Etiket: MIT

Yayım tarihi

Hücreleri Akustik Olarak Ayırabilen Bir Sistem Geliştirdi

Massachusetts Teknoloji Enstitüsü’ndeki (MIT) araştırmacılar, hücreleri ayırmak için mikroakışkan kanalları ve akustik özellikleri kullanan bir cihaz geliştirdiler. Hücre boyutu, şekli veya elektriksel özelliklerine dayanan geleneksel yöntemlerin aksine, bu yeni yaklaşım hücrelerin ses dalgaları ile etkileşiminden yararlanarak yoğunluk ve sıkıştırılabilirlik temelinde ayrılmalarını sağlıyor.

Bu yöntem çeşitli avantajlar sunmaktadır:

  • Hücre şeklinden bağımsızlık**: Akustik özellikler hücrenin şeklinden ziyade iç içeriğine bağlı olduğundan, benzer boyutta ancak farklı bileşimlere sahip hücreler ayırt edilebilir.
  • Kimyasal etiketlere gerek yoktur**: Geleneksel hücre ayırma teknikleri genellikle hücreleri değiştiren kimyasal işaretleyiciler gerektirir. Yeni yöntem bunu önleyerek hücrelerin doğal halini koruyor.

MIT ekibi, düşük frekanslarda çalışan bir titreşimli mikroakışkan kanal geliştirdi. Hücreler kanal boyunca hareket ettikçe akustik kuvvetlerle etkileşime girerek sıvı yoğunluğunun akustik özellikleriyle eşleştiği alanlara doğru göç etmelerine neden oluyor. İyodiksanol bileşiği kullanılarak kanal içinde bir yoğunluk gradyanı yaratıldığında, hücreler doğal olarak yoğunluklarına ve sıkıştırılabilirliklerine karşılık gelen konumlara doğru hareket eder. Kanaldaki sıvı, merkezde daha yüksek yoğunlukta ve duvarlara doğru azalan yoğunlukta bir “tümsek” oluşturur. Titreşimler bu tümseğin çökmesini önleyerek yoğunluk gradyanını sabit tutar ve hücrelerin hassas bir şekilde ayrılmasını sağlar.

Bu cihaz, monositler, lenfositler ve nötrofiller gibi farklı beyaz kan hücresi türlerini, bu hücrelerin bazılarının boyutları birbirine çok yakın olsa bile, başarılı bir şekilde ayırt eder. Ayrıca, bir hastanın kanındaki tümör hücreleri arasında ayrım yapma potansiyeli de göstermektedir; bu da kanser ilerlemesini izlemek için yararlı olabilir.

Cihaz, şu anda laboratuvar bazlı işlem gerektiren tam kan sayımı (CBC) gibi hızlı ve uygun maliyetli hücre analizi için bir el aleti olarak geliştirilebilir. Nature Communications’da** 16 Mayıs’ta yayınlanan çalışma, bu teknolojinin sadece kan analizi için değil, aynı zamanda kanser ve diğer tıbbi uygulamaların takibi için de potansiyelini ortaya koyuyor.

İleri Okuma
  1. Ding, X., Li, P., Lin, S. C. S., Stratton, Z. S., Nama, N., Guo, F., & Huang, T. J. (2013). “Surface acoustic wave microfluidics.” Lab on a Chip, 13(18), 3626-3649. doi:10.1039/C3LC50361E.
  2. Burak Dura, Stephanie K. Dougan, Marta Barisa, Melanie M. Hoehl, Catherine T. Lo, Hidde L. Ploegh & Joel Voldman Profiling lymphocyte interactions at the single-cell level by microfluidic cell pairing Nature Communications 6, Article number: 5940 doi:10.1038/ncomms6940 Received 18 September 2014 Accepted 24 November 2014 Published 13 January 2015
  3. Nawaz, A. A., Zhang, X., Khademhosseini, A., & Voldman, J. (2023). “Acoustic separation of cells based on density and compressibility.” Nature Communications, 14, Article 1276. doi:10.1038/s41467-023-01476-w.
  4. Augustsson, P., & Laurell, T. (2012). “Acoustophoresis: Using ultrasound to handle cells and particles.” Annual Review of Analytical Chemistry, 5, 491-521. doi:10.1146/annurev-anchem-062011-143026.
  5. Collins, D. J., Neild, A., & Ai, Y. (2015). “The potential of acoustic microfluidics for particle and cell manipulation in diagnostic applications.” Lab on a Chip, 15(12), 2327-2340. doi:10.1039/C5LC00263C.
Yayım tarihi

Nanoteknoloji Sayesinde Yan Etkisi Olmayan Obezite İlaçlarına Çok Yakınız

Çağımızın hastağı obezitenin insan sağlığı üzerindeki olumsuz etkileri artık birçok insan tarafından biliniyor. Obezite ile savaşmanın belki de en kolay yöntemi egzersiz yapmak olsa da, hali hazırda obezite sorunu olan bireylerin egzersiz yapabilmeleri de oldukça zor. Ayrıca büyük şehirlerdeki yaşam tarzı egzersiz yapmak için gerekli zamanı bulmamızı neredeyse imkansız hale getirirken, beslenme alışkanlıklarımızı da hızlı tüketilen gıdalara yönlendiriyor. Bu sebeple bilim insanları obezite ile savaşta ilaç tedavisinin üzerinde de duruyorlar. Fakat geliştirilen ilaçların çoğu obeziteyi tedavi edeceğini öne sürerken birçok olumsuz yan etkisiyle de vücudun farklı bölümlerine zarar veriyor.

MIT’den bilim insanlarının da yer aldığı bir araştırma grubunun geliştirdiği nanoparçacıklar, anti-obezite ilaçlarını doğrudan yağ hücrelerine iletebiliyor. Bu yöntemle tedavi edilen fareler, 25 gün içerisinde vücut ağırlıklarının %10’unu hiçbir olumsuz yan etki olmadan kaybettiler.

Geliştirilen bu ilaç, yağ depolama hücreleri tarafından yapılan beyaz yağ dokunun, yağ yakan hücreler olan kahverengi yağ dokusuna dönüştürülmesi ile çalışıyor. Bu ilaç ayrıca yağ dokunun içerisinde yeni kan damarları gelişimini de uyarıyor ve nanoparçacıkların beyaz yağ dokuyu hedefleyip kahverengi yağ dokuya çevirmesini olumlu yönde destekliyor.

Aslında bu ilaçlar yeni değiller. Fakat araştırma takımının geliştirdiği yeni yöntem sayesinde bu ilaçlar yağ dokularına oldukça hatasız iletilerek, istenmeyen yan etkiler engellenebiliyor.  Yani nanoteknoloji sayesinde kullanılan ilaç yalnızca istenilen etkiyi ortaya çıkartıyor.

160502161116_1_540x360
Görselde üst kısımda beyaz yağ dokunun kahverengi yağ dokusuna dönüşümünü ve kan damarlarının gelişimini görebilirsiniz. Görselin alt kısmında ise solda geliştirilen nanoparçacığın içeriğini ve sağda da bu nanoparçacığın transmisyon elektron mikroskopisi ile alınmış görüntüsünü görebilirsiniz.

Yağı Hedeflemek

Bu araştırmada görev alan bilim insanları, anjiyogenez olarak bilinen yeni kan damarları gelişiminin yağ dokuyu dönüştürerek kilo kaybına yardımcı olduğunun bulgularına daha önce ulaşmışlardı. Fakat anjiyogenezi destekleyen ilaçların, vücudun geri kalanı için zararlı etkileri vardı.

Bu sorunun üstesinden gelebilmek için bilim insanları, geçtiğimiz yıllarda kanser ve diğer hastalıkların tedavisi için geliştirilen nanoparçacık ilaç iletim stratejisini kullandılar. Nanoparçacıklar sayesinde yalnızca istenilen bölge hedeflenerek etkili dozda ilaçlar yalnızca istenilen bölgeye iletilebiliyor ve vücudun diğer bölgelerindeki ilaç birikimi minimuma indiriliyor.

Araştırmacıların geliştirdiği ve birçok medikal aygıt ve ilaç iletim parçacığında kullanılan polimer olan PLGA’ya bağlı nanoparçacıklar, hidrofobik çekirdekleri içerisinde ilaçları taşıyorlar. Bu çekirdekler içerisinde iki farklı ilaç bulunuyor. Bu ilaçlardan birisi diyabetin tedavisi için onaylanmış fakat yan etkilerinden dolayı yaygın bir şekilde kullanılamayan rosiglitazone. Diğeri ise bir tip insan hormonu olan prostaglandin’in analoğu. Bu iki ilaç, anjiyogenezi ve yağ doku dönüşümünü tetikleyen PPAR adındaki hücresel reseptörü aktif hale getiriyorlar.

Nanoparçacıkların dış kabuğu ise başka bir polimer olan PEG’den oluşuyor. PEG sayesinde parçacıklar istenilen hedefe ulaşmak için gerekli moleküllere yapışıyorlar. Hedeflenen bu moleküller kan damarlarının duvarlarındaki proteinlere bağlanıyorlar.

Araştırmayı yürüten bilim insanları, geliştirdikleri parçacıkları obez fareler üzerinde test ettiler. Bulgulara göre; fareler yaklaşık olarak vücut ağırlıklarının %10’unu kaybederlerken kolesterol ve trigliseridlerin seviyelerinde azalma gözlemlendi. Ayrıca farelerin insülin duyarlılığı da arttı. Fakat farelere 25 gün boyunca her gün bu yöntemle ilaç verilmesine rağmen, herhangi bir yan etki gözlemlenmedi.

Normalde bu tarz ilaçların, iletimindeki zorluklar sebebiyle damara enjekte edilmesi gerekiyor. Fakat bilim insanlarının geliştirdikleri parçacıklar sindirim sisteminden kan akışına dahil olabiliyor. Yani bu ilaçlar hap şeklinde de alınabilecekler.

Kaynak: Bilimfili

İlgili Makale: Yuan Xue, Xiaoyang Xu, Xue-Qing Zhang, Omid C. Farokhzad, and Robert Langer. Preventing diet-induced obesity in mice by adipose tissue transformation and angiogenesis using targeted nanoparticles.PNAS, May 2016 DOI: 10.1073/pnas.1603840113

Yayım tarihi

MIT Araştırmacıları, Görme Engellilere Rehber Olarak 3 Boyutlu Kamera Geliştirdi!

MIT (Massachusetts Institute of Technology) bilim insanları, gerçek çevrelerinde hareket eden görme engelliler için sanal bir “rehber köpek” olabilecek, 3 boyutlu kameraya sahip bir cihaz geliştirdiler. Ayrıca 3 boyutlu kameradan alınan veriyi işlemek üzere düşük güçlü bir yonga geliştirerek, aynı algoritmayı çalıştıran bilgisayar işlemcilerinin sadece binde biri kadar güç kullanmayı başardılar.
Bu yongayla üretilen “görme engelliler için seyir sistemi” prototipi, boyna takılan, el dürbünü büyüklüğündeki 3 boyutlu bir kameradan ve mekanik bir Braille arabiriminden oluşuyor. MIT Bilgisayar Bilimleri ve Yapay Zekâ Laboratuvarı’nda geliştirilen arabirim, kullanıcının gittiği yöndeki en yakın engele olan mesafesini bildiriyor. MIT Mikrosistemler Araştırma Laboratuvarı’ndan Dongsuk Jeon şunları söylüyor:
 
“Bundan önceki çalışmalarda kullanılan sistemler, farklı birçok işlem yapılması gerektiği için çok hantaldı. Bu sistemi küçültmek istedik ve aynı işlemleri yapabilecek ama daha az güç harcayacak mini bir yonga yapmak gerektiğini anladık.”
3 boyutlu kameralardan alınan veriler, “nokta bulutu” denen ve nesne yüzeyindeki her bir noktanın konumsal yerini gösteren 3 boyutlu bir gösterime dönüştürülebilir. İçlerinde Profesör Anantha Chandrakasan ve yüksek lisans öğrencisi Priyanka Raina’nın da bulunduğu araştırmacılar, yonganın tükettiği gücü azaltmak için standart algoritmalarını nokta bulutunu izleyecek şekilde değiştirdiler. Ayrıca yongaya, kamera tarafından yakalanan her bir kareyi bir öncekiyle kaba hatlarıyla ama çabucak karşılaştıran bir devre de eklediler. Eğer birbirini izleyen kareler arasında çok az değişiklik varsa bu, kullanıcının hareketsiz olduğunu gösteriyordu ki bu durumda yonga kameraya bir sinyal göndererek kameranın kare hızını düşürmesini ve dolayısıyla güç tasarrufu yapmasını sağladı.
Araştırmacılara göre, öncekilerden daha derli toplu olan prototip seyir sistemini daha da küçültmek mümkün. Şu anda en büyük parçası, kameradan alınan verileri nokta bulutuna dönüştüren ikinci yonganın üzerindeki soğutma elemanıdır. Dönüştürme algoritmasını veri işleyen yongaya yüklemek, yonganın güç tüketimini çok az artırsa da sistemin boyutunu önemli ölçüde küçülttü.
 
Düzelten: Osman Öztürk (Evrim Ağacı)
 
Kaynak: DNA India
WordPress gururla sunar