Son yıllarda, biyobot teknolojisinin ilerlemesi, yaşayan organizmaların içinde ve çevresinde çeşitli görevlerin gerçekleştirilmesi için eşi benzeri görülmemiş fırsatları beraberinde getirmiştir. Biyobotlar, karmaşık mikroskobik robotik sistemleri temsil etmekte ve sofistike genetik mühendislik veya biyomühendislik yöntemleri kullanarak dikkatlice tasarlanmış sentetik biyolojik yapıları sunmaktadır. Bu yapıdaki bileşen hücreler, son derece özelleştirilmiş fonksiyonları gerçekleştirmek üzere karmaşık bir şekilde programlanmış ve değiştirilmiştir. Biyobotlar özellikle tıp, biyomedikal ve çevre bilimleri alanlarında uygulamalarına odaklanarak detaylı bir şekilde tasarlanmıştır. Bu uygulamalar; ilaç teslimatı, medikal görüntüleme, doku onarımı ve çevresel iyileştirme gibi bir yelpazeyi kapsamakta ve geleneksel robotik sistemlere göre benzersiz avantajlar sunmaktadır. Ek olarak; sistemlerin infinitesimal ölçeğe sahip olması ve biyolojik sistemlerle sorunsuz entegrasyon kurabilmesi performans verimliliği açısından üstünlük sağlamaktadır. Bu doğal özellikler, biyobotlar için gelecekte çeşitli potansiyel öncü uygulamalar olarak olumlu bir perspektif sunmaktadır.
Gümüşkaya ve arkadaşları, özel olarak tasarlanmış sentetik Anthrobot olarak adlandırdıkları biyobotları, hava yolu hücrelerinden elde edilen özelleştirilebilir hücreler olarak geliştirmişlerdir. Anthrobotlar’ın morfolojik çeşitliliği ve hareket yetenekleri üzerine kapsamlı araştırmaları, bu biyobotların hasar görmüş dokuların onarımında potansiyel rolünü gösteren önemli bulgular sunmaktadır. Anthrobot üretimi için kullanılan protokol hızlı, düşük çaba gerektiren ve potansiyel olarak yüksek verimlilik sunan bir jel tabanlı matrisi içermektedir. Matris viskozitesi ve hücre ekim yoğunluğu gibi çeşitli parametrelerin morfolojik özellikleri kontrol etme üzerindeki etkileri titizlikle incelenmiştir. Zaman içinde Anthrobot hareketliliğinin dinamikleri üzerine yapılan araştırmalar, siliya maruz kalan morfolojik bir düzenleme olayının, hareketlilikte drastik değişikliklere neden olan önemli bir faktör olduğunu ortaya koymaktadır; bu da Anthrobotlar’ın hareketinin siliya tarafından yönlendirildiğini doğrulamaktadır.
Anthrobotlar’ın morfolojik çeşitliliği, üç ana morfotip olarak kategorize edilmiştir: Tip 1, Tip 2 ve Tip 3. Bu morfotipler, hem boyutta hem de şekil düzeninde belirgin farklılıklar sergilemektedir. Analizler, bu morfotipler arasındaki ayırt edici morfolojik indekslerin, bir gelişim karar ağacında grafiksel olarak temsil edilebileceğini öne sürmektedir. Özellikle, boyut ve şekil düzenliliğinin, morfotipler arasındaki en önemli ayırt edici faktörler olarak ortaya çıktığını göstermektedir.
Anthrobotlar’ın farklı hareket türleri ile morfotipler arasında güçlü bir korelasyon gözlemlenmektedir. Hareketsiz, lineer ve dairesel hareket eden Anthrobotlar, morfotiplerle tutarlı bir dağılım sergilemektedir. Bu, Anthrobotlar’ın morfotiplerine bağlı olarak belirli hareket modlarına eğilim gösterdiğini ve bu sayede belirli görevler için özel olarak tasarlanmış Anthrobotlar’ın tasarımını ve programlanmasını kolaylaştırdığını düşündürmektedir.
Gözlemler, Anthrobot sentetik yapılarının in vitro canlı nöronal monolayer çiziklerinde etkili bir şekilde hareket edebildiğini göstermektedir. İnsan nöronlarından elde edilen 2D konfluent tabakalarda gerçekleştirilen bu deneyler, Anthrobotlar’ın hasar görmüş canlı dokularda etkili bir şekilde hareket edebildiğini göstermektedir. Rotasyon eğilimi ve hız gibi faktörlere yönelik yapılan bir analiz, rotasyon eğilimine sahip veya daha yüksek hızlara sahip Anthrobotlar’ın çizik arayüzünün daha yüksek bir yüzdesini geçtiklerini gösterir, bu da benzersiz koordinat kapsamının daha yüksek bir derecesini işaret etmektedir.
Anthrobotlar’ın etkilerini daha fazla keşfetmek için, canlı dokularda boşluk kapatma işlemini incelemek üzere superbot montajları oluşturulmuştur. Bu montajlar, hasar görmüş dokuların iki tarafını birleştirmek üzere çiziklere yerleştirildiğinde, çizik bölgesinde belirgin bir kapanma oluşturmaktadır. Gözlemler, superbot’ların varlığının, çevresindeki çizik alanına kıyasla belirgin bir yoğunluk profili ile bir boşluk kapanması yarattığını göstermektedir. Böylece Anthrobotlar’ın hasar görmüş dokuların onarımında potansiyel bir rolü olabileceği düşünülmüştür.
Anthrobotlar, biyomedikal ve biyomühendislik alanlarında sayısız potansiyel uygulamanın sembolü olan sentetik biyobot teknolojisinin bir örneklemesidir. Anthrobotlar tarafından vurgulanan morfolojik çeşitlilik, doğuştan gelen uyarlanabilirlik ve belirli görevlere özelleştirilebilirlik anlamına gelmektedir. Bu nedenle, geleceği hayal ettiğimizde, Anthrobotlar, hastalıklı dokuların iyileştirilmesinde, ilaç tesliminde ve biyomedikal alanında çeşitli diğer uygulamalarda kilit bir rol oynamaya hazır durumdadır.
Yazar: Zehra Nur Koyuncu
Editör: Elif Duymaz
Referans: Gumuskaya, G., Srivastava, P., Cooper, B. G., Lesser, H., Semegran, B., Garnier, S., & Levin, M. (2023). Motile Living Biobots Self-Construct from Adult Human Somatic Progenitor Seed Cells.Advanced science (Weinheim, Baden-Wurttemberg, Germany), e2303575. Advance online publication. https://doi.org/10.1002/advs.202303575
-Bioinforange Bilimsel Haber Servisi-
Haber Yazıları, 20> Etki Faktörlü Q1 dergilerinde yayınlanan (listesi için tıklayınız) bilimsel araştırmaların ekip arkadaşlarımız tarafından incelenip derlenmesi ile hazırlanmaktadır.
2017 yılında TÜBİTAK Lise Öğrencileri Araştırma Projeleri Yarışması’nda bölge ikinciliği kazandım. Şuan Orta Doğu Teknik Üniversitesinde biyoloji bölümünde okumaktayım. 2022 temmuz ayında Uludağ Üniversitesi Tıbbi Farmakoloji Ana Bilim Dalı’nda Nörobilim alanında gönüllü stajyerlik yaptım. İlgi alanlarım; viroloji, immünoloji, nöroloji ve nöroimmünolojidir.