Nanoteknoloji Nedir? Nanopartiküller ve Gıdalarla İlişkisi Nedir?

Nanoteknoloji; moleküler düzeyde fonksiyonel sistemlerin mühendisliğidir. Yemeğin tadını iyileştirmekten, hastanın genetik yapısına göre tedaviyi uyarlamaya kadar her şeyi yapabilir. Nanoteknoloji, günümüzde en hızlı büyüyen araştırma alanlarından biridir. Sunduğu heyecan verici olanaklar hakkında daha fazla bilgi edinmek için okumaya devam edin. İşte bazı örnekler:

Nanoteknoloji: moleküler ölçekte fonksiyonel sistemlerin mühendisliğidir

Nanoteknoloji alanı, maddenin nanometre ölçeğinde incelenmesini kapsar. Bu ölçek, bir ila yüz nanometre boyutlarındadır. Bir nanometre, kabaca 100 insan saçı parçasının genişliği olan metrenin milyonda biridir. Bu malzemeler alışılmadık özellikler sergiler ve birçok alanda yeni olanaklar sunduğu düşünülmektedir. Örneğin, farklı büyüklükteki parçacıkların farklı atomik düzenlemeleri vardır. Bu nedenle, renkleri büyük ölçüde değişebilir. Benzer şekilde, nanoteknoloji bir malzemenin yüzey alanını artırabilir.

Birçok bilim insanı nanoteknolojinin gelişmekte olan bir alan olduğu konusunda hemfikir olsa da, diğerleri teknolojinin terimlerini ve tanımlarını sorguluyor. Nature Nanotechnology’nin açılış sayısında on üç araştırmacıdan nanoteknolojiyi tanımlamaları istendi. Tanım olarak nanoteknoloji, insan yapımı herhangi bir nanoyapıyı, sentetik olarak üretilmiş nanoparçacığı veya diğer nanomateryalleri içermelidir. Bu tanımlar izlenirse, nanoteknoloji, boyutları ne olursa olsun, doğal olarak oluşan tüm biyomolekülleri ve parçacıkları kapsayacaktır.

Richard Feynman, 1959’da “nanoteknoloji” terimini kullandı ve daha küçük araçlar oluşturmak için tek tek molekülleri ve atomları manipüle etme sürecini tanımladı. Elektronların ve nötronların keşfi, nanoteknolojinin büyümesini de ateşledi. Bu keşifler tıp, bilim ve çevre alanlarında araştırma ve geliştirme için yeni olanaklar açtı. Ve yeni teknolojilerin ortaya çıkmasıyla birlikte, alan patlayıcı bir büyüme gördü.

Nanoteknoloji: Yiyeceklerin tatlılığını veya tuzluluğunu artırabilir

Bilim adamları, nanoteknolojiyi kullanarak gıdalara lezzet katmanın yeni yollarını araştırıyorlar. Gıdalardaki nanoparçacıklarla ilgili çalışmaların çoğu gastrointestinal sisteme odaklanırken, Waldman’ın grubu yuttuktan sonra nanoparçacıkların akıbetini inceliyor. Bir çalışmada, floresan nanopartiküller beyne ve böbreklere giden yolu buldu. Bu bulgular henüz yayınlanmamış olsa da, nanoparçacıkların bağırsağın ötesindeki organlara ulaşabileceğini öne sürüyorlar.

Araştırmacılar şu anda nanometre boyutunda sofra tuzu taneleri geliştiriyorlar. Bu parçacıklar normal sofra tuzundan 1000 kat daha küçük olduğu için tuzun yüzey alanını artırarak daha lezzetli olmasını sağlar. Aynı tadı elde etmek için daha az tuza ihtiyaç duydukları için yüksek tansiyonu olan kişilere de yardımcı olabilir. Bilim adamları ayrıca şeker ve tuz da dahil olmak üzere çok çeşitli gıda bileşenlerini küçültmenin yollarını araştırıyorlar. Bu teknoloji geliştirildikten sonra obezite salgınıyla mücadeleye yardımcı olabilir.

Gıdalarda nanopartiküllerin yutulmasıyla ilişkili bazı potansiyel riskler vardır. Örneğin, bazı nanopartiküller vücuttaki hormonlara müdahale ederek alerjik reaksiyonlara yol açabilir. Tüketicilerin zehirlenmemesini sağlamak için nanopartikül içeren gıdalar içerikleriyle etiketlenmelidir. Nanopartiküllerin insanlara zarar verebileceğine dair kanıtlanmış bir kanıt bulunmamakla birlikte, bunlarla ilişkili riskleri anlamak önemlidir.

Nanoteknoloji: Bireysel hastaların genetik yapısına göre tedavileri özelleştirebilir

Nanoteknolojiyi kullanarak doktorlar, bireysel bir hastanın genetik yapısına göre tedavileri hedefleyebilir. Nanopartiküller, gen tedavilerini doğrudan hedeflenen hücrelere ulaştırmak için kullanılacaktır. Gelecekteki çalışmalar, bu tür nanoparçacıkların geliştirilmesine odaklanacaktır. Bu teknoloji, bilim adamlarının belirli hastalıklara neden olan genleri hedeflemesine yardımcı olabilir. Bununla birlikte, bu tür nanoparçacıkların gelişimi hala erken aşamalardadır.

Nanopartiküller, ücretsiz terapötiklerin sınırlamalarının üstesinden gelmek için geliştirilmektedir. Nanopartiküller biyolojik engellerden geçebilir ve terapötik etkinliği artırabilir. Odak noktası, kişiselleştirilmiş ilaç dağıtımına izin verecek dağıtım platformlarının geliştirilmesidir. Nanopartiküller, bireysel bir hastanın genetik yapısına göre uyarlanabilir ve bu da onları oldukça etkili hale getirir. Bu yaklaşım kanser tedavisini değiştirme potansiyeline sahiptir.

Nanoteknoloji: Büyüyen bir araştırma alanıdır

Nanoteknolojinin temel anlayışı devam eden bir çalışma olmaya devam etmektedir. Son on yılda, nanoteknoloji araştırmaları büyük ölçüde açık keşif tarafından yönlendirildi. Önümüzdeki on yılda, nanoteknoloji araştırmaları muhtemelen sosyal-ekonomik ihtiyaç odaklı yönetişime geçecektir. Yönetişimdeki bu değişim, bilim ve Ar-Ge yatırımlarını etkileyecektir. Basit, mühendislik tabanlı sistemlere odaklanmak yerine, nanoteknolojiye yapılan Ar-Ge yatırımları giderek büyük, karmaşık mimarilere odaklanacaktır.

Klasik kimyasal sentezin amacı, iyi tanımlanmış molekülleri sentezlemektir. Moleküler tanıma, supramoleküler kimya ve moleküler kendi kendine montaj ilkeleri şunlardır: nanoteknolojide kullanılır. Birkaç nano ölçekli malzeme yüzyıllardır kullanılmaktadır ve bu malzemeler nasıl çalıştıkları hakkında daha fazla bilgi edinmemize yardımcı olabilir. Ancak, bir takım zorluklar var.

Uluslararası Nanoteknoloji pazarının önemli bir CAGR’de gelişmeye devam etmesi muhtemeldir. Nanoteknolojinin çeşitli koşulları analiz etmek, tedavi etmek ve iyileştirmek için halihazırda kullanıldığı sağlık hizmetleri gibi birden fazla alt sektörde daha yaygın hale gelmesi bekleniyor. Rapor ayrıca 13 büyük ülkedeki nanoteknolojiye yapılan patent ve yatırımların sayısını da dikkate alıyor. Patentlere ek olarak, nanoteknoloji yatırımları aynı zamanda devlet desteğine ve ülkeler arasında planlı birliklere de bağlıdır.

Nanoteknoloji araştırması genellikle disiplinler arasıdır ve bölüm sınırlarını aşar ve bu alanda çalışan birçok bilim adamının çeşitli sorumlulukları olabilir. Nanoteknoloji uzmanları araştırma ekiplerine liderlik edebilir veya araştırma öğrencilerini denetleyebilir ve birçok doktora öğrencisi vergiden muaf burslar sunar. Bazı doktoralar endüstri tarafından finanse edilir, bu nedenle miktar daha yüksek olabilir. Nanoteknoloji alanında işe yerleştirmeler için de sayısız fırsat var.

Nanoteknoloji: Bu çevre için bir endişedir

Hızla gelişen bir teknoloji olan nanoteknoloji, çevre için pek çok kaygı uyandırmaktadır. Amerika Birleşik Devletleri’nde Çevre Koruma Ajansı (EPA) ve Mesleki Güvenlik ve Sağlık İdaresi (OSHA) gibi kurumlar çevre korumasını denetler. Bu kurumlar, halk sağlığını ve çevreyi korumak ve Amerikalı işçilerin güvenliğini sağlamak için çalışır. Yaralanmaları ve hastalıkları önlemek için standartları, eğitimi ve sosyal yardımları denetlerler. Nanoteknolojinin potansiyel etkisi göz önüne alındığında, kullanmadan önce çevresel etkilerini incelemek önemlidir.

Nanoteknoloji, tıbbi cihazlardan tarıma ve teknolojiye kadar modern toplumun önemli bir parçasıdır. Örneğin, nano boyutlu parçacıklar vücudun belirli bölgelerine ilaç verebilir ve nanokümeler genomu değiştirerek bitkilerin hastalığa direnmesine yardımcı olabilir. Nanoteknolojinin geliştirilmesinin birçok pratik uygulaması vardır ve Biden yönetiminin çevresel hedeflerine ulaşmasına yardımcı olabilir. Örneğin, üretim süreçlerinde gümüş nanokümelerin kullanılması kirliliği azaltabilir. Gümüş nanokümeler, yaygın bir malzeme olan propilen oksit üretimindeki kirletici yan ürünleri azaltabilir.

Nanoteknolojinin kullanımı, nanoparçacıklar içeren büyük miktarda atık üretmiştir. Bu tür atıkların hacmi son on beş yılda birkaç kilogramdan binlerce tona çıktı. Atık nanopartiküllerin ne kadarının çevreyi kirletebileceği ve insanları nasıl etkileyeceği belirsizdir. Bu makale, nanoteknoloji ile ilgili bazı temel endişeleri ve çevreyi nasıl koruyabileceğimizi incelemektedir.

Nanoteknoloji: İnsan sağlığı için bir tehdittir

Birçok kişi nanomalzemeler içeren ürünleri kullanabilir. Bu ürünlerin iddia edilen faydaları genellikle ambalajlarda veya reklamlarda belirtilir. Bunlar arasında su geçirmez pantolonlar, ayak kokusunu gideren çoraplar, bakterilerle savaşan emzikler ve hatta daha hızlı çalışan bilgisayarlar olabilir. Nanomalzemeler içeriyorsa bu ürünlerden herhangi birinin insan tüketimi için güvenli olup olmadığını belirlemek imkansızdır. Mühendislik ürünleri aracılığıyla nanomateryal ürünlere erişimi olan bebeklere maruz kalındığında potansiyel riskler daha da fazladır.

Vücutta biyolojik sistemlerle etkileşime girebilen biyolojik nanopartiküller bulunabilir. Vücudun bağışıklık sistemi ve karaciğeri tarafından yabancı cisimler olarak sınıflandırılmazlar, bu da onları insanlara daha zararlı hale getirir. Bu nanopartiküller, kanser hücrelerini iletmek için bile kullanılabilir. Birleşik Krallık hükümeti, nanoteknolojinin potansiyel tehlikeleri üzerine araştırmaları finanse etmekte yavaş kaldı. Ancak bu, araştırmacıları şu soruyu yanıtlamaya çalışmaktan alıkoymadı: “Nanoteknoloji insan sağlığı için bir tehdit mi?”

Nanopartiküllerin tehlikelerine ek olarak, nanoteknoloji hastalıkları teşhis etmek için kullanılabilir. Nanopartiküller vücuttaki kimyasal değişiklikleri tespit edebilir ve vücudun belirli bir bölümü veya toksin seviyeleri hakkında bilgi toplamak üzere programlanabilir. Richard Fireman ilk olarak 1959’da nanoteknoloji kavramını önerdi. Sunumunda, tek tek atomları minyatür teknoloji ile manipüle etmenin gelecekteki olasılıklarından bahsetti.