12 Bilim ve Teknik
Malzeme bilimcileri, şimdiye de-ğin en az kullandıkları, buna karşın en güçlü ve en kullanışlı araçlarının farkına şimdilerde varıyorlar. Prote-inlerin, peptid adlı protein yapıtaşla-rının ve tek sarmallı DNA dizilerinin molekül tanıyıcı özellikleri, sentetik benzerleriyle karşılaştırılamayacak ölçüde gelişkin. Bazı sorunların varlı-ğına ve ilk modellerin henüz mü-kemmellikten uzak olmalarına kar-şın, metal ve metal oksit yüzeylere seçici biçimde bağlanacak peptidle-rin tasarımı konusunda stratejiler ge-liştirilmeye başlandı bile. Bir grup Amerikalı araştırmacı, milyonlarca peptidi tarayarak belli yarıiletken yüzeylere yapışmaya yatkın olanları saptıyor. Araştırmacılar şimdiden de-ğişik yarıiletkenler arasında ayrım yapabilen, hatta aynı yarıiletken üze-rindeki farklı kristal yüzleri tanıyabi-len protein parçaları belirlemişler.
Biyomoleküller bu yeteneklerini milyonlarca yıllık bir evrim sürecinde geliştirmişler. Bu moleküllerin
biyo-lojik olmayan inorganik yapıtaşları üretiminde (örneğin çok küçük yalıt-kan, yarıiletken ya da metal parçaları) kullanılarak işlevsel malzemeler elde edilmesi, 21. yüzyıl malzeme bilimci-sinin düşlerini süslüyor. Hedef, mo-leküler malzemelerin biyolojik bir montaj süreciyle işlevsel biyoinorga-nik malzemeler üretilmesi. Bu
biyo-lojik yapıştırıcılarla inorganik madde-lerin gene biyolojik araçlarla (biyo-moleküllerle) inşası, özellikle optik-elektronik ve moleküler optik-elektronik (nanoelektronik) alanlarında çekici olanaklar sağlıyor. Melez yapıtaşları, fiziksel ve kimyasal özellikleri bunla-rın kullanım biçimi ve çeşitlerine gö-re değişebilen malzemeler ügö-retimine kapı açıyor. Strateji, hastalık yapan antijenlerle bunları yokeden antikor-lar, protein almaçlarıyla bunlara yapı-şan ligandlar arasındaki ilişkileri de içerecek kadar genişlemiş durumda. Tıp alanında bu malzemelerle çok daha duyarlı tanı aygıtları, özelliği kullanılan biyomolekül ya da inorga-nik maddenin özelliğine göre deği-şen optik araçlar yapılabilecek.
Biyolojik tabanlı elektronik ala-nındaysa, bu inşa tekniği, nanometre (metrenin milyarda biri) ölçeğinde malzemelerin çok büyük paralel di-zeler halinde yerleştirilmesini sağla-yabilecek.
Nature, 8 Haziran 2000
Malzeme Bilimcisinin Yeni Gözdeleri: Biyomoleküller
Bir balığın beyin hücrelerince yö-netilen mekanik bir gövde, "cyborg" ların bilimkurgu fantezisi olmaktan çı-kıp gerçeklik kazanması yolunda önemli bir adım olarak değerlendirili-yor. Şimdilik ilkel bazı işlevler görebi-len yarı-canlı robot, ileride kendi bey-nimizle yönetebileceğimiz protezler için umut veriyor.
Amerikalı ve İtalyan araştırmacılar-ca geliştirilen araçta mekanik gövdeye yerleştirilen ışık algılayıcıları, verileri balık beynine iletiyor ve beyin dokusu da bu bilgileri komut sinyallerine dö-nüştürerek motorların, uyarılar doğrul-tusunda aracı yönlendirmesini sağlıyor. Aslında robot, Petromyzon marinus ad-lı, yılan balığına benzer ilkel bir omur-galıdan birkaç nöron "ödünç almış". Bunlarla, basit ışık uyarılarına karşı "karmaşık" nitelikte davranış tepkile-rinde bulunabiliyor.
Yarı-canlı robotu geliştiren ABD’nin Northwestern ve İllinois Üni-versiteleriyle, İtalya’nın Cenova üni-versitesinden bilim adamları, aracı "ya-pay bir hayvan" olarak nitelendiriyorlar.
Ekip, yılanbalığının beyin kökünü ve omurili-ğinin bir bölümünü
çıkar-tarak bol oksijenli, soğutulmuş bir tuz-lu eriyik içinde korumuş. Araştırmacı-lar daha sonra Müller hücreleri denen olağanüstü büyüklükteki birkaç hücre-nin yerini belirlemişler. Bunlar, motor hücrelere giden algılama sinyalleriyle komutları birleştirip balığın ışığa karşı konum almasına yardımcı oluyor.
Northwestern Üniversitesi’nden Ferdinando Mussa-Ivaldi ve ekip arka-daşları, Müller hücrelerini, normal ko-şullarda algılayacakları uyarıların ben-zerlerini sağlayan elektrotlara bağla-mışlar. Başka elektrotlarla da nöron çıktılarını ileten aksonlar izlenmiş. Be-yin dokusu, robotun üzerine yerleşti-rilmeyip, içinde tutulduğu özel eriyik-ten düzeneğe tellerle bağlanmış.
Deneyde kullanılan robot, "Khepera" adıyla piyasada satılan bir düzenek, as-lında bir yılan balığından çok, daire bi-çimli baskı devreleriyle tekerleki bir bisküviye benziyor. Robota değişik ışık uyarıları verildiğinde, canlı beyni ışığı
izlemek, ışıktan kaçınmak ve bir daire çizmek gibi karmaşık komutlar oluştu-rup uygulatıyor.
Mussa-Ivaldi, nöronların yapay maki-nelerle nasıl iletişim kurduklarının belir-lenmesiyle özürlülere kendi beyinleriyle yönetebilecekleri protez bacaklar ya da benzeri aygıtlar takılabileceğini söylüyor. Ekipte yer alan Cenova Üniversitesi araş-tırmacılarından Vittorio Sanguinetti, çalış-manın ayrıca beynin öğrenme süreciyle belleğin nasıl iş gördüğü konularına da ışık tutacağı görüşünde. İngiltere’nin Re-ading Üniversitesi’nden sibernetik uzma-nı Kevin Warwick daha da iddialı: Birgün bedeni ölen bir insanın beyni bir robota transfer edilebilecek. Warwick, güç ol-makla birlikte, insanın tüm beyin fonksi-yonlarının bir robota yüklenmesini ola-naksız görmüyor. Şimdilik daha gerçekçi bir hedefse, cep telefonları ve benzeri elektronik araçların doğrudan beyinle ilintilendirilmesi.
New Scientist, 3 Haziran 2000
Yarı Balık, Yarı Robot
Biyolojik bağlaçlar
İnorganik maddeler (yapıtaşları)
