Doğal Nanomalzemeler Her Yerde

Nanoteknoloji giderek hayatımızda yer bulan bir teknoloji haline gelmeye başladı. Günlük yaşantımızda nanoteknoloji ürünlerini nanomalzemeler, nanoparçacıklar şeklinde görmekteyiz. Peki, yaşantımıza girmek üzere olan nanomalzemeleri nasıl tanımlamalıyız? Her karşımıza çıkan ürün gerçekten de nanoteknolojik bir ürün mü? Nasıl bilebiliriz ki bir ürünün nanoteknolojik bir süreçten geçtiğini? O ürünü üreten şirketin gerçekten nanoteknolojik bir ürünü satışa sunduğunu belirlemek ya da sınıflandırmak için belirli tanımlamaların ve bu tanımlamaların temelinde yasaların olması gerekir. Özellikle insan sağlığını etkileyecek ürünlerde bu yasalara uyulup uyulmadığının sıkı denetimleri yapılmalı.

Son zamanlarda nanomalzemelerin özellikle de toksikoloji çalışmaları ile insan sağlığına ve çevreye olan etkisi incelenmekte. Geçtiğimiz ay yayınladığım, “Nanomalzemeler Üzerine Yapılan Araştırmaların 10 Yılı” isimli çalışmada nanomalzemelerin toksik etkileri ile ilgili çalışmalara değinmiştim. Yayınladığım bu çalışmada nanomalzemeler için henüz insan sağlığına olumsuz etkiye sahip olduğuna dair bir bulguya rastlanmadığını belirtmiştim. Ancak bundan sonra da böyle olacağına dair bir yargıya da varamayız. Öte yandan, bu tür oldukça küçük boyutlardaki malzemelerin, ürünlerin kullanımında her zaman özel bir risk bulunduğunu unutmamak gerekir.

Sağlığımız ve çevremiz için sadece risk potansiyeline sahip olduğu görülse de nanomalzemelerin tanımlanmasına ihtiyacımız var. Üstelik yüzyıllardır nanomalzemelerin arasında yaşadığımız düşünülürse… Kasım 2011’de, Avrupa Komisyonu nanomalzemenin sadece parçacık büyüklüğüne göre tanımlanmasını tavsiye etmişti. Bu seçimin gerekçesi ise riskleri veya özellikleri tarafından konumlanmış nanoboyutlu bir malzemenin oluşturduğu riskleri ve özelliklerin üreticiler tarafından belirlenemeyeceğidir. Bir nanomalzemenin doğal olup olmadığı, tesadüfen üretilip üretilmediği veya bir nanomalzemenin üretimine yönelik açık bir niyet olup olmaksızın bir üretim sürecinin olup olmadığına bağlı olarak bir farklılık yoktur. Bu farklılığın olmamasından kaynaklanarak nanomalzemelerin parçacık boyutuna göre tanımlanması şeklinde Avrupa Komisyonu tavsiyede bulunmuştu. Neticede çok sayıda doğal nanomalzeme vardır ve onlar üretilenlere benzer özellikler gösterebilirler.

ACS Nano dergisinin 22 Kasım 2011 sayısındaki Mark R. Wiesner ile Michael F. Hochella ve onların çalışma arkadaşlarıyla yaptıkları çalışmalarını yayınladıkları yayında, nanomalzemelerin doğal ya da insan eliyle olan tüm kaynaklarının belirlenmesinin insan sağlığı ve çevre üzerine olan olası etkilerinin değerlendirilmesinde önemli olduğunu belirtmişler. Buna rağmen yaptıkları esas vurgu, nanometre büyüklüğündeki malzemelerin aslında çok öncelerden beri bizim çevremizin bir parçası olduklarını nanoteknoloji alanındaki çalışmalar sayesinde öğrendiğimiz üzerine. Doğal nanomalzemelerin varlığı biz onları yapay olarak keşfetmeden önce bile söz konusuydu ve yapılan çalışmalar bizi böyle bir gerçeğe götürdü.

Doğal olarak var olan nanomalzemeler doğada (fullerenler ve grafen hatta uzayda keşfedildi) her yerde bulunabilir ve sadece ölçüm aygıtlarındaki son gelişmeler ile araştırmacılar nanomalzemelerin yapısal ve kimyasal çeşitlerini geniş bir aralıkta sınıflandırma ve karakterizasyonuna başladılar.

Nanoparçacık reaktivitesi hakkında sorunlu geleneksel düşünce üzerine Hutchinson ve arkadaşlarının çalışmalarından son bulgular yeni nanoparçacıkların üretiminin malzemenin esas özelliğinin büyüklüğüne bağlı olmadığını gösterir. Gümüş ve bakır nanoparçacıkların insan yapımı nesnelerden kendiliğinden üretildiği keşfi, insanların bu tür nanomalzemeler ile uzun süredir doğrudan temasta olduğunu ve makroölçek nesnelerin çevredeki olası nanoparçacıkların bir potansiyel kaynağı olduğunu gösterdi.

Bu çalışma bazı durumlarda olduğu gibi, araştırmacılar tarafından hemen hemen aynı şekilde tasarlanan nanomalzemelerin ya çözeltideki iyonlardan ya da nano olmayan büyük nesnelerden doğada kendiliğinden oluşabildiğini gösterdi.

Nanomalzeme toksitesi ve potansiyel riskleri üzerine araştırmaların tümünde tasarlanan nanoparçacıklar, bu alana başka bir boyut ekleyen çevredeki nanoparçacıkların dinamik doğası üzerine odaklanan nanomalzemeleri içermektedir.

Doğal olarak var olan nanomalzemeler sürekli kendi içinde şekillenir ve kıta toprakları, yer altı ve yüzey suları, okyanuslar ve atmosfer boyunca dağılır. Hochella’ya göre, araştırmacılar toprakların Dünya üzerindeki nanomalzemelerin en üretken jeneratörleri olduğunu ve okyanusların da böyle malzemelerin en geniş toplu rezervuarını sağladıklarını tahmin ediyorlar.

Yapılan bu çalışmalar sonucunda araştırmacılar tüm nanoparçacıkların değişik kimyasallar ve başka faktörler (ultraviyole ışık, redoks tepkimeleri, biyodönüşümler gibi) ile etkileşimleri sayesinde çarpıcı ve karmaşık dönüşümleri geçireceği ve bunun sonucunda çevreye salınacakları bulgusuna ulaştılar. Bu tür dönüşümler nanoparçacıkların toksite etkisi ile karşımıza tekrar çıkacağını gösteriyor.

Bu konulardaki temel araştırmalar çözünmüş metallerden ileri gelen nanomalzeme üretimini, makroskobik nesnelerden ileri gelen nanoparçacık oluşumunu açıklamaya yönelik dengeleme modelleri uyarlamak için gereklidir ve bu çalışmalar ayrıca nanomalzemeleri nasıl tasarlanacağı konusundaki anlayışımızı geliştirmek için de gereklidir.

Gökhan Atmaca | http://twitter.com/kuarkatmaca
Nanoscale Devices and Carrier Transport Group – Kuark Moleküler NanoBilim Araştırma Grubu

Kaynaklar:

1. http://www.nanowerk.com/spotlight/spotid=23516.php
2. http://www.kuark.org/2011/12/nanomalzemeler-uzerine-yapilan-arastirmalarin-10-yili/

*Bu çalışma, Kuark Bilim Topluluğu Fizik Çalışma Grubu ve Kuark Moleküler NanoBilim Araştırma Grubu faaliyetleri kapsamında hazırlanmıştır.