Max Planck Akıllı Sistemler Enstitüsü’nde (MPI-IS) yürütülen çığır açıcı bir araştırma, biyoteknolojinin sınırlarını zorlayacak bir yeniliği ortaya koydu. Türk bilim insanları Birgül Akolpoğlu ve Saadet Fatma Baltacı’nın liderliğindeki ekip, yeşil mikroalgleri manyetik nanoparçacıklarla kaplayarak yönlendirilebilen biyohibrit mikrorobotlar geliştirdi. Bu çalışma, Matter dergisinde yayımlandı ve mikroalglerin dar alanlardan geçiş yapabilme ve viskoz sıvılarda ilerleyebilme yeteneklerini test ederek biyomedikal uygulamalar için önemli bulgular sundu. Özellikle biyoteknoloji ve mikrorobot teknolojileriyle ilgili araştırmalar, bu bulgularla mikroalgler yeni bir döneme adım atmış oldu.
Mikroalglerin Manyetik Mikrorobota Dönüşümü
Mikroalgler, doğada mükemmel yüzücülerdir ve iki kamçı benzeri flagellumları ile hareket ederler. Bu küçük organizmalar, doğadaki su ortamlarında yüksek hızla yüzerek besin arayışı gibi biyolojik görevlerini yerine getirirler. Ancak bilim insanları, bu mikroalglerin yüzme yeteneklerini koruyarak, onları manyetik kontrollü bir mikrorobot sistemine entegre edip edemeyeceklerini test etmeye karar verdi.
Araştırmacılar, mikroalg hücrelerini doğal bir polimer olan kitosan ile kapladılar ve ardından manyetik nanoparçacıklar ekleyerek dış manyetik alanlarla yönlendirilebilen bir yapıya dönüştürdüler. Bu süreç, mikroalglerin doğal yüzme özelliklerini kaybetmeden manyetik kontrol altında hareket etmelerini sağladı. Yapılan deneyler, mikroalglerin manyetik kaplamaya rağmen yüksek yüzme hızlarını koruyabildiğini ve bu yeni biyohibrit yapının, mikrorobot teknolojileri için oldukça güçlü bir temel oluşturduğunu ortaya koydu.
Manyetik Alan ile Yönlendirme ve Dar Alan Testleri
Araştırmacı ekibi, geliştirdikleri biyohibrit mikrorobotları üç boyutlu baskılanmış mikrokanallarda test etti. Bu mikrokanallar, mikroalglerin hareketini dar alanlarda sınırlayarak, onların bu tür ortamlarda nasıl hareket ettiklerini gözlemleme fırsatı sundu. Manyetik alan uygulanmadığında, mikroalgler sık sık yönlerini kaybedip geri geri ilerleme eğilimindeydiler. Ancak manyetik alanlar kullanıldığında, mikroalgler hedeflenen yönlere doğru ilerleyebildiler. Bu deney, biyohibrit mikrorobotların, biyomedikal uygulamalarda, özellikle dar ve karmaşık alanlarda hassas yönlendirme gerektiren görevler için büyük bir potansiyel taşıdığını ortaya koydu.
Manyetik yönlendirme, mikroalglerin kontrollü hareketini mümkün kılarak, biyoteknolojik ve biyomedikal alanlarda mikrorobotların farklı ortam koşullarında kullanılabilirliğini artırıyor.
Viskoz Ortamda Hareket Performansı
Biyohibrit mikroalglerin biyomedikal alandaki potansiyelini araştıran ekip, aynı zamanda bu mikrorobotların viskoz sıvılar içinde nasıl hareket ettiğini inceledi. Özellikle, mukus benzeri yüksek yoğunluklu ortamlar, mikrorobotların performansını önemli ölçüde etkileyebilir. Araştırmacılar, mikroalglerin mukus benzeri yoğun sıvılarda hareket yeteneklerini test etti ve bunun üzerine önemli bulgular elde etti. Artan viskozite, mikroalglerin yüzme hızlarını düşürürken, manyetik alan uygulandığında mikroalglerin ilerleyiş şekli değişerek, zikzak hareketlerle ilerlemeleri sağlandı.
Bu bulgular, mikrorobotların biyolojik sıvılar içinde hedefe yönelik ilaç taşıma gibi biyomedikal uygulamalar için optimize edilebileceğini gösterdi. Yani, bu tür biyohibrit mikrorobotlar, ilaçların doğru bölgelere yönlendirilmesi, hücre tedavileri, kanser tedavisi ve diğer biyolojik müdahaleler için oldukça faydalı olabilir.
Biyomedikal Uygulamalar İçin Yeni Bir Ufuk
Çalışmanın sonuçları, biyohibrit mikrorobotların, özellikle insan vücudundaki dar ve karmaşık alanlarda yönlendirilmesi açısından büyük bir yenilik sunduğunu gösteriyor. Bu gelişme, biyoteknoloji ve biyomedikal mühendislik alanlarında devrim yaratabilecek potansiyele sahip. Örneğin, kanser tedavisinde, doğru bölgelere ilaç gönderimi ve dokulara yerleştirilen mikro robotlarla tedavi yöntemleri geliştirilmesi söz konusu olabilir. Ayrıca, biyohibrit mikrorobotlar, biyolojik sıvılarla uyumlu olduklarından, çevre dostu ve sürdürülebilir çözümler sunabilir.
Araştırmanın Yazarları ve Gelecekteki Adımlar
Çalışmanın ortak yazarı Birgül Akolpoğlu, araştırmanın aynı zamanda doktora tezinin son bölümünü oluşturduğunu belirterek, “Doktora araştırmama yeşil mikroalglerle başlamıştım ve bu serüveni yine onlarla tamamlamak çok anlamlı oldu” dedi. Çalışma, yalnızca bilimsel bir başarı değil, aynı zamanda bir doktora araştırmacısının serüveninin doruk noktasıydı. Akolpoğlu ve ekip arkadaşı Saadet Fatma Baltacı’nın yanı sıra, Uğur Bozüyük, Selcan Karaz ve Metin Sitti’nin katkılarıyla gerçekleştirilen bu araştırma, biyoteknoloji ve biyomedikal mühendislik alanında yeni kapılar açmaktadır.
Araştırma, yalnızca biyomedikal uygulamalarla sınırlı kalmayıp, mikroalglerin ve biyohibrit mikrorobotların çevre dostu özellikleri ile daha geniş alanlarda da kullanılma potansiyeline sahip. Gelecekte, bu mikrorobotların daha geniş boyutlardaki sistemlere entegre edilerek, daha büyük ölçekte biyoteknolojik ve endüstriyel uygulamalara katkı sağlaması bekleniyor. Araştırmanın tamamını okumak için: Makale Bağlantısı
Daha Fazla Haber İçin BIOSSCOPE.