Aksiyon karanlık maddenin bir süpernova esnasında oluşup gama ışınlarına dönüşmesi lazım. Onları görecek kadar şanslı olacak mıyız?

Evrenin karanlık maddesine yönelik arayış, yakındaki bir süpernova ve biraz da şansla yarın kadar yakın bir zamanda bitebilir.

Karanlık maddenin tabiatı, evrendeki maddenin %85’inin teleskoplarımızdan görülmediğinin fark edilmesinden bu yana gökbilimcilerden 90 yıl boyunca kaçmayı başarmıştı. Günümüzdeki en muhtemel karanlık madde adayı ise dünya çapındaki araştırmacıların ısrarla bulmaya çalıştığı hafif bir parçacık olan aksiyon.

Şimdiyse Berkeley – California Üniversitesinde (UC Berkeley) çalışan astrofizikçiler, yakındaki bir süpernova patlamasından çıkan gama ışınları tespit edildikten saniyeler sonra aksiyonun keşfedilebileceğini iddia ediyor. Aksiyonlar eğer varsa, dev bir yıldızın çekirdeği çöküp nötron yıldızına dönüştükten sonraki ilk 10 saniyede bol miktarda oluşuyor. Ayrıca bu aksiyonlar firar ederek, yıldızın yoğun manyetik alanında yüksek enerjili gama ışınlarına dönüşüyor.

Böyle bir tespit, bugün sadece yörüngedeki tek gama ışını teleskobu Fermi Gama-ışını Uzay Teleskobu’nun süpernova patladığı esnada onun bulunduğu yöne bakması halinde mümkün olacak. Teleskobun görüş alanı dikkate alındığındaysa bu 10’da bir ihtimal.

Ancak gama ışınlarının sadece bir kez tespit edilmesiyle birlikte, aksiyonun kütlesi şu an Dünya üzerinde yürütülen deneylerde taranan kütle aralıkları da dahil olmak üzere devasa bir kuramsal kütle aralığında saptanabilir; özellikle de QCD aksiyonunun kütlesi. Fakat tespit yapılamazsa, aksiyon için büyük bir muhtemel kütle aralığı elenir ve karanlık maddeye dönük yürütülen en güncel arayışlar anlamsız hale gelir.

Fakat sorun, gama ışınlarının tespit edilecek kadar parlak olması için süpernovanın yakında olması gerekmesi (Samanyolu galaksimizin veya onun uydu galaksilerinin birinin içerisinde). Yakındaki yıldızlar ise ortalamada sadece birkaç on yılda bir patlıyor. Yakınımızda gerçekleşen son süpernova, 1987 yılında Samanyolu’nun uydularından biri olan Büyük Macellan Bulutu’ndaydı. O zamanlar artık kullanılmayan gama-ışını teleskobu Solar Maksimum Görevi, bu süpernovanın bulunduğu yöne bakıyordu ancak UC Berkeley’deki araştırma takımının analizine göre gama ışınlarının tahmini yoğunluğunu tespit edecek kadar hassas değildi.

UC Berkeley’de yardımcı fizik profesörü olarak çalışan ve geçtiğimiz hafta Physical Review Letters bülteninde çevrim içi yayımlanan bir makalenin kıdemli yazarı olan Benjamin Safdi şöyle aktarıyor: “Eğer 1987A süpernovası gibi bir süpernovayı modern bir gama ışını teleskobuyla görecek olsaydık, en ilginç aksiyon olan bu QCD aksiyonunu parametre alanının büyük bir kısmında tespit edebilir veya eleyebilirdik; esasında laboratuvarda araştırılamayan parametre alanının tamamını ve laboratuvarda araştırılabilen parametre alanının büyük bir kısmını. Üstelik hepsi 10 saniye içerisinde olurdu.”

Fakat araştırmacılar, uzun bir süredir geciken bu süpernovanın yakındaki bir evrende patlaması halinde aksiyonların ürettiği gama ışınlarını görmek için hazır olmayacağımızdan kaygı duyuyor. Bilim insanları şimdilerde gama ışını teleskoplarını yapan meslektaşlarıyla konuşup, gökyüzünün %100’ünü 7/24 kapsayacak böyle bir teleskobu veya bir teleskop filosunu fırlatıp tüm gama ışını patlamalarını yakalamayı güvence altına almanın imkanını değerlendiriyor. Hatta tam gökyüzü gama ışını uydu takımları için bir isim bile önermişler; Süpernova için GALaktik AKSiyon Cihazı veya GALAXIS.

“Bence bu makaledeki herkes, sıradaki süpernovanın doğru cihazlarımız olmadan gerçekleşmesinden endişe duyuyor” diyor Safdi. “Yarın bir süpernova patlarsa ve aksiyonu tespit etme fırsatını kaçırırsak bu çok büyük bir utanç olur; bu fırsat bir 50 yıl daha gelmez.”

Safdi’nin eş yazarları arasında yüksek lisans öğrencisi Yujin Park ve doktora sonrası araştırma görevlileri Andrea Manzari ile Inbar Savoray var. Bu dört bilim insanı, UC Berkeley’in fizik bölümünün ve ABD Ulusal Lawrence Berkeley Laboratuvarındaki Kuramsal Fizik Grubu’nun üyeleri.

QCD aksiyonları

Karanlık maddeye dönük yürütülen aramalar esasen soluk, ağır ve kompakt hale cisimleri (MACHO’lar) üzerine odaklanmıştı. Kuramsal olarak galaksimize ve evrene yayılı durumda oldukları düşünülen bu cisimler somutlaşmadığında, fizikçiler kuramsal olarak etrafımızda dolaşan ve Dünya tabanlı laboratuvarlarda tespit edilebilmesi gereken temel parçacıkları aramaya başlamışlardı. Bu zayıf etkileşimli ağır parçacıklar (WIMP’ler) da ortaya çıkmamıştı. Bilim insanlarının şu an karanlık maddeye yönelik en iyi adayı, standart fizik modeline güzel biçimde uyan ve parçacık fiziğinde öne çıkan diğer bilmeceleri çözüme kavuşturan bir parçacık olan aksiyon. Aksiyonlar, evrenin altında yatan geometriye dönük bir hipotez olup kozmik ölçeklerdeki etkileşimleri açıklayan kütleçekim ile son derece küçük olan şeyleri tanımlayan kuantum mekaniği kuramını birleştirebilecek sicim kuramından da düzgün şekilde çıkıyor.

“Aksiyon gibi parçacıklar olmadan kuantum mekaniğiyle birleşen tutarlı bir kütleçekim kuramı neredeyse imkansız gibi görünüyor” diyor Safdi.

Aksiyon için en güçlü aday, adını geçerli kuvvetli güç kuramı kuantum kromodinamiğinden alan QCD aksiyonu. Bu aksiyon, zayıf şekilde olsa da bütün maddelerle doğanın dört kuvveti üzerinden etkileşime giriyor: Kütleçekim, elektromanyetizma, atomları bir arada tutan kuvvetli güç ve atomların parçalanmasını açıklayan zayıf güç yoluyla. Bu durumun bir sonucu da; güçlü bir manyetik alanda bir aksiyonun bazen bir elektromanyetik dalga veya fotona dönüşmesinin gerekmesi. Aksiyon, bir diğer hafif ve zayıf etkileşimli parçacık olan ve sadece kütleçekim ile zayıf kuvvet üzerinden etkileşime girip, elektromanyetik kuvveti tümden es geçen nötrinodan çok farklı.

Hepsinde de UC Berkeley araştırmacılarının yer aldığı ALPHA Konsorsiyumu (Aksiyon Boylamsal Plazma HAloskobu), DMradio ve ABRACADABRA gibi laboratuvar tezgahınde yürütülen deneylerde, bir ses çatalı gibi düşük kütleli bir aksiyonun güçlü bir manyetik alan karşısında dönüşmesiyle oluşan zayıf elektromanyetik alanla ya da fotonla yankılanan veya bunun gücünü artıran kompakt boşluklar kullanılıyor.

Alternatif olarak astrofizikçiler, 1987A gibi çekirdeği çöken bir süpernovanın hemen ardından nötron yıldızlarının içerisinde oluşan aksiyonları aramayı önermişti. Fakat şimdiye kadar çoğunlukla, bu aksiyonların galaksilerin manyetik alanlarında yavaşça fotonlara dönüşmesinden çıkan gama ışınlarının tespitine odaklanmışlardı. Safdi ve meslektaşları, bu sürecin gama ışını üretmede çok etkili olmadığının farkına varmış; en azından Dünya’dan tespit edilecek kadar etkili olmadığının.

Bilim insanları bunun yerine, aksiyonları oluşturan yıldızın etrafındaki güçlü manyetik alanlarda yer alan aksiyonların oluşturduğu gama ışınlarını araştırmışlar. Süperbilgisayarlarda yapılan canlandırmaların gösterdiği üzere bu süreç, çok etkili bir şekilde aksiyonun kütlesine bağlı olan bir gama ışını patlaması meydana getiriyor ve bu patlamanın, sıcak nötron yıldızının içerisinden çıkan bir nötron patlamasıyla eş zamanlı olarak meydana gelmesi gerekiyor. Ancak bu aksiyon patlaması, nötron yıldızı oluştuktan sonra yalnızca 10 saniye sürüyor ve yıldızın dış katmanlarının patlamasından saatler önce meydana geliyor; sonrasında oluşum oranı çarpıcı şekilde düşünüyor.

“Bu durum bizi, aksiyon laboratuvarları olarak aksiyon aramak üzere en uygun hedeflerin nötron yıldızları olduğunu düşünmeye sevk etti” diyor Safdi. “Nötron yıldızlarında birçok ilginç şey oluyor. Son derece sıcak cisimler. Ayrıca çok güçlü manyetik alanları var. Evrenimizdeki en kuvvetli manyetik alanlar, laboratuvarda yapabileceğimiz herhangi bir şeyden on milyarlarca kat daha büyük manyetik alanlara sahip magnetarlar gibi nötron yıldızlarının etrafında bulunuyor. Bu durum, o aksiyonların gözlemlenebilir sinyallere dönüştürülmesine yardımcı oluyor.”

Safdi ve meslektaşları, iki yıl önce QCD aksiyonunun kütlesine yönelik en iyi üst sınırı yaklaşık 16 milyon elektron volt ya da elektronun kütlesinden 32 kat kadar daha düşük olarak belirlemiş. Bu tespit, nötron yıldızlarının soğuma oranına dayanıyor. Soğuma, aksiyonlar bu sıcak, kompakt cisimlerin içerisinde nötrinolarla birlikte oluştuğunda daha hızlı gerçekleşiyor.

UC Berkeley ekibi, mevcut çalışmada bir nötron yıldızına dönüşen çekirdek çöküşünün ardından gama ışını üretimini tanımlamakla kalmıyor; aynı zamanda 1987A süpernovasından çıkan gama ışınlarının tespit edilmeyişinden faydalanarak, aksiyon benzeri parçacıkların kütlesine yönelik şimdiye kadarki en iyi sınırlamaları da koyuyor (bu parçacıklar, güçlü kuvvet yoluyla etkileşime girmemeleri bakımından QCD aksiyonlarıyla farklılık gösteriyor).

Araştırmacılar bir gama ışını tespitinin, 50 mikroelektron voltun (mikro-eV veya μeV) üstünde veya elektronun kütlesinin yaklaşık 10 milyarda biri olması halinde QCD aksiyonunun kütlesini belirlemelerine olanak sağlayacağını tahmin ediyor. Safdi’nin söylediğine göre tek bir tespit, mevcut deneylerin odağını aksiyonun kütlesini onaylamaya doğru değiştirebilir. Yakındaki bir süpernovadan çıkan gama ışınlarının tespiti için en iyi seçenek bu işe ayrılmış bir gama ışını teleskobu filosu olsa da; Fermi’nin şansının yaver gitmesi çok daha iyi olur.

“Aksiyonlar için en iyi senaryo, Fermi’nin bir süpernova yakalaması olur” diyor Safdi. “Tek problem bunun düşük bir ihtimal olması. Ancak Fermi bunu görürse, kütlesini ölçebiliriz. Etkileşim kuvvetini ölçebiliriz. Aksiyonla ilgili bilmemiz gereken her şeyi belirleyebiliriz ve bu sinyalden inanılmaz derecede emin oluruz çünkü böyle bir olayı meydana getirebilecek hiçbir sıradan madde yok.”

Araştırma ABD Enerji Bakanlığından gelen fonlarla desteklenmiş.

Yazar: Robert Sanders/Berkeley – California Üniversitesi. Çeviren: Ozan Zaloğlu.

Kaynak:Ana Kaynak için Tıklayın

TU Wien’deki Malzeme Kimyası Enstitüsü’nde Profesör Dominik Eder liderliğindeki bir araştırma ekibi, (foto)elektrokatalitik su ayrıştırma için dayanıklı, iletken ve katalitik olarak aktif hibrit çerçeve malzemeleri oluşturmak üzere yeni bir sentetik yaklaşım geliştirdi. Çalışma Nature Communications’da yayınlandı .

Hidrojen gibi sürdürülebilir enerji taşıyıcıları için teknolojilerin geliştirilmesi esastır. Hidrojen (H 2 ) üretmenin umut verici bir yolu, suyun elektrokimyasal olarak veya ışık kullanılarak veya her ikisiyle H 2 ve oksijene (O 2 ) ayrılmasıdır ; bu, ekibin izlediği bir yoldur. Ancak, bu işlem, tüketilmeden reaksiyonu hızlandıran bir katalizör gerektirir. Bir katalizör için temel kriterler arasında, su moleküllerinin adsorpsiyonu ve parçalanması için geniş bir yüzey alanı ve uzun süreli kullanım için dayanıklılık yer alır.

Zeolitik imidazolat çerçeveleri (ZIF’ler), moleküler arayüzlere ve çok sayıda gözeneklere sahip bir hibrit organik/inorganik malzeme sınıfıdır ve katalizör olarak su için rekor yüzey alanları ve geniş adsorpsiyon alanları sunar. Koordinasyon bağları adı verilen bağlardan ligand adı verilen belirli organik moleküllerle bağlanan kobalt iyonları gibi tek metal iyonlarından oluşurlar.

Geleneksel ZIF’ler yalnızca tek bir tür organik ligand içerir.”Bu ZIF’ler genellikle elektrokimyasal koşullar altında suda uzun vadeli uygulamayı garantilemek için stabilite eksikliğine sahiptir. Dahası, oldukça düşük elektronik iletkenlikleri de elektrokimyasal uygulamalardaki etkinliklerini sınırlar,” diyor Eder.Bu zorlukların üstesinden gelmek için ekip, iki veya daha fazla organik ligand kullanarak ZIF’leri tasarlamak için bir yol geliştirdi.

Çalışmanın baş yazarı Zheao Huang, “Orijinal ZIF yapısını korurken, çerçeve boyunca tekdüze bir dağılım yaratacak şekilde her iki ligandı da karıştırmaya dikkat etmemiz gerekiyordu” diye açıklıyor. Bu nedenle ekip, bir dizi ligand kombinasyonunu ve işlem parametresini kapsamlı bir şekilde araştırdı ve sonunda en uygun ligand çiftini belirleyebildi.

İki organik ligandın karıştırılmasının sinerjik faydalarıYazarlar, bu modifikasyonun ZIF kararlılığını önemli ölçüde iyileştirdiğini, elektrokimyasal su ayrıştırma sırasında dayanıklılığını birkaç dakikadan en az bir güne çıkardığını buldular.

Central China Normal Üniversitesi ile işbirliği içinde hesaplamalı teoriyle desteklenen, çok çeşitli deneysel spektroskopik ve mikroskobik teknikler kullanılarak yapılan derinlemesine araştırmalar sonucunda ekip, iki ligandın hassas bir şekilde karıştırılmasının kobalt metaliyle koordinasyon bağını sinerjik olarak güçlendirdiğini gözlemledi. Sonuç olarak, gözenekli çerçeve (foto)elektrokatalitik testler sırasında çökmedi.Huang,

“Bunun yerine, reaksiyonun başlamasından sadece birkaç dakika sonra, kobalt oksihidroksitten oluşan, sadece birkaç nanometrelik çok ince bir filmin ZIF nanopartiküllerinin yüzeyinde oluştuğunu ve bunun daha fazla bozulmayı ve çökmeyi önlediğini gözlemledik” diyor.Ayrıca, iki ligandın kombinasyonu ZIF malzemesinin iletkenliğini 10 kat artırarak oksijen çıkış reaksiyonu (OER) hızını da 10 kat arttırmıştır.”Simülasyonlar, iki ligandın sinerjik bir şekilde etkileşime girdiğini ve malzeme boyunca yüksek yoğunlukta hareketli yük taşıyıcıları oluşturduğunu ortaya koydu,” diye açıklıyor Eder.

“Bu yeni stratejiyle bazı iyileştirmeler beklesek de, ZIF’lerin (foto)elektrokatalitik performansını ne kadar artırdığına şaşırdık.”Ekip şimdi bu çok yönlü yaklaşımı, elektro-katalitik ve (foto)elektro-katalitik uygulamalarda kararlılık ve iletkenlikten yoksun olan diğer ZIF’lerin yanı sıra metal-organik çerçeveler (MOF’lar) için de araştırıyor. Bu yenilikçi yaklaşım, kataliz, algılama ve güneş enerjisi dönüşüm teknolojileri için gelişmiş malzemeler tasarlamak için heyecan verici olanaklar sunuyor ve bizi gerçek dünya uygulamalarına daha da yaklaştırıyor.

Kaynak ve devamına Buradan ulaşabilirsin.

Kaynak: Sıradışı bilim sitesinden alınmıştır.

Gen ifadesindeki kalıcı değişiklikler, kilo veren kişilerin neden sıklıkla kilolarını geri aldıklarını açıklamaya yardımcı olabilir.

Tıbbi nedenlerle kilo veren kişiler genellikle verdikleri kiloyu korumakta zorlanırlar ve bu da yoyo dalgalanmaları olarak adlandırılan dalgalanmalara yol açar. Nature dergisinde dün yayınlanan araştırmaya göre bunun nedeni yağ hücrelerinin daha şişman olduklarını “hatırlaması” ve buna göre hareket etmesi olabilir . Bir kişi kilo aldığında vücudundaki yağ depolayan hücre sayısı değişmez; bunun yerine her biri besinlere verdiği tepkiyi ve depolama şeklini değiştirerek içinde daha fazla yağ depolamak için genişler. Araştırmacılar insan yağ hücrelerini incelediklerinde obezite teşhisi konan kişilerle hiç teşhis konmamış kişilerin hücreleri arasında gen ifadesinde farklılıklar gözlemlediler. Bu farklılıklar bariatrik cerrahi sonrası kilo veren katılımcıların hücrelerinde bile devam etti. Farelerde yapılan takip deneyleri obez farelerdeki hücreleri daha hızlı büyümeye yatkın hale getiren gen ifadesinde değişiklikler olduğunu ortaya koydu ve bu değişiklikler hayvanlar kilo verdikten uzun süre sonra da devam etti. Bulgular bir araya geldiğinde yağ hücrelerinin zayıflama çabalarına direndiğini gösteriyor. Ekip The Guardian’a hücrelerin moleküler hafızasının ne kadar süre devam ettiği henüz netlik kazanmadı ve zamanla kaybolması mümkün diyor. Ancak uzmanlar, bu epigenetik değişiklikleri hedeflemenin, insanların sağlık hedeflerine ulaşmalarına yardımcı olmak için alternatif bir yol sağlayabileceğini söylüyor.

Kaynak ve devamına Buradan ulaşabilirsin.

Bilim insanları elektronik cihazları daha yeşil hale getirmek için ağaçlardan ilham alıyor.

Kelimenin tam anlamıyla yeşil bir teknolojik ilerlemede, bir araştırmacı ekibi elektronik cihazlardaki geleneksel baskılı devre kartını (PCB) ağaç yapraklarından yapılmış biyolojik olarak parçalanabilir bir alternatifle değiştirmenin bir yolunu buldu. Bu ayın başlarında Science Advances’ta bildirildiğine göre , bu tür “leaftronics” insanlığın her yıl ürettiği on milyonlarca ton elektronik atık veya e-atığı azaltmaya yardımcı olabilir.

Tsinghua Üniversitesi’nde biyolojik olarak parçalanabilen elektronikler geliştirmek üzerine çalışan malzeme bilimci ve mühendis Lan Yin, bu fikrin “çok heyecan verici” ve “oldukça ümit verici” olduğunu söylüyor.

E-atık her yerde ve hızla birikiyor. 2022’de üreticiler küresel olarak 62 milyon ton e-atık üretti. Ve bu rakamın 2030’a kadar %30’dan fazla artması bekleniyor, çünkü modern elektronikler tek kullanımlık olacak şekilde tasarlanıyor, diyor Dresden Teknoloji Üniversitesi (TU Dresden) Uygulamalı Fizik Enstitüsü’nde doktora sonrası araştırmacı ve mühendis olan Rakesh Nair. Nair, “10 veya 20, 30 yıl dayanacak elektronikler kolayca üretebiliriz, ancak bunları bilerek yeni modeli satın almanız için yapıyoruz,” diyor.

Kitlesel olarak, devre kartları (elektronik bileşenlerin bağlandığı paneller) e-atıkların %60’ına kadarını oluşturur. PCB’ler genellikle epoksi ile aşılanmış son derece sert plastik veya fiberglastan yapılır, TU Dresden’de deneysel fizikçi ve Nair’in doktora sonrası danışmanı olan Hans Kleemann’a göre “sorunun özü” olan geri dönüştürülemez bir alt tabakadır. “Bu sizi gerçekten geri dönüşüm ve bileşenleri yeniden kullanma gibi tüm bu önemli şeylerden alıkoyar.” Bu yüzden Kleemann, Nair ve meslektaşları daha yeşil bir alternatif bulmak için yola koyuldular.

Nair ilk önce panolar için kağıt kullanmayı düşündü ancak kağıt üretmek için gereken su ve kirletici miktarı onu caydırdı. Bir gün, enstitüsünün yakınındaki büyük manolya ağacına baktığında, “birdenbire tıkladı”: Bunun yerine yapraklarını kullanabilirdi.

Biyolojik olarak parçalanabilir ancak kasırgalara dayanacak kadar sağlam olan yapraklar, güçlerini lignoselüloz adı verilen odunsu bir bileşikten oluşan ince damarların oldukça dallanmış bir ağı olan “iskeletlerinden” alırlar. Bir manolya yaprağını devre kartı malzemesine dönüştürmek için Nair, önce yaprağın hücrelerini kimyasal olarak çıkararak iskeletine kadar sıyırdı. Daha sonra iskeletin deliklerini dayanıklı, biyolojik olarak parçalanabilir bir polimer olan etil selülozla doldurdu. Ortaya çıkan esnek kart, lazerlerle kartlara şekiller kesmek, bunların üzerine ticari olarak kullanılan gümüş mürekkeplerle devreler basmak ve bunlara bileşenleri lehimlemek dahil olmak üzere her türlü elektronik üretim sürecine dayandı.

Nair, ekibin son teknoloji fiziksel buhar biriktirme makinesine bir yaprak bile koydu ve organik ışık yayan diyotlar yapmak için malzeme katmanları yerleştirdi ve bunun sonucunda ışıklı bir leaftronic ortaya çıktı. Nair, Kleemann’a bu testten ancak başarılı olduktan sonra bahsettiğini, çünkü pahalı makineye zarar vermiş olabileceğini söyledi.

Nair’in leaftronics’leri iyi performans göstermekle kalmıyor, aynı zamanda iyi de parçalanıyor. Ekip, leaftronics’leri ultrasonik asit banyosuna koyarak pahalı metalleri ve devre bileşenlerini çıkarabildi. Kartların kendileri kompost yığınında sadece 1 ay kaldıktan sonra bozulmaya başladı.

Araştırmacılar, Leaftronics’in üretim sırasında normal kartlardan çok daha düşük emisyon ürettiğini hesaplıyor. Nair, nihayetinde bir ağaç çiftliğinin yanına yerleştirilmiş bir elektronik üretim ve geri dönüşüm tesisi öngörüyor, böylece yapraklar sürdürülebilir bir şekilde hasat edilebilir, leaftronics’e dönüştürülebilir, sonra geri dönüştürülebilir (devre) veya parçalanabilir ve yakıt olarak kullanılabilir (yaprak). “Hiçbir şey israf olmuyor,” diyor.

Montréal Politeknik’te sürdürülebilir organik elektronikler üzerine çalışan bir fizik kimyageri olan Clara Santato, “Bu, sürdürülebilir elektroniklere doğru anlamlı bir adım” diyor. Yeşil elektronik alanındaki çoğu araştırmacı, elektronik devrelerde kullanılan nadir ve pahalı malzemelere alternatifler arıyor, bu yüzden Santato, Nair ve ekibini bunun yerine altta yatan devre kartını hedefledikleri için alkışlıyor. Ancak, tek bir teknolojinin elektronik endüstrisinin sürdürülebilirlik sorunlarını çözmek için yeterli olmayacağını belirtiyor. “Küresel bir sorunun tek bir cevabı yoktur” diyor.

Herhangi bir yeni gelişen teknolojide olduğu gibi, en büyük zorluk muhtemelen elektronik üreticilerini leaftronics’i benimsemeye ikna etmek olacaktır. Malzemeler laboratuvar testlerinde iyi performans gösterse de, bu üreticileri bunlara geçmeye ikna etmek için yeterli olmayabilir. Biyolojik olarak parçalanabilir olmaları nedeniyle leaftronics muhtemelen belirli endüstri standartlarını da karşılamayacaktır.

Kleeman, mevcut PCB malzemelerinin sağlamlık açısından neredeyse rakipsiz olduğunu ve elektronik bileşenlerle ilgili mevcut kurallar için bir ölçüt olduğunu belirtiyor. “Belki de [düzenleyiciler] bu pazara girmemize izin vermek için [istikrar] bariyerini %5 düşürmek zorundalar,” diyor. “Bu daha çok endüstrinin değişme isteğiyle ilgili, çünkü uzlaşmaya ihtiyaçları var.”

Kaynak ve devamına Buradan ulaşabilirsin.

Veritabanı, genomun gözden kaçan bölümlerinin çok sayıda küçük proteini kodladığını doğruluyor.

İnsan genomu ilk kez 20 yıldan uzun bir süre önce dizilendiğinde ortaya çıkan en büyük sürprizlerden biri, bazı bilim insanlarının tahmin ettiği sayının üçte birinden daha az olan, ne kadar az gen içerdiğiydi. 30.000’den az gen ve kodladıkları proteinler insan vücudunu inşa etmek ve çalıştırmak için yeterli görünüyordu; son sayımlar daha da düşerek yaklaşık 20.000’e indi. Ancak bazılarının “karanlık proteom” olarak adlandırdığı şeyin yeni bir sistematik analizi, bilim insanlarının genomun daha önce gözden kaçan bölümlerinde gizlenen ve ortalamadan daha küçük proteinler yapan binlerce geleneksel olmayan geni kaçırdığını öne sürüyor.

Yeni tanımlanan genler ve ürünleri insan biyolojisinin bazı yönlerini altüst edebilir ve tıbbi keşifleri hızlandırabilir. Örneğin, yeni bulunan bir gen, çocukluk çağı kanserine karşı anahtar gibi görünen minyatür bir protein üretiyor.

Geçtiğimiz ay bioRxiv’de yayınlanan ön baskıda açıklanan bilgiye göre, yeni araştırmaya dahil olmayan Salk Biyolojik Araştırmalar Enstitüsü’nde kimyasal biyolog olan Alan Saghatelian, “Karanlık proteomdaki proteinlerin ne olduğunu ve nasıl katkıda bulunduklarını bilmediğimiz sürece hastalıkları [tedavi etme] yeteneğimiz sınırlı olacak” diyor .

Analizin liderlerinden biri olan John Prensner, karanlık proteomu incelemeye başladı çünkü bilinen genler arasında kanserle ilgili olanları bulmak için yaptığı aramaların çoğu boş çıktı. Michigan Üniversitesi Tıp Fakültesi’nde şu anda çocuk nöroonkoloğu olan Prensner, “Genomun geri kalanının neler sunabileceğiyle ilgilendim,” diye hatırlıyor.

Kendisi ve meslektaşları, tipik olarak bir hücreye nerede başlayıp nerede okumayı bırakacağını söyleyen sinyallere sahip, açık okuma çerçevesi (ORF) olarak bilinen uzun bir protein kodlayan DNA dizisinden oluştuğu varsayılan bir genin standart tanımını genişletti. Bir hücre, ORF dizisini, amino asit dizilerini proteinlere birleştiren ribozomlar adı verilen hücresel fabrikalara giden haberci RNA’ya aktarır. Tipik bir ORF, genin okunması için gereken proteinleri çeken bir DNA parçasıyla da öncelenir. Ve çoğu araştırmacı için, bir ORF, 100 veya daha fazla amino asit içeren bir proteini kodluyorsa gen olarak nitelendirilir.

Ancak mayadan yılanlara ve insanlara kadar her şeyi inceleyen biyologlar yakın zamanda, bu önsöz parçacıklarından yoksun ve ortalamadan daha kısa olan, sözde kanonik olmayan ORF’lerin bolluğunu ortaya çıkardılar. Yine de bunlar sıklıkla RNA’ya transkripsiyona uğrar ve ribozomal profilleme veya Ribo-Seq olarak bilinen bir yöntem, transkripsiyona uğrayan RNA’ların çoğunun ribozomlara bağlandığını ve burada kısa amino asit zincirlerine, hatta bir düzineden az animo asit içeren proteinlere bile çevrilebileceğini göstermiştir .

Yine de birçok bilim insanı, ortaya çıkan miniproteinleri önemsiz olarak görüp, bunların hızla parçalanan “gürültü” olduğunu düşündü. Toronto’daki Sick Children Hastanesi’nde biyokimyacı olan Ji-Young Youn, insanları bu ORF’lerin ciddi bir incelemeye değer olduğuna ikna etmenin çok zor olduğunu söylüyor.

Ancak yaklaşık 3 yıl önce Prensner ve meslektaşları kanser hücrelerinin bu mikroproteinlerden yaklaşık 550 tane içerdiğini gösterdi. İki yıl önce, Oncode Enstitüsü’nün Prenses Máxima Pediatrik Onkoloji Merkezi’nde sistem biyoloğu olan Sebastiaan van Heesch, kalp dokusunda benzer sayıda minik protein buldu. Prensner, “Sebastiaan ve ben çok, çok havalı olan bu genleri buluyorduk ve dünyanın bunları bilmesi gerektiğini düşündük,” diyor.

Bu yüzden, resmen tanınan genlerin veritabanı olan GENCODE’dan gen açıklama uzmanı Jonathan Mudge ile bir araya geldiler ve sonunda dört kıtadaki 20 kurumdan birkaç düzine araştırmacıyı, kaç tane insan kanonik olmayan ORF’sinin var olduğunu değerlendirmelerine yardımcı olmaları için işe aldılar. Avrupa Moleküler Biyoloji Laboratuvarı’nın Avrupa Biyoenformatik Enstitüsü’nde hesaplamalı biyolog olan Fergal Martin, bunun “nispeten yeni bir alana düzen getirmek için bir tür süper konsorsiyum haline geldiğini” söylüyor.

Bu grup kendi deneylerini yürütmedi, ancak başkalarının yaptıklarını araştırdı, önce ribozom profilleme makalelerini taradı. 2022’ye kadar bilim insanları insan genomunda 7264 kanonik olmayan ORF’yi takip etti. Tüm insan proteinlerini kataloglamayı amaçlayan Human Proteome Organization ve proteinler hakkında kütle spektrometrisi verilerini derleyen PeptideAtlas’ın yardımıyla, bu ORF’lerin protein ürettiğini göstermeye koyuldular.

Youn, bunun “büyük bir meydan okuma” olduğunu belirtiyor. Konsorsiyum, ORF dizileriyle eşleşen küçük proteinler için PeptideAtlas’ın kütle spektrometrisi veri arşivini taramış ve insan bağışıklık sistemi tarafından tespit edilen protein parçalarını kataloglayan yayınlanmış deneyleri, yani immünopeptitomics adı verilen gelişen bir alanı incelemiştir. Toplamda, saydıkları 7264 kanonik olmayan ORF’nin dörtte birinin protein ürettiğini, toplamda yaklaşık 3000’inin protein ürettiğini doğruladılar. (Bir ORF, birden fazla protein üretmek için birden fazla şekilde okunabilir.)

Stanford Üniversitesi genetikçisi ve mikropların karanlık proteomunu araştıran Ami Bhatt, yeni keşfedilen miniproteinlerin “[insan] genomunun kodlama kısmının daha eksiksiz bir resmini sunmaya yardımcı olduğunu” söylüyor.

Ayrıca bilim insanlarına çalışma için yeni biyomedikal hedefler de veriyorlar. Prensner ve van Heesch, karanlık proteom çalışmalarında erken dönemde tanımladıkları bir ORF ve onun miniproteinini takip etmeye çoktan başlamıştı. ORF’de mutasyonlar tanıtmak için gen düzenleyicisi CRISPR’ı kullanarak, proteininin kanser hücrelerindeki önemini inceleyebildiler. Küçük olsa da, ORF’nin ürünü, çocukları etkileyen bir beyin kanseri olan medulloblastoma tümörlerinin hayatta kalması için elzemdir, 18 Ocak’ta Molecular Cell’de bildirdiler .

Prensner, “Her gün bir araştırma bölümü açıp ‘Hastalar için yepyeni bir ilaç hedefleri sınıfımız olabilir’ diyemezsiniz,” diyor. Bu miniprotein insan genomunun orijinal analizinde yoktu, ancak Saghatelian, “medulloblastomada kritik bir rolü var,” diye katılıyor.

Prensner ayrıca, mikroprotein hedeflerine dayalı obezite tedavileri geliştirmek için ilaç devi Pfizer ile ortaklık kuran Massachusetts merkezli ProFound Therapeutics adlı bir şirkete danışmanlık yapıyor . Ön baskının bir diğer ortak yazarı, California Üniversitesi, Irvine’de protein biyokimyacısı olan Thomas Martinez ve ekibi, pankreas kanseri ve metabolik hastalıklarda rol oynayan minik proteinleri takip ediyor. Martinez, “En çok mikroproteinleri terapötik çabalara, umarım hem biyobelirteçler hem de ilaç hedefleri olarak dönüştürme konusunda heyecanlıyım,” diyor. “Bu engel aşıldığında, alana olan ilginin önemli ölçüde artacağını düşünüyorum.”

Martinez karanlık proteomun ne kadarının ortaya çıkarıldığından memnun olsa da Youn daha fazlasının bulunması gerektiğine inanıyor. Ekibinin ve diğerlerinin yaptığı çalışmanın, görünmeyen bir miniprotein popülasyonuna sadece “ışık parçacıkları” düşürdüğünü söylüyor. Ekibi, giderek daha küçük molekülleri tespit etmek için kütle spektrometrisi tekniklerini geliştiriyor ve bunları beyin gelişiminde rol oynayan miniproteinleri bulmak için kullanmayı umuyor.

Tüm bunlar insan genlerinin sayısını nereye bırakıyor? Karanlık proteom toplamı açıkça artırdı, ancak kimse gerçek sayıyı bilmiyor.

Martinez, “Bana kalırsa 100.000 kadar yüksek olmayacaktır” diyor, “Ancak 50.000’in de olasılık dahilinde olduğunu düşünüyorum.”

Kaynak ve devamına Buradan ulaşabilirsin.

Mezenkimal stromal hücreler, günümüzdeki maliyetli ve zaman alıcı tedavilere karşı cazip bir alternatiftir.

Singapur-MIT Araştırma ve Teknoloji İttifakı’ndaki (SMART) Kişiselleştirilmiş İlaç Üretimi için Kritik Analitikler (CAMP) disiplinlerarası araştırma grubundan  araştırmacılar  , Singapur Ulusal Üniversitesi Doku Mühendisliği Programı’ndan işbirlikçileriyle birlikte, MSC genişlemesi sırasında askorbik asit ekleyerek mezenkimal stromal hücrelerin (MSC’ler) kıkırdak dokusu üretme yeteneğini artırmak için yeni bir yöntem geliştirdiler. Araştırma ayrıca, SMART CAMP tarafından geliştirilen yeni bir süreç analitik aracı olan mikro-manyetik rezonans relaksometrinin (µMRR) MSC’lerin kaliteli genişlemesi için hızlı, etiketsiz bir süreç izleme aracı olarak kullanılabileceğini keşfetti.

Eklemlerdeki kemik uçlarını koruyan bir bağ dokusu olan eklem kıkırdağı, yaralanma, yaş veya artrit nedeniyle dejenerasyona uğrayabilir ve bu da önemli eklem ağrısına ve sakatlığa yol açabilir. Özellikle aktif ve yaşlanan bir nüfusa sahip Singapur gibi ülkelerde, eklem kıkırdağı dejenerasyonu giderek artan sayıda insanı etkileyen büyüyen bir rahatsızlıktır. Otolog kondrosit implantasyonu şu anda eklem kıkırdağı yaralanmaları için Gıda ve İlaç Dairesi tarafından onaylanan tek hücre tabanlı tedavidir, ancak maliyetlidir, zaman alıcıdır ve birden fazla tedavi gerektirir. MSC’ler, nakil için iyi güvenlik profilleri gösterdikleri için çekici ve umut verici bir alternatiftir. Ancak, MSC’lerin klinik kullanımı, donörden donöre değişkenlik, hücre genişlemesi sırasında hücreler arasındaki çeşitlilik ve standartlaştırılmamış MSC üretim protokolleri gibi faktörlerden kaynaklanan tutarsız tedavi sonuçları nedeniyle sınırlıdır.

MSC’lerin heterojenliği, biyolojik davranışlarında ve tedavi sonuçlarında farklılıklara yol açabilir. İmplantasyon için terapötik olarak ilgili sayıda hücre elde etmek için büyük ölçekli MSC genişlemeleri gerekli olsa da, bu süreç hücre heterojenliğini ortaya çıkarabilir. Bu nedenle, hücre heterojenliğini azaltırken, daha etkili ve tutarlı MSC tabanlı tedavilerin önünü açmak için, MSC’lerin kıkırdak dokusunu onarmak için kıkırdak hücrelerine farklılaşma yeteneği olan, iyileştirilmiş kondrojenik potansiyele sahip donör hücre sayısını artırmak için iyileştirilmiş süreçler gereklidir.

Bilimsel dergi Stem Cell Research and Therapy’de yayınlanan ” MSC genişlemesini ve eklem kıkırdağı onarımı için terapötik potansiyeli iyileştirmek için metabolik modülasyon ” başlıklı bir makalede , CAMP araştırmacıları hücrelerin enerjiyi kullanma şeklini değiştirerek kaliteli MSC’lerin genişlemesini artırmak için bir hazırlama stratejisi geliştirmelerini ayrıntılı olarak açıkladılar. Araştırma bulguları, kondrojenik potansiyel ile oksidatif fosforilasyon (OXPHOS) arasında pozitif bir korelasyon olduğunu göstermiştir. Bu, oksijenin indirgenmesini adenozin trifosfat oluşturmak için kullanan bir işlemdir. Bu, canlı hücrelerdeki birçok işlemi yönlendiren ve destekleyen bir enerji kaynağıdır. Bu, MSC metabolizmasını manipüle etmenin kondrojenik potansiyeli artırmak için umut verici bir strateji olduğunu göstermektedir.

Araştırmacılar, CAMP tarafından geliştirilen yeni PAT’leri kullanarak, hücrelerin hem kısa hem de uzun vadeli hasat edilmesinde ve yeniden ekilmesinde metabolik modülasyonun potansiyelini araştırdılar. Kondrojenik potansiyellerini artırmak için, glikoz, pirüvat, glutamin ve askorbik asit (AA) dahil olmak üzere besin bileşimini değiştirdiler. AA’nın OXPHOS’u ve farklılaşma sırasında kondrojenik potansiyel üzerindeki olumlu etkisini desteklediği bildirildiğinden – olgunlaşmamış hücrelerin belirli işlevlere sahip olgun hücrelere dönüştüğü bir süreç – araştırmacılar, MSC genişlemesi sırasında etkilerini daha fazla araştırdılar.

MSC genişlemesi sırasında ve farklılaşmanın başlamasından önce hücre kültürlerine bir pasaj için AA eklenmesinin, daha iyi eklem kıkırdağı onarımı için kritik bir kalite niteliği (CQA) olan kondrojenik farklılaşmayı iyileştirdiği bulundu. Daha uzun süreli AA tedavisi, tedavi edilmemiş hücrelerle karşılaştırıldığında, gelişmiş kondrojenik potansiyele sahip MSC’lerin veriminde 300 kattan fazla artışa ve hücre heterojenitesinin ve hücre senesansının azalmasına yol açtı – bir hücrenin yaşlanması ve kalıcı olarak bölünmeyi durdurması ancak ölmemesi süreci. Gelişmiş kondrojenik potansiyele sahip AA ile tedavi edilen MSC’ler, OXPHOS’a karşı metabolik profilde sağlam bir kayma gösterdi. Bu metabolik değişim, eklem kıkırdağı onarımı için MSC üretiminde uygulanabilecek yeni CQA’ları belirlemeye yardımcı olan μMRR ölçümleriyle korelasyon gösterdi.

Araştırma ayrıca CAMP tarafından geliştirilen proses analitik aracı olan mikromanyetik rezonans relaksometri (μMRR)’nin potansiyelini de göstermektedir. Mikromanyetik rezonans relaksometri (μMRR) mikroskobik ölçekte manyetik rezonans görüntüleme (MRI) kullanan minyatür bir tezgah üstü cihazdır. Başlangıçta paramagnetik hemozoin parçacıklarının varlığı nedeniyle etiketsiz bir sıtma teşhis yöntemi olarak kullanılan μMRR, araştırmada MSC’lerde yaşlanmayı tespit etmek için kullanılmıştır. Bu hızlı, etiketsiz yöntem değerlendirme için yalnızca az sayıda hücre gerektirir ve bu da MSC terapisinin kapalı sistemlerde üretilmesine olanak tanır. Bu, dış ortamdan kaynaklanan kontaminasyon risklerini azaltarak farmasötik ürünleri korumaya yönelik bir sistemdir. Aynı zamanda üretim başına sınırlı parti boyutunun aralıklı olarak izlenmesini sağlar.

“Donörden donöre çeşitlilik, popülasyon içi heterojenlik ve hücresel yaşlanma, MSC’lerin eklem kıkırdağı onarımı için standart bir bakım tedavisi olarak başarısını engellemiştir. Araştırmamız, MSC genişlemesi sırasında AA takviyesinin bu darboğazları aşabileceğini ve MSC kondrojenik potansiyelini artırabileceğini gösterdi,” diyor SMART CAMP’de kıdemli doktora sonrası araştırmacı ve makalenin ilk yazarı Ching Ann Tee.  “AA takviyesi gibi metabolik koşulları kontrol ederek, CAMP’nin µMRR gibi işlem analitik araçlarıyla birleştirildiğinde, hücre tedavisi ürünlerinin verimi ve kalitesi önemli ölçüde artırılabilir. Bu çığır açan gelişme, MSC tedavisini daha etkili ve uygulanabilir bir tedavi seçeneği haline getirmeye yardımcı olabilir ve üretim hattını iyileştirmek için standartlar sağlayabilir.”

“MSC kondrojenik potansiyelini iyileştirmek için metabolik modülasyonu kullanma yaklaşımı, kemik onarımı veya diğer kök hücre tipleri için osteojenik potansiyel gibi diğer terapötik endikasyonlar için benzer konseptlere uyarlanabilir. Bulgularımızı MSC üretim ortamlarında uygulamak, osteoartrit ve diğer eklem hastalıkları olan hastalar için önemli bir adım olabilir, çünkü tutarlı işlevselliğe sahip büyük miktarlarda yüksek kaliteli MSC’leri verimli bir şekilde üretebilir ve daha fazla hastanın tedavisini sağlayabiliriz,” diye ekliyor SMART CAMP’de baş araştırmacı, MIT’de biyoloji ve biyolojik mühendislik profesörü ve makalenin ilgili yazarı Profesör Laurie A. Boyer.

Araştırma, SMART tarafından yürütülmekte ve Singapur Ulusal Araştırma Vakfı’nın Araştırma Mükemmeliyeti ve Teknolojik Girişim Kampüsü programı kapsamında desteklenmektedir.

Kaynak ve devamını incelemek için Buraya tıklayabilirsin.

Fototerapi ve kemoterapinin kombinasyonu agresif tümörlerle mücadelede daha etkili bir yol sunabilir.

Son evre kanser hastaları, genellikle farklı tedavi türlerinin birden fazla turuna katlanmak zorunda kalırlar; bu da istenmeyen yan etkilere neden olabilir ve her zaman işe yaramayabilir.

Bu hastalar için tedavi seçeneklerini genişletme umuduyla MIT araştırmacıları, tümör bölgesine yerleştirilebilen ve iki tür tedavi uygulayabilen küçük parçacıklar tasarladılar: ısı ve kemoterapi.

Bu yaklaşım, kemoterapi intravenöz olarak verildiğinde sıklıkla görülen yan etkilerden kaçınabilir ve iki tedavinin sinerjik etkisi, hastanın yaşam süresini tek seferde bir tedavi vermekten daha uzun süre uzatabilir. Fareler üzerinde yapılan bir çalışmada, araştırmacılar bu tedavinin hayvanların çoğunda tümörleri tamamen ortadan kaldırdığını ve yaşam sürelerini önemli ölçüde uzattığını gösterdi.

MIT’nin Koch Bütünleşik Kanser Araştırmaları Enstitüsü’nde baş araştırmacı olan Ana Jaklenec, “Bu özel teknolojinin yararlı olabileceği örneklerden biri, gerçekten hızlı büyüyen tümörlerin büyümesini kontrol etmeye çalışmaktır” diyor. “Amaç, pek fazla seçeneği olmayan hastalar için bu tümörler üzerinde bir miktar kontrol sağlamak ve bu, ya yaşamlarını uzatabilir ya da en azından bu dönemde daha iyi bir yaşam kalitesine sahip olmalarını sağlayabilir.”

Jaklenec, James Mason Crafts Biyolojik Mühendislik ve Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Profesörü ve Koch Enstitüsü üyesi Angela Belcher ve MIT Enstitüsü Profesörü ve Koch Enstitüsü üyesi Robert Langer ile birlikte yeni çalışmanın kıdemli yazarlarından biridir. Eski bir MIT doktora sonrası araştırmacısı olan Maria Kanelli, bugün ACS Nano dergisinde yayınlanan makalenin baş yazarıdır .

Çift terapi

İleri tümörlü hastalar genellikle kemoterapi, cerrahi ve radyasyon gibi tedavilerin bir kombinasyonundan geçerler. Fototerapi, harici bir lazerle ısıtılan parçacıkların implante edilmesini veya enjekte edilmesini içeren, sıcaklıklarını diğer dokulara zarar vermeden yakındaki tümör hücrelerini öldürecek kadar yükselten daha yeni bir tedavidir.

Klinik çalışmalarda fototerapiye yönelik güncel yaklaşımlar, yakın kızılötesi ışığa maruz kaldığında ısı yayan altın nanopartiküllerinden yararlanmaktadır.

MIT ekibi, tedavi sürecini hasta için daha kolay hale getirebileceğini ve sinerjik etkilere sahip olabileceğini düşündükleri fototerapi ve kemoterapiyi birlikte sunmanın bir yolunu bulmak istedi. Fototerapötik ajan olarak molibden sülfür adı verilen inorganik bir malzeme kullanmaya karar verdiler. Bu malzeme lazer ışığını ısıya çok verimli bir şekilde dönüştürüyor, bu da düşük güçlü lazerlerin kullanılabileceği anlamına geliyor.

Bu iki işlemi de sağlayabilecek bir mikropartikül oluşturmak için araştırmacılar, molibden disülfür nanotabakalarını hidrofilik bir ilaç olan doksorubisin veya hidrofobik bir ilaç olan violacein ile birleştirdiler. Partikülleri oluşturmak için molibden disülfür ve kemoterapötik, polikaprolakton adı verilen bir polimerle karıştırılır ve daha sonra farklı şekil ve boyutlarda mikropartiküllere preslenebilen bir filme kurutulur.

Bu çalışma için araştırmacılar 200 mikron genişliğinde kübik parçacıklar oluşturdular. Bir tümör bölgesine enjekte edildikten sonra parçacıklar tedavi boyunca orada kalır. Her tedavi döngüsü sırasında parçacıkları ısıtmak için harici bir yakın kızılötesi lazer kullanılır. Bu lazer, doku üzerinde yerel bir etkiyle birkaç milimetreden santimetreye kadar bir derinliğe nüfuz edebilir.

Kanelli, “Bu platformun avantajı, talep üzerine atımlı bir şekilde hareket edebilmesidir,” diyor. “Bunu bir kez tümör içi enjeksiyonla uyguluyorsunuz ve ardından harici bir lazer kaynağı kullanarak platformu etkinleştirebilir, ilacı serbest bırakabilir ve aynı zamanda tümör hücrelerinin termal ablasyonunu sağlayabilirsiniz.”

Tedavi protokolünü optimize etmek için araştırmacılar, en iyi sonuçlara yol açacak lazer gücünü, ışınlama süresini ve fototerapötik ajanın konsantrasyonunu belirlemek amacıyla makine öğrenme algoritmalarını kullandılar.

Bu onları yaklaşık üç dakika süren bir lazer tedavi döngüsü tasarlamaya yöneltti. Bu süre zarfında, parçacıklar tümör hücrelerini öldürmeye yetecek kadar sıcak olan yaklaşık 50 santigrat dereceye kadar ısıtılır. Ayrıca bu sıcaklıkta, parçacıkların içindeki polimer matris erimeye başlar ve matriste bulunan kemoterapi ilacının bir kısmını serbest bırakır.

“Bu makine öğrenimi optimize edilmiş lazer sistemi, pulsatil, talep üzerine fototermal terapi için yakın kızılötesi ışığın derin doku penetrasyonundan yararlanarak düşük dozlu, lokalize kemoterapiyi dağıtmamızı gerçekten sağlıyor. Bu sinerjik etki, geleneksel kemoterapi rejimlerine kıyasla düşük sistemik toksisiteyle sonuçlanıyor,” diyor Belcher Laboratuvarı’nda Break Through Cancer araştırma bilimcisi ve makalenin ikinci yazarı Neelkanth Bardhan.

Tümörlerin ortadan kaldırılması

Araştırmacılar, üçlü negatif meme tümörlerinden agresif bir kanser hücresi türü enjekte edilen farelerde mikropartikül tedavisini test ettiler. Tümörler oluştuğunda, araştırmacılar tümör başına yaklaşık 25 mikropartikül yerleştirdiler ve ardından lazer tedavisini üç kez gerçekleştirdiler, her tedavi arasında üç gün vardı.

“Bu, yakın kızılötesine duyarlı malzeme sistemlerinin yararlılığının güçlü bir göstergesidir,” diyor Bardhan ile birlikte daha önce yumurtalık kanserinde tanı ve tedavi uygulamaları için yakın kızılötesi görüntüleme sistemleri üzerinde çalışmış olan Belcher. “Sadece bir doz partikül enjeksiyonundan sonra, zamanlanmış aralıklarla ışıkla ilaç salınımını kontrol etmek, daha az ağrılı tedavi seçenekleri için oyunun kurallarını değiştiriyor ve daha iyi hasta uyumuna yol açabilir.”

Bu tedaviyi alan farelerde tümörler tamamen yok oldu ve fareler, sadece kemoterapi veya fototerapi alan veya hiç tedavi görmeyen farelerden çok daha uzun yaşadılar. Üç tedavi döngüsünün hepsinden geçen fareler, sadece bir lazer tedavisi gören farelerden çok daha iyi durumdaydı.

Parçacıkları yapmak için kullanılan polimer biyouyumludur ve tıbbi cihazlar için FDA onayı almıştır. Araştırmacılar şimdi parçacıkları daha büyük hayvan modellerinde test etmeyi ve sonunda klinik deneylerde değerlendirmeyi umuyorlar. Bu tedavinin metastatik tümörler de dahil olmak üzere her türlü katı tümör için yararlı olabileceğini düşünüyorlar.

Araştırma Bodossaki Vakfı, Onassis Vakfı, Mazumdar-Shaw Uluslararası Onkoloji Bursu, Ulusal Kanser Enstitüsü Bursu ve Ulusal Kanser Enstitüsü’nden Koch Enstitüsü Destek (temel) Hibesi tarafından finanse edildi.

Kaynak ve devamını incelemek için Buraya tıklayabilirsin.