Nanoteknoloji Alanındaki Gelişmeler ve Nanoparçacık Kirliliği
Atom Ölçeğinde Mühendislik Çevreyi ve Canlıları Nasıl Etkiliyor
Nanoteknoloji alanındaki gelişmeler sayesinde güneş kremlerinden kozmetik ürünlerine, araç yakıtlarından yazıcılarda kullanılan mürekkeplere kadar, yapısında nanoparçacık olan birçok ürün hayatımıza girdi. Kullanıldıkları malzemelere üstün özellikler kazandıran nanoteknoloji ürünlerinin çevreyi ve canlıları nasıl etkilediği sorusu ise cevap bekliyor.
Nanoparçacıklarm kullanıldığı ticari ürünlerin kullanımı son yıllarda küresel ölçekte yaygınlaştı. Ancak sahip oldukları benzersiz özelliklerin sebebi olan boyutları, nanoparçacıklarm canlılarla etkileşiminin sonuçlarının nasıl olacağı konusundaki endişeleri artırıyor. Çünkü bu maddeler bulundukları ortamdan filtre edilerek ayrılamayacak kadar küçükler, bu nedenle hücrelere daha kolay nüfuz edebiliyorlar.
Havada bulunan ve kirliliğe sebep olan parçacıkların boyutları ve kimyasal yapıları farklı olabilir. Bu kirleticilerin görece büyük olanları doğal savunma mekanizmalarıyla, örneğin öksürük ya da hapşırma yoluyla vücuttan atılırken özellikle 2,5 mikrometreden küçük olan parçacıklar alman nefesle akciğerlere kadar ulaşabilir. Böyle maddelerin sebep olduğu ve parçacık kirliliği adı verilen bu durum çeşitli sağlık sorunlarına, örneğin solunum problemlerine, kalp hastalıklarına, akciğerde iltihaplanma ve işlev bozukluğu problemlerine neden olabilir.
Parçacık kirliliğine yol açan bu kirleticilerin yanı sıra havadaki nano büyüklükteki parçacıkların, vücudun kendi dokularına karşı savunma mekanizması geliştirmesiyle ortaya çıkan otoimmün hastalıklar (örneğin romatoid artrit) ile bağlantılı olduğunu gösteren araştırmalar var. Farklı boyutlardaki amorf karbon, silisyum dioksit ve karbon na-notüp parçacıklar ile yapılan çalışmada, bu maddelerin belirli bir protein molekülünün yapısında neden olduğu değişiklik sonucu oluşan yeni proteinin otoimmün hastalıkların gelişmesine yol açtığı gösterildi. Bu sonuçlar nanoteknoloji ürünlerinin hava kalitesinin belirlenmesinde küresel ölçekte sağlık problemlerine neden olan yeni bir kirletici türü olarak dikkate alınması gerektiği görüşünü destekliyor.
Metal ve metal oksit nanoparçacıklarm serbest radikal adı verilen, tepkimeye girmeye hayli istekli oksijen bileşiklerinin oluşmasına neden olduğu ve serbest radikallere karşı vücudun kendini korumakta kullandığı antioksidanların işlevini engellediği biliniyor. Serbest radikaller DNA hasarına dolayısıyla mutasyona ve kanser riskinde artışa neden olabilir. ACS Nano dergisinde yayımlanan araştırmada gümüş, demir oksit, çinko oksit, seryum oksit ve silisyum dioksit nanoparçacıklarm, farklı iki hücre türü üzerindeki zehirlilik etkisi incelendi ve çinko oksit ve gümüş nanoparçacıklarm her iki hücre grubu örneğinde de önemli miktarda DNA hasarına yol açtığı belirlendi. Daha önce nano boyuttaki malzemelerin zehirliliği incelenirken araştırmacılar daha çok hücre üzerindeki öldürücü etkiye odaklanmıştı. Ancak DNA hasarları hücrenin doğrudan ölümüne neden olmasa da genetik materyal üzerindeki zararlı etkilerinin kanser, mutas-yon ve doğuştan gelen gelişim problemleri benzeri sonuçları olabilir.
Mikrop öldürücü özelliği nedeniyle gümüş na-noparçacıklar giysilerde, oyuncaklarda, yiyecek ambalajlarında sıkça kullanılıyor. Çinko oksit ise morötesi dalga boyundaki ışınları engellediği için güneş kremlerine ekleniyor. Ancak insanlar için zararlı olan miktarın ne kadar olduğu sorusunun cevaplanabilmesi için daha fazla çalışmaya gerek var.
Peki bitkilerin nano boyuttaki maddelerle etkileşiminin sonuçları nasıl? Bu amaçla gerçekleştirilen ve toprak olmaksızın minerallerle beslenmiş suda yetiştirilen bitki örnekleriyle yapılan çalışmalarda bitkilerin nanoparçacıklarm tamamını yapısına aldığı gözlenmiş. Ancak toprak örnekleriyle yapılan çalışmalarda nanoparçacıklarm büyük bölümünün toprakta tutunmasını, bu nedenle toprak örneklerinde farklı bir durumla karşılaşmayı bekleyen araştırmacılar şaşırtıcı bir sonuçla karşılaştı ve nanoparçacıklarm bitkilerin yapısında biyolojik olarak etkin olduğunu gözlemledi.
Çalışma, köklerinde atmosferdeki azotun gübre olarak etki etmesini sağlayan bakteriler bulunan bezelye ile gerçekleştirildi. Çalışmada dizel yakıtlara yakıt verimliliğini artırmak için eklenen ve egzoz gazlarıyla atmosfere salınan, dolayısıyla toprağa karışma ihtimali olan seryum oksit nanoparça-cıklarm bitkiler üzerindeki etkisi incelendi. Kökler ve köklerde bulunan nodüller yoluyla bitkinin yapısına alman seryum oksit nanoparçacıklarm, köklerde bulunan nodüllerdeki bakterilerin azotu amonyuma dönüştürme sürecini, bu nedenle bitkinin büyümesini engellediği anlaşıldı. Bu çalışma aslında nano boyuttaki maddelerin canlılar için zehirli olup olmamanın ötesinde besin zincirinde önemli etkileri olduğunu gösteriyor.
Küçükler dünyasında gerçekleştirilen mühendislik hayatımızda olağanüstü gelişmelere ve kolaylıklara aracılık ediyor. Ancak bu zamana kadar gerçekleştirilen araştırmalar nanoparçacıklarm zehirlilik gibi doğrudan etkilerinin yanı sıra canlılar üzerindeki dolaylı etkileri hakkında çok az şey bildiğimizi gösteriyor.
