Inovatif Kimya Dergisi Sayi 88

Kimya Dergisi

İNOVATİF Kimya Dergisi YIL:8 SAYI:88 KASIM 2020

METEORLARIN KİMYASI

EKİBİMİZ YAVUZ SELİM KART PELİN TANTOĞLU KART MERVE ÇÖPLÜ HACER DEMİR RABİYE BAŞTÜRK SİMGE KOSTİK RABİA ÖNEN MELİKE OYA KADER MUAZ TOĞUŞLU DİLARA KÜÇÜKAY TOLGAHAN ÖZER NUREVŞAN GÜNDOĞDU FATMA CEREN DOLAY KÜBRA YILDIZ SEVDA YILMAZ SİNEM ŞAHİN BÜŞRA EMETİ CENGİZ DİLANUR TOPLAK EMİNE BAYDERE FULYA BAŞARAN BURCU ÇAKMAK GÖZDE ÖNCEL NUR SEVİM SALÇIN NESLİHAN NUR ÜZÜM SİNEM KÖSEOĞLU AYSEL EKİN EYÜBOĞLU CANSEL PEHLİVANOĞLU DİLARA ÖNEN ECEM BOZYEL ELİF ÜNAL EMİNE ŞEN ESİN ALTINKAYA ESRA KARAN GEMZE KEŞRE GAMZE TEZGİDER GİZEM TUTAR ILKNOUR KOTZA İREM ERBİL İSRA SELEN DURMAZ KEVSER SOLMAZ PELİN YALÇIN SEDA İKİKARDEŞLER DUYGU ÇELİK HAŞİM ERTEK BURCU AKBULUT NURAN AKALIN SULTAN KAPDAN AHSEN BAYRAKTAR NERGİS BOZKURT CEYDA NUR KAYA NİL SIRIMOĞLU OSMAN ŞİMŞEK HATİCE KARAGÖL ELİF NUR DOĞAN FATMA ILGIN GÜLLER İKRA NUR İNCEBEY CABİR ÇOBANOĞLU BEGÜM KAYTANLI DAMLA DALGIÇ ESENGÜL ÇİFTÇİ KARDELEN UZUNDAĞ MELİKE ÜNAL MELİS GÖKÇEN KARATAŞ MELİSA SÜT MURAT YILMAZ NAGİHAN AYDIN SEHER BAYAR AYBİLGE KARABAY BÜŞRA ALCIOĞLU ECEM FIRAT ESRA ARSLAN FATMANUR SELÇUKOĞLU GÖKÇEM GÜLBEY NURSİMA YILDIZ SEDA ARSLAN TUĞÇE ÇAKMAK YAĞMUR AKDAĞLI

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

ALÜMİNYUM GERİ DÖNÜŞÜMÜ

6

YENİ BİR ARAŞTIRMAYA GÖRE KORONAVİRÜS, BAZI YÜZEYLERDE 28 GÜN AKTİF KALABİLİYOR

9

METEORLARIN KİMYASI

11

KENTSEL HAVA KİRLİLİĞİ COVID-19’U DAHA ÖLÜMCÜL YAPABİLİR

15

KENDİ KENDİNİ YEMEK OTOFAJİ

17

AŞI İÇERİSİNDE BULUNAN MADDELER BÜNYELERİNDE KÜÇÜK MOLEKÜLER KÜTÜPHANELER SAKLIYOR OLABİLİR

21

GELECEĞİN HABERCİSİ YAPAY BÖBREK

23

MOLEKÜLER HAREKETLERİ ÇÖZMEK İÇİN YAPAY ZEKA DİL İŞLEME ARAÇLARI KULLANILDI

29

ALÜMİNYUM GERİ DÖNÜŞÜMÜ 1. Alüminyum Nedir ve Nerelerde Kullanılır?

Yerkabuğunun yaklaşık % 8’ini oluşturan Alüminyum dünyada yaygın bulunan Oksijen (O) ve silisyumdan (Si) sonra üçüncü elementtir. Kübik kristal yapıya sahip olan alüminyum diğer metallerle 300’den fazla bileşik ve alaşım oluşturabilir. Alüminyuma gösterilen ilgi aslında bir tesadüf değildir. Alüminyum pek çok avantaja sahiptir. Çelik kadar dayanıklı olan alüminyum demire kıyasla 3 kat daha hafiftir.

• Toksik değildir • Kolay bir şekilde şekillendirilebilir, • Elektrik ve ısı iletkenliği yüksektir.

• Sıcak ve soğuk olarak işlenebilir.

• Hava şartlarına, yiyeceklere, çeşitli kimyasal sıvı ve gazlara karşı dirençlidir.

Bakırdan daha ucuz olan alüminyum en çok soğutma sanayisinde kullanılır. Çünkü ısıyı kolaylıkla emip, kolaylıkla kendini soğutabilen bir metaldir.

Alüminyum içecek kutuları, krem tüpleri, uçak ve uzay araçları, elektronik cihazlar, taşıt araçları ve inşaat sektörü gibi pek çok alanda sıklıkla kullanılmaktadır.[1]

2. Alüminyum Nasıl Elde Edilir?

Doğada elementel olarak rastlayamadığımız alüminyumu, boksit cevheri içerisinde bulabiliriz.

Boksit cevheri ticari açıdan alüminyum içeren en önemli cevherlerdendir. Dünyadaki alüminyum

üretiminin neredeyse hepsi bu cevherden karşılanır.

Bir boksitin neredeyse %30-50 lik bir kısmı alüminyumdan oluşmaktadır.

6

Alüminyum eldesi, 2 aşamada gerçekleştirilir, 1.Bayer metodu kullanılarak boksit cevherinden alümina elde edilir.

Madenden çıkarılan boksit cevheri, sud kostik eriyiği ile muamele edilerek alüminyum hidroksit elde edildikten sonra içerisinde bulunan erimemiş olan kalıntılardan ayrılır ve alüminyum hidroksitin kalsinasyonu ile "alümina" (Al2O3) (alüminyum oksit) elde edilir.

alüminadan alüminyum elde edilir.

Bu aşamada ise "alümina"nın "alüminyum"a dönüştürülür. Beyaz bir toz görünümüne sahip olan alümina, alüminyumu oksijenden ayırmak için elektroliz işleminin yapılacağı hücrelere alınır.

Elektroliz işlemi için 4-5 volt gerilimde doğru akım uygulanır. Dipte biriken alüminyumun alınarak işlem tamamlanır. Genel bir denklem kuracak olursak, ağırlıkça 4 birim boksitten, 2 birim alümina ve 2 birim alüminadan da bir birim alüminyum elde edilir diyebiliriz.[4]

2.Elektroliz (Hall-Heroult Proces) kullanılarak

3. Alüminyum Geri Dönüşümünün Önemi Al %100 geri dönüştürülebilir bir metaldir. Al geri dönüşümü için kullanılan enerji, yukarıda bahsettiğimiz ilk üretimi için kullanılan enerjinin yaklaşık yüzde 5'i kadardır. Bu yüzden de Al geri dönüşümü ülkelere ekonomik açıdan çok büyük bir katkı sağlamaktadır. Hem ekonomiye katkı sağlayıp hem de çevreye zarar vermesini geri dönüşümle engelleyebiliriz.

Avrupa Alüminyum Birliği (European Aluminum – EA) tarafından yapılan açıklamaya göre, 2018 senesnide Avrupa Birliği, İsviçre, Norveç ve İzlanda’da 100 kutunun 74’ü geridönüşüm ile kazanılmaktadır. Alüminyumu geri dönüştürmek, alüminyumu baştan üretmeye kıyasla %95 enerji tasarrufu sağlamak anlamına gelmektedir. [2]

7

Daha az enerji kullanımı gerektiğinden ve daha az çevre sorunları yarattığından son yıllarda dünyada ikincil alüminyum üretimine olan talep hızla artmaktadır. ABD, 2017 yılında geri dönüşümden 3,7 milyon ton Al üretimi yapmış, bunun %43 ünü eski, %57 sini yeni hurdadan elde etmiştir.[3]

olan alüminyumun geri dönüşümü sayesinde ülke ekonomisine ciddi anlamda katkı sağlanabilmekte ve çevre ile dost bir tutum gösterilebilmektedir.

Alüminyum geri dönüşümü sayesinde elde edilecek gelir, bilim, sağlık,eğitim, savunma sanayi gibi pek çok alana aktarılabilecek olup, ülkelerin refahı için önem taşımaktadır.

Özetle, sanayide pek çok farklı alanda kullanılmakta Kaynaklar [1] Recycling of Aluminum. (2018). Aluminum Science and Technology, 96-107. doi:10.31399/asm. hb.v02a.a0006484 [2] Gökelma, M., Diaz, F., Öner, I. E., Friedrich, B., & Tranell, G. (2020). An Assessment of Recyclability of Used Aluminium Coffee Capsules. Light Metals 2020 The Minerals, Metals & Materials Series, 1101-1109. doi:10.1007/978-3-030-36408-3_149 [3] www.minerals.usgs.gov (U.S. Geological Survey, Mineral Commodity Summaries, 2018) [4] www.mta.gov.tr

Rabia Önen Kimyager (Yüksek Lisans Öğrencisi) onenrabia06@gmail.com

8

YENİ BİR ARAŞTIRMAYA GÖRE KORONAVİRÜS, BAZI YÜZEYLERDE 28 GÜN AKTİF KALABİLİYOR Koronavirüsün 28 Gün Aktif Kalabildiğini Söylemek Halkta Gereksiz Korkuya Neden Olabilir

Yeni bir araştırma, SARS-COV-2'nin bazı yüzeylerde 28 güne kadar aktif kalabildiğini ortaya koydu.

Ancak araştırmayı eleştiren başka bilim insanları, araştırmadaki bazı unsurların eksikliği nedeniyle böylesine şaşırtıcı bir sonuç elde edildiğini öne sürüyorlar.

Avustralya Ulusal Bilim Ajansı (CSRIO) tarafından gerçekleştirilen yeni bir araştırma, tüm dünyayı etkisi altına alan COVID-19 hastalığına neden olan SARSCOV-2 virüsünün, belirli yüzeylerde sanılandan çok daha uzun süre aktif kalabildiğini ortaya çıkardı.

Söz konusu çalışmayı SARS-COV-2’nin aktif kalabilmesi için 20 °C’lık bir karanlık odada gerçekleştiren araştırmacılar, virüsün cep telefonu ekranı, plastik, paslanmaz çelik gibi pürüzsüz yüzeylerin yanı sıra kağıt banknot gibi sıklıkla kullanılan nesnelerde 28 gün boyunca aktif kalabildiğini ortaya çıkardılar.

CSIRO CEO’su Dr. Larry Marshall, söz konusu araştırma ilgili gerçekleştirdiği açıklamada, “Virüsün yüzeylerde gerçekten ne kadar süre canlı(aktif) kaldığını tespit etmek, virüsün yayılma kapasitesini daha doğru bir şekilde tahmin etmemize ve önlememize yardımcı oluyor. Bu veriler, insanları korumak için daha iyi bir iş çıkarmamızı sağlıyor.” ifadelerini kullandı.

Cardiff Üniversitesi’nin eski direktörü Prof. Ron Eccles ise söz konusu araştırmayı eleştirdi ve araştırmacıların virüsün 28 gün aktif kalabildiğini söylemesinin halkta gereksiz korkuya neden olabileceğini belirtti. “Virüs, öksürük ve hapşırıktaki mukustan ve kirli parmaklardan yüzeylere yayılıyor.” diyen Eccles, virüsün yayılmasındaki bir numaralı taşıyıcı olan mukusun araştırmada kullanılmadığını öne sürdü.

9

Koronavirüs, Mukuslu Yüzeylerde Sadece Birkaç Saat Aktif Kalabilir “Taze mukus, virüsleri yok etmek için enzimler üreten çok sayıda beyaz hücre ile virüsleri nötralize

etmek için antikor ve farklı kimyasallar içeriyor.

Bu virüsler için düşmanca bir ortamdır.” şeklinde konuşan Prof. Eccles, SARS-COV-2’nin mukuslu yüzeylerde günlerce değil yalnızca birkaç saat aktif kalabileceğini söyledi.

10

METEORLARIN KİMYASI Meteoritler, uzayda astroitlerin birbiri ile çarpışması sonucu kopan küçük parçacıklardır. Meteorlar ise meteoritlerin Dünya’ya yaklaşması veya atmosfere girmesi sonucu buharlaşıp bir ışık çizgisi oluşmasıdır.

Ancak meteoritler her zaman atmosferde buharlaşmazlar. Buharlaşmayıp Dünya’ya giriş yapan

meteoritlere göktaşı denir. Bu ayrımlar bulundukları konumlara göre yapılmaktadır. Göktaşlarının incelenmesi sonucu güneş sisteminin bölümleri hakkında bilgiye ulaşılmaya çalışılmaktadır. Dünya’nın farklı yerlerinde bulunmuş olan göktaşları NASA’nın Johnson Uzay Merkezinde bulunmaktadır [1].

Resim1: Dünya’ya yaklaşan bir meteorit

11

Meteorların birçok alt sınıfı bulunmasına rağmen temel anlamda 3 sınıfa ayrılırlar:

3) Taşlı Demir Meteorlar

1) Demir Meteorlar

Taşlı demir meteorlar demir-nikel ve silikat karışımlarından oluşmaktadırlar. Demir meteor ve taş meteorlara göre daha nadir rastlanmaktadırlar.

Çoğunlukla demir ve nikelden oluşmaktadırlar.

Mıknatıs tarafından çekilirler ve oldukça ağırlardır.

Dünyanın çekirdeği hakkında bilinenlere demir meteorlarının incelenmesi sonucu ulaşılmıştır.

2) Taş Meteorlar En yaygın görülen göktaşı türüdür. Ve genel olarak Astroid kuşağındaki dış kabuğun parçalarından kopmuşlardır [2].

Palazitler ve mezosideritler olarak iki grupta incelenirler. Palazitler içeriklerinde demir nikelin yanı sıra olivin de içermektedir. Pallazitler genel olarak yeşil renkte olmalarına karşın hava koşullarına bağlı olarak, sarı altın ve kahverengi tonlarında görülebilmektedir.

Mezosideritlerın ise yarısı taşlı bileşenlerden diğer yarısı ise nikel ve demirden oluşmuştur [3].

Tablo1: Meteorit türleri ile ilgili tablo

Meteor Olduğunu Nasıl Anlarız?

Meteorlar araştırmacılar için büyük önem arz etmektedirler. Aynı zamanda sadece bu işle uğraşan koleksiyoncular da bulunmaktadırlar. Bulunan her taş, gök taşı değildir. Kesinlikle gök taşı denilebilmesi için alanında uzman araştırmacıların belli birtakım testleri gerçekleştirmesi gerekmektedir. Ancak gök taşı şüphelisi olan bir taş bulunduğunda tamamen emin olamamakla birlikte birkaç sınama yöntemi ile test edilebilir.

insanlardaki benzersiz parmak izleri gibi izlere sahip olabilirler. Şekilleri çok düzgün değildir. Sınanacak özellikler her göktaşında aynı sonucu vermez istisnai durumlar söz konusudur.

Bu yüzden laboratuvar analizleri yapılmadan tam olarak anlaşılamamaktadır [4].

Meteorlar genellikle demir içerdikleri için mıknatıs ile çekilebilirler. Normal taşlara göre daha ağır ve yoğundurlar. Yıpranmamış göktaşlarının füzyon kabukları ve regmaglypts denilen şöyle ki

12

Resim2: Mıknatıs ile çekilmiş bir göktaşı

Yeryüzüne Çarpmış Olan Gök Taşları Dünya’nın en büyük göktaşı olma özelliği taşıyan Hoba, 1920 yılında Nabimya’da bir çiftçinin tarla ile uğraşırken bir engelle karşılaşması sonucu kazılması ile bulunmuştur. Hoba’nın ağırlığının 60 ton civarı olduğu kaynaklarda yazılmaktadır. Ayrıca Hoba gök taşı bulunduğu yerden hiç kıpırdatılmamış hala ilk

bulunduğu yerdedir. %84 demir ve %16 nikelden oluşmaktadır. Ataksit yüksek miktarda nikel içeren meteoritlere verilen bir addır ve Hoba içerdiği yüksek miktardaki nikel sebebiyle bu grupta yer almaktadır. Hoba’nın şaşırıcı bir diğer özelliği de her iki tarafının düz olmasıdır [5].

Resim3: Dünyanın en büyük gök taşı olan Hoba Willamette gök taşı Amerika’da bulunan en büyük gök taşıdır. Demir göktaşı olan Willamette 15.5 tonluk bir kütleye sahiptir. Bugün hala Amerikan Doğa Müzesinde sergilenmektedir[6].

indiği anda yuvarlanarak hareket etmeye başladığı tahminlerini akıllara getirmektedir.

Diğer bulunan büyük göktaşları ise 37 ton ağırlığıyla El Chago meteoru, 20 ton olan Bacubirito Meksika’da ve bir diğer 20 ton ağırlığındaki gök taşı Cape York Grönland’da bulunmuştur[7].

Mbozi meteoru Tanzanya’da 1930’lu yıllarda keşfedildi. 25 ton dolaylarında olan Mbozi için bir kratere rastlanılamadı. Bu durum da yeryüzüne

Türkiye ve Meteorit Çalışmaları 1933 Üniversite reformundan sonra Türk bilim insanlarının ilgi alanına giren meteorit konusu İstanbul Üniversitesi Astronomi Bölümünün kurulmasının etkisi büyüktür. Makale açısından araştırmalar yapılması gibi çalışmalar Ankara Üniversitesi Fen Fakültesinin kurulmasından

sonra gerçekleşmiştir. Daha sonralarında ise ülkemize düşen gök taşları ile incelemeler yapılıp yayınlanmıştır. 2017 yılına kadar sınırlı yapılan çalışmalar sonrası, ilgi ve üretkenliğin artması dolayısıyla Antartika’ya seferler düzenlenip meteorit ve mikrometeoritler araştırılıp ilk kez

13

ülkemize getirilmiştir. Resmi kayıtlarda ülkemizde bulunan 18 tane meteorit bulunmaktadır. Bunlar aşağıda listelenmiştir: •Adalia (1883) •Magnesia (1899) •Caratash (1902) •Domanitch (1907) •Sediköy (1917) •Bursa (1946) •Ibrisim (1949) •Kayakent (1961) •Çanakkale (1964)

• Akyumak (1981) • Sivas (1989) • Turgut (1999) • Didim (2007) • Kemer (2008) • Mahmutlar (2014) • Sariçiçek (2015) • Gerdekkaya (2018) • Gömüce (2018)

[8]

Sonuç Uzayın derinliklerinden gelerek Dünya’ya giriş yapan meteorlar, bizim uzaya gitmeden incelemeler yapabileceğimiz en önemli araçlardır. Gök taşları, sadece bu işi yapanlar ve tesadüf eseri karşılaşanlar tarafından bulunmaktadır. Satışı gerçekleştiği zaman

yüksek meblağlar da elde edilebilmektedir. Gök taşları bazı firmalar tarafından satın alınmaktadır.

Gerekli incelemeleri yapılanlar ise belirli müzelerde sergilenmektedir.

Kaynaklar [1] https://spaceplace.nasa.gov/asteroid-or-meteor/en/ [2] https://geology.com/meteorites/meteorite-types-and-classification.shtml [3] https://geology.com/meteorites/stony-iron-meteorites.shtml [4] http://meteorite-identification.com/streak.html [5] https://en.wikipedia.org/wiki/Hoba_meteorite#cite_note-6 [6] https://www.meteorite.com/willamette-meteorite/ [7] https://www.sciencealert.com/these-are-the-6-biggest-meteorites-to-ever-to-be-found-on-earth [8] https://meteoritcalismagrubu.org/turkiyede-meteorit-calismalarinin-baslangici/ [1]https://i2.milimaj.com/i/milliyet/75/750x0/5ecf7ac355428716247b32ce [2]http://img.webme.com/pic/g/goktaslari/meteorit-m%C4%B1knat%C4%B1s.jpg [3] https://tr.wikipedia.org/wiki/Dosya:Hoba_Meteorite_sire.jpg [1]http://img.webme.com/pic/m/meteoritler/meteorit%20g%C3%B6kta%C5%9F%C4%B1%20 t%C3%BCrleri.png

Emine Baydere Kimya Mühendisi (Lisans Öğrencisi) eminebaydere99@gmail.com

14

KENTSEL HAVA KİRLİLİĞİ COVID-19’U DAHA ÖLÜMCÜL YAPABİLİR Yeni araştırma, hava kirliliğinin Amerika Birleşik Devletleri’ndeki Koronavirüs salgınına ölümcül bir etkisi olabileceğini açığa çıkarıyor.

The Innovation dergisinde yayınlanan bir araştırma, uzun süre maruz kalınan kentsel hava kirliliğinin COVID-19’u bazı insanlar için daha şiddetli hale getirebileceğini gösteriyor.

Emory Üniversitesi'nden yardımcı yazar Donghai Liang bir cümlesinde, “Hem uzun süre hem de kısa süre maruz kalınan hava kirliliğinin, insan vücudunda oksidatif stres, akut inflamasyon ve solunum yolu enfeksiyon riskini arttırarak doğrudan ve dolaylı bir biçimde sistemik etkilerle bağlantılı olduğu anlaşılmıştır.” dedi.

Yapılan araştırma için, araştırmacılar Ocak-Temmuz ayları arasında ABD'de 3.000'den fazla vilayette ince partikül madde, azot dioksit (NO2) ve ozon gibi belirli kentsel hava kirleticileri analiz ettiler. Hem vaka ölüm oranını (COVID-19 teşhisi konan kişiler arasındaki ölüm sayısı) hem de ölüm oranını (ABD popülasyonundaki COVID-19 ölümlerinin sayısı) incelediler.

Araştırılan kirleticilerden NO2’nin, birinin koronavirüs salgınından dolayı ölüm riskini arttırmasıyla ilgili en güçlü bağlantıya sahip olan kirletici olduğu anlaşıldı.

Havadaki NO2’nin 4.6 ppb artışı, koronavirüs vakası ölüm oranında %11.3’lük artış ve ölüm hızının %16.2’lük artışıyla ilgili olduğu anlaşıldı.

Araştırmacılar uzun süre maruz kalınan NO2’de 4.6 ppb azalmanın, koronavirüs testinin sonucu pozitif olanlardan 14.672 ölümü de önleyeceğini buldu.

Liang, “Kentsel hava kirliliğine, özellikle azot dioksite uzun süreli maruz kalmanın, nüfusun ciddi COVID-19 ölüm sonuçlarına karşı duyarlılığını artırabilir." dedi. “New York, New Jersey, California ve Arizona eyaletleri gibi tarih boyunca yüksek NO2 kirliliğine sahip metropol alanlarındaki savunmasız nüfusu korumak için bu mesajı halk sağlığı uygulayıcılarına ve politikacılara ulaştırmak çok önemlidir.”

Hava kirliliği insanları eşit olarak etkilemiyor, diye belirtiyor araştırmacılar. Açıklamada “Düşük gelire sahip insanlar genelde daha yüksek ortam hava kirliliğine maruz kalıyorlar ve kirleticilerden

15

kaynaklanan etkileri daha belirgin olarak yaşayabilirler.” denildi. Örneğin, otoyolların ve sanayi sitelerinin yakınında bulunan topluluklar, özellikle hava kirliliğine karşı daha savunmasızdır.

Liang, "Trafik emisyonlarını ve ortam hava kirliliğini azaltmaya yönelik mevcut çabaların devam etmesi ve genişletilmesi, Amerika Birleşik Devletleri'nde COVID-19 vaka ölümleri ve ölüm oranlarının nüfus düzeyinde azaltılmasında önemli bir etken olabilir" dedi.

“Solunum tehlike endeksindeki artışın, %9 oranında COVID-19 ölümünün de artmasıyla bağlantılı olduğunu bulduk.” diye yazıyor yazarlar. “Bu sonuçlar, ABD merkezli COVID-19 ölüm oranlarındaki değişimi anlamamıza, hava kirliliğini ölümle ilişkilendiren mevcut araştırmaları güçlendirmemize ve hava kirliliği maruziyet riskini sınırlamak için düzenleyici çabaların önemini vurgulamamıza yardımcı oluyor.”

Haberi Çeviren : İrem Erbil

Daha Önce Yapılan Kirlilik Araştırmaları Bu çalışma hava kirliliği ve COVID-19 risklerini birbirine bağlayan en son araştırmadır.

Eylül ayında daha önceden yayınlanan bir araştırmada, COVID-19'un tehlikeli hava kirleticileri veya HAP'ler olarak adlandırılan belirli bir endüstriyel emisyon türüne sahip bölgelerde daha ciddi ve bazen daha ölümcül olabileceğini bulundu.

The Environmental Protection Agency (EPA) HAP’ları şu şekilde tanımlıyor: “kansere ve diğer ciddi sağlık sorunlarına neden olduğu bilinen”. Bunlar, genellikle belirli endüstriyel tesislerin bulunduğu bölgelerde yaygındır. Temiz Hava Yasası uyarınca, endüstriyel tesislerin bu kirleticileri düzenlemesi ve kontrol etmesi gerekmektedir.

Environmental Resarch Letters dergisinde yayınlanan araştırmada, Louisiana'daki kırsal alanlarda ve New York'taki yüksek nüfuslu bölgelerde belli bağlantılar bulundu. Bu topluluklar, orantısız bir şekilde virüs kaynaklı yüksek ölüm oranlarına sahipti.

Araştırmacılar, 3.000'den fazla ülkede COVID-19 ölüm oranlarını ve hava kirliliğini, kirliliğin solunum tehlike endeksi üzerindeki etkisine bakmak için analiz ettiler. (Solunum tehlikesi endeksi, kirleticilerin sağlığı ve solunumu nasıl etkilediğine dair bir EPA ölçümüdür.) Bu araştırma sonucunda güçlü bir bağlantı buldular.

16

KENDİ KENDİNİ YEMEK OTOFAJİ Kendi kendimizi yiyerek iyileşiyoruz desem ne hissederdiniz? Merak etmeyin bir çeşit zombi değiliz.

Her ne kadar otofaji kelime olarak bakıldığında kendi kendini (oto) yemek (faji) anlamına gelse de bilimsel olarak zarar görmüş hücrelerin, proteinlerin veya organellerin parçalayarak yeni hücrelerin oluşumunda enerji sağlamak amacıyla kullanılmasını açıklayan terimdir (1). Bu geri dönüşümün yanında obezite ve diyabette de görev almaktadır (1).

Otofajinin gerçekleşmemesi durumunda birçok hastalık oluşumu gözlemlenebilir.

Hücreler kontrollü ölüm adı verilen apoptoz protokolünü bir sebepten ötürü tamamlayamadıklarında otofajiyi kullanarak hücre ölümünü gerçekleştirirler (1). Bazal seviyede otofaji tümör oluşumunda tümör baskılayıcı olarak çalışırken aşırı otofaji ise bazı kanser çeşitlerinde hayatta kalma yolağı olarak kullanılır (1). Otofaji sürecinde hücre sitoplazmasını ve organellerini lizozom adı verilen organeli kullanarak parçalar (2). Bu parçalama sırasında açığa çıkan enerji yeni

proteinlerin ve hücre membranının oluşmasında kullanılır. İşte bu konudaki yapılan araştırma, Yohsinori Ohsumi’nin 2016 yılında Nobel Tıp Ödülü’nü kazanmasını sağlamıştır.

Otofaji ile bağlantılı genler (atg genleri) mantarlardan insanlara kadar neredeyse tüm organizmalarda nesiller boyu korunmuştur. Tüm hücreler yaşamak için enerjiye ihtiyaç duyarlar. Açlık durumunda enerji sağlamak için birincil bir kaynak olmadığı için hücre otofajiyi devreye sokarak zarar gören hücreleri parçalar ve enerji üretimi sağlar. Yani bu durum bir nevi çöpten kurtularak temizlenme olayıdır ve açıkça hastalıklardan koruduğu görülmüştür. Otofajinin olmadığı durumlarda nörodejeneratif hastalıklar, karaciğer hastalıkları, yaşlanma, kanser ve Crohn hastalığı görülebilir (2).

17

Otofaji Nasıl Gerçekleşir?

ATG genlerine bağlı ürünlerle kompleks oluşturan proteinler çift membrana sahip otofagozom adı verilen yapıları oluşturur (3). Oluşan otofagozomlar vakit kaybetmeden lizozomla birleşerek iç bölgeyi lizozomal hidrolaz adı verilen enzime maruz bırakır (3). Otofagozomun iç zarının bozulmasıyla

birlikte makromoleküller geri dönüştürülmek üzere lizozomun geçirgenliğini kullanarak sitozole yayılır (3). Bu noktada bir parantez açarak maya ve bitkilerde otofogozumun vokuolle birleştiğini belirmeliyiz (1).

Figür 1: Otofagozom Oluşumu (3)

Seçici ve Seçici Olmayan Otofaji Otofaji seçici ve seçici olmayan otofaji olarak ikiye ayrılır.

Seçici otofaji durumunda sadece belirli kargolar otofagozomla karşılaşır ve parçalanır (3).

Seçici olmayan otofaji tüm ökaryotlarda gözlemlenmektedir (3). Bu otofaji açlıkla tetikleniyor olsa da bazal seviyede varlığını sürdürmektedir.

Seçici olmayan otofaji durumunda hücrenin tamamı otofagozom tarafından parçalanır.

Figür 2: Otofaji Çeşitleri (3) a) Seçici otofaji b) Seçici olmayan otofaji

18

Otofajinin Düzenlenmesi

Figür 3: Otofajiyi Düzenleyen Sinyal Yolakları (2) Hücrenin otofajiye gitmesi stres, ortamda bulunan besin miktarı, büyüme faktörü, hormonal reseptörlerin aktivitesi ve hücrenin iç durumundan gelen sinyallere bağlıdır (2). Memelilerde insülin hormonun otofajiyi inhibe ettiği bilinmektedir. Figür 3’te görüldüğü gibi birçok sinyal yolağı hücrenin otofaji gerçekleştirmesine sebep olmaktadır.

mTORC1 otofajinin düzenlenmesinde görev alan önemli bir hücre içi merkezdir. Bol besin, insülin, ve büyüme faktörü varlığında ULK1 kompleksi mTORC1 tarafından baskılanır ve hücrenin otofajiye gitmesi engellenir (2).

Otofaji ve Hastalıklar Zarar görmüş proteinler hücrede görevlerini yapma kabiliyetini kaybederek hücreye zarar vermeye başlar (2). Aynı şekilde organellerin zarar görmesi de hücreye zarar verir. Bu durumlar kronik doku hasarına ve hastalıklara sebep olmaktadır. Otofaji beyinde ubikuitin ile işaretlenmiş proteinleri baskılar. Ayrıca kümelenme eğilimli protein ve Huntington ve Parkinson hastalıklarına sebep olan zarar görmüş organellerin parçalanmasını sağlayarak nörodejeneratif hastalıkların oluşmasını engeller (2). Karaciğerde gerçekleşen otofaji ise kanseri,

inflamasyonu, kronik hücre ölümünü, oksidatif stresi ve lipit birikmesini önler. Otofajinin yaşlanmayı geciktirdiğini kanıtlayan çalışmalarda litaratürde bulunmaktadır. Tüm bu iyi özelliklerinin yanı sıra bazı tümör oluşumlarında pozitif etkiye sahip olduğu düşünülmektedir (2).

19

Figür 4: Otofaji ve Hastalıklar (4)

Sonuç Olarak Otofaji kelime anlamı olan kendi kendini yemek eylemini bir şekilde gerçekleştirmiş oluyor.

Temizlikten görevli bu kavram yukarıda bahsedildiği gibi birçok avantaja sahip. Bazı hastalıkların ilerlemesini engellerken bazı hastalıkların hiç oluşmamasını sağlıyor. Obeziteden diyabete kadar

farklı alanlarda kendini gösteriyor. Gelecekteki çalışmalar için önemli bir noktada bulunan otofaji belki de önümüzdeki yıllarda bizi birçok hastalıktan ve yaşlanmaktan kurtaracak.

Kaynaklar 1) Karadağ, A. Otofaji: programlı hücre ölümü.

2) Rabinowitz, J. D., & White, E. (2010). Autophagy and metabolism. Science, 330(6009), 1344-1348.

3) Xie, Z., & Klionsky, D. J. (2007). Autophagosome formation: core machinery and adaptations. Nature cell biology, 9(10), 1102-1109.

4) Yang, Y., & Klionsky, D. J. (2020). Autophagy and disease: Unanswered questions. Cell Death & Differentiation, 1-14.

Dilanur Toplak Kimyager (Lisans Öğrencisi) dilanurtoplak@gmail.com

20

AŞI İÇERİSİNDE BULUNAN MADDELER BÜNYELERİNDE KÜÇÜK MOLEKÜLER KÜTÜPHANELER SAKLIYOR OLABİLİR Çoğu aşı, çok daha güçlü bir immün yanıt oluşturarak kendilerini daha etkili hale getirecek olan adjuvan denilen maddeler içerir.Kyoto Üniversitesi'nin Entegre Hücre Malzemesi Bilimleri Enstitüsü'ndeki (iCeMS) bilim adamları ve Angewandte Chemie dergisindeki meslektaşları tarafından açıklanan bir yaklaşım sayesinde potansiyel adjuvanları belirlemek artık daha kolay hale geldi.

Japonya’daki kimyager ve biyologlar ekibi,yaygın olarak kullanılmasının yanı sıra aşıya eklendiğinde immün yanıtı güçlendiren bir molekül bulduklarını bildirdi.Aşı adjuvanları,klinik olarak kullanılan influenza, hepatit ve servikal kanseri aşıları gibi antijen aşılarının olmazsa olmazıdır. Çalışmaya öncülük eden iCeMS kimya biyoloğu Motonari Uesugi, ‘’Adjuvanlar güçlü ve uzun süren immün yanıt oluştururlar ancak,alüminyum tuzları ve su içinde yağ emülsiyonları gibi şu sıralarda

kullanımda olanlar 1920’lerde geliştirildi ve nasıl çalıştıklarını tam olarak anlayamıyoruz bu yüzden onlar genellikle ‘immünologların kirli küçük sırrı olarak adlandırılırlar.’’ dedi.

Bu yeni adjuvan,kendi kendine birleşme yetenekleri açısından 8,000 küçük molekülden oluşan bir kütüphanenin taranmasıyla keşfedildi.Moleküler kendi kendine birleşme mekanizması, elektron paylaşımı olmadan kurulan bağlar aracılığıyla oluşan molekülün kendini spontan bir şekilde oganize etme durumudur.Bu,karmaşık biyolojik fonksiyonları performe etmek için canlı organizmalar tarafından da kullanılan materyal biliminde çok iyi bilinen bir kavramdır.

Uesugi ‘’Biz,moleküler kendi kendine birleşme ile bir araya gelen yapıların virüs gibi patojen yapılarını,benzer bir immün yanıtı uyararak taklit ettiği hipotezini geliştirdik.’’ dedi.

21

Ekip kendi kendine birleşme özelliğinde olan 116 molekül buldu ve onları makrofajlar tarafından interlökin-6 ekspresyonunu arttırma kapasitelerine göre inceledi.Makrofajlar vücut dolaşımındaki patojenleri tespit edip onları yok eden immün sistem hücreleridir.Bu hücreler ayrıca diğer immün hücreleri aktive eden interlökin-6 gibi proteinler salgılarlar.

Bu araştırma kolikamid adı verilen bir molekülün keşfine öncülük etmiştir.Bu molekül makrofajlar ve benzer immün hücreler tarafından yutulan virüs benzeri bir yapı oluşturmak için kendi kendine birleşmiştir.Yapı,arttırılmış immün yanıtı teşvik eden bir gişe benzeri reseptör 7 ile(TLR) birleşmek için özelleştirilmiş vakuoller içinde taşınır.

Bu durum özellikle,interlökin-6 gibi immün yanıtı uyarıcıların serbest kalmasına neden olur.

verilen influenza aşısına eklendiğinde,adjuvan Alum gibi immün yanıtı uyarmada etkili olduğunu göstermiştir. Çalışmamız, bildiğimiz kadarıyla, aşı adjuvan keşfi için küçük bir molekül kitaplığının kullanıldığı ilk rapordur.Bu yeni yaklaşımın ortaya çıkan virüsler dahil olmak üzere patojenlere karşı kendi kendine birleşen küçük molekül adjuvanların keşfedilmesi ve tasarlanması için zemin oluşturmasını umuyoruz."diyor Uesugi.

Kolikamidin, gişe benzeri reseptör 7’yi aktive etmek adına virüslerin tekli RNA zincirini nasıl taklit ettiğini saptayabilmek için ileri çalışmaların yapılması gereklidir.Araştırmacılar,bu etkileşimin etkilerini aydınlanmak için kolikamidin reseptöre nasıl bağlandığını da anlamak istiyorlar.

İleri araştırmalar ve kıyaslamalar kolikamidin,farelere

Haberi Çeviren : Gamze Keşre

22

GELECEĞİN HABERCİSİ YAPAY BÖBREK

Böbrek yetmezliği bulunan hastalar için böbrek nakli haricindeki ana tedavi yöntemi diyalizdir. Diyaliz tedavisinin vücutta mevcut olan atıkları ve fazla sıvıları uzaklaştırarak, kanda birikmesini engellemek ve kan basıncını düzenlemeye yardımcı olmak gibi işlevleri bulunmaktadır. [1] Bu tedavi yöntemi her ne kadar hastaların hayatlarına devam etmeleri için büyük kolaylıklar sağlasa da diyaliz merkezlerinin sınırlı kapasiteye sahip olması ve hem sağlık sistemi hem hastalar için önemli maliyetlerin bulunması yeni buluşların önünü açmıştır. [2]

Biyonik böbrek çalışmaları, Arkansas Üniversitesi kimya mühendisliği bölümünde bulunan araştırmacılar tarafından, insan böbreğinin kan filtreleme ve iyon taşıma işlevlerini gerçekleştirebilen bir cihazın geliştirilmesi ile çok büyük bir inovasyon olarak ortaya çıkmış olup araştırma ekibinde bulunan kimya mühendisi Christa Hestekin aslında sentetik bir nefron geliştirdiklerini ifade etmiştir.[3] Giyilebilir yapay böbrek ve vücuda yerleştirilebilir yapay böbrek gibi buluşlar gelecekte böbrek hastaları için yeni bir umut olacak gibi görünüyor.

23

Şekil.1 Hemodiyalizin gösterimi

Fikrin Ortaya Çıkışı ve Gelişimi Giyilebilir bir yapay böbreğin hayalinden ilk olarak 1970’li yıllarda bahsedilmişken, 2005 yılında ilk hayvan deneyleri, 2007 yılında ise ilk insan deneyleri yapılmış ve şimdiye kadar sunulmuş pilot çalışmaların ilki 2008 yılında İtalya’da ikincisi ise İngiltere’de yayınlanmıştır.[4] WAK (Wearable artificial kidney) konseptine öncülük eden nefrolog Dr. Victor Gura, klinik denemelere liderlik etmekte olup test denekleri olarak domuzları içeren WAK’ ın ilk hayvan çalışmaları 2006 yılında tamamlanmış ve bu çalışmalar WAK’ın gözlenebilir yan etkileri olmaksızın konvansiyonel diyalize güvenli bir alternatif olduğunu göstermiştir. [5] Orijinal tasarımda yapılan

değişikliklerden sonra 2016 yılında, 27-73 yaş aralığındaki 7 hastaya 24 saatlik bir WAK tedavisi uygulanarak yeni bir çalışma yapılmıştır.[6] Implante edilebilir yapay böbrek konsepti ise Vanderbilt Üniversitesi Tıp Merkezi’nden nefrolog William H. Fissel ile California Üniversitesi’nden Profesör Shuvo Roy’un ortak bir projesi olup 10 yıldan daha fazla süredir üzerinde çalışılan bu projenin araştırma ve geliştirmesine devam edebilmek için 2015 yılında projeye 6 milyon dolar hibe edilmiştir.[7]

Wak Teknolojisi ve Çalışma Prensibi Hafif ve giyilebilir böbrekler gerçek böbreklerde bulunan yapıların minyatürize edilmesiyle ve işlevlerinin yerine getirilmesiyle çalışır. Sensörler, pompalar, küçük ve uzun ömürlü piller, ultra geçirgen membranlar ve çok miktarda arıtılmış suya ihtiyaç duymadan diyalizat solüsyonlarını yeniden kullanmak ve temizlemek için yeni filtrasyon materyalleri bu işlevleri yerine getirmek için tasarlanmıştır. [8]

Şekil.2

24

Peki giyilebilir böbreğin çalışma prensibi nedir? Gelin, giyilebilir yapay böbreği mühendislik perspektifinden inceleyelim. Giyilebilir yapay böbreğin çalışma prensibi; çift lümenli bir kateterden kan alınarak bir mikropompa yardımıyla rezervuardan heparin ile antikoagüle edilmesi ve ardından WAK mekik pompasının kan kanalından geçerek diyaliz cihazına sirküle edilmesine dayanır. Kan daha sonra çift lümenli kateterin venöz tarafına geri döner ve temiz diyalizat diyaliz cihazına girer. Diyalizat, kanda karşıt akım içinde dolaşır ve WAK pompasının diyalizat kanalına çıkar. Başka bir pompa, kullanılmış diyalizatın önceden belirlenmiş bir miktarını bir toplama torbasına alır. Diyalizat daha sonra bir dizi sorbentten geçtikten ve sodyum bikarbonat içeren bir çözelti ile infüze edildikten sonra diyaliz cihazına geri döner.[9]

Şekil.3 WAK Çalışma prensibi Günümüzde WAK birkaç farklı şekilde konseptleşmiştir. Bunlar başlıca şunlardır: • VİWAK ( Vicenza giyilebilir yapay böbrek) • AWAK (Otomatik giyilebilir yapay böbrek) • BioRAD (Biyo-yapay renal yardım cihazı) • HNF (İnsan nefron filtresi) • WAKMAN • NEPHRON+

İdeal bir giyilebilir yapay böbrek için güvenli ve ergonomik olması, hafif ama güçlü bir pil tasarımı olması, pıhtılaşmayı önlemesi, insan sağlınını tehdit etmeyecek toksidite sınırında olması gerekmektedir ve gerçek çalışan bir böbreği taklit edecek şekilde esnek tasarımı ile vücuda uygun bir şekilde yerleştirilmelidir. [10]

Şekil.4 WAK

25

WAK Konseptinin Öncüsü: Victor Gura Beverly Hills, California bölgesinde hizmet vermekte olan dünyaca ünlü ve kurul onaylı bir nefrolog ve dahiliyeci olan Dr. Victor Gura, böbrek hastalıkları ve diyaliz teknolojisinin tanı ve tedavisinde uzmanlaşmış olup hastaların günlük diyalizin faydalarını deneyimlemesini sağlayan taşınabilir yapay böbreğin mucididir.[11] Kidney News dergisinin Victor Gura ile yaptığı röportajda kendisi WAK’ 7/24

sürekli renal replasman sağlayacak şekilde hastanın vücuduna takılmak üzere tasarlandığını, mevcut versiyonunun yaklaşık 4.98 kg ağırlığında olup tıpkı doğal böbrekte olduğu gibi haftada 168 saat kan filtrasyonu sağladığını ve akülerle çalıştığı ve yaklaşık 400 mL su gerektirdiği için mevcut makinelerdeki gibi elektrik prizine bağlantı ve 40 galon su gerektirmediğini belirtmiştir.[12]

IAK Konsepti Giyilebilir yapay böbrek konseptinden farklı olarak vücudun içerisine implante edilebilir yapay böbrek konsepti IAK (Implantable Artificial Kidney) olarak adlandırılır. Bu konsept herhangi bir donör gerektirmeyerek böbrek naklinin birçok yararını sağlamayı hedefleyen bir konsepttir. Vücuda takılan cihaz, üremik toksinleri kandan filtrelerken aynı

zamanda seçici su ve tuz geri emilimi gibi tübüler fonksiyonları taklit eder ve sanki vücutta gerçek bir böbrek varmış gibi kalıcı bir kan bağlantısı kurmak için kanı sürekli işleyerek aralıklı olarak yapılan hemodiyalizden kaynaklanan morbiditeleri ve rahatsızlıkları azaltır.[13]

Şekil.5 IAK konseptinin; glomerulusu anımsatan gözenekli bir zarla tübül hücreleriyle hastanın bağışıklık sistemi arasında silikon bir yapı ile sürekli filtreleme yapması, bağışıklığı baskılayan ilaçların kullanımına

olan ihtiyacı ortadan kaldırması, günlük 2-4 litre olan idrar benzeri atık sıvının hacmine göre hastanın oral olarak alacağı sıvı miktarının ayarlanabilmesi gibi avantajları bulunmaktadır.[14]

26

American Journal of Kidney Diseases’in 2018 yılında yayınladığı bir makalede giyilebilir yapay böbrek ile vücuda yerleştirilebilir yapay böbreğin kıyaslamalarının yer aldığı tablo incelenirse her ikisinin de avantaj ve dezavantajları olduğu görülür. Gelgelelim, bilim insanlarının inovatif çalışmaları gelecek vaat etmeye devam ediyor.

Şekil.6

Ağırlık Güç gereksinimleri

WAK <5 kg Pilli

Sıvı gereksinimleri

6 litre diyalizat

Bulunduğu aşama Avantajları

FDA Klinik testleri Portatif, düşük UF oranı, klinik kullanımda elektrolit dengesi görüldü.

IAK ~ 500 g Yok, hücresel metabolizmanın kardiyovasküler basıncını ve kimyasal enerjisini kullanır Diyalizat gereksinimi yok, hastalar ayak uydurmak için elektrolitçe zengin bir sıvı içerler.

Hayvan deneyleri Hastalara düşük yük, minimal atık

Kaynaklar [1] https://www.kidney.org/sites/default/files/11-50-0214_hemodialysis.pdf [2] https://www.cadth.ca/sites/default/files/pdf/EH0043-wearable_artificial_kidneys_for_end-stage_kidney_ disease.pdf [3] https://uzay.org/yapay-nefron/ [4] http://cms.galenos.com.tr/Uploads/Article_24084/European%20Archives%20of%20Medical%20 Research-34-48-En.pdf [5],[6] https://www.researchgate.net/publication/318213433_The_future_of_dialysis_treatment_ wearable_artificial_kidneys_WAKs [7] https://en.wikipedia.org/wiki/Artificial_kidney#:~:text=The%20first%20successful%20artificial%20 kidney,a%20working%20dialyzer%20in%201943.

[8] https://www.cadth.ca/sites/default/files/pdf/EH0043-wearable_artificial_kidneys_for_end-stage_kidney_ disease.pdf [9][10] https://www.karger.com/Article/FullText/368955#:~:text=The%20Current%20 'WAK'&text=Its%20working%20principle%20is%20based,pump%20and%20into%20the%20dialyzer.

[11] https://drgura.com/ [12] https://www.kidneynews.org/kidney-news/practice-pointers/the-wearable-artificial-kidney [13] https://evtoday.com/articles/2016-june/an-implantable-bioartificial-kidney-for-treating-kidney-failure [14] https://ajkdblog.org/2018/10/11/portable-and-implantable-artificial-kidneys-awak-wak-and-iak-oh-my/ 1. https://www.kidney.org/sites/default/files/11-50-0214_hemodialysis.pdf 2. https://www.reuters.com/article/us-kidney-artificial-idUSL1243564120071214 3. https://www.researchgate.net/publication/272148795_Wearable_Kidney 4. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK425162/ 5. https://evtoday.com/articles/2016-june/an-implantable-bioartificial-kidney-for-treating-kidney-failure

27

6. https://ajkdblog.org/2018/10/11/portable-and-implantable-artificial-kidneys-awak-wak-and-iak-oh-my/ 1.https://www.ajkd.org/article/S0272-6386(18)30767-4/fulltext

Neslihan Nur Üzüm Kimya Mühendisi (Lisans Öğrencisi) neslihannuruzum@gmail.com

28

MOLEKÜLER HAREKETLERİ ÇÖZMEK İÇİN YAPAY ZEKA DİL İŞLEME ARAÇLARI KULLANILDI Fotoğraf : Maryland Üniversitesi'nden bilim insanları, moleküllerin farklı şekilleri ne zaman ve nasıl aldığını anlamak için şekilde görülen riboswitch molekülünün hareketlerine dil işleme araçları uyguladı. Görsel Kaynağı: Zachary Smith/UMD Maryland Üniversitesi’nden bilim insanları, protein moleküllerinin hareketlerine doğal dil işleme araçlarını uygulayarak bir protein molekülünün alabileceği şekilleri ve bir şekilden diğerine ne zaman ve nasıl dönüştüklerini açıklayan soyut bir dil geliştirdiler.

Bir protein molekülünün fonksiyonunu genellikle o proteinin şekli ve yapısı ile belirleniyor. Bu yüzden de proteinin şeklinin ve yapısının nasıl kontrol edildiğini anlamak; bir proteinin nasıl çalıştığından hastalığın sebeplerine ve hedefe yönelik ilaç tedavilerini tasarlamanın en iyi yolunu bulmaya kadar her şeyi anlamamızda bizlere yeni bir kapı açacak.

Bu şekilde bir makine öğrenimi algoritması biyomoleküler dinamiklere ilk kez uygulandı ve bu yöntemin başarısı, yapay zekanın gelişimine yardımcı olabileceğine dair fikirler de veriyor. Bu çalışmayla ilgili bir araştırma makalesi, 9 Ekim 2020’de Nature Communications dergisinde yayımlandı.

Makalenin yazarı, Maryland Üniversitesi Kimya ve Biyokimya bölümünde öğretim görevlisi olan Pratyush Tiwary yaptıkları çalışmayla ilgili olarak “Burada, email yazarken cümlelerimizi tamamlamak için kullanılan yapay zeka araçlarının yaşam molekülleri tarafından konuşulan bir dili ortaya çıkarmak için de kullanılabileceğini gösterdik.

Bu moleküllerin hareketinin de soyut bir dile

dönüştürülebileceğini gösterdik. Ve ortaya çıkan soyut kelimelerden biyolojik olarak geçerli ve doğru hikayeler üretmek için yapay zeka yöntemlerinin kullanılabileceğini kanıtladık.” sözlerini kullandı.

Biyolojik moleküller kendi etraflarında hafifçe titreşerek sürekli hareket halinde olan moleküllerdir.

Nasıl katlanıp büküldüklerine göre ise bu moleküllerin şekilleri belirlenir. Bu moleküller, aniden açılıp farklı bir yapı ve şekle tekrar kapanmalarından önce, belirli bir şekilde saniyeler veya günler boyunca kalabilirler. Bir şekilden diğerine geçiş ise, kademeli olarak açılan karmaşık bir sarmalın gerilmesi şeklinde gerçekleşir. Sarmalın farklı kısımları açılıp serbest kaldıkça, molekül farklı ara yapılara sahip olur. Fakat bir şekilden diğerine geçiş saniyenin trilyonda biri olan 1 pikosaniye veya daha da kısa sürede gerçekleştiğinden dolayı, açılmanın nasıl olduğunu, hangi parametrelerin açılmayı etkilediğini ve hangi şekillerin mümkün olduğunu tam olarak kavrayabilmemiz için yüksek güçlü mikroskoplar ve spektroskopi gibi deneysel metotlardan yararlanmamız güçleşiyor. Tüm bu sorulara cevap aramak da Tiwary’nin yeni metodunun ortaya çıkarabileceği biyolojik hikaye sayesinde mümkün.

Tiwary ve ekibi, moleküllerin şeklini, hareketini ve yörüngesini simüle eden istatiksel fizik modelleri geliştirmek için süper güçlü bilgisayarlarla bir

29

moleküldeki atomların hareketini tahmin edebilen Newton’un hareket yasalarını uyguladılar.

Daha sonra bu istatiksel fizik modellerini makine öğrenimi algoritmalarıyla desteklediler.

Bu algoritmaları bir email yazarken Gmail’in cümlelerimizi otomatik olarak tamamlamasına benzetebiliriz. Algoritma, simülasyonların, harflerin kelimeler ve cümleler oluşturmak için art arda dizilmesi gibi her moleküler hareketin de diğer hareketlerle birlikte sıralanan bir dil oluşturduğunu varsaydı. Algoritma, hangi şekil ve hareketlerin birbirini takip edip hangilerinin etmediğini belirleyen sözdizimi ve gramer kurallarını öğrenerek, proteinin şekil değiştirirken nasıl çözüldüğünü ve bu esnada aldığı çeşitli formları öngörüyor.

Yöntemlerinin işe yaradığını göstermek isteyen ekip, bu yöntemi önceden spektroskopi kullanılarak analiz edilebilen riboswitch adlı küçük bir biyomoleküle uyguladı. Riboswitch biyomolekülünün gerilirken aldığı çeşitli formları gösteren sonuçlar, spektroskopi çalışmalarının sonuçlarıyla eşleşti.

Tiwary, çalışmanın geleceğiyle ilgili olarak “Bu yöntemin en önemli kullanım alanlarından birisinin hedeflenen ilaçları geliştirmek olmasını umuyorum. İlaçların, sadece bağlanmasını istediğimiz şeye çok güçlü bir şekilde bağlanacak türden etkili ilaçlar olması gerekiyor. Belirli bir biyomolekülün alabileceği

farklı formları kavrayabilirsek bunu başarabiliriz. Çünkü, bu belirli formlardan yalnızca birine uygun zamanda ve istediğimiz sürece bağlanan ilaçlar yapabiliriz.” dedi.

Bu araştırmanın yine çok önemli bir katkısı da Tiwary ve ekibi tarafından kullanılan ve genellikle tekrarlayan sinir ağı, bu örnek içinse uzun kısa vadeli bellek ağı, olarak adlandırılan dil işleme sistemi hakkında elde edilen bilgilerdir. Araştırmacılar, moleküler hareket dilini öğrenirken öncelikle ağın temelini oluşturan matematiği analiz ettiler. Ağın, istatistiksel fizikte ‘yol entropisi’ adı verilen önemli bir kavrama benzer bir tür mantık kullandığını ortaya çıkardılar. Bunu anlamak ise, gelecekte tekrarlayan sinir ağlarının gelişimi için yeni fırsatlar yaratacak.

Tiwary “Yapay zeka araçlarının başarılı olmasını sağlayan geçerli fiziksel prensiplerin olup olmadığını sormak gayet doğaldır. Aslında burada keşfettiğimiz, yapay zekanın yol entropisi öğrendiği. Artık bunu bildiğimize göre, yapay zekayı biyoloji için daha iyileştirmek üzere çabalar ve hatta yapay zekanın kendisini bile geliştirebiliriz. Yapay zeka gibi karmaşık sistemleri anladığınız zaman, bu daha az bilinmedik bir şey haline gelir ve onu daha etkili ve güvenli bir şekilde kullanmanız için size yeni araçlar verir.” dedi.

Haberi Çeviren : Pelin Yalçın

30

REKLAM İÇİN reklam@inovatifkimyadergisi.com

BİNLERCE KİŞİNİN OKUDUĞU DERGİMİZE ONBİNLERCE KİŞİNİN ZİYARET ETTİĞİ WEB SİTEMİZE REKLAM VERİN

BİNLERCE KİŞİYE ULAŞIN

Görüntüdeki küçük halka düğüm, insan kılının yaklaşık yarı çapında nitinol tel ile bağlanmaktadır.

Nikel ve titanyum nitinolün bir alaşımı bu şekil belleğini sergilemektedir.Bunu diğer metaller gibi bükebilirsiniz ancak ısıtıldığında alaşım orijinal konfigürasyonuna geri döner.Bu durumdan, vücut ısısına tepki olarak istenen, şekle giren, katlanabilir tıbbi stentler gibi geniş bir uygulama yelpazesine yönlendirilmektedir. Araştırmacılar burada, alaşımlı tellerin bir tel sıcaklığı fonksiyonu olarak nasıl genişlediğini inceleyebilecekleri cihaza bağlayarak çalışmışlardır.