Epitel Hücrelerde Yeni Keşfedilen Geometri: Skutoid

2018 yılı Temmuz ayında Nature Communications’ta yayımlanan bir araştırmada bazı epitel hücrelerin kıvrımlı yapılar oluşturmalarını sağlayan özel bir geometrik şekilde oldukları keşfedildi. Keşfin doku mühendisliği ve yapay organ çalışmalarında faydalı olması umuluyor.

Tüm hayvanların vücudu dokulardan ve dokuların birleşmesiyle meydana gelen organlardan oluşur. Dokular vücudun çeşitli kısımlarını ve organları oluştururken kıvrımlı ve karmaşık yapılara dönüşür.

Epitel hücrelerin bu yapıların oluşmasında temel bir işlevi vardır. Epitel hücreler sıkı bir şekilde istiflenerek derimizin, kan damarlarının ve organların dış tabakalarını oluşturur. Bu kıvrımlı ve karmaşık yapıları oluşturabilmek için epitel hücrelerin şekillerinin prizmamsı ya da piramidimsi olması gerektiği düşünülüyordu.

Ancak sadece ince kesitler üzerinde inceleme yapıldığı için gerçekte ne olduğu bilinmiyordu. ABD’den ve Avrupa Birliği’nden araştırmacıların ortak olarak yürüttüğü yeni bir araştırmada ise epitel hücrelerin biçimleri daha derinlemesine ele alındı. Araştırmacılar, hücrelerin alt ve üst kısımlarının çok farklı alanlar kapladığı kıvrımlı dokuları bilgisayar ortamında modelledi. Daha önceki araştırmalarda ortaya konan bir bulgu, epitel hücrelerin üst ve alt yüzeylerinin farklı tipte hücrelerle komşu olabildiğini gösteriyordu. Araştırmacılar özellikle bunun nasıl mümkün olduğunu anlamaya çalıştı.

Sonunda hücrelerin bu tür bir yerleşimi ancak şekilleri prizmaya benzer olursa sağlayabileceği anlaşıldı. Bu prizma benzeri şeklin üstte beş, altta altı kenarı var. Yan kenarların biri ise bir noktadan sonra “Y” biçiminde çatallanıyor.

Araştırmacılar bunun matematikçiler tarafından çoktan tanımlanmış bir şekil olduğunu düşünüyordu, ancak araştırmaları sonucunda tamamen yeni bir şekil olduğunu anladılar. Bunun üzerine şekle, böceklerin arka tarafındaki, kanatlarını da içeren gövde kısmı olan “skutum”a benzerliğinden esinlenerek skutoid adını verdiler ve daha sonra bu şeklin gerçek dokularda olup olmadığını araştırmaya başladılar.

Sonuçta sirke sineklerinin tükürük bezindeki epitel hücrelerin %75’inin, sirke sineklerinin gelişmekte olan embriyolarında bulunan kıvrımlı yapılardaki epitel hücrelerin ise %50’sinin skutoid biçimli olduğu görüldü. Daha kıvrımlı olan dokularda skutoid oranı daha yüksekti. Skutoidler aynı zamanda zebra balıklarının dokularında, ayrıca kısa bir ön incelemeden sonra memeli hücrelerinde de gözlemlendi. Bu da araştırmacılara skutoidlerin, doğada kıvrımlı doku yapıları oluşturmanın yaygın bir yolu olduğunu düşündürdü.

Skutoid biçimli hücrelerin keşfi doku mühendisliği ve yapay organ üretme çalışmaları açısından hayli önemli. Çünkü hücrelerin üç boyutlu düzenlenişini anlamak ve kontrol etmek bu çalışmaların çok önemli bir parçası. Araştırmanın liderlerinden Luis Escudero’ya göre yapay organları oluşturan hücrelerin gerçek dokulardaki gibi istiflenmesini sağlamak gerekiyor.

Kaynak: Bilim Teknik 2018 Eylül

Türkiye’nin İlk Yerli Aktif Fiberi Üzerine Söyleşi

İletişimin en önemli malzemesi olan fiber optik kablolar günümüzde haberleşme, sağlık, savunma alanı gibi birçok alanda kullanılıyor. Biz de Bilim Genç olarak 10 yıllık bir çalışma sonucu İhsan Doğramacı Bilkent Üniversitesi Ulusal Nanoteknoloji Araştırma Merkezinde (UNAM) üretilen ilk yerli aktif fiber projesinin yürütücüsü olan Dr. Öğr. Üyesi Bülend Ortaç ile fiber optik kablolar ile ilgili bir söyleşi gerçekleştirdik.

TÜBİTAK Bilim Genç: Sizi tanıyabilir miyiz? 

Dr. Öğr. Üyesi Bülend Ortaç: 1975’te İstanbul’da doğdum. Lise eğitimimi 1993 yılında Kabataş Erkek Lisesinde tamamladıktan sonra 1997 yılında Karadeniz Teknik Üniversitesi Fizik Bölümünden mezun oldum. 2000 yılında kazandığım Millî Eğitim Bakanlığı yurt dışı eğitim bursu ile Paris ENS Cachan Üniversitesinde yüksek lisans ve 2004 yılında Rouen Üniversitesinde doktoramı tamamladım. 2005-2009 yılları arasında Friedrich-Schiller Üniversitesi Uygulamalı Fizik Laboratuvarlarında doktora sonrası bilimsel çalışmalar yaptım. 2009 yılından bu yana İhsan Doğramacı Bilkent Üniversitesi Malzeme Bilimi ve Nanoteknoloji Enstitüsünde ve Ulusal Nanoteknoloji Araştırma Merkezinde (UNAM) araştırma grubumla beraber çalışmalarıma devam ediyorum.

TÜBİTAK Bilim Genç: “Aktif Fiber Optik” projenizden bahseder misiniz?

Dr. Öğr. Üyesi Bülend Ortaç: Fiber optik, ışığın saf camdan üretilen çok ince iplikçiklerin içinde yansıyarak iletilmesi prensibiyle çalışan bir tür kablodur. Işık, iç yansımalar aracılığıyla fiber optik kablonun merkezinde tutularak, uzun mesafeler boyunca iletilebilir.

Fiber optik kablo üç kısımdan oluşur. Bunlar merkez, cam örtü ve kılıftır.

Merkez: Fiberde ışığın içinden ilerlediği cam merkezdir.

Cam Örtü: Işığın merkezden dışarı çıkmasını önleyen cam kılıftır. Merkezin dışını sarar ve merkezden yansıyan ışığı merkeze geri gönderir.

Kılıf: Fiberi dış ortamdaki darbe ve nem gibi zararlardan koruyan plastik kılıftır.

Aktif fiber optikler lazer kaynağının ana bileşenlerinden biridir. Aktif fiber optikleri, savunma alanında kullanılmak üzere geliştirilen yüksek güçlü lazer sistemleri projesi kapsamında ürettik. Böylece ilk defa aktif fiber optiklerin tasarım, üretim, karakterizasyon (yani özelliklerinin belirlenmesi) ve uygulama süreçleri ülkemizde gerçekleştirildi.

TÜBİTAK Bilim Genç: Pasif fiber ile aktif fiber arasındaki fark nedir?

Dr. Öğr. Üyesi Bülend Ortaç: Fiber optik kablolar pasif ve aktif olmak üzere ikiye ayrılır. Pasif fiber, optik kablolarda sadece ışığı (sinyal ve bilgi) iletmek amacıyla kullanılır. Aktif fiber ise daha karmaşık bir yapıya sahip olup farklı amaçlarla kullanılabilir. Aktif fiberin ham maddesi silisyum ve oksijenden oluşan silikadır ve merkezinin üretiminde periyodik tabloda nadir toprak elementleri olarak isimlendirilen elementler de kullanılır. Optik olarak aktif olan yani polarize ışığın yayılma düzlemini çeviren bu elementler kılıf bölgesinden gelen fotonlar ile uyarılır ve lazer ışığının temelini oluşturacak yeni fotonların üretilmesini sağlar. Bu tür aktif fiberler yüksek güçlü lazer sistemlerinin kalbini oluşturur.

TÜBİTAK Bilim Genç: Fiber optikler nasıl çalışır? 

Dr. Öğr. Üyesi Bülend Ortaç: Uzun ve düz bir tünel düşünelim. Işın demetimizi düz bir tünel boyunca göndermek kolay olacaktır. Fakat tünelde dönüşler yani kıvrımlar olursa tünelin sonuna ışın demetini iletmek için ışığı yönlendirmek gerekir. Bunun için aynalar kullanılabilir. Tünel boyunca çok fazla dönüşlerin olduğu durumda ise tüm tünelin iç duvarlarını ayna ile kaplamak ışığın yönlendirilmesinde en kolay çözüm olacaktır. Fiber optiklerde de durum böyledir. Fiber optiğin merkezinde, ışın demetini ilerlemesi için yönlendiren cam kılıf tünelin iç duvarlarına kaplanan ayna görevi görür. Bu sayede fiber optiğin içindeki ışık, kıvrımlı bölümlerde cam kılıfa çarpıp yansıyarak kablonun sonuna kadar ulaşır. Bu, Snell Yasası ya da tam yansıma prensibi olarak bilinir. Işığın fiber optik kablonun içinde tam yansıma prensibine göre ilerlemesi için önemli olan merkezin ve cam kılıfın kırıcılık indisleri ile kritik açıdır.

Fizik derslerinde öğrendiğimiz üzere ışığın geliş açısı belirli bir değerin üzerinde ise ışık çok yoğun ortamdan az yoğun ortama geçemez ve yoğun ortamda hapsolur. Bu açı kritik açı olarak isimlendirilir.

Bizim projemizin temel amacı, ışığın fiber dışına sızmasını engelleyip sinyalin en az kayıpla ilerletilmesini sağlamak. Bu amaçla merkezinin kırıcılık indisi cam kılıfın kırıcılık indisinden büyük fiber optik kablolar üretmeye ve ışığın fiber optik kabloya uygun açı ile gönderilmesini sağlamaya çalışıyoruz.

Kısaca projemizde, ülkemizin sahip olduğu tek fiber optik üretim altyapısında fiber optik kablonun hem merkezini hem de cam örtü kısımlarını kılıf ile kaplayarak verimli fiberler üretiyoruz. Ayrıca camın içine eklediğimiz elementlerle merkez ve cam kılıf ara yüzünde gerekli yoğunluk farkını oluşturuyoruz. Böylece sinyalimizi fiber optik kablonun içine hapsedip gereken noktaya istediğimiz özelliklerde ilerlemesini sağlıyoruz.

TÜBİTAK Bilim Genç: Başka hangi alanlardan araştırmacılar ile çalışmalar yürütüyorsunuz?

Dr. Öğr. Üyesi Bülend Ortaç: Fizik, kimya, biyoloji, malzeme bilimleri, makine ve elektrik-elektronik mühendisliği ve tıp alanlarındaki araştırmacılar ile birlikte çalışmalar yapıyoruz.

TÜBİTAK Bilim Genç: Kariyer tercihi yapacak gençlere neler tavsiye edersiniz?

Dr. Öğr. Üyesi Bülend Ortaç: Geliştirdiğimiz fiber optik teknolojileri günümüzde birçok alanda kullanılıyor. Ancak bu teknolojiler geçmişte ülkemizde üretilemediği için yurt dışından alınmaları gerekiyordu. Bu nedenle fiber optik teknolojilerine yönelik araştırmalar ülkemiz için iletişimden sağlığa, savunmadan endüstriye büyük bir öneme sahip. Bu alanlara ilgi duyan gençler de kariyer seçimlerinde fiber optik teknolojilerini ilgi duydukları alanlara entegre edebilirler. Çünkü hangi alan için olursa olsun, öncelikle ihtiyaç duyulan fiber optik kabloları tasarlayıp üretmek, ardından da geliştirdiğimiz fiber optiklerin sağlık, savunma, endüstri gibi farklı alanlarda kullanılması büyük bir mutluluk veriyor. Hayallerimizi hayata geçirmek için gerekli tüm altyapı ve iradeye sahibiz.

Kaynak: TÜBİTAK Bilim Genç Dergisi

Hayalden Gerçeğe

Türkiye, Cumhurbaşkanı Sayın Recep Tayyip Erdoğan tarafından iki sene önce gündeme getirilen ve zaman ilerledikçe hem heyecan hem merak konusu olan Türkiye'nin otomobili ile geçtiğimiz yılın aralık ayında tanıştı.

Şimdilik “Türkiye'nin Otomobili Girişim Grubu”nun baş harflerinden oluşan TOGG logosu ile lansmanı yapılan Türkiye'nin otomobili, SUV ve sedan modelleriyle üretilip dünyaya tanıtıldı. Ancak her iki aracın ortak özelliği elektrikli olması.

Gebze’de “Bilişim Vadisi”nin resmî açılış töreninin yapılacağı ve otomobilin tanıtılacağı “Türkiye’nin Otomobili Girişim Grubu Yeniliğe Yolculuk Buluşması” programında “Elektrikli olarak üreterek geçmişin veya bugünün değil, doğrudan geleceğin teknolojisine uzanıyoruz.” sözleriyle başlangıç noktasına işaret eden Cumhurbaşkanı Sayın Erdoğan, tasarımıyla, bataryasıyla, şarj istasyonlarıyla bu otomobil projesiyle Türkiye’yi geleceğin dünyasına hazırladıklarını kaydetti ve hedefi netleştirdi:

 “Türkiye daha en başından elektrikli otomobil alanına girerek herkesten bir değil, birkaç adım birden öne geçiyor. Bu otomobili sadece kendi ihtiyaçlarımız için üretmiyoruz. Biz küresel bir marka peşindeyiz. Avrupa gibi yakın pazarlardan başlayarak tüm dünyada bu otomobili yollarda gördüğümüz gün hedefimize ulaşmış olacağız. Üretim ve ihracat stratejimizi buna göre belirliyoruz.

Yapay zekâ her alanda olduğu gibi otomobillerde de giderek öne çıkıyor. Sanayimizi tüm unsurlarıyla bir sonraki çağa şimdiden hazırlamak istiyoruz. ‘Türkiye’nin Otomobili’ projesindeki teknoloji birikimimiz diğer pek çok sektörün de önünü açacak, aynı zamanda ateşleyicisi olacaktır. Bunun için hata yapma lüksümüz yoktur. Kuralları koyan biz olduktan sonra bu çalışmada kimlerden destek aldığımızın, kimleri çalıştırdığımızın da bir önemi kalmıyor.”

Profesyonel bir ekip ve 100’ün üzerinde Türk mühendisin çabalarıyla mucize sayılabilecek 18 aylık sürecin ardından, 27 Aralık 2019’da biri SUV, diğeri sedan sınıfından iki elektrikli ön gösterim aracı tanıtıldı. Özellikle SUV, fuarlarda sergilenen ve genelde sadece dış kabuktan oluşan tasarımların çok ötesinde. Karşımızda yolda ilerleyen, kabini tamamlanmış bir otomobil var.

Geleceği düşünen elektrikli motorun popülaritesi katlanarak artan SUV sınıfıyla buluşmasına karşı koymak güç. Hedefler de en az modeller kadar etkileyici; SUV ve sedanı 15 yıl içinde üç elektrikli modelin daha takip edeceği belirtiliyor. Hayali gerçeğe dönüştürmeye hazırlanan Türkiye’nin otomobili 20 bin kişiye istihdam ve gayrisafi millî hasılaya 50 milyar dolar katkı anlamına da geldiği için ayrıca önemli.

Doğuştan Elektrikli

İsterseniz biraz da temeli bu yılın ilk yarısında Gemlik’te atılacak fabrikadaki banttan 2022 sonuna doğru inmesi planlanan elektrikli SUV modeline göz atalım.

Göbeklitepe: Sembollerde Gizli Bilmece

Göbeklitepe’de bilinen en eski ve anıtsal mimari yapılar ortaya çıkarıldı. Yapılarla birlikte onları inşa eden avcı-toplayıcı grupların sıra dışı hikâyesi de gün yüzüne çıktı. Görünen o ki Göbeklitepe’de binlerce yıl önce bu insanlar ortak bir amaç için bir araya gelmiş, inşaat için örgütlenmiş, soyut ve teknik düşünerek hayranlık uyandıran bir mimari ve sembol dili ortaya koymuş. Bu hikâyenin en can alıcı noktası, modern yerleşik yaşam tarzımızın burada başladığını görmemiz. Göbeklitepe üretime ve yerleşik hayata geçişin yaşandığı büyük dönüşümün kalbinde yer alıyor ve bu hâliyle medeniyetimizin kilometre taşı. Avcıların burada kalabalıklar hâlinde bir araya gelmeleri insanlığın kaderini değiştirdi. Ben de onları buluşturan ve bir arada tutan şeyin peşindeyim. İpuçlarını Göbeklitepe’nin sembollerinde arayacağım.

Göbeklitepe’de büyük dairesel yürüyüş yolundan aşağıdaki dört yapıya bakıyorum. Dairesel formdaki alçak bir çevre duvarına yerleştirilmiş dikilitaşlardan oluşuyorlar. Her birinin ortasında iki dikilitaş var. Dört beş tona varan ağırlıktaki tüm dikilitaşlar T harfi şeklindeki başları ile artık tüm dünyada tanınıyor. Üzerleri yırtıcı hayvan kabartmaları ile bezeli.

Bazı uzmanlar dikilitaşların üzerindeki kabartmaların sıradan süslemeler değil, hiyeroglifin atası olduğu fikrinde. Bu, bundan 12 bin yıl önce avcıların kamp ateşinin titrek alevinde bu figürlere bakarak ortak bir mitolojik hikâye okudukları anlamına geliyor. Belki burada yazanları çözmek için okumayı bilmediğim çocukluk günlerime dönmeliyim. Dikilitaşlardaki sembolleri tıpkı masal kitaplarını sadece resimlerine bakarak okuduğum günlerdeki gibi okumalıyım. Bunun için gözümü en büyük ve süslü olan D yapısına çeviriyorum.

D yapısını çevreleyen 12 dikilitaşın ortasında, göğe uzanıyor hissi veren heybetli iki dikilitaş var. Yan yüzlerindeki incecik kollar ve ön yüzünde uzun parmaklı eller hemen fark ediliyor. T şeklindeki baş kısımlarına, bel hizasındaki kemer ve tilki postuna bakarsak bunların insan tasvirleri olduğu açık. Merkezdeki bu dikilitaşlar önemli olmalı çünkü hem çok büyükler hem de etraflarını çevreleyen 12 dikilitaşın yüzleri onlara çevrili. D yapısı, bir avcı törenini tasvir ediyor sanki.