NANOTEKNOLOJĐ VE TIP ALANINDA UYGULAMALARI

Transkript

1 590 ĐÇĐNDEKĐLER Nanoteknoloji kavramı ve kısa tarihçe Nanoteknoloji alanındaki faaliyetler Nanotıp tanımı ve uygulamaları Kaynaklar NANOTEKNOLOJĐ VE TIP ALANINDA UYGULAMALARI Doç. Dr.

2 592 işlenebilmesi olasılığını ilk kez Richard Feynman söylemiştir. 1959'da yaptığı konuşmasında: There is a plenty of room at the bottom! diyerek nanoteknoloji dünyasının kapılarını aralamıştı zaten. Çok değil bu konuşmadan yaklaşık 40 yıl sonra nano dünyanın aslında devrimsel bir nitelik taşıdığı ortaya çıktı. NANOTEKNOLOJĐ VE TIP ALANINDA UYGULAMALARI Doç. Dr. Nano kelimesi Yunanca nannos kelimesinden gelir. Küçük yaşlı adam veya cüce demektir. Herhangi bir ölçünün milyarda birini gösterir. Örneğin; nanometre, metrenin milyarda birini (1nm =10-9 m) ifade etmektedir. On hidrojen atomunu yan yana dizdiğinizde elde ettiğiniz uzunluk bir nanometre. Bir atom, saçınızın kalınlığının 40,000'de biri! 1974 yılında Tokyo Üniversitesinde Norio Taniguchi tarafından ortaya atılan nanoteknoloji, mevcut teknolojilerin daha ileri düzeyde duyarlılık ve küçültülmesine dayalı olarak hızla ortaya çıkan teknolojilerdir. Gelecekte bu teknoloji muhtemelen Moleküler Nanoteknolojisi (MNT) adıyla nano büyüklüğündeki boyutlarıyla yapı makineleri ve mekanizmalarını da içerecektir. Nanoteknoloji: Atomları ve molekülleri tek tek işleme ve yeniden düzenleme yoluyla kullanışlı, materyal, araç ve sistem yaratma sanatı ve bilimi. Harfleri 10 nm boyutunda basarsak, Britanica (30 bin sayfa) ansiklopedisini toplu iğne başına sığdırabiliriz. Bu teknolojinin ne zaman hayata geçirileceğini tam olarak söylemek zor, bunun bir nedeni de gizli askeri veya endüstriyel geliştirme programlarının normal bir vatandaşın bilgisi dışında ve büyük bir gizlilikle yürütülüyor olmasıdır. (*TUBĐTAK,YENĐ UFUKLAR-EKĐM, 2007) *Richard Feynman *Norio Taniguchi Nanopartikül: Boyutları nm arasında olan, bazı özel durumlarda nm nin de kabul edilebildiği partiküller olarak tanımlanmıştır. Nanoteknolojinin yüksek potansiyeli. Kuantum fiziğinin kanunları sayesinde açığa çıkmaktadır. Bu aşamada ve nano ölçülerde kuantum fizik yasaları devreye girer ve optik, elektronik, manyetik depolama, hesaplama, katalist ve diğer alanlarda yeni uygulamalara olanak sağlar. Maddenin atomik katmanda *R.Smalley, nanoüretimin babası (1996, Kimya alanında Nobel ödülü) Nanoteknoloji alanındaki faaliyetler: Dünyada 700 den fazla firma nanoteknoloji ile ilgili faaliyetler içindedir.

3 NANOTEKNOLOJĐ ve TIP ALANINDA UYGULAMALARI Asya ülkeleri nanoteknoloji konusunda oldukça rekabetçidir ve Asya firmaları bir çok araştırma çalışmasının finansmanını yürütmekte ve üniversiteler ile fikri mülkiyet antlaşmaları yapmaktadır. -Nanoteknoloji uzay yarışından beri en büyük hükümet yatırım alanı olma yolunda ilerlemektedir. (Đnsan Gen Haritası Projesinden daha büyük) Nanoteknoloji ile ilgili patent başvurularında büyük bir artış gözlenmektedir yılından beri 2,800 ün üzerinde patent alınmıştır. Nanoteknoloji patent alımlarında birinci sırada IBM, ikinci sırada Samsung yer almaktadır. -Nanoteknoloji yatırımları arasında önde gelen sektörler, Malzeme, Yazılım ve NanoBioteknoloji olarak ön plana çıkmaktadır. Avrupa Birliği: Çerçeve programı kapsamında nanoteknoloji alanında araştırma yapan yaklaşık 80 firma desteklenmiş, Çerçeve programı kapsamında ise bu alana yapılan destek miktarı yıllık 45 milyon euro civarında olmuştur. Destekler arasında nano-elektronik cihazlar, karbon nanotüpler, biosensörler, moleküler tanımlama sistemleri, nano-kompozit malzemeler ve yeni mikroskop teknolojileri öne çıkmaktadır. Nanoteknolojinin bir çok alanda yenilikçi (inovatif) ürünler geliştirilmesi için, yıllarını kapsayacak şekilde yürütülen 6. Çerçeve Programında Nanoteknoloji öncelikli alan olarak yer almış ve bu alanda yürütülecek çalışmaları desteklemek üzere 1.3 milyar euro bütçe ayrılmıştır. Amerika Birleşik Devletleri: 1999: Yayınlanan ulusal nanoteknoloji bildirgesi ile ülkenin nano teknoloji alanındaki öncelikleri belirlenmiş ve bu konuda yapılan Ar-Ge çalışmaları için bütçeler ayrılmıştır. 2000: Nanoteknoloji alanında yapılan Ar-Ge çalışmalarına hükümet tarafından sağlanan destek 420 milyon dolar civarında iken 2001 yılı bütçesinde bu alana ayrılan pay yaklaşık. 520 milyon dolar a ulaşmış, 2003 yılı için ise yaklaşık 700 milyon dolar olarakbelirlenmiştir. Aralık 2003 tarihinde Başkan Bush 2005 yılından başlayarak 4 yıl süreyle nanoteknoloji alanında gerçekleştirilen araştırma ve geliştirme projelerinde kullanılmak üzere 3.7 milyar dolar tutarında fon ayrılmasını onaylamıştır. Nano yapılı malzemeler, moleküler elektronik, nanoparçalar, biosensörler ve bioenformatik, quantum bilgisayarlar, ölçüm ve standart geliştirme çalışmaları, nano ölçekte teori, modelleme ve simulasyon, nano robotlar gibi alanlarda yoğunlaşmıştır. Asya: Japonya, ABD den sonra nanoteknoloji alanında en fazla Ar-Ge harcaması yapan ikinci ülke konumundadır. Japonya da nanoteknoloji tanımı dünyanın geri kalan ülkelerine oranla çok daha geniş kapsamlıdır. Moleküler seviyede yapılan bir çok araştırma nanoteknoloji tanımı içerisinde yer almaktadır. Ayrıca NEC ve Sumitomo gibi firmalar carbon nanotüpler alanında çalışmaları yürütmektedir. Takip eden ülkeler arasında Çin ve Kore öne çıkmaktadır. Yürütülen çalışmaların bir çoğu yarı iletken üretme teknikleri ve nanoteknoloji tabanlı elektronik cihazlar üzerine yoğunlaşmaktadır. Kore

4 NANOTEKNOLOJĐ ve TIP ALANINDA UYGULAMALARI nanoteknolojinin mikro elektronik uygulamaları alanında yoğunlaşmıştır. Samsung mikro elektronik uygulamalar ve mikro elektromekanik sistemler (MEMS) üzerine araştırmalar yürütmektedir. Tayvan, Singapur, Tayland Hindistan ve Vietnam nanoteknolojiyi öncelikli alan olarak belirlemiş ve uygun çerçeveyi belirlemek için adımlar atmaktadır. Tıp ve Sağlık Sektörü: Nanoteknoloji yaşayan sistemlere moleküler seviyelerde müdahele etme imkanı yaratabilir. Yaşayan organizmalar ile etkileşime geçebilecek boyutlarda araçlar üretilmesi ile bir çok yeni teşhis ve tedavi yöntemlerinin gelişmesi olasıdır. Sadece hastalığın bulunduğu ve veya yayıldığı bölgelere saldırarak ilaç veren makineler, insan vücudu içinde hareket edilmesine imkan sağlayan teşhis araçları, nano-teknolojinin tıp ve sağlık sektörü üzerindeki potansiyel uygulamaları olarak gösterilebilir. Sağlık için nanoteknoloji = Nanotıp Nanotıp(nanomedicine), nanocihazlar ve nanoyapılar kullanarak, insan biyolojik sistemlerini moleküler boyutta izleme, tedavi etme, yeniden yapılandırma European Technology Platform Nanomedicine Neler yapılabilir? Biomateryaller Kemik Diş Hücreler Kıkırdak Đmmün sistem Viral ve bakteriyel saldırılar Đlaç hedefleme Teşhis Nanodiagnostik: Erken teşhis Biyosensörler ve minyatür araçlar, Hedeflenebilen görüntüleme ajanları PVP) Đlaç hedefleme: Đstenen bölgeye ilacın ulaştırılması ve etkisinin gözlenmesi: Kullanılabilen malzemeler: Metal bazlı (Demir oksit) Lipid bazlı (trigliseritler, yağ asitleri, steroller) Polimer bazlı Doğal (kitozan, sodyum aljinat, agaroz), Sentetik (PLGA, Protein bazlı (jelatin, albumin) maddeler ile hazırlanabilir. Nanopartiküler Sistemler:Nanokapsüller, Nanoküreler, Nanosüngerler Emülsiyonlar Nanoveziküler Sistemler: Lipozomlar, Niozomlar Moleküler Sistemler: Đnklüzyon Bileşikleri, Moleküler Baskılı Polimerik Sistemler Avantajları: Artmış ilaç çözünürlüğü Parçalanmaya karşı koruma Toksik etkilerin azalması Uzatılmış etki Biyoyararlanımın geliştirilmesi Farmakokinetik ve dağılım özelliklerinin düzenlenmesi Hedefleme (hücre/doku) Rejeneratif tıp: Tamir mekanizmasının hızlandırılması (organ veya sistemler) Biyonanomateryaller: Ortopedik protezler Kardiyovasküler implantlar Nöral implantlar

5 NANOTEKNOLOJĐ ve TIP ALANINDA UYGULAMALARI Plastik ve rekonstrüktif implantlar Dental implantlar Oftalmik sistemler Kataterler Đnsülin pompaları gibi ilaç veren sistemler Sütur, adhesifler ve kan yerine geçen sıvılar gibi genel cerrahi sistemler Etik, Yasal ve Sosyal konular Nanoteknoloji birçok bilim dalını kapsamasına karşın tıp alanında oldukça çarpıcı gelişmelere imkan tanıyacaktır: Mikroskobik robotlar: Vücudun dolaşım sistemine girerek hücre seviyesinde onarım Nanoalgılayıcılar: Đnsan vücudundaki hastalıkları çok önceden saptayarak erken tedavi imkanı Nanofototermoliz: Đnsan vücudundaki kanserli doku, belli bir sıcaklıkta patlayan nanobombalar ile yok edilmesi Ulusal NanoTeknoloji Merkezi (UNAM) Foresight Institute National Nanotechnology Initiative The Nanobusiness Alliance Nanotechnology on Cordis Institute of Nanotechnology ASME Nanotechnology Institute Üniversite ve araştırma kurumları: Rice University Center for Nanotechnology Science and Technology The NASA Institute for Nanoelectronics and Computing NanoStructures Laboratory-MIT National Nanotechnology Infrastructure Network Nanoteknoloji alanında organizasyonlar: Tübitak Gebze yüksek teknoloji enstitüsü Bilkent Ulusal nanoteknoloji merkezi AB 7. çerçeve programı,ab Mesleki Eğitim Programı Leonardo da Vinci Hareketlilik LLP-LDV-VETPRO-07-TR

6 NANOTEKNOLOJĐ ve TIP ALANINDA UYGULAMALARI 599