İNSANLIĞIN YARARINA ÇALIŞIYOR

NEW YORK TIMES

Yapışkan, kuvvetli gibi sıfatlarla tanımlanan örümcek ağını oluşturan ipeksi malzeme, insanlık için yararlı.

California Üniversitesi'nde örümceklerin ürettiği ipeğin evrimsel genetiğini araştıran Cheryl Hayashi, "Bu böcek sadece tek tür bir ipek üretmiyor. Yapıştırıcı mı istiyorsunuz? Yapıştırıcı olan bir ipek türü var" diyor.
Yıllardır örümcek ağının çelikten daha sağlam kablolar veya fiber malzeme olan kavlardan daha güçlü kurşungeçirmez yelek yapımında kullanılabileceği konuşuluyor. Ancak çok önemli bir sorun var. Tipik bir örümcek beş çeşit ipek üretiyor.

Ama ürettiği ipek miktarı son derece az. Ticari olarak kullanılabilecek kadar ipek üretmek imkânsız. Örümcekler tek başına yaşamaktan hoşlanıyor ve canlı böcek yemeyi seviyor.

Bazıları diğer örümcekleri de yemekten hoşlandığı için yan yana getirilemiyorlar. Bu yüzden araştırmacılar örümcek ağının özelliklerini keşfedip laboratuvarda üretmeye çalışıyor.

Örümceğin genetik özelliklerini daha uysal bir böceğe aktarmak için yapılan genetik çalışmalar da var. Ama elde edilen malzemeler, örümcek ipeğinde bulunan güç, esneklik ve diğer özellikler açısından çok zayıf. Bazı araştırmacılar ise ipekböceğinin ürettiği son derece bol bulunan bir ipeği değiştirerek bu özellikleri kazandırmaya uğraşıyor. Bu özellikler, hayal gücünü zorluyor.

Boston'daki Tufts Üniversitesi'nden David Kaplan ve meslektaşları, Illinois ve Pennsylvania Üniversiteleri'nden araştırmacıların yardımıyla esnek bir ipek yüzey üzerine sıralı elektrotlar yerleştirdi. Beynin yüzeyine oturacak kadar ince olan bu elektrotlar gelecekte epilepsi ve diğer hastalıkların tedavisinde kullanılabilir. Binlerce yıl önce Çin'de keşfedilen bir çeşit güve larvası olan ipekböceğinden gelen ipeğin üretimi basit. Hayashi, "Bunların yetiştirmesi çok kolay" diyor.

Ancak örümceğin aksine, ipekböceği sadece tek bir çeşit ipek üretiyor. Hayashi, "Örümceklerin farklı çeşitlerde ipek üretiyor" diyor. İngilter e'deki Sheffi eld Üniversitesi'nden David Porter'a göre, örümcek ipeğinin bir benzerini üretme çabaları diğer polimerlerden çok da farklı olmayan bir malzeme elde edilmesiyle sonuçlandı.

Porter araştırmalarını, Oxford'da ipek üretimi biyolojisi üzerine çalışan bir ekiple birlikte yürütüyor. Porter, "Neredeyse herkes makul bir kalitede ipek üretebilir.

Ancak bunu naylondan farklı özellikleri olmaz. İşe yarar bir ürün elde etmek için doğanın ipeğe kattığı özellikleri de yaratmalısınız" diyor. İpek, salgı bezesinde üretilen lifli bir protein. Organizmanın içindeki bir sıvı olan ipek o organizmadan dışarı çıkarken katılaşıyor. Proteinler karmaşık bir süreç sonunda sıralanıyor ve bu da her farklı tür ipeğe önemli özellikler katıyor. Hayashi, "Dünyada hiçbir laboratuvar yapay ipek bezesi yaratamadı" diyor.

Örümcek ipeği proteinin diğer organizmalarda üretimi şimdiye kadar hep başarısız oldu. Proteini başka böceklerde üretme süreci sırasında bu proteinlerin sıralanma özelliği bir şekilde kayboluyor. Ancak ipeğin temel sıralanma sürecini anlamak için yıllarını harcayan Kaplan, aşama kaydediyor. "Bütün süreç su oranı üzerinden gerçekleşiyor" diyor. Kaplan, gelecekte bitkilerin örümcek ipeğini üreteceğine inanıyor. Örümcek ipeği pamuk gibi toplanacak.

Ancak şimdilik çalışmalarını genetik olarak değiştirilmiş ipekböceklerinden elde edilen ipeklere odaklamış durumda. Kaplan'ın ekibi, doku mühendisliği gibi biyomedikal uygulamalar üzerine çalışıyor.

Laboratuvarında bir araştırmacı su yumuşatma süreci geliştirdi ve nemli bir ortamda yavaş yavaş ipek üretimine başladı. Kaplan, "Son derece şeffaf ipek zarlar elde ettik" diyor.

Bu gelişme yapay kornea yapabilme fikrini geliştirdi. Ancak kornea geçirgen olmak zorunda olduğu için Kaplan lazer uzmanı Fiorenzo Omenetto'yu da ekibe kattı. Omenetto'nun çalışmaları ipek zarlarının, vücudun içine yerleştirilecek biyosensörlerde kullanılma olasılığını artırdı. İpek zarları vücuda ilaç dağıtımında kullanılabilecekti. zar, vücudun içinde eriyerek ilacı serbest bırakacak.

Omenetto'ya göre, ipeğin avantajlarından bir tanesi zar ya da diğer yapıların oluşturulma sürecinin çevreye duyarlı olması. Georgia Teknoloji Üniversitesi'nden Eugenia Kharlampieva, ipek zarlarını ince kapsüller haline getirmeye çalışıyor. Bu şekilde kapsüller kana karışıp vücuda ilaç verilmesinde kullanılacak.
Tufts'taki araştırmacılarsa ipeği bir meta-malzeme olarak kullanmaya çalışıyor. Meta-malzemeler ışığı ve diğer elektromanyetik radyasyonun yönünü değiştirebiliyor. İpekle karmaşık yapılar oluşturulup üzerine metal yerleştirilecek. Böylece vücudun içinden sağlık kontrolü yapabilecek meta-malzemeden antenler üretilecek.

Omenetto ipeğin kullanım potansiyelinin yüksek olduğunu söylüyor. Bunu ilk kez ipekte lazerle delik açması istendiğinde fark etmiş. "Çok havalı optik bir malzeme gibi görünüyordu. Ve o andan beri sürekli bunun üzerinde çalıştığım için pek uyuyamıyorum" diyor.