Biyomühendislik

Biyomühendislik, tıp ve biyoloji alanlarına mühendislik yaklaşımı getiren multidisipliner bir mühendisliktir. Canlı sistemleri merkezine alan bu mühendislikte amaç, canlının hayatını tehdit edecek her türlü problemi çözmek ve canlının gelişimini sağlayacak tüm imkanı değerlendirmektir. Kimya, ziraat, elektrik-elektronik ve makine gibi diğer mühendislik yaklaşımlarını canlı sistemlerin ihtiyaçlarına göre yeniden yorumlayan biyomühendislik, çalışma alanı olarak çok geniş bir yelpazeye sahiptir. İnsan ve diğer canlıların genomları üzerine yapılan çalışmalar, hastalıklara karşı geliştirilen tedaviler, aşılar ve ilaçlar, tasarlanıp üretilen yapay organlar, çipler, tıbbi cihazlar ve biyoteknoloji alanındaki daha birçok çalışma başta olmak üzere, canlı ve canlıyı ilgilendiren her türlü sorunla ilgilenmektedir.

Tarihçe

Biyomühendisliğin ortaya çıkışı 20. yüzyılın ortalarına dayanır. İkinci Dünya Savaşı sonrasında sıfırdan oluşmuş tek mühendislik disiplini olması ve gelişiminin günümüze bu denli yakınlığı dolayısıyla barındırdığı çok sayıda çalışmaya, gerçekleştirilen binlerce deneye ve keşfedilen yüzlerce şeye rağmen, yeni, dinamik ve gelecek vadeden bir alan olarak kabul edilir. 1940'lardan 1960'lara kadar olan ilk süreçte; önce böbrek diyalizi için yapılan çalışmalar, ardından ilk yapay kalp kapakçığının geliştirilmesi ve implantasyonu, kalp-akciğer makinesi destekli ilk başarılı insan kalp ameliyatının gerçekleştirilmesi ve ilk harici kalp pilinin kullanılmasıyla biyomühendisliğin temelleri atılmış oldu. Bu uygulamalardan sonra ilk kez Virginia Üniversitesi, Case Western Reserve Üniversitesi, Johns Hopkins Üniversitesi ve Duke Üniversitesi'nde Biyomedikal Mühendisliği bölümleri kuruldu. Tüm bu gelişmeler olurken aynı zamanda hücre kültürü ve laboratuvarda hücre yetiştirilmesine olan yetkinliğin artması ve 1953 yılında Rosalind Franklin'in deneysel verilerinden hareketle DNA'nın çift sarmal yapısının James Watson ve Francis Crick tarafından dünyaya duyurulması, bilim dünyasında biyomühendisliğin gelişimini destekleyen diğer çalışmalardan olmuştur. 1970'li yıllarda, rekombinant DNA teknolojisinin yani laboratuvar ortamında yapay olarak üretilen DNA modelinin ortaya çıkmasıyla beraber başlayan modern biyomühendislik dönemi, yapımı yıllar süren ve 2000'li yılların başında açıklanan uluslararası İnsan Genom Projesi'nde insan genomunun tamamının haritalanarak 50.000 ila 100.000 genin analiz edilmesi ile günümüze kadar devam etti. Günümüzde ise bu alana karşı artan tanınırlık ve ilgi ile, çoğalan problemler ve hastalıklara karşı çözüm aranmaktadır.

Biyomühendisliğin Dalları ve Çalışma Alanları

Multidisipliner bir mühendislik olması sebebiyle farklı çok sayıda alanda faaliyet göstermektedir.

• Biyomedikal Mühendisliği: Biyomühendisliğin medikal alana yoğunlaşan kolunu oluşturmaktadır. Canlının sağlığı ile alakalı yeni tıbbi cihazların ve yapay bileşenlerin- yapay organ, uzuv veya vücut bileşenleri- önce tasarlanması ve ardından üretilmesini kapsayan alandır.

• Tarımsal Biyomühendislik: Ziraat mühendisliği ve biyomühendisliğin kesişimi gibi düşünülebilecek bu alan, tarımda maksimum verimi sağlamayı amaçlamaktadır. Bitkilerde oluşan hastalık ve verim düşüklüğü gibi problemleri moleküler biyoloji ve biyoteknoloji bakış açılarıyla düzenlemektedir.

• Biyomimetik: Canlı sistemlerdeki problemleri çözmek için yine canlılarda ve doğada bulunanı taklit ederek yeni malzemeler ve bileşenler geliştirmeyi amaçlayan alandır.

• Biyokimya: Biyolojik bir varlık olan canlın vücudundaki/sistemindeki bileşenler ve reaksiyonlar dahil olmak üzere tüm kimyasal sürecini izleyen ve analiz eden biyomühendislik dalıdır.

• Genetik Mühendisliği: Canlının ihtiyacı veya sağlığı doğrultusunda, DNA'sında değişiklikler meydana getirmeyi sağlamaktadır. İnsan genomu üzerinde yapılan genetik mühendisliği uygulamaları sayesinde birçok hastalığa karşı aşı bulunmuş, tedavi ve yöntemler geliştirilmiştir.

• Biyoçevre Mühendisliği: Biyomühendisliğin amaçlarının çevre mühendisliği ile birleştiği alandır. Canlıların sağlıklı bir şekilde, uygun ve elverişli koşullarda yaşamasını sağlamak amacıyla her türlü tehdidi ortadan kaldırmayı veya minimalize etmeyi hedef edinmektedir. Bu amaçla, özellikle fabrika ve büyük üretim tesislerinde atıkların çevreye tekrar kazandırılabilecek şekilde dönüşümünü gerçekleştirerek sürdürülebilirliğin arttırılmasına olanak sağlamaktadır.

• Sentetik Biyoloji: Canlı sistemlerin ihtiyaçları doğrultusunda onları mühendislik disiplini ile beraber yeniden inşa etmeyi veya DNA, protein ve diğer organik molekülleri içinde barındıran işlevsel biyolojik sistemler oluşturmayı amaçlayan alandır.

• Biyoteknoloji: Günümüzde bilim ve tıp alanlarında büyük önem arz eden biyoteknoloji, tüm biyomühendislik alt dallarına liderlik eden ana disiplindir. Bir yanda sürekli gelişen teknoloji diğer yanda gelişen teknolojinin canlı sistemlere uyumu arasındaki köprüyü kurmaktadır.

Biyomühendisliğin Geleceği

Biyomühendislik; tanınırlığını yeni kazanmakta olan bir alan olmasına rağmen, canlıların problemlerini her koşulda çözmeyi amaç edinmesiyle günümüzde yer edinmektedir. Bu amaç doğrultusunda canlı yaşamının devam ettiği her koşulda ve zamanda biyomühendislik faaliyetleri devam edecektir.