n@nobülten Aylık Nanoteknoloji ve Nanotıp Bilim Dergisi - Sayı Eylül 2011 - www.nanott.hacettepe.edu.tr
n@nobülten 14 EYLÜL 2011 4 Editörden Prof. Dr. Emir Baki Denkbaş 5 Akademik Takvim 6 Etkinlikler Arş. Gör. Ebru Erdal 10 NanoArt Dr. Halil M. Aydın 12 Nanofiberler Arş. Gör. Soner Çakmak Yüzey Yükü ve Doku Penetrasyonu: +?- 22 Arş. Gör. Gamze Tan 24 Haberler Arş. Gör. Tayfun Vural 26 Haberler Arş. Gör. Zeynep Karahaliloğlu 31 Haberler Arş. Gör. Ilgım Göktürk 33 Yayınlar Arş. Gör. Tamer Çırak 2 EYLÜL 2011
n@nobülten N@nobülten elektronik dergisinin tüm hakları Hacettepe Üniversitesi Nanoteknoloji ve Nanotıp Anabilim Dalı na aittir. 2007 yılının Kasım ayında yayın hayatına başlayan dergide temel olarak nanobilim, nanoteknoloji ve nanotıp alanları ile ilgili akademik, sosyal ve endüstriyel alanlarında yaşanan gelişmeler siz değerli okurlarımız ile paylaşılmaya çalışılmaktadır. n@nobülten ile ilgili öneri ve şikayetlerinizi denkbas@hacettepe.edu.tr adresine elektronik posta ile iletebilirsiniz. HAKKIMIZDA Bu e-dergi Hacettepe Üniversitesi Nanoteknoloji ve Nanotıp Anabilim Dalı tarafından süresiz olarak yayımlanmaktadır. Ücretsizdir. Editör Prof. Dr. Emir Baki Denkbaş Yayın ve Tasarım Sorumlusu Arş. Gör. Tamer Çırak Yazarlar Dr. Eylem Öztürk Güven Dr. Mesut Şam Tamer Çırak Cem Bayram Ebru Erdal Zeynep Karahaliloğlu Betül Bozdoğan Pala Soner Çakmak Ilgım Göktürk Gülsu Şener Tayfun Vural Ferhat Kadir Pala İletişim Hacettepe Üniversitesi - Fen Bilimleri Enstitüsü Nanoteknoloji ve Nanotıp Anabilim Dalı Beytepe - 06800 - Ankara 297 NANO N@nobülten 14 3
EDİTÖRDEN Değerli Hacettepeliler ve Tüm Bilimseverler, Eylül ayına girdiğimiz şu günlerde Anabilim Dalımızın elektronik dergisi N@nobülten in 14. sayısıyla sizlerle birlikte olmaktan büyük mutluluk duymaktayız. Bu vesileyle her zaman olduğu gibi nanoteknoloji ve nanotıp alanlarında birçok haber, gelişme ve bilgiyi de sizlerle paylaşmaktan gurur duyuyoruz. Bültenimizin bu sayısında da her zaman oloduğu gibi gerek Anabilim Dalımız ve gerekse ulusal-uluslararası boyutta nanoteknoloji ve nanotıp alanlarındaki gelişmeler, bilimsel toplantı duyuruları, ve Üniversitemiz kaynaklı nanoteknoloji ve nanotıp alanlarındaki güncel yayınlar ile ilgili bilgiler yer almaktadır. Bu sayımızda da farklı başlıklar altında derlemeye çalıştığımız ve bir önceki sayımızda nanoteknolojinin çalışma alanlarından bir kaçı ile başladığımız yazı dizisinin devamını dergimizde bulabilirsiniz. Bu yazı dizisi altında temelden gelişmiş düzeye kadar farklılıklar gösteren bilgilendirme amaçlı yazıları bulacaksınız. Ve yine her zaman olduğu gibi bültenimizin sizlerin değerli katkı ve destekleriyle gelişerek daha ileriye, en iyiye doğru ilerlemesini umut ve temenni ediyoruz... Saygılarımızla Prof. Dr. Emir Baki Denkbaş Hacettepe Üniversitesi Nanoteknoloji ve Nanotıp Anabilim Dalı Başkanı 4 EYLÜL 2011
Öğretim Üyeleri, Danışmanlar ve Yönetim Dersler ve Sınavlar Program Kayıtları Yeni Başvurular HACETTEPE ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ AKADEMİK TAKVİM 2011-2012 GÜZ YARIYILI Doktora ve Yüksek Lisans Programlarına başvuruların kabul edilmesi 01-24 Haziran 2011 Mülakatların yapılması 06-07-08 Temmuz 2011 Doktora ve Yüksek Lisans Programlarına kabul edilenlerin duyurulması 15 Temmuz 2011 Yeni öğrenci kayıtlarının yapılması 18 Temmuz - 27 Eylül 2011 Ders programlarının yapılması, öğrenci katkı paylarının yatırılması 28-29-30 Eylül 2011 Özel Öğrenci Başvuruları 03-04-05 Ekim 2011 Ders ekleme-bırakma günleri 19-20-21 Ekim 2011 AKADEMİK TAKVİM Ders Dönemi 03 Ekim 2011-08 Ocak 2012 Güz yarıyılı genel sınavları 09-22 Ocak 2012 2010-2011 Güz yarıyıl sonunda tez/savunma sınavına girecek öğrencilerin jüri tekliflerinin Enstitüye gönderilmesinin son günü 16 Ocak 2012 Güz yarıyılı genel sınav sonuçlarının sisteme işlenmesinin son günü 27 Ocak 2012 2010-2011 Bahar yarıyıl sonunda bitirilen tezlerin ve tez savunma tutanaklarının Enstitüye gönderilmesinin son günü 30 Ocak 2012 E notlarının kesin sınav notlarına dönüştürülmesinin son günü 27 Şubat 2012 2011-2012 Bahar yarıyılında özel konular dersini alacak öğrenciler için yüksek lisans tez önerilerinin Enstitüye gönderilmesinin son günü 06 Şubat 2012 * Sadece bilgilendirme amaçlı olup, yazım hataları veya yeni düzenlemeler nedeniyle oluşabilecek olumsuzluklardan nanobulten dergisi ve yazarları sorumlu tutulamaz. En güncel ve doğru bilgilendirme için lütfen ilgili enstitü sayfalarını inceleyiniz. N@nobülten 14 5
Arş. Gör. Ebru Erdal Nanoteknoloji ve Nanotıp - Doktora ETKİNLİKLER Etkinliğin İsmi: Avrupa Biyoteknoloji Kongresi Tarih: 28 Eylül - 1 Ekim 2011 Yer: Harbiye Askeri Lisesi, İstanbul Web Sitesi: http://www.eurobiotech2011.eu/index.php Avrupa Biyoteknoloji Kongresi, 28 Eylül- 1 Ekim 2011 tarihleri arasında Harbiye Askeri Müzesi, İstanbul da gerçekleştirilecektir. European Biotechnology Thematic Network Association tarafından düzenlenen kongreye, Türk Tıbbi Genetik Derneği destek vermektedir. Biyoteknoloji birçok bilim tarafından kullanıldığından dolayı, kongrenin amacı biyoteknoloji alanında kullanılan yeni teknolojileri paylaşmak ve tartışmak, batı ve doğu ülkeleri arasında işbirliği yapmak ve biyoteknoloji alanındaki araştırmaları geliştirmektir. Bilimsel program, birbirimizle tecrübelerimizi paylaşma şansı sağlayacak, sanayi ile ilgili oturumlar, sempozyum, poster sunumları ve uydu sempozyumları içerir. Gıda, beslenme konularında çağımız teknolojilerini aktaran konulara yer verilmiştir. Aynı zamanda; Elektrospin yöntemi ile nano boyuttta yapıların hazırlanması, Nanobiosensör, Nanoteknolojinin biyolojik uygulamaları ile ilgili de sunum ve çalışmalara yer verilecektir. Katılım Türü 1 Nisan 2011 den önce 1 Nisan 2011 den sonra Tek Gün Katılım Katılımcı 250 375 150 Öğrenci 150 225 105 Refakat 50 75 40 Gala Yemeği 85 85 85 6 EYLÜL 2011
Etkinliğin İsmi: Nanoteknolojide Trendler 2011 Tarih: 21-25 Kasım 2011 Yer: Tenerife-Kanarya Adaları, İspanya Web sitesi: http://www.tntconf.org/2011/index.php?conf=11 ETKİNLİKLER 21-25 Kasım 2011 tarihleri arasında İspanya da Tenerife-Canary Adalarında yapılacak olan Kongre kapsamında; Son zamanların en önemli konularından biri olan Nanoteknoloji ve bu konuda yapılan son araştırmalar, geliştirilen ürünler ve trendler hakkında sözlü ve poster sunumları yer almaktadır. Bildiri Özetleri İçin Son Teslim Tarihi Sözlü Sunum İçin Özet Bildirimi 10 Ekim 2011 Özet Kabul Tarihi 17 Ekim 2011 Erken Kayıt 31 Ekim 2011 Poster Sunum İçin Özet Bildirimi 14 Kasım 2011 Kongre konuları; Karbon Nanotüple ve elektrik alanındaki uygulamaları Nanowire, cluster, quantum dot Nanobiyoteknoloji NanoKimya Nanomanyetizma Nanooptik ve Nanofotonik Nanopartikül bazlı materyaller Nanotoksikoloji, Nanoyapıların riski ve Etik Nanoboyuttaki yapıların fabrikasyonu N@nobülten 14 7
ETKİNLİKLER Etkinliğin İsmi: Nanomaterials Conference 2011 Tarih: 28 Kasım - 2 Aralık 2011 Yer: Meksika Web sitesi: http://zingconferences.com/index.cfm? page=conference&intconferenceid=62 28 Kasım-2 Aralık 2011 tarihleri arasında Meksika da düzenlenecek olan konferansda özellikle Nanomateryallerin Sentez, Karakterizasyon, Modelleme ve Uygulamalarına yer verilecektir. Son Başvuru Tarihi; 28 Eylül 2011 Öğrenci 1280 $ Katılımcı 800 $ Düzenleme Kurulu B. A. Korgel (University of Texas at Austin) Florent Calvo (LASIM, University of Lyon) M. P. Pileni (Université Pierre et Marie CURIE) Nicholas A. Kotov (University of Michigan) Paul Mulvaney (The University of Melbourne) Davetli Konuşmacılar Kenji Yamamoto (ICRC, Research Institute of International Center Japan) Amanda Ellis (Flinders University) Clemens Burda (Case Western Reserve University) Dmitri Talapin (The University of Chicago) Erwann Guénin (University Paris 13) Jay Nadeau (McGill University ) 8 EYLÜL 2011
Etkinliğin İsmi: 15. EUROPEANCONGRESS ON BIOTECHNOLOGY Tarih: 23-26 Eylül 2011 Yer: İstanbul Web sitesi: http://www.ecb15.org/ ETKİNLİKLER European Federation of Biotechnology ve Biyoteknoloji Derneği işbirliği ile 23 26 Eylül 2011 tarihleri arasında İstanbulda gerçekleştirilecek olan kongrede sağlık, tıp, endüstriyel biyoteknoloji, bitki biyoteknolojisi, çevre biyoteknolojisi, sistem biyolojisi ve teknoloji konuları işlenecek. 1000 in üzerinde katılımcının gelmesi beklenen kongrenin katılım ücreti öğrenciler için 290 diğer akademisyenler için 490 olarak belirlenmiştir. Etkinliğin İsmi: EUROPEAN SOCIETHY OF GENE & CELL THERAPHY XIXTH ANNUAL CONGRESS Tarih: 27-31 Ekim 2011 Yer: Brighton, İngiltere Web Sitesi:http://www.esgct.eu/congress/2011/default.aspx Avrupa gen ve hücre terapisi derneği tarafından gerçekleştirilecek olan gen ve hücre terapisi kongresi 27-31 Ekim 2011 tarihleri arasında İngiltere de gerçekleştirilecektir. Kongre konu başlıkları arasında kanser, kardiovasküler bilimler, genetik, immünoloji, viral-nonviral vektörler, kök hücre teknolojisi vb. konular bulunmaktadır. Kongre kayıt ücreti ve makale göndermek için gerekli tarihler daha sonra kongre web sitesi üzerinden yayınlanacaktır. N@nobülten 14 9
Dr. Halil M. Aydın Biyomühendislik Anabilim Dalı NANOART Nano Art Nano teknoloji ve uygulamaları cağımızda her alanda karşımıza çıktıkça laboratuvarlardan gündelik hayatımıza kadar uzanan bu süreçlerin tüm diğer yenilikler gibi sosyal alanda da etkilerinin olmaması düşünülemezdi. Endüstri devriminin yarattığı sınıflar nasıl o çağda müzik, resim ve şiire yön vermiş, 60 lardaki uzay calışmaları sinema ve modern sanattada nasıl kendini göstermişse günümüzde de nanoteknoloji, bir bilim alanının mimariden yaşam tarzına insan algısı ve yeni bir anlayışı nasıl biçimlendirdiğinin örneklerini vermeye başladı. Nano teknoloji kullanılarak hazırlanan tekstiller moda dünyasına girdi, heykeltraşlar yeni malzemelerle sanatlarının sınırlarını zorlamak için her zaman olduğundan fazla malzemeyle ilgilenir oldular. Nanoteknolojinin günümüz sanatındaki yansıması ise nanoart olarak karşımıza çıkıyor. Ancak buradaki enstrümanlar boya ve tuval değil, elektronlar, kuvvet mikroskobu uçları ve yazılımlar. Wikipedia ya baktığımız zaman Nano-Art başlığı altında küçük de olsa bir tanım bulabilmek mümkün (http://en.wikipedia.org/wiki/nanoart). Burada Nano Sanat bilim-teknoloji ve sanatın kesiştiği bir disiplin olarak tanımlanmış. Alanın öncülerinden Cris Orfescu olayı şu şekilde anlatıyor: Nano boyuttaki manzaralar ve heykeller bilim adamları ve sanatçılar tarafından taramalı elektron mikroskobu, atomik kuvvet mikroskobu gibi araçlarla maddenin moleküler seviyede manipülasyonuyla yaratılıyor (http://nanoart21.org). Bu görüntüler daha sonra işlenerek ve farklı artistik teknikler kullanılarak sanat eserleri haline dönüştürülüyor. Nano sanat, yakalanan derinlik duygusu ve boyutsal anlatımdan dolayı optik mikroskobun kullanıldığı mikrofotoğrafçılıkla karıştırılmamalı. Fotoğraf sanatında elde edilen görüntüler fotonlarla yakalanırken, burada elektronlar kullanılıyor. Orfescu teknolojik hareketin bir yansımasi olarak NanoSanat ı dünya çapında tanıtmaya çalışıyor ve insanları 21. Yüzyılın teknolojileri hakkında bilgi sahibi yapmayı, onların ilgisini çekmeyi bu yolla sağlamayı düşünüyor. Toplum üzerinde nanoteknoloji farkındalığı yaratmak için sanatı kullanmak oldukça akıllıca, bu şekilde şu anda olmasa dahi- yakın zamanda büyük kitlelere ulaşmayı hedefliyor. Kendi web sitesinde çeşitli yarışmalar düzenliyor, festival organizasyonları yapıyor. NanoSanat başka kaynaklara göre 1997 yılında Cornell Üniversitesinde araştırmacıların kristalin silikondan dünyanin en küçük gitarini yapmasıyla başliyor. Gitar neredeyse bir kan hücresi boyutunda ve 50 nm kalınlığında altı teli var. Bilim adamlari daha sonra bir lazer pena kullanarak nanogitarın tellerinden ses çıkarıyorlar (normal bir gitarınkinden 130000 kat daha yüksek frekanslarda). 10 EYLÜL 2011
NANOART 2001 yılında ise Osaka üniversitesinde fotopolimerizasyon tekniğiyle yine nano boyutta bir boğa heykeli yapılıyor. Orfescu ise elektron mikroskobu kullanarak resimler yapıyor. Resimlerde renk veya ışık yok, bunlar sadece yapı içerisine penetre olmuş elektriksel olarak yüklü partiküller diyor Romanyalı sanatçı/bilim adamı. Eski bir ressam olan Orfescu sanatını teknolojik ilerlemenin bir yansıması olarak görüyor. 2. Uluslararası NanoArt Festivalinden (Stuttgart) bir fotoğraf Aşağıdaki Nano-Explosions adlı çalışma geçen yılın Science as Art yarışmasının birincisi Fanny Beron un eseri. Beron Ecole Polytechnique de Motreal den bir öğrenci ve bu eserinde bir manyetik nanowire array (CoFeb) aşırı yüklendiğinde oluşan patlamaları renkçe zenginleştirilmiş SEM görüntüsünde ortaya koymuş. Bu çalışmada ise bir nöron demeti ImageJ64 ve Photoshop yazılımı ile renklendirilmiş. Yeni teknoloji ve kabiliyetlerin bize sunduğu pek çok güzellik var ve bu insanın içerisindeki kendini ifade etme isteğinin başka şekillerde ortaya konmasına her zaman aracılık etmeye devam edecek. Bakis açısı geniş olanlar için de her zaman aşağılarda daha çok yer var. N@nobülten 14 11
Arş. Gör. Soner Çakmak Nanoteknoloji ve Nanotıp Anabilim Dalı Doktora NANOFİBERLER Elektroeğrilmiş Nanofiberlerin Uygulama Alanları Elektroeğirme yöntemi ile oluşturulabilecek malzemelerde kullanılan polimer çeşidinin çok fazla oluşu, çok çeşitli malzeme üretimine olanak sağlar. Bunun sonucu olarak bu yöntem ile üretilmiş nanofiberlerin kullanım alanı da oldukça geniş olacaktır. Ayrıca, nanofiberlerden oluşturulan yapıların, birim ağırlıkta sağlanan yüksek alan özelliği, yumuşak tutumu, iyi mukavemet/birim ağırlık özelliği ve mikroorganizmalar ile ince parçacıklara bariyer oluşturması gibi özellikleri, nanofiberlerin birçok alanda kullanılmasının başlıca sebepleridir. Bu avantajlar, nanofiberlerin birçok endüstri alanına rahatlıkla girmesine ve kendisine potansiyel kullanım alanı sağlamasına izin vermektedir. Nanofiberlerin endüstriyel üretimi üzerine çalışmaların ve buna verilen önemin artmasının yanında, daha önemli bir nokta kullanım alanlarının araştırılıp tespit edilmesidir. Tekstil ve nanoteknoloji alanlarında yaşanan gelişmelere paralel olarak günümüzdeki giysiler yeni fonksiyonlar kazanmıştır. Bu fonksiyonların içinde hem nanofiber kullanılarak kazandırılan özellikler hem de diğer nano uygulamalarla kazandırılan özellikler birlikte tartışılmaktadır. 1. Nanofiberlerin Kompozit Uygulamaları Nanofiber teknolojisinin oldukça küçük ve hafif ürünler oluşturabilmesi, kompozit endüstrisinde yaygın kullanımına olanak sağlamaktadır. Bu güçlendirmelerle kompozitler; Yüksek elastiklik modülü, ve Mukavemet/ağırlık oranı gibi önemli özellikler kazanırlar. Nanofiberler bazı malzemelerin mikro fiberlerinden daha iyi mekanik özellikler gösterir ve bu da kompozitlerde süper yapısal özellikleri artırır. Bunun yanında nanofiberle güçlendirilmiş kompozitler geleneksel mikrofiberli kompozitelerde görülmeyen artı bazı niteliklere sahiptir. Mesela matris ile lif arasındaki yansıma indekslerinde bir fark var ise, oluşan kompozitte ışık dağılması yüzünden saydam olmayan bir yapı olur. Fakat bu sınırlamadan görünen ışığın dalga boyundan daha küçük çaplı lifler kullanılarak kaçınılabilir. 12 EYLÜL 2011
2. Filtrasyon Uygulamaları Filtrasyon pazarının 2020'de 700 milyar ABD Dolar ına çıkması beklenmektedir. Filtrasyon için kullanılan fibrilli materyallerin avantajları yüksek filtrasyon verimlilikleri, düşük hava dirençleridir. Filtrasyon verimliliği fiber inceliği ile yakından alakalıdır ve bu özellik filtre performansını belirleyen en önemli özelliktir. NANOFİBERLER Şekil 1. (a) ultrafiltrasyon uygulamaları için 3 katlı membran yaklaşımı, (b) 3 katlı membran modelinin şematik gösterimi, (c) üretilen membranın taramalı elektron mikroskobu (SEM) görüntüleri, (d) en üst kat kitosan kaplamanın SEM görüntüsü. Yüksek yüzey alanı ve gözenekli yapısı sayesinde nanofiberlerden oluşturulmuş dokusuz yüzeylerin filtrasyon için kullanılması birçok yenilik ve avantaj sağlamakta olup bu yüzeyler hava, su, kan gibi akışkanlardan, 1 mikrondan küçük parçacıkların filtrelenmesine olanak sağlamaktadır. İnce partiküller (<0.3μm boyutunda olanlar) nanofiber yapılarında kolaylıkla tutulabilirler ve filtrasyon verimliliğini geliştirebilirler. Nanofiberler ile elde edilen kumaşlar yapısı 100 nm den daha küçük parçacıkları veya damlacıkları sıvıdan veya gazlardan uzaklaştırılabilir. Bu da nanofiberlerin filtrasyon amaçlı kullanımını sağlar. N@nobülten 14 13
NANOFİBERLER Nanofiber uygulamaları uzun filtre ömrü ve yüksek tutuş kapasitesi nedeniyle tercih edilmektedir. Azalan lif çapı filtreyi daha dolgun hale getireceğinden akışa karsı koyan çarpma ataletleri ve engel olma isteği artacak, bu yüzden partiküller daha sık yakalanacaktır. Endüstride bütün filtre yapıları temiz hava sağlamak için kullanılır. Bu filtre yapılarının yaklaşık 0,5 μm boyutunda yağ parçacıklarını tutması gerekir. Elektro eğirme yöntemi ile mikrondan daha küçük çapa sahip olan lifler elde edildiği için bu parçacıkların uzaklaştırılması kolaydır. Yakın zamandaki bir Amerikan patenti, nanofiberli örülmemiş bir tabaka ve taşıyıcı malzeme tabakasından oluşan çok tabakalı bir toz filtreleme çantasının icadını duyurmuştur. Yine nanofiberlerin kullanıldığı ve maden araçlarının hava filtrelemesinde kullanılan bir filtre malzeme kabini yapılmıştır. Polimer nanofiberleri elektrostatik olarak yüklenebildiği için filtreleme verimini artırmak için basınç farkında bir artma olmadan parçacıklar elektrostatik çekim ile tutulurlar. Bu bağlamda elektro üretim tekniği tek basamakta hem nanofiber üretir hem de liflerin elektrostatik olarak yüklenmesini sağlar. Filtrasyonda geleneksel amaçların dışında nanofiber membranlar kullanılarak özellikle özel polimerlerin kullanılmasıyla kimyasal ve biyolojik ajanlara karşı da filtreleme yapılabilir. E-Spin Teknolojileri şirketi, aktifleştirilmiş karbon nanofiberden oluşturulmuş bir prototip üretmiştir. Bu prototipte, poliakrilonitril (PAN) tabanlı nanofiberler elektro üretim yöntemiyle oluşturulmuştur. Daha sonra bu tülbentler sağlamlaştırılmış, karbonize işlemine tabi tutulmuş ve aktifleştirilmiştir. Bu aktifleştirilmiş nanofiberler, hem aerosol hem de kimyasal filtrasyonda mükemmel sonuçlar vermişlerdir. 3. Biyomedikal Uygulamalar Son yayınlara göre, biyoteknoloji ve tıptaki nano yapıdaki materyal payının, 2015 yılında 180 milyar Amerikan Dolar ı seviyesinde olacağı tahmin edilmektedir. Biyolojik açıdan insan doku ve organları nanofibrilli yapıda bulunurlar. Kemik, diş, deri ve kıkırdak doku örnek olarak verebilir. Tümü nanometre ölçeğinde lifli yapılardır. Bundan dolayı nanofiberlerin günümüzdeki araştırmaları da onların biyomühendislik alanındaki uygulamaları yönündedir. Araştırmacılar, kan içerisinde bulunan bir bileşimden elyaf oluşturmuşlardır. Bu nano ölçekteki elyaflar, tamamıyla vücut içerisinde çözülebilen bandajlarda ve dikişlerde kullanılmakta olup yaralanma oranını, kan kaybını ve yaradaki enfeksiyon olasılığını düşürmektedir. 14 EYLÜL 2011
Multi-jet elektroeğirme yöntemini kullanarak biyolojik olarak bozunan nanofibrilli örülmemiş tüller polivinilalkol ve selüloz asetat kullanılarak yapılmıştır. Bu tüller filtre ve biyomedikal uygulamalarda kullanılmaktadır. Bilindiği gibi gümüş iyonu ve gümüş kristalleri yıllardır antimikrobiyal eleman olarak tıpta kullanılmaktadır. Özellikle deri yanmaları gibi vakalarda anti-bakteriyel özellikleri sayesinde kullanılmaktadırlar. Medikal uygulamalarda kullanılmalarının sebeplerinden bir diğeri de gümüş metalinin istikrarlı olması ve insan derisi ile tepkimeye girmemesidir. Ancak, yara sargısı içerisinde nem oluşursa veya yara kanamaya başlarsa gümüş iyonları serbest kalacaktır ve sadece bakteri DNA larını yok etmekle kalmayıp bunun yanında yararlı deri hücrelerinin de ölümüne neden olacaktır. Bu problemi çözebilmek için bir deneme yapılmıştır. Özel bir gümüş kompleksi hazırlanmıştır ve bu gümüş kompleksinden beklenen daha iyi bir iyon salımı ve daha iyi bir bakteriyel yok etme etkisidir. Yapılan deneylerde kompleksin iyi bir bakteriyel yok etme etkisine sahip olduğu gözlenmiştir. Fakat gümüş kompleksinin gümüş iyonunu bırakması çok hızlı olmuş ve ayrılan iyonlar hemen katılaşıp iyi bir iyonlaşma işlemi gerçekleşmesini engellemiştir. Dolayısıyla gümüş kompleksinin tek başına kullanımı pek çok pratik uygulamada mümkün olamamıştır. NANOFİBERLER İyonların gümüş kompleksinden ayrılmasını yavaşlatmak için gümüş kompleksi elektroeğirme ile elde edilen Tecophilic fiberlerle kapsüllenmistir. Tecophilic bir çeşit termoplastik-alifatik poliüretandır ve kendi ağırlığının 1,5 katı kadar nem çekebilme özelliğine sahiptir. Gümüş kompleksi bu polimerin içinde olduğu takdirde polimerin yüksek hidrofil özelliği sayesinde düzgün bir iyonlaşma işlemi gerçekleşecektir. Ayrıca, tecophilic polimeri yara üzerinde sabit bir nem oranı sağlayacak ve yaranın iyileşmesini hızlandıracaktır. Bu amaçla polimer ve gümüş kompleksi etanol içerisinde homojen karışım oluşturacak şekilde çözülmüş ve oluşan karışım elektro üretime tabi tutulup gümüş kompleksi kapsüllenmiş fiberler elde edilmiştir. Fiberler incelendiğinde 20 nm çapında gümüş parçacıklarını içerdikleri görülmüştür. Elde edilen gümüş parçacıklı polimer fiberleri antimikrobiyal testlere tabi tutulmuş ve yaygın olarak kullanılan gümüş-nitrat ve gümüş sülfadiazin (SSD) gibi maddelerle karşılaştırılmıştır. Sonuçlara göre; gümüş kapsülleyen fiberler, gümüş nitrat ve SSD ye nazaran daha iyi bir bakteri yok etme etkisine, çok daha az gümüş metali kullanarak ve daha iyi bir iyon salımı sağlayarak ulaşmışlardır. Nanolifler, biyomedikal alanda tıbbi protezlerde (yapay kan damarlarında, yapay organlar), teletıp malzemelerinde, ilaç transferinde, yara örtü malzemelerinde, cilt bakım ürünlerinde, tıbbi yüz maskelerinde ve doku iskelelerinde kullanılmaktadır. N@nobülten 14 15
NANOFİBERLER 3.1. Tıbbi Protezler Kan damarları gibi yumuşak doku uygulamalarının pek çoğu için elektroeğirme ile üretilen nanofiberler önerilmektedir. Yine biyouyumlu olan nanofiberler sert doku protezi üzerine ince gözenekli film şeklinde yerleştirilirler ve vücut içine implante edilebilirler. Bu kaplama film insan dokusu ile protez aleti arasında bir ara faz olarak çalışır ve doku ile alet arasındaki katılık uyumunu sağlar. 3.2. İlaç Salımı Uygulamaları Polimerik nanofiberlerle ilaç salımının temeli hem ilaç hem de ihtiyaç duyulduğunda taşıyıcı yüzey alanının çoğaltılması ile parçacıkların çözünme hızının arttırılması prensibine dayanır.! Şekil 2. Elektroeğirme yöntemiyle üretilmiş hızlı çözünen ilaç salım membranı. Nanofiber ürünlerin içerisine yerleştirilmiş olan ilaç çeşitli yapılarda bulunabilir: Nanofiber formunda taşıyıcı yüzey üzerine tutunmuş parçacıklar şeklinde olabilir, Hem ilaç hem de taşıyıcı nanofiber formunda olabilir, Her iki bileşeni de içeren fiber çeşidi ile birleştirilmiş ilaç ve taşıyıcı madde karışımları seklinde olabilir, İlaçların içine hapsedildiği tüp formunda taşıyıcı materyaller seklinde olabilir. 16 EYLÜL 2011
3.3. Nanofiberlerin Yara Örtü Malzemesi Olarak Kullanımları Nanofiberler insanın derisindeki yara ve yanıkların tedavisinde de kullanılmaktadır. İnsan yarası akıntı üreten bir yapıya sahip olduğundan, bu tarz fiberlerin gözenekli yapıya sahip olmaları büyük avantaj sağlar. Böyle bir yüzey yaranın kurumasını önlerken, yaranın akan sıvısını dışarı alınmasını ve tabaka altında birikmemesini de sağlar. Bunlara ilaveten, mükemmel oksijen ve hava iletimi, enfeksiyon yapıcı bakterileri engellemesi gibi önemli özelliklere sahiptir. Belli özelliklerle hemostatik aletler için tasarlanabilir. Şekil 3. Yara örtüsü olarak kullanılan nanofiberlerin uygulanması (Electrospreyleme). Elektrik alan yardımıyla biyolojik olarak parçalanabilen polimerlerin ince fiberleri yaralı yüzey üzerine doğrudan spreylenir veya püskürtülür (Şekil 3).Yüzey üzerinde bir fibrilli tabaka oluşturur. Bu da yaraların iyileşmesine yardımcı olur, normal cilt büyümesini geliştirir. Konvansiyonel yöntemle yapılan tedavi sonrasında iz kalırken, bu uygulamadan sonra iz kalmaz. Dokusuz yüzey nanofiber yapılarından yara örtüsü olarak kullanılanların gözenek boyutları 500 nm ve 1 μm arasındadır. Bunlar yarayı bakteri nüfuzuna karşı korur, parçacık yerleşmesini engeller. 5-100 m2/g civarında olan yüksek yüzey alanı değerleri de sıvı emilimi için oldukça verimlidir. Nanofiberlerin inceliğinden! dolayı ağ çok gözenekli ve birim kütlede elde edilen yüzey alanın fazlalığından dolayı ağı gözenekliliğini hesaplamakta önemli iki özelliktir. Böyle sarıcılar oksijen ve su buharının atmosferle yara yüzeyinde değişimi için yeterli gözenekliliği sağlamaktadır. Elektro üretim ile elde edilmiş fiberler direkt olarak insan derisine toplanabilir. NANOFİBERLER Yara örtüsü olarak kullanılan polimerlerin basında kolajen, kitosan, jelatin gelmektedir. Kitin, antibakteriyel ve antiosteroporotik ajan olarak aktiftir. Son zamanlarda Chitomed projesi çerçevesinde, kitinin bir esteri olan, lif ve film olma özelliklerini barındıran, insan vücuduna biyolojik olarak uygunluğu ve organların iyileştirilmesinde desteklendiği bilinen dibütirilkitin (DBC) sentezi geliştirilmiştir. Bu nedenle özellikle derideki yanıklarda DBC polimeri yara örtü malzemesi olarak kullanılmaktadır. DBC polimerinden film eldesi için son kullanılan yöntem olarak elektroeğirme metodu önerilmektedir. N@nobülten 14 17
NANOFİBERLER 3.4. Doku Mühendisliği Uygulamaları Elektroeğirme tekniği ile elde edilmiş nanofiberlerden meydana gelen yüksek gözenekliliğe sahip örülmemiş matrisler üretmek mümkün hale gelmiştir. Yeni bir kemik dokusu gelişimi için gözenek ebatlarının 100 ile 350 nm arasında olması gerektiği ve gözenekliliğin %80-90 seviyelerinde bulunması gerekmektedir. İnsan vücudundaki doğal matrisin biyolojik fonksiyonlarını ve yapısını taklit edebilmek için sentetik matrislerin ve yapı malzemelerinin ideal tasarımı gereklidir. Bu da doku mühendisliği ve biyomalzemelerin uygulama alanına girer. Bu açıdan nano ölçekli fibröz yapılar hücrelerin çoğalması, büyümesi ve migrasyonu için ideal yapılardır. Doku mühendisliğinde yeniden üretilebilir ve biyolojik olarak uyumlu üç boyutlu yapılar hücre büyümesi için biyomatris kompozitlerinde çeşitli dokuların onarımında kullanılmaktadır. Nano ve mikro yapılı biyobozunur polykaprolakton (PCL) matrisler elektroeğirme ile hazırlanmıştır. Bunlar kardiyovasküler ve kas doku mühendisliğinde doku iskelesi olarak kullanılmıştır.! Şekil 4. Kemik doku onarımı için üretilmiş 3 boyutlu nanofiber doku iskelesi. Elektro üretim tekniği doku mühendisliği uygulamalarında sentetik ve doğal liflerden yapılan biyomimetik doku iskeleleri için lider bir tekniktir. Kwon ve arkadaşlarının 2005 yılında yayınlamış oldukları çalışmada jelatin ve kollajen kullanılarak nanofiberler üretilmiş ve fiberler boncuksuz bir yapı oluşturarak 200-500 nm lik ölçülere ulaşmıştır. Son zamanlarda araştırmacılar bu yönde sentetik polimerlerle doğal polimerlerden nanofiberler elde ederek, bu nanofiberlerden doku iskeleleri ve matrisler üretmeye başlamışlardır. 18 EYLÜL 2011
! NANOFİBERLER Şekil 5. Elektroeğirme yöntemiyle üretilmiş çok katmanlı tübüler grefte ait SEM görüntüleri. Elektroeğirme işleminden sonra üretilen örülmemiş nanofiber ağlardan biyobozunur doku iskeleleri yapmak kolay olmaktadır ve bunlar yarayı sarmak ve iyileştirmek için de kullanılmaktadır. Bu nanofiber ağların özellikleri sırasıyla; Yüksek su buharı geçişi, Gaz geçirgenliği Yüzey rahatlığı, Patojen ajan koruyuculuğudur. Ayrıca nanofiberlerin bir diğer kullanım alanı, proteinin elektroeğirme ile elde edilmiş fiberler içerisinde korunmasıdır. Biyolojik materyallerin korunmasında dondurarak kurutma yöntemi kullanılmakla beraber bu yöntemin getirdiği birçok dezavantaj da mevcuttur. Bu sistem zaman ve pahalı donanımlar gerektirir. Aynı zamanda proteinin yapısının bozulma ihtimali oldukça yüksektir. Bu bozulma ph daki ya da biyolojik maddelerin konsantrasyonlarındaki değişimden kaynaklanan denatürasyon ile sonuçlanmaktadır. İşte elektroeğirme işlemi biyolojik materyallerin uzun nakil işlemleri için gereken zamanı ortadan kaldırırken, bunu soğutma gerektirmeden yapmaktadır. Böylece oda sıcaklığında uzun süreli korumayı sağlayacak şartlar temin edilmiş olur. N@nobülten 14 19
NANOFİBERLER 3.5. Elektriksel ve Optik Uygulamalar Tekstil kumaşlarının iletkenliğini geliştirme konusunda yapılmış ilk yaklaşım metalik tellerin ve ince metalik bantların kullanılmasıdır. Metalik teller kumaş yapısı içerisine bir ağ gibi örülürler ve kumaşa gerekli elektriksel iletim özelliğini kazandırırlar. Elektrik iletkenliğine sahip polimerlerden nanofiberler üretilebilmesi pek çok avantajı beraberinde getirmiştir. İletken nanofiberlerin küçük elektronik aletlerin veya makinelerin imalatında kullanımı söz konusudur. Elektrodun yüzey alanı ile elektro kimyasal reaksiyon hızı orantılı olduğu için iletken nanofiberlerden yapılmış membranların yüksek performanslı bir pil geliştirmede gözenekli elektrot olarak kullanılması oldukça uygundur. İletken membranlar elektrostatik dağılma, korozyon koruması, elektromanyetik engelleme gibi çeşitli uygulama alanları için potansiyel teşkil ederler. 3.6. Savunma Sanayii Uygulamaları Askeri uygulamalarda koruyucu giysilerden öncelikle hayatta kalabilme ihtimalini en yüksek seviyede tutması, uzun süre koruma sağlayabilmesi, güç üretebilmesi ve zor hava koşullarına dayanıklı olması, nükleer, kimyasal ve biyolojik etkilere karşı dayanıklı olması ve verimliliği arttırması beklenir. Halen kullanımda olan koruyucu giysiler aşırı ağır kumaşlardan yapılmışlardır. Hafif ve nefes alabilen kumaşlar, hava ve su buharı geçirebilen kumaşlar tam çözücülerde kolaylıkla çözülür ve gazlarla, diğer kimyasallarla yüksek reaktiviteye sahiptir. Nanofiberlerden yapılmış kumaşlar ise yüksek yüzey alanları sebebiyle kimyasal maddenin nötralizasyonunu gerçekleştirebilir. Su buharı ve hava geçişine de izin verir. Nanofiberler yüksek gözenekliliğe sahip ama gözenek boyutu çok küçük olan bir yüzey üzerine yatırılarak kimyasal maddenin kumaş içine nüfuzuna karşı iyi bir direnç sağlanabilir. 3.7. Tarımsal Uygulamalar! Nanofiberlerden oluşmuş tülbent ile kaplanmış bitkiler zararlı kimyasallara ve böceklere karşı korunmuş olur. Aynı zamanda bu nanofiberden oluşmuş tabaka sayesinde bitkiye, daha önceden nanofiberden oluşmuş tülbente enjekte edilmiş gübrenin zamanla sağılması da sağlanabilir (Şekil 6). Şekil 6. Bitkinin böceklere karsı korunması için elektroeğirme ile üretilmiş nanofiberden oluşan örtü ile kaplanması. 20 EYLÜL 2011