Page 8 - BİOMEDYA SAYI 06

08

BIYOSENSÖR TEKNOLOJISI

Asiye EFE 1 Biyosensörler, biyoreseptör ve çevirici esinlenerek çeşitli patlayıcı ve zehirli
Yrd. Doç. Dr. Emir Alper TÜRKOĞLU 2 gibi iki elemanın bir araya gelmesiyle • Biyomedikal gazların tespitinde kullanılmak
1 Ağrı İbrahim Çeçen Üniversitesi Fen oluşmuş yapılardır. Biyoreseptör • Süreç kontrolü amacıyla tasarlanan sensörler de
• Ziraat
• Veterinerlik
Bilimleri Enstitüsü Biyokimya ABD substrat, eşlenik DNA ve antijen gibi Biyosensörlerin • Biyoteşhis mevcuttur. ‘Elektronik burun’ olarak
uygulama
• Askeri uygulamalar
2 Ağrı İbrahim Çeçen Üniversitesi, analitleri tanıyan immobilize olmuş alanları • Çevre uygulamaları adlandırılan bu analitik cihazlara
• Endüstriyel atıksu
kontrolü
Eczacılık Fakültesi, duyarlı biyolojik yapılardır. Çeviriciler • Tıp ulaşan koku sinyalleri, sensör
• Gıda sanayi
Farmasötik Teknoloji Bölümü ise biyoreseptörler ile analitler • Biyolojik savaş kontrolü elemanlarında çeşitli değişimler
arasında gerçekleşen etkileşimlerden meydana getirir ve bu değişimler
kaynaklanan biyokimyasal sinyalleri ayrı bir sinyale dönüşür. Kokusunu
dönüştüren elemanlardır. Üretilen Şekil 3. Biyosensörlerin kullanıldığı algılayamadığımız karbonmonoksit
sinyalin yoğunluğu direk veya aksine çeşitli alanlar gazını (CO) bu sistemlerle algılamak
analitin derişimiyle orantılıdır (Şekil 1). mümkündür. Çeşitli polimerik ve metal
oksit yapılar kullanarak ilk elektronik
burun sistemleri üretilmiştir. İlerleyen
İnsan sağlığı ve Biyosensörler yıllarda akıllı nanomalzemelerin
çevre açısından, Örnek Biyoreseptör Çevirici Elektronik Veri İşleme elektronik burun elemanları olarak
kullanılması ve daha etkin bir çalışma
çevrede ve besinlerde Enzimler sağlanması beklenmektedir.
bulunan çeşitli Nükleik asitler Optik elemanlar Ülkemizde Bilkent Üniversitesi'nde
toksinler kimyasal Mikroorganizmalar Elektrotlar Güçlendirici bulunan Ulusal Nanoteknoloji
Araştırma Merkezi (UNAM) bünyesinde,
bileşikler ve patojenler Antikorlar Piezoelektrik kristaller Mikroelektronik insan burnundan esinlenerek nano
Transistörler
Hücreler
gibi kirleticilerin Dokular malzemelerden üretilmiş ve farklı
alanlarda kullanılmaya aday elektronik
saptanması ve Yapay reseptörler burunlar tasarlanmaya başlamıştır.
görüntülenmesi büyük
önem taşımaktadır. Birçok memeli hayvandaki
bıyıklardan esinlenerek üretilen ve
Şekil 1. Biyosensörlerin genel çalışma Doğadan esinlenme
mekanizması Sensörlerle ilgilenen bilim insanlarının çevre uygulamalarında kullanılan
en çok dikkatini çeken hayvanlardan nanoteknolojik sensörler de mevcuttur.
Çeşitli ölçüm temellerine ve biri parlak kınkanatlı familyasından Çoğu hayvanda hava akımına karşı
dönüştürücü esaslarına göre mücevher böceğidir. Diğer adı duyarlılık gözlenir ve sahip oldukları
Kara yangın olan bu böcekler çok
bıyıklar sayesinde karanlık bir ortamda
Günümüzde bu kirleticilerin biyosensörler Şekil 2’deki gibi uzak mesafelerden (kilometrelerce herhangi bir yere çarpmadan hareket
saptanmasını sağlayan analitik sınıflandırılabilir. Genel hatlarıyla uzaktan) yangını algılayabilmektedir. edebilirler. Yapılan son çalışmalarda
teknikler hali hazırda mevcuttur. dönüştürücülerine göre yapılan Bu böceklerin yangını algılayabilmesi, hayvan bıyığından esinlenerek ince
Ancak söz konusu bu teknikler zaman sınıflandırmada biyosensörler dört karın bölgelerinde bulunan ve her biri gümüş filmlerle kaplı nanotüplerden
alıcı, pahalı ve bu tekniklerle ilgili sınıf, biyoreseptörde kullanılan yaklaşık 15 mikrometre boyutunda sensörler üretilmiştir. Sonuç olarak
eğitim almış personele ihtiyaç vardır. biyomolekül türüne göre yapılan olan özel kızılötesi sensörler sayesinde biyosensörler bazı temeller üzerine
Bunun yanı sıra bu tekniklerle çevre sınıflandırmada ise beş farklı sınıfa olur. Yangın ısısını algılamayı tasarlanmış sistemlerdir. Son birkaç
ve besinlerdeki kirleticilerin sürekli ayrılırlar. sağlayan bu sensörler, 50-500 duyu on yıldır biyosensörlerin geliştirilmesi
izlenmesi mümkün değildir. İyi bir sinirinden oluşur. Bonn Üniversitesi
görüntüleme sağlamak için duyarlı, (Almanya)’nden araştırmacıların üzerine birçok çalışma yapılmasına
hızlı, basit, maliyeti düşük ve taşınabilir yaptığı matematiksel modellemeler rağmen, halen daha gelişmiş ve
yöntemlere ihtiyaç duyulmaktadır. • Elektrokimyasal esaslı böceklerdeki algılayıcıların güvenilir aletlerin yapımı konusunda
• Optik esaslı
Biyosensörler yukarıda sözü edilen Dönüştürücülerin türüne göre • Piezoelektrik esaslı hassasiyetini göstermiştir. engeller vardır. Biyosensör disipiniyle
• Kalorimetri esaslı
pozitif özelliklere sahiptir ve bu yüzden ortak çalışan bilim dallarının gelişmesi,
çevre ve besinlerin görüntülenmesinde • Enzim temelli Bir diğer ‘yangın sensörü’ biyosensörlerin de gelişimini
idealdir. Biyosensörler diğer bir ifadeyle Biyoreseptörde kullanılan • Doku temelli çalışmalarından biri de ‘OLE’ sağlayacaktır.
• DNA temelli
biyobileşen türüne göre
• Antikor / Antijen temelli
biyolojik sistemler ile kombine edilmiş • Tam hücre temelli adında üretilen robotlardır. Bu
sistemlerdir. robotlar arazi şartlarında saatte Kaynaklar
20 km hızla ilerleyebilip alevleri Türkoğlu, E.A., Hacettepe Üniversitesi Fen
İlk biyosensör 1962 yılında Clark ve Şekil 2. Biyosensörlerin sınıflandırılması algılayabilmekte ve yangını ilerlemeden Bilimleri Enstitüsü, Doktora Tezi, 2014.
Lyons tarafından ortaya atılmıştır. söndürebilmektedirler. 1300 °C Türkoğlu, E.A., Yavuz, H., Uzun, L., Akgöl, S.,
Araştırmacılar diyaliz membran Biyosensörler günlük yaşamda sıcaklığa dayanabilen ve olası bir Denizli, A., Artificial Cells, Nanomedicine, and
kullanılmış oksijen elektrotuyla glukoz kendilerine birçok disiplinde kullanım tehlikeli durumda toplanabilecek Biotechnology, 2013, 41, 213-221.
düzeyini ölçmüşlerdir. Her ne kadar alanı bulmaktadır. Sağlık sektöründen şekilde tasarlanan robotlar alevlerle Aykut, U., Temiz, H., Gıda Teknolojileri Elektronik
biyosensörler 1962 yılında bilim endüstriye, askeri uygulamalardan karşılaştıklarında su ile alevleri Dergisi, 2006, 3, 51-59.
dünyasına duyurulmuş olsa da 1962 biyolojik savaş ajanlarının tespitine söndürmeye çalışır ancak söndürmede Kökbaş, U., Kayrın L., Tuli, A., Archieves Medical
yılının öncesinde biyosensörlerin kadar çeşitli alanlarda kullanılan yetersiz kalırsa itfaiyeye haber Review Journal, 2013, 22, 499-513.
icadını destekleyen ve sonrasında biyosensörlerin tüm uygulama alanları verebilirler. Bilgici, Z., Bilim ve Teknik Dergisi, 2014, 559,
gelişimi ve geliştirilmesine katkı için Şekil 3’ü inceleyebilirsiniz. 26-29.
sağlayacak birçok çalışma yapılmıştır. Memelilerin koku alma sistemlerinden