Bilim ve teknolojinin her geçen gün ilerlemesiyle birlikte yeni ürün ve uygulamalar hayatın içinde kendine yer bulmaktadır. Bir teknoloji çeşidi olan nanoteknolojinin dünyamıza kazandırdığı ürünlerden biri de nanoçiçeklerdir. Bu yazıda nanoteknoloji kullanılarak geliştirilen nanoçiçekleri tanıtacağız.
Nanoteknoloji, mikroskopla dahi görülemeyecek kadar küçük maddeleri geliştirerek ortaya ürün çıkaran bir teknolojidir. Bu teknoloji sayesinde gözle görülemeyen atomlar ve moleküller tıpkı bir nakış gibi işlenebilir ve birbirinden farklı özelliklere sahip yepyeni malzemeler tasarlanabilir.
Nanoteknoloji kelimesinde yer alan ‘nano’ ifadesi, bu malzemelerin boyutunu tanımlamak için kullanılan bir ön ektir ve bir metrenin milyarda birini tanımlar. Örnek olarak bir kağıdın kalınlığı neredeyse 100.000 nanometredir. Böyle düşününce 1 nanometrenin ne kadar küçük olduğunu hayal edebilmişsinizdir. Mikro boyutlarda çalışmak ve teknoloji geliştirmek günümüzde popüler çalışma alanları arasına girmektedir. Üstelik bu teknoloji tıptan biyomühendisliğe, tarımdan manyetizmaya kadar çok geniş bir alana uzanmakta ve bu teknoloji sayesinde işlevsel malzemeler üretilmektedir.
Nanoteknoloji ile geliştirilen ürünlere nanomalzeme denmektedir. Bu malzemeler ihtiyaca göre yapay olarak üretilip kullanılmaktadır. Son yıllarda üretilen ve birçok kullanım alanıyla bilim insanlarının odağında olan nanoçiçekler de bir nanomalzeme örneğidir.
Nanoçiçekler, nano boyuttaki parçacıkların bir araya getirilmesiyle oluşturulan nanomalzemelerdir. Çiçek görünümlü olmalarından dolayı nanoçiçek olarak isimlendirilmişlerdir. Bir nanoçiçek incelendiği zaman, gerçek çiçeklerde rastlanan taç yaprak gibi yapıların yapaylarına rastlamak mümkündür.
Nanoteknolojiye büyük ses getiren nanoçiçeklerin yapısına bakıldığı zaman geniş yüzey alanına sahip olduğu görülmektedir. Geniş yüzey alanına sahip olan malzemeler, genellikle istenen faaliyeti daha kısa sürede gerçekleştirerek yüksek verim sağlarlar. Nanoçiçekler, bu özellikleri dolayısıyla ilaç moleküllerinin vücuda salınması ve kataliz gibi işlemlerde oldukça elverişlidirler. Örneğin ilaç salınım amacıyla amacıyla kullanılan nanoçiçeklerin yüzey alanı ne kadar geniş olursa tek seferde o kadar çok ilaç taşıyabilirler. Kataliz yani parçalama işlemlerinde de yüzey alanı büyüdükçe reaksiyon hızı artabilir. Bu ve benzeri alanlarda geniş yüzey alanına sahip olmak, nanoçiçeklerin oldukça elverişli olmasını sağlamaktadır. Peki küçük boyutlarına rağmen böylesine incelikle dokunan nanoçiçekler nasıl üretiliyor dersiniz?
Nanoçiçekler Nasıl Üretilir?
Nanoçiçeklerin üretilme metotları, genellikle nanoçiçek tiplerine göre çeşitlilik göstermektedir. Bu yazımızda altı adet yöntemden bahsedeceğiz, bunlar; yeşil sentez, çökeltme, biyomineralleşme, iyonotropik jelleşme, hidrotermal ve mikrobiyal sentez metotları olacak.
Yeşil Sentez Metodu: eşil Sentez Metodu:ütlerinden faydalanılarak nanoçiçek üretilmesini ifade eder. Çevre dostu olduğu yani çevreye herhangi bir olumsuz etkisi olmadığından dolayı bu ismi almıştır. Çift fonksiyonlu nanoçiçekler, yeşil sentez yoluyla üretilen nanoçiçeklerdir.
Çökeltme Metodu: Bu yöntem bir sıvının, dibinde çökecek olan katı faz oluşturmak için tepkimeye girmesini ifade eder. Çinko oksit nanoçiçekler, çökeltme yöntemiyle üretilen nanoçiçeklerdir.
Biyomineralleşme Metodu: Bu yöntemde silikat, karbonat ve fosfat gibi mineraller kullanılır. Konkanavalin A nanoçiçeği, biyomineralleşme yöntemiyle sentezlenen bir nanoçiçektir.
İyonotropik Jelleşme Metodu: Bu yöntem, birbirinden farklı yüklere sahip iyonların çapraz bağlanmasını ifade eder. Katyonik siklodekstrin nanoçiçeği, iyonotropik jelleşme metoduyla sentezlenen bir nanoçiçektir.
Hidrotermal Metodu: Bu yöntem, minerallerin sıcak suda yüksek basınç altında çözünmesini ifade eder. Ağır metallerin sudan uzaklaştırılması için kullanılan nanoçiçekler, hidrotermal metoduyla sentezlenirler.
Mikrobiyal Sentez Metodu: Bu yöntem, bakteri ve mantar gibi mikroorganizmalar kullanılarak nanoçiçek üretilmesini ifade eder. Altın nanoçiçekler, mikrobiyal sentez yoluyla üretilirler.
Nanoçiçekler yalnızca üretilme yolu ile değil, yapı olarak da kendi içinde çeşitlilik göstermektedir.
Nanoçiçekleri, içeriğinde bulunan maddelere göre üç sınıfa ayırmak mümkündür. Bunlar, inorganik nanoçiçekler, organik nanoçiçekler ve hibrit nanoçiçeklerdir.
İnorganik Nanoçiçekler: Bu nanoçiçekler inorganik maddelerden oluşur. Metal, metal oksit, alaşım ve metaloid nanoçiçekler; inorganik nanoçiçek sınıfında yer alır. İnorganik nanoçiçeklere örnek olarak titanyum dioksit, çinko oksit ve demir oksit nanoçiçekler verilebilir.
Organik Nanoçiçekler: Bu nanoçiçeklerin yapısında yalnızca organik maddeler bulunur. Karbon nanoçiçekler ve organik molekül bazlı nanoçiçekler, organik çiçek kapsamında değerlendirilir.
Hibrit Nanoçiçekler: Bu nanoçiçeklerin yapısında hem organik hem de inorganik bileşenler yer alır. Enzim-metal nanoçiçekler ve protein-metal nanoçiçekler gibi hem organik (örneğin protein) hem de inorganik (örneğin metal) bileşenler içeren nanoçiçekler, hibrit nanoçiçeklerdir.
Her bir nanoçiçeğin özel kullanım alanları vardır. Birbirinden farklı metotlarla ve çeşitlilikte üretilen nanoçiçekleri oldukça geniş bir alanda görmek mümkündür.
Nanoçiçeklerin Kullanım Alanları Nelerdir?
Nanoçiçekler, küçük boyutları itibarıyla birçok alanda kendini göstermiştir.
İlaç Salım Sistemi: Nanoçiçekler, ilaçları taşıyabilir ve hedef bölgeye iletebilirler. Nanoçiçeklerin buradaki amacı yalnızca ilaçları taşımak değil, spesifik olarak istenen bölgeye ulaştırmaktır. Altın nanoçiçekler, ilaç salınım amacıyla kullanılan nanoçiçeklere bir örnektir.
Biyosensörler: Biyosensörler, biyolojik molekülleri veya canlı organizmaları kullanarak kimyasalları tespit edebilen cihazlardır. Nanoçiçekler de geniş yüzey alanlarından dolayı yüksek tarama özelliğine sahiptirler ve algılama yetenekleri de fazladır. Bu nedenle çinko oksit ve çift fonksiyonlu nanoçiçekler gibi nanoçiçekler, çeşitli kimyasalları algılamak amacıyla biyosensör olarak kullanılmaktadır.
Tarımda Verimlilik: Nanoçiçekler bitkilerin besin alımını destekleyerek tarımda bitkilerin büyümesini hızlandırır. Üstelik bitkiyi zararlı canlılardan koruyarak bitki hastalıklarını önlemede önemli bir rol oynar ve stres faktörlerine dayanıklılığını artırır. Bu yönüyle nanoçiçekler, tarımda verimliliği artıran bir unsurdur.
Ağır Metallerin Sudan Uzaklaştırılması: Atık sularda çinko, kurşun ve bakır gibi ağır metaller bulunur. Bu metaller çevreye zarar vermeleriyle bilinirler. Doğayı ağır metallerin etkisinden korumak için titanat nanoçiçekler kullanılır.
Nanoçiçekler, 2000’li yıllarda bilim insanlarının ilgisini çeken bir nanomalzeme olmuştur. Son yıllarda geliştirilmiş olmasına rağmen, nanoçiçekler kullanılarak pek çok yeniliğe imza atılmıştır. Görünen o ki gelecekte de nanoçiçekleri hayatımızı kolaylaştıran bir etmen olarak görmemiz mümkün olacak.
