Biyomedikal Mühendisliği Bölümü TOBB Ekonomi ve Teknoloji Üniversitesi Ankara - TÜRKİYE

Transkript

1 Biyomedikal Mühendisliği Bölümü Biyomedikal Mühendisliği Bölümü TOBB Ekonomi ve Teknoloji Üniversitesi Ankara - TÜRKİYE TOBB EKONOMI VE TEKNOLOJI UNIVERSITESI Biyomedikal Mühendisliği Bölümü 11 Eylül 2015

2 BIYOMEDIKAL MÜHENDISLIĞINE GIRIŞ PROF. DR. OSMAN EROĞUL TOBB EKONOMI VE TEKNOLOJI UNIVERSITESI..... BIYOMEDIKAL MÜHENDISLIĞI BÖLÜMÜ TOBB EKONOMI VE TEKNOLOJI UNIVERSITESI ANKARA - TURKIYE erogul@etu.edu.tr Tel: /GİRİŞ 11 Eylül 2015

3 TOBB Ekonomi ve Teknoloji Üniversitesi TOBB Genel Merkezi, Ankara, Türkiye. TOBB Ekonomi ve Teknoloji Üniversitesi 1 Temmuz 2003 de kurulmuştur. Mühendislik Fakültesi Bilgisayar Mühendisliği Elektrik Elektronik Mühendisliği Endüstri Mühendisliği Makine Mühendisliği Biyomedikal Mühendisliği Malzeme Bilimi ve Nanoteknoloji Müh. İktisadi ve İdari Bilimler Fakültesi Fen Edebiyat Fakültesi Güzel Sanatlar Fakültesi Hukuk Fakültesi Yabancı Diller Bölümü TOBB ETÜ yeni bölümleri ile genişlemeye devam ediyor. Tıp Fakültesi

4 Ders Programı: Saat Pazartesi Salı Çarşamba Perşembe Cuma Cumartesi -1 08:30-09:20 Derslik: :30-10:20-1 Derslik: :30-11:20-1 Derslik: :30-12:20 12:30-13:20 13:30-14:20 14:30-15:20 15:30-16:20 16:30-17:20 17:30-18:20 18:30-19:20 19:30-20:20 20:30-21:20

5 Ders Planı Hafta Konular Öğretim Üyesi Biyomedikal Mühendisliğinin Tanımı ve İlgi Alanları Biyomedikal Mühendisliğinin Tarihsel Gelişimi Biyomalzemeler Biyoenformatik Biyomekanik Prof. Dr. Osman EROĞUL Prof. Dr. Osman EROĞUL Yrd. Doç. Dr. Ersin Emre ÖREN Yrd. Doç. Dr. Ersin Emre ÖREN Yrd. Doç. Dr. Cevat ERİŞKEN 6 Doku Mühendisliği ve Biyo(nano)teknolojiler Yrd. Doç. Dr. Cevat ERİŞKEN 7 8 Biyoalgılayıcılar İlaç Taşınımı Prof. Dr. Mehmet MUTLU Doç. Dr. Fatih BÜYÜKSERİN 9 ARA SINAV 10 Biyomedikal Etik Prof. Dr. Osman EROĞUL 11 Biyomedikal Enstrümantasyon Prof. Dr. Osman EROĞUL 12 Tıbbi Görüntüleme Sistemleri Prof. Dr. Osman EROĞUL

6 Başarı Değerlendirme Ölçütleri Adet Etki Oranı (%) Devam 5 5 Ödevler/Proje/Sunu 1 10 Ara Sınav 1 35 Dönem Sonu Sınavı 1 50 TOPLAM: 100

7 Kaynaklar: Enderle, John D., Bronzino, Joseph D., Introduction to Biomedical Engineering, Elsevier Academic Press, Third Edition, 2012 Domach, M.M. Introduction to Biomedical Engineering, Pearson/Prentice Hall, Karagöz, İ. ve Eroğul, O., Tıbbi Görüntüleme Sistemleri, Haberal Eğitim Vakfı Yayınları, Ankara, Eroğul, O., Karagöz, İ., Biyolojik Sinyaller ve Tıbbi Cihazlar, Ankara Üniversitesi Basımevi, Ankara Hakan Musa Asyalı vd. Biyomedikal Mühendisliğinin Temelleri, Nobel Akademik Yayıncılık, 2014 Makaleler, dergiler

8 TOBB ETÜ Biyomedikal Mühendisliği Bölümü Biyomedikal Mühendisliği: Biyomedikal mühendisliği; biyoloji, tıp, fizik, kimya, matematik ve mühendislik bilimlerini kullanarak multidisipliner çalışmalar yapan, çalışma sonuçları insan sağlığı için kullanılan bir mühendislik dalıdır. Biyomedikal Mühendisliğinin diğer mühendislik dallarından farkı: Biyomedikal mühendisleri, canlı organizmalar ile ilgili problemleri çözebilmek için, sağlık bilimleri, temel bilimler ve mühendislik bilimlerini birleştirmek zorundadırlar. Bu nedenle, biyomedikal mühendisleri mühendislik eğitiminin yanı sıra temel bilimleri de içeren bir ders programı ile yetişirler Biyomedikal Müh. Giriş Biyokimya Tıbbi Biyoloji Hücre ve Moleküler Biyoloji Fizyoloji Biyomalzemeler Hesaplamalı Biyoteknoloji Biyomekanik Biyomekanik Laboratuvarı Biyomedikal Enstrümantasyon Biyomedikal Enstrümantasyon Lab. Biyomedikal Sinyaller ve Sistemler Biyomedikal Algılayıcı ve Çeviriciler Tıbbi Görüntüleme Sistemleri

9 TOBB ETÜ Biyomedikal Mühendisliği Bölümü Biyoinformatik O Biyomekanik B Biyomalzemeler Klinik Mühendisliği Nanotıp T TOBB ETÜ B Biyoteknoloji E Protein Tasarımı T Biyoalgılayıcılar Biyomedikal Mühendisliği Bölümü M M İlaç Taşınımı Biyomoleküler Makineler Ü Biyoelektronik Biyomedikal Görüntüleme B

10 TOBB ETÜ Biyomedikal Mühendisliği Bölümü Biyomedikal Mühendislerinin iş olanakları nelerdir? ABD de yapılan bir araştırmanın sonucuna göre, yılları arasında istihdam olanaklarının en çok artacağı mühendislik dalı %72 artış hızı ile Biyomedikal Mühendisliği olarak belirlenmiştir. Biyomedikal Mühendisleri, sağlık sektörünün her kademesinde çalışabilirler ve aşağıda belirtilen konularda uzmanlık gösterebilirler. araştırma-geliştirme tasarım, üretim, pazarlama, uygulama mühendisliği bakım onarım ve kalibrasyon sağlık teknolojileri ile ilgili mevzuat çalışmaları (TİTCK) Hastanelerden, protez üreticilerine, ilaç sanayinden tek kullanımlık tıbbi ürünlere kadar çok geniş bir alanda iş bulma olanakları vardır. Dünya ticaretini ve teknolojiyi yönlendiren iki önemli alandan biri savunma sanayi diğeri ise sağlık sektörüdür. Biyomedikal Mühendisleri Sağlık kuruluşlarında çalışabilecekleri gibi sağlık kuruluşlarına hizmet sunan üretici ve tedarikçi firmalarda da iş bulabilirler. Örneğin, ülkemizde Sağlık Bakanlığına bağlı hastanelerde 200, özel hastanelerde ise 100 yatak ve üzeri kapasitesi olanlarda en az 1 biyomedikal mühendisi bulundurma zorunluluğu getirilmiştir.

11

12 BİYOMEDİKAL MÜHENDİSLİĞİ Bilim var olan şeylerin ne/nasıl olduğunu açıklar mühendislik ise bu bilgileri kullanarak yeni daha önce olmayan aygıtlar geliştirir. Biyomedikal mühendisliği, Theodore von Kármán Temel kavramları geliştirip, moleküler seviyeden organ seviyesine kadar bilgi üretip, yenilikçi malzemeler, üretim süreçleri, cihazlar ve uygulamalar geliştirerek hastalıklarının önlenmesi, tanı ve tedavisi için kullanır. Sağlık Mühendislik

13 BİYOMEDİKAL MÜHENDİSLİĞİ Tıp Sembolü: World Health Organization Asclepius, Yunan Tıp Tanrısı Hermes, Yunan Mesaj Tanrısı

14 BİYOMEDİKAL MÜHENDİSLİĞİ Modern Sağlık Sisteminin Evrimi: İlkel insanlarda hastalıklar, kızan veya gücenen tanrıların ve ruhların eylemleri olarak kabul edilirdi. Şifacılar ve Şamanlar tarafından uygulanan ampirik yasalara dayalı ilkel bilim M.Ö. 2600: Mısırlı Imhotep 200 kadar farklı hastalık ile ilgili tanı ve tedavi yöntemlerini içeren bilinen ilk yazılı belgeleri hazırladı. M.Ö. 1800: Hammurabi kanunlarında cerrahların ücretleri ve yanlış uygulama sonucunda ne tür cezalar verileceği belirtilmiştir. (Malpraktis) M.Ö. 420: Hipokrat hastalıkların doğal nedenlerle Louvre Museum oluştuğunu ve bilimsel temeller üzerine değerlendirilmesi gerektiğini belirtti. Hastalıkların anlaşılabilir nedenlerle oluştuğunu ve bu hastalıkların gözlem ve deneyler ile tanı ve tedavilerinin yapılabileceğini öğretti. MÖ Aristo torpedo balığının elektriğini hasta tedavisinde kullandı. Edwin Smith tarafından 1862 de keşfedildi. Hippocrates

15 BİYOMEDİKAL MÜHENDİSLİĞİ Hipokrat ve öğrencileri tarafından Kos adasındaki okulda eğitilen hekimler dünyaya yayılarak tıbbın sihir ve mistismden ayrılarak bir bilim olmasının öncülüğünü yaptılar. M.Ö. 180: Galen felç ile omurilik arasındaki bağlantıyı buldu; anatomi, fizyoloji, patoloji, farmakoloji ve nöroloji yanı sıra felsefe ve mantık gibi çeşitli bilimsel disiplinlerin, anlaşılmasına büyük katkı sağladı : İbni Sina uzun süreler başucu kitabı olarak kullanılan Şifa Kitabını yazdı. İbni Sina Akıl Tutulması Rönesans ve Reform Modern Tıp İskenderiye Kütüphanesi

16 BİYOMEDİKAL MÜHENDİSLİĞİ Doğa bilimlerindeki keşifler tıbbi araştırmaların dev adımlarla ilerlemesini sağladı. 1870: Mikrop teorisi bulaşıcı hastalıklar ile vücudun içinde yaşayan mikroorganizmaların arasındaki bağlantı Röntgen Cihazı 1901 Nobel Fizik Louis Pasteur 1905 Nobel Tıp Robert Koch Wilhelm Conrad Röntgen 1903: Willem Einthoven İlk pratik elektrokardiyogramı (ECG ya da EKG) 1903 senesinde icat etmiştir Nobel Tıp Willem Einthoven

17 X-IŞINLARI İLE KRİSTAL YAPI ANALİZİ Tarihçe: 15 NOBEL ÖDÜLÜ 1901 Nobel Fizik 1914 Nobel Fizik 1915 Nobel Fizik 1917 Nobel Fizik William Lawrence Sir William Henry Wilhelm Conrad Röntgen Max von Laue Bragg Bragg X ışınlarının x ışınlarının dalga kristaller boylarını ölçecek nλ = 2d sinθ tarafından kırınımı yöntemleri geliştirdiler 1962 Nobel Tıp Francis James Maurice Crick Watson Wilkins 1962 Nobel Kimya John Cowdery Kendrew Myoglobin Penisilin Charles Barkla Elementlerin karakteristik X- ışınlarını keşfinden 1964 Nobel Kimya Dorothy Hodgkin

18 BİYOMEDİKAL MÜHENDİSLİĞİ Biyomalzemeler Biyomalzemeler: Biyomalzemeler biyolojik dünya ile fiziksel dünya arasındaki arayüzeyleri oluştururlar ve biyolojik sistemler ile etkileşim halindeki malzemelerin tamamı bu sınıfa dahil edilebilirler. Biyomalzeme bilimi son 50 yıl içerisinde devamlı ve hızlı bir büyüme göstermiştir. Günümüzde farklı sektörlerden birçok firma biyomalzemeler konusunda yeni ürünler geliştirebilmek için büyük miktarlarda yatırım yapmaktadır. Biyomalzeme bilimi, tıp, biyoloji, kimya, doku mühendisliği ve malzeme bilimi gibi alanlar ile doğrudan etkileşim içerisindedir. Gecko'ların (keler) ayak derilerinde bulunan boyutsal olarak hiyerarşik bir yapıya sahip tüpleri kullanarak pürüzsüz yüzeylerde bile tutunabilirler. Northwester Üniversitesi araştırmacılarından Messersmith Geckoların bu özelliklerini kullanarak gelecekte medikal, endüstriyel ve askeri alanlarda kullanılabilecek GECKEL adlı bir süper-nanoyapıştırıcı geliştirmişlerdir.

19 BİYOMEDİKAL MÜHENDİSLİĞİ Biyomekanik Biyomekanik: Biyomekanik temel mekanik prensiplerin canlı organizmalar için uygulamasıdır. 1970'lerin başlarında ortaya çıkan biyomekanik terimi biyolojik sistemlerin mekanik bir perspektiften incelenmesini içerir. Pennsylvania Devlet Üniversitesi Bilgisayar Destekli Ortopedi Cerrahisi Enstitüsü'nde diz hareketlerinin biyomekanik incelemesi konusu üzerine yapılmakta olan bir çalışmada cerrahi müdahale sırasında dizin pozisyonlarını inceleyerek en az kesikle ameliyatı gerçekleştirebilen bir robot tasarlanmıştır. Hali hazırda görüntü işleme teknolojileri tıbbı tanı ve teşhis amaçlı bir çok alanda kullanılmaktadır. Ancak Penn State Üniversitesi'nde yürütülen bu çalışma ile görüntü işlemenin yanında ameliyata doğrudan katılan bir robot sayesinde en az kesik ile operasyon gerçekleştirilebilmektedir. Aynı enstitüde yürütülen bir başka çalışmada ise yılan robot yaklaşımı ile küçük kesiklerden girerek içeride cerrahi müdahale yapabilen başka bir robot daha geliştirilmiştir. Giovanni Alfonso Borelli nin çizimleri

20 CT / MRI Taraması Medikal Tasarım ve Üretim Yazılım Tasarım Üretim Görüntüleme sistemlerinden elde edilen veriler kullanılarak, bilgisayar ortamında farklı yazılımlar yardımıyla kişiye özel tasarımların yapılması ve 3 boyutlu fiziksel katı modellerin elde edilmesidir.

21 Uygulama Alanları

22 BİYOMEDİKAL MÜHENDİSLİĞİ Nanotıp Nanotıp: Nanoteknolojinin tıp alanındaki uygulamaları olarak adlandırılabilecek olan nanotıp, başta nanomalzemelerin tanı ve tedavi amaçlı kullanımı olmak üzere, nanoelektronik biyosensörler ve kişiye özel tıp uygulamalarına imkan verecek moleküler nanoteknoloji gibi alanları içerisinde barındırmaktadır. Birden çok disiplinin bir arada çalışmasını gerektiren bu alanın günümüzde ağırlıklı olarak odaklandığı konular ise hassas canlı görüntüleme sistemleri, özellikle kanser için etkin ilaç dağıtım yolları ve nanoparçacık kaynaklı toksisite konularıdır. Nanotıp alanında kanser ile ilgili yapılan çalışmaların önemli bir bölümünü erken teşhise olanak sağlayan yüksek hassasiyete ve dokuya hedeflenebilir özelliklere sahip nanoparçacıkların geliştirilmesi oluşturmaktadır. Bu parçacıklar sahip oldukları nanoboyutun bir sonucu olarak görünür bölge ya da kızılötesi gibi dalga boylarında çok şiddetli ışıma yapabilmekte ve yüzeyleri değişik biyomoleküllerle kaplanarak istenilen dokuya yönlendirilip hastalıklı dokunun görüntülenmesine olanak sağlamaktadırlar. Nie ve arkadaşları, suda çözünen quantum noktalarıyla göğüs kanseri tanısında kullanılan sentinel lenf nodlarını ve yüzeyleri antikorlarla dekore edilmiş quantum noktaları sayesinde kanser dokusuna sahip bir farede bu dokuyu hassas bir şekilde görüntüleyebilmişlerdir.

23 İnsan kemik hücreleri Selective Laser Melting (SLM) teknolojisi ile Ti yüzeylerde tutunup, hızla çoğalabiliyorlar. SLM prosesi biouyumlu bir prosestir. NANO TEKNOLOJİ UYGULAMALARI

24 BİYOMEDİKAL MÜHENDİSLİĞİ Biyoteknoloji: Biyoteknolojinin farklı tanımları olsa da en geniş ve basit hali ile biyolojik sistemlerin, yaşayan organizmaların ve türevlerinin mühendislik, teknoloji ve tıp alanlarında uygulanması Biyoteknoloji ve kullanılmasıdır. Günümüzde Biyoteknoloji çok farklı uygulama alanları ile karşımıza çıkmaktadır. Biyoteknolojinin disiplinler arası bir çalışma alanı olması nedeniyle, aslında birçok uygulamanın aşağıda tanımladığımız alanların birden fazlası için geçerli Yeşil Biyoteknoloji: olduğunu Yeşil biyoteknoloji, görmekteyiz. genetik değişiklikler ile hastalığa veya ultraviole ışınlara karşı dayanıklı hale getirilmiş bitkiler örneğinde olduğu gibi, genellikle tarımsal alandaki uygulamaları ifade etmektedir. Mısırdan etanol veya metan gibi biyoyakıt üretimide yeşil biyoteknoloji alanına örnek olarak verilebilir. Beyaz Biyoteknoloji: Beyaz biyoteknoloji endüstriyel biyoteknoloji olarak da bilinir ve organizmaların çeşitli yararlı kimyasallar üretecek ya da çeşitli enzimler yolu ile zararlı ve kirletici kimyasalları yok edecek şekilde tasarlanması ve kullanılmasıdır. Mavi Biyoteknoloji: Mavi biyoteknoloji ise genellikle okyanus ve su biyoteknolojisini ifade eder ve çeşitli okyanus canlılarının korunması ve türlerinin devamının sağlanması örnek olarak verilebilir. Kırmızı Biyoteknoloji: Kırmızı biyoteknoloji genellikle tıp alanındaki uygulamalar için kullanılır. Antibiyotikler ve rekombinant DNA teknolojileri ile üretilen ilaçlar bu kapsamdadır.

25 BİYOMEDİKAL MÜHENDİSLİĞİ İlaç Taşınımı: Geleneksel ilaçlara ek olarak, protein, peptid, antikor ve RNA gibi terapötik etki gösterebilen ajanların hedeflenen işlevi en etkin bir biçimde yerine getirmesini İlaç Taşınımı amaçlayan uygulama alanıdır. Bu alanda öne çıkan bir diğer ana araştırma alanı da yeni nesil kontrollü ve çevresel koşullara duyarlı ilaç salınım yollarının bulunmasıdır. Günümüzde ilaç taşınımı uygulamalarının en çok üzerinde durduğu konular konvansiyonel ilaçlarda ortaya çıkan sistemik toksisite (örneğin kemoterapide saç dökülmesi) ve hastada ilaca karşı oluşan direncin güdümlü tedavi ve/veya mikro ve nanomalzemeler yardımıyla minimize edilmesidir. Bu konuda Dr. Brahmbhatt ve Dr. MacDiarmid'in başını çektiği bir grup Avusturalyalı biliminsanının minihücre ismini verdikleri taşıyıcı platformlarla kanser dokusu taşıyan farelerde % 100 hayatta kalma oranı elde etmeleri bilim camiasında büyük yankı uyandırmışlardır. Genetik modifikasyon ile elde edilen yaklaşık 400 nm çapındaki bu bakteri türevleri, içerdikleri susturucu RNA ile önce tümör dokusunun ilaca karşı direncini sağlayan geni etkisiz hale getirmişlerdir. İlaç direnci gösteremeyen tümör dokusu üzerine bu sefer içinde kemoterapik ilaç bulunan minihücreler gönderilerek ilacın maksimum etkinlikte işlev görebilmesi ve tümörün etkisiz hale getirilmesi sağlanmıştır.

26 BİYOMEDİKAL MÜHENDİSLİĞİ Biyomoleküler Makineler Biyomoleküler Makineler: Moleküler boyutlara sahip minik enerji dönüşüm cihazlarıdır. Gerek doğadan gerekse sentetik olarak elde edilebilen bu makineler günlük hayatta kullandığımız makinelerle kıyaslandığında çok daha verimli çalışmaktadırlar. Biyomoleküler makinelerin kendilerine özgü mekanokimyasal ve dinamik mekanizmaları bulunmakta ve doğanın yapıtaşları olan protein, DNA gibi biyomoleküler yapılardan oluşmaktadırlar. Doğada sayısız miktarda bulunan bu makinelerin detaylı yapısının araştırılması ve bu yapıların taklit edilerek insanlığa fayda sağlayacak yapay biyomoleküler makinelerin geliştirilmesi yoğun olarak çalışmaların yapıldığı alanlardır. Doğadaki moleküler makineler taklit edilerek oluşturan sentetik biyomoleküler makineler DNA ve protein yapıtaşlarından oluşmaktadır. Bu alanda, Kudüs'teki Hebrew Üniversitesi'nden Dr. Itamar Hillner'in başını çektiği bir grup, çevresel etmenlere tepki verelebilen 3 adet cımbız tarzı yapıdan oluşan basit mantıklı bir DNA robot sentezlemişlerdir. DNAların baz sıraları aynen bir cımbızdaki gibi iki sabit kol ve ortasında onların oynamasına olanak verek bir eksen noktası oluşturacak şekilde belirlenmiştir. Üç cımbızın her birinin ortamdaki ph, civa ve özel bir DNA sırasının varlığına göre açılıp kapanma özelliğine sahip olan bu sistem, ilerde insan vücudunda dolaşan ve kanser işaretçilerinin varlığına göre açılıp kapanarak onları daha çok erken bir aşamada tedavi edebilecek ilaçları salan bir biyorobot olarak öngörülmektedir.

27 BİYOMEDİKAL MÜHENDİSLİĞİ Biyomedikal Görüntüleme Biyomedikal Görüntüleme: Vücut fonksiyonlarının, anatomik ya da fizyolojik özelliklerin görüntülerinin elde edilmesine denir. Biyomedikal mühendisliğinin hayatımızda en çok karşılaştığımız uygulama alanlarından birisidir. MR, ultrason, tomografi, röntgen, mamografi cihazları görüntüleme alanının somut ürünleridir. Duke Üniversitesi'ndeki bir araştırmada, bir endoskobun ucuna eklenen ince ışık kaynağı ve sensörler sayesinde, başlangıç seviyesindeki kanser hücrelerinin daha kolay tespit edilebildiği gözlemlenmiş. Bu çalışma kapsamında North Carolina Üniversitesi'nde denekler üzerinde yapılan deneylerde, bu ekstra ışık kaynağının kanser hücrelerinden çok karakteristik bir şekilde yansıdığı ve bu sayede de tespit edilmelerinin kolaylaştığı belirtiliyor. University of Toronto'daki araştırmada, beynin hangi yarım küresinin konuşmadan sorumlu olduğunun belirlenmesi hedeflenmiş, sol tarafında felç olan 25 ve de normal 27 denek üzerinde fmri (fonksiyonel manyetik rezonans) çalışması uygulanmış ve konuşmanın akıcılığı sağlama görevinde, sol yarımkürenin daha fazla rolü olduğu gözlemlenmiş.

28 BİYOMEDİKAL MÜHENDİSLİĞİ Biyoelektronik - Sinyal İşleme: Biyoelektronik, elektroniğin biyolojik sistemlere uygulanmasıdır. EKG cihazlarından, kandaki şeker oranını ölçen cihazlara ve kalp pillerine kadar uzanan geniş Biyoelektronik bir uygulama alanı vardır. Biyomedikal sinyal işleme, vücuttan elde edilen sinyallerin toplanması, eğer mümkünse bu sinyallerin daha temiz ve belirgin hale getirilmesi ve de sonuçların yorumlanmasıdır. Beyinden ölçülen EEG, ve kalpten alınan EKG sinyallerinin gerçeğe yakın bir şekilde elde edilmesi, teşhis ve tedavide önemli rol oynar. Çok küçük değerlere sahip EEG (elektroensefalografi) sinyalleri (uv düzeyinde) ölçümü esnasında, nispeten daha büyük potansiyelli (mv düzeyinde) EKG (elektrokardiyogram) sinyalleri, gürültü yaratıp, ölçümün kalitesini düşürebiliyor. Bu sebeple 2008 yılında Belçika Faculté Polytechnique de Mons'ta bu etkiyi azaltmak için çalışmalarda bulunulmuş. Öncelikle EKG ölçümlerinin ortalama değeri hesaplanıp, daha sonra dijital bir filtre yardımıyla bu elde edilen sinyal, ölçülen EEG sinyalinden çıkarılmış ve netlikte %91'lik bir artış elde edilmiştir.

29 BİYOMEDİKAL MÜHENDİSLİĞİ Biyoalgılayıcılar: Herhangi bir biyolojik mekanizmada girdi ya da çıktılarda oluşan değişimi, yapısındaki biyoaktif tabaka, çevirici ve ölçüm sistemi aracılığı ile elektronik sinyaller şeklinde Biyoalgılayıcılar bildiren sistemlerdir. Biyoalgılayıcıların yapısındaki biyoaktif tabaka tayin edilecek madde ile seçici etkileşime girebilecek enzim, antikor, DNA gibi biyomoleküllerden, çevirici sistem ise optik, piezoelektrik, termal ve amperometrik gibi izleme kanallarından oluşmaktadır. İlk olarak kandaki oksijen miktarını bulma çabalarıyla başlayan bu alan günümüzde glikoz, antikor, hormon, toksik madde, virüs, DNA vb. pekçok yapının tayininde kullanılmaktadır. Boston Üniversitesi öğretim üyelerinden Dr. Hatice Altuğ ve ekibi bir Biyoalgılayıcı sistemi geliştirerek içlerinde Ebola'nın da bulunduğu birçok virüsü, insan kan örneklerini ve herhangi bir biyoloji laboratuvarında bulunabilecek aygıtları kullanarak hassas bir şekilde tayin etmişlerdir. Ekibin kullandığı biyoalgılayıcı platform, üzerinde sıralı deliklerin bulunduğu (delik çapı ~ 200 nm) ve antikorlarla modifiye edilmiş metal bir yüzeydir. Bu yüzey normalde üzerine düşen ışığı belli dalgaboylarında geçirirken, antikor aracılığıyla yüzeye bağlanan virüs kandaki miktarıyla orantılı olarak geçirilen dalga boyunda bir sapma meydana getirmektedir. Dalga boyundaki bu sapmayı ve sapma şiddetini kullanarak içlerinde ebolanın da bulunduğu birçok tehlike virüsün kandaki miktarları kolaylıkla saptanabilmiştir.

30 BİYOMEDİKAL MÜHENDİSLİĞİ Protein Tasarımı: Tıpta ve biyomühendislikte kullanılmak üzere istenilen fonksiyonlara sahip yeni protein moleküllerinin bilgisayarlar kullanılarak tasarlanmasıdır. Bu amaçla; kuantum Protein Tasarımı mekaniği, moleküler dinamik, homoloji modellemesi ve biyoenformatik gibi hesaplama araçları kullanılarak ya tamamen sıfırdan ya da var olan proteinlerin belirli bölümleri değiştirilerek tasarımlar yapılabilmektedir. TOP7 (PDB ID: 1QYS), 93 amino asite sahip olan tamamen yapay olarak (de novo) Washington Üniversitesi araştırmacılarından David Baker'ın gurubunda tasarlanmış ve katlanma yapısı olarak doğada benzeri olmayan bir proteindir. TOP7 proteini protein yapı bulma algoritmaları kullanılarak bilgisayarda tasarlanmıştır. Daha sonra bu protein laboratuvarda sentezlenmiş ve yapısı yüksek çözünürlükte X-ışınları ile belirlenmiştir. Bu sonuçlar, bilgisayarda tasarlanan yapı ile deneysel yapının birbirine çok benzer (1.2 Å RMSD) olduğunu göstermiştir. Biyoenformatik istatistik, veri yönetimi, matematik, programlama gibi alanların moleküler biyoloji alanına geliştirilerek uygulanmasıdır. Biyoenformatik algoritmalar kullanılarak protein ve DNA sekansları karşılaştırılabilir ve aralarındaki yapısal ve işlevsel bağlantılar ortaya çıkarılabilir yılında, Washington Üniversitesi araştırmacılarından Ören ve arkadaşları bu alanda "Bilgi Tabanlı Tasarım" adını verdikleri bir yöntem geliştirmişlerdir. Bu yöntem temel olarak evrimsel süreçler sonucunda birbiri ile yapısal ve işlevsel ilgili olan proteinlerin aynı zamanda amino asit dizilimleri arasında da bir ilişki olması gözlemi üzerine kurulmuştur.

31 Klinik Mühendisliği Tıbbi cihazlarla ilgili olarak kliniklerle müşterek araştırmageliştirme çalışmaları yapmak, hekimler ile mühendislerin ortaklaşa gerçekleştireceği AR-GE projelerini tek merkezden yürütmek, Tabiplerin bilimsel araştırmalarında ihtiyaç duyacağı tıbbi cihaz, alet, malzeme ve sistemlerin tasarımı, örnek modellerin oluşturulması ve üretimini yapmak, fizyolojik sistemlerin matematiksel analizini yapmak, biyolojik sinyallerin algılanması, işlenmesi ve incelenmesi için yeni algoritmalar geliştirmek, Geliştirilen tıbbi cihaz ve sistemlerin patentlerini almak,

32 Görev ve Sorumluluklar Biyomedikal Mühendisliği alanında yüksek lisans ve doktora eğitimi vermek, Biyomedikal Mühendis ve teknikerlerine gerek hizmet içi gerekse akademik düzeyde eğitim vermek, Kliniklerde mevcut tıbbi cihazların fabrika seviyesinde bakım ve onarımını yapmak, Seyyar onarım ekibi teşkil ederek, diğer hastanelere bakım ve onarım desteği sağlamak,

33 Görev ve Sorumluluklar Sağlık Kuruluşlarına tıbbi cihaz alımında; İstenen cihazların alınmasının gerekli olup olmadığına ilgili tıp bilim dalları ile koordine ederek karar vermek, Ana malzeme statüsündeki tıbbi cihazların teknik şartnamelerini kliniklerle koordineli olarak hazırlamak ve incelemek, Tıbbi cihazların teslim alınmasında teknik kontrolünü yapmak ve şartnamesine uygunluğunu denetlemek, TSK Seyyar ve sabit hastanelerinin geliştirilmesi için biyomedikal mühendislik konularında hizmet vermektir.

34 Önümüzdeki Ders Saatinde Yrd. Doç.Dr Ersin Emre Ören ile BİYOMALZEMELER adlı konuya devam edeceğiz!