Biyobenzetim Bilimi(Doğanın Tasarımı)

Doğadaki tasarımların mühendislik ve bilimdeki sorunları çözmek için kullanılmasına biyobenzetim deniyor.Bütün dünyada, geleceğe yönelik ürünler yaratılması için giderek gelişen bir biyobenzetim hareketi var.

Avustralyalı mimar Mick Pere, enerji etkin yapılar tasarlamak için, Afrika ülkesi Zimbabve'deki termit tepeceklikerini inceledi.Bir yapıyı serinletmek için termit tepeciklerini örnek alarak, aynı tür nibaları serinletmek için gereken enerjinin 10'da 1'ini kullanan havalandırma tünelleri tasarladı.Pierce, "Bir termit yuvası bizim vücudumuz gibi bir sistemdir.Isısını kendisi ayarlar ve bu da... bir yapı için mükemmel bir model oluşturur."

Doğada ki hemen her şey, yeni bir icat ya da teknolojik gelişme için bir kıvılcım oluşturabilir.1982'de lotus çiçeğinin yapraklarını inceleyen Alman botonikçi -yani bitki bilimci- Wilhelm Barthlott, bir boyaya katıldığında, ona yıllarca su ve leke tutmayan nitelik kazandıran bir kimyasal buldu.Pennsylvania'daki West Chester Üniversitesi'nden biyolog Frank Wish, balina yüzgeçlerinin yapısını model alan, yeni ve verimli yel değirmeni kanatları tasarladı.Mercedes-Benz, kirpibalığının bir küpe benzeyen şeklini örnek alan yeni bir otomobil tasarladı.Denemeler, tasarımın otomobilin çevresindeki hava akımını hızlandırarak 3.8 litre benzinle 113 kilometre yol alabilmesini sağladığı gözlendi.

Biyobenzetimin en çok kullanıldığı alanlardan biride tıp.Tıp araştırmaları alanındaki en büyük atılımlar, doğanın gözlemlenmesi ve sonra taklit edilmiesiyle gerçekleşti.En önemli başarılardan biri de yapay insülinin geliştirilmesiydi.İnsülin, pankreas tarafından salgılanan bir hormondur.Kan şekerinin düzenlenmesi açısından büyük önem taşır.Ağır diyabet hastaları insülin üretemezler.İnsülin 1920'lerde Kanadalı Frederick Banting ve J.J.R. Macleod tarafından bulunmuştur.Her ikiside buluşlarından dolayı 1923 Nobel Tıp Ödülü'nü kazandı.Ama insülin enjeksiyonu bir sorundu.İnsülinin büyük bölümünün, domuz, somon balığı ya da inekten elde edilmesi gerekiyordu.Haycan insülini işe yarıyordu ama bazı hastalarda bağışıklık sistemi buna tepki veriyordu.Bilim insanları insülinin moleküler yapısı araştırmayı sürdürdü ve 1978'de yapay insülin üretildi.

Yılan Zehrinden İlaç

Biyobenzetimin gelecek vaat eden alanlarından biride yılan zehri çalışmaları.Adelaide'deki Güney Avustralya Üniversitesi'nden biyolog Tony Woods, bir projenin iki liderinden biri.Projede, yılan zehirlerinde bulunan belirli kimyasalların kanser tümörlerini besleyen kan damarlarını yok etmekte kulanılıp kullanılamayacağı araştırılıyor.Woods, "Bir tümör dokulardan oluşur," diyor."Bedenin herhangi bir yerindeki bir doku gibi, tümörün bir kan kaynağı oluşturmasını ya da o kaynakla bağlantı kurmasını engelerseniz, tümör dokusunun gelişimini etkilersiniz," diyor.

Woods ve çalışma arkadaşları, yılan zehrinde, kan damarlarının iç yüzeylerini kaplayan özel hücreleri bozan bir bileşim buldu.Woods, "Hücrelerin birbirinden ayrılarak ölmesine yol açıyor," diyor.Woods, bunun tümöre kan gitmesini engellediğini, beslenemeyen tümörün öldüğünü belirtiyor.Woods, ekibin hangi yılanın zehri üzrinde çalıştığını açıklamıyor, çünkü çalışma sonucunda üretilecek kimyasal bileşenlerin patentini almayı düşünüyor.

Böyle bir ilacın üstünlüğü, tümör hücreleriyle saplıklı hücreleri birbirinden ayırabilmesi ve sadece tümörle bağlantılı hücreleri hedef alması olarak görünüyor.Geleneksel kemoterapi tedavisi, genelde farklı hücre tiplerini bir ayrım yapmadan etkiliyor.

Kertenkele Araştırmaları

Stanford Üniversitesi'nde robot mühendisi Mark Cutkosky, olağanüstü bir kertenkele olan gekonun hareketlerini inceliyor.M.Ö. 5. yüzyılda, Yunan filozofu Aristo, bir gekonun "bir ağaçta aşağı yukarı, baş aşağı bile hareket edebilmesine" şaşığ kalmıştı.Gekolar, cam ve seramik gibi en pürüssüz ve kaygan yüzeylerde bile, sanki özel yapışkanlı ayakları varmışçasına koşturabilir.

Gerçekte gekonun ayakları yapışkanlı değildir -dokonduğunuzda kuru ve pürüssüzdür-.Peki geko bunu nasıl yapıyor!?Cutkosky, gekonun ayaklarının olağanüstü yapışkanlığını taban yastıklarındaki 2 milyar kadar kıla borçlu olduğunu keşfetti.Her bir kıl sadece 100 nanometre kalınlığında.Bir nanometre, bir metrenin milyarda biridir.

Gekoların kılları o kadar incedir ki bir yüzeyin molekülleriyle etkileşime girer, gekonun ayağındaki moleküller, yürüdüğü yüzeyin moleküllerine yapışır.

Stickybot'un Maceraları

Cutkosky ve ekibi, gekonun ayak biyolojisi üzerinde 2 yıl çalıştıktan sonra, geko teknolojisine dayanan bir robot yaptı.Robota, İngilizce yapışkan robot anlamında Stickybot adını verdiler.Stickybot'un ayak tabanlarını yapmak için Cutkosky ve doktora öğrencisi olan robotun tasarım şefi Sangbae Kim, yeni bir dokuma yarattı.Bu dokuma, ufak ve uçları yuvarlatılmış kılları olan, özel tasarlanmış üretandan, ayni bir tür plastikten yapıldı.Gerçek bir geko ayağı kadar esnek ya da yapışkan olmasa da, taban yastıkalrı küçük robotun duvarlara ve tavanlara sağlamca tutunmasını sağladı.

Ama Cutkosky, yapışkanlığın, gekonun şaşırtıcı yeteneklerinden sadece biri olduğunu keşfetti.Gekolar dikey bir yüzeyde saniyede 1 metre hıza ulaşabilir.Hızlı gidebilmek için bir gekonun yapışkan ayağını anınında kaldırması gerekir.Cutkosky, kertenkelenin bunu nasıl yapabildiğini anlayabilmek için biyologlar Bob Full ve Kellar Autumn'dan destek istedi.Onların yardımıyla, Stickybot'a, tıpkı gekonun parmakları gibi yapışıp serbest kalan 7 eklemli parmak takıldı.Robotun duvareda rahat hareket etmesi için, geko tarzı adımlar atmasıda sağlandı.Stickybot, duvara gerçek gekoda çok daha yavaş tırmanıyor ama cam, plastik ya da sırlı fayans yüzeylerde rahatlıkla yürüyor.

Cutkosky, Stickyobt türü robotlar için sayısız kullanım alanı öngörüyor.Bunların arasında bilimsel araştırma için dik kayalıklara tırmanma, polis ya da askere yardım için binalara sızma gibi işlerde bulunuyor.Ayrıca, eğlence değeriyse daha paha biçilemez."Robotları, daha önce hiç gitmedikleri yerlere götürmeye çalışıyorum," diyor.

Biyobenzetim Ürünleri

Sırçaotu Bilimi Araştırmaları

Biyobenzetimin belki de en ünlü örneği tesadüfen ortaya çıktı.1948'de İsviçreli mühendis ve mucit George de Mestral köpeğiyle birlikte yürüyüş yaparken pantolonuna ve köpeğinin tüylerine yapışan sırçaotlarından rahatsız oldu.Bu dikenli tohum kılıflarını yakından inceleyince dikenlerin uçlarında, pantolonunun kumaşına yapışan kancalar bulunduğunu gördü.De Meastral sırçaotlarının ne kadar güçlü olduğunu fark etti ve bu kadar dayanıklı ve yapışkan bir şeyin insanlara yararı olabileceğini düşündü.Dokumacılarla birlikte, minik kancalar ve ilmiklerle birbirine yapışan bir kumaş türü geliştirdi.Buna "Velkro" adını verdi."Velcro" Fransızca velours(kadife) ve crochet(kanca) sözcüklerinden geliyor.Velkro ya da halk söyleyişiyle "cırt-cırt" artık bütün dünyada yüzlerce şekilde kullanılıyor.Ayakkabılarda bağcıkların, giysilerde fermuarların yerini alıyor; düğmelerin, kopçaların, bantların yerine takılıyor.

Köpekbalığı Derisinden Giysiler

2008 Beejing Olimpiyatları'nda önde gelen yüzücüler, geçmişe oranlar çok daha fazla rekor kırdı.Bu, bazı insanların sürtünmeyi azaltan yeni Speedo, Fastskin mayolarını köpekbalığı derisinin mikroskop altındaki görüntüsünden esinlenen bir teknolojiyle yarattı.Köpekbalığı derisinde, binlerce şerit oluşturan, dişe benzer pullar bulunur.Köpekbalığı uzmanı George Burgess, suyun, "bu nikroskopik boyuttaki şeritlerden akıp giderek" sürtünmeyi azalttığını belirtiyor.Speedo'nun yeni mayolarıda aynı şeyi yapıyor.

National Geographic Dergisi kaynak olarak kullanılmıştır.

BlogmaBlogcuk hizmetidir.Kaynak göstermeden kopyalamayınız.