem'

1960'ların ortalarına gelindiğinde bu teorinin yetersiz olduğuna inanılıyordu ve 'zayıf şekil' veya odotip teorisi tarafından destekleniyordu. Yine moleküllerin şeklini temel alan bu teori, reseptörlerin bir molekülün bölümlerini araştırdığını ve genel kokunun farklı reseptörlerden gelen tepkilerin kombinasyonunu yansıttığını öne sürdü.

24

ortak noktasında kokar. Bütün bu "badem" moleküllerinin, bir C = C bağı ile konjüge edilmiş çoklu bir bağın (veya bir benzen halkası eşdeğeri) yapısal

elemanını paylaştığına dikkat edilmelidir. Bunun istisnası, çok farklı yapıya sahip bir molekül olan hidrojen siyanürdür.

Bununla birlikte, benzer şekillere sahip moleküller için önemli koku farklılıkları bildirilmiştir. Örneğin, 1,1-dimetilsikloheksan ( 15 ), hafif, tatlı meyveli, pudralı, arka planlı olup ; Si ikame edilmiş analog, 1,1-dimetil-1-silakloheksan ( 16 ), hafif bir kafur

kökenli olan cis -3-heksenolü hatırlatan yoğun bir kimyasal-yeşil notaya sahiptir. Buna karşılık, iki ‘vadi zambağı’ koku maddesinin ( 17 ) silikonla ikame edilmiş analogları, karbon esaslı analoglarından tamamen farklı kokulara sahiptir.

Genellikle odotip teorisi lehine verilen bir argüman kiral moleküllere dayanmaktadır. Çoğu enantiyomer çiftinin (insanlara) benzer kokuları varken, önemli bir azınlığın farklı kokuları vardır; en bilinen örnek ise, havucun ( 18 ) izomerleridir (nane ve kimyon kokuları).

Şekil temelli teori, optik izomerlerin kiral protein bazlı reseptörlere bağlanmasının farklı olacağını, ancak iki molekülün aynı kızılötesi spektrumlara sahip olacağını işaret ederek kokudaki bu farkı açıklar.

TİTREŞİM TEORİSİ 1938'de Malcolm Dyson tarafından ortaya atılan titreşim teorisi, Robert H. Wright tarafından (1964) geliştirildi ve yakın zamanda Luca Turin (1996) tarafından değiştirildi. Turin’e göre, reseptörler koku moleküllerinin titreşim frekanslarını algılar. Moleküler titreşimlerin (etkili titreşimsel spektrometreler gibi davranan), elektron tünel açma mekanizması yoluyla koku alıcı reseptör proteinleri ile iletildiği öne sürülüyor. Reseptör bölgesi boşaldığında, elektronlar bağlanma bölgesinde uygun yol kalmaması sebebiyle

tünel (çapraz) yapamaz hale gelir. Kokulu bir madde bağlandığında, elektronlar, molekülü uygun bir titreşimsel modda uyararak oluşturdukları tünelden enerji kaybeder. Bu elektron akışı, bir çinko iyonu yoluyla bir G-proteinine iletilerek reseptörü aktive eder.

Turin titreşim teorisine dayanarak şu öngörüleri yapmaya devam etti:

25

• Bir guaicol ( 19 ) ve benzenarbaldehitin ( 6 ) karışımı, vanilin ( 20 ) 'ye benzer bir kokuya sahip olacaktır, çünkü birlikte alındığında, bu iki molekül, aynı fonksiyonel grupları ve dolayısıyla titreşim frekanslarını, vanilin gibi içerir. Ancak bağımsız araştırmacılar tarafından gönüllü koklayıcılar ile yapılan çalışmalarda, Turin'in görüşünü destekleyecek hiçbir kanıt sunulmadı.

• Tek karbonlu aldehitler, çift karbonlu aldehitlerin karakteristik kokularından farklı karakteristik kokulara sahiptir (C8-C12). Tek karbonlu moleküller, bir narenciye arka plan notu ile büyük ölçüde mumsu

kokarken, çift karbonlu aldehitler, bir balmumu arka plan notu ile birlikte esas olarak bir narenciye kokusuna sahiptir. Bağımsız araştırmalar, zincir uzunluğunun belirleyici faktör olduğunu tespit etti.

• Feniletanon ( 21 ), feniletandan daha az tatlı, daha çok çözücü benzeri bir kokuya sahiptir. Bu moleküller önemli ölçüde farklı titreşim spektrumlarına, ancak aynı şekillere sahiptir. Ancak yine bağımsız araştırmalar, gönüllülerin herhangi bir koku farkı tespit edemediklerini ortaya çıkardı.

MODERN GÖRÜŞ Durum, her iki teorinin de net olarak doğru sonucu vermediğini gösterdi. Modern biyokimyasal anlayış, erimiş molekülün, zarlara yayılan ve yedi helis (7TM reseptörü) içeren koku alma reseptörü (OR) proteinlerini aktive ettiğini düşünmektedir. Sinirsel impulslar, reseptörlerden beynin kokudan sorumlu spesifik alanlarına gönderilir (koku ampulündeki glomerüller). Her bir reseptör hücresinden gelen sinyallerin aynı glomerulusa geldiğine inanılmaktadır.

Beyne gelen sinyallerin şekli, beyin tarafından algılanan molekülün 'kokusunu' oluşturur.

1991 yılında, Richard Axel ve Linda Buck, koku alıcı reseptörleri kodlayan gen ailesini bildirdi. (Bu çalışma 2004 yılında Nobel Fizyoloji veya Tıp Ödülü'nü aldı.)

Buck ve ekibi çalışmalarına devam ederek: • Her koku alma reseptörü (OR) birçok kokuyu tanıyabilir; • Her koku, birkaç farklı OR tarafından tespit edilebilir; • Farklı kokuların, farklı OR kombinasyonları ile tespiti beynin ayrımı öncülüğünde sağlanabilir.

kombinasyonunu harekete geçirdiği ve böylece beyine farklı bir sinyal gönderdiği sonucuna varmıştır. İnsanlarda yaklaşık 340 farklı aktif OR olduğu göz önüne alındığında (farelerde ve sıçanlarda yaklaşık 1000'i bulan değer), bu sistemin çok sayıda koku yaratıcısı arasında ayrım yapabilir olduğu netlikle söylenebilir. Bu durum, sadece birkaç yüz farklı reseptör kullanıyor olmamıza rağmen, neden 10.000’i bulan farklı kokuyu tanıyabildiğimizi açıklıyor.

Koku veren molekülde, oktanoik asit yerine oktan1-ol kullanılması gibi küçük değişiklikler bile, onu tespit eden OR'lerin kombinasyonunda bir değişiklik meydana getirir. Araştırmacılar ayrıca koku konsantrasyonundaki bir değişikliğin reseptör kodunu değiştirebileceğini de buldular. Bu, neden bazen bir maddenin farklı konsantrasyonlarda farklı kokulara sahip olduğunu açıklar; örneğin, dimetil sülfit. Diğer araştırmacılar, koku korteksindeki bazı nöronların sadece iki koku varolduğunda ve her bir bileşen ayrı olarak mevcut olmadıklarında tepki verildiğini, karışımların neden sadece bileşen moleküllerinin toplamı olmayan kokuları içerdiğini açıkladığını göstermiştir.

Araştırmacılar, bir reseptörün tek bir kokuya özel olmadığı, aksine farklı moleküllerin farklı OR'lerin

26

İnsanların, koku alma epitelinin, reseptör yoğunluğunun çok daha fazla olduğu diğer hayvanlarla karşılaştırıldığında, koku alma nöronlarına da daha küçük bir kısım nöronu ayırdığı görülür. Örneğin köpekler, akciğer ve meme kanseri hastalarının nefes ve idrar örnekleri kokularını, mesane kanseri hastalarının nefes ve idrar örneği kokularından ayırabilir.

Bu durum için açıkça, biyokimyasal belirteçler olarak işlev gören sorumlu moleküller henüz belirlenememiş olsa da az miktarda uçucu organik moleküllerin varlığı nedeniyle köpeklerin bu algıyı sağladığını

belirtmek mümkün. Yakın zamanda yapılan bir deneyde, ilgili koku reseptörleri maya hücrelerine enjekte edildi ve bir sensör çipine tutturuldu, doğal reseptörün hem seçiciliğini hem de hassasiyetini koruduğu görüldü. İdrarda tespit ettiği kokulardan yola çıkarak çeşitli algısal tespitler geliştirdiğinden söz edilen bu örnek reseptörler, biyo-elektronik sensör olarak hastalıkların, ilaçların veya patlayıcıların varlığının belirteci olarak çok farklı alanlarda işlev görebilir. Bu biyonik gelişim kokunun kimyasına heyecan verici bir boyut getirebilir.

Kaynaklar • • • • •

https://eic.rsc.org/feature/if-it-smells-its-chemistry/2020168.article https://sciencing.com/chemistry-perfume-6869966.html http://resources.schoolscience.co.uk/ICI/16plus/smells/smellsch2pg1.html https://kimyaca.com/kokunun-kimyasi/ https://www.muhendisbeyinler.net/koku-molekulleri-nedir-ve-koku-molekullerinin-sentezi/

Elif Berfin Kavak Kimya Mühendisi (Lisans Öğrencisi) elifkavak99@gmail.com

27

ARAŞTIRMACILAR, YENİ NESİL PİLLERDE KULLANILABİLECEK YARI LİKİT METAL ANOT GELİŞTİRDİLER

Araştırmacılar, lityum metal bazlı yarı likit bir anot geliştirdi. Bu, yeni nesil lityum pillerin daha uzun ömürlü ve güvenilir olmasını sağlayabilir.

Carnegie Mellon Üniversitesi’nden araştırmacılar, pil tasarımında yeni bir kilometre taşını temsil eden yarı likit bir lityum metal bazlı anot geliştirdi. Bu yeni elektrot türü kullanılarak yapılan lityum piller, daha yüksek kapasiteye sahip ve tipik lityum metal tabanlı pillerden daha güvenli olabilir.

Lityum bazlı piller, yüksek miktarda enerji depolayabilmeleri nedeniyle modern elektronikte kullanılan en yaygın şarj edilebilir batarya türlerinden biri. Geleneksel olarak bu piller; yanıcı sıvı elektrolitlerden, iki elektrottan, bir anot ve bir katottan oluşur ve bunlar bir zarla ayrılır. Bir pil tekrar tekrar şarj edilip boşaldıktan sonra ‘dendrit’ adı verilen lityum telleri, elektrot yüzeyinde büyüyebilir. Dendritler, iki elektrotu birbirinden ayıran zarı delebilir. Bu, anot ve katot arasında temasa izin verir, bu da bataryanın kısa devre yapmasına ve en kötü durumda alev almasına neden olabilir.

Mevcut pillerde kullanılan uçucu sıvı elektrolitlere

önerilen çözüm, bunların katı seramik elektrolitler ile değiştirilmesidir. Bu elektrolitler yüksek iletkendir, yanmaz ve dendritlere dayanacak kadar güçlüdür.

Bununla birlikte, araştırmacılar, seramik elektrolit ve bir katı lityum anot arasındaki temasın, çoğu elektronik cihaz için gereken güç miktarını depolamaya ve sağlamaya yetersiz olduğunu bulmuşlardır.

Carnegie Mellon’un kimya bölümünde doktora öğrencisi olan Sipei Li ve Carnegie Mellon’un malzeme bilimi ve mühendisliği bölümünde doktora öğrencisi olan Han Wang, yarı likit metal anot olarak kullanılabilecek yeni bir malzeme sınıfı oluşturarak bu yetersizliğin üstesinden gelebildi.

Li ve Wang, eşit bir şekilde dağılmış olan lityum mikropartikülleri içeren çift iletken bir polimer/karbon kompozit matrisi yarattı. Matris, oda sıcaklığında akıcı halde kalır ve bu, katı elektrolit ile yeterli bir temas seviyesi oluşturulmasını sağlar. Yarı likit metal anotun garnet bazlı bir katı seramik elektrolit ile birleştirilmesi, pili katı elektrolit ve geleneksel lityum folyo anot içeren pillere göre 10 kat daha yüksek akım yoğunluğunda döndürebilir. Bu pil, aynı zamanda geleneksel pillere göre çok daha uzun bir ömre

28

sahip olur.

Araştırmacılar, yöntemlerinin çok geniş kapsamlı etkilere sahip olabileceğine inanıyor. Örneğin ele-

ktrikli araçlar için yüksek kapasiteli piller ve esnek pil gerektiren giyilebilir cihazlarda kullanılacak özel piller oluşturmak için kullanılabilir.

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

29

MORFİN ÜRETİMİ

Haşhaş, M.Ö. 3000 yılından bu yana Anadolu’da geleneksel olarak yetiştirilmektedir. Günümüzde ise yaklaşık 70.000 üretici tarafından ortalama 4-5 dekarlık arazilerde haşhaş üretim faaliyetleri sürdürülmektedir. Üreticiler, haşhaş tohumundan yağ, haşhaş ezmesi vb. gıda amaçlı; küspesinden hayvan yemi, sapından ise yakacak olarak yararlanmaktadırlar. Ülkemizde 1933 yılına kadar haşhaş ekimi, afyon üretimi ve ticareti serbest olarak yapılmıştır.

1933 yılında kontrollü haşhaş ekimi ve üretimine geçilmiş, daha sonra 1938 yılında Toprak Mahsulleri Ofisi’nin (TMO) kurulmasıyla uyuşturucu maddelerin tekeli TMO’ya verilmiştir. Üretim 1971 yılına

kadar afyon sakızı ve haşhaş tohumu amaçlı olarak gerçekleştirilmiştir. Haşhaş kapsüllerinin çizilmesi suretiyle elde edilen dünyanın en kaliteli ve yüksek oranda morfin içeren afyon sakızı, üreticilerden TMO tarafından satın alınıp işlendikten sonra tıbbi amaçlı olarak ihraç edilmiştir. 1974 yılından itibaren, haşhaş kapsülünün çizilmesi ile elde edilen afyon üretimi yasaklanarak daha güvenli bir yöntem olan çizilmemiş haşhaş kapsülü üretimine geçilmiştir. Afyon Alkaloidleri Fabrikası, geleneksel haşhaş ürününü değerlendirmek, iç ve dış piyasaların yasal alkaloid ihtiyaçlarını karşılamak amacıyla Afyonkarahisar ili Bolvadin ilçesinde 1981 yılında üretime başlamıştır.

30

Ülkemizde haşhaş ekim ve üretimi lisansa tabi kontrollü olarak yapılmaktadır. Çiftçiler haşhaş ekim izni için TMO’ya müracaat ederler. Çiftçilerin müracaatları TMO’ca incelenerek yasal sakıncası bulunmayanlara haşhaş ekim izni verilir ve ekilişler gerçekleşir. TMO işyerlerince oluşturulan kontrol heyetleri vasıtasıyla haşhaş ekim alanlarının izin belgelerinde beyan edilen mevki ve sınırlara uyup uymadığının saptanması amacıyla haşhaş ekili tarlalar tek tek ölçülür ve kontrol edilir. Mevzuata

aykırı ekim yaptığı tespit edilen çiftçiler hakkında yasal işlem başlatılır. Haşhaş ekim alanlarında kapsüllerin afyon üretimi için çizilip çizilmediği TMO heyetlerince kontrol edilmektedir. Çizilen kapsüllere rastlanılması halinde yasal işlem başlatılır. Üretilen haşhaş kapsüllerinin kaçağa kaymasının önlenmesi maksadıyla TMO ekiplerince haşhaş ekim alanlarında üretim tahmini yapılarak çiftçilerin kapsüllerinin tamamını TMO’ya teslim etmeleri sağlanmaktadır

Afyon Alkaloidleri Fabrikası (AAF), üretilen çizilmemiş haşhaş kapsülünü işleyerek piyasanın tıbbi ve bilimsel amaçlı, opiyat ve opiyat hammaddesi ihtiyacını karşılamak amacıyla 1981 yılında üretime başlamıştır. Yılda 20.000 ton haşhaş kapsülü işleyecek kapasiteye sahiptir. Üretim ekstraksiyon ve türevler ünitesi adı altında 2 ünitede gerçekleştirilir.

Ekstraksiyon ünitesi, çizilmemiş ve tohumu ayrılmış haşhaş kapsüllerini işleyerek ham morfin üretmek üzere dizayn edilmiş olup, katı-sıvı, sıvı-sıvı ve kristalizasyon bölümlerinden oluşmaktadır. Bu ünitede; ekstraksiyon yöntemiyle % 80-93 susuz morfin alkaloidi (AMA) içeren ham morfin üretilmektedir. Ham morfindeki AMA yüzdesi, müşterinin isteğine bağlı olarak ayarlanabilmektedir. Ekstraksiyon ünitesi; haşhaş kapsülündeki morfin oranına bağlı olarak ortalama 100 ton/ yıl kapasiteye sahip olup, dünyada, ticarete konu olan yasal morfin ihtiyacının % 30-35’ini karşılayacak düzeydedir.

Türevler ünitesinde, morfinden hareketle; Kodein Pür, Kodein Fosfat, Kodein Sülfat, Kodein Hidroklorür, Dionin (Etilmorfin Hidroklorür), Morfin Sülfat, Morfin Hidroklorür, Dihidrokodein Bitartarat ve Dihidrokodein Tiyosiyanat gibi ilaç hammaddeleri (API) üretilmektedir. En çok talep edilen kodein baz

ve kodein fosfat ile ilgili İlaç Ana Dosyası (DMF-Drug Master File) mevcuttur. Diğer ürünlerle ilgili DMF hazırlık çalışmaları devam etmektedir. Türevler ünitesi; çok amaçlı üretim yapısına sahip olarak dizayn edilmiş olup, ekstraksiyon ünitesinde üretilen morfinin %38’ini türevlere çevirebilecek kapasitededir.

Kaynaklar • INCB, (2010, 2012, 2017). “International Narcotics Control Board Statistics”, https://www.incb.org/ • Schiff, Paul L. (2002). Opium and Its Alkaloids, American Journal of Pharmaceutical Education, Vol. 66, pp. 186 – 194, USA. • http://www.tmo.gov.tr/Main.aspx?ID=147

Hilal Kök Kimyager (Lisans Öğrencisi) hilal.kok@hacettepe.edu.tr

31

BİLİM İNSANLARI, A KAN GRUBUNU 0 GRUBUNA DÖNÜŞTÜRMENİN BİR YOLUNU KEŞFETTİ

Dünyanın en büyük sorunlarından birisi olan kan ihtiyacının önüne geçmek isteyen bilim insanları, A kan grubunu 0 kan grubuna dönüştürebilen yeni bir yöntem keşfettiler. Bu yöntem, bağırsaklarda bulunan bakteriyel bir enzimin A proteinini ayırmasıyla gerçekleşiyor.

Kan ihtiyacı, sadece ülkemizin değil bütün ülkelerin bir sorunu. Dünya genelinde yıllık 55 milyon litre kan bağışlansa da bu miktar tam anlamıyla ihtiyacı karşılamıyor. Aslına bakarsak yapılan araştırmalar, 80 kiloluk bir kişinin vücudunda ortalama olarak 6 litre kan bulunduğunu ortaya koyuyor. Bu da 55 millyon litre kanın en azından ihtiyaç durumunda yeterli olabileceğini düşündürüyor ancak ne yazıkki bu düşüne doğru değil. Bunun nedeni kan gruplarının dünya genelinde yayılışının aynı oranda olmaması. Örneğin; dünyada en çok 0 Rh pozitif grubuna sahip olan insanın yaşadığı biliniyor. Daha istatiksel bir açıklamayla, yaşayan her 100 insanın 40’ı 0 Rh pozitif kan grubuna sahip. Her 200 kişiden sadece 1 tanesi ise AB Rh negatif kan grubuna sahip.

Bilim insanı da bu farklılıklardan dolayı ortaya çıkan ihtiyacı gidermek için nasıl bir işlem yapılabileceği, kan grup tiplerini değiştirmenin nasıl mümkün olabileceğine dair bir çalışma yaptılar. Kanada’da bulunan British Columbia Üniversitesi bünyesinde çalışmalarını sürdüren araştırmacılar, A kan grubunu, 0 kan grubuna dönüştürebilen yeni bir yöntem keşfettiler.

0 kan grubu, tipine bakılmaksızın pozitif kana sahip olan tüm insanlara verilebiliyor. Dünya genelinde de geniş bir yayılım gösterdiği için 0 kan grubuna, evrensel kan grubu deniyor. Kan gruplarının ayrılmasını sağlayan antijen tiplerini bulundurmadığı için 0 kan grubu, insanların pek çoğuna nakil edilebiliyor. Bu nakil sonrasında vücut, eksik olan antijenleri üreterek hayatın olağan bir şekilde devam etmesini sağlıyor. Ancak B kan grubuna sahip olan bir insana A kan grubu nakli yapılırsa, bu durumun ölümcül sonuçları olabiliyor. Bunun nedeni vücut, kendisine ait olmayan kan grubunda bulunan proteinleri düşman olarak görüyor ve bu proteinlere karşı savaş açıyor.

32

Araştırmacı Peter Rahfeld, kan gruplarının birbirlerine çevrilebilmesi için bazı enzimlerin kullanılabileceğini öne sürdü. Yapılan çalışmaların sonucunda A kan grubu, 0 kan grubuna dönüştürüldü. Bu dönüşüm sırasında insanların bağırsaklarında bulunan bir bakteriyel enzim kullanıldı. Bu enzimler A kan grubunun proteinlerini ayırabiliyordu. A tipi kana enjekte edilen enzimler, beklenen sonuca ulaştırdı.

A proteinlerini ayırmayı başaran enzimler, temel anlamda 0 kan grubunun oluşmasını sağlamışlardı.

Yapılan bu keşif ile birlikte, dünya genelinde kan ihtiyacının karşılanabilmesi için bu yönetmin kullanılabileceğini ispatlamış oldu. Konuyla ilgili açıklamalarda bulunan Rahfeld, çalışmaların süreceğini ancak bu yöntemin kullanılması için hala uzunca bir sürenin gerektiğini ifade etti. Bu yöntemin yaygın bir şekilde kullanılması, önümüzdeki dönemlerde, kan yetersizliğinden kaynaklanan ölümlerin önüne geçilmesine imkan verebilir.

33

KİMYASAL MADDELERİN ÜREME SİSTEMLERİNE VE DÖLLENMEDEKİ ETKİLERİ ÜZERİNE Üreme, canlı türlerinin evrendeki devamlılığı açısından önemli bir konudur. Bu sebeple canlı yaşamındaki birçok adaptasyon gelişirken üreme sisteminin korunmasını hatta kalitesini ve kapasitesini artırma üzerine evirilmişlerdir. Homo sapiensler boyunca erkek üreme hücresini üreten yumurtalıkların belli bir sıcaklık dahilinde işlevsizliğini önlemek adına testislerin vücut dışına doğru evrimleşmesi bir örnek olarak görülebilir. Aynı tür içinde dişi ve erkek üreme hücrelerinin birlikte döllenme yapabilme şansını artıran yumurtalık yolu sıvıları ve güçlü olan spermin içerisinde bulunduğu özel sıvılar yine aynı şekilde yavru yani döl kapasitesini artırma yönünde bir takım avantajlı değişimlerdir. Üremenin artırılması veya kalitesinin korunması üzerine gelişen adaptasyonların dışında, çevresel faktörler veya bir takım her canlı kendi kişisel hareketleri sonucunda negatif yönde gelişen süreçlerde ol-

maktadır. Bu yazıda bahsedilecek olan bu etkilerin kimyasal bazdaki süreçleri ve etkileri hedef alınarak tartışılacaktır.

Kimyasal maddenin tanımı gereği; doğal halde bulunan veya bazı kimyasal proseslerden geçilerek yapay şekilde üretilen, her türlü element, bileşik veya karışımlara “Kimyasal madde” denir. Solunduğunda, ağız yoluyla alındığında, deriye nüfuz ettiğinde erkek

ve dişilerin üreme fonksiyon ve kapasitelerini azaltan ve/veya doğacak çocuğu etkileyecek kalıtımsal olmayan olumsuz etkileri meydana getiren veya olumsuz etkilerin oluşumunu hızlandıran kimyasal maddelere ise “üreme için toksik kimyasal madde” denir (1)

34

Üreme için toksik kimyasal maddelerin genel olarak özellikleri bakımından, ortak derecede üreme kalitesini olumsuz yönde azaltan, yeni döllere yani yavrulara kalıtsal veya fiziksel değişim etkileri bırakabilecek düzeyde olan tüm maddeler, toksik madde olarak tanımlanabilir. Üreme için toksik kimyasal maddeler, kişilerin bilinçli bir şekilde kullandıkları ilaç ve benzeri ürünler, endüstriyel atıklar sonucu kişiye absorban edilmiş kimyasallar veya ciddi derecelere ulaşmış çevre kimyasalları olan katkı maddeleri, işlenmiş gıda endüstrisinde kullanılan maddeler üreme sistemlerini etkileyebilecek derecede olan toksik maddeler içermektedirler. Özellikle “çevresel kimyasallar” olarak adlandırabileceğimiz iş yerlerinde veya insan yaşam alanlarında kullanılan pestisitler, gıda katkı maddeleri, ağır

Bu ürünlerin farklı cinsiyetlerin üreme sistemleri üzerindeki etkisi birbirlerinden farklı çeşit ve oranda etki göstermektedir. Örneğin kadınların üreme sistemlerine etkisi, Menstrual düzensizlikler, fertilizasyon problemleri, implantasyon problemleri, ovulasyon bozuklukları, toksemi gibi iken erkeklerde ise; sperm sayılarında azalma, anormal yapıdaki sperm, sperm hareketliliğinde azalma, spermlerin dölleme yeteneğinde azalma, testislerde hasar, kromozomal hasar, cinsel isteksizlik şeklinde görülebilir. Maruz kalınan maddenin cinsi yanında maruz kalma süresi ve şekli bu faktörlerin üreme sağlığına olan etkilerini belirlemektedir.

Genel olarak endüstride ve çevresel kimyada kullanılan bazı önemli kimyasalların araştırmalarla ön plana çıkmış etkileri aşağıdaki gibi sıralanabilir.

Pestisitler,Tarım ve çiftçilik alanında kullanılan bir maddedir.Erkeklerde; Sperm sayısında azalma, infertilite Kadınlar da ise, Adet düzensizliği, Gebelik

metaller vb. kimyasalların üreme sağlığı üzerindeki etkileri incelenmeye çalışılmıştır. Endüstriyel ve çevresel birçok kirletici (östrojenler, ısı, çeşitli kimyasallar, elektromanyetik enerji ve radyasyon) üreme sistemine olumsuz etkileri nedeniyle suçlanmaya başlanmıştır. Bununla birlikte toksik olduğu belirlenen 104.000’in üzerindeki kimyasal maddenin yaklaşık olarak %95’inin üreme sistemine olan etkileri incelenmemiştir, oysa NIOSH (The National Institute for Occupational Safety and Health), en sık 10 mesleki hastalık ve yaralanmaların arasında infertiliteyi de almaktadır (2).

Toksemisi ve infertilite görülür. Üreme sistemindeki etkilleri ise, anne sütünden bebeğe geçiş, bebekte anomali, düşük, düşük doğum ağırlığı, Postpartum kanama, ölü doğum şeklinde görülebilir.

Kadmiyum, İnsektisit, gıda kalıntılarında bulunmakta. Erkeklerde,İmpotans, cinsel isteksizlik, sperm sayısında azalma ve morfolojisinde bozulma, seminifer tübüllerde hasar, oligospermi, astenospermi, hipospermi ike kadınlarda ise ,Düşük, adet düzensizlikleri, düşük doğum ağırlıklı bebek riski şekilinde görülmektedir.

Vinil Klorid ve Phthalate Esterleri,Araba ve ev döşemeciliği, bahçe hortumu, duş perdeleri, dializ ve kan naklinde de kullanılan boru seti gibi tamamlanmış plastiklerde kullanılır. Erkeklerde; İmpotans, cinsel isteksizlik, testikuler atrofi infertilite, Kadınlarda ise düşük, düzensiz menstruasyon, anovulasyon olarak görülür.

35

Heksaklorobenzen, Kimyasal bir ara üründür, yağ, balmumu, reçine ve plastik-lastik sanayilerinde kullanılır. Erkeklerde kromozom aberasyonu görülürken, kadınlaeda ise anormal uterus kanamaları şeklinde meydana çıkar. Ölü doğum, Neonatal ölümlere sebep olabilir.

Özetle, kimyasal maddeler günlük hayatımızı ciddi anlamda kolaylaştıran ürünlerdir fakat bunun yanında türlerin devamlılığını sağlayan ürüme yetisini kimi zaman ortada kaldırabilir veya kısıtlayabilecek etkilerinin de varlığını tartışmamız gerekmektedir.

Kaynaklar • 1. Kimyasal Maddelerle Çalışmalarda Sağlık ve Güvenlik Önlemleri Hakkında Yönetmelik. 26 Aralık 2003 Tarihli Resmi Gazete, Sayı: 25328.

• 2. Steinberger E. Disorder of the Male Reproductive System. In: Evironmental Medicine Ed: Tarcher A.B. Plenum Medical Book Company. Newyork 1992.

• 3. Barlow SM, Sullivan FM: Reproductiva Hazards Industrial Chemicals, Academic Pres Orlando 1998.

• 4. Nispet ICT, Karc NJ. Chemicals Hazard to Human Reproductio, Noyes DATA Corporation, Park Ridge, New Jersey, 1993 • 5. Ömer Faruk Tekbaş, Kimyasallar Ve Üreme Sağlığı ,TSK Koruyucu Hekimlik Bülteni, 2006: • 6. http://www.scienceclarified.com/Qu-Ro/Reproductive-System.html

Muaz Toğuşlu Kimyager (Lisans Öğrencisi) mutazzam@gmail.com

36

BİLİM İNSANLARI, KARBONDİOKSİT SALIMINI AZALTMAK İÇİN HİDROJEN ENERJİSİNİN ÜZERİNDE ÇALIŞIYOR

Dünyamız için karbondioksit salınımı büyük tehdit oluşturuyor. Atmosferimizdeki karbondioksit oranının rekor seviyelere ulaşmasının ardından bilim insanları dünyayı kurtamanın yollarını arıyor. Araştırmacılar, karbondioksit salan enerji kaynaklarına alternatif olarak hidrojen enerjisinin üzerinde çalışıyor.

Atmosferimizdeki karbondioksit seviyeleri insanlık tarihinde ilk kez 415 ppm değerlerine ulaşarak rekor kırdı. Karbondioksit üreten yakıtlara sürdürülebilir bir alternatif bulma ihtiyacını çok acil karşılamamız gerekiyor. En umut verici ve çevre dostu enerji kaynaklarından birisi de suyun ayrılması sonucuyla oluşan hidrojendir. Bu reaksiyon suyun oksijene ve hidrojene ayrıldığı reaksiyondur. Katalonya Kimyasal Araştırma Enstitüsünden (ICIQ) araştırmacılar bu hidrojen ekonomisini beklenmedik bir şekilde hızlandırmaya yaklaştılar.

Nature Energy’de yayımlanan bir makalede, Galan-Mascaros ve Lopez gruplarından bilim insanları, elektroliz yoluyla alkali sudaki ayrışmada hidrojen üretimini doğrudan arttırmak için bir mıknatıs kullandıklarını bildirdiler. Makalenin ilk yazarı Felipe A. Garces-Pineda, “Keşfin basitliği, su bölüşümünde manyetik iyileştirmeyi uygulamak için

yeni fırsatlar yaratıyor. Ayrıca, teknolojinin düşük maliyeti, endüstriyel uygulamalar için uygun olmasını sağlıyor.” dedi.

Araştırmacılar, eloktrolizöre bir neodimyum mıknatısına yaklaşmak suretiyle indüklenen bir dış manyetik alanın, bazı durumlarda hidrojen üretimini iki kat arttırarak pozitif kutup üzerindeki elektrokatalitik aktiviteyi arttırdığını bildirmektedir.

Bilim insanları, manyetik alanın, reaksiyon sırasında oksijen atomlarının paralel dönüş hizalamasını sağlayan aktif katalizörün spin korunmasına izin vererek reaksiyon yolunu doğrudan etkilediğini bildirmektedir. Dış manyetik alan nedeniyle, bu genel dönüş polarizasyonu işlemin verimliliğini arttırıyor.

ICIQ grup lideri ve makalenin ortak yazarı Núria López, “Bu, elektrokatalizörler üzerinde gerçekleşen samimi reaksiyon, mekanizmalarından öğrenilecek çok şey olduğunu gösteriyor ve son teknoloji sistemlerin sınırlarının üstesinden gelmenin yeni yollarını açıyor” diyor.

37

ICIQ grup lideri José Ramón Galán-Mascarós, “Hidrojen ekonomisi için zorluk sadece bilimsel bir mesele değil. Platin veya iridyum gibi asil metallerin kullanılmasından kaçınan teknolojik çözümler bulmak asıl zorluk. Hidrojen, enerji döngüsünü uygulanabilir hale getirmek için de gereklidir. Asil metaller pahalı ve çok az olduğu için, kullanımları seri üretim teknolojilerinin artmasını sınırlar. Bunun yerine, bilim

adamları alkali koşullarda çok iyi performans sunan ve ekonomik açıdan uygun ölçeklendirmeye izin veren, dünyaca zengin alternatifler arıyorlar. Yıllarca süren bilimsel araştırmalardan sonra sorun hala devam ediyor ve kolay çözümler beklemeyecek kadar büyük. Sürdürülebilir yakıtlar üretme mücadelesi çok disiplinli bir çaba ve nihayetinde uluslararası işbirliği gerektiriyor.” dedi.

38

SEROTONİN NEDİR? Serotonin; mutluluğa verilen önem ve mutluluk arayışı sebebiyle, çok sık duyulan ve en fazla araştırılan bir nörotransmitterdir. Mutluluk hormonu olarak bildiğimiz serotonin, tıp dilinde ise hidroksitriptamin (5-HT) olarak adlandırılır ve sinir sistemi nöronları arasındaki kimyasal sinyal iletiminden sorumludur. Beyin ve bağırsaklarda üretilir.

Serotoninin İnsan Vücudunda Etkileri Serotonin; birçok insan davranışının düzenlenmesinde rol oynar. Depresyon, anksiyete, şizofreni gibi psikiyatrik bozukluklar üzerinde etkilidir. Bunun dışında iştah, öfke, uyku, hafıza üzerinde de etkisi vardır.

Serotoninin etkilediği davranış ve işlevler: 1.

2.

3.

4.

5.

6.

7.

8.

9.

Bağırsak fonksiyonu Pıhtılaşma Kusma İştah Depresyon ve anksiyete Uyku Ağrı duyarlılığı Hafıza Trombosit işlevleri

Serotonin Eksikliği Nedenleri Nelerdir?

Serotonin eksikliğine genetik faktörler neden olduğu gibi, yaşadığımız çevre yani yaşam tarzımız da neden olmaktadır. Stres, serotonin eksikliğine neden olan sebeplerden biridir.

neden olan bir sebeptir. Yeterli vitamin ve mineral alamıyorsak nörotransmitterlerde dengesizlik oluşur.

Bu da serotonin eksikliğine neden olur. Kafein, alkol, bazı ilaçlar, güneş ışığı eksiliği de düşük serotonine neden olmaktadır.

Dengesiz ve kötü beslenme de serotonin eksikliğine

Serotonin Eksikliği Nelere Sebep Olur?

Serotonin eksikliği durumunda psikoloji rahatsızlıklar oluşabilir: 1. Depresyon 2. Kaygı 3. Panik ataklar 4. Anksiyete 5. Korku

1.

2.

3.

4.

5.

6.

7.

8.

39

Bunlara ek olarak: Uykusuzluk Fibromiyalji Şişmanlık Yeme bozuklukları Kas ağrısı Kronik ağrı Alkol bağımlılığı Migren baş ağrılarına da sebep olmaktadır.

Doğal Yollarla Serotonin Miktarını Nasıl Arttırabiliriz?

Aşırı karbonhidrat ve şeker tüketimi beynimize zarar verir. Bu şekilde sağlıksız ve dengesiz beslenmek de serotonin miktarını doğrudan etkilemektedir. Bu sebeple; beyaz un, şeker, abur cubur, beyaz ekmek, makarna gibi yiyeceklerden uzak durmalıyız. Aynı zamanda meyve ve sebzeleri de mevsiminde tüketmeli ve tükettiğimiz gıdaların doğal olmasına dikkat etmeliyiz. Alkol ve kafein de uzak durmamız gerek-

enler arasındadır. Bunlar beynimiz için toksik olmakla birlikte, uyku, depresyon gibi problemlere neden olmaktadır.

Bunlara ek olarak düzenli egzersiz yapmak, bol bol su içmek, dua ve meditasyon da serotonin seviyemize olumlu etkide bulunacaktır.

Kaynaklar • • • •

Bulletin of Clinical Psychopharmacology, Vol: 19, N.: 3, 2009 “Serotonin and Serotonin Defficieny”, www.integrativepsychiatry.net TAMAM, L., ZEREN, T., Depresyonda Serotonerjik Düzenekler, 2002, 11-18 “What is serotonin and what does it do?”, www.medicalnewstoday.com

Eda Akın Kimya Mühendisi (Lisans Mezunu) eda.akin.399@gmail.com

40

KARBONDİOKSİT TÜKETEN, ÇEVRE DOSTU NANO ORGANİKLER ÜRETİLDİ

Araştırmacılar, plastik ve yakıt üretiminde kullanılabilecek yeni nano biyo-hibrit organizmalar üretmeyi başardı. Bu canlılar, karbondioksit ve nitrojeni kullanarak plastik ve yakıt üretiyorlar.

Yakıt ve plastik üretimi için büyük oranda petrole bağımlı olan insanlık, yaşanabilir bir çevrenin varlığını devam ettirebilmesi için yoğun çalışmalar gerçekleştiriyor. Bu çalışmalardan bir tanesi de Colorado Boulder Üniversitesi araştırmacıları tarafından gerçekleştirildi.

Kuantum noktalarının ışıkla aktifleştirilmesi üzerine çeşitli enzimler sentezleyebilen mikrobik hücreleri kullanan bilim insanları, havada bulunan zararlı karbondioksiti toplayarak kullanılabilir, biyo çözülebilir ürünlere dönüştürüyor. Bu ürünler arasında plastik, benzin ve biyodizel gibi ürünler yer alıyor.

2013 yılında başlayan projede, Nagpal ve ekibi nano ölçekte kuantum noktalara odaklandı. Bu noktalar hücrelere pasif olarak enjekte edilebiliyor ve istenen enzimlerin sentezlenmesini sağlıyor. Nagpal ve ekibi, bu özelliği kullanarak havadaki karbondioksiti ve nitrojeni toplayan mikroplar üzerinde çalıştı.

Sistemin özünde, mikroplarla dolu olan suya temas eden havadaki karbondioksit ve nitrojeni işleyen mikroplar, geriye biyolojik olarak zararsız eserler bırakıyor. Son ürünler ise suyun üzerine çıkıyor.

Nagpal, ideal şartlar altında bu ürünlerin yaygınlaşacağını ve karbondioksit yakalayan yapılar sayesinde küresel ısınma ve iklim değişikliği ile mücadele edilebileceğini söylüyor.

Araştırmanın baş yazarı olan Üniversite’nin Kimyasal ve Biyolojik Mühendislik Bölüm Başkanı Prashant Nagpal, bu inovasyonun biyokimyasal süreçlerin gücünü gösterdiğini söylüyor.

41

Bakır sülfatın sodyum hidroksitle reaksiyonu, çökelme reaksiyonunun çarpıcı bir örneğidir. Berrak, mavi renkte bir CuSO4 çözeltisi, berrak, renksiz bir NaOH solüsyonunda hızla çözündüğünde, Cu(OH)2 soluk, mavi bir katı olarak hızlı bir şekilde oluşur.Bu katı, yavaşça genleşen iki sıvının arayüzünde serbest bir yapı oluşturabilir ve burada gösterildiği gibi ters peyzajlarla sonuçlanır.

CuSO4 (aqueous) +2 NaOH (aqueous) –> Cu(OH)2(solid) + Na2SO4 (aqueous)