Anyonların Kemosensörlerle Algılanmasının Önemi

Anyonlar; insan vücudunda sahip olduğu rolü, çevremizde çeşitli işlemlerde kullanılması ve bulunduğu ortamda sebep olduğu etkilerden dolayı önemli bir yere sahiptir. İnsan vücudunda anyonlar, osmotik basıncın düzenlenmesinde, sinyal dönüşüm yollarının aktifleştirilmesinde ve hücre hacminin korunmasında aktif bir şekilde rol oynamaktadırlar [15]. Çevremizde ise, çeşitli endüstriyel ve tarımsal işlemler sonucu ortaya çıkmakta ve sahip olduğu özelliklerden dolayı çeşitli meşrubat, gıda ve ilaçlarda koruyucu olarak bulunması gibi birçok alanda yaygın bir şekilde kullanılmaktadır [6, 7]. Örneğin Sülfit (SO3¯) ve bisülfit (HSO3¯); çoğu yiyeceklerde, meşrubatlarda ve ilaçla ilgili ürünlerde oksidasyonu ve bakteri yetişmesini önlemede ve aynı zamanda üretim ve depolama süresince enzimatik reaksiyonları kontrol etmek amacıyla temel koruyucu olarak kullanılmaktadır. Belirli konsantrasyon seviyelerinin bazı insanlarda astım ataklarına ve alerjik reaksiyonlara neden olduğu keşfedilmiştir. Dolayısıyla; ilaçlardaki ve meşrubatlardaki sülfit ve SO₂ (sülfürdioksit) miktarına bazı ülkeler katı bir şekilde sınırlama getirmişlerdir [29, 30].

Siyanür (CN¯), absorpsiyon yoluyla akciğer, mide-bağırsak ve deriye zarar vermekte ve heme (demir-porfirin) ünitesine bağlanarak memelileri öldürebilmektedir. İnsanlar CN⁻’e beslenme, endüstriyel, çevresel ve diğer kaynaklardan maruz kalabilmektedir [31]. Siyanür vücudumuzda, bitkilerde ve pek çok yiyeceğin yapısında doğal formda bulunmaktadır.

EPA (Birleşik devletler çevre koruma ajansı) tarafından belirlenen limit siyanür miktarı 800 ppb olarak saptanmıştır. Siyanür miktarının artması insan vücudunda hipoksi denilen şoka ve devamında ölüme, astıma, hipertansiyona, bronşite sebep olmaktadır. Cilt tarafından absorbe edilerek zehirlenmelere yol açmaktadır. Bu zehirlenme sitokrom oksidazların aktif bölgesine bağlanarak ve mitokondriyal elektron transfer zincirinde inhibisyona sebep olarak gerçekleşir. Ayrıca siyanür altın madenciliği, elektrokaplama, metalurji, tekstil, plastik, naylon ve poliakrilik üretimi gibi pek çok alanda kullanıma sahiptir.

Fosfat ve türevleri, biyolojik süreçlerde sinyal iletimi ve enerji korunmasında önemli rol oynarlar. Paratiroid bezinin işlevini yerine getirememesi ve vitamin D4 eksikliği gibi rahatsızlıkların vücuttaki fosfat konsantrasyonuyla bir ilişkisinin olduğu belirlenmiştir.

Paratiroid bezi, vücutta kalsiyum ve fosfor mineralleri arasındaki dengeyi sağlayan

"parathormon" adı verilen hormonu salgılamakla görevlidir. Bu minerallerin vücutta fazla veya az olması kemik, böbrek, kas ve sinir bozukluklarına sebep olabilir, D vitamininin iki temel fizyolojik görevinden biri vücutta kalsiyum ve fosfat tutulmasını sağlayıp, bunların kan düzeyini yükseltmek ve ikincisi de tutulan bu iki iyonun kandan kemik matriksine geçmesini sağlamaktır. Ayrıca topraktan doğal su kaynaklarına fosfat geçişi ötrifikasyona neden olmaktadır. Ötrifikasyon, bir sulu ortamda yosun, ot gibi bitkilerin aşırı büyümesine neden olan yapı taşının gereğinden fazla olduğu bir olay olarak bilinir. Bu olay, diğer organizmalar için gerekli oksijen miktarını ve su kalitesini azaltarak sudaki ekosistemin dengesini bozmaktadır [32].

Asetat ve karboksilat, antikor ve enzimlerde spesifik biyokimyasal davranışlar ortaya koymakta ve çok sayıda metabolik süreçte önemli bir bileşen olarak görev almaktadır.

Ayrıca endüstride; naylon, kağıt ve boya gibi birçok günlük ihtiyacın üretimi için önemli bir ham maddedir [33, 34].

F¯, Cl¯, Br¯ ve I¯ gibi anyonlar vücudumuzda temel olarak belirli miktarlarda bulunmaktadır. Bu iyonlar içinde F¯, insan vücudu ve kemik gelişimi için oldukça önemli bir anyondur. Bilinen en önemli F¯ kaynağı içme suyudur. Florürlü suyun uzun vadede kullanımı kemikleri olumsuz etkilemekte ve ağır iskelet problemlerine yol açmaktadır.

İçme suyundaki florür konsantrasyonunun 0,5 mg/L'den düşük olduğunda diş hassasiyeti oluştuğu, 0,5 - 1,5 mg/L arasında vücut için gerekli olduğu, 1,5 - 4 mg/L arasında diş florozis hastalığı, 4 mg/L den fazla ise diş ve iskelet florozisi ve 10 mg/L'den fazla ise kırılmaların gerçekleştiği florozis hastalıkları olarak belirlenmiştir [35]. Yeraltı sularında yaklaşık olarak 10 mg/L miktarında F¯ bulunur ve bu miktar insan vücudu için gerekli olan 0,5-1,5 mg/L aralık değerine göre oldukça fazladır. Hindistan, Çin, Özbekistan ve Etiyopya gibi ülkelerde sudaki fazla florürden oldukça çok sayıda insanın zehirlendiği ve bunun sonucunda özellikle çocuklarda kemik yapılarının bozulduğu rapor edilmiştir. Florür içeriği bakımından zengin olan diş macunlarında da bu aralığa dikkat edilmelidir. Hem Dünya Sağlık Örgütü’ne (WHO) hem de T.C.Sağlık Bakanlığı tarafından yayınlanmış olan "İnsani Tüketim Amaçlı Sular HakkındaYönetmeliğe" (17.02.2005 tarih ve 25730 sayılı) göre içme suyunda bulunması gereken maksimum florür konsantrasyonu 1,5 mg/L olarak belirtilmiştir [36-38]. Fazla flor miktarı diş çürüklerine, osteoporoza (kemik erimesi), zehirlenmelere, kansere, osteosarkomaya (bir çeşit kemik tümörü) sebep olmaktadır Anyonlarla ilgili detaylı inceleme yapıldığında başta F^- anyonunun incelenmesi gerekmektedir. Flor özellikle II. Dünya savaşında sarin gazlarının hidrolizi/bozunmasından ötürü çevreye salınım miktarı ve dolayısıyla yan etkileri çok fazla olmuştur (Savaş zamanı kullanılan kimyasal silahların özellikle doğayı kirletmesi anyon/katyon duyarlılık çalışmalarını tetiklemiş olup bu alana yönelik çalışmaların artmasının temel sebeplerinden birisidir). Bu iyonlar içinde Cl¯ miktarı vücudumuzda iskelet kaslarında 2 mM, epitelyum hücrelerde 20-40 mM ve alyuvarlarda 90 mM arasındadır. Yapılan araştırmalar sonucunda Kistik fibrozis (sıklıkla çocukluk çağında başlayan, akciğer enfeksiyonları ve ölümle seyreden hastalık) olarak bilinen genetik rahatsızlığa sahip olan insanlarda Cl¯

konsantrasyonunun normalden fazla olduğu görülmüştür [7, 13]. Br¯, üre ve tükürük gibi biyolojik sıvılarda bulunmakta ve fonksiyonları tam olarak bilinmemektedir. Fakat çevresel olaylarda önemli bir rol oynamaktadır [7, 40]. Biyolojik olarak önemli anyonlar arasında olan I¯, insanların gelişimi için temel bir yapıtaşıdır ve tiroid hormonuna etkisinden dolayı oldukça önemli bir anyondur. İyotun hem eksikliği hem de fazlalığı tiroid bezinde rahatsızlığa neden olmaktadır. [41-42]. Asetat bir karboksilat anyon olup günlük

kullanımda plastik, naylon, boya endüstrisi gibi pek çok alanda kullanıma sahip olup vücutta gerçekleşen birçok metabolik olay safhasında (asetil koenzim) yer almaktadır.