Biyofotonik, biyoloji ve fotonik bilim dallarının bir kombinasyonudur. Bilimsel ve teknolojik gelişmelerin ilerlemesi ile Fizik bilimi, ışığın kuantum parçalarını yani fotonları kavrayabilmesi neticesinde ve bu durumun teknolojiye dönüştürülmesi sayesinde fotonik doğmuştur. Bugünün elektronları yarının fotonları ile bilgi teknolojileri alanında büyük bir çığır açması bekleniyor gelecekte fotonik biliminin.
Copyright.SPIE
Biyofotonik ise fotonların çok küçük yapıda olması ve biyolojik yapıların en küçük formlarından biri olan hücrelerin içerisinde gerekli veri iletişimini sağlayabilecek yapılar olması sebebiyle günümüzde var olan ve gelişen bir bilim alanıdır. Başka bir deyişle; Biyofotonik, biyolojik malzemeleri görüntülemek, dedekte etmek (algılamak) ve manipüle etmek amacıyla ışığı yani foton parçacıklarını toplayan/hasat eden ve üreten bir bilim dalıdır. Biyofotonik canlı organizmalardaki dokuların ve hücrelerin iç işleyişini anlamak için ışığı ve ışınım enrejisinin diğer formlarını kullanan gelişen bir bilimsel araştırma alanıdır. Bu yaklaşım araştırmacılara daha önce mümkün olmayan yollarla canlı dokuları görme, ölçme, analiz ve manipüle etme imkânı sağlamaktadır.
Copyright.ElectroOptics
Biyofotonik, moleküler mekanizmalar, proteinlerin fonksiyonları, DNA ve diğer önemli moleküller için araştırılması ve çalışılması için Biyoloji biliminde kullanılır. Tıpta ise vücut için non-invasive (girişimsel olmayan) olan bir yolla hastalıkların tedavisi, teşhisi ve hastalık nedenlerin tespiti için makro (büyük ölçek) ve mikro (çok küçük ölçek) organizma seviyesinde kan ve doku çalışmasında kullanılır.
Biyoloji ve Tıp’ta biyofotoniğin örnekleri:
- Görülmemiş çözünürlüklerde dokuların ve tek moleküllerin ölçülmesine izin veren yeni laser mikroskopları
- Cerrahi önemli uygulamalar ve etiketli önemli proteinlerde kaynak dokular amacıyla kullanılabilen yeni ışıklar aktif olan kimyasallar
- Moleküler dinamiği ve yapısına erişim sağlayan geniş ayarlanabilir ultrahızlı laser kaynakları
- Dokuların ve organların görüntülenmesine olanak tanıyan optik eşuyumlu tomografi (optical coherence tomography)
Biyofotonik, biyomoleküler olarak emisyon, bulma, absorpsiyon, kırılma, modifikasyon ile hücreler, dokular, organizmalar ve biyomoleküler malzemelerin incelenmesi için önemlidir. Uygulama alanları arasında Tıp, yaşam bilimi, Biyoloji, tarım ve çevre bilimleri gibi bilim dalları yer almaktadır.
Uygulama Alanları
Kuantum üst üste gelmenin organizmalara nasıl uygulandığını gösteren bir çizim. Source: studyofbiophotonics.yolasite.com
Mikroskoplarda, confocal mikroskopların, fluorescence mikroskopların ve iç yansılı fluorescence mikroskopların geliştirilmesinde biyofotonik bilimsel alanı büyük katkıda bulunmuştur. Görüntülü mikroskopik modellerde optik cımbız ve mikro laser bıçakların kullanımı biyofotonik alanın uygulamaları arasındadır.
Laserler biyofotonik biliminde önemli rol oynarlar. Güçlü enerji yoğunlukları, geniş spektrumda uygulama alanlarına sahip olmaları, yüksek odaklanma, en iyi çözünürlük gibi özelliklere sahip olmalarından dolayı biyofotonikteki uygulamalarında laserler eşsiz bir yere sahiptirler. Işık kaynakları olarak yer alan laserler arasında gaz laserleri, diyot laserler, katı-hal laserler, fiber laserler, ultrahızlı laserler ve TeraHertz kaynaklar yer almaktadır. Diğer taraftan ışık yayan diyotlar (LEDler) da ışık kaynakları arasındadır.
Kalorama Information bilim pazarı araştırma şirketine göre Biyofotonik pazarı yıllık %31 oranında büyüme ile 2016 yılında 133 milyar dolarlık bir ekonomik pazar haline dönüşecek. Bu da oldukça büyük bir rakam ve bu bilim alanın ne kadar önemli olduğunun da bir göstergesidir. Kalp hastalıkları, kalp krizi gibi hastalıkların tedavisinde önemli bir yeri olması beklenen biyofotonik bilimi protein ve gen tabanlı bilimlerde, ilaçlarda, yaşam bilimlerinde, adli tıpta, gıda bilimlerinde ve tarımda çığır açıcı yeni gelişmelerin ve keşiflerin, buluşların olmasında ön ayak olacaktır, ve olmaya başlamıştır.
Hazırlayan: Gökhan Atmaca / http://facebook.com/anadoluca | http://twitter.com/kuarkatmaca / Tarih: 07.06.08
Gazi Üni. NanoScale Devices and Carrier Transport Group | Kuark Moleküler NanoBilim Araştırma
Kaynaklar:
- http://photonicssociety.org/newsletters/apr04/biophoto.html
- http://en.wikipedia.org/wiki/Biophotonics
- http://www.electrooptics.com/features/feature.php?feature_id=103
