Yapıştırıcı Olmadan Sensörleri Cildinize Nasıl Bağlarsınız
Bir şeyi cildinize yapıştırıcı olmadan bağlayabildiğinizi hayal edin. Bir biyosensör, bir saat, bir iletişim cihazı, bir moda aksesuarı, sonsuz ihtimaller. Binghamton Üniversitesinde bir keşif sayesinde bu zamanlar düşündüğünüzden daha yakın olabilir.
Doçent Profesör Guy German ve Doktor Zachary Lipsky son zamanlarda Acta Biomaterialla dergisinde bir araştırma yayımladılar. Bu çalışma insan cildinin nasıl çatlak oluşumunu kontrol ettiğini ve gerilim ölçerlerin biyolojik dokuların mekanik özelliklerini ölçerken nasıl kesin sonuçlar verdiğini araştırıyor.
Esasında, Lipsky bir yapıştırıcı olmadan kauçuk benzeri polimerik materyallerin insan vücuduna bağlayacak bir metot geliştirdi. Başlangıçta deneylerini daha kolay bir hale getirmek için çalışırken German ile birlikte önemli bir buluş yaptıklarını fark ettiler.
“Zach bir gün geldi ve ‘ Evet, yaptım.’ dedi. Ben ise şöyleydim ‘Bunu tam olarak nasıl yaptın? Yapışkan kullandın mı?’ çünkü yapıştırıcının mekanik özelliklerini de hesaba katmamız gerekecekti ve ‘Hayır sadece yapıştırdım.’ dedi. Baktık ve dedik ki bu daha önce yapılmış mıydı? Hiç yapılmamıştı. Bu açıdan çok mutluyuz.”
Biyoteknolojide devrim yaratabilecek “Çok basit bir teknik” olarak adlandırdığı çalışma için patente götürebilecek bir buluş açıklaması yapıldı.
“Kendimizi burada bulacağımızı bilmiyorduk ancak bazen bilim bu şekilde çalışır.” German gülerek bu sözleri söyledi.
“İnsan Korun Tabakasının Doğuştan Yapısal Heterojenliği Tarafından Kısıtlanan Makro Ölçekli Mekanik Ölçümlerin Hassasiyeti” başlıklı çalışma buluşu ortaya çıkardı. German’in makine mühendisliğindeki kökleri ve Hooke yasalarının insan cildi üzerindeki geçerliliğini test etmeye olan ilgisi ile başladı.
“Düşündük, dokunun özellikle cilt dokusunun mekanik özelliklerini ölçmek için bu standart test tekniklerini kullanırsak bize doğru değerleri verir mi?” dedi. “Kimse bunu gerçekten doğrulayamadı.”
Bir mesafe kadar bir yayı sıkıştırmak yada genişletmek için gereken kuvvetin bu mesafeyle orantılı olduğunu gösteren Hook yasası 17.yy’da İngiliz Fizikçi Robert Hooke tarafından geliştirildi. Daha genel olarak, araştırmacılar bu yasayı farklı materyallerin sertliğini ve bu materyalleri kırmanın ne kadar enerjiye mal olacağını ölçmek için kullanabilirler.
“Modern zamanlarda, metallerin ve seramiklerin ne kadar sert olduğunu ölçebilirsiniz peki ya cildi?” dedi German. “Metaller yada seramikler oldukça düzgün yapıya sahip ancak cilt ve diğer dokular mikro ölçekte hücre-hücre bağlantıları ile birbirine bağlı kompleks ve heterojen bir yapıya sahip. Cildin ayrıca dış katmanı mikro kanalların kompleks topografik ağını ortaya çıkardığını elinizin arkasıyla baktığınızda görebilirsiniz.”
German ve Lipsky kauçuk benzeri bir malzeme olan yaygın olarak biyomühendislik ve biyomedikal araçlarda kullanılan polidimetilsiloksanın (PDMS) bir parçasını cilt örneklerine bağladı. Örnekler sonrasında esnetildi. Yapışkan madde üzerindeki cilt tarafından aktarılmış mekanik yüklerdeki miktar değişikliğini ölçmek için bir çekiş kuvveti mikroskobu tekniği kullanıldı.
“Cilt genişledikçe küçük çatlaklar büyürdü ve belli bir uzunluk için ne kadar enerjiye ihtiyaç duyduğunu ölçebilirdik ” dedi German. “Makine mühendisliğinde kırılmanın enerji maliyetini ölçmek için iki tutamaç elde edersiniz, çekersiniz ve parçalanır. Kuvveti, yer değiştirmeyi ve enerjideki değişimi ölçebilirsiniz ancak materyali homojen varsayarak. Bizim bulduğumuz ise cildin dış katmanı içindeki çatlakların çok garip bir şekilde yayılmış olmasıydı.
Çatlaklar topografik mikrokanallar boyunca yayılıyordu. Bu çatlağın tüm yolunu uzatarak dokuyu kırmak için gereken enerji maliyetini arttırır. Bu keşif üzerinden diğer insan dokularının davranışları açıklanabilir.
“Cildin heterojen yapısı nedeniyle ayrıca çatlak yolları daha çok rastgele bir hale gelebilir. Cildin makro ölçekte gerilim ölçer ölçümlerinde neden bu kadar değişiklik elde ettiğini açıklıyor.” dedi German. “Çünkü aynı yaşta aynı kaynaktaki bir cildi elde etseniz bile örnekten örneğe değişim çok fazla çünkü çatlak yolları sapıyor.”
Kaynak: phys.org
