Adanalı Bilim İnsanı "Canan Dağdeviren" Kalpten Enerji Üretecek

Adanalı bilim insanı Canan Dağdeviren, kalp üzerine yerleştirilen ve kalbin kendi hareketiyle enerji üreterek, kalp pilini şarj eden bir alet üretti.Detaylar haberimizde..

2009’da Türkiye’de ilk defa verilmeye başlayan ABD destekli Fullbright bursuyla ABD’ye giden ve doktorasını yapan Adanalı bilim insanı Canan Dağdeviren, kalp üzerine yerleştirilen ve kalbin kendi hareketiyle enerji üreterek, kalp pilini şarj eden bir alet üretti.

28 yaşındaki Adanalı Canan Dağdeviren, buluşuyla, kalp pili takan hastaları binlerce dolarlık kalp pili değiştirme külfetinden kurtardı.

Dağdeviren, kalp, diyafram ve akciğerlerin hareket enerjisini elektrik enerjisine dönüştürme ve bu enerjiyi depolama yeteneğine sahip olan, vücut içine yerleştirilebilen (implantable) bir aygıt geliştirmiş. PZT MEH adındaki buluş, saç telinden yüz kat daha ince olup kağıt gibi katlanıp bükülebilen ince bir teyp şeklinde ve doğrudan bir organ yüzeyine yerleştirilebilmekte.

Aygıt, birçokfarklı özelliğe sahip unsurlardan oluşmakta:

  • Yumuşak ve esnek biyouyumlu malzemeden bir alttaş (substrate),
  • Kurşun, Zirkonat Titanat (PZT, İngilizce baş harfleri) adlı bir malzemeden oluşan son derece ince bir aktif piezoelektrik bileşen,
  • Bu piezoelektrik bileşen iç organların mekanik hareketleri nedeniyle deformasyona uğrar ve eletrik enerjisi üretir,
  • Elektrik enerjisinin depolanabilmesi için elde edilen voltaj ve akımı değiştiren bir düzeltici ve elektrik enejisinin doplanlandığı bir mikro pil.

PZT ve pil arasındaki bağlantı çok ince ve hafif bir kablo olan iletken bant vasıtasıyla gerçekleştirilir. İnsan vücudunda kalp kası ritmik olarak kasılır; bu hareket yılda yaklaşık 40 milyon kez gerçekleşir. Aygıtın PZT bileşeni kalp kası ile bükülür, gevşer ve piezoelektrik özellikleri sayesinde bir elektrik akımı üretir.

Dağdeviren’in aygıtı ile ”günümüzde kullanılan boyutça büyük, maliyetli, ve kalp ile herhangi bir mekanik yakınlığı bulunması mümkün olmayan teknoloji” geride bırakılarak bilim tarihinde yeni kapılar açılıyor. Tamamen esnek, kağıt gibi katlanabilir-bükülebilir alet, kıvrımlı hatlara sahip organlar ile sıkı kontak kurabiliyor. Bu sayede enerji verimliliği yüksek ve organların hareketini sınırlamayan bir sistem oluşturulmuş oluyor. Bu aygıt; günümüzün elektronik dünyasında kullanılan kırılgan ve kalın silikon destekler üzerinde oluşturulmuş diğer aygıtlar nedeni ile ortaya çıkabilen sertlik, ağırlık gibi olumsuzluklar ya da kalbin doğal ritmini engellemeye ilişkin sonuçlar doğurmamakta.

Aygıt, Arizona Üniversitesi Sarver Kalp Merkezi’nde kalp boyutları insanınkine yakın olan koyun, dana ve domuz üzerinde başarılı ile denenmiş. Kalp, akciğer ve diyafram üzerine yerleştirilen sistemin işleyişine yönelik tatmin edici sonuçlar elde edilmiş.

Aynı zamanda laboratuvar ortamında, 20 milyon kere katlanıp büküldüğünde dahi aygıtın mekanik ve elektriksel olarak stabil olduğu kanıtlanmış. Yüksek elektriksel güç elde etmek için birden fazla PZT MEH’in gruplandırılmasının mümkün olduğu ispatlanmış. Spesifik olarak, beş adet PZT MEH’in seri şekilde bağlanarak klasik bir kalp pilini çalıştırmak için yeterli gücün (1.2 μW/cm2) elde edildiği gözlenmiş.

Aygıtın biyo uyumluluğunu sağlamak amacıyla, ince bir polimer katman ile vücut sıvısı izole edilip güç kaybı ya da bağışıklık tepkisi minimize edilerek aygıt enkapsüle edilmiş. Ayrıca, canlı metabolizmasıyla ile uyumunu kanıtlamak amacıyla yapılan kontrol deneyinde, fare kas hücrelerinin alet üzerinde sorunsuz büyüyebildiği görülmüş. Dokuz günlük kültürden sonra, hücreler aygıt yüzeyi üzerinde genişlemiş ve %96′dan fazlası canlı kalmış. 20 milyon kere katlanıp büküldüğünde dahi mekanik olarak sağlamlığını koruyabilen alet, 3.8 volt`luk pile enerji depolayabilmekte.

Dağdeviren, insanlar üzerinde uygulanacak testlere geçmeden önce, yapılması gerekli bir adım olan hayvanlar üzerinde uzun süreli (survival test) çalışmasına başlamak üzere izin almış. Bu çalışmada, PZT MEH bir hayvanın kalbine yerleştirilecek ve aygıtın işleyişine devam edip etmediği bir yıl boyunca gözlemlenecek. Şimdilik, Dağdeviren aygıtın vücutta 6 aya kadar güvenli şekilde çalışabileceğinden “kesinlikle emin” olduklarını ifade etmekte. Teorik hesaplamaları gerçekleştirmek için Northwestern Üniversitesi’nden (ABD) uzmanlar ile işbirliği yapılmış.

Kalıcı Pacemakerlar İçin Kalp Atışları

Dağdeviren tarafından tasarlanan, üretilen ve patentlenen teknoloji, her 7 veya 8 yılda bir pacemakerların pilinin değiştirilmesi için operasyon geçirmesi gereken milyonlarca kişinin yaşam kalitesinde nitel bir sıçrama yaratabilecek. Bu cerrahi işlem, hasta için ciddi bir risk ve yüksek bir sağlık maliyetini beraberinde getirmekte.

PZT MEH ile pacemakerlar ve ona bağlı diğer biyomedikal aygıtlar, pillerini taşıyıcının kalp atışı ile şarj edebilecek ve pillerin çok daha az sıklıkla değiştirilmesi sağlanacak. Bu aygıtlar, aynı zamanda, pacemakera erişemediği için dünyada her yıl hayatını kaybeden milyonlarca kişi olması sebebiyle de önem teşkil etmekte ve tedavinin daha kolay satın alınabilir olması ile geniş yankı uyandıracak. Dağdeviren’in kalp yetmezliği nedeniyle 28 yaşındayken vefat eden büyük dedesi gibi bu rahatsızlık sonucunda hayatını kaybeden kişilerin, PZT MEH uygulaması ile hayatta kalması sağlanabilir.

Dağdeviren 5 yaşında bir çocukken, hayal yaşını 28 olarak belirledi ve 28 yaşını doldurmadan önce, kalp sorunları yaşayan hastalara yardım etmeye karar verdi. Bunu gerçekleştirmek için seçtiği yol, Fizik ve Malzeme Bilimi’nden geçiyordu ve on yıldan fazla bir süre boyunca gerçekleştirdiği çalışmaları, hayata geçirdiği aygıtın bir ineğin kalbine yerleştirilmesi ile sonuçlandı.

Türkiye’de bulunduğu süreçte, Dağdeviren piezoelektrik olayın altında yatan teoriyi çalışmış ve biyomedikal aygıtlarda piezoelektrik malzemelerin nasıl uygulanabileceğini araştırmaya başlamış. Ancak, prototipler ağır ve sert olduğundan dolayı vücudun yumuşak dokularına bağlanması mümkün olmamış. Esnek ve biyo uygunluğa sahip olan aygıtlar elde etmek için gerekli üretim tekniklerini öğrenmek amacıyla 2009 yılında Türkiye’de ilk defa verilmeye başlanan Fullbright doktora bursunu kendi alanında ilk sırada kazanarak, Illinois’de Prof. John Roger’ın araştırma grubuna katılmış.

Ağustos 2014’ te Illinois Üniversitesi’nden doktora derecesiyle mezun olan Dağdeviren, şu an Massachusetts Teknoloji Enstitüsünde, MIT (ABD) doktora sonrası araştırmalarına devam etmekte. Aynı zamanda, Dağdeviren PZT’ye dayalı aygıtlarının piyasaya sunulması düşüncesiyle Illnois ve Arizona Üniversiteleri (ABD) tarafından ortaklaşa kurulacak bir şirket çalışmalarına başlamış.

TPG Kredi Fonlarının bağımsız danışmanı ve MIT Technology Review Innovators Under 35 (MIT Teknoloji İncelemesi 35 Yaş Altı Mucitler) Yarışması jüri üyesi olan Paloma Cabello, Dağdeviren’in söz konusu teknolojisinin “çok geniş” etkiye sahip olduğunu ve aşağıda ifade edilen tüm nitelikleri karşıladığını belirtmiştir: “yıkıcı düşünce, teknolojik kapasite, küresel etki, piyasaya yaklaşma vizyonu ve cesaret. “

Dağdeviren, Harvard Üye kulübünün tarihinde seçilmiş ilk Türk bilim insanıGirişim Haber olarak Canan Dağdeviren'i tebrik ediyor, başarılarının devamını diliyoruz.

Derleme haberimizi tüm okurlarımızın ilgi ve bilgisine sunuyoruz.

Yazar Emine Ertaş Hakkında
Sinop Üniversitesi İstatistik Bölümü mezunu Emine Ertaş, İstanbul Ticaret Üniversitesi Endüstri Mühendisliği'nde "Geri dönüşüm ekonomisi" üzerine tezli yüksek lisans yaptı. Ocak 2014 ile Ocak 2020 tarihleri arasında Girişim Haber'de Baş Editörlük yapan Ertaş, aldığı iş hayatına akademisyen olarak devam etme kararı ile Şubat 2020 itibairyle Beykent Üniversitesi Lojistik Bölümünde Öğretim Görevlisi olarak çalışıyor.

Yorum Ekle

Ad Soyad *
E-mail * (Gravatar resminiz görünecek)
Web
KalınYatayAltı ÇiziliAlıntı
  •   Yorum  
  •   Önizle  
Yükleniyor