Nanobiyoteknoloji Gelecek Vaat Eden İş Fikirleri Sunuyor

Türk nanobiyoteknoloji firmaları şaşırtıcı başarılara ve ürünlere imza atıyor. Biyolojik silah tespitinden gıda israfına, kanser araştırmalarından fonksiyonel gıdalara onlarca ürün geliştirdiler. Gelecek için çok şey vaat ediyorlar…

Nanoteknoloji ve Nanobiyoteknoloji

NANOTEKNOLOJİ ve biyoteknolojinin bir araya getirilerek kullanıldığı Nanobiyoteknoloji, dünyanın en hızlı büyüyen alanlarından biri. Nano boyuttaki malzemeler ile biyolojik teması disipline eden bu bilim dalı, ortaya çıkardığı ürünlerle sağlıktan endüstriye, biyolojik terörden hijyene, DNA araştırmalarından fonksiyonel gıda ve malzeme üretimine kadar çok geniş bir alanda kullanılıyor. Canlı-cansız etkileşiminin nano boyutta incelendiği bu alan, insanlığın bitmek tükenmek bilmeyen sorunlarına şaşırtıcı çözümler üretiyor.

Ülkemizde bu alanda çalışan laboratuvar sayısı henüz bir elin parmaklarını geçmiyor. Ancak yapılan işler pek çok sektörün talebini karşıladığı gibi, gelecek çalışmalar için hem maddi hem de manevi basamak oluşturuyor. Yolun henüz başında olmamıza rağmen, nanobiyoteknoloji ihracatına başlamış laboratuvarlar var.

PROF. DR. YUSUF Z. MENCELOĞLU

Grafen malzemelerle çalışıyor

Sabancı Üniversitesi Mühendislik ve Doğa Bilimleri Fakültesi Dekanı Prof. Dr. Yusuf Z. Menceloğlu, aynı zamanda Nanografen, Nanomattr ve Nanotego şirketlerinin de kurucu ortağı. Nanografen şirketi, adından da anlaşılacağı üzere grafen geliştiriyor. Grafen, teknolojide devrim niteliğinde gelişmelere yol açan, karbon atomlarının iki boyutlu bal peteği düzeni olarak tarif ediliyor. Teknoloji o denli önemli ki grafenin mucidi Rus bilimçiler Andre Geim ve Konstantin Novose-lov, 2010 Nobel Fizik Ödülü’nü aldı.

Elektriği en iyi ileten malzeme olarak bilinen grafen, radyoaktif atıkların temizlenmesi, bataryaların hızlı şarj edilmesi, hızlandırılmış flaş hafızalar, kuantum bilgisayarlar, su geçirmeyen dokular, bi-yosensörler, tuzlu suyu içme suyuna dönüştüren cihazlar, daha hafif ve sağlam uçaklar yapılmasında kullanılıyor. Ayrıca doğrudan insan beynindeki nöronlara bağlanmayı hedefleyen insan-makine çalışmalarında ve doku yenileme araştırmalarında da kullanılıyor.

Nanografen firması bu yıl en son grafen ile klarnet üretti. Çok hafif olan müzik aleti, çizilmezlik ve daha iyi ses kalitesi gibi özelliklere sahip. Nanografen’in bir diğer çalışması ise, katma değeri yüksek atık lastik pirolizinden grafen eldesi. Bu ürün karbon siyahı ve aktif karbon gibi malzemelere rakip olarak üretildi.

PERFORMANSLARI YÜKSEK

Nanotego firması ise antibakteriyel Antimic ürünü ile öne çıkıyor. Antimic, kullanıldığı ortamlarda bir zırh görevi üstleniyor. Öyle ki ürün bir cep telefonu üzerinde biriken 6500 bakteriyi 16’ya kadar indirebiliyor. Nanotego ise, malzeme mühendisliği konusunda kurulmuş olan NanomatTR’nin geliştirdiği teknolojileri ticari ortamlara taşıyan şirket. Malzeme bilimi mühendisliği alanında yüksek performanslı kimyasal ve biyolojik katkı maddeleri ile işlevsel yüzey kaplamaları alanında araştırma ve geliştirme yapıyor.

Şirket, yanma geciktirici, mor ötesi ışınlara karşı korunma, biyolojik çözünürlük ve mekanik kuvvet sağlayan nano ölçekte plastik-bileşik katkılar üzerine çalışmalar gerçekleştiriyor. Özellikle tekstil sektörüne yönelik bakteri kırıcı, mantar kırıcı ve su itici kaplama malzemeleri üretiyor. Ayrıca plastik, elektronik ve seramik endüstrileriyle ortak projeler de yürütüyor.

KİLDEN AKILLI AMBALAJ

Sabancı Üniversitesi’nde 18 yıldır nano boyutlu malzeme sentezi alanında çalışan Prof. Menceloğlu çalışmalarını şöyle özetliyor:

“Nanografen şirketinde malzemelerde iletkenlik artırmak, yanmazlık sağlamak, mekanik özellikleri iyileştirmek, yüksek sıcaklık dayanımını artırmak gibi farklı hedeflere yönelik grafenler üzerine çalışıyoruz. Mesela geliştirdiğimiz grafen tabanlı hassas sensörler, uluslararası hakemli dergi Royal Society Chemistry Advances’da yayınlandı. Nanomattr şirketinde ise ülkemizde oldukça fazla bulunan kil minerallerini işleyerek akıllı ambalaj malzemeleri üretiyoruz. Hazırlanan nano-katkılar sayesinde, ambalaj malzemesine antimikrobiyal özellikler kazandırıyoruz. Nem ve oksijen geçirgenliği azaltılmış, içindeki malzemenin bozulmasına engel olan ambalajlar bunlar. Nanotego şirketinde ise yüzeylerde uzun süre kalıcı koruma sağlayan su itici ve antimikrobiyal yüze kaplamaları geliştiriyoruz.”

PROF. DR, İHSAN KARA

Bu zeytinyağı çok farklı

Nanoyaşam, İstanbul Teknokent çatısı altında yer alan bir nanobiyoteknoloji firması. Şirketin kurucusu Prof. İhsan Kara, İstanbul Üniversitesi Deneysel Tıp Araştırma Enstitüsü’nün de kurucusu. Başta alzheimer, parkinson gibi nörodejene-ratif hastalıkların moleküler mekanizması olmak üzere, beynin doğal yaşlanma süreçlerinin araştırılmasında dünya çapında öncü çalışmalar gerçekleştirmiş bir isim. Şirketin genel koordinatörü Can Kayacılar ise, antioksidanların nanobiyoteknolojik yöntemlerle eldesi ve yaşlanmanın moleküler mekanizmaları konusunda çalışıyor. Halen İstanbul Üniversitesi’nde nö-
rolojik bilimler doktora programına devam eden Kayacılar, Nanoyaşam’ı genişleterek yeni bir Ar-Ge merkezi kurmak üzere olduklarını anlatıyor.

Çok yakında açılacak yeni merkezin ismi ise Sankara Beyin ve Biyoteknoloji Araştırma Merkezi. Bu merkezde neler yapılacağına geçmeden önce Nanoyaşam’m geliştirdiği fonksiyonel zeytinyağından bahsedelim. 2012 yılında Bilim, Sanayi ve Teknoloji Bakanlığı’nm genç girişimcilere sağladığı ‘Teknogirişim’ desteği ile kurulan Nanoyaşam’m, üç senelik bir Ar-Ge’nin ardından fonksiyonel zeytinyağı Sankara’yı üretti.

YÜZLERCE YAPRAK ANALİZ EDİLDİ

Kayacılar, ürünü nanobiyoteknolojik yapan özellikleri şöyle anlatıyor:

“En iyi kalite zeytinyağındaki oleuropein miktarı 10 mg/lt’yi geçmez. Geliştirdiğimiz fonksiyonel zeytinyağında ise bu oran 200 mg/lt değerinde. Zeytinyağının sayısız hastalığa engel olduğu hatta uzun yaşamın sırlarından biri olduğu bilinir. Fakat son yıllarda yapılan bilimsel çalışmalar, zeytinyağının bu denli sağlık faydası sağlamasının temel nedeninin, yağın içeriğinde bulunan yağ moleküllerinden ziyade, yağ harici biyobileşenler olduğunu ortaya koydu. Bu biyobileşenler literatürde oleuropein, ve hidroksitrizol gibi isimlerle geçer. Bunlar zeytinyağından ziyade zeytin yaprağında onlarca kat daha yüksek oranda bulunuyor. Zeytin yaprağında bulunan bu bileşenleri biz ileri teknoloji kullanarak diğer yaprak bileşenleri arasından saflaştırdık, daha yüksek konsantrasyonlara getirerek, farklı bir teknoloji ile yağa ekledik. Bu zenginleştirme sayesinde gerçekten çok güçlü sağlık etkileri olabilecek bir zeytinyağı geliştirdik. Zeytinyağını kendi doğal bileşenlerince zenginleştirmekle de kalmadık, tüm dünyada kanser, alzheimer, depresyon gibi hastalıklardan koruyucu özelliği ile ön planda olan zerdeçal (Curcuma longa) bitkisinden de biyobileşenleri saflaştırarak, benzer teknoloji ile zeytinyağına ekledik.”

Ar-Ge sürecinde Türkiye’nin dört bir yanından dört ayrı mevsimde 126 tür zeytinden yüzlerce zeytin yaprağı örneği topladıklarını ve analiz ettiklerini aktaran Kayacılar, en yüksek oleuropein oranına yabani zeytin ağaçlarında rastladıklarını anlatıyor.

FONKSİYONEL EKMEK ÜRETECEKLER

Nanoyaşam ekibi tarafından ileri teknolojiyle fonksiyonel gıda üretimi için kurulan, çok yakında açılışı yapılacak olan Sankara Beyin ve Biyoteknoloji Araştırma Merkezi’nde ise, çeşitli bileşenlerle zenginleştirilmiş başta fonksiyonel ekmek olmak üzere, çok sayıda yenilikçi ürün geliştirilecek. Birbirinden farklı doğal biyobile-şenlerce zenginleştirilmiş ürün grupları, öğrenciler, çalışanlar, sporcular, hamileler ve yaşlılar olmak üzere çeşitli kategorilerin ihtiyaçlarına yönelik olarak hazırlanacak.

Hastalara destek olmak ve ilaçların yan etkilerini azaltmak amacıyla medikal gıdalar da geliştirecek olan merkez, depresyon ile savaşacak gıdalara ağırlık verecek. Merkezde ayrıca geleneksel olarak kullanılan ve medikal özelliği bilinen ülkemiz bitkilerinden sağlanan bileşenlerin, beyin üzerindeki etkileri araştırılacak. Bu kapsamda “Nasıl daha sağlıklı bir beyine sahip olabiliriz?” sorusunun cevabı aranacak. Doğal bileşenlerin depresyon, alzheimer ve MS gibi hastalıklara etkisi üzerine çalışmalar yapılacak.

ABD PAZARINA GİRDİ

Sankara fonksiyonel zeytinyağını piyasaya yeni çıkarmış olmasına rağmen yurtdışma da açıldı. Girişimci Ayça Kaya, organik ürün ve fonksiyonel gıda tüketimi konusunda bilinçli ve talepkar olan Kaliforniya pazarına Sankara’yı da sokmayı başardı. Japonya’da uzun yıllardır fonksiyonel gıda tüketimi olduğunu, ABD pazarına ise bu yılın başında girmeye başladığım belirten Kaya, “Kaliforniya’da bu tür ürünlere yoğun bir talep var. Ben zaten Sankara’yı bir yıldır kullanıyorum ve çok memnunum. Bu nedenle bu ürünü Kaliforniya pazarına sokabileceğimi düşündüm. Şimdiden çok talep var. Orada her yerde organik marketler ve restoranlar var zaten. Hatta organik kahveciler bile mevcut, organik ve fonksiyonel gıdalar adeta havada kapışılıyor” diyor.

Kaya, Sankara’da yoğunlaştırılmış olan oleuropein maddesi üzerine yapılan EEG araştırmalarma göre, bu bileşenin beyin aktivitesini iki katma kadar çıkardığının ispatlandığını aktarıyor.

BUSE BERBER

Amacı gıda israfına engel olmak

Uzman mikrobiyolog Buse Berber, nanobiyoteknolojik doğal koruyucular geliştiren Nanomik firmasının kurucusu. Ürünlerinde, klasik yöntem olan mikroorganizmaları yok etmek yerine patojeniteyi engellemek üzerine çalışıyor. Bakteriyel sinyal moleküllerinin yakalanması, biyofilm oluşumunu engelleme, biyolojik mücadele ile mikrobiyal hasarların indirgenmesi, çalışma alanlarının başında geliyor. Biyofilm, bakterilerin insan sağlığı için en tehlikeli olan formu olarak biliniyor.

Nanomik, bakterilerle mücadelede farklı bir yöntem ile bakterileri öldürmeden patojenite ve biyofilm formu oluşturmalarının önüne geçiyor.

Doğal kaynaklardan elde edilen etkenler ile bakterilerin direnç kazanmasına fırsat vermeden onların zararlı özelliklerini önlüyor. Myco-Ex projesi ile doğayı taklit ettiklerini söyleyen Berber, “Nanomik’in ana hedefi günümüzde kullanılan sentetik ve insan sağlığına zararlı olan koruyuculara alternatif, inovatif doğal koruyucular geliştirmek. Bu konuda ilerlememizin en önemli sebebi gıda ürünlerindeki israflar oldu. Bugün sadece ülkemiz değil dünya çapında üretilen tarım ürünlerinin neredeyse yüzde 30’u tezgahlara konulmadan çöpe gidiyor. Bu kayıpların ekonomik değeri yıllık 1.3 milyar doları aşmış durumda” diyor.

DÜNYÂYÂ AÇILDI

Kimyasallar veya mikotoksin sebebiyle tonlarca gıda ürününün gümrük kapılarından geri döndüğünü hatırlatan Berber, ana hedeflerinin tarım ve gıda ürünlerimizin kalitesini arttıra-bilmek ve ihracat potansiyelini yükseltebilmek olduğunu söylüyor. Nanomik’in gıda, tarım ve kozmetik sektörüne yönelik farklı ürün ve Ar-Ge çalışmalarının aktif olarak devam ettiğini aktaran Berber, Meksika, İspanya ve Almanya gibi ülkelerden talepler almaya başladıklarım belirtiyor. Berber şunları aktarıyor:

“Biz insan ile temas eden her ürünün doğal yollar ile de korunabileceğini gösterebilmek, gıda sektöründeki israfı minimuma indirebilmek için çalışıyoruz. Taze meyve sebzeleri tezgahlarda, tarım ürünlerini depolarda mikroorganizmalara karşı koruyabilecek, mikotoksin artışını durdurabilecek, kozmetik ürünlerin raf ömrünü arttırabilecek doğal koruyucular geliştiriyoruz. Tüketicilerin git gide bilinçlenmesi ile sadece yediklerimizde değil temas ettiğimiz her üründe doğallık ön plana çıkmaya başladı. Bu süreçte raflarda sadece gıda değil kozmetik, deterjan, tekstil ürünlerinde dahi yüzde 100 doğal ibareleri görmeye başladık. Bu aşamada üreticilerin en önemli problemi ise doğal ürünü doğal olarak koruyabilmek oluyor. Piyasada sayılı doğal koruyucunun olması nedeniyle talep çok yüksek.”

PROF. DR. MUSTAFA ÇULHA

Erken kanser tanısında iddialı

Yeditepe Nanobiyotek-noloji Araştırma Grubu Başkam Prof. Dr. Mustafa Çulha, bu merkezde 2004 yılından bu yana ‘Yüzeyde Zenginleştirilmiş Raman Saçılması’ (SERS) tekniğini kullanarak erken kanser tanısı çalışmaları yürütüyor. Bu teknikte altın ve gümüş nanoparçacıklar kullanılıyor. 20 kişilik bir araştırma ekibiyle beraber çalışan Çulha’nın hedefi, tek hücreden vücut sıvılarının kullanımına kadar uzanan biyolojik numunelerden erken kanser tanısı yapabilmek. Tek hücre analizlerinde ise hücrenin kanserleşme süreç ve sebeplerine ışık tutmayı hedefliyor. Yapmış olduğu çalışmaların bir bölümü şu an kliniğe aktarılma aşamasında. Çalışma tamamlandıktan sonra, kandan kanser tanısı yapılabilecek.

Bor nitrür nanotüp (BNNT) ve bor nitrit(BN) gibi bor nanomalzemelerin sentezlenmesi ve kimyasal modifikasyonu üzerine de çalışan Çulha, bor tabanlı nanomalzemlerin hem ilaç taşıyıcı hem de kanser tedavisinde terapi amaçlı kullanılabilmesini hedefliyor. “Borik asitin özellikle prostat kanseri tedavisinde etkili olduğu biliniyor. Tümör yok etmede etkili. Hedefimiz nano düzeyde kanser tedavisine yeni bir boyut getirmek” diyor.

Ticari ürün olarak gümüş nanoparçacıklardan hijyen ürünleri geliştiren ekip, DNA nanoteknoloji kavramını kullanarak toksik kanser ilaçlarının kanserli bölgelere hedeflenmesi ve genetik hastalıklara yol açan genlerin susturulmasını amaçlayan DNA origami yapılar üzerinde de çalışıyor.

PROF. DR. HÜSEYİN AVNİ ÖKTEM

Biyolojik silah tespiti yapacak

2007 yılında kurulan Nanobiz, ODTÜ Teknokent’te yer alan bir nanobiyo-teknoloji şirketi. Şimdiye kadar çok sayıda ürün geliştiren ve ticarileştiren Nanobiz’in kurucu ortağı Prof. Dr. Hüseyin Avni Öktem, şu an özellikle KBRNp çalışmaları yürüttüklerini belirtiyor. KBRNp, kimyasal, biyolojik, radyoaktif, nükleer silahlar ve patlayıcılar için kullanılan bir kavram, çok geniş ve özel bir alan. Özellikle biyolojik silah tespiti yapan algılama sistemleri üzerine çalıştıklarım ifade eden Öktem, “Hem kendi öz kaynaklarımız hem de TÜBİTAK ve Savunma Sanayi Müsteşarlığından aldığımız kaynaklarla Ar-Ge çalışmalarımızı yürütüyoruz” diyor. Bu çalışma tamamlandığında hem devlet hem de özel sektör tarafından kullanılabileceğini ifade eden Öktem şu örneği veriyor:

“Örneğin bir gıda patojeni olan Sal-monella, aynı zamanda biyoterörizmde de kullanılıyor. Salmonellayı tespit edecek bir sensör hem devlet tarafından güvenlik amaçlı hem de gıda firmaları tarafından rutin denetimler için kullanılabilir.”

Her türlü virüs, bakteri ve toksin Nanobiz’in çalışma kapsamına giriyor. Nanobiz’in tamamlanmış ve ürün haline getirilmiş çalışmaları da bulunuyor. Bunlardan ilki DNA çipi. Yüzde 100 yerli bilgi birikimi ve iş gücü kullanılarak üretilen DNA çipi, hastalık tanısı için yapılan laboratuvar testlerinin hepsinin tek bir çip üzerinde yapılabilmesine olanak sağlıyor. Kan ve idrar örneklerindeki mikroorganizmaların tespiti, babalık testi, kansere yol açabilecek mutasyonların bulunması, genetik hastalıkların erkenden tespiti, su ve gıda analizi gibi birçok test bir bozuk para büyüklüğündeki çip üzerinde gerçekleştirilebiliyor. ABD’deki market değerinin 5 milyar dolardan fazla olduğu tahmin ediliyor.

KİRLİLİK, ISI VE NEM ALARMI

Nanobiz’in hem yurtiçi hem de yurt-dışmda satılan, gerçek anlamda ticarileşmiş ürünlerinden biri ise Sensobiz markası adı altına ürettikleri süt pastörizasyon tespit sensör-leri. Süt üretim ve işleme tesislerinde kullanılan bu sensör ile sütün pastörize olup olmadığı beş dakika gibi çok kısa bir sürede tespit edilebiliyor.

Nanobiz’in üzerinde çalıştığı bir de telemetrik (M2M) sistemler var. Özetle uzaktan algılama sistemleri diyebileceğimiz ve Nanotakip markası adı altında satılan bu sistemler, uzaktan sıcaklık, nem ve su kalitesi/kirliliğini gerçek zamanlı olarak izleyerek gerektiğinde anında SMS ve e-mail ile yetkiliye haber verebiliyor. Sistem ısı, nem ve kontaminasyonun (bulaşma, kirlenme) kritik olduğu çok çeşitli sektörlerde kullanılabiliyor.

Nanobiz, Bilim Atölyesi markası adı altında da eğitim atölyeleri ve STEM öğrencileri için ileri teknolojik eğitim kitleri de geliştiriyor. Örneğin, genetik atölyesi kitleri ile öğrenci babalık testi, genetik hastalık tespiti ve GDO analizleri yapabiliyor. Ticari anlamda nanobiyoteknoloji çalışan grup sayısının Türkiye’de bir elin parmaklarını geçmeyeceğini, henüz çok başlarda olduğumuzu ifade eden Prof. Öktem, “Çünkü ürün-leştirme ve ticarileştirme çok zor, ayrıca bu alanda dünyada ciddi rakipler var. Ticari anlamda faaliyet göstermek çok zor” diyor. Öktem, nanobiyo-teknolojinin, tıp, kanser tedavisi, savunma sanayi, tarım, gıda ve hijyen alanlarında kullanılabildiğini ifade ediyor.

ÜRÜN DİRÎER