Nanoteknoloji ve malzeme bilimi, son birkaç on yılda bilimsel yenilikte çok önemli roller oynadı. Nanoteknoloji, 1-100 nm boyut aralığında parçacıkları ve yapıları incelerken, malzeme bilimi, genellikle nano ölçekli karakterizasyon (nitelendirme) gerektiren malzemelerin yapısını ve işlevini incelemektedir. Sonuç olarak, iki konu sıklıkla iç içe geçer.
Bu yıl Pittcon (Pittsburgh Analitik Kimya ve Uygulamalı Spektroskopi Konferansı), malzeme bilimi ve nanoteknolojide pek çok oturumlar gerçekleştirerek bir dizi önemli konuya, konferanslara ve sunumlara yer verecek. Salgına rağmen herkesin bu önemli etkinliğe katılabilmesini sağlamak adına Pittcon söz konusu etkinliği bu yıl 8-12 Mart tarihleri arasında sanal bir çevrim içi etkinlik şeklinde gerçekleştirdi.
Doğadan Maddi İlham Almak
Doğa, şu anda bir laboratuvarda oluşturabileceğimiz her şeyden çok daha gelişmiş bir mühendisliği geliştirmek için milyonlarca yıl harcadı. Bilim insanları artık doğal malzemelerin sırlarını çözmek için giderek daha sofistike karakterizasyon teknikleri kullanıyorlar. Dahası, öğrendiklerini, daha önce gördüğümüzden daha gelişmiş özelliklere sahip sentetik malzemeler tasarlamak için kullanıyorlar.
Örneğin, malzeme mühendislerinin geçmişteki pek çok girişimine kıyasla, sertlik ve gücü bir araya getirerek kemiği taklit eden nanokompozitler oluşturmak artık mümkün.
Fakat biyomimetik malzemeler oluşturmak, mikro ve nano ölçekte organik ve inorganik bileşenlerin mükemmel bir şekilde birleştirilmesine dayandığından ve malzemenin özelliklerini mümkün kılan hassas yapısal özelliklerinden dolayı üretimi çok zordur.
Northeastern Üniversitesinden Dr. Ulrike Wegst, “Doğadan İlham Alan Malzeme Bilimi – Zorluklar ve Fırsatlar” başlıklı konuşmasında, biyomimetik malzemelerin üretimindeki bazı zorlukların ana hatlarını ve biyomimetik malzemelerin daha geniş şekilde uygulanmasına izin verebilecek en yeni sentez tekniklerinden bazılarını gözler önüne sermektedir.
Doğal Nanoyapıları Taklit Etmek
Doğa, bitki ve hayvan dünyasında görülen olağanüstü ve benzersiz özellikler sağlamak için genellikle nano yapılara güvenir. Örnek olarak, duvarlara tırmanmalarına, tavanlardan sarkmalarına ve yer çekimine meydan okumalarına olanak tanıyan geko sürüngeninin ayak tabanlarında yer alan nanolifler veya bukalemun derisinin altındaki, dış uyaranlara yanıt olarak renk değiştirmelerini sağlayan nanokristaller sayılabilir.
Doğal nano yapıların belirlenmesi, anlaşılması ve taklit edilmesi, yeni teknolojiler ve özellikler yaratmamıza yardımcı olabilir. Örneğin, geko ayaklarında bulunan nanolifleri taklit eden nano yapılı yapışkan bantlar, artık uzay mühendisliği, robotlar, protezler, giyilebilir cihazlar ve eldivenlerdeki potansiyel uygulamalarla birlikte ticari olarak mevcuttur.
Fakat biyo-esinlenen malzemeler gibi, doğada bulunanları taklit eden nano yapılar üretmek zor olabilir. Nispeten basit bir nano yapıya sahip olan geko yapıştırıcısının, nispeten basit yapısına rağmen ticari pazara ulaşması birkaç yıl almıştır.
Çığır Açan Tıbbi Uygulamalarda Nanomalzemeler ve Nanoteknoloji
Nanoteknolojiyi düşündüğünüzde, elektronik ve tüketici ürünlerindeki kullanımlarını düşünüyor olabilirsiniz, ancak nanomalzemeler, görüntüleme, teşhis ve hassas ilaç dağıtımındaki uygulamalarla önümüzdeki yıllarda tıpta ve yaşam bilimlerinde şüphesiz daha da önemli bir etkiye sahip olacaktır.
Pittcon, nanofaz silikon, protein küresel nükleik asitler ve lantanoid metal-organik kafeslerin uygulamaları da dahil olmak üzere bu yıl ilaç dağıtımı ve teşhisine yönelik birkaç son teknoloji nanobilim uygulamalarını kapsadı.
COVID-19 ile Mücadelede Nanomalzemeler ve Nanoteknolojinin Rolü
Tıpta nanoteknoloji potansiyeli, COVID-19 salgını sayesinde bu yıl her zamankinden daha fazla vurgulandı. Nanoteknoloji, COVID-19’un test edilmesine, aşılanmasına ve yayılmasının önlenmesine yönelik çözümlere katkıda bulunmuştur.
Ancak virüs testlerdeki birtakım bilimsel eksiklikleri de vurguladı, tıpkı testlerdeki uzun gecikme ve testin enfeksiyon sonrası birkaç gün virüsü tespit edememesi gibi.
Aynı zamanda, Pittcon 2021 sunumları, belirli bir patojen (hastalık unsuru, mikrop, vb.) veya biyobelirtecin (biyobelirteç: bazı hastalıkların ciddiyetinin veya varlığının ölçülebilir göstergesi) çok küçük miktarlarını bile tespit edebilen yayılmayı durduran ve böylece bir sonraki pandemiyi önleyen uyarlanabilir nanopartikülleri kullanan yeni teknolojileri de kapsadı.
2 Mart 2021 tarihinde News Medical Life Sciences’da ”Unlocking the Next Generation of Science with Nature-Inspired Materials and Biomimicry” başlığı ile yayınlanan yazının mümkün olduğunca ana metne sadık kalınarak yapılmış çevirisidir. Yazının orijinal hâline buradan ulaşabilirsiniz.
