Medikal Cihazlar Vücudun Bir Parçası Gibi Olabilir Mi?
dilarakucukay 08/09/2018 Bilim, BilimselBiri, Buluşlar
Medikal cihazlar vücudumuzun konuştuğu dili çevirebilecek şekilde tasarlanabilir mi? MIT’de yeni bir araştırma grubu girişimine başlayan malzeme bilimcisi Canan Dağdeviren böyle düşünüyor. Türkiye’de geçirmiş olduğu çocukluk döneminden beri yaşadığı trajedileri ve kayıpları umuda dönüştürmeyi planlıyor.
Onun icatları, bilim insanlarının organlarımızın hareketlerinden elektrik toplayabildiğini, fizyolojik örüntülerdeki ince değişikliklerden kaynaklanan ilk hastalık belirtilerini alabildiğini veya nörodejeneratif koşullardan beyinde meydana gelen değişiklikleri izleyebildiğini göstermektedir.
Dedesinin kalp yetmezliği sonucu hayatını kaybettiğini öğrenmesi üzerine bir çözüm olarak geliştirdiği büyük etkileri olan küçük bir biyomedikal cihazı bilim dünyasına tanıttı. Etikete benzemekte olan cihaz, enerjiyi iç organların doğal hareketlerinden – kalp atışı, yükselen diyafram – elektriğe dönüştürmektedir. Üretilen elektrik düzensiz kalp atışlarını düzenleyen kalp pili gibi implante bir cihaza güç vermek için yeterli bir miktardadır.
Canan Dağdeviren “Günümüzde kullanılan kalp pilleri her yedi yılda bir pillerin deforme olması nedeniyle değiştirilmeye ihtiyaç duyuluyor.”diyor. Dağdeviren’in inekler üzerinde güvenlik için test edilmiş ancak henüz piyasaya sunulmamış olan cihazı, bir kalp pili veya başka bir implant cihazını çalıştırmak için yeterli güç üretecektir.
Dağdeviren’in enerji hasat makinesi esnek bir temel üzerine inşa edilmiştir. Başarısının sırrı PZT veya piezoelektrik olan kurşun zirkonat titanattır. Örneğin, ciğerlere yerleştirilmiş olan cihaz, bir insanın nefes alıp verdiği gibi şekil değiştirir ve sabit bir akım sağlar.
Yalnızca Kalp Pili Değil…
2012 yılında Dağdeviren’in annesi kuru cilde bakım yapmanın ne kadar zor olduğundan şikayet etmiş ve Dağdeviren hemen teknolojinin bu duruma nasıl katkıda bulunabileceğini hayal etmiştir.
Dağdeviren, bir etiket gibi yapışan ve kişi hareket ettikçe cilde göre kıvrılan küçük, esnek ve gerilebilir bir sensör oluşturmuştur. Cihazdaki PZT nanoribbons, cildin ne kadar iyi nemlendiğini ve nemlendiricinin ne kadar iyi çalıştığını gösteren cilt esnekliğini ölçen küçük yükler üretiyor. Dağdeviren ve ekibi cihazın tasarım sürecinde dermatologlar ile görüştüler ve bu görüşmeler sonucu cihazın bazı deri kanserlerini erken evrelerinde teşhis edebileceği fikri öne sürüldü. Ancak cihazın patenti hâlâ bekleme sürecinde.
Bir Merak Kıvılcımı
Dağdeviren’in 7 yaşındayken gittiği pikniklerden birinde bilime olan ilgisi kıvılcımlandı. Bu cümledeki ‘kıvılcımlanma’ kelimesi mecazi anlamda değil. O ve erkek kardeşi, ateş yakmak için çalı-çırpı toplayıp getirdiklerinde, anneleri bulduğu taşlardan ikisini birden birbirlerine vurdu ve bir kıvılcım oluşturdu.
“Bir malzemeyi deforme edip kıvılcımlar oluşturma fikrini sevdim bu çok heyecan vericiydi.” diyor Dağdeviren.
Bu piknik deneyi, Dağdeviren’in daha önce okuduğu bir şeye benziyordu. Birkaç ay önce babası, ona Marie Curie’nin biyografisini vermişti. Marie Curie’nin eşi Pierre ve onun kardeşi Jacques 1880’de piezoelektriği tanımladılar. Piezoelektrik materyaller sıkıldığında ya da deforme olduklarında elektrik meydana getiriyorlar tıpkı iki taşı birbiriyle çarpıştırdığında bir kıvılcım üretmek gibi.
Hacettepe Üniversitesi’nde bir yandan kendi kıvılcımlarını nasıl oluşturacağını düşünen Dağdeviren, fizik alanında lisans derecesinde uzmanlaştı, materyal ve fizik okudu, tüm kıvılcımların arkasındaki bilimi öğrendi ve ilk cihazlarını tasarladı.
2008’de, Boston’daki bir malzeme bilimi konferansında, Dağdeviren “esnek aygıtların kralı” olarak tanımladığı John Rogers’a başvurdu. Laboratuvarında, plastikler ve biyolojik dokular gibi yumuşak malzemeler kullanan bir dizi minyatür biyouyumlu elektronik cihaz üretti. Çoğu geçici dövmeler gibi cilde yapışıyordu.
“Laboratuvardaki birçok lisansüstü öğrenci, Dağdeviren gibi, kişisel deneyimler tarafından yönlendiriliyor” diyor Rogers. “İnsan sağlığına faydalı olabilecek şeyler üzerinde çalışırken insanları gerçekten motive oluryor. Eğer bu cihazlar büyükannemi kurtarabiliyorsa, o zaman sadece çalışan bir cihaz değil, gerçek ve çok daha anlamlı etkiye sahip olan bir cihaz.”
2014 yılında, doktorasını alan Dağdeviren, bilimi biyoteknoloji ile harmanlayan Robert Langer’in MIT laboratuvarına katıldı. Grubu, ilaç verme sistemlerine yeni yaklaşımlar ve doku mühendisliği için yeni yollar tasarladı.
Langer, Dağdeviren için”O harika, zeki ve yenilikçi” diyor.
Dağdeviren en yeni tasarımını beyin tümöründen dolayı hayatını kaybeden teyzesinden ilham alarak gerçekleştirdi. Beyine yerleştirilen yeni sensör, nörolojik aktiviteyi sürekli olarak izleyip hedeflenen ilaç dağıtımını gerçekleştiriyor. Bu cihaz kapsamlı laboratuvar testlerinden geçer ve piyasaya çıkarsa Parkinson hastalığının ilerlemesini izleyebilir veya bir tümörün tedavi edilmesini sağlayabilir.
Northwestern Üniversitesi’nden Rogers,” Onun yaptığı çalışmalar alışılagelmiş elektrik teknolojisi ile çoğaltılamıyor” diyor.
Her ne kadar nano-elektroniklerin karmaşıklığına derinlemesine yerleşmiş olsa da, Dağdeviren misyonunu, vücuttan toplanan verilerde şifrelenmiş gizli kodları çevirmek olarak görüyor. Bu kodları çözmenin yolu, sürekli izlemekle olduğunu söylüyor. Çoğu veri ölçümü – kalp hızı, kan basıncı, glikoz seviyeleri – bir kişinin anlık görüntüsünü ortaya çıkarır ve bu değişkenlerin nasıl bir değişim gösterdiğinin yakalamaz. Vücuda bağlı kalan ve bitmeyen bir güç kaynağıyla donatılan cihazlar, Dağdeviren’in ilacı gerçekten kişiselleştirebileceğini söyleyen bir veri akışını gözlemleyebilir.
“Vücudu dinleyebilecek ve yorumlayabilecek cihazlar oluşturuyorum.”
Langer ile doktora sonrası çalışmalarından sonra, Dağdeviren MIT’in Media Laboratuvarı’nda kendi araştırma grubunu oluşturmak istedi. Geçen kış ve bu yılın başlarında, araştırmacıları bir araya getirerek, laboratuvar yöneticilerini işe aldı ve beyin implantına patent vermeye başladı.
Dağdeviren’in beyin implantı için büyük planları var ve o, dışarıdan enerji toplayan vücut, diz ve dirsek hareketleri gibi piezoelektrik tabanlı cihazlar için fikirler geliştirmeye devam ediyor.
İstanbul Teknik Üniversitesi Petrol ve Doğalgaz Mühendisliği 1.sınıf öğrencisi. Öğrenmeyi, araştırmayı, okumayı seven biri.
Kadın İsterse Her Şeyi Yapabilir
Otoriteye Boyun Eğme: Milgram Deneyi