ANTİBAKTERİYEL RADYASYON ZIRHLARI HAZIRLAYAN ÖĞRENCİLER AYŞE İREM TÜRKMEN (7-E) PELİN BADEMKIRAN (7-E) DANIŞMAN ÖĞRETMEN Meral BEŞİRACI İZMİR 2014
İÇİNDEKİLER 1. Proje özeti...2 2. Projenin amacı...2 3. Giriş...2-3 4. Yöntem...3-4 5. Ulaşılan sonuçlar ve sonuçların değerlendirilmesi...5 6. Proje Bütçesi...5 7. Proje Takvimi...5 8. Kaynaklar...5 9.Proje Fotoğrafları..6-7 1
ANTİBAKTERİYEL RADYASYON ZIRHLARI 1. Proje Özeti Projemizde teknolojinin hızla ilerlemesiyle üretilen birçok aracın(cep telefonu,bilgisayar,tablet..) etrafa yaydığı radyasyon ve bu araçları sıklıkla her yerde kullanmamız sonucu etrafa bulaşan ve hızla çoğalan mikroorganizmaların etkisinden korunmak amacıyla gümüşün özelliklerini dikkate alarak insan sağlığını korumada etkili olabileceğini yaptığımız kontrollü deneylerle gözlemledik. 2. Projenin Amacı Gümüşün radyasyondan korunmak için kullanılan malzemelerin özelliklerini taşımasından yararlanarak, teknolojinin gelişmesiyle kullanımı artan haberleşme cihazlarının ve evlerde kullanılan elektronik araçların yaydığı radyasyondan korunmayı; Ayrıca gümüşün antibakteriyel olma özelliğinden yararlanarak da mikroorganizmaların zararlı etkilerinden insanları koruyabilmeyi hedefledik. 3. Giriş Tüm canlı varlıklar gibi insan da kaynağı uzay olan kozmik ışınların, ya da topraktaki radon gazının neden olduğu doğal radyasyona her zaman maruz kalmaktadır. Bununla birlikte TV, bilgisayar ekranları, kablosuz PC ekipmanları, wireless sistemleri laptop, cep telefonları, bluetooth kulaklıklar, Dvd, Mp3 player, fön makineleri, mikrodalga fırınları, çamaşır, bulaşık makineleri, araç gprs sistemleri, enerji nakil hatları ve trafo istasyonları, GSM haberleşme sistemi(baz istasyonu anteni) gibi teknolojinin gelişmesiyle hayatımızın vazgeçilmez araçlarından yayılan, radyasyondan tümüyle korunmak, ne yazık ki olası değildir. Ama görece küçük bir alanda yoğunlaşmış ve sınırlandırılmış bir radyoaktif kaynaktan yayılan radyasyonun, insanı etkileyecek doz miktarı, dikkatle planlanmış yapı ve işlemlerle sınırlanabilir ve denetlenebilir. Alınan radyasyon dozu miktarında üç unsur, zaman, kaynağa olan uzaklık ve koruyucu zırhlama türü belirleyici olur. Bir insanın aldığı radyasyon dozu, radyasyona neden olan radyoaktif kaynağın yanında kalma süresiyle doğrudan ilişkilidir. Radyasyon kaynağı yanında kalma süresi ne kadar kısalırsa, maruz kalınan ya da alınan radyasyon dozu da o denli az olur. Radyasyondan korunma kuralları, insanın radyasyon kaynağıyla, aynı ya da yakın ortamlarda olabildiğince kısa süreli bulunulması gerektiğini söyler. Benzer şekilde, bir insanın aldığı radyasyon dozu, kaynakla insan arasındaki uzaklığa da bağlı. Radyasyon kaynağına olan uzaklık arttıkça, radyasyon dozu uzaklığın karesiyle ters orantılı olarak azalır. Kaynaktan on adım uzaklıkta duran biri, kaynaktan bir adım uzakta olandan yüz kat daha fazla radyasyona maruz kalır. Zaman ve uzaklığın yanı sıra, gerektiğinde insanla kaynak arasına yerleştirilen, zırh denen, uygun bir koruyucu engel, maruz kalınacak radyasyon dozunu en az düzeye indirir ya da engeller. Kaynaktan çıkarak zırhın yapıldığı malzemenin atomlarıyla etkileşen radyasyon, enerjisini zırh atomlarına aktararak, bu atomların iyonlaşmasına neden olur. Zırh kalınlığı ve ne tür malzemelerden yapılması gerektiği de radyoaktif kaynağın gücü ve yarattığı radyasyonun türüne bağlı olarak belirlenir. Zırh Malzemeleri Teorik olarak hemen hemen bütün maddeler, radyasyon sönümünü güvenli sınırlarda sağlayacak yeterli kalınlıklardaysa, radyasyon zırhı olarak kullanılabilirler. 2
Zırh olacak maddenin seçiminde, radyasyonun giricilik düzeyi, radyasyonun istenen sönüm seviyeleri, ısı dağıtım kolaylığı, radyasyon zararlarına direnç, gereksinim duyulan yoğunluk ve ağırlık, yapısal olarak her yerde aynılık, korumada süreklilik, bol bulunabilirlik, kolay işlenebilirlik gibi, çok sayıda değişken göz önünde bulundurulur[1]. Radyasyonu engellemede, kağıt, ince bir alüminyum ve özellikle kurşun önerilir. Kurşun, periyodik tabloda yer alan elementlerin yaklaşık %80 inden daha ağır bir element oluşu, uygun yoğunluğu, yüksek atom sayısı, yüksek kararlılık düzeyi, kolay işlenebilirliği, doğada bulunabilirliği uygulamalardaki esnekliği gibi özellikleriyle, çok iyi bir zırh malzemesidir. Su, beton ve parafin de özellikle, nükleer reaktörlerde zırh malzemesi olarak kullanılırlar[1].zırh malzemesi olarak tüm bu özellikleri dikkate aldığımızda gümüşün ağır bir metal oluşu, kolay işlenebilirliği, havayla temas ettiğinde oksitlenme özelliği göstermemesini dikkate alarak gümüşü zırh malzemesi olarak kullanabileceğimizi düşündük. Gümüş (Ag) parlak beyaz renkte, kolay işlenebilen tel ve levha haline getirilebilen bir metaldir. Örneğin 1 gr gümüşten, 2000 m tel çekilebilir. Oksijenden ve sudan etkilenmez. Oksitlenmesinin nedeni ozon ve havadaki kükürttür. Atom ağırlığının 107.8 ve geçiş metali olması da kurşunla benzerlik göstermektedir. Tarihin ilk çağlarından beri bilinmekte ve işlenmektedir. Meksika, Arjantin, ABD, Kanada, Japonya günümüzde en büyük gümüş üreticileridir. Türkiye de Murgul ve Ergani bakır yataklarından yan ürün olarak elde edilir[3].aynı zamanda gümüşün çok iyi bir yansıtıcı olması elektromanyetik dalgaları kesebilme ihtimalini gösteriyor. Gümüşün vücuda etkileri incelendiğinde ise; gümüş, çok etkili bir antibiyotik olarak kabul edilir. Gümüşün antibakteriyel etkisi, ondan çatal, kaşık ve su kabı yapan insanoğlu tarafından yüzyıllar öncesinden keşfedilmiştir. Gümüşün ilk antibiyotik madde olduğu düşünülmektedir. Tarihte gümüş metal yaprağı bir sargı bezi olarak kullanılmıştır. Küçük gümüş parçaları Romalılar tarafından yanıkları, kesikleri ve yaraları tedavi etmek için kullanılmıştır. Bugün gümüş, neredeyse enfeksiyon kontrolünün kritik olduğu her yerde, bandajlardan yanık tedavisinde kullanılan ilaçlara kadar sağlık ürünlerinde çok etkili antimikrobiyal özelliğinden dolayı kullanılmaktadır. Yapılan araştırmalara göre, saf gümüş karşılaştığı bakteri ve mikrobun hücre duvarını geçerek, hücre zarındaki mikrop ve bakterinin DNA sını bozmaktadır. Böylece her 50 saniyede bir çoğalan mikrop ve her 20 dakikada bir ikiye katlanabilen bakterilerin üremesini engellemektedir. Gümüşün ortaya çıkardığı elektronlar, hücre zarını yırtarak mikroorganizmaların DNA ve RNA sının kendilerini tekrarlayarak çoğalmaları özelliğini yok eder. Bakteri ve mantarlar zarları bölünerek çoğaldıkları için zarları yırtıldığında çoğalmaları engellenmiş olur. Böylece mikrobik aktiviteyi etkisiz hâle getirir. Bu şekilde yaklaşık 450 tür bakterinin DNA sını bozarak yok edebilir etkiye sahiptir[2]. Biz de projemizde teknolojinin hızla ilerlemesiyle üretilen birçok aracın(cep telefonu,bilgisayar,tablet..) etrafa yaydığı radyasyon ve bu araçları sıklıkla her yerde kullanmamız sonucu etrafa bulaşan ve hızla çoğalan mikroorganizmaların etkisinden korunmak amacıyla gümüşün yukarıda saydığımız tüm bu özelliklerini dikkate alarak insan sağlığını korumada etkili olabileceğini yaptığımız kontrollü deneylerle inceledik. 4. Yöntem Çalışmada bilimsel işlem basamakları uygulanmıştır. (Kontrollü deney, gözlem yapma, verileri toplayıp kaydetme, karşılaştırma, ilişkilendirme ve karar verme, iletişim yöntemleri kullanılmıştır.) 4 ayrı kontrol ve deney grubu belirlenmiştir. Diğer değişkenler sabit tutularak sadece radyasyon ölçüm sonuçları incelenmiştir. 3
Teknolojik araçların etrafa yaydığı radyasyon miktarını azaltmada kullanacağımız farklı maddelerin etkisini incelemek için 3 adet özdeş beher, 500 ml,0.1m AgNO 3 çözeltisi,10 ml amonyak(nh 3 ), 50gr glikoz, 2 metre uzunluğunda alüminyum folyo, eldiven, yelek, 500 ml göl suyu,1 adet radyasyon ölçüm cihazı(trotec BR15) na ihtiyaç duyulmuştur. Deneylerimizin 1.aşamasında akıllı tahta ve bilgisayarımızın da bulunduğu laboratuvar ortamımızda bir cep telefonundan başka bir cep telefonunu arayarak, ölçüm cihazımızla ortamımızın radyasyon miktarını ölçtük. Ölçümlerimizi telefon ile radyasyon ölçüm cihazı arasındaki mesafeyi değiştirerek tekrarladık. 2.aşamada, boş bir beherin içerisine yerleştirdiğimiz cep telefonumuzdan yine başka bir telefonu arayarak aradaki radyasyon ölçümlerini yaptık.ölçümlerimizi 1.aşamadaki aynı mesafelerden yaparak verileri kaydettik. 3.aşamada, aynı beheri alüminyum folyo ile kaplayarak içerisine yerleştirdiğimiz cep telefonunu arayarak radyasyon ölçümlerini gerçekleştirdik. Farklı mesafelerden yaptığımız ölçüm değerlerini kaydettik. 4.aşamada gümüşün etkilerini gözlemlemek için beherimizin iç kısmını gümüş ile kaplama amaçlı gümüş ayna deneyini gerçekleştirdik. Gümüş ayna deneyinde, bir behere koyduğumuz 500 ml,0.1m AgNO 3 çözeltisinin içerisine,10 ml amonyak(nh 3 ) ekledik ve kahverengi bir renk oluşumunu gözlemleyene kadar karıştırdık. Sonra çözeltiye 50gr glikoz ekleyerek beherimizin iç kısmının gümüş(ag) ile kaplanmasını bekledik. 30 dk lık sürenin sonunda gümüş ile kaplanan beherimizi kurulayarak radyasyon ölçüm deneylerimize devam ettik. Bu kez gümüşle kaplı olan beherimizin içerisine koyduğumuz cep telefonundan başka bir telefonu arayarak radyasyon ölçümlerimizi yaptık. Farklı uzaklıklardan ölçtüğümüz radyasyon değerlerini kaydettik. 4 aşamada da kullandığımız beher, ölçüm uzaklıkları, telefonlarımız, bulunduğumuz ortamın aynı olmasına dikkat ederek, deneyimizde sabit değişken olarak aldık. Deneylerimizin 1. ve 2. aşaması kontrol grubu olup,3. ve 4. aşamalar deney grubudur. Kaydettiğimiz tüm veriler tablo halinde proje resimlerinde bulunmaktadır. Tablo 1 ve Tablo 2 deki verileri değerlendirdiğimizde gümüşün, cam ve alüminyum folyaya göre radyasyonu büyük oranda engellediği ölçüm cihazından elde ettiğimiz nicel değerlerle net olarak görülebiliyor. Deneylerimize ek olarak bir göletten aldığımız suyu 2 ayrı behere koyduk. Beherlerden birine bir miktar gümüşnitrat AgNO 3 ekledik. 3 gün süre ile beklettik. Her iki sudan bir miktar alarak mikroskop aracılığıyla inceleme yaptığımızda gümüşnitrat( AgNO 3 )lı olan göl suyunda çok az miktarda tek hücrelileri görebilirken, diğer beherde fazla miktarda ve rahatlıkla tek hücrelileri görebildik. Yapılan nitel ve nicel gözlemler sonucunda gümüşün elektronik cihazlardan yayılan radyasyonun büyük bir bölümünü engellediği ve gümüşün zararlı mikroorganizmaların miktarını azalttığı sonucuna ulaştık. 4
5. Ulaşılan Sonuçlar Yaşamımızın vazgeçilmezi olan birçok elektronik cihazdan etrafa yayılan radyasyondan ve soluduğumuz havada bile milyonlarca bulunan zararlı mikroorganizmalardan gümüşten yapabileceğimiz zırh niteliğindeki kıyafetlerle korunabiliriz. 5.1.Sonuçların Değerlendirilmesi Ulaştığımız sonuca göre,1gr gümüşten 2000 metre uzunluğunda gümüş iplik yapılabiliyorsa; düşük maliyetlerle yapacağımız birçok çeşitte kıyafetlerle; hamileleri, bebekleri, 14-15 yaşında büyüme çağında cep telefonu kullanmaya başlayan çocukları, gençleri ve tüm gününü bilgisayar başında geçiren çalışanları radyasyonun zararlı etkilerinden ve zararlı mikroorganizmalardan koruyabiliriz. 6. Proje Bütçesi 150 TL (radyasyon ölçüm cihazı TROTEC BR15) 7. Proje Takvimi 16 Eylül 2013-21 Ekim 2013 Literatür taraması 26 Ekim 2013-10 Ocak 2014 Projenin uygulanması 8. Kaynaklar [1].Tübitak Bilim ve Teknik Dergisi (biltek.tubitak.gov.tr) [2]. Hacettepe Üniversitesi, Tıp Fakültesi Radyasyon Onkolojisi Anabilim Dalı [3].9 Eylül Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Fizik Anabilim Dalı [4]. http://www.metu.edu.tr/~sahin/yayin/radyasyon.pdf [5].http://www.taek.gov.tr/belgeler-formlar/mevzuat/yonetmelikler/radyasyon guvenligi/radyasyon-guvenligi-yonetmeligi/ 5
9.Proje Fotoğrafları 6
7
8