Harvard Tıp Fakültesi ve Harvard-MIT Sağlık Bilimleri ve Teknoloji Enstitüsü’deki laboratuvarında nano ve mikro teknolojiler üzerine çalışan Asistan Profesör Utkan Demirci’nin geliştirdiği ucuz, taşınabilir, herkesçe kolaylıkla uygulanabilecek testler, önümüzdeki yıllarda marketlerde yerini alacak. Demirci’nin geliştirdiği cihazlarla sperm kalitesi ve sayısı yarım saat içinde, HIV/AIDS ise birkaç dakikada teşhis edilebilecek, hastaların virüs yükü ölçülebilecek.

Üniversite giriş sınavında ilk 100’e girerek Boğaziçi Üniversitesi Elektrik-Elektronik Fakültesi’ni kazanan Utkan Demirci, 1 yıl okuduktan sonra Milli Eğitim Bakanlığı bursuyla Amerika Birleşik Devletlerinde (ABD) bulunan Michigan Üniversitesi’ne kabul edildi. Lisans eğitimini derece ile tamamlayan Demirci, yüksek lisansını yaptığı Stanford Üniversitesi’nde doktorasını da aldı.

Türk bilim adamından büyük buluşlar

Demirci, 2006 yılında AIDS hastalığının parmaktan alınan kanla birkaç dakika içinde teşhisine yönelik geliştirdiği 10 centlik tek kullanımda atılabilir ‘Biyonano Çip’ ile dikkat çekti. Bu çalışmasıyla, Massachussetts Institute of Technology-Technology Review Magazine tarafından biyoteknoloji alanında dünyayı değiştirecek olan ilk 35 bilim adamı arasında gösterilen Demirci, bir yıl sonra aynı proje ile TÜBİTAK, TTGV ve TÜSİAD tarafından her yıl başarılı bilim adamlarına verilen Teknoloji Ödüllerinden “Nanoteknoloji, Biyoteknoloji ve Nanobiyoteknoloji Onur Ödülü”ne layık görüldü.

Mühendislik eğitimini nano ve mikro teknolojilere yönlendiren ve özellikle global sağlık sorunlarının erken teşhisi üzerine çalışan 34 yaşındaki Asistan Profesör Demirci, çalışmalarını Harvard Tıp Fakültesi Bigham Kadın Hastanesi ve Harvard-MIT Sağlık Bilimleri ve Teknoloji Enstitüsü’nde kurulan kendi laboratuvarında, 40 kişilik ekibiyle sürdürüyor.

Geliştirdiği nanoçiplerin, hiç teknik eğitim almamış kişilerin bile kolayca kullanabileceği şekilde, taşınabilir, pille çalışır, tek kullanımlık olmasına dikkat eden Demirci, ürünlerin birkaç doların altında bir maliyetle hastalara ulaşmasını amaçlıyor.

Virüs yükünü tespit edebilecek

Demirci, 2006 yılında HIV/AIDS için geliştirdiği ve hastalığı birkaç dakika içinde test edebilen biyoçipi daha da geliştirerek hastanın virüs yükünü de tespit edebilir hale getirdi. Yaklaşık 4 yıldır üzerinde çalıştığı biyoçipi geçen yıl Tanzanya’da 115 hasta üzerinde deneyen Demirci’nin elde ettiği sonuçlar bilimsel olarak yayımlandı.

Dünyadaki 30 milyonun üzerinde HIV’li hasta için 2006 yılında geliştirdiği, hastalığın parmaktan alınan kanla birkaç dakika içinde teşhisine yönelik bir liralık test cihazını geliştiren Demirci, aynı testle hastanın bağışıklık sistemini gözetlerken, virüs yükünü de tespit edebilir hale getirdi.

Demirci, daha önce masa büyüklüğünde aletlerle yapılan testlerle ilgili şunları söyledi:

“Dağın başındaki hasta insanlara da bunları ulaştırmak gerekiyordu. Afrika’da milyonlarca insan günlük 1 doların altında gelirle yaşıyor. Biz Tanzanya’da nanoçipin kolay çalışabilir olduğunu gösterdik. Bununla birlikte HIV hastalarında CD4 hücrelerinin sayısı düştüğü zaman bağışıklık sistemi görev yapamıyor. HIV’den olmasa da belki bir soğuk algınlığından ölüyorlar. O yüzden bağışıklık sistemini devamlı gözlemlemek lazım.

Başka bir probleme daha dikkati çektik. Sadece bağışıklık seviyesini değil hastanın kanında ne kadar virüs olduğunu da bilmek gerekiyor. Buna virüs yükü diyorlar. Virüs yükü daha pahalı bir test. 200 dolarlık bir test ve sonuç almak 6 saatle – 2 gün arasında sürüyor. Biz aynı benzer fikirleri kullanarak parmak ucundan alacağımız bir damla kanla acaba birkaç dakika içinde hastanın virüs yükünü söyleyebilir miyiz diye bakıyoruz. Virüs yükü hastalığın anneden çocuğa geçişinde çok önemli. Hamile kadınlarda virüs yükünü düşük tutmak önemli. Özellikle yoğunlaştığımız alan HIV’de virüs yükünü bulmak.

‘Biz bunu masa büyüklüğünde koskocaman bir aletle değil de daha kolay şekilde cebimizde taşıyabileceğimiz aletlerle yapabilir miyiz’ diye yola çıktık. 4 senedir çalışmalar devam ediyor. En son küçük taşınabilir bir portatif yaptık. Öyle bir hale getirdik ki küçük cep telefonunun kamerası ve geliştirdiğimiz mikroçip ile laboratuvar test sonucu almanız mümkün.

Sonucu diğer aletlerin altın standardı ile karşılaştırdık, sonuçları yan yana koyduk. Sonuçlar, toplaması gereken datayı gösteriyor.”

Erkek kısırlığı için umut veren gelişme

Demirci’nin nano teknolojiyle geliştirdiği çiplerin başka sağlık uygulamaları da var. Bu çipleri kullanarak sperm sayısı, hızı, kalitesi 30 dakikada öğrenilebiliyor. Evde uygulanabilen basit düzeneği anlatan Demirci şu bilgileri verdi:

“Erkek kısırlığında problemlerin bir kısmı sperm sayısının azlığından kaynaklanıyor. Hastanelerde sperm sayısı ölçen aletler var. Bunlar da embriyojistin yapacağı çalışmalar. Biz geliştirdiğimiz çipte mikrokanallara spermleri koyup, sayısını, hızını, kalitesini hızlı şekilde tespit ediyoruz. Bir insandan aldığımız küçük bir sperm örneğinde sperminin yüzde kaçı kaliteli, yüzde kaçı kalitesiz, ölü ya da sperm konsantrasyonu yüksek mi az mı bunları kolayca söyleyebilen ve hızlı sonuç verebilecek aletler geliştirdik. Bizim yaptığımız teknolojiler çok küçük boyutta çalışabildiği için çok az spermi bile ayrıştırabiliyoruz. Oligospermik denilen sperm sayısının düşük olduğu durumlarda, özelikle o kadar kötü sperm arasından iyi olan bir iki taneyi almak için damlacık testleri var. Orada iyi spermi seçmek de, teknisyenin yeteneğine kalmış bir şey. Bizim testimizde teknisyenin işini kolaylaştıracak şekilde kaliteli spermin yüzerek kötü spermlerden ayrılmasını sağlıyor. İyi spermler çok az sayıda bile olsalar yüzerek diğerlerinden ayrışabiliyorlar.

Hastanın 100 spermi varsa ve 10 tanesi yüzebiliyorsa, bunu büyük hacimlerde ayrıştırmaya kalktığınız zaman iyi spermleri almak mümkün olmuyor. Biz mikroçip ve kamera kullanıyoruz. Spermi mikroçipin başına koyuyoruz, spermler iyiyse yüzüyorlar. İyi spermler mikroçipteki kanalda hızlı iyi gidiyorlar. Yarım saat sonra baktığımızda tüm iyi spermler kanalın sonunda oluyor. Onları oradan çekiyoruz. Mikroçipin altındaki kamera ile hem spermi gözlemlemiş, hem karakterize etmiş, hem de kaliteli spermi ayrıştırmış oluyoruz.”