Biyolojik Malzeme Tabanlı Fotonik Aygıtlar Sedat Nizamoğlu Elektrik
Transkript
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.