Biyolojik Terör Saldırılarına Karşı Yeni Yöntem
Minik plastik baskılar ve biyolojik moleküllerin taklitleri, diğer uygulamalarının yanı sıra ilaç geliştirilmesi, biyoterör saldırılarına karşı uyarı ve çevreden zehirli maddelerin uzaklaştırılması alanındaki çalışmaları hızlandırmıştır.
Otuz yıl önce Mosbach ve arkadaşları İsveç, Lund Üniversitesinde nanometre ölçeğindeki yapıları yakalamak için bir tür “balık ağları” geliştirdiler. Geliştirilen bu ağlar önce hücreleri, sonra enzim gibi daha küçük biyolojik yapıları yakalayabiliyordu. Bu tuzaklar uygun koşullar altında canlı organizmanın dışında da aylarca işlevlerini sürdürebiliyorlardı. Bu yaklaşım birçok uygulama için oldukça çekiciydi. Örneğin, Escherichia coli hücrelerini içeren plastik ağlar bugün çok sayıda ilacın hazırlanmasında önemli bir girdi olan aspartik asit üretiminde kullanılmaktadır. Gıda endüstrisinde, özel bir enzim bulunduran plastik, glukozu daha tatlı olan fruktoza dönüştürmektedir. Bu tuzaklar için olası uygulamalar, tıp dahil, giderek artmaktadır. Özellikle, ağlarda tutulan hücreler, şeker hastaları için insülin üretiminde gerekli olan ölü ya da kusurlu hücrelerle değiştirilebilir. Ancak, plastik ağ bu yeni teknolojilerin sadece ilk aşamasıydı. Bugün dünya çapında 1000’den fazla araştırmacı Mosbach’ın öncülüğünü yaptığı bir teknolojinin, moleküler baskılama ve uygulamaları üzerinde çalışmaktalar. Bu teknoloji günümüzde mantar zehirleri ve aflatoksinler gibi zararlı maddelerin uzaklaştırılması amacıyla gıda endüstrisinde uygulama olanağı bulmuştur. Tıp alanında da, ilaç geliştirme sürecinin ilk aşamalarını hızlandıracak (maliyeti aşağı çekecek), ilaç saflaştırılması için kullanılacak yeni yöntemler ortaya çıkmaya başlamıştır. Ayrıca tıbbi teşhis ve tedavi araçlarının gelişimine de önemli katkılar söz konusudur.
Kaçak araştırmalar...
Enzim ve hücrelerin immobilizasyonu çalışılırken orijinal “balık ağı” teknolojisini kullanıp, ağı ilgilenilen molekülün kendisinin etrafında oluşturup daha sonra yapıdan söküp ağda kalıcı “moleküler oyuklar” ya da “boşluklar” oluşturulsa ne olur diye bir düşünce ortaya çıktı. Bu “baskılar” acaba bu boşluklarda aynı tür molekülleri yakalayabilirler miydi? Eğer öyleyse baskılar, sadece uygun geometrik şekil ve kimyasal gruba sahip olanlar boşluklara yerleşebileceği için, belirli bileşikleri karışımlarından ayırmak için kullanılabilirlerdi. 20 yıldan daha fazla süre bu ikinci teknolojinin geliştirilmesi için çalışmalar yürütüldü. Bu çalışmalar “kaçak araştırmalar” olarak adlandırıldı çünkü başlangıçta herhangi bir bütçesi olmaksızın bu fikirler doğrulanmak zorundaydı. Bu süre içerisinde, potansiyel finansörler çalışmaları gerçekten çok uzak ve çok hayali olarak değerlendiriyorlardı. Yaklaşık olarak 20 yıl, bütçe olmaksızın moleküllerin plastik baskıları oluşturulmaya çalışıldı. Aynı zamanda yöntemin basit olması da başarıldı; yüzlerce, binlerce baskılanmış küre ya da ince film şeklindeki yapıların hazırlanması sadece birkaç gün alıyordu.
Peki bu baskılanmış yapılar nasıl hazırlanıyor? İlk önce, ilgilenilen molekül- kalıp- seçilen plastiğin yapı taşları ile karıştırılır. Bu birimler, yani monomerler, her bir kalıbın etrafında plastik bir ağ oluşturur. Çözücü daha sonra kalıbı çözer ve geride orijinal biyomoleküle uygun yük dağılımına ve “hafızaya” sahip plastik kaplı boşluklar kalır. Plastik baskılar, yani moleküler baskılanmış polimerler- bazı ilgi çekici özelliklere sahiptirler. Hazırlanmaları için nispeten az zaman gerektirdiklerinden ve plastik monomerler ucuz olduklarından maliyetleri düşüktür ve sert koşullarda bile uzun süre kararlı kalabilmektedirler. Bazı yapılar birkaç yıl süreyle işlevini koruyabilmektedir. Moleküler baskılanmış polimerlerin çok sayıdaki muhtemel kullanım alanından birisi de kandan istenmeyen maddelerin uzaklaştırılmasıdır. Sorun olan maddelerin baskıları tüplere doldurulmuş plastik üzerine işlenir. Sözgelimi böbrek hastasının kanı vücut dışına alınıp bir kolondan geçirilerek zararlı maddelerden arındırılabilmektedir. Hastanın kanı kolondan geçerken, kolondaki küreler seçilen maddeyi tutacak ve temizlenen kan tekrar hastaya geri verilecektir. Bu tür bir tedavi teorik olarak sürekli tekrarlanan hemodiyalize gereksinimi azaltacaktır. İstenmeyen maddeyle dolan kolon daha sonra yenisiyle değiştirilebilir. Baskılanmış araçlar istenmeyen maddelerin, sindirim sistemi gibi, vücudun diğer bölgelerinden uzaklaştırılmasında da kullanılabilirler.
Yazının devamı Popüler Bilim Dergisi’nde…