NANOMALZEMELERİN BİYOMEDİKAL ALANDA KULLANIMI

1.  GİRİŞ

İnsan sağlığını ve konforunu baz alarak çalışmalar yapan biyomedikal mühendisleri, malzeme bilimiyle yakından ilgilenmektedir. Biyouyumluluk başta olmak üzere, optik, manyetik ve elektriksel özellikler gösteren malzemeler, biyomedikal mühendisleri için aranan önemli malzeme özelliklerindendir. Nanomalzemeler, bu özelliklere uyumlu olmaları nedeniyle biyomedikal alanda sıkça tercih edilen ve birçok farklı uygulamada kullanılan malzemelerdendir. Boyutları 1-100 nm arasında değişen nanomalzemeler, ana materyalin yapısına göre farklı özellikler sergileyebilir. Nano ölçekte optik, manyetik ve elektriksel özellikler gösterebilen bu malzemeler, biyomedikal kullanımlar açısından büyük bir avantaj sağlamaktadır. Nanomalzemelerin sahip oldukları özellikler göz önünde bulundurularak, hangi biyomedikal alanlarda kullanıldıklarını daha detaylı bir şekilde inceleyelim.

2.  KULLANIM ALANLARI

İlaç taşıma sistemleri: Nanomalzemeler, özellikle kanser tedavisinde  ilaçların doğrudan tümör hücresine nufüz etmesi için kullanılır. Hasta ile ilaç arasında köprü görevi görerek ilaçların hedeflenen hücrelere taşınmasını sağlar.

Biyosensörler: Nanomalzemeler biyosensörlerin algılama kapasitesitini arttırır ve geniş yüzey alanı sayesinde biyosesnsörlerin daha fazla biyomolekülü bağlamasına olanak tanır. Bu sensörlerin daha hızlı ve doğru sonuçlar vermesini sağlar.

Elektrokimyasal Sensörler: Elektrokimyasal biyosensörlerde sinyal iletimini iyileştirmek için karbon nanotüp ve grafen gibi nanomalzemeler kullanılır..

Optik Sensörler: Biyomoleküllerin tespitinde doğruluk payının yüksek olması için  gümüş ve altın nanomalzemelerinin, optik biyosensörlerde kullanılarak ışık emilimi ve saçılımı özelliklerini iyileştirilmesi sağlanır.

Yapay Organlar ve Protezler: Metal nanoparçacıklar ve biyokompozit malzemeler kullanılarak yapay organlar ve protezler üretilir. Nanomalzemelerin biyouyumlulukları sayesinde vücutla uyumlu çalışarak kişinin hayat kalitesini arttırır.

İmplantlar: Cihazların mekanik özelliklerini iyileştirmek ve güçlendirmek amacıyla implantlar yapılmaktadır. Ortopedi ve diş gibi implantların yapımında nanomalzeme kullanılarak cihazın daha verimli hale getirilmesi sağlanır.

Yüzey Modifikasyonu: Nanomalzemeler, implantların yüzeyini modifiye ederek biyouyumluluğu artırırarak implantın vücut tarafından daha iyi kabul edilmesini sağlar.

Antibakteriyel Özellikler: Gümüş nanoparçacıklar gibi nanomalzemeler, implantların antibakteriyel özelliklerini artırırarak enfeksiyon riskini azaltır ve iyileşme sürecini hızlandırır.

Kemik İyileşmesi: Nanohidroksiapatit gibi nanomalzemeler, kemik dokusunun iyileşmesini ve yeniden oluşumunu destekleyerek   implantın çene kemiğine daha iyi entegre olmasını sağlar.

Mekanik Dayanıklılık: Titanyum nanoparçacıklar, implantların mekanik dayanıklılığını artırarak uzun ömürlü ve sağlam olmalarını sağlar.

Görüntüleme Ajanları: MRI, röntgen ve diğer tıbbi görüntüleme tekniklerinde kullanılan nanomalzemeler; özellikleri itibariyle bet ve detaylı görüntüler elde edilmesini sağlar. Hastalıkların erken teşhisi için bu oldukça önemlidir.

3. NANOMALZEMELERİN BİYOMEDİKAL ALANDAKİ ZORLUKLARI ve GELECEĞİ

Nanomalzemelerin biyomedikal alanda kullanımı büyük bir potansiyele sahip olsa da, bazı zorluklar da bulunmaktadır. Toksisite, biyouyumluluk ve uzun vadeli etkiler gibi konular nanomalzemelerin klinik kullanıma girmesini engelleyen önemli faktörlerdir. Ayrıca bu malzemelerin üretim süreçlerinin karmaşıklığı ve maliyeti de başka bir engel teşkil etmektedir.

• Toksisite ve biyouyumluluk: Nanomalzemelerin biyolojik sistemlerde uzun vadeli etkileri hakkında daha fazla araştırma yapılması gerekmektedir.

• Üretim ve maliyet: Nanomalzemelerin üretim süreçlerinin optimize edilmesi, biyomedikal uygulamalarda daha geniş bir kullanım için önemlidir.

  
  

4. SONUÇ

Nanomalzemeler, biyomedikal alandaki uygulamalarında büyük bir potansiyele sahiptir ve bu alandaki araştırmalar hızla ilerlemektedir. Kanser tedavisi, görüntüleme, ilaç taşıma sistemleri ve doku mühendisliği gibi birçok alanda nanomalzemelerden faydalanılmaktadır. Ancak nanomalzemelerin biyomedikal kullanımının yaygınlaşabilmesi için toksisite, biyouyumluluk ve üretim maliyetleri gibi zorlukların aşılması gerekmektedir. Gelecekte bu malzemelerin daha güvenli ve etkili bir şekilde kullanılması için yapılan çalışmalar biyomedikal alanda devrim yaratabilir.

Kaynakça

Biyomedikal Uygulamalar İçin Nanomalzemeler: Üretim, Karakterizasyonlar, Son Trendler ve Zorluklar. (tarih yok). National library of medicine: https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC7922738/ adresinden alındı

Gamze TİLBE ŞEN, P. E. (tarih yok). Nanomalzemelerin Biyomedikal Alanda Kullanımları ve Toksisitelerinin Değerlendirilmesi. BİYOMEDİKAL MÜHENDİSLİĞİ VE UYGULAMALAR. Ankara.

Nanomalzemeler ve Metal Tozlarının Biyoteknoloji ve Tıpta Kullanımı. (tarih yok). Nanokar: https://nanokar.com/nanomalzemeler-ve-metal-tozlarinin-biyoteknoloji-ve-tipta-kullanimi/ adresinden alındı