Nanoteknoloji!

nanoteknoloji

Bir sokağa çıkma yasağı gününün sabahından daha günaydın. Bakalım bugün bilimsel içerikli yazımda neler öğreneceksiniz diyor ve hemen lafı uzatmadan giriş yapıyorum meraklılarına.

National Nanotechnology Initiative tarafından nanoteknoloji en az bir boyutunun büyüklüğü 1'den 100 nanometreye kadar olan maddenin kontrolü olarak tanımlanır. Nanoteknoloji büyüklükle tanımlandığı için yer bilimi, organik kimya, moleküler biyoloji, yarı iletken fiziği, mikro fabrikasyon gibi bilim alanlarını içermektedir ve doğal olarak çok geniş bir alandır. Nanoteknoloji ilaç, elektronik, biyomalzeme ve enerji üretiminde olduğu gibi geniş uygulama alanıyla birçok araç ve madde yaratabilir. Diğer yandan, nanoteknoloji her yeni teknolojinin yarattığı sorunların çoğunu yaratabilmektedir; bunlara zehirlilik, nanomaddelerin çevresel etkisi ve bunların küresel ekonomiye olası etkisi ve daha büyük kaygılar örnek verilebilir.

Bir nanoparçacık veya ultra ince parçacık genellikle 1 ila 100 nanometre çapında bir madde parçacığı olarak tanımlanmaktadır. Terim bazen 500 nm'ye kadar olan daha büyük parçacıklar veya sadece iki yönde 100 nm'den az olan lifler ve tüpler için de kullanılmaktadır. Nanopartiküllerin (NP'lerin) farklı matrislerdeki analizi, NP kompozisyonu ve kütle konsantrasyonunun belirlenmesi ile sınırlandırılmamalıdır. Çünkü, NP'lerin potansiyel toksik etkisi ve davranışları, partikül sayısı, yükü, boyut ve boyut dağılımı, kimya ve reaktivitesi, yüzey alanı, yapı ve şekli ile agregasyon durumu ve elemental kompozisyonu gibi çok çeşitli faktörlerden etkilenebilmektedir.

Bu özellikleri maddeler halinde belirtecek olursak;

  1. Agregasyon/toplanma durumu; agregasyon eğilimi göstermekte olan NP'ler işlevselliğini koruyabilir, fakat boyutlarındaki artış, hücreler tarafından alımının azalmasına neden olabilmektedir.
  2. Elemental kompozisyon; farklı partikül bileşimi, farklı davranış/(toksik) etkiye yol açmaktadır.
  3. Kütle konsantrasyonu; normalde kontaminant konsantrasyonunun artışına yani toksisite/etki artışına neden olmaktadır, bu durum daima NP'ler için geçerli bir durum değildir.
  4. Partikül sayısı konsantrasyonu; NP'ler düşük kütle konsantrasyonlarına sahiptirler, fakat toplam partikül sayıları yüksek yüzde göstermektedir.
  5. NP Şekli; farklı partikül şekilleri (örneğin, küresel, boru şekilli vs. ) farklı afiniteler veya erişilebilirliklere sahip olmaları ile bilinirler, örneğin NP'lerin membranlardan hücrelere taşınımı ve bu NP'lerin farklı antibakteriyel davranış sergilemeleri gibi.
  6. Boyut ve boyut dağılımı; NP'ler boyutlarına göre tanımlanmakta ve sınıflandırılmaktadır, çünkü NP boyutu, taşınma davranışlarını tanımlayan temel özelliklerden birisidir.
  7. Çözünürlük; çözünür NP'lerin iyonik formları zararlı veya zehirli olabilmektedir.
  8. Türleşme; farklı türler, farklı davranış, toksisite ve etki gösterebilmektedir (Örneğin, C60'a karşı C70, doğal organik madde veya oksidasyon durumu ile NP kompleksleri).
  9. Yapı; NP kararlılığını veya davranışını etkileyebilmektedir (örneğin, TiO2'nin muhtemel kristal yapıları olarak rutil veya anastaz formları).
  10. Yüzey alanı ve porozite; yüzey alanının artışı reaktivite ve emme davranışını artırmaktadır.
  11. Yüzey yükü; yüzey yükünün özellikle dispersiyonlarda NP stabilitesi üzerine etkisi olduğu bilinmektedir. Yüzey kimyası; kaplamalar farklı kimyasal bileşimlerden oluşabilmektedir ve bu NP davranışını veya toksisitesini etkileyebilmektedir (örneğin, CdSe çekirdeği ve ZnS kabuğu bulunan kuantum noktaları). 

NP'ler, bulk ve moleküler materyal arasındaki maddenin ara bir supramoleküler halini temsil etmektedirler. Partikül boyutu çok büyük yüzey hacim oranı sağlamasının dışında, NP biyouyumluluk yüzey özellikleri, NP tarafından taşınan yüklere ve kimyasal reaksiyona bağlılık gösterir. Polimerik makromoleküller in vitro hücre membranları ile güçlü bir etkileşim göstermektedirler. NP'lerin biyolojik dokuların yüzey astar tabakaları ile bu etkileşimi NP'lerin yüzey kimyası ve reaktivitesi ile belirlemektedir. NP'lerin herhangi bir ortamda nasıl davranacağı konusu hala büyük ölçüde bilinmezliklerle doludur.

NANOPARTİKÜLLERİN SENTEZLENMESİ

Yüksek kaliteli nanopartiküllerin üretimi, geleneksel yöntemlerle karşılaştırıldığında basit operasyonlarla gerçekleştirilmektedir. Nanopartiküllerin üretimi için; mekanik, lazer ve UV ışınlama işlemleri, mikroemülsiyon sistemi, hidrotermal proses, sol-jel işlemi, kimyasal buhar yoğunlaşması, sonokimyasal işleme ve mikrobiyal biyosentez gibi teknikler kullanılmakla birlikte nanopartikül üretiminde kullanılan teknolojiler ile elde edilen partiküllerin toksik içeriklerinin yüksek olması, partikül kararlılıklarının iyi olmaması ve kullanılan teknolojilerin pahalı olması yeni teknolojilerin araştırılması gerekliliğini ortaya çıkamaktadır.

Böylelikle yapılan araştırmalar doğada var olan, nano boyutlar içeren maddelerin ve canlıların incelenmesine yönelmiş ve canlı yapılar kullanılarak inorganik maddelerin üretilmesine başlanmıştır ve mikroorganizmalar (bakteri, maya, mantar ve mikroalgler) ile bitkilerin ya da bitki kısımlarının kullanıldığı biyolojik yöntemlerle nanopartiküllerin sentezi ve üretimi yeşil ve çevre dostu bir yöntem olarak karşımıza çıkmıştır. "Yeşil Nanoteknoloji" nin çevre dostu, toksik madde içeriğinin az olduğu, canlı hücrelerden nanopartikül üretimi esasına dayanan bir kavram olarak ortaya çıktığı bilinmektedir. Diğer yöntemlere kıyasla biyolojik prosedür ile, sürdürülebilir, daha düşük maliyetli ve büyük miktarlarda nanopartiküller üretilmektedir.

NANOPARTİKÜLLERİN MİKROALGLERE OLAN ETKİLERİ

Mikroalglerin hücresel fonksiyonları için metallerin vazgeçilmez olduğunu bilmekteyiz. Fotosentez döngüsü, DNA transkripsiyonu, P alımı ve N2 asimilasyonuna katılan enzimler için kofaktör olarak görev yapmaktadır. Metaller ayrıca mikroalgal hücrelerin morfolojisini de etkilemektedirler. Metallerin varlığı klorofil, karotenoit ve fikobilinler gibi fotosentez işleminde görev alan pigmentlerin üzerinde de etkilidirler. Bununla birlikte, metallerin ve ağır metallerin yüksek konsantrasyonları mikroalg hücrelerinde negatif etkilere neden olabilmektedir.

Metaloid ve metalik nanopartiküller de mikroalgler üzerinde doğrudan etkiye sahiptirler. Nanopartiküllerin mikroalglere olan toksik etkisinin, oksidatif strese neden olan reaktif oksijen türleri oluşumu, gölgeleme etkisi ve aglomerasyon ile ilişkili olduğu bilinen bir gerçektir. Nanopartiküllerin inhibe edici aktivitesi; büyüklüklerine, mikroalg kültürünün yaşına ve büyüme ortamı bileşimine bağlıdır. Alglerin ağır metal partiküllerinin biyoabsorbsiyonu, bu parçacıkların yüzey yükü ile ilişkilidir. Algal hücre duvarlarının eleme özelliğinden dolayı, 5-20 nm arasındaki NP'lerin hücre duvarından geçerek, hücre zarına ulaşması beklenmektedir.

Birçok metal (Fe, Zn, Cu, Cd, Cr, Ni, Hg, Pb, La, Li, V), metalloid (As, Te) ve metalik nanopartiküllerin (Ag, Pt, TiO2, ZnO, CeO2, NiO, BaTiO3, Y2O3, Al2O3) mikroalg büyümesi ve metabolizması için stres oluşturucu veya modülatör olarak işlev görebileceği yapılan çalışmalarla ifade edilmektedir. Nanopartiküllerden salınan metal iyonları siyanobakteri ve mikroalg büyümesini teşvik etmektedir. Oksit nanopartiküllerin mikroalgler üzerindeki toksisitesi hakkında birçok çalışma bildirilmiş olmasına rağmen, sadece birkaç çalışma algal biyoteknoloji üzerindeki potansiyel etkilere odaklanmaktadır.

Örneğin, AgNP'lerin oksidatif çözünmesinden ortama Ag+ salınımı, bakteriler ve algler de dahil olmak üzere çeşitli organizmaları olumsuz yönde etkileyebilmektedir. AgNP'lerin proteinlerle etkileştiği gösterilmektedir. Algal hücrelerde AgNP'lerin etkisi; toplam klorofil içeriğindeki zamansal azalma, fotosentetik enzimleri ters yönde etkilenmesi, kromozomal anormallikler ve hücre çeperine zarar vermesi şeklinde ortaya çıkmaktadır.

Bugünki yazımda sizlere nanoteknoloji ve nanopartikül uygulamaları ile ilgili bilgilerimi sundum, ışık olması dileklerimle...

Saygılar…

MANSUR YAVAŞ'A MEKTUBUMDUR
YANCILIKTA YARIŞ

İlgili İletiler

 

Yorumlar (0)

Henüz Yorum Yapılmamış

By accepting you will be accessing a service provided by a third-party external to https://www.tahtapod.com/