Bilim 18 EKİM 2011 / 09:05

Vücudumuz pil işlevi görecek

Vücudumuz pil işlevi görecek

Sadece bir şeyler içerek ya da yiyerek elde ettiğimiz enerjinin dışa vurumuyla cihazların pil ihtiyacını ortadan kaldırabileceğimiz Dr. Serge Cosnier ve ekibi tarafından ortaya sürüldü. Artık cihazları vücudumuza takarak şarj edeceğimiz döneme yaklaşıyoruz.



Kulağa hayal ürünü gibi gelse de Fransa'nın Grenoble kentindeki Joseph Fourier Üniversitesi'nden Dr. Serge Cosnier ve ekibi bunun yapılmasını sağlayacak bir cihaz geliştirdi. Biyoyakıt hücresi adı verilen cihaz, vücutta bulunan glikoz ve oksijeni kullanarak elektrik üretiyor. Onlar bu fikri canlı bir hayvanda uygulamaya koyabilen ilk ekip. Her şey umdukları gibi giderse, 10-20 yıl içinde biyoyakıt hücrelerinin alıcı ve ilaç iletici gibi tıbbi cihazlardan, yapay organlara pek çok şeyi çalıştırır hale gelebileceği düşünülüyor.

Gazozla cihaz çalıştırmak mümkün olacak

BBC Türkçe'de yer alan habere göre, bu durumda bedeninizdeki cihazı çalıştırmak için yapmanız gereken tek şey gofret yemek ya da bir gazoz içmek olacak. Biyoyakıt hücreleri yapay organ ve uzuvların işletilmesi açısından bir devrim yaratmaya aday. Halihazırda, laboratuvarlarda kalpten böbreğe, ellerden gözlere, yepyeni elektrikli yapay organ ve uzuvlardan oluşan bir seri geliştirilme aşamasında. Ama hepsinin zayıf noktası, işlemeleri için elektrik gerekmesi.

Fazla enerji gerektirmeyen küçük cihazlar için özel piller çözüm sağlıyor, ancak bunların ömrü sınırlı ve kapasiteleri daha büyük organlar için son derece yetersiz kalıyor. Örneğin kalp pili gibi (pacemaker), kalp atışını düzenleyen ve bunun için fazla enerjiye ihtiyaç duymayan cihazların bile genellikle 5 yılda bir değişmesi gerekiyor. ABD'deki bir araştırma, kalp pili takılan 70 yaşındaki her beş hastadan birinin 20 yıl daha yaşayabildiğini gösteriyor. Ancak bu, ilk ameliyattan sonra cihazdaki pili değiştirmek için 3 ameliyat daha gerekeceğini gösteriyor.

Her ameliyat ise beraberinde bir çok cerrahi risk getiriyor; bu nedenle kimse bunu yaptırmaya pek istekli değil. Yapay böbrek, kol bacak, ya da göz gibi cihazlar ise, o kadar yüksek miktarda enerji gerektiriyor ki var olan cinsten pillerin bir kaç haftada bir değiştirilmesi anlamına geliyor. Bu nedenle eldeki pilleri kullanmak çözüm değil. Biyoyakıt hücreleri işte buna çözüm sağlıyor. Dr. Cosnier ve ekibi, mesailerini bu engeli aşmaya odaklayan çok sayıda araştırmacıya örnek teşkil ediyor. Enerji kaynağı vücut sıvılarıYakıt hücreleri enzimlerle karbondan nanoborucukların sıkıştırılması ile oluşturuluyor.

Teoride her şey mümkün

Aslında sistem son derece basit bir düşünceye dayanıyor. İçlerinde iki özel elektrot var. Bunlardan biri glikozdan elektron elde ediyor, diğeri ise elektronları oksijen ve hidrojen moleküllerine vererek su üretiyor. Bu elektrotlar glikoz ve oksijen içeren bir çözeltiye batırılıp bir devre oluşturacak şekilde bağlandıklarında, birinden ötekine elektron akışı sağlanmış oluyor; yani elektrik akımı oluşuyor. Glikoz ve oksijen insan vücudunda bolca bulunduğundan, teoride, biyoyakıt hücreleri ömür boyu çalışabilir. Dr Cosnier, "Pil içine depolanan enerjiyi kullanır, tükenince, tükenmiş demektir. Bir biyoyakıt hücresi ise teoride hiç bir sınıra sahip değil. Çünkü tükettiği maddeler vücutta bulunuyor ve sürekli ikmal ediliyor" diyor.

Yakıt hücrelerini vücutta bulunan glikoz ve oksijen ile işletme fikri ilk olarak 1970'lerde ortaya atıldı. Ancak ilk prototiplerin elde ettiği enerji miktarı, gerekenin çok altında kaldığından bu fikir rafa kaldırıldı. Ancak 2002 yılında Kudüs'teki İbrani Üniversitesi'nden Itamar Willner'in başını çektiği bazı araştırmalar, biyoteknolojide ilerleme kaydedilmesine ve bu fikrin yeniden gündeme gelmesine yol açtı. Yaygın bilim dergisi Science'ta yer alan bir makalede, Willner biyoteknolojide sağlanan ilerlemeler sayesinde, yapay uzuv ve organların vücut sıvılarından enerji üretecek yakıt hücreleri ile çalıştırılabileceğini anlattı. Son dönemdeki ilerlemelerin temelinde, enzim olarak adlandırılan biyolojik moleküllerin daha iyi anlaşılabilmesi yatıyor.

Doğal moleküller olan enzimler, kimyasal tepkimeleri hızlandırıyor. Biyoyakıt hücresinin peşindeki uzmanlar da, glikoz oksitleyicisi adlı bir enzimin glikozdaki elektronları ayırmakta çok etkili olduğunu belirledi. "Bugün yapay bir mesane kası ya da kalp pili için yeterli olacak düzeyde enerji üretebiliyoruz. Ancak şimdiden bunun 50 katı enerji üretecek bir sistem üzerinde çalışıyoruz. Bu şekilde çok daha karmaşık cihazlara yetecek enerji sağlayabileceğiz."