Günümüzde, gerek tarım gerekse gıda sektörlerinde devrim niteliğinde bir potansiyele sahip olan ve heyecan verici bir hızla gelişen Nanoteknoloji; genel bir ifadeyle, çeşitli araçların, malzemelerin ve yapıların moleküler düzeyde işlenmesi, manipüle edilmesi olarak tanımlanmaktadır.
Örneğin tüm canlıların hücrelerinde bulunan ve hemen her çeşit proteini üretebilen oldukça küçük (sadece birkaç mikro metre küp) boyuttaki ribozomların(R), amino asitleri hassas çizgisel bir sırayla arka arkaya dizerek proteinleri oluşturma yönteminin mühendislik yaklaşımıyla incelenmesi, çözümlenebilmesi sayesinde nanoteknolojik araştırmalarda önemli bir aşama kaydedilebilecektir.
Amerikan Tarım Bakanlığı’nın bir raporuna göre (USDA/CREES)
Nanoteknolojinin kullanım alanları aşağıdaki başlıklar altında gruplandırılmıştır:
Mikro-Akışkan Bilimi: Akışkanlardan, ulaşım, enerji üretimi, vb makro düzeyde yararlanmanın dışında, nanoteknolojik gelişmeler sayesinde mikro/nano düzeydeki akışkan özelliklerine göre yararlanabilme yolunda çalışmalar da nanoteknoloji kapsamında değerlendirilmektedir. Gelecekte, akışkanların nano düzeydeki özelliklerine bağlı olarak hastalıkların teşhisi, ilaç etkileşimlerinin belirlenmesi, DNA manipülasyonu ve işlenmesi, vücuda alınan gıda maddeleri ve sıvıların izlenmesi, bitki ve hayvanlarda sağlık takibi, çevresel izleme ve denetleme v.b. uygulamalar mümkün olabilecektir
BiyoMEM – BiyoNEM ve Biyoçipler(Bio-Chip): Son yıllarda mikroelektromekanik (MEM) sistemlerde oldukça önemli aşamalar kaydedildi. Halihazırda, mikro düzeyde tam-fonksiyonel pompalar, motorlar, duyargalar, v.b. elektromekanik sistemler kullanılabilmekte, posta pulundan daha küçük boyuttaki biyoçiplerin üretimi mümkün olabilmektedir. Günümüzde bu sistemlerin mikro düzeyden (MEM) nano düzeye (NEM) geçişinde ve bunların biyolojik sistemlerle entegrasyonunda devrim niteliğinde bilimsel aşamalar beklenmektedir.
Nükleik Asit Biyomühendisliği(DANN,RNA) : DNA moleküllerinin yapı blokları olarak kullanılması suretiyle nanokablolar ve nanomembranlar benzeri yapıların geliştirilmesi ve özellikle tarım ve gıda mühendisliğinde sayısız uygulama alanlarının bulunacağı öngörülmektedir
Nano-Biyoproses : Biyolojik malzemeden doğal biyolojik proseslerin kullanımıyla istenilen birleşimlerin elde edilmesi olarak tanımlanan biyoproses, nanoteknoloji sayesinde çok daha yüksek bir etkinlikte gerçekleştirilebilecektir. Moleküler probların (cantilever-tip) kullanımı, biyolojik malzemedeki mikropların çok daha hızlı bir şekilde tanımlanabilmesini sağlayacak olan kitler örnek olarak verilebilir.
Nanomalzeme(Nano material) : Gerek nanoteknoloji sayesinde yeni bir malzeme buluşuyla gerekse doğada var olan bazı malzemelerin (örneğin topraktaki nanopartiküller – kil, zeolit, imogolit) kullanılması suretiyle nano ölçekte farklı özellikler gösteren kompozit malzemelerin kullanımı mümkün olabilecektir. Bunlar arasında saydamlık, azalan ağırlık, artan dayanım özelliklerini gösteren malzemeler, giyenin sağlık ve fiziki durumu hakkında uyarılar veren akıllı kumaşlar örnek olarak verilebilir. Tarımsal materyalin faydalı ürünlere dönüştürülmesi ve bu sayede çevrenin korunumu nanoteknolojinin gelişiminde önemli ve heyecan verici bir potansiyel alan olarak görülmektedir. Günümüzde özellikle bitkisel yağların biyo-yakıtlara ve endüstriyel çözeltilere dönüştürülebilmesinde ihtiyaç duyulacak nano-katalizörlerin geliştirilmesi ve tasarımı konusunda ciddi çalışmalar yapılmaktadır.
Biyoselektif Yüzeyler : Çeşitli kimyasal ve biyolojik etkileşimlerin meydana geldiği yüzeyler üzerinde çeşitli organizmaların veya moleküllerin tutunabilmesi veya bağlanabilmesini sağlayan seçici yüzeyler olarak tanımlanan biyoselektif yüzeylerdeki gelişmeler, biyosensörlerin, dedektörlerin, katalizörlerin gelişimi ve biyomoleküllerin ayrıştırılması veya pürifikasyonuna yönelik gelişmelere bağlıdır.
Biyoanalitik Nanosensörler(BANS) : Nano ölçekte duyargalar yardımıyla, tarım ve gıda sistemlerindeki çok düşük miktarlarda olsa dahi kimyasal kontaminasyonun, patojenlerin veya virüs partiküllerinin tespit edilmesi mümkün olacaktır. Gıda maddelerinin ambalajlanmasında kullanılacak bu sistemler sayesinde gıda ürünlerinin mikrobiyal kontaminasyonunun önceden tespiti ve kendi kendini koruma mekanizmaları yardımıyla önlenmesi ve böylece gerek depolama gerekse dağıtımda oldukça önemli kolaylıklar ve tasarruflar sağlanabilecektir.
Sonuç olarak, ülkemizin teknolojiyi ithal eden değil üreten gelişmiş ülkeler arasında yer alabilmesi için bilişim teknolojileri, biyoteknoloji ve diğer jenerik teknoloji alanlarında olduğu gibi, bir devrim niteliğinde değerlendirilen nanoteknoloji alanında da araştırma ve geliştirme faaliyetlerinin önünü açacak her türlü desteği vermesi ve bunun için gerek duyulacak tüm kaynakları seferber etmesi kaçınılmazdır. Tüm bunların yanısıra, ihtiyaç duyulacak araştırmacı kadrosunun yetiştirilmesi, her türlü eğitim-öğretim faaliyetlerine yer verilmesi ve konu ile ilgili toplumsal bilgilendirmenin sağlanması da gerekmektedir.
References:
Proceedings of the National Academy of Sciences (USA)
Nanotechnology journal
Nano bilim stratejileri (Turkish)
..........
Örneğin tüm canlıların hücrelerinde bulunan ve hemen her çeşit proteini üretebilen oldukça küçük (sadece birkaç mikro metre küp) boyuttaki ribozomların(R), amino asitleri hassas çizgisel bir sırayla arka arkaya dizerek proteinleri oluşturma yönteminin mühendislik yaklaşımıyla incelenmesi, çözümlenebilmesi sayesinde nanoteknolojik araştırmalarda önemli bir aşama kaydedilebilecektir.
Amerikan Tarım Bakanlığı’nın bir raporuna göre (USDA/CREES)
Nanoteknolojinin kullanım alanları aşağıdaki başlıklar altında gruplandırılmıştır:
Mikro-Akışkan Bilimi: Akışkanlardan, ulaşım, enerji üretimi, vb makro düzeyde yararlanmanın dışında, nanoteknolojik gelişmeler sayesinde mikro/nano düzeydeki akışkan özelliklerine göre yararlanabilme yolunda çalışmalar da nanoteknoloji kapsamında değerlendirilmektedir. Gelecekte, akışkanların nano düzeydeki özelliklerine bağlı olarak hastalıkların teşhisi, ilaç etkileşimlerinin belirlenmesi, DNA manipülasyonu ve işlenmesi, vücuda alınan gıda maddeleri ve sıvıların izlenmesi, bitki ve hayvanlarda sağlık takibi, çevresel izleme ve denetleme v.b. uygulamalar mümkün olabilecektir
BiyoMEM – BiyoNEM ve Biyoçipler(Bio-Chip): Son yıllarda mikroelektromekanik (MEM) sistemlerde oldukça önemli aşamalar kaydedildi. Halihazırda, mikro düzeyde tam-fonksiyonel pompalar, motorlar, duyargalar, v.b. elektromekanik sistemler kullanılabilmekte, posta pulundan daha küçük boyuttaki biyoçiplerin üretimi mümkün olabilmektedir. Günümüzde bu sistemlerin mikro düzeyden (MEM) nano düzeye (NEM) geçişinde ve bunların biyolojik sistemlerle entegrasyonunda devrim niteliğinde bilimsel aşamalar beklenmektedir.
Nükleik Asit Biyomühendisliği(DANN,RNA) : DNA moleküllerinin yapı blokları olarak kullanılması suretiyle nanokablolar ve nanomembranlar benzeri yapıların geliştirilmesi ve özellikle tarım ve gıda mühendisliğinde sayısız uygulama alanlarının bulunacağı öngörülmektedir
Nano-Biyoproses : Biyolojik malzemeden doğal biyolojik proseslerin kullanımıyla istenilen birleşimlerin elde edilmesi olarak tanımlanan biyoproses, nanoteknoloji sayesinde çok daha yüksek bir etkinlikte gerçekleştirilebilecektir. Moleküler probların (cantilever-tip) kullanımı, biyolojik malzemedeki mikropların çok daha hızlı bir şekilde tanımlanabilmesini sağlayacak olan kitler örnek olarak verilebilir.
Nanomalzeme(Nano material) : Gerek nanoteknoloji sayesinde yeni bir malzeme buluşuyla gerekse doğada var olan bazı malzemelerin (örneğin topraktaki nanopartiküller – kil, zeolit, imogolit) kullanılması suretiyle nano ölçekte farklı özellikler gösteren kompozit malzemelerin kullanımı mümkün olabilecektir. Bunlar arasında saydamlık, azalan ağırlık, artan dayanım özelliklerini gösteren malzemeler, giyenin sağlık ve fiziki durumu hakkında uyarılar veren akıllı kumaşlar örnek olarak verilebilir. Tarımsal materyalin faydalı ürünlere dönüştürülmesi ve bu sayede çevrenin korunumu nanoteknolojinin gelişiminde önemli ve heyecan verici bir potansiyel alan olarak görülmektedir. Günümüzde özellikle bitkisel yağların biyo-yakıtlara ve endüstriyel çözeltilere dönüştürülebilmesinde ihtiyaç duyulacak nano-katalizörlerin geliştirilmesi ve tasarımı konusunda ciddi çalışmalar yapılmaktadır.
Biyoselektif Yüzeyler : Çeşitli kimyasal ve biyolojik etkileşimlerin meydana geldiği yüzeyler üzerinde çeşitli organizmaların veya moleküllerin tutunabilmesi veya bağlanabilmesini sağlayan seçici yüzeyler olarak tanımlanan biyoselektif yüzeylerdeki gelişmeler, biyosensörlerin, dedektörlerin, katalizörlerin gelişimi ve biyomoleküllerin ayrıştırılması veya pürifikasyonuna yönelik gelişmelere bağlıdır.
Biyoanalitik Nanosensörler(BANS) : Nano ölçekte duyargalar yardımıyla, tarım ve gıda sistemlerindeki çok düşük miktarlarda olsa dahi kimyasal kontaminasyonun, patojenlerin veya virüs partiküllerinin tespit edilmesi mümkün olacaktır. Gıda maddelerinin ambalajlanmasında kullanılacak bu sistemler sayesinde gıda ürünlerinin mikrobiyal kontaminasyonunun önceden tespiti ve kendi kendini koruma mekanizmaları yardımıyla önlenmesi ve böylece gerek depolama gerekse dağıtımda oldukça önemli kolaylıklar ve tasarruflar sağlanabilecektir.
Sonuç olarak, ülkemizin teknolojiyi ithal eden değil üreten gelişmiş ülkeler arasında yer alabilmesi için bilişim teknolojileri, biyoteknoloji ve diğer jenerik teknoloji alanlarında olduğu gibi, bir devrim niteliğinde değerlendirilen nanoteknoloji alanında da araştırma ve geliştirme faaliyetlerinin önünü açacak her türlü desteği vermesi ve bunun için gerek duyulacak tüm kaynakları seferber etmesi kaçınılmazdır. Tüm bunların yanısıra, ihtiyaç duyulacak araştırmacı kadrosunun yetiştirilmesi, her türlü eğitim-öğretim faaliyetlerine yer verilmesi ve konu ile ilgili toplumsal bilgilendirmenin sağlanması da gerekmektedir.
References:
Proceedings of the National Academy of Sciences (USA)
Nanotechnology journal
Nano bilim stratejileri (Turkish)
..........
.......
