Aygün Bahar ÖKMEN

Uluslararası Kıbrıs Üniversitesi (UKÜ) Mühendislik Fakültesi’nden Prof. Dr. Doğa Kavaz, hayatımızın her alanına hızla giren nanoteknolojiyi ve UKÜ’nün bu alandaki çalışmalarını YENİDÜZEN okurlarına aktardı.

Kavaz, UKÜ’de yapılan çalışmaların UKÜ’nün sürdürülebilirlik politikası kapsamında yapılmasına dikkat edildiğine ve fakülteler arası işbirliklerine dikkat çekti.

Nanoteknolojinin kısa bir sürede ivme yakalayarak hayatımızın her alanına girdiğini ifade eden Kavaz, UKÜ’nün sürdürülebilirlik politikaları kapsamında, en büyük Akdeniz makisi, zeytin ağacı ile yola çıkarak pek çok nano parçacık sentezlediklerini ifade etti.

Soru 1: Öncelikle nanoteknoloji ve biyoyararlanım hakkında okuyucularımızı kısaca bilgilendirebilir misiniz?

Prof. Dr. Doğa Kavaz:

Nanoteknoloji aslında çok eski sayılmayacak bir teknoloji. Bir metrik boyut aslında. Mikrometre dediğimiz, mikron boyutun altındaki boyuta nano boyut diyoruz. Virüslerin de bu boyutta olması, pek çok  bakterilerin bu boyutta olması, saçımızı görüyor dahi olsak onun da aslında mikron boyutunda olması, daha sonra keşfedildiği üzere atomların da bu boyutta olması ile nanoteknoloji bir önem kazandı. 2003 yılında başlayan bu sürevüven bu nedenle bir ivme ile ilerledi.

Yaklaşık 30 yıllık bir geçmiş var. Ancak bu süreçte teknolojinin hızlı ilerleyişi ile birlikte nanoteknoloji alanındaki gelişmeler de hızlandı. Biz de 2003 yılından sonra nanoteknolojiyi bilimsel alanda kullanmaya başladık.

Ben 2006-2007 yıllarında Master eğitimime başladığım zaman bu alanla ilgilenmeye başlamıştım. Önce mikron boyutlarla çalışıyordum. Daha sonra ben de nano boyutlarda çalışmaya başladım ve bizlere daha fazla avantaj sağladığı için bu boyutla çalışmayı tercih ettim. Çünkü daha küçük boyutla çalıştığınızda vücut içerisindeki kontrolü ve kullanımının daha çok başarı gösterdiği gözlemlendi. İlk hedef kansere çare olarak başladı. Kanserde nerelere entegre olabiliriz? Daha sonra sadece tıp alanında kullanılmaktan çıktı ve teknolojiye sıçradı.

Şu an hayatımızın pek çok alanında nanoteknoloji ile üretilen ürünler yer alıyor. Örneğin Qled dediğimiz televizyonlar, aslında içerisinde quantum da dediğimiz nanoboyuttaki atomik malzemelerin kullanıldığı cihazlar. Aynı şekilde telefonlarda, çiplerde, covid-19 sırasında hastalığı tespit edebilmek amacı ile kullanılan kitlerde nanoteknolojik olarak hazırlanan sensörler kullanıldı. Tarım, gıda işleme ve paketleme, gıda takviyeleri gibi birçok alanda nanoteknolojik gelişmelerin uygulanma şansı bulunmakta. Özellikle Amerika’da mısır üretiminde pestisitleri engellemek amacı ile uzaktan ilaçlamalarda sıklıkla kullanıldığını biliyoruz. Araba iç donanımı, araba dış donanımı alanlarında da nano teknolojik ürünler artık sıklıkla kullanılıyor. Cam sileceklerinin güneşe uzun süre maruz kaldığında kayıp yaşadığını biliyoruz. Bu alanda ne yapıldıysa da kauçuğun ömrü uzun süreli değil. Şimdilerde gökdelen dediğimiz uzun binalarda kullanılan ‘kendini temizleyen cam’ yönteminin uygulanması düşünülüyor. Aslında kendini temizleyen cam diye bir şey yok. Suyu yüzeyde tutmama, suyun akıp gitmesini sağlama özelliği kullanıldı nilüfer bitkisinin. Bu gelişme en çok tekstil alanında karşımıza çıkıyor son zamanlarda. Outdoor ürünler satan büyük spor mağazalarının ürünlerinde görmüşsünüzdür mutlaka. Ceketlerde, montlarda inanılmaz gelişmeler yaşandı. Bu ürünlerin pahalı olmasının nedeni de polyester dediğimiz polimerik malzeme ile bu ürünün birleştirilerek kaplama yapılması. Böylece su, üzerinden akıp gidiyor. Nano-dokuma denilen teknik de bu aslında.  Diğer bir değişle nano kumaş. Nanoteknolojik kumaş, süperhidrofobiklik (aşırı su direnci), koku ve nem giderme, artan esneklik ve mukavemet ve bakteri direnci gibi sıradan malzemelere avantajlı özellikler veren küçük parçacıklarla tasarlanmış tekstillerdir.

Ben nanoteknolojinin gelişiminin bizler tarafından en kolay anlaşılabilir örneğinin Görevimiz Tehlike filmleri olduğunu düşünüyorum. İlk filmde 3 boyutlu maske üretimi polimerik malzemelerin şekil verilerek dökümü ile elde edilirken, devamında bunun 3 boyutlu printer ile üretilmeye başlandığını görüyoruz. Nanoteknolojinin gelişimi ile birlikte malzeme alanında da inanılmaz gelişimlerin olduğunu görebiliyoruz.

Nanoteknoloji her alana sıçradı diyebiliriz. Hayatımızın çok içinde. Her alanda da hız kazanarak ilerledi.

Soru 2: Kıbrıs’ta nanoteknolojik ürünlerin kullanımına yönelik örnekler nelerdir? Sürdürülebilir ve yenilikçi uygulamalar olarak karşımıza çıkan bu yöntemler nerelerde kullanılmakta?

Prof. Dr. Doğa Kavaz:

Adamızda da teknoloji geliştiren çeşitli firmalar var. Özellikle soğutucu, paketleme gibi alanlarda sıklıkla kullanılıyor. Ancak biz ülke olarak bunun üretim kısmında değiliz henüz. Biz bunları dışarıdan getirterek adamızda uyguluyoruz.

Soru 3: UKÜ bu alanda ne gibi çalışmalar yapıyor ve bu alana eğilmek isteyen gençler için ne gibi imkanlar sağlıyor?

Prof. Dr. Doğa Kavaz:

2013 yılından bu yana UKÜ’deyim. Doçentlik ve profesörlüğümü de UKÜ’de aldım. UKÜ inanılmaz bir destek sağladı çünkü laboratuvarlarımız çok iyi. Aynı zamanda hem yurt içinde hem de yurt dışında çeşitli ortaklarla çalışmalar yapmamız konusunda bize destek olunuyor. Dış ortaklarımız bize sponsor oluyor.

Peki biz neler yapıyoruz? Kıbrıs’a nasıl bir katkımız var? Öncelikle nano boyuttaki malzemeleri, polimerik malzemeler kullanarak sentezledik. Biz polimerler kullanarak çeşitli malzemelerle nanoboyutları sentezledik ancak üniversitemizin sürdürülebilirlik politikası var biliyorsunuz. Bu, sürdürülebilirliğe destek ve yeşil çevre, bizim için çok önemli. Bundan 7-8 sene önce bu politikamıza destek olmak için başladığımız bir çalışmamız oldu. Bizler de bu şekilde yenilikçi bir yaklaşım olan Yeşil Kimya dediğimiz Yeşil Sentez yöntemini kullanarak nanopartiküller üretmek için biyolojik süreçlerden ve doğal kaynaklardan yararlanmamız gerektiğine karar verdik. Bu sayede de Kıbrıs’ın florasını keşfettik. Bu sürdürülebilirlikte bizim de katkımız olsun istedik ve bu alanda üniversitemize katkı sağladık. Öncelikle çevremizi keşfettik. Akdeniz ikliminin genel olarak aynı olduğunu düşünürdük. Bizim zeytinimiz nasıl olsa İspanya’da da var, Yunanistan’da da var, Fas’da da var gibi. Ancak araştırmalarda gördük ki Akdeniz iklimi aslında ülkeye, yani yerine de özgü ürün veriyor. Ürün aynı görünse de içerisinde bulunan aromatik bileşikler (alkoloidler, tanenler, organik asitler vb.) ülkemize özgü.

Nanopartiküllerin yeşil sentezinde indirgeyici ve stabilize edici maddeler olarak bitkiler, bunlardan elde edilen ekstraktlar kullanılır. Bu yöntem çevre dostu olması, maliyet etkinliği ve oda sıcaklığı koşullarında çalışabilmesiyle öne çıkmaktadır. Bu biyolojik ekstraktların doğal biyokimyasal yollarından yararlanılarak, metaller, metal oksitler ve kompozitler dahil olmak üzere çeşitli şekil, boyut ve bileşimlere sahip nanopartiküllerin sentezlenmesi mümkündür.

Özellikle el değmemiş, bakir kalmış olan yerlerde bulunan bir ağacın ürünü ile şehrin göbeğindeki bir ağacın ürününün nano boyuttaki parçacıkları bile birbirinden farklılık gösteriyor. Egzoz baskısı, çevre koşulları gibi etkenler nano boyuttaki parçacıkların üretimi etkiliyor. Kaliteyi düşürebiliyor ya da yükseltebiliyor. Örneğin Karpaz bölgesi veya Alevkayası gibi bakir bir alandan elde edilen örnek ile şehirdeki bir ağaçtan elde edilen örnek arasında kalite farkı oluyor. Henüz inşaat sektöründen veya çevresel faktörlerden kaynaklı zarara uğramamış olan bölgelerden elde edilen bitkisel ürünler daha kaliteli oluyor ve bu aynı zamanda sentezlediğimiz malzemelerin üretim miktarını da artıyor.

Elbette endemik bitkilerimizi ellemiyoruz. Onlar ile çalışma yapmıyoruz. Onları koruyoruz. Bizler daha fazla, Maki dediğimiz zeytin ağacı, defne, harnup gibi bitkiler ile çalışıyoruz.

En büyük Akdeniz makisi, zeytin ağacımız ile yola çıktık. Bunu kullanarak pek çok nano parçacık sentezledik. Gümüş, çeşitli yüzeyler için antimikrobiyal ürünler gibi. Daha sonra yine üniversitemizin yurt dışı programları ile Suudi Arabistan’daki King Fahd University of Petreleum and Minerals üniversitesiyle iş birliği içerisinde, metalik yüzeylerin korozyona karşı kullanılan titanyumun üretimini Kıbrıs’ın zeytin ağacının ektraktini biyolojik ürün olarak kullanarak nanoparçaçıkların sentezini gerçekleştirdik. Bu bizim için bir başlangıç oldu. Titanyum oksit dediğimiz malzememizi çeşitli metal yüzeylerde denedik. Bildiğimiz teflon bir malzemenin biyobozulmasını yavaşlatan bir ürün. Teflon bizim çok tasvip etmediğimiz bir malzeme. Biz nanoteknoloji sayesinde bunu daha güçlü hale getirerek granite yaklaştırdık. Bu yüzeyin özellikle uzun ömürlü bir malzeme olduğunu ortaya koymuş olduk.

Birinci patentimizi aldık, şu anda ikinci safhadayız. Sprey. Çünkü biz plaka plaka denedik ancak şu an aerosol dediğimiz sprey ürünlerine dönüştürüp özellikle biyomedikal uygulamaya konumlandık. Ameliyat masalarında, metal yüzeylerde denedik. Teknolojik yüzeyler, mutfak eşyaları gibi ürünlerin yüzey temizliğine yöneldik.

Peki üretim süreci nasıl oluyor? Her şeyin yaprağını kullanıyoruz. Laboratuvarlarımızda yapraktan metanolik, etanolik özüt elde ediyoruz. Ardından da çeşitli malzemeler kullanarak, örneğin gümüş yapacaksak gümüş nitrat, titanyum olacaksa titanyum klorur kimyasal malzeme çıktımızı elde ediyoruz. Bitki ekstraktının (özünün) kullanımı ile kimyasalın sentezlenmesine de yeşil sentez adı veriliyor.

Bu çalışmaların tamamında biyomedikal, biyomühendislik ve çevre mühendisliği  alanındaki öğrencilerimiz yer alıyor. Tüm üretimimizi burada yapabiliyoruz. Teknik olarak karakterizasyon dediğimiz, yani bir ürünün nano boyutta olduğunu doğrulayacak görüntüleme ve diğer alanındaki ekipmanlarımızla üniversitemiz bize inanılmaz bir altyapı sunmaktadır. Ayrıca fakültelerimiz arasında işbirliği yapıyoruz.