Biyolojik Malzeme Tabanlı Fotonik Aygıtlar Sedat Nizamoğlu Elektrik

Biyolojik Malzeme Tabanlı Fotonik Aygıtlar Sedat Nizamoğlu Elektrik

Biyolojik Malzeme Tabanlı Fotonik Aygıtlar
Sedat Nizamoğlu
Elektrik-Elektronik Mühendisliği
Koç Üniversitesi, Rumeli Feneri Yolu
34450 Sarıyer, İstanbul, Türkiye
Fotonik alanındaki gelişmeler ışık tabanlı tıbbi teşhis, ameliyat ve tedavilerin
ilerlemesinde önemli rol oynamıştır. Bugün pek çok ışık tabanlı tıbbi teknikler
mikroskopi1, fotodinamik tedavi2, vb. gibi birçok yöntem klinikte kullanılmakta ve
plasmonik fototermal tedavi3, ışık aktivasyonu ilaç salınımı4, vb. gibi birçok
yenileri de araştırılmaktadır. Ancak, ışığın doku içerisine penetrasyon derinliği
bütün bu fototıp tekniklerinin tümü için temel bir sınırlama oluşturmaktadır.
Harici bir ışık kaynağı dokudan geçtiği zaman, saçılma ve soğurulmaya
uğramakta ve tipik 1/e-penetrasyon derinlikleri
yüzlerce mikrometre
seviyelerinde olmaktadır. Günümüzde bu ışık penetrasyon problemini aşmak için
bir hasta ya da canlı gövdesi içerisine fiber optik kateter veya lens bazlı
endoskoplar ile ışık gönderilmekte ve algılanmaktadır. Bu cihazlar klasik olarak
mevcut olan standart cam veya plastik gibi malzemelerden yapılmış olup, ancak
genel olarak biyolojik olarak uyumlu değildir. Bu cihazlar yalnızca vücuttaki hedef
dokuya yakın bir ışık kaynağı getirmek için kullanılmakta ve bu nedenle, tıbbi
işlemden kısa bir süre sonra vücuttan çıkarılmaktadır. Bu sebeplerden dolayı,
doku derinliklerine ışık yollanması ciddi sınırlamalardan dolayı kısıtlıdır.
Bu öncelikli sorunu çözmek için, tamamen biyouyumlu ve biyobozunur
malzemelerden yapılmış olan fotonik aygıtlar geliştirdik. Bu aygıtlar, ayarlanan
biyolojik özellikleri ile vücuda implant edilebilir, işlevini yerine getirdikten sonra da
kademeli olarak emilerek yok olabilmektedir. Konuşmamızda, tedavi, algılama ve
ışık üretimi yapan biyomalzeme tabanlı aygıtları tartışacağız5,6.
Kaynaklar
1) M. J. Gora, J. S. Sauk, R. W. Carruth, K. A. Gallagher, M. J. Suter, N. S. Nishioka, L. E. Kava,
M. Rosenberg, B. E. Bouma, ve G. J. Tearney, “Tethered capsule endomicroscopy enables less
invasive imaging of gastrointestinal tract microstructure,” Nature medicine 19 (2013): 238-240.
2) T. J. Dougherty, B. W. Henderson, C. J. Gomer, G. Jori, D. Kessel, M. Korbelik, J. Moan, ve Q.
Peng, “Photodynamic therapy,” Journal of the National Cancer Institute 90 (1998): 889-905.
3) X. Huang, P. K. Jain, I. H. El-Sayed, ve M. A. El-Sayed. “Plasmonic photothermal therapy
(PPTT) using gold nanoparticles,” Lasers in medical science 23 (2008): 217-228.
4) C. Alvarez-Lorenzo, L. Bromberg, ve A. Concheiro, “Light-sensitive Intelligent Drug Delivery
Systems,” Photochemistry and Photobiology 85 (2009): 848-860.
5) S. Nizamoglu, M. C. Gather, ve S. H. Yun, “All-biomaterial laser using vitamin and
biopolymers,” Advanced Materials 25 (2013): 5943-5947.
6) M. Choi, J. W. Choi, S. Kim, S. Nizamoglu, S. K. Hahn, ve S. H. Yun, “Light-guiding hydrogels
for cell-based sensing and optogenetic synthesis in vivo,” Nature Photonics 7 (2013): 987-994.