Yenilikçi Sensörler Toksik İlaçları Görüntüleyebilir, Biyomalzemelerin Gelişmesine Yardımcı Olabilir

Kaliforniya  Üniversitesi’ndeki mühendisler tarafından geliştirilen cam tüp sensör, bilim adamlarına, çok küçük biyolojik örnekleri doğal sıvı ortamlarında tartmaları için olanak sağlayacak.

Kaliforniya Üniversitesi’ndeki araştırmacılar basit bir cam boru için yenilikçi bir kullanım buldular: bir şeyleri tartması. Araştırmacıların buldukları bu cam tüp sensör, diğer birçok  uygulama alanı arasında, kimyasal toksisite testlerinin hızlanmasına, bitki gelişimine ışık tutulmasına ve yeni biyomalzemelerin geliştirilmesine yardımcı olacak.

Kaliforniya Riverside Üniversitesi, Bourns Mühendislik Fakültesi Biyomühendislik Departmanında Yrd. Doç. William Grover ve Grover’ın laboratuvarında yeni mezun olan doktora öğrencisi Shirin Mesbah Oskui önderliğinde yürütülen araştırma PLOS ONE dergisinde 5 Nisan 2017’de yayınlandı. Yayınlanan makale, sıvı içerisinde bulunan mikrogram boyutundaki biyolojik örneklerin kütle, hacim ve yoğunluklarını ölçmek için kullanılan basit ve ucuz sensörlerin gelişimini anlatmaktadır. Bu çalışma, gelişim biyolojisi, bitki bilimleri ve biyomalzeme mühendisliği dahil birçok diğer alanın yanı sıra toksisite araştırmalarında da önemli  uygulamalar içermektedir.

Ağırlık, bir cismin en temel ve en önemli ölçümlerinden biri olduğu halde, küçük biyolojik numuneleri kendi doğal ortamlarında tartmak bilinen ölçeklerle mümkün değildir. Mesbah Oskui, bunu değiştirmek için, “U” şeklinde bükülmüş küçük bir cam borudan oluşan ve ucuz bir hoparlöre bağlanan bir sensör geliştirdi. Bu hoparlör, tüpün tüm kütlesinin bir fonksiyonu olan rezosans frekansında camı titretir. Bir numune, tüpün içine pompalandığı zaman, numunenin kütlesinin, yoğunluğunun ve hacminin hesaplanmasını sağlayan rezonans frekansı değişir. Bu araştırma, başlangıçta tek hücrelerin ağırlığının belirlenmesi için MIT’de geliştirilen bir tekniği genişletmektedir. Bu çalışma, belirtilen tekniği daha büyük örneklere taşıyarak uygulamalarını büyük ölçüde arttırmaktadır.

Bu kavramın kanıtı olarak, araştırmacılar önemli bir alana yöneldiler: toksikoloji. Öncelikli olarak geleneksel hayvan modelleri üzerinde yapılan toksikoloji testleri, pahalı, zaman alan ve yoğun emek isteyen testler olduğu için bugün kullanılan pek çok kimyasalın, insan sağlığına ve çevreye olan riskleri henüz tam olarak değerlendirilmemektedir. Küçük, hızlı gelişen zebra balığı embriyolarını kullanan testlerin uygulanması işleri hızlandırmasına rağmen, bilim adamları şimdiye kadar embriyoları, kendi doğal sıvı ortamlarında tartamamışlardır. Bu makalede araştırmacılar, zebra balığı embriyoları toksik gümüş nano tanecikler ile reaksiyona girdiklerinden dolayı embriyoların kütle değişimlerini ölçmek için sensörleri kullandılar.

Mesbah Oskui, ‘’ Zebra balığı embriyoları, önemli toksikolojik model tür haline geliyor fakat şimdiye kadar bilim adamları, çok basit bir sağlık ölçümünü – organizmanın ağırlığını- ölçüm panellerine dahil edememişlerdir. Bizim araştırmamız, insan sağlığını ve çevreyi korumaya yardımcı olan bu modelin kullanımını daha da genişletecek olan tekniği değiştiriyor’’ dedi.

Ayrıca bu makalede, araştırmacılar rehidrasyon ve çimlenmesi süren tohumlarda yoğunluk değişimini ve tıbbi implantlarda kullanılan biyomalzemelerin bozunma hızlarını ölçmek için sensör kullanımını anlattılar. Biyomühendislik yüksek lisans öğrencisi Heran Bhakta, biyomalzemelerin bozunması üzerine olan çalışmaya öncülük etti.

Bhakta, ‘’ Biyobozunur malzemeler ameliyattan sonra yaraların kaplanmasında kullanılabilir, fakat bu malzemeler hızlıca bozunurlar ise, açık yaradan ayrılabilirler ve eğer bu malzemeler yeterince hızlı bir şekilde bozunmadan kalırlarsa, komplikasyonu önleyebilirler.’’ dedi. Ayrıca, Bhakta, ‘’Daha önceleri, biyomalzemelerin akışkan bir ortamda bozunumunun izlenmesi, biyomalzeme örneğinin devamlılık arz eden bir biçimde uzaklaştırılması, temizlenmesi, tartılması ve değiştirilmesinin gerektiği titizlik isteyen ve hataya açık olan bir süreçti. Bunun tersine, sensörlerimiz, biyolojik akışkan içeresinde parçalandıklarında, en küçük biyomalzeme örneklerinin bozunumunu bile sürekli olarak ölçmeye olanak sağlamaktadır.’’ dedi.

Grover, tekniğin otomasyonu, taşınabilirliği ve düşük maliyetinin sensörleri alanındaki uygulamalar ya da kaynak sınırlamalı düzenekler için uygun hale getirdiğini belitti.

Ayrıca Grover, ‘’ Bizim tekniğimiz çok yönlüdür çünkü tüm nesneler ağırlık gibi temel özelliklere sahiptir. Ben, sensörlerin diğer birçok alandaki bilimsel problemleri çözmek için araştırmacılar tarafından nasıl kullanılacağını görmek için heyecanlıyım. ‘’ dedi.

Kaynak : phys.org