Geleceğin teknolojisi. Nanoteknoloji

Nanoteknoloji uygulamalarında üretilen malzemeler, parçalar, aletlerin hepsi atomlardan oluşmaktadır.

Nanoteknolojinin Kullanım Alanları
Endüstriyel Alanda Nano Teknoloji :
Mikrosensörlerin, mikromakinaların, optoelektronik elemanların imalatı ve uygun şekilde bir araya getirilmesi.

Medikal Alanda Nano Teknoloji :
Mikro cerrahide (göz, beyin vb.), Diagnostik kitlerde, Bilimsel Araştırmalarda, Yüzey karakterizasyonu ve modifikasyonu, Mikroorganizmaların taşınması, DNA modifikasyonu vb.

Nanoteknolojinin Diğer Kullanım Alanları
Nanoteknoloji uygulamalarında üretilen malzemeler, parçalar, aletlerin hepsi atomlardan oluşmaktadır.Nanoteknoloji ile karbon atomlarının uygun bir şekilde dizilmesiyle elmas, kum tanelerindeki atomların düzenlenmesiyle bilgisayarlar, kirli sulardaki atomların düzenlenmesiyle temiz su oluşumu sağlanabilmektedir.
Bilim adamları biyolojik moleküller ile bir test tüpü içinde bir bilgisayar oluşturmayı başarmışlardır. Araştırmacılar ileride insan bedeni içinde çalışacak ve bedendeki biyokimyasal ortam ile etkileşerek önemli biyolojik ve farmokolojik uygulamalara olanak sağlayacak bilgisayarlar geliştirmeye çalışmaktadırlar.
Şu ana kadar nanotenoloji kullanımı ile organik nikelden biyomoleküler motor yapılabilmiştır. Özellikle elektronik sistemlere yönelik tek moleküllü transistörler yapılmış, nanopartiküller oluşturularak, bunlar kan vasıtasıyla beyne kemoterapi amacı ile taşınılabilmiştir. Oluşturulan altın partiküller sayesinde biyolojik savaşın en kritik kısmı olan DNA tespiti gerçekleştirilmiştir. Moleküler kıskaçlar geliştirilebilmiş ve karbonnanotüplerde lojik kapılar elde edilebilmiştir.
İleride nanoteknoloji malzeme bilimi, tıp, askeri sanayi, temiz enerji kaynakları, bilgisayar, çevre ve gıda gibi konularda yaygın olarak kullanılabilecektir. Mikro-Alaşım Bilimi;
Akışkanlardan, ulaşım, enerji, vb makro düzeyde yaralanmanın yanı sıra nanoteknolojik gelişmeler sayesinde mikro-nano düzeyde de yararlanılmaktadır. Bu gelişmeler günümüzde akışkanın nanodüzeydeki özelliklerine bağlı olarak hastalıkların teşhisine, ilaç etkileşimlerinin belirlenmesine, DNA düzenlenmesine ve işlenmesine olanak sağlamaktadır. Ayrıca vucuda alınan gıda maddelerinin ve sıvıların izlenmesi, bitki ve hayvanlardaki sağlık takibi, çevresel izleme ve denetleme gibi konularda uygulamalar mümkün olmaktır.

BiyoMEM-BiyoNEM-Biyoçip;
Mikroelektronik (MEM) sistemlerden mikro-düzeyde tam fonksiyonel pompalar, motorlar, duyargalar vb kullanılmaktadır. Bu sistemlerin mikro düzeyden nano düzeye geçişi üzerine çalışılmaktadır.

Nükleik Asit Biyomühendisliği;
DNA moleküllerinin yapı blokları olarak kullanılması suretiyle nanokablolar ve nanomembranlar benzeri yapıların geliştirilmesi amaçlanmaktadır.

Akıllı Taşıyıcı Sistemler;
Moleküler ölçekte kodlanmış paketlerin kendilerine tanımlanan adres uyarınca vucudun ilgili bölgesine ulaştırılmasına imkan verecek olan sistemler geliştirilmesi amaçlanmaktadır. Bu sayesinde bitki ve hayvanlarda vitamin, antibiyotik, pestisit ve gübre kullanımında tasarruf ve etkinlik artışının sağlanabileceği öngörülmüştür. Böyle bir minyatür akıllı taşıyıcı aracın hayvana yerleştirilmesi ile hayvan salgınlarının belirli aralıklarla test edilerek olası hastalık semptomlarının normal şartlarda kendini göstermesinden çok daha önce tespitinin sağlanması ve sadece hastalıklı bölgeye müdahalesi mümkün olmaktadır.

Nano-Biyoproses;
Biyolojik malzemeden doğan biyolojik proseslerin kullanımıyla istenilen birleşimlerin elde edilmesi olarak tanımlanan biyoproses, nanoteknoloji sayesinde çok daha yüksek bir etkinlikte gerçekleştirilmektedir.

Biyoanalitik Nanosensörler;
Nano ölçekte duyargalar yardımıyla tarım ve gıda sistemlerindeki çok düşük miktarda da olsa dahi kimyasal kontaminasyon, patojenlerin veya virüs partiküllerinin tespit edilmesi mümkün olmaktadır. Gıda maddelerinin ambalajlanmasında kullanılacak bu sistemler sayesinde gıda ürünlerinin mikrobiyal kontaminasyonunun önceden tespiti ve kendi kendini koruma mekanizmaları yardımıyla önlenmesi sağlanabilmektedir. Böylece gerek depolama gerekse dağıtımda oldukça önemli kolaylıklar ve tasarruflar sağlanacaktır.

Nanomalzemeler;
Gerek nanoteknoloji sayesinde yeni malzeme buluşuyla gerekse doğada var olan bazı malzemelerin (örneğin; topraktaki nanopartiküller-kil, zeolit, imogolit) kullanılması suretiyle nano ölçekte farklı özellikler gösteren kompozit malzemelerin kullanımı mümkün olabilmektedir. Bunlardan saydamlık, azalan ağırlık, artan dayanım özelliklerini gösteren malzemeler, giyenin sağlık ve fiziki durumu hakkında uyarılar veren akıllı kumaşlar örnek olarak verilebilir. Tarımsal materyalin faydalı ürünlere dönüştürülmesi ve bu sayede çevrenin korunumu nanoteknoloji sayesinde gerçekleştirilebilecektir. Günümüzde özellikle bitkisel yağların biyo-yakıtlara ve endüstriyel çözeltilere dönüştürülebilmesinde ihtiyaç duyulacak nano-katalizörlerin geliştirilmesi ve tasarımı konusunda çalışmalar yapılmaktadır.

Biyoselektif Yüzeyler;
Çeşitli kimyasal ve biyolojik etkileşimlerin meydana geldiği yüzeyler üzerinde çeşitli organizmaların veya moleküllerin tutunabilmesini veya bağlanabilmesini sağlayan seçici yüzeyler olarak tanımlanan biyoselektif yüzeylerdeki gelişmeler, biyosensörlerin, dedektörlerin, katalizörlerin gelişimine ve biyomoleküllerin ayrıştırılmasına ve saflaştırılmasına bağlıdır.
Ekmek, fasulye, pilav, marul salatası, parmak patates, meyve ve daha nice tarım ürünleri tüketim amacıyla yemek masasına gelmeden önce birçok çevresel etki altında kalmaktadır.

Yetiştiricilerin söz konusu bu etki altında ekim, sulama, gübreleme, hasat gibi işlemler ile ilgili çeşitli kararları zamanında vermesi gerekmektedir. Bu ürünlerin yabani hayvanlara, yabancı otlara, böceklere, fungal patojenlere ve kötü hava koşullarına, su ve sıcaklık stresine karşı zaman kaybetmeden korunması lazımdır. Bu nedenle tarladaki ürünlerin her gün takibi ve kontrolü sayesinde kritik sağlık problemlerinin önüne geçilebilmekte ve bunun yanısıra pestisit kullanımında tasarruf sağlanabilmektedir. Ancak tarlada yapılan ürün takip işlemleri yetiştiriciler için hem zaman alıcı hem de uzmanlık gerektiren bir iş olarak değerlendirilmektedir. Çeşitli uygulama alanları verilen nanoteknoloji sayesinde tüm bu işlemlerin oldukça basite indirgenmesi, çok daha doğru kararların doğru zamanda verilmesi ve doğru önlemlerin alınabilmesi mümkün olacaktır.

Nanoteknolojideki İlk Gelişmeler
Nanoteknoloji alanında başta NASA olmak üzere dünyanın pek çok büyük araştırma merkezleri ve önde gelen teknoloji enstitüleri milyonlarca dolarlık bütçelerle araştırmalarını büyük bir hızla sürdürüyorlar. Geçtiğimiz Şubat ayında yapılan Kolorado Bilim Konferansı’nda, 2004 yılı içerisinde, bir tuz zerresi üzerine monte edilebilecek 400 adet dünyanın en yoğun bilgisayarının ilk yürüyen çip yapımında kullanılabileceği, bunda başarılı olunduğu takdirde gelecek adımın sinek büyüklüğündeki bir robot böcek yapımı olduğu dünya basınına açıklandı ve bu büyük bir ilgiyle karşılandı. Bilgisayar alanında bu gelişmelere paralel olarak, Malzeme Bilimindeki araştırmalarla çelikten çok daha sağlam, fakat çok daha hafif ve esnek, nano ölçülerde karbon borular yapılmıştır. Üretim maliyeti günlük hayatta kullanılmasına şimdilik imkân vermeyen karbon boruların gittikçe ucuzlaması, imalat alanında bir devrim yaratacaktır.

Başka örnek olarak deniz suyunu temizleme ve tuzdan arındırma amacıyla üretilennanomakineler, aktive edilmiş karbon atomlarından, genişlikleri metrenin milyarda biri kadar olan “mikroborular” üretmekte kullanılabilirler. Elektrik akımıyla harekete geçirilen bu borular deniz suyundaki sodyum ve klor atomlarını ayrıştırabilirler. Bu teori de şu an proje aşamasına geçmiş durumdadır. ABD Boston Üniversitesi’ nde bağımsız bir grup araştırmacı konu üzerinde çalışmalarına başlamıştır.

Nano Teknolojinin Gelişimi
Nanoteknoloji 3 milyar yıldan fazladır kullanılan bir teknolojidir. Uygulanan bu teknoloji bugün canlı hücrelerin içinde bulunmaktadır. Evrimin ilk basamaklarındaki hücreler belli bir plana göre atom üstüne atom koyarak protein ve diğer molekülleri oluşturmuşlardır. Bu moleküllerde bir araya gelerek canlıların oluşumu ve şekillenmesini sağlamışlardır.
Somut adımlar olarak ise; nanoteknolojinin başlangıcı 1965 yılında Nobel Fizik Ödülü alacak olan Richard Feynman’ ın 1959 da yaptığı bir yayındır. Bu yayınında Feynman fizik kanunlarının mevcut halinin atom üstüne atom dizilerek yeni bir yapı oluşturulmasına ters düşmediğini verdiği örneklerle ifade etmiştir.
1990 lara kadar durgun bir dönem geçiren nanoteknoloji, son yıllarda değişik modlarda atomik kuvvet mikroskobunun geliştirilmesi ile ivme kazanmıştır.
Son yıllarda mikroskoplardaki, malzeme bilimindeki, moleküler seviyede konum kontrolündeki ve kuantum mekaniğinin klasik ve modern sınırları arasındaki farkı anlamadaki gelişmeler nanoteknolojinin gelişimi için ciddi kazanımlar getirmiştir.

Nanoteknolojiden Tarım ve Gıda Bilimlerindeki Beklentiler
Tarım ürünlerimiz yemek masamıza gelmeden önce birçok çevresel etki altında kalmakta. Diğer yandan yetiştiricilerin ekim, sulama, gübreleme gibi işlemleri yaparken en doğru kararları vermeleri oldukça önemlidir. Bu ürünlerin kötü hava koşullarına, yabani hayvanlara, otlara ve böceklere karşı zaman kaybetmeden korunması gerekiyor. Tarladaki ürünlerin her gün takibi ve kontrolü sayesinde kritik sağlık problemlerinin önüne geçilebilir.
Görüldüğü gibi nanoteknolojinin hayatımıza kazandıracağı çok sayıda nimet bulunuyor. Bunların hepsinin kısa sürede gerçekleşmesini elbette bekleyemeyiz. Diğer yandan geliştirme işlemci süresince çalışmaların iyi biçimde kontrol edilmesi ve adımların planlı şekilde atılması şart. Ünlü bilim kurgu yazarı Michael Crichton ‘ın Prey (Türkçe sürümündeki adı Av) adlı romanındaki ana tema nanoteknoloji. Kitapta nanoteknolojinin geliştirilmesi sonucunda yaşanabilecek aksilikler kaleme alınmış ve kontrol dışına çıkan çalışmalar sonucunda robotların hızla çoğalarak insanlığa karşı bir tehdit oluşturabileceği anlatılıyor.
Tarım ürünlerimiz yemek masamıza gelmeden önce birçok çevresel etki altında kalmakta. Diğer yandan yetiştiricilerin ekim, sulama, gübreleme gibi işlemleri yaparken en doğru kararları vermeleri oldukça önemlidir. Bu ürünlerin kötü hava koşullarına, yabani hayvanlara, otlara ve böceklere karşı zaman kaybetmeden korunması gerekiyor. Tarladaki ürünlerin her gün takibi ve kontrolü sayesinde kritik sağlık problemlerinin önüne geçilebilir. Görüldüğü gibi nanoteknolojinin hayatımıza kazandıracağı çok sayıda nimet bulunuyor. Bunların hepsinin kısa sürede gerçekleşmesini elbette bekleyemeyiz. Diğer yandan geliştirme işlemci süresince çalışmaların iyi biçimde kontrol edilmesi ve adımların planlı şekilde atılması şart. Ünlü bilim kurgu yazarı Michael Crichton ‘ın Prey (Türkçe sürümündeki adı Av) adlı romanındaki ana tema nanoteknoloji. Kitapta nanoteknolojinin geliştirilmesi sonucunda yaşanabilecek aksilikler kaleme alınmış ve kontrol dışına çıkan çalışmalar sonucunda robotların hızla çoğalarak insanlığa karşı bir tehdit oluşturabileceği anlatılıyor.

İnsanlık tarihi de gelecekte ortaya çıkacak tehlikeleri anlatanlarla dolu. Bu konudaki en çarpıcı örnek Unabomber. Gerçek ismi Theodore Kaczynski olan Unabomber, 17 yıl boyunca üniversitelerde bilgisayar ve genetik konularında araştırma yapan bilim adamlarına öncelikli olmak üzere, çeşitli kişilere bombalı paketler gönderip sonunda teknolojik ilerlemenin insanlığı mahvedeceğini anlatan bir manifestoyu New York Times ve diğer önemli yayın organlarında bomba tehdidi ile yayınlatmış biri. Elbette bu görüşte başka kimselerde var. Ama görünen o ki ilerleme her zaman devam etmekte ve bu böyle sürecektir

NanoSafe Su Deposu Sayesinde Su Kapasitesini Arttırmak:
Suyun ve besinin depolanması için, en etkili toprak katkısı olarak NanoSafe Su Deposu özellikle en belirgin ve faydalı olduğu husus, suyu ve bunun içinde çözünmüş besin maddelerini depolaması ve gerektiğinde bitkiye ve toprağa yeniden verme özelliğine sahip olmasıdır. Bu özelliğini Nanoproofed® AR-GE Laboratuarları yıllardan beri kanıtlamaktadır

Kullanım Alanları:
• Bahçe ve Peyzaj Yapımı
Artmış olan kalite standartlarına uyabilmek için ve kuruluğun getirdiği hasar rizikosunu en aza indirgemek için, git gide daha çok yeşil bitki uzmanı NanoSafe Su Deposu’na başvurmaktadır. Böylece umumi ve özel alanlardaki ormanlık bitkileri, ekinler, v.s. için, emin adımlarla ilerleyebilirsiniz.
• Ekstrem Yerler
Şehir ve cadde alanlarındaki bitkiler özellikle çok yük altında bulunmaktadırlar.
Ekstrem havalandırma şartları ve doğal olmayan ortamlar, bitkilerde çok çabuk bir şekilde, hasarların meydana gelmesine neden olabilir.
NanoSafe Su Deposu işverenler, mimarlar ve uygulayıcılar tarafından, etkinliğinden dolayı takdir edilen , özelikle cadde kenarlarındaki yeşillikler için çok tercih edilen bir ürün olma özelliğindedir.
• Özel Kullanımlar
Yeni ekimdeki klasik kullanımın yanı sıra NanoSafe Su Deposu tamamlayıcı çim düzenleme işi için de kullanılabilir.
Eski ağaçların düzenlenmesi için de NanoSafe Su Deposu çok uygundur. Özel bir mızrakla, kök dibine yerleştirilen NanoSafe Su Deposu aynı yeni yapılan bitki ekim işleminde olduğu gibi, su ikmalini ve arttırılmış kök gelişimini emin bir şekilde oluşmasını sağlar

Kullanma İmkanları:
• Ağaç Ekimi, v.s.
• Şehir içi alanlarda,
• Caddelerin kenarlarındaki yeşilliklerde,
• Eğimli yerlerde ve yamaçlarda,
• Özel bahçelerde,
• Ekstrem yerlerde,
• (Depolarda, ses geçirmez duvarlarda).
• Çim Alanlarında ( düzenlemelerde de).
• Çatı Yeşillendirme İşlerinde,
• Yeniden İmar Edilen Alanlarda,
• Ekinlikler, v.s
• Umuma Açık Yeşillik Alanlarda.
• İlave Uygulamalar,
• Ağaç Düzenlemeleri, v.s.
• Yer Düzenlemelerinde.

NanoSafe Su Deposu İle Sulama İşlemini Azaltmak:
NanoSafe Su Deposu suyu ve içinde çözünmüş olan besinleri depolar ve ihtiyaç halinde bunları toprağa ve bitkiye verir.
NanoSafe Su Deposu ‘nun inanılmaz derecedeki su depolama imkanı ve 4-5 yıl süren uzun etki süresi nedeniyle, git gide daha çok belediyeci ve planlamacı tarafından uygulamaya konulmaktadır.

Etkileme Çeşitliliği:
• Toprakların ve substratların su tutma kapasitesini arttırır,
• Sulama sıklığını azaltır,
• Ağaçların ve ormanlık alanların emin bir şekilde büyümesini sağlar,
• Kuru yerlerde bitkilerin büyümesine imkân sağlar,
• Uzun bir etki süresine sahiptir,
• Çevre dostudur,
• Bitkilerin büyümesini kalıcı olarak aktive eder.

Günümüzde birçok sanayi dalında olduğu gibi gıda sanayinde de nanoteknoloji uygulamalarına başlanmıştır. Nanoteknoloji uygulamaları ile gıda ürünlerinin güvenirliği ve besinsel değeri artırılmaya, tarladan başlayarak ürünlerin izlenebilirliği sağlanmaya çalışılmaktadır. Fonksiyonel gıdaların biyoyararını artırmak için nanoteknolojiden yararlanılarak geliştirilen dağıtım sistemleri üzerine çalışmalar yapılmaktadır

Gıda sistemlerinde, özellikle nutrasetik ve paketleme materyallerinde nanoteknoloji kullanımı ile ürünlerin sağlık yararının artırılması ve tadının iyileştirilmesi, üretim veriminin artırılması ve kontaminasyonun engellenmesi beklenmektedir

Nutrasetik ve fonksiyonel gıda formülasyonlarının hazırlanmasında ve üretim proseslerinde nano-ölçekteki olaylardan yararlanılmaktadır. Nanoteknolojiyi temel alan yeni konsept ile ürünlerin fonksiyonelliği ve fonksiyonel öğelerin vücut içinde gerekli noktalara dağıtımının etkinliği artırılmaktadır (Chen et al. 2006).

Gıda ve tarım endüstrisinde nanoteknoloji uygulamaları
Gıda sanayinde nanoteknoloji uygulamaları başlamakla birlikte diğer sanayi dallarına göre uygulamalar sınırlıdır. Nanoteknolojinin tarım ve gıdaya uygulanması için ilk yol haritası Aralık 2002’de USDA(United States Drug Administration) tarafından hazırlanmıştır (ETC, 2004). Tarım ve gıda sistemlerinde patojen ve kontaminant tayini, pestisitlerin etkinliğinin artırılması, yeni ambalajlama sistemlerinin geliştirilmesi ve fonksiyonel ingrediyentlerin biyoyarının artırılması gibi birçok alanda nanoteknolojiden yararlanılmaya başlanmıştır

Patojen ve kontaminantların belirlenmesi için nanosensörler geliştirilerek üretim, işleme ve nakil aşamalarında gıda güvenliği artırılmaya çalışılmaktadır.

Gıdaların yetiştiği coğrafik bölgeden son ürüne işleninceye kadar geçtiği bütün aşamalara ait kayıtları sağlayabilecek cihazların geliştirilmesi için çalışmalar yapılmakta ve bu sisteme akıllı sistem (smart system) adı verilmektedir

Nano-seviyede aktif ingrediyent içeren pestisitler piyasaya sunulmuştur. Nanoteknoloji ile üretilen pestisitler suda kolay çözüldüğünden daha stabil olmakta ve daha uzun süre etki göstermektedir

Gıdaların ambalajlanması gıda endüstrisinde nanoteknolojinin kullanıldığı bir başka alandır. Akıllı paketler (smart packaging) üzerine çalışmalar yapılmaktadır. Bu paketleme sistemleri, çevresel koşullardaki (sıcaklık ve nem değişiklikleri, vb.) değişikliklere göre kendini ayarlayabilecek ve gıdanın kontamine olması durumunda tüketiciyi uyarabilecektir

Nano-seviyede gıda katkıları üretimine de başlanmıştır. Nano-katkılar daha kolay absorbe edilmekte ve ürünün raf ömrünü artırmaktadır

Nanoteknolojiden fonksiyonel gıda ürünlerinin formülasyonunda yararlanılmaya başlanmıştır. Gıda firmaları vitaminler, antioksidanlar vb. gibi aktif ingrediyentlerin etkinliğini artırmak için nano dağıtım sistemleri (delivery system) üzerinde çalışmaktadır. Nano dağıtım sistemleri ile aktif ingrediyentin kontrolü ve etkinliği artırılmaya çalışılmaktadır

Fonksiyonel gıdalarda nanoteknoloji uygulamaları
Hastalıkları önleyici ve tedavi edici etkileri nedeniyle sağlık yararı olan gıda veya gıda bileşenleri nutrasetikler veya fonksiyonel gıdalar olarak tanımlanmaktadır. Nutrasetikler; izole edilmiş besin öğeleri, besin takviyeleri, tasarlanmış gıdalar, bitkisel ürünler ve işlenmiş ürünleri içermektedir.
Nutrasetiklerin hastalıkları önlemede etkinliği aktif ingrediyentin biyoyararının korunmasına bağlıdır. Besin öğelerinin mide öz suyunda kalma süresinin yetersizliği, bağırsakta düşük geçirgenlik veya çözünürlük, gıda işleme sırasında (ışık, sıcaklık ve pH) veya mide-bağırsak sisteminde (pH ve diğer besin öğeleri) stabiliteyi bozan etkenler nutrasetik molekülünün aktivitesini ve olası sağlık yararını azaltmaktadır. Aktif ingrediyentin organizmadaki fizyolojik hedefe ulaşana kadar ingrediyentin aktif kalması için ingrediyent, sistemde korunan bir yapı içerisinde olmalıdır.

Biyolojik olarak aktif olan ingrediyentin organizma içerisinde hedefe ulaşana kadar yapısal bütünlüğünün sağlanması taşıma sistemi ile sağlanmaktadır. Taşıma sisteminin 3 fonksiyonu vardır:
1)İşleme ve depolama sırasında fonksiyonel ingrediyentin aktifliğini kaybetmemesi için fonksiyonel ingrediyenti kimyasal ve biyolojik parçalanmadan korumak,
2) Fonksiyonel ingrediyenti istenen aktif bölgeye taşımak,
3) Fonksiyonel ingrediyentin salınımını kontrol etmektir

Mikroenkapsülasyon, ilaç ve gıda endüstrisi gibi spesifik alanlarda uygulanmakta olan hızla gelişen bir teknolojidir.

Mikroenkapsulasyon ile, fizyolojik aktiviteye sahip sıvı damlalar, katı partiküller veya gaz materyaller sürekli bir kabuk içinde paketlenerek parçalanmaya karşı korunmakta ve serbest kalma hızı kontrol altına alınmaktadır. Mikroenkapsülasyon prosesi ile nano-ölçekte kapsüller üretilebilmekte ve böylelikle aktif ingrediyentin biyoyararı artırılmaktadır
Taşıma sistemlerinin özellikleri fonksiyel ingrediyentin etkinliğini etkileyen en önemli faktörlerden biridir. Fonksiyonel ingrediyenti enkapsüle etmek için çok sayıda taşıma sistemi geliştirilmiştir. Taşıma sistemi olarak kullanılan kolloidler, emülsiyonlar ve biyopolimerlerin kendilerine has avantaj ve dezavantajları vardır

Miseller
Amfilik yapıdaki moleküller polar çözeltide çözüldüğünde hidrofobik etkileşimler nano-ölçekte yapıların oluşumuna yol açar. Miseller, yüzey aktif maddeler kritik misel konsantrasyon seviyesini aşan konsantrasyonlarda suda çözündüğünde meydana gelen 5-100 nm boyutunda yapılardır ve polar olmayan yapıları enkapsüle etme özellikleri vardır. Kozmetik ve eczalık alanında ise mikroemülsiyonlar antioksidanların enkapsülasyonunda kullanıldığı bilinmektedir. Son yıllarda, mikroemülsiyonların gıda sistemlerinde kullanımı üzerine çalışmalar yapılmaya başlanmıştır. Su veya yağ fazında çözünürlüğü düşük olan komponentlerin çözünürlüğünün artırılmasında mikroemülsiyonlardan yararlanılmaktadır. Fitosterol, likopen ve limonen gibi fonksiyonel ingrediyentlerin enkapsülasyonu gerçekleştirilmiştir.

Lipozomlar
Fosfolipidler suda dağıtıldığında, kendiliğinden oluşan küre şeklindeki kabarcıklara lipozom adı verilir. Lipozomların farklı materyalleri kapsüle etme yetenekleri ve lipozom teknolojisindeki gelişmeler, kısımlara ayrılmış sistemlerde aktif ajanların içeri alınmasında lipozomların kullanımlarında artışa yol açmıştır. Lipozomal taşıma sistemi (LDS) olarak adlandırılmakta olan bu sistemler son on yılda dikkate değer ilerleme göstermiştir. Gıda ve beslenme endüstrisinde, lipozomlar enzim, vitamin ve antioksidanların stabilitesini artırmak için kullanılmaktadırlar. Lipozomların hidrofilik ve hidrofobik molekülleri tutma yetenekleri tarım ve beslenme endüstrisinde taşıma sistemi olarak yararlanılmalarına yol açmıştır. Lipozomların kullanımları iki yönde yoğunlaşmıştır: 1) sağlık yararı olan komponentleri sistem içine almak 2) Gıda bileşenlerini kapsüle etmek suretiyle gıdaların biyolojik yararlılıklarını dolayısıyla besinsel özelliklerini artırmak.
Lipozomlar kinetik özelliklerde de değişimler sağlamaktadır. Bu özelliklerin bazıları tadın stabilize edilmesi, ingrediyentlerin biyoyararının artırılması ve depolama esnasında stabilitenin artırılması üzerine yoğunlaşmıştır.

Nanoemülsiyonlar
Nano boyutta damlacıklar (50-200 nm) içeren emülsiyonlardır. Nanoemülsiyonlar, yüksek basınçlı homojenizatörler veya membranlar ile hazırlanmaktadır. Nanoemülsiyonların hazırlanmasında yüzey aktif madde seçimi önemlidir. Nanoemülsiyonlar ilaç taşıma sistemi, kişisel bakım ve kozmetik ürünleri gibi birçok alanda kullanılmaktadır.

Biyopolimerik Nanopartiküller
Doğal ve sentetik polimerler enkapsülasyonda kullanılmaktadır. Nanopartiküller ile enkapsülasyon geleneksel enkapsülasyon yöntemlerine göre daha üstün özelliklere sahiptir. Nanopartiküller küçük olduğundan aktif ingrediyent direkt olarak dolaşım sistemine geçmektedir. Ko-şelat şeklinde ifade edilen ve şelat yapısındaki maddeler de biyoaktif komponentlerin enkapsülasyonunda kullanılmaktadır. Ko-şelatların dağıtım sistemi olarak kullanılması ile aktif ingrediyent hedef hücreye taşınmaktadır. Ko-şelatların çevresel etkilere karşı dirençli olması midede parçalanmayı engellemektedir.

Nanoteknoloji ile Üretilmiş Ürünler
Nanoteknoloji ile üretilmiş birçok ürün piyasaya sunulmuştur. Aquanova AG firması tarafından misellerin taşıyıcı sistem olarak kullanıldığı Novasol adı verilen ek besin tabletleri geliştirilmiştir. Schemen Ind. tarafından misellerin sıvı taşıyıcı görevini gördüğü kolesterolü düşüren kanola yağıüretilmiştir. Pharmanex firması tarafından yaşlanmayı geciktirici LifePak adı verilen besin tableti geliştirilmiştir. Çinde Nanotea adı verilen çay üretilmiştir ve Nanotea ile selenyum alımının 10 kat artırıldığı ifade edilmektedir (nanotechproject.org).

Sonuç
Gıda ve tarım endüstrisinde, fonksiyonel gıda üretiminde nanoteknolojiden yararlanılarak ürünlerin özellikleri iyileştirmeye ve yeni ürünler geliştirilmeye çalışılmaktadır. Nanoteknoloji ile üretilen ürünler piyasaya sunulmakla birlikte çalışmaların çoğu laboratuar aşamasındadır. Önümüzdeki 10-15 yıl içinde laboratuar ölçeğinde yapılan çalışmaların ticari ürüne dönüşebileceği tahmin edilebilmektedir.

Bazı Ülkelerde Nanoteknolojiye Yönelik Araştırma ve Uygulamalar

RUSYA da Nanoteknoloji Uygulamaları
1-Boyutları atom ve moleküllerle kaşılaştırılabilecek ölçüde elektronik devrelerin yapımı.

2-Bir molekül büyüklüğünde nanoaletlerin, nano robotların geliştirilmesi,

3- Tuğla ve briket örerek bir binanın yapımına benzer şekilde atom ve molekülleri tek, tek yakalayarak çeşitli maddelerin sentezlenmesi.
Bu iki şekilde yapılmaktadır:
a) Mevcut bir maddenin yapısında atomların düzenini değiştirmek. Karbon yapısını değiştirerek elmas üretmek bu uygulamaya iyi bir örnektir.b)Küçük moleküllerden büyük molekülleri sentezleme, buna su ve karbondioksitten bitkiler gibi şeker ve nişastayı sentezlemek örnek gösterilebilir.

4-Yakın gelecekte nanoteknoloji akıllı devrelerin yapımında da uygulama bulacak. Bugün litografik örneklere uygun yarı iletkenler içine sedimente (dote) edilerek kullanımının sınırları zorlanmaktadır.
Teknolojinin bugünkü durumunda sadece iletkenlerin ve elementlerin düzlemsel yapıda fotolitografik yerleştirilmesi mümkün olmaktadır. Bu şekilde büyük ümitler bağlandığı gibi nöronların duyarlığı yakalanamaz.
Bu ise bağlantı şeması teknolojisinin çağdaş çözümünü engeller.

Aktif nanoteknoloji metotları ile transistor ve diyotların aktif elementleri bir molekül büyüklüğünde üretilebilir ve üç boyutluluk da kazandırılabilir. Endüstriyel ölçekte atom montajı için mikro elektronik bir branş olabilir.
Nano alet terimi ile insan yaşamı değişecektir. Bunun anahtarı ise kendileri üretim yapabilen moleküller olacaktır. Bu moleküller atomları kullanarak kendilerine benzer molekülleri de yapabilecektir.
Nano aletlerin gelişiminde basit bir öngörü atomlardan moleküllerin kendi kendini üretmesi mümkün olmasa bile bazı moleküller akustik ve elektromanyetik sinyallerle başka molekülleri başka bir işe sevk edecek şekilde davranış göstermektedir.

Halen fantastik nano computerler yoktur.
Rusya’da sadece bugünkü yapıda değil, nörolojik yapıda da olabilen çok hızlı bilgisayarların üretimine,-Opto elektronikle yüksek bant genişliğinde foto alıcıların yapımına,-Kimya endüstrisinde radikal değişiklik yapacak nonoteknolojik elektronik üretim mümkün olacaktır. Başlıca laboratuvarlarda oldukça ileri mesafe alınmıştır
Endüstride alışılan üretim teknikleri yerine molekül robotları ile atom ve moleküllerden kopyalama aletleri ile sentezlenecektir. 21. YY başında bu alanda her tür maddenin sentezlendiği önemli başarı sağlanabilecektir.-Tarımda bitki ve hayvanlar gibi yiyecek üreten doğal makineler, yani moleküler robotlar geliştirilip kullanılacaktır. Yaşayan organlardaki gibi, ama çok kısa sürede ve etkili şekilde üretilecektir. Bu tür tarım doğa koşullarına bağımlı olmayacak ve büyük bir fiziksel iş istemeyecektir. Yiyecek sorununu da kökünden çözecektir. Bu tür üretimler 21.YY ortalarında gerçekleşecektir.

21. YY başına kadar iki boyutlu elektronik devre yerine hacimsel devreler yapılacaktır. PC lerin çalışma frekansı teraherz büyüklüğüne ulaşacaktır. Nöron benzeri protein molekülleri ile PC hafızaları Terabite (TB) ulaşacaktır.
Ekolojide 21.YY ın ortasında insanların aktifliği ile zararlı maddelerin oluşumu önlenmiş olacaktır. Moleküler hijyen robotları geliştirilecektir. Atıklar bir başka maddenin üretilmesi için çıkış maddesi olarak kullanılırken, bir yandan da tarımsal üretimde nanoteknolojik tekniklerle atık üretilmesi önlenecektir.
Tıpta 21.YY ilk yarısında moleküler doktor robotlar geliştirilecektir. İnsan organında yaşayan bu robotlar organın zarar görmesini önleyecek veya gördüğü zararı tamir edecek
Biyolojide 21.YY ortasında insan organı içinde doğrudan zarar gören veya ölen organın atomlarından tekrar sentezini sağlayacaktır. Yeni tip biyo robotlar geliştirilecektir.

Polonya’da Nanoteknoloji Çalışmaları
Nanokristal tozlar,
Metallerden nano maddeler ve nano maddelerin elektronikte kullanılması,-Organik nano maddelerin sentezi, Yumuşak , manyetik nano maddeler,-Şarj edilebilir Lityum pil ve aküler üretimi için seramik nanomaddeler sentezi,- Polimer-yapı ve yüzey-hacim özelliğinden nano bağlantı araçlar yapımı,

ÇEK Cumhuriyetinde Nanoteknoloji:
Yeni teknoloji ve yoğun madde nanomaddeler,
Moleküler biyofizik ve nükleik asitler, proteinler ve porfirinler araştırılıken, bir yandan da yarı iletkenler manyetooptik çalışmalar yapılıyor.
Nanokompozitler ve mağnezyum alaşımları,
Nanokristal tozlar,
İnce tabaka ve metal kaplama,
Makro molekül fiziği ve plazma polimerleri, yüzey değiştirme, plazma polimer matrikslerde yarı iletken ve metaller, nano kompozit maddeler üretimi,
Fizikokimya enstitüsünde cam üzerindeCDSe nanokristalleri çöktürme, CsCl matrikste CsPbCl ve InAs nanokristalleri araştırılıyor.Yeni bilgisayar malzeme ve araçları üzerinde çalışma,
Blok copolimer mişeller,
Nano kaplama yüzeyler ve yarı iletken nano yapılar,
Fulleron ve nanotüp üretimi,
NMR spektroskopisi ile organik, biyoorganik molekküller ve moleküler modellerin incelenmesi,
Nükleik asitler, proteinler, polimerlerin yapıları ve tayini, süper manyetik toz nanoparçacıklar
Akıllı moleküller ve yapılar,
Nanometrik boyutta ince yüzey kaplamaları,fonksiyon derecelendirme araçları,nano yapılar,yapısal seramikler,gelişmiş teknolojik işlemler, kesit yerlerinin dayanıklılığı,
Nano benzerlik ölçümleri,
Silisyum üzerinde halogram oluşumu,
AB 6. Çerçeve Programı Nanoteknoloji araştırmaları.

zirai.org

(Visited 1 times, 1 visits today)

ilgili konular

Leave a Comment