Kendiliğinden çalışıyor bu mikro roketler peki ne için?

            (Uzun bir aradan sonra birçok makaleyle döndüm, ilk olarak yeni olan bu haberle başlıyorum haydi bakalım iyi okumalar.)

Tabi ki gıda, klinik ve çevresel numunelerdeki tehlikeli bakterileri tespit etmek için.

Kocaman, yağlı bir hamburger yediğinizi düşünün. "Yok ben vejetaryanım." da diyebilirsiniz; olsun. Ispanak yaprakları ile kereviz saplarını ufak ufak kemirseniz de, hatta vegan (hayvansal olan hiçbir besini tüketmeyen) olsanız bile, bazı gıda kaynaklı patojenlerin er ya da geç sizi ele geçirmesine engel olamazsınız.  

Hastalık Kontrol ve Önleme Merkezi (CDC) Amerika Birleşik Devletleri' nde yalnızca gıda kaynaklı patojenlerin yaklaşık 76 milyon hastalığa, 325.000 hastaneye yatışa ve 5.000 ölüme neden olduğunu tahmin ediyor. Bu sizin için yeterince ürkütücü değilse ve hala korkmadıysanız (FDA) ABD Gıda ve İlaç İdaresi' nin gıda kaynaklı patojen mikroorganizmalar ve doğal toksinleri listelediği Zararlı Organizmalar Kitabı' na göz atmanızı öneririm.

Gıda kaynaklı patojen bakterilerin erken tespiti hastalık salgınlarının önlenmesi ve kamu sağlığının korunmasında kritik öneme sahip. Hal böyle olunca tabi; gıda güvenliği, tıbbi teşhiş, su kalitesi ve terörle mücadele ile bağlantılı olarak acilen mikroorganizmaların izolasyonu ve tespiti için etkili yöntemler geliştirilmesi gerektiği öne çıkıyor.

Esherichia coli ve diğer patojen (hastalık yapıcı) bakteriler yaygın olarak; mikroskopi, lüminesans, ELISA, biyokimyasal testler veya PCR gibi geleneksel kültür yöntemleriyle tespit ediliyor. Bu yöntemler zaman alan, yorucu hatta yetersiz olmasının yanında bakterileri gerçek zamanlı tespit etme yeteneğinden de yoksundur yani yaklaşık bir tahmin vererek var- yok veya yaklaşık değerler bulabilirsiniz. Bu nedenle E. coli (daha fazla fotoğraf burada) ve diğer patojenlerin hızlı, hassas, güvenilir ve basit bir izolasyon ile tespit işlemleri için alternatif yöntemlere acil bir ihtiyaç söz konusu. 

daha fazla fotoğraf için; http://www.visualphotos.com/elisa_test.search

Tıbbi örnek olsun çevre veya gıda gibi karmaşık örnekler için olsun; patojen bakterilerin izolasyonu için yeni bir yaklaşım geliştirmiş olan araştırmacılar lektinin işlevselleştirilmesiyle mikro-makina hareketi yapan bir nanomotor yöntemi geliştirdi. Karışık gibi dursa da aslında oldukça basit bir temele dayanıyor. 

Hazırlık ve yıkama adımları olmadan biyolojik örneklerden doğrudan ve hızlı bir şekilde reseptör (anahtar kilit modeli; reseptör hedefi olan substrata yöneliyor) işlevselleştirilmiş nano yüzücüler (nano-swimmer) sayesinde izolasyon yapılabiliyor. Bu çalışma 5 Aralık 2011' de Nano Letters' da "Yeni Kabul Edilenler" kısmında (Bacterial Isolation by Lectin-Modified Microengines) yer aldı.

Kaliforniya San Diego Üniversitesi Nanomühendislik bölümünde profesör olan Joseph Wang "Biz, çok çeşitli örneklerdeki hedef bakterilerin verimli izolasyonu için lektin reseptörleri ile işlevselleştirilmiş sentetik hazırlanmış kalıp micro makinaların kullanımını ortaya koyduk (Highly Efficient Catalytic Microengines: Template Electrosynthesis of Polyaniline/Platinum Microtubes). Bu modifiye edilmiş kendinden ateşlemeli mikro-makinaların bağımsız yüklenmesi (yani hedefi bularak onunla anahtar kilit modeli olması), doğrudan taşınması ve bakteriyel arındırma (yani hedefi olanı bırakarak işine tekrar dönebilmesi) için çok çekici özellikler sunuyor - 'yakala-taşı-bırak' yöntemini takip eden kullanım; ilaç nano taşıyıcılarının verimli ve eş zamanlı taşınmasını da kapsıyor. Bu yeni küçük mikromakineler bağlanma fenomeninin ve farklılaşmanın hedef olmayan hücrelere karşı ek bir işaretleme yapılmasına gerek kalmadan gerçek zamanlı görüntülenmesine basitçe olanak sağlar." diyor.

Son zamanlarda, yukarıda bahsi geçen üniversite araştırma ekibince kendinden ateşlemeli sentetik ve doğal nano / mikroölçekli motorların hareketi ve gücü kanser hücreleri ve nükleik asitler gibi hedef biyomalzemelerin taşınması için (Motion-driven sensing and biosensing using electrochemically propelled nanomotors) cazip bir yol olduğundan dolayı sıkça yararlanılıyorduysa da patojenik bakterilerin yakalanması ve taşınması için denenmemişti. Wang' ın ekibi aynı zamanda, hedef bakteriyi kimyasal tetiklenen boşaltma işleminin yanı sıra eş zamanlı yakalayıp taşıma özelliğini ilaç taşıyıcı polimer küreler yoluyla uygulanabilirliğini gösteren ilk ekiptir.

Ekibinin geliştirdiği verimli bakteriyel izolasyon yönteminin lektin reseptörleri ile işlevsellik kazanması ,bu reseptörlerin kendi mikroateşleyicilerinin etkileyici prensibine dayanıyor. Wang; "Lektinler bakteriyel yüzeyin karbonhidrat bileşenlerini tanımak için etkili bir yol sunan kullanıma hazır hücre duvarındaki mono ve oligosakkarit bileşenlerine seçici şeker-bağlayıcı proteinlerdir. Örneğin; bizim bu çalışmada kullandığımız Canavalia ensiformis' ten elde ettiğimiz lektin ConA, E. coli' nin yüzeyindeki polisakkarit gibi gram negatif bakterilere özel son (terminal) karbonhidratlarını tanıyabilen mannoz ve glukoz bağlayan proteindir." diyerek özetliyor. Lektinler her ne kadar son zamanlarda bakteriyel tespit için biyosensör bileşenleri olarak kullanılıyor olsa da nanomakine veya nano ölçekli hareket prensibine dayalı izolasyonlarla bağlantılı kullanımı yeni bir yaklaşım.

Wang Group, Department of Nanoengineering, UCSD

Yukarıdaki şekilde, takımın nano ölçekli bakteri izolasyon stratejisi; patojen bakterileri farklı karmaşık örneklerden izolasyonu için ConA işlevselleştirilmiş mikromakinaların hareketlerini kullanır. Bakteri yakalandıktan sonra, düşük pH glisin çözeltisinde mikroateşleyicinin hareket ettirilmesiyle kontrollü olarak salınabilir. Bu çözeltide lektin-bakteri kompleksi ayrışabiliyor. Son olarak, ama aynı derecede önemli bir konu, mikro ateşleyiciler, çift etkiye sahip, yani hedef bakteriyi yakalayıp taşıyor ve aynı zamanda o yerde terapötik etki sağlayarak polimerik ilaç taşıyıcı kürelerin de taşınmasını sağlıyor (bu işlem teronostik olarak tanımlanıyor yani terapötik ve diagnostik alanlarının birleşimi; terapötik iyileştirici diagnostik teşhis anlamlarına geliyor).

"Lektin modifiye mikroateşleyicilerin besin ve su güvenliği, bulaşıcı hastalıkların tanısı, biyosavunma ve klinik terapi tedavileri gibi geniş kullanım aralığı olmasıyla sahip oldukları birçok özellikleri nedeniyle onları inanılmaz etkili yapıyor. Mikrokanal ağları içinde mikromakina temelli bakteriyel izolasyon yöntemi gibi birlikte kullanılabilen uygulamalar bakterinin gerçek zamanlı izolasyonunu, parçalanmasını ve 16S rRNA gen analiziyle birlikte tam olarak identifikasyonunu içeren mikroçip uygulamalarına liderlik edebilir."diyerek açıklıyor Dr. Wang.

Genel olarak bu yeni mikromakine 'yakala-taşı-bırak' yöntemi biyolojik ajanların hızlı, doğrudan ve gerçek zamanlı izolasyonu ihtiyacını karşılamak için eşşiz bir yol sunuyor. 

Bol sağlıklı günler...

Kaynak: http://www.nanowerk.com/spotlight/spotid=23679.php