Biomedya - Biyoteknoloji & Yaşam Bilimleri

Feyza ÇETİNKOL

İşitme kaybının yaygın bir nedeni, kulaktaki kıl hücrelerinden beyne sinyal ileten spinal ganglion nöronları (SGN) adı verilen özel hücrelerden kaynaklanır. Bu durumlarda, işitmeyi yeniden sağlamak için en iyi seçeneğimiz, iç kulakta SGN’yi yeniden oluşturmaktır. Bununla birlikte, sinir hücrelerinin nasıl ve nerede büyüdüğünü kontrol etmek herkesin bildiği gibi zordur. Neyse ki, güzel mavi morfo kelebeği sayesinde işitme cihazlarına olan bağımlılığımız yakında sona erebilir.

Sinir hücreleri bir yüzeyde büyüdüğünde, tümsekler ve oluklar gibi fiziksel özelliklere tepki verirler. Ayrıca komşu sinir hücreleriyle elektrik sinyalleri yoluyla iletişim kurarlar. Bu nedenle, sinir hücreleri için iyi bir büyüme yüzeyi topolojik ipuçları sağlamalı ve elektriksel olarak iletken olmalıdır.

Mavi morfo kelebeğinin kanadı paralel sırtlardan oluşan girift bir yapıya sahiptir. Bu çıkıntıların hücre büyümesi için mükemmel şablonlar olduğu ortaya çıktı.

Esnek ancak hafif sırtlara sahip eşdeğer bir yüzey tasarlamak günümüz teknolojisi ile mümkün değildir. Öte yandan bir kelebek kanadını biyouyumlu hale getirmek mümkündür. Bilim insanlarına doğrudan kelebek kanatlarında hücre yetiştirmeyi düşünmeleri için ilham veren şey buydu.

2019 yılında, mavi morfo karbon nanotüp kompozitleri üzerine monte edilen kalp dokusunun, atma kabiliyetini geri kazandığı gösterildi. Bu durumda, elastik kompozit kanat, kalp hücrelerinin döngüsel kasılmalarını taklit etti ve renkleri değiştirdi. Sadece renk değişikliklerini gözlemleyerek hücrelerin beklendiği gibi davranıp davranmadığını değerlendirebilirler.

Uzun olan sinir hücreleri için kanattaki paralel çıkıntılar da nöronları uçtan uca hizalayıp tek yönde büyümelerini sağlayabilir mi? Ekibin bulmaya çalıştığı şey buydu, çünkü işitsel sinir hücrelerinin yönlü kontrollü rejenerasyonu, işitmeyi geri kazandırmak için kritik öneme sahipti.

Üniversite araştırmacılarını ve cerrahları içeren ortak bir çabayla, iletken hale getirmek için mavi bir morfo kelebeğin kanadına ince bir süper hizalanmış karbon nanotüp tabakası aktardılar. İletken kompozit kanat, büyüdükçe sinir hücrelerini yönlendirmede mükemmel olmakla kalmadı, sinir hücrelerinin elektrik sinyallerini ilettiği yer olan nöronal bağlantıların olgunlaşmasını da kolaylaştırdı.

Mavi morfo kelebeğin kanatlarının damarlarının ve ayrıntılarının yakından görünümü

İlginç bir şekilde, sinir hücreleri hem düz kelebek kanadında hem de hizalanmış karbon nanotüplerde büyür.  Bununla birlikte, yalnızca ikisi birleştiğinde hücreler belirli bir yönde büyür ve nöronal bağlantılar olgunlaşır. Süper hizalanmış karbon nanotüpler, uçtan uca birbirine bağlı tek tek nanotüpler olmaları bakımından özeldir.

Bu, bu malzemenin bir tabakasını bir yön boyunca (nanotüplerin hizalandığı yön boyunca) son derece iletken yapar. Bu hizalanmış nanotüpler kelebek kanatlarına aktarıldığında, kompozit, nanotüpler sayesinde kanatlar boyunca yüksek iletkenlik kazanırken, alttaki kanadın paralel sırtlarını korur. Ayrıca, son derece ince ve hafif olduklarından kanat yapısına neredeyse hiç ağırlık katmazlar.

Sinir hücreleri, çevreyi araştıran, büyümenin yönünü belirleyen ve sinir lifinin bu yönde uzamasına rehberlik eden protein destekli bir yapı olan “büyüme konisi” olarak adlandırılan şeye sahiptir. Kompozit kanatta büyüyen sinir hücreleri durumunda, büyüme konilerinin oluklar boyunca hizalandığı ortaya çıktı.

Sinir hücrelerinin kelebeğin kanatlarında olduğu gibi büyüdüğü gerçeği göz önüne alındığında, bu olukların sinir hücrelerinin büyüdükçe kolayca algıladığı ve tepki verdiği özellikler olduğunu gösterir. Hizalanmış karbon nanotüplerle bile, kompozit yüzey çıkıntılı kelebek kanadı yapısını korudu. Sinir hücreleri, tıpkı modifiye edilmemiş kelebek kanadında olduğu gibi, kompozit kanat yüzeyindeki oyukları algılayabilir ve içlerine doğru yönelebilir.

Daha da önemlisi, sinir hücrelerinin çevreyi araştırması için antenler olan büyüme konisi filopodia, kompozit kanatta büyüyen sinir hücreleri için çok daha uzundu. Bu önemlidir, çünkü daha uzun filopodia, sinir hücreleri arasındaki gelişmiş iletişimin bir işaretidir.

Ayrıca, sinaps olarak da adlandırılan nöronal bağlantıların yoğunluğu çok daha yüksekti. Sırtlardaki oryantasyon, uzun filopodia ve yüksek sinaps yoğunluğu, sinir hücrelerinin iletken kelebek kanatlarında kontrol edilebilir bir şekilde kültürlenebileceğini açıkça göstermektedir.

Bu sonuçlar umut verici olsa da, bu çalışmada kullanılan SGN farelerden elde edilmiştir. Bu nedenle, insanlar için bu yaklaşıma dayalı herhangi bir işitme onarıcı tedavi hala yıllar uzakta.

Materyal açısından bakıldığında, mavi morfo kelebek kanadının yapısı, günümüzde mevcut olan herhangi bir mikrofabrikasyon sürecinden onlarca yıl ileridedir. Bu nedenle, bu çalışma, doğada olası görünmeyen kaynaklardan ilham almanın nasıl inanılmaz sonuçlar doğurabileceğinin klasik bir örneğidir.

Kaynak:bizsiziz.com