Kimya Dergisi
İNOVATİF Kimya Dergisi YIL:8 SAYI:80 MART 2020
KÜTLE SPEKTROMETRİSİ’NİN METABOLOMİK UYGULAMALARI
EKİBİMİZ YAVUZ SELİM KART PELİN TANTOĞLU KART MERVE ÇÖPLÜ HACER DEMİR RABİYE BAŞTÜRK SİMGE KOSTİK RABİA ÖNEN MELİKE OYA KADER MUAZ TOĞUŞLU ELİF BERFİN KAVAK DİLARA KÜÇÜKAY TOLGAHAN ÖZER NUREVŞAN GÜNDOĞDU SELİNAY ÖZEL FATMA CEREN DOLAY KÜBRA YILDIZ SEVDA YILMAZ SİNEM ŞAHİN BÜŞRA EMETİ CENGİZ DİLANUR TOPLAK EMİNE BAYDERE FULYA BAŞARAN BURCU ÇAKMAK GİZEM KORKMAZ GÖZDE ÖNCEL SELEN TİBUKOĞLU
DERGİYİ OKUMADAN ÖNCE İnovatif Kimya Dergisi yazılarını herhangi bir makalenizde veya yazınızda kullanmak için yazısını aldığınız kişiye mail atarak haber vermek, kullanmış olduğunuz yazıların kaynağını ise dergi olarak belirtmek durumundasınız. Dergide yazılan yazıların sorumluluğu birinci derece yazara aittir. Bu konu hakkında bir sorun yaşıyorsanız ilk olarak yazara ulaşmalısınız. Dergide yer alan bilgileri kullanarak başınıza gelebilecek felaketlerden ya da işlerden dergi sorumlu değildir. Dergimizde yayınlanmasını istediğiniz yazıları info@inovatifkimyadergisi.com mail adresine göndermelisiniz. Gönderdiğiniz yazılarda bir eksiklik var ise editör tarafından incelenecektir. Eksik kısımları var ise size geri dönüş yapılacaktır. Dergi ekibi gönüllü kişilerden oluşmuştur. Dergi ilk kurulduğu andan beri böyle ilerlemiştir. Dergi ekibinde olan herkes bu kuralı kabul etmiş sayılır. Gelen kişilere en başta bu kural söylenir. Görevini yapmayan, dergide anlaşmazlık çıkaran, huzur bozan kişiler ekipten çıkarılır. Siz de bu ekip içinde yer almak istiyorsanız web sitemiz üzerinden kuralları okuyarak başvurabilirsiniz. Dergiyi okuyanlar ve dergi ekibi bu kuralları kabul etmiş sayılırlar. İNOVATİF KİMYA DERGİSİ
REKLAM VERMEK İÇİN reklam@inovatifkimyadergisi.com adresinden web site ve e-dergi için fiyat teklifi alabilirsiniz.
http://www.inovatifkimyadergisi.com https://www.facebook.com/InovatifKimyaDergisi https://twitter.com/InovatifKimya https://instagram.com/inovatifkimyadergisi https://www.linkedin.com/in/inovatif-kimya-dergisi-00629484/
REKLAM İÇİN REKLAM VERMEK İÇİN DOĞRU YERDESİNİZ reklam@inovatifkimyadergisi.com
FOTOVOLTAİK HÜCRELER
6
TUZLU MASKELER KORONA VİRÜSLERİNİ 9 ÖLDÜREBİLİR
KUANTUM KİMYASI
10
ATIKLAR LABORATUVARDA DEĞERLİ GRAFENE DÖNÜŞTÜRÜLÜYOR
15
KÜTLE SPEKTROMETRİSİ’NİN METABOLOMİK UYGULAMALARI
16
ÇEVRE DOSTU BİR ALTERNATİF OLAN YENİ BİYOBOZUNUR YAPIŞTIRICI
20
İLAÇ NAKLİYATI
22
YENİLİKÇİ SÜREÇ BİTKİ ATIKLARINI 25 HIZLA BİYOYAKITLARA DÖNÜŞTÜRÜYOR
PESTİSİTLER
27
MAKİNE ÖĞRENİMİ TEKNİĞİ KRİSTAL YAPILARIN BELİRLENMESİNİ HIZLANDIRIR
31
FOTOVOLTAİK HÜCRELER
Bugüne kadar yoğunlukla kullandığımız fosil kaynakların tükenmesi ve çevreye olan geri döndürülemez zararlarından dolayı doğaya dost yenilenebilir enerji kaynaklarının kullanımı gün geçtikçe artmaktadır. Bildiğimiz üzere fosil yakıtlardan olan petrol, doğal gaz, kömür gibi enerji kaynakları hem yeryüzüne çıkarılış aşamasında hem de yakıldıklarında doğaya saldıkları zehirli gazlardan dolayı Dünya için çok büyük tehlike oluşturmaktadır.
Bunun yanı sıra kendilerini yenileyemedikleri için elbet bir gün tükenecek olan kaynaklardır. Bu durumun ciddiyetinin farkında olan ülkeler artık enerji ihtiyaçlarının bir kısmını karşılayabilmek için yenilenebilir enerji kaynaklarından olan fotovoltaik hücreleri geliştirmek için arge yatırımlarına ağırlık veriyorlar. 2010 yılından sonra artan bir ivme ile özellikle Çin’in bu alanda ciddi yatırımlar yaptığını rahatlıkla söyleyebiliriz.
FOTOVOLTAİK HÜCRE ÇALIŞMA PRENSİBİ Günümüzde Silisyum doğada bolca bulunan bir yarı iletken olduğu için güneş hücrelerinin tasarımında sıklıkla kullanılır. Silisyum öncelikle saflaştırılarak kristal hale getirilir ve sonra ince levhalar haline dönüştürülerek bir yüzüne Fosfor diğer yüzüne ise Bor eklenerek bir tarafta elektron fazlası diğer tarafta da elektron eksiği oluşturulur. Güneş hücrelerinin üzerine güneş ışığı geldiğinde fotonlar elektronlara belli bir enerji verir ve bu enerji ile birlikte hareketlenen elektronlar sayesinde 0.5 voltluk bir gerilim oluşturulur. Bu hücreler birbirlerine seri ya da paralel bağlanarak istenilen akım şiddeti elde edilebilir. Gündüz üretilen elektrik ise aküde biriktirilir. [1]
Şekil1: 2001-2010 yılları arasındaki solar hücre üretimi grafiği
Şekil 2: Solar hücre çalışma prensibi
6
NEDEN GÜNEŞ ENERJİSİ? Güneş ışınlarından direkt elektrik üretebilen güneş hücrelerinin sağladığı pek çok avantaj vardır. Bunlardan en önemlisi yakıtının bedava olması, yani güneşten ışın almak için hiçbir ücret ödememeniz en büyük avantajı diyebiliriz. Onun haricinde doğaya karşı herhangi bir CO2, SO2,NO2,Hg emisyonu olmaması ayrıca radyasyon yaymaması sayesinde doğa ve insan sağlığına karşı olumsuz etki etmemesi diyebiliriz. Hücreleri birbirine bağlayarak ihtiyaca göre watt, megawatt, Kilowatt cinsinden elektrik elde edilebilmesi de modülerlik anlamında avantaj sağlar. Son olarak jeopolitik açıdan bu panellerin
yerleşiminin hiçbir yan etkisinin olmamasından dolayı olası bir savaş, saldırı durumunda bu enerji kaynakları bir silaha dönüşmez. Peki olumsuz diyebileceğimiz hiçbir tarafı yok mu bu sistemlerin? Mevcut sıkıntıların başında bu enerjiyi depolamak için yapılması gereken yatırımın fazla olması ve başlangıç için maliyetinin çok olması diyebiliriz. Ama bu kadar temiz ve sonrasında kendi ücretini geri çıkarabilecek potansiyelde olan bu teknoloji için başlangıçtaki bu yatırımın getirdiği dezavantaj bunca avantajın arasında görünmüyor bile. [2]
FOTOVOLTAİK CİHAZLARIN TİPLERİ 1) Single Kristal ya da Multi Kristal Slikon Wafer Bu çeşit fotovoltaik hücreler “1st generation” ismiyle de bilinirler. Piyasanın %90 ını domine eden bu çeşit yüksek saflık ve kaliteye sahiptir.[3]
2) Thin Film Maliyet açısından 1st generation’a göre daha hesaplı olan bu çeşit 2nd generation olarak bilinir. Eğilip bükülebildiği için yapılara entegrasyonu daha kolaydır fakat 30 yıldan sonra verimliliğini yitirmektedir.[3]
3)Yeni Konsept (3rd Generation) Bu konseptin içeriği olarak polimer yapılı hücreler, kuantum noktaları ve Gratzell hücreleri örnek verilebilir. [3]
TÜRKİYE’DE GÜNEŞ ENERJİSİ KULLANIMI Güneş haritasına bakıldığında Türkiye’nin güneş panelleri kurulumu ve güneş enerjisini kullanabilmek için fazlaca miktarda güneş ışını aldığını rahatlıkla söyleyebiliriz. Böylesine coğrafi bir avantajımız varken enerji anlamında dışa bağımlı olmamak adına şuan Kalyon Güneş Enerji Sistemleri ve Çin’li CETC
şirketi devletin de desteğiyle Türkiye de ilk yerli güneş panelinin üretimi için entegre bir fabrikayı Başkent Organize Sanayi bünyesinde kurmaya başladı. [4] Bu entegre fabrikada verimliliği çok yüksek olan silikon temelli hücreler üretilecek olup, ilk yerli güneş panelinin üretimine başlanacak.
Şekil 3: Güneş Haritası
7
Bu yazımızda genel olarak fotovoltaik hücrelerin çalışma prensibini, çeşitlerini ve bu hücrelerin Türkiye’de ve Dünya’da ki kullanımını inceledik. Enerji sektörü ülkelerin kendi ekonomik bağımsızlığını oluşturabilmesi açısından çok önemli bir sektör, bu enerjiyi doğadan bedava elde edebiliyor olmak ise bizlere sunulan çok büyük bir armağan aslında. Güneşten Dünya’ya ulaşan
970 trilyon kWh bedava enerjinin ne kadarını kullanabiliyoruz? Bu armağanın öneminin yeni yeni farkına varan ülkelerin yatırımlarını ve arge çalışmalarını bu alanlar üzerinde yoğunlaştırması ve Dünya çapında yenilenebilir enerji kaynaklarının kullanımının artmış olması Dünya’nın geleceği açısından çok sevindirici bir haber.
Kaynaklar [1] https://science.nasa.gov/science-news/science-at-nasa/2002/solarcells [2] R. C. Chittick, J. H. Alexander, and H. F. Sterling, J. Electrochem. Soc. 116, 77 (1969). Google ScholarCrossref [3] https://www.energy.gov/eere/solar/articles/solar-photovoltaic-cell-basics [4] https://www.hurriyet.com.tr/ekonomi/ilk-yerli-gunes-paneli-uretimine-2020de-baslanacak-41359771
Rabia Önen Kimyager (Yüksek Lisans Öğrencisi) onenrabia06@gmail.com
8
TUZLU MASKELER KORONA VİRÜSLERİNİ ÖLDÜREBİLİR Şu an Çin’de olsanız, pek çok insanın kendini korumak için ameliyat maskelerini kullandığını görürsünüz. Kanadalı bir bilim insanı, bu maskelerin faydadan çok zarar getirebileceğini iddia etti ve bu durumu tersine çevirebilecek bir kaplama geliştirdi.
Bir damlacık bu kaplama ile temas ettiğinde, tuzlar damlacık içerisinde çözülüyor. Damlacık buharlaşırken, tuz kristalleşerek ortamda bulunan virüsleri öldürüyor. Choi, “Sistemimizi üç farklı influenza virüsü üzerinde test ettik. Aldığımız sonuçlara göre virüsler 5 dk içerisinde aktifliğini kaybediyor ve 30 dk içerisinde yok ediliyor” diyor. Choi bu teknolojinin korona virüsüne karşı da kullanılabileceğine inanıyor.
University of Alberta’dan Doç. Dr. Hyo-Jick Choi, ameliyat maskelerinin korona virüsüne karşı kullanılmasında iki büyük problem olduğunu belirtiyor. İlk olarak bu maskeler virüs ihtiva eden su zerreciklerini tutabiliyor. Korona virüsü gibi solunum ile ilgili virüsler ise genellikle çok daha küçük aerosol parçacıkları halinde bulundukları için maskeden çok rahat geçebiliyor. N95/N99 olarak bilinen solunum sistemleri aerosolleri filtreleyebiliyor ancak bu sistemler de maskeler kadar nefes alabilir olmadıkları için günlük hayatta kullanılabilirlikleri bulunmuyor. Maskelerin bir diğer problemi de virüsleri sadece yakalıyor olması yani öldürmemesi. Kullanıcılar, kullanılmış maskeyi çıkartıp atarken pek çok virüsü kendilerine ve dokundukları yüzeylere bulaştırıyorlar.
Üniversite bu aşamada bu teknolojinin ticarileşmesi için gereken yatırımları arıyor. 12-18 ay içerisinde pazara çıkması hedeflenen teknoloji için çalışmalar devam ederken Choi, geleneksel maskeleri kullanan kişilere maskelere doğrudan dokunmamalarını, ceplerinde taşımamalarını tavsiye ediyor. Bu çalışma, kar amacı gütmeyen bir organizasyon olan Mitacs tarafından fonlanıyor.
Haberi Çeviren : Melike Oya Oral
Kafaları bu problemlerle meşgul olan Choi ve arkadaşları bu sorunu ortadan kaldıracak bir kaplama geliştirdiler. Maskelerin üzerine uygulanabilecek bu kaplama sodyum ve potasyum klorit tuzlarından oluşuyor.
9
KUANTUM KİMYASI
Kuantum kimyası, kuantum mekaniği prensiplerinin ve denkliklerinin moleküller üzerindeki çalışmalara bir uygulamasıdır. Maddeyi en temel düzeyde anlamak için kuantum mekanik modelleri ve metotları kullanılmalıdır. Kuantum mekaniğinin onu önceki madde modellerinden farklı kılan iki yönü vardır. Birincisi, dalga-parçacık ikiliği kavramıdır, yani çok küçük cisimleri (elektron gibi) hem parçacıkların hem de dalgaların özelliklerine sahip olarak düşünmemiz gerektiği fikridir. İkincisi, kuantum mekanik modellerinin, atom ve
moleküllerin, sadece belirli ölçülerde değere sahip olabilen kuantlanmış enerjisini daima doğruca öngördüğü fikridir. Kuantum kimyasal teorileri periyodik tablonun yapısal özelliklerini inceleme olanağı verir ve kuantum kimyasal hesaplamaları molekül yapılarının kesin bir biçimde öngörümüyle birlikte atom ve molekül davranışlarının spektroskopik incelenmesini sağlar. Bu yazı kuantum kimyası uygulamalarının, güncel bilişim teknolojisinde bir atılıma yol açışını inceler. [1] [2]
Işık için Dalga-Parçacık İkiliği Köken olarak, ikilik fikri temelde 17. Yüzyılda Christiaan Huygens ve Isaac Newton arasındaki ışık ve maddenin doğası hakkında ışık hem dalgadan (Huygens) hem de parçacıktan (Newton) oluşur tartışmalarına dayanır. Max Planck, Albert Einstein, Louis de Broglie, Arthur Compton, Neils Bohr ve diğer birçok bilim adamının çalışmaları sayesinde şu andaki bilimsel teori ışığın hem parçacık hem de dalga (ya da tam tersi) olduğu üzerinedir. Bu olgu yalnız orta boyuttaki parçacıklar için değil ayrıca atom ve moleküllerin temel bileşenleri içinde geçerlidir. Gözle görülebilir parçacıklar için ise aşırı derecede kısa dalga boylarından dolayı dalga özelliği
saptanamaz durumda. Dalga-parçacık ikiliği teorisi tüm maddelerin yalnızca kütlesi olan bir parçacık değil aynı zamanda da enerji transferi yapan bir dalga olduğunu gösterir. Kuantum mekaniğinin temel konsepti, kuantum düzeyindeki objelerin davranışlarında “parçacık” ve “dalga” gibi klasik konseptlerin yetersiz kalmasından dolayı bu teoriyi işaret eder. Standart kuantum yorumları bu paradoksu evrenin temel özelliği olarak açıklarken, alternatif yorumlar bu ikiliği gelişmekte olan, gözlemci üzerinde bulunan çeşitli sınırlamalardan dolayı kaynaklanan ikinci dereceden
10
bir sonuç olarak açıklar. Bu yargı sıkça kullanılan, dalga-parçacık ikiliğinin tamamlayıcılık görüşüne hizmet ettiğini, birinin bu fenomeni bir veya başka
bir yoldan görebileceğini ama ikisinin de aynı anda olamayacağını söyleyen Kopenhag yorumu ile açıklamayı hedefler. [3]
Şekil: Dalga-parçacık ikiliği
Maddenin Dalga Doğası 19. yüzyılın sonunda, ışığın Maxwell denklemlerinden türetildiği gibi elektromanyetik alanların dalgalarından, maddeninse yerel parçacıklardan oluştuğu düşünülüyordu. Bu ayrım Albert Einstein tarafından, 1905'te yazdığı ışıl-elektrik etki üzerine makalesinde, ışığın yerelleşmiş cepler, ya da “kuant”lar (şimdi ise fotonlar olarak isimlendirilirler) tarafından emildiği ve yayıldığının önerilmesiyle sarsılmıştır. Bu kuantlar “ V” ışığın tekrarsıklığı ve h Planck sabiti olmak üzere: E=hV
sembolize edilir. Ancak Einstein'ın önerisi Robert Millikan ve Arthur Compton tarafından sonraki yirmi yılda deneysel olarak kanıtlanmıştır. Sonuçta da ışığın hem dalgasal hem maddesel özellikleri olduğu açık hale gelmiştir. De Broglie, 1924'teki doktora tezinde, bu dalga-parçacık ikiliğini tüm parçacıklara genelleştirmeyi amaçlamıştır: “Dalga mekaniklerine dair ilk fikirlerim 1923-24'te oluştuğunda, dalganın eş varlığının ve Einstein tarafından 1905'teki makalesinde önerilen fotonların parçacık özelliğini, her parçacık için geçerli, gerçek bir fiziksel sentez yapmak amacı bana yol göstermiştir.”-De Broglie [4]
; enerjiye sahiptir. Modern anlaşmada, bu başlığın kalanında yapıldığı gibi tekrarsıklık (frekans) f olarak
11
Kuantum Bilgisayarlar için Gelişmiş Performans Göstergesi Enerji Departmanı Oak Ridge Ulusal Laboratuvarı araştırmacıları, kuantum cihazlarının performansını değerlendirmek ve gelecekte planlanan kuantum bilgisayarlar için uygulamaların geliştirilmesine rehberlik etmek için bir kuantum kimya simülasyonu ölçütü geliştirdiler. Bulguları npj Quantum Information'da yayınlandı. Kuantum bilgisayarlar, kuantum mekaniği yasalarını ve “qubits” olarak bilinen birimleri, bilginin iletilip işlenebileceği eşiği en büyük değere yükseltebilmek için kullanır. Bilinen klasik “bitler” 0 veya 1 değerlerine sahipken, kübitler hem 0 hem de 1 değerleriyle veya bunların her ikisinin
bir kuantum süperpozisyonuyla kodlanır ve bu da verilerin depolanması için çok sayıda olanak sağlar. Henüz ilk aşamalarında olmakla birlikte, kuantum sistemler günümüzün önde gelen klasik hesaplama sistemlerinden katlanarak daha güçlü olma potansiyeline sahiptir ve malzeme, kimya, yüksek enerji fiziği ve bilimsel spektrumdaki araştırmalarda devrim yaratmayı vaat etmektedir. Ancak bu sistemler henüz göreceli başlangıç aşamalarında oldukları için, benzersiz yapılarına hangi uygulamaların uygun olduğunu değerlendirmek önemli bir araştırma alanı olarak kabul edilmektedir.
Şekil: ORNL (Oak Ridge Ulusal Laboratuvarı) araştırma ekibi lideri, kuantum kimyası simülasyonlarına dayanan kuantum bilgisayarların doğruluğu ve performansı için evrensel bir kriter geliştirmektedir. Karşılaştırma ölçütü, ekibin yeni kuantum işlemcileri değerlendirmesine ve geliştirmesine yardımcı olacaktır. (Sol altında: RbH molekülünü test etmek için kullanılan kuantum devrelerinden birinin şeması. Sol üst: kullanılan moleküler orbitaller. Sağ üst: RbH için sol alt devre kullanılarak elde edilen gerçek sonuçlar). Görsel Kaynağı: Oak Ridge Ulusal Laboratuvarı. “Quantum Testbed Pathfinder” projesinin baş araştırmacısı ORNL'den Raphael Pooser, “Şu anda bu sistemleri, gelecekte çözümünde yardımcı olacağına inandığımız türden sorunları temsil eden oldukça basit bilimsel sorunlar üzerinde yürütüyoruz” dedi. Bu değerlendirmeler, üstel olarak daha karmaşık olsa da benzer simülasyonlarla mücadele ederken gelecekteki kuantum sistemlerinin nasıl performans göstereceği hakkında bir fikir verir.
Pooser ve meslektaşları, 20-qubit IBM Tokyo ve 16-qubit Rigetti Aspen işlemcilerde alkali hidrit moleküllerinin bağlı hal enerjisini hesapladılar. Bu moleküller basit bir yapı gösterir ve enerjileri iyi anlaşılmıştır, bu değerlendirme kuantum bilgisayarının performansını etkili bir şekilde test etmelerine izin verir. Ekip kuantum bilgisayarını birkaç parametrenin fonksiyonu olarak ayarlayarak, bu moleküllerin bağlı durumlarını klasik bir
12
bilgisayarda simülasyonların kullanılmasıyla elde edilen kimyasal doğrulukla (ölçülen değer ile gerçek değerin uyumluluğunu) hesapladı. Kuantum hesaplamalarının aynı zamanda mevcut kuantum donanımındaki eksiklikleri aydınlatan sistematik hata azaltma içermesi de aynı derecede önemlidir. Mevcut kuantum yapılarına doğal bir gürültünün etkimesi çalışmada sistematik hata oluşturur.
Kuantum bilgisayarlar son derece hassas olduğundan (örneğin, ORNL ekibi tarafından kullanılan kübitler yaklaşık 20 millikelvin veya -450 Fahrenheit derecelerde seyreltme dolaplarında tutulur) çevrelerindeki ortamlardan gelen sıcaklıklar ve titreşimler atma kararsızlıkları oluşturabilir. Örneğin, böyle bir gürültü bir kübitin istenilen 20° yerine 21° derece dönmesine neden olarak önemli bir hesaplamanın sonucunu büyük ölçüde etkileyebilir.
Şekil: LINPACK Pooser “Bu yeni gösterge karma durumu ya da çevre ve makinenin mükemmel etkileşebilirliğini karakterize eder.” diyor. “Bu çalışma, dünyanın en hızlı klasik bilgisayarlarının hız değerlendirmelerini yapmak için kullanılan evrensel LINPACK ölçütü gibi, kuantum bilgisayarların performansını ölçmek için de evrensel bir ölçüte varma noktasında kritik adımdır.” Temelde, kuantum bilgisayarlarının geliştikçe, Summit de dahil olmak üzere, şu anda faaliyette olan herhangi bir klasik bilgisayardan daha doğru ve daha verimli bir şekilde kimyayla ilgili hesaplamaları gerçekleştirebileceklerine inanılmaktadır. ORNL ekibi, kuantum hesaplama, ağ oluşturma, algılama ve kuantum materyalleri özel araştırma programları aracılığıyla on yıldan uzun bir süredir kuantum gibi paradigma değiştiren platformlar üzerine odaklanmıştır. Bu proje, yakın dönem kuantum bilişim kaynaklarının günümüzün en göz korkutucu bilimsel zorluklarının üstesinden gelmeye nasıl yardımcı olabileceğini, yakın zamanda duyurulan Ulusal Kuantum Girişimi’ni desteklemeyi ve kuantum bilimlerinde (özellikle bilgi işlem-programlama) Amerikan liderliğini sağlamayı hedefleyen federal bir
çalışmadır. Böyle bir liderliği garantilemek isteyen ORNL ekibi devamlı ilerleyiş için daha büyük ölçekli kuantum sistemlerinde, Summit gibi sistemlere ihtiyaç duyacaktır. IBM ve Rigetti işlemcilere erişim, eğitim-sosyal yardım ve staj programları aracılığıyla gelecek kuantum programcılarının gelişimini destekleyip mevcut, kuantum bilgi işlem sistemlerinin erken erişim sağlayıcısı Oak Ridge Bilgi-İşlem Tesisi'nde Kuantum Bilgi-İşlem Kullanıcı Programı aracılığıyla sağlanmıştır. Araştırmaya destek DOE Bilim Ofisi İleri Bilimsel Bilgi-İşlem Araştırma programından gelmiştir. Pooser, “Bu proje bugünün en büyük bilim ve ulusal güvenlik zorluklarını çözmede, kuantum bilgi ve işlemlerinin potansiyelini gerçekleştirme misyonunda ilerliyor” diyor. Ekip sonraki aşamada, bu moleküllerin katlanarak daha karmaşık uyarı görmüş durumları için hesaplar yapmayı planlıyor, bu da yeni hata azaltma şemaları tasarlamalarına ve pratik kuantum hesaplama olasılığını gerçeğe bir adım daha yaklaştırmalarına yardımcı olacak. [5]
13
Kaynaklar 1.http://www.chemistryexplained.com/Pr-Ro/Quantum-Chemistry.html 2.https://www.sciencedirect.com/topics/chemistry/quantum-chemistry 3.https://tr.wikipedia.org/wiki/Dalga-par%C3%A7ac%C4%B1k_ikili%C4%9Fi 4.https://tr.wikipedia.org/wiki/Madde_dalgas%C4%B1 5.https://scitechdaily.com/performance-benchmark-advanced-for-quantum-computers/
Elif Berfin Kavak Kimya Mühendisi (Lisans Öğrencisi) elifkavak99@gmail.com
14
ATIKLAR LABORATUVARDA DEĞERLİ GRAFENE DÖNÜŞTÜRÜLÜYOR Muz kabuğunun grafene dönüştürülmesi ile çevreye zararlı etkileri olan beton ve diğer yapı kimyasallarının etkileri azaltılabilir. Rice Üniversitesi kimyageri James Tour tarafından sunulan bu proses, karbonun bulunduğu her türlü atık kaynaktan grafen elde edilebileceğini vaddediyor. Bu işlem ucuz olmasının yanı sıra hızlı bir işlemdir. Bu sürece “Flaş Prosesi” adı verilmiştir. Tour şunları ifade etmiştir: “Her yıl Dünya’da bulunan tüm gıdaların %30 ila %40’ı atılıyor ve plastik atıklar dünya çapında bir endişe kaynağı olarak görülüyor. Karışık plastik atıklar ve kauçuk lastik atıkları da dahil olmak üzere herhangi bir karbon içeriği olan maddeleri grafene dönüştürdük.” Grafenin şuanki fiyatı 67.000 ila 200.000 dolar olduğundan dolayı bu sürecin iyi sonuçlar doğuracağı düşünülmektedir. İnşaat sektöründe betonu bağlamak için çimento kullanılmaktadır. Çimento üretimi sırasında doğaya CO2 salınımı olmaktadır. Bu salınımı azaltmak ve betonu daha da güçlendirmek amacıyla grafen kullanılabilir. Flaş prosesinde üretilen grafen de atık
maddelerdeki karbondioksit ve sera gazları grafene hapsedildiği için çimento ile karşılaştırıldığında grafen daha çevreci bir malzemedir. Grafen ayrıca daha pahalı bir madde olduğu için atık maddelerden üretilmesi ile maliyeti de azaltılmış olacaktı. Flaş prosesi açıklanacak olursa; malzemeyi hızlı bir şekilde ısıtan ve karbon olmayan tüm elementleri gaz olarak yayan özel bir reaktör tasarlanmış ve işlem bu reaktörde gerçekleştirilmektedir. Bu proses ilerleyen dönemlerde sanayileştiğinde oksijen ve azot gazları gibi küçük moleküller depolanabilir. Prosesteki fazla enerji ışık olarak yayılmaktadır ve herhangi bir çözücüye ihtiyaç duyulmadığı için temiz bir süreçtir. Tour, ABD kaynaklı kömürü dönüştürmek için Enerji Bakanlığı ile bir projeye başlayacak ve bu projeye göre Flaş prosesi ile günde bir kilogram grafen üretmeyi umut etmektedir. Yetkililer bu durum için, “Bu proses ile çok daha yüksek değerli inşaat malzemesine dönüştürülerek kömür çıkışı sağlanabilir.” görüşünü sunmuşlardır.
Haberi Çeviren : Gözde Öncel
15
KÜTLE SPEKTROMETRİSİ’NİN METABOLOMİK UYGULAMALARI Metabolomik; belirli bir zaman diliminde dokularda, hücrelerde ve fizyolojik sıvılarda lipit, karbohidratlar, vitaminler, hormonlar ve diğer hücre bileşenlerinden ortaya çıkan küçük moleküllü metabolitlerin yüksek verimli teknolojiler kullanılarak saptanması, miktarının belirlenmesi ve tanımlanmasıdır[1]. Metabolit; canlılarda çeşitli tepkimeler sırasında ortaya çıkan ve normal olarak vücutta birikmeyerek başka bileşiklere dönüşen kimyasal bileşiklerdir[1]. Metabolom; belirli bir biyolojik örnekteki tüm metabolitlerin toplamını temsil eder[2]. Metabolomikte incelenen küçük moleküller ise[3]; * Peptitler * Oligonükleotidler * Şekerler * Nükleozidler * Organik asitler * Ketonlar * Aldehitler * Aminler * Amino asitler * Lipitler * Steroidler * Alkaloidler * İlaçlar 1971 yılında, Arthur Robinson ve Linus Pauling vücut sıvılarındaki metabolitleri kalitatif ve kantitatif olarak değerlendirmişler.
Metabolomik analizler; * Serum * İdrar * Beyin omurilik sıvısı * Plazma * Tükürük gibi vücut sıvılarında yapılabilir[4].
Aynı yıl ilk kez, Horning (1971) gaz kromatografisi (GC) tekniğini kullanarak hasta idrar ve doku örneklerinden metabolik profil çıkararak bu terimi literatüre kazandırmışlardır[5].
METABOLOMİK NEDEN GEREKLİDİR? * Metabolom, gen fonksiyonundan daha da aşağıdadır ve bir hücrenin işlevsel seviyedeki aktivitelerini daha yakından yansıtır.
* Metabolomikler, transkriptomik ve proteomik çalışmalar ile birlikte değerlendirildiğinde anlamlı olabilirler[2].
* Bir metabolit birden fazla metabolik yoldan gelebilir ve sadece o metabolit için tüm metabolomu çalıştığımızda hangi yollara dahil olduğunu tanımlanabilmektedir.
16
Metabolomksteki zorluklar ise * Metabolitler geniş bir aralıkta moleküler ağırlığa ve konsantrasyondaki büyük değişikliklere sahiptir.
veya inorganik moleküller olabilir bu, kimyasal ayrım metabolomikte önemli bir basamaktır.
* Metabolom proteom ve genomdan daha fazla dinamiktir, ve bu metabolomu çok daha fazla hassas yapmaktadır.
* Metabolitler değişken kimyasal yapılara sahiptirler, bu durum MS kullanılarak yapılan tanımlamalarda zorluklara neden olmaktadır[2].
* Metabolitler, polar veya non-polar ya da organik
METABOLİKTE KÜTLE SPEKTROMETRİSİNİN ÖNEMİ Metabolomik alan, son on yılda, temel ve yaşam bilimleri ve ötesindeki geniş bir alana yayılan önemli uygulamaların da katlanarak arttığını görmüştür[6]. Metabolomik, biyoloji, kimya ve matematik içeren multi-disipliner bir bilimdir. Çok değişkenli veri analiz yöntemleriyle birleştirilmiş kromatografi, moleküler spektroskobi ve kütle spektrometrisi gibi analitik tekniklere ihtiyaç vardır. Metabolomik çalışmalarında esas olarak iki teknoloji kullanılmaktadır. [1]
Metabolomik bir hücrede, dokuda veya biyolojik sıvılarda bulunan tüm metabolitlerin; • NMR • GC-MS (gaz kromatografi-kütle spektrofotometri • LC-MS (sıvı kromatografi-kütle spektrofotometri) gibi yüksek verimli teknolojilerle kısa sürede analiz yapılması, doğru ayrılması, tanımlanması ve ölçülmesidir[7].
GC MS/ NMR/ LC MS Cihazları
17
Kütle spektrometrisi (MS) metabolomikte en güçlü ve yaygın olarak kullanılan analitik yöntemlerden biridir. MS'in yüksek hassasiyeti, tipik bir örnekte yüzlerce metabolitin rutin analizini mümkün kılar. Doğasında önemli ölçüde daha yüksek hassasiyet ve hızlı veri toplama sayesinde MS, metabolomik alanında giderek daha baskın bir rol oynamaktadır. Çok sayıda ve yaygın insan hastalığını teşhis etmek ve yönetmek için basit yöntemler geliştirme ihtiyacı ile hareket eden kütle spektrometrisi, enstrümantasyon, deneysel yöntemler, yazılım
ve veritabanlarındaki ilerlemelerle muazzam bir büyümeye tanık olmuştur[8]. Metabolomik, biyoloji, kimya ve matematik içeren multi-disipliner bir bilimdir. Çok değişkenli veri analiz yöntemleriyle birleştirilmiş kromatografi, moleküler spektroskopi ve kütle spektrometrisi gibi analitik tekniklere ihtiyaç vardır. Metabolomik çalışmalarında esas olarak iki teknoloji kullanılmaktadır. Bunlar; NMR ve değişik kütle spektrometrik yöntemlerdir.
KÜTLE SPEKTROMETRİSİ TEMELLİ METABOLOMİK Kütle spektrometrisinde çok fazla yöntem bulunmaktadır. Aşağıdaki şekilde de metabolikte kullanılan kütle spektrometrisi temelli yöntemler bir tablo halinde verilmiştir. Ayırma temelli ve
ayırma yapılmadan da kendi içerisinde de ikiye ayrılmaktadır. Her yöntemin farklı bir özelliği vardır ve farklı amaçlar için kullanılmaktadır.
2005 yılında, ilk metabolomik web veri bankası METLIN, insan metabolitlerini tanımlamak üzere The Scripps Research Institute tarafından kullanıma
açıldı. Bu sitede 10.000’den fazla metabolit ve kütle spektrometri verileri bulunmaktaydı[10,11].
Nisan 2016 tarihi itibariyle, METLIN veri bankasındaki: Metabolit sayısı = 242032 High resolution MS/MS data = 72268
METABOLOMİK VE KANSER Günümüzde kanser terapisi, geleneksel herkese uyan bir yaklaşımla sınırlı kalmaktadır. Kanser tedavisi için daha iyi tedavilerin tanımlanması, bu nedenle, her
bir kanser hastası veya hasta grubuyla ilişkili spesifik biyokimyasal imzaların karakterizasyonu ile ilgili yeterli veri eksikliği ile sınırlıdır.
Metabolomik yaklaşımlar, tek tek metabolitlerin konsantrasyonundaki değişikliklerin yanı sıra biyokimyasal yollardaki değişikliklerin yanı sıra metabolit ekspresyon paternindeki değişiklikleri tanımlayarak, biyoenerjetik metabolizmada önemli değişiklikler ile karakterize bir hastalık olan kanserin daha iyi anlaşılmasını vaat etmektedir.
karakterizasyonuna dayanan daha spesifik tanı yöntemlerinin geliştirilmesi, verilen tedavinin yanıtı değerlendirmek için halihazırda kullanılan kanser terapötiklerinin izlenmesi ve belirli bir terapi ile prognostik sonuç dahil olmak üzere farklı klinik uygulamalarla yeni biyobelirteçleri tanımlama potansiyelini taşımaktadır[12].
Bu yaklaşımlar, metabolik alt tiplerin
18
İNSAN GENOM PROJESİ 2005 yılında Massachusets Teknoloji Enstitüsü’nün yeni ortaya çıkardığı yeni 10 teknoloji arasında metabolomikte yer almaktadır. Kanada’ da Alberta Üniversitesi’nde inovasyon projesi olarak İnsan
Metabolom Projesi 2007 yılında tamamlanmıştır. 2500 tane metabolit tanımlanmıştır. Bu projeler ve yenilerinin sonuçlanması ile;
• Yeni veri tabanları • Yeni teknolojiler • Yeni biyobelirteçler • Yeni ilaç hedef metabolitler • Yeni metabolik yollar ve ilaç direnç mekanizmaları tanımlanabilecektir. Metabolomik aynı zamanda tıbbı kişiselleştirmeye doğru atılan bir adımdır[7]. Metabolomik teknolojilerinin geliştirilmesi üzerine çalışmalar devam etmektedir. Başta kanser olmak çeşitli hastalıklar üzerine çalışmalar gelecek için
çok önemlidir. Yaşam bilimlerinin gelişmesinde kütle spektrometrisinin yeri ve önemi daha da fazla olacaktır.
Kaynaklar 1.Başaran, E., Aras, S., & Cansaran-duman, D. (2010). Genomik, proteomik, metabolomik kavramlarına genel bakış ve uygulama alanları. Türk Hijyen ve Deneysel Biyoloji Dergisi, 67(2), 85-96. 2.http://www.nefroloji.org.tr/pdf/kongre2018/2018-Engin_Yilmaz.pdf 3.https://slideplayer.biz.tr/slide/10295190/ son erişim tarihi: 18.01.2020 4.https://slideplayer.biz.tr/slide/10295190 5.Novotny; Soini, Helena A.; Mechref, Yehia; et al. (2008). "Biochemical individuality reflected in chromatographic, electrophoretic and mass-spectrometric profiles". J Chromatog B 866: 26–47. 6.Raftery, D. (2016). Mass Spectrometry in Metabolomics. Humana 7.Özkara H. A.,(2008). Gelişen Klinik Biyokimya: Metabolomik. Hacettepe Tıp Dergisi 39(1):4-8 8.Putri, S. P., & Fukusaki, E. (2016). Mass spectrometry-based metabolomics: a practical guide. CRC Press 9.Ren, J. L., Zhang, A. H., Kong, L., & Wang, X. J. (2018). Advances in mass spectrometry-based metabolomics for investigation of metabolites. RSC advances, 8(40), 22335-22350 10.Smith CA, I'Maille G, Want EJ, Qin C, Trauger SA, Brandon TR, Custodio DE, Abagyan R, Siuzdak G (December 2005). "METLIN: a metabolite mass spectral database" (PDF). Ther Drug Monit 27 (6): 747–51. 11.https://metlin.scripps.edu/index.php 12.Puchades-Carrasco, L., & Pineda-Lucena, A. (2017). Metabolomics applications in precision medicine: An oncological perspective. Current topics in medicinal chemistry, 17(24), 2740-2751
Selinay Özel Kimya Mühendisi (Yüksek Lisans Öğrencisi) selinayozel95@gmail.com
19
ÇEVRE DOSTU BİR ALTERNATİF OLAN YENİ BİYOBOZUNUR YAPIŞTIRICI Geleceğin Sürdürülebilir Yapıştırıcıları Yapışmayacak Geleceğin plastikleri, insan vücudunun sağlığı ve gezegen için biyolojik olarak parçalanabilen ve güvenli malzemelerden oluşmalıdır. Plastiklerin her gün gerçekleştirdiği önemli bir iş, yapışkan olan Post-it notları, Scotch tape ve hatta Band-Aids üzerinde çeşitli yüzeylere yapışmasını sağlamaktır. Boston Üniversitesi’nden Mark Grinstaff ve plastiklere çevre dostu alternatifler bulmak için çalışan araştırmacı ekibi, yapıştırma gücüne sahip ancak dayanmayan bir yapıştırıcı tasarlamak için yola çıktı- tamamen doğal olarak türetilen kimyasal bileşenlerden oluşan kullanımın ardından biyolojik olarak parçalanabilir bir malzeme. Mark Grinstaff ve araştırma ekibi plastiklere çevre dostu alternatifler bulmak için çalışıyor. İki yıl süren deneylerden sonra, Grinstaff’ın ekibi tamamen doğal olarak türetilmiş kimyasal bileşenlerden yapılan biyolojik olarak parçalanabilen alternatif bir yapıştırıcı tanıttı. Nature Communications’da yayınlanan ekip, yapıştırıcının formülünün yapışkan malzemelerden yararlanan çok çeşitli endüstriyel ve tıbbi uygulamalara kolayca uyum sağladığını söylüyor. Bir sanat ve bilim fakültesi profesörü olan Boston
Üniversitesi Mühendislik Fakültesi’nden seçkin araştırma profesörü Grinstaff, “Performans açısından beklediğimiz özellikleri korurken, çevre için daha iyi bir şey ile parçalanamayan mevcut malzemeleri değiştiriyoruz” diyor. “Her ikisine de sahip olabiliriz, sadece bunu nasıl yaptığımız konusunda akıllı olmalıyız.” Önce polimerler – kimyasal olarak bağlanmış büyük moleküler yapılar- ile çalışan Grinstaff’ın laboratuvarında çalışırken organik kimya doktorasını kazanan Anjeza Beharaj, “Plastik bağlayıcıları duvara yapıştıracak boyalarda taklit etmek istedik” diye açıklıyor. Polimerlerin genellikle plastikle eşanlamlı olduğu düşünülse de, doğal olarak türetilmiş malzemelerden de yapılabilirler – DNA’mız bile bir polimer olarak kabul edilir. Etkili bir şekilde bugün piyasada olan plastik gibi bazlı ürünler yerine biyolojik polimerler yapılmış yapışkan bir sistem geliştirmek için Beharaj ve Grinstaff, yakın zamanda Boston Üniversitesi’nde kimya alanında doktora kazanan lisans araştırmacısı Ethan McCaslin ve William A. Blessing ile birlikte çalıştılar.
20
“Anahtar madde karbondioksittir” diye açıklıyor Beharaj. Bal veya melas kıvamına sahip biyobozunur yapıştırıcının yaklaşık yüzde 20 ila 40’ı CO2‘den oluşur. “Karbonu atmosferde kirletici bir gaz olarak düşünme eğilimindeyiz ve aşırı miktarda iken olabilir. Ancak heyecan verici olan şey, bu malzemenin atmosfere gidecek olan karbondioksiti yeniden oluşturması, petrol rafinerileri ve üretim tesislerinin gazı çevre dostu polimerler için yeniden kullanma potansiyeli olmasıdır. Bu nedenle, CO2 ucuz bir hammadde olduğundan potansiyel olarak malların fiyatını düşürebilir. Böylece çevre ve tüketici için bir kazanç haline gelir.”
günümüzün plastik yapıştırıcılarının birçok ihtiyacına uyacak şekilde uyarlanabileceğini öngörmektedir. Her bir yapıştırıcı grubundaki polimer ve CO2 oranını ayarlayarak, malzemenin yapışmasını daha güçlü, daha zayıf veya belirli yüzey tiplerine cevap verebilir hale getirebilirler. Yapışkan mukavemeti, yapışkan banttan kalıcı ahşap tutkalına kadar değişebilir ve metal, cam, ahşap, teflon ve hatta ıslak yüzeylere yapışacak şekilde uyarlanabilir.
Grinstaff ve Beharaj, yüzlerce yıldır depolama alanlarını kirleten plastikten farklı olarak, yapıştırıcılarının çevrede tamamen parçalanmasının bir yıl veya daha az süreceğini tahmin ediyor.
Beharaj’a göre, doğal olarak türetilmiş ve biyolojik olarak bozunur malzemelerin insan vücudunda veya içinde kullanılması tamamen güvenlidir. Yapıştırıcılar, kemiği bir arada tutmak için ameliyatlarda kullanılan metalin yerine geçerek bazı cerrahi prosedürleri daha az invazif hale getirebilir. Ayrıca kesikler, sıyrıklar, yaralar veya cerrahi sonrası kesileri korumak için cilt yüzeyinde de kullanılabilirler.
“Bu, şu anda bilim topluluğu için bir öncelik olması gereken ürünleri daha yeşil hale getirme yolunda iyi bir ilerlemeyi temsil ediyor” diyor McCaslin.
Böyle büyük bir olasılık dizisi ile bir sonraki adım, yapıştırıcıları kullanmanın ve pazarlamanın en iyi yolunu bulmaktır.
Ek olarak yapıştırıcının, “daha fazla araştırmacıya, ürünleri daha çevre dostu hale getirmek için benzer bir hedefe doğru çalışmaya ilham vereceğini ” umut ediyor.
“Şu anda asıl soru en iyi uygulamayı bulmak. İhtiyaçların farklı topluluklar için ne olduğunu öğrenerek başlayacağız” diyor Grinstaff. “Cerrahi alandaki insanlar ambalajdaki birinden farklı bir fikre sahip olacaklar, ancak her iki pazara da hitap edebiliyoruz.”
Grinstaff’ın ekibi, biyobozunur yapıştırıcı çözümünün
Haberi Çeviren : Kübra Yıldız
21
İLAÇ NAKLİYATI Modern yaşamda ilaçlar günlük yaşantının büyük bir bölümünde aktif olarak rol almaktadır. Diyabet, tansiyon, mide ilaçları ve sayamadığımız binlerce ilaç hayatımıza bir şekilde girmektedir. Peki bu kullandığımız ilaçları vücudumuza aldığımızda neler olur? Bu ilaçlar vücutta nasıl taşınır? İlaçların vücutta taşınması 4 temel başlıkta açıklanabilir. Bunlar; emilim, dağıtım, metabolizma ve boşaltım olarak sınıflandırılırlar. Emilim ilacın
uygulandığı yerden kan dolaşımına katılması olarak açıklanmaktadır. Dağılım ilacın kandan hedef bölgeye iletilmesine denir. Dokulara ve hücre içine hareket eden ilaç hedef bölgedeki reseptöre bağlanır. Dağılım aşamasında hedef bölgeyi kaçıran ilaçlar vücutta yan etki oluşturmaktadır. İlaçlar merkezi sinir sistemine girmek için kan-beyin bariyeri olarak adlandırılan kılcal ağı geçmek zorundadır. Bu bariyer oldukça seçici bir yapıda olduğu için birçok ilaç bu bariyeri aşamamaktadır. Metabolizma aşaması ilaçların parçalanma aşamasıdır. Bu parçalanma işlemi vücutta karaciğer tarafından gerçekleştirilmektedir. Bu aşamada protein yapıda olan enzimler ilaç moleküllerini parçalayarak metabolitleri oluşturur. Bu metabolitler genelde ilaç molekülüne oranla daha az aktif olurlar, tabi tam tersi bir durumda mümkün olabilir. Enzimlerle parçalanan ilaçlar vücuttan daha rahat bir şekilde atılmaktadır. Boşaltım aşaması ilaçların vücuttan atıldığı aşamadır. İdrar ve dışkı yoluyla gerçekleşebileceği gibi ter, tükürük, nefes veya anne sütüyle vücuttan uzaklaştırılabilir. İlaçlar farklı ilaç taşıyıcılarıyla vücut içerisinde dolaşmaktadır. Bu taşıyıcılar ilaçların hedeflerine seçici olarak ulaşmalarını sağlamaktadır. Bazı ilaçlar pH değişimine bağlı olarak bazıları ısı değişimine bağlı olarak salınmaktadırlar. Bazı ilaçlar yavaş yavaş vücuda salındığında etki gösterirler. İşte bu farklılıklar ilaç taşıyıcılarına bağlı olarak değişmektedir. Lipozomlar, polimerik miseller, mikroküreler, virozomlar, eritrositler ve proteinler ilaç taşıyıcıları olarak sayılabilir. İlaç taşıyıcılarının değişmesi bağlanma yöntemlerinde farklılığa sebep olmaktadır.
Lipozomlar en az bir lipit tabakaya sahip yapılardır. Bu yapılar hidrofobik yapılar hidrofobik/hidrofilik özelliğine bağlı olarak ilaç taşınmasında aktif olarak kullanılmaktadır.
22
Polimerik miseller amfifilik moleküllerden oluşan yapılardır. Kritik misel konsantrasyonuna ulaştıklarında taşıyıcı olarak kullanılabilirler. Lipozomlara oranla daha az kullanılmaktadırlar.
Mikroküreler, aktif ilacı vermek için kullanılan içi boş mikronlardır.
İlaç taşıyıcılarından biri de albümin proteinidir. İnsan ve diğer memeli hayvanların kan plazmasında bulunan albümin, kandaki proteinlerin %60’ını oluşturmaktadır.
taşınmalarını sağlamaktadır. Bu bağlanma bölgelerinin şekli, yeri, büyüklüğü, yükü gibi özellikleri albüminle olan bağlanmalarını etkilemektedir.
Toksik olmayan, zehirsiz, yüksek oranda çözünebilir bu plazma proteini ilaçların, hormonların, yağ asitlerinin belirli bağlanma bölgesine bağlanarak
Albümin; kanser, diyabet, hepatit gibi birçok hastalık tedavisinde iç veya dış protein olarak kullanılmaktadır.
23
Albümin birçok madde için depo görevi görür. 3 boyutlu yapısından kaynaklı olarak birçok ilacın bağlanması ve taşınmasında görev alır. Genellikle bağlandığı molekülden ayrılıp eski yapısını kazanabilir.
İlaçlar günlük yaşantımızda hayat kalitemizi arttırmak amacıyla aktif olarak kullanılan maddelerdir. İlaçlar vücutta gösterecekleri etkilere bağlı olarak farklı taşıyıcılarla taşınmaktadırlar.
Kaynaklar 1) Svenson, Sönke (2004). Taşıyıcı Tabanlı İlaç Dağıtımı. Washington, DC: Amerikan Kimya Derneği. s. 4. ISBN 9780841238398. 2) Davis, A. (2006). Medicines By Design. NIH Publication. 3) Lipozom Teknolojisi. (tarih yok). Playskin: https://www.playskin.com.tr/lipozom-teknolojisi/ adresinden alındı 4)MİKROKÜRELER. (tarih yok). Kanasayfa: https://tolgakaranfil.webnode.com.tr/products/mikrokureler/ adresinden alındı. 5) Regulation of Albumin Metabolism. M A Rothschild, M Oratz, ve S S Schreiber (1975) Annual reviews of Medicine Vol. 26: 91-104.
Dilanur Toplak Kimyager (Lisans Öğrencisi) dilanurtoplak@gmail.com
24
YENİLİKÇİ SÜREÇ BİTKİ ATIKLARINI HIZLA BİYOYAKITLARA DÖNÜŞTÜRÜYOR Araştırmacılar, bitki atıklarından etanol gibi biyoyakıtlar üretmeyi daha ucuz hale getirebilmek ve fosil yakıtlara olan bağımlılığı azaltmak için yeni bir süreç geliştirdiler. Green Chemistry dergisinde Rutgers liderliğindeki bir araştırmaya göre, bitki liflerini hızla etanol yapmak için gereken şekerlere dönüştüren amonyak-tuz bazlı bir çözücüye sahip yaklaşımları, geleneksel işlemlerin aksine, oda sıcaklığına yakın bir sıcaklıkta iyi çalışır.
geliştirilmesine yardımcı olmak için kullanılabilir. Araştırma, selülozun moleküler düzeyde nasıl çözündüğünü daha iyi anlamak amacıyla bitki atıkları gibi karmaşık biyolojik sistemlerin işleme sırasında nasıl tepki verdiğini analiz etmek için Oak Ridge Ulusal Laboratuvarı’ndaki işbirlikçilerden ve yüksek teknolojili bir Bio-SANS aletinden yararlandı.
Haberi Çeviren : Kübra Yıldız
“Ön arıtma sistemimiz – 50 kata kadar – çözücü ile işlenmiş selülozu (bitki lifi) etanol gibi biyoteknoloji ürünü yapma amacıyla kullanılan glikoza (şeker) dönüştürmek için enzimlerin kullanımını azaltabilir,” diyor baş yazar Rutgers Üniversitesi-New Brunswick Mühendislik Fakültesi Kimya ve Biyokimya Mühendisliği bölümünde yardımcı doçent olan baş yazar Shishir PS Chundawat. “Benzer süreçler, mısır sapları ve yaprakları gibi atık biyokütleden biyoyakıt üretme maliyetini önemli ölçüde azaltabilir.” Çözücü ayrıca bitki atıklarında ligninin yüzde 80’inden fazlasını çıkarabilir. Chundawat’a göre, bitki liflerine bağlanan ve güçlendiren lignin, gelecekte değerli aromatik kimyasalların
25
Fotoğraf : Yeni nesil amonyak-tuz esaslı ön arıtma işlemleri, mısır sapları, yapraklar ve diğer kalıntıları gibi atık biyokütlenin verimli bir şekilde parçalanmasını kolaylaştırır. Kredi: Shih-Hsien Liu / ORNL ve Shishir Chundawat / Rutgers Üniversitesi-New Brunswick Mısır sapları, yaprakları ve diğer kalıntıları örneğin dallı darı, liflerden daha ince küçük teller olan sıkıca paketlenmiş selüloz mikrofibrillere sahiptir. Mikrofibrillerin enzimler veya mikroplar kullanılarak parçalanması zordur, bu da biyokütledeki birçok bitki bazlı malzemenin biyoyakıtlara veya biyokimyasallara dönüştürülmesini zorlaştırır. Selülozun enzimler yardımıyla glikoz gibi şekere dönüşmesini hızlandırmak uygun çözücüler veya ısı ve / veya kimyasal bazlı ön işlemler gerektirir. Son 150 yılda, selüloz liflerini parçalayabilen birkaç çözücü araştırılmıştır. Ancak çoğu çözücü maliyetlidir veya etkili olması için aşırı çalışma basıncı veya sıcaklık aralıkları gerektirir.
Amonyak-tuz bazlı solvent sistemi, enzimleri kullanarak selülozun şekere dönüşmesini hızlandırır. Enzimler biyokütleden etanol gibi biyoyakıt üretme maliyetinin yaklaşık yüzde 15 ile yüzde 20’sini oluşturabileceğinden, biyoyakıt üretiminin maliyetini büyük ölçüde azaltabilir. Chundawat’a göre sonraki adımlar, mısır atıkları, belediye katı atıkları, dallı darı ve kavak gibi biyoenerji mahsulleri için yakıta dönüştürülebilecek ön arıtma sürecini optimize ederken, maliyetleri düşürmek için daha sağlam enzimler geliştirmek olacaktır.
26
PESTİSİTLER
Pestisit Nedir?
Pestisit, istenmeyen canlıların yok edilmesi için kullanılan madde veya maddelerin karışımı olarak genel bir tanımlama yapılmaktadır. Pestisit aktif
ve inert maddeler olmak üzere iki bileşenden oluşmaktadır.
Aktif maddeler, istenmeyen canlıyı yok etmek kontrol etmek amacıyla kullanılmaktadır. Pestisit üründe küçük bir yüzdeliğe sahiptir. Etiket üzerinde hangi aktif maddenin yer aldığı ve konsantrasyon miktarı yazmaktadır. Bir veya daha fazla aktif madde içermektedir. Bir aktif madde çeşitli pestisit türlerinde kullanılabilmektedir.
yapılmaktadır. Sivrisinek, karasinek gibi istenmeyen zararlı canlıların kontrolü, çevrede olan bitkilerin hastalıklarının önlenmesi için pestisit kullanımı örnekleri verilebilir.
İnert maddeler, istenmeyen canlıyı çekmek amacıyla kullanılmaktadır. Etiket üzerinde inert maddelerin isimleri gizli ticari bilgi olarak kabul edildiğinden dolayı yer almamaktadır.
Ancak pestisit uygulamalarının doğru ve güvenli bir şekilde yürütülüp en iyi sonucun alınabilmesi için kullanılan pestisitin uygunluğu, nasıl uygulama gerektirdiği, uygulama zamanı ve şekli gibi birçok parametre vardır. Bu yüzden uzman kişilerden yardım almak bilinçsizce pestisit kullanımın önüne geçmektedir.
Yaşamımızı sürdürdüğümüz alanlarda daha konforlu bir yaşam için pestisit uygulamaları
Fotoğraf :Pestisit uygulaması
27
Fotoğraf : Sıcak sis uygulaması
Bir pestisitten neler bekleriz? 1)İstenmeyen canlıyı kontrol edebilmelidir. 2) Seçici davranarak sadece hedef canlıya zarar vermeli ve diğer canlılara zarar vermemelidir. 3) Uygun bir zaman dilimi sürecinde ekolojik olarak kabul edilebilir ürünlere dönüşebilmelidir. 4) Uygulama alanında kalabilmelidir. 5) Uygulamadan sonra birikme potansiyeli olmamalıdır. Birçok pestisit türü bulunmakla birlikte kontrolünü sağladıkları istenmeyen canlı türüne göre isim almaktadırlar. Örnek vermek gerekirse: • İnsektisitler (Böcek öldürücüler) • Herbisitler (Bitki öldürücüler) • Fungusitler (Mantar öldürücüler) • Algisitler (Alg öldürücüler) • Rodensitler (Kemirgen öldürücüler) • Larvicides (Larva öldürücüler) olarak sıralanabilir.
İNSEKTİSİTLER Bu pestisit türlerinden insektisitleri mercek altına almak gerekirse insektisit grupları; organoklorin insektisitler, organik fosforlu insektisitler, karbamat insektisitler, organik piretroidler ve sentetik piretroidler olarak sıralanabilirler.
Fotoğraf : Larva ile mücadele uygulaması
28
İnorganik İnsektisitler İnorganik insektisitler, mineral kökenli olup borik asit gibi maddeleri içermektedir. Bu insektisit türünün çoğu mide zehirlemesi etkisine sahip olduğu için genelde katı halde bulunup yem olarak
kullanılmaktadır. Memeliler için toksik etkiye sahip olduğu ve biyolojik olarak parçalanmalarının zor olduğundan dolayı kullanımı çok yaygın değildir.
Organik Piretroidler En çok kullanılmakta olan doğal böcek ilacı bir tür krizantem (kasımpatı) bitkisinden ekstraksiyon yöntemi ile elde edilmektedir. Avantajları arasında memelilere karşı toksik özellik göstermemesi
ve biyolojik olarak bozunmasının oldukça hızlı gerçekleşmesi yaygın olarak kullanılmasını da göstermektedir. Kullanımı kısıtlayan özellik olarak ışığa dayanıksız oluşu örnek verilebilir.
Sentetik Piretroidler İnsanlar tarafından organik piretroidler gibi çalışan yapay böcek öldürücülerdir.
Organoklorin İnsektisitler Klor içeren sentetik insektisitlerdir. DDT bu gruba girmektedir. Toksisitesinin yüksek olması ve
çevrede zor bozunması gibi sebeplerden dolayı kullanılmamaktadır.
Organofosfor İnsektisitler Karbon bileşiklerinden sentezlenen ve fosfor içeren insektisitlerdir. Evde istenmeyen canlı türü olan sivrisinek, örümcek, hamamböceği gibi canlılar için
organofosfor insektisitleri geliştirilmiştir ancak bazıları yoğun kokuya sahip olduğu için kullanıcılar tarafından tercih edilmemektedir.
Karbamat İnsektisitler Genelde evde istenmeyen zararlı türleri için temas ve oral olarak kullanılmaktadır. Haftalar veya aylar
içinde parçalanabilme özelliğine sahiptirler.
İnsektisit Uygulama Yöntemleri Uygun insektisit seçiminin yanında seçilmiş olan insektisitin hangi formda kullanılması gerektiği de uygulama sonunda istenen sonucun alınması
için önem taşımaktadır. Örneğin sivrisinek gibi haşerelerin kontrolünün sağlanmasında kullanılan yöntem aerosol veya sis ile uygulamadır.
Fotoğraf : Araca monte edilmiş püskürtücü ile uygulama
29
RODENSİTLER Kemirgenlerin kontrolünün sağlanması için kullanılır. Pelet veya katı bloklar formunda bulunabilmektedirler. Uygulama yapılırken çocuklar, kediler ve köpeklerin zehirlenmemeleri için gerekli önlemler alınmalıdır. Kemirgenlerin bulunabilme ihtimallerinin olduğu alanlara koyulmalıdır. Rodensit etiketi içeren kutulara yemler koyulmalı ayrıca ıslanan ve tozlanmış olan yemler etkilerini kaybetmektedirler, bu yüzden yemler düzenli aralıklarla kontrol edilip gerekirse değiştirilmelidir.
Fotoğraf:Rodensitler için kompakt kutuda uygulama
Kaynaklar [1]https://acikders.ankara.edu.tr/pluginfile.php/67987/mod_resource/content/0/Pestisitler%20I.pdf [2] https://www.epa.gov/minimum-risk-pesticides/what-pesticide [3] https://www1.health.gov.au/internet/publications/publishing.nsf/Content/ohp-enhealth-manual-atsi-cntl~ohp-enhealth-manual-atsi-cnt-l-ch5~ohp-enhealth-manual-atsi-cnt-l-ch5.7 [4] http://npic.orst.edu/ingred/ptype/index.html [5] http://npic.orst.edu/ingred/active.html [6] http://npic.orst.edu/ingred/index.html
Emine Baydere Kimya Mühendisi (Lisans Öğrencisi) eminebaydere99@gmail.com
30
MAKİNE ÖĞRENİMİ TEKNİĞİ KRİSTAL YAPILARIN BELİRLENMESİNİ HIZLANDIRIR
Görsel: Giriş kırınım paterninin belirli bir sınıfa ait olma olasılığını hesaplayan sinir ağının iç çalışmalarının gösterimi. Vecchio Lab/Science California San Diego Üniversitesi’ndeki nano mühendisler, alaşımlar, proteinler ve farmasötikler de dahil olmak üzere çeşitli malzeme ve moleküllerin kristal yapılarını belirlemek için daha az emek gerektiren bilgisayarlı bir yöntem geliştirdiler. Yöntemde, elektron kırınım modellerini bağımsız olarak en az %95 doğrulukla analiz etmek için yüz tanıma ve kendi kendini süren otomobillerde kullanılan türe benzer makine öğrenim algoritması kullanılır.
mikroskobu (SEM) kullanmayı içerir. Geçirimli elektron mikroskobu (TEM) gibi diğer elektron kırınım teknikleriyle karşılaştırıldığında, SEM bazlı EBSD büyük numuneler üzerinde gerçekleştirilebilir ve çoklu uzunluk ölçülerinde analiz edilebilir. Bu durum, santimetre ölçeklerine eşlenmiş yerel alt mikron bilgisi sağlar. Örneğin, modern bir EBSD sisteminde, numunenin bir kere taranmasıyla ince ölçekli yapılarının, kristal oryantasyonlarının, gerilme veya gerinim gibi bilgilerin belirlenmesini sağlar.
Çalışma, 31 Ocak tarihli Science dergisinde yayınlandı.
Ancak ticari EBSD sistemlerinin dezavantajı, yazılımın, analiz edilen malzeme içinde var olan kristal kafeslerin atomik yapısını belirleyememesidir. Bu durum, kullanıcının örnekte olduğu varsayılan beş kristal yapıyı seçmesi gerektiği ve daha sonra yazılımın kırınım modeliyle olası eşleşmeleri bulmaya çalışması gerektiği anlamına gelir. Kırınım modelinin karmaşık yapısı nedeniyle, genellikle
UC San Diego nano-mühendislik profesörü Kenneth Vecchio ve makalenin ilk yazarı olan Ph.D. öğrencisi Kevin Kaufmann yeni bir yaklaşım geliştirdi. Yöntemleri, elektron geri saçılım kırınımı (EBSD) modellerini toplamak için taramalı elektron
31
yazılımın, kullanıcı tarafından seçilen listede yanlış yapı eşleşmeleri bulmasıyla sonuçlanır. Sonuç olarak, doğru bir sonuç operatörün deneyimine ve örneklerin önceden bilinmesine bağlıdır.
olarak yüksek doğrulukla (% 95’ten fazla) analiz eder.
Vecchio’nun ekibinin geliştirdiği yöntem, tüm bunları bağımsız bir şekilde yapar. Çünkü derin sinir ağı, olası tüm kafes yapı tiplerinden kristal kafesi belirlemek için her bir kırınım modelini bağımsız
Araştırmacılar, farmakoloji, yapısal biyoloji ve jeoloji de dahil olmak üzere birçok alanda, kristal yapının tanımlanmasında gereken süreyi azaltmak için benzer otomatik algoritmalar kullanmanın faydalı olabileceğini belirtti.
Haberi Çeviren : Dilara Küçükay
32
REKLAM İÇİN reklam@inovatifkimyadergisi.com
BİNLERCE KİŞİNİN OKUDUĞU DERGİMİZE ONBİNLERCE KİŞİNİN ZİYARET ETTİĞİ WEB SİTEMİZE REKLAM VERİN
BİNLERCE KİŞİYE ULAŞIN
Ultraviyole bir lamba altında, gösterilen bu bileşik akuamarin gibi parlamaktadır. Kaunas Teknoloji Üniversitesi öğrencisi Matas Steponaitis, bromotrifenilamin ve bis (metoksifenil) asetaldehidi karıştırarak, asit katalizörü ekledi ve ardından reaksiyon ürününü arıtarak flüoresan molekülünü hazırladı. Bileşiğin görünür ışığı serbest bırakma özelliğine rağmen, güneş ışınlarında ışığı yakalamaya yardımcı olan maddelere yol açacağı düşünülüyor. Buna benzer moleküller, güneş ışığı altındaki hareketlerinden sonra elektronların bir güneş pili içinden geçmesine izin veren yük taşıyıcı malzemeler yapmak için kullanılabilir.Bu mobil elektronlar, elektrik şeklinde kullanışlı enerjiye çevrilirler.
