BOR NİTRÜR VE TÜREVLERİNİN BİYOMEDİKAL ALANDA UYGULAMALARI

Abstract

Bor nitrür (BN), eşit sayıda bor ve nitrojen atomundan oluşan kovalent bir katıdır. Sergilediği olağanüstü özellikler sayesinde oldukça dikkat çekmiş ve çığır açacak yeni uygulamalar için beklentileri artırmıştır. Yapısal olarak karbon sistemine benzeyen BN'ler dört farklı poli kiristal formda bulunur: grafit benzeri altıgen BN (h-BN), eşkenar dörtgen (r-BN), elmas benzeri kübik BN (c-BN) ve wurtzite BN (w-BN) (1-3). Özellikle h-BN, iki boyutlu (2D) katmanlı yapı sunan standart koşullar altında en kararlı BN fazıdır. Bor atomları için sp2 hibridizasyonu gözlemlenir ve B-N-B veya N-B-N arasında beklenen bağ açısı 120˚ olup, grafit gibi mükemmel bir altıgen halka bağ ağı oluştururken, 2D katmanlar zayıf van der Waals kuvvetleri tarafından bir arada tutulur (2,4,5). BN nanomalzemeleri, nanoküreler, nanotüpler (BNNT), nanolifler, nanofulleren (BNFL), kuantumdot (BNQD) nanoşeritler (BNNR), ince filmler ve nanolevhalar (BNNS) gibi tüm morfolojik şekillerde bulunabilir (Şekil 1) (6,7).İlgi çekici kimyasal, fiziksel ve biyolojik özelliklerinden dolayı bor nitrür, bilimsel ve teknolojik topluluklar tarafından büyük ilgi görmüştür (4). BN malzemeleriyle ilgili yayınların sayısı son on yılda çarpıcı bir biçimde arttmıştır (bkz. Şekil 2a). Şekil 2b, 2019'daki BN materyallerinin yayın durumunu göstermektedir: yaklaşık %50'si nanomalzemelerle ilgilidir ve hem BNNT'ler hem de BNNS'ler üzerine yapılan araştırmalar yaklaşık %20'sini oluşturmaktadır. Bu raporlara göre BN sistemleri optoelektronik cihazlar (1,8,9), kuantum yayıcılar (1,10,11), yarı iletkenler (1,12), enerji depolama (1,13), termal iletkenler (1,14), kozmetik ürünler (1,15), su temizleme (1,16,17), fotokatalitik (1,18) ve ayrıca biyomedikal bilimi (1,19) vb. üzerine yapılan çalışmalar ile ilgili verileri içermektedir (1).Bu bölümde, odak noktasının in vivo ve in vitro olduğu, bor nitrürün kedisi, türevleri, bir kaplama malzemesi veya kompozit halinin biyouyumluluğu ve anti-bakteriyel özelliklerinden dolayı biyomedikal uygulamalarda kullanılabilme potansiyelleri araştırılıyor. Bor nitrür, ilaç dağıtımı, görüntüleme ve hücre stimülasyonu gibi tıbbi alanlarda bazı uygulamalar için yeni bir kapı açacaktır (20). Ayrıca, BN nanoparçacıkları van der Waals, hidrofilik, hidrofobik, hidrojen bağı ve π-π etkileşimleri gibi moleküller arası etkileşimlerin yanı sıra kovalent olmayan etkileşimler ile işlevselleştirilebilmesi sayesinde, konakçı sistemlere güçlü bir şekilde bağlanır (4,21). Moleküllerin sahip olduğu bu fiziksel etkileşimlerin (konjuge, yüzey aktif maddeler vb.) avantajlarını kullanarak kontrollü fizikokimyasal özellikleri ile farklı ortamlara homojen bir şekilde dağılırlar (4, 22). Literatürde, selüloz filmler veya lifler (4,23,24), kitosan (4,25), polietilenimin aşılanmış nanoşerit (mikro RNA'nın tanınması için) (4,26), vinil asetat kopolimeri (4,22), oktadesilamin (4,27), glukoz oksidaz biyoalgılama (4,28), poli (etilen glikol) (4,29), DNA (4,30) ve metalik nanopartiküller gibi farklı nanoparçacıkları içeren kovalent ve kovalent olmayan çeşitli işlevselleştirme metodolojileri sunulmuştur (4). Bu bileşiklerin başarısı ve performansı için en önemli konu, her türlü inorganik veya biyolojik sistem için en uygun işlevselleştirme sürecinin (biyo-nanomühendislik) seçimidir (4). Fiziksel-kimyasal modifikasyonlar ve uygulamaları için en önemli adım, nanokompleksin kimyasal olarak kararlı, iyi dağılmış ve ilgili biyolojik ortamla uyumlu olmasıdır. Böylece tanı ve tedavi amaçlı ekolojik paketleme, biyo-robotlar, tümör belirteçleri gibi biyoteknoloji ve biyomedikal alanlarda gelişmiş uygulamalara sahip akıllı nano sistemler üretilebilmektedir (4). Bu bölümde, bor nitrürün işlevselleştirilmesinin ana yöntemleri, bunların biyoteknoloji ve nanotıp alanındaki gelişmeleri ve potansiyel uygulamaları hakkında kısa bir rapor sunuyoruz.