Biyomühendislik Nedir? Biyomühendislerle Tanışın!

Biyomühendisliğe Giriş vizesinde olsaydınız, biyomühendisliğin ne olduğu ile ilgili bir soruya bol terim içeren fiyakalı bir cevap yazabilirdiniz. Fakat benzer bir tanımı okuduğunuz bölümün yahut mesleğinizin biyomühendislik olduğunu az önce öğrenmiş birine sözlü olarak yaptığınızda kafasında bir kavram kargaşasından başka bir şey oluşturamazsınız.

Şayet bizden biriyseniz sizin de başınızdan tuhaf olaylar geçmiştir. Üzerinizdeki laboratuvar önlüğüne rağmen doktor musunuz diye soranlar, verdiğiniz olumsuz cevabın ardından biraz daha çalışırsanız tıp tutturabileceğinizi söyleyerek teselli verenler olmuştur. Yahut bölümünüzün iş alanları hakkında söyleyebileceği her şeyi sıraladığı halde karşı tarafın boş bakışlarına maruz kalıp “Yoğurt yapıyoruz biz.” diye feryat etmiş arkadaşlarınız vardır.

Lisansınız muhtemelen birinin aklında biyomedikal mühendisliği yahut biyokimya olarak kalmıştır. Özellikle de hazırlık okuduysanız, diğer mühendislik öğrencileriyle aranızda şöyle bir muhabbet dahi geçmiş olabilir:

— Hangi bölüm?
— Biyomühendislik.
— Olsun.

rDNA, biyomühendisliğin alt dalı olan genetik mühendisliği teknolojileriyle geliştirilmiştir. Gen nakli çalışmalarında ve moleküler teşhis yönteminde (PCR) de mikroorganizmalardan yararlanılmaktadır.

Biyomühendislik dediğinizde insanların akıllarında net çizgiler belirmemesinin sebebi biyoloji ve mühendisliğin birbirleriyle tam olarak bağdaştırılamamasıdır. Çünkü mühendislik; temelinde matematikle fiziğin yattığı, işin içine biraz da kimyanın karıştığı bir alan olarak bilinir –ki bu çok yüzeysel olmakla birlikte yanlış da değildir. Tam burada biyomühendislik diğer mühendislik dallarından mikro bir farkla ayrılır.

Biyomühendislik, biyoloji mühendisliği veya canlı mühendisliği dediğimiz alan, mühendisliği tamamen kapsadığı gibi ek olarak canlıyı ve canlıya ait oluşumları da ihtiva eder. Sanıldığının aksine sağlık bilimlerine dahil edilemeyecek kadar matematik, fizik ve kimya bilgisi gerektirir.

Bir biyomühendis de lisansının ilk yıllarında bir çevre mühendisi gibi titrasyon deneyi yapmış, bir elektrik-elektronik mühendisi gibi wheatstone köprüsü yöntemiyle direnç ölçmüş, bir makine mühendisi gibi AutoCad’te uğraşmış veya bir bilgisayar mühendisi gibi algoritma çalışmıştır. Kısacası her mühendislik bölümünde olduğu gibi canlı mühendisliğinde de temel ve uygulamalı bilimlerin altyapısı alınmaktadır. Bunların yanı sıra bir biyomühendis adayı, ilerleyen dönemlerde biyofizik, biyokimya ve fizikokimya gibi fen bilimlerinin harmanlandığı derslerle karşılaşır. Başta termodinamik konuları olmak üzere, birçok problemi çözümleyebilmek için diferansiyel denklemlere ihtiyaç duyar. Bu nedenle bizden birini, aramıza katılmak isteyenlere sadece biyolojiye olan ilgileri sebebiyle biyomühendislik bölümünü tercih etmelerinin yanlış olacağını söylerken görebilirsiniz.

Bir biyomühendis olmak istiyorsanız, öncelikle bir mühendis olmak isteyip istemediğinizi düşünmelisiniz. Çünkü hangi dalı olursa olsun söz konusu mühendislik ise sahip olmanız gereken tek şey olağan işleyişi ve hatta zararı dahi harcanabilecek en düşük güç ve maliyet ile alınabilecek en yüksek verime dönüştürebilme yetisidir.

Mühendisliği yapılan onlarca tanımın dışında hiç gerçek ile hayal arasına kurulan bir köprü olarak düşündünüz mü?

Günümüzde kullanılan teknolojinin bir zamanlar sadece hayal oluşu gibi şu an hayalini kurduğumuz teknoloji de sonraki nesillerin rutin hayatlarının bir parçası haline gelecek. Bu perspektiften baktığınızda mühendislerin bu köprünün kurucuları olduğunu görebilirsiniz.

Eğer bir mühendis olmakta karar kıldıysanız cevaplamanız gereken ikinci soruya gelelim: Bir biyomühendis olmak istiyor muyum?

Bu soruyu cevaplayabilmeniz için öncelikle aklınızda biyomühendislik kavramı, içeriği ve iş alanlarıyla ilgili çizgilerin belirginleşmesi gerekir ve bu da ancak endüstriyel mikrobiyoloji ile tanışmakla mümkündür.

Son yıllarda mikrobiyolojinin en hızlı gelişen alanı olan endüstriyel mikrobiyoloji en genel haliyle mikroorganizmaların kontrol ve yönetimi ile gıda, sağlık, çevre, tarım, endüstri ve ekonomi gibi alanlara katkı sağlayacak ürünler elde etmektir. Biyomühendisliğin kapsamında olan biyoteknoloji, biyoproses tasarımı, genetik mühendisliği, moleküler mühendislik, biyoinformatik ve biyomedikal mühendisliğinin her biri bu katkıda ayrı yer ve öneme sahiptir.

Konuyu daha iyi kavrayabilmek için önce mikroorganizma teriminden başlayalım. Mikroorganizma yahut mikrop, gözle görülemeyecek kadar küçük canlıların bütününe verilen isimdir. Yaşadığımız yüzyılın ortalarına kadar mikrobun sadece hastalık yapıcı özellikleri üzerine çalışmalar kaydedildiği için mikrop kavramına insanların bakış açısı da olumsuz yönde olmuştur. İlerleyen zamanlarda ise mikroorganizmaların identifikasyonu yani kimliklerinin belirlenmesi ile sınıflandırılmaları sonucunda yararlı mikropların varlığı saptanmıştır. Canlı yapılardaki mevcudiyetlerinin canlı mekanizmasına, doğadaki mevcudiyetlerinin ise canlılığın sürdürülebilmesi için devam etmesi gereken madde değişim zincirlerine sağladıkları katkılar ortaya konulmuştur. Tüm bu araştırmaların neticesinde endüstriyel mikrobiyoloji bilim dünyasında kendine yer açmış ve toplanılan veriler doğrultusunda mikroorganizmalar yardımıyla insanlığın yararına işleyen bambaşka bir süreç başlamıştır.

Temel ihtiyaçlarımızdan biri olan besinlerin büyük bir kısmı mikroorganizmaların ürünüdür. Maya olmaksızın ekmek, laktik asit bakterileri olmaksızın birçok süt ürünü, asetik asit bakterileri olmaksızın sirkenin yapılması mümkün değildir. Ayrıca meyve suyu gibi içeceklerin üretiminde uygulanan durultmalarda faydalanılan enzim preparatlarının birçoğu küf mantarlarından yararlanılarak hazırlanır. Protein açığının giderilmesinde, bazı aminoasitlerin, enzimlerin ve B12 gibi vitaminlerin üretiminde kullanılan mikroorganizmalar vardır. Gıdaların üretilmesi, gıda kaynaklı hastalıkların engellenmesiyle sağlıklı ürünlerin tüketilmesi ve gıdaların insanlara ulaştırılması sürecinde korunmasının perde arkasında biyomühendislik teknikleri yatar. Bu noktada biyomühendislik, gıda sektöründen ayrı düşünülemez.

Aleksander Fleming’in Penicillium adı verilen küf mantarından penisilin elde etmesiyle mikroorganizmalar sağlık alanında da kendilerine yer açmaya başlamıştır. Antibiyotiğin tedavi alanında kullanılması tıp dünyasında bir dönüm noktası olduğu gibi, bir mikroorganizmanın başka bir mikroorganizmanın gelişimi üzerinde durdurucu etki yapabileceği de anlaşılmış ve bu buluş birçok çalışmanın çıkış noktası olmuştur.

Ayrıca rDNA (rekombinant dna teknolojisi) ile insülin, interferon ve büyüme hormonu gibi insan proteinleri uygun mikroorganizmalara ürettirilerek hastalıkların tedavisinde kullanılmaya başlanmıştır. Bu yöntem hayvancılık, tarım ve çevre alanlarında da farklı şekillerde uygulanmaktadır. rDNA, biyomühendisliğin alt dalı olan genetik mühendisliği teknolojileriyle geliştirilmiştir. Gen nakli çalışmalarında ve moleküler teşhis yönteminde (PCR) de mikroorganizmalardan yararlanılmaktadır.

Biyomühendislik canlının ya da canlıya ait yapıların kontrol ve yönetimine dayanan mühendislik dalıdır.

Çevre alanına göz attığımızda ise mikroorganizmaların en çok atık su arıtımında kullanıldığını söyleyebiliriz. Sulardaki patojenik yani hastalık yapıcı mikropların öldürülmesi ve atık sulardaki organik maddelerin metan ve karbondiokside dönüştürülerek güvenli son atık suyun elde edilmesi mikrobiyal temelli işlemlerdir. Ayrıca tükenmekte olan enerji kaynaklarına alternatif gösterilen biyoyakıtlardan metan ve etanol de mikroorganizmaların ürünlerindendir. Mikroorganizmaların yararlanıldığı her alan biyomühendis için bir iş alanı demektir.
Bunların dışında biyoinformatik, biyomühendisliği bilişim teknolojileriyle de ilişkilendirir. Biyoinformatik, DNA yahut protein sıra ve diziliminden makromoleküllerin üç boyutlu modellemelerine, kimyasal reaksiyonlardan hücrelerarası iletişime kadar birçok sürecin simülasyonununa uzanan geniş bir alandır. Ayrıca GENOM projelerinden çıkan sonuçların analizini, dolayısıyla genetik bilgisi ortaya konulmuş ilgili yapıyı tanımlamayı hedefler.

Biyomedikal mühendisliği, biyomedikal tanı ve terapi, tanı ve terapide kullanılacak tekniklerin geliştirilmesi, biyosensörler gibi alanlarla ilgilenir.

Biyomühendislik ayrıca kök hücre ile tedavi yöntemlerini geliştirmeyi, hasara uğramış dokunun tamirini, yeni doku ve organların üretimini de amaçlar.

Kısacası, biyomühendislik canlının ya da canlıya ait yapıların kontrol ve yönetimine dayanan mühendislik dalıdır.

Canlıları ve canlılara ait yapıları anlayabilmek için meydana geldikleri en temel birimlerle ilgilenir. Canlının veya canlı ürünlerinin olduğu her alanda iş yapabilir. Bu nedenle uzmanlaşmak istediği alanı seçmeden “Ne iş yapacaksın?” sorusuna sadece gülümsemekle yetinmesi mazur görülmelidir.

Ayrıca bir biyomühendisin ihtiyacı olan en önemli şeylerden biri dikkattir. Eğer bir biyomühendis olmak istiyorsanız, dikkatli olmalısınız. Gerek lisans yıllarında gerekse iş hayatında belki de birçok mühendisten daha fazla laboratuvarda vakit geçireceksiniz. Özellikle virusler ve patojenikler gibi zararlı mikroorganizmalarla çalışırken hijyen sizin için hayati bir değer taşıyacaktır. Bunun dışında üretmek istediğiniz mikroorganizma için hazırladığınız besiyerindeki maddelerin dozları, üremeye başlayan mikroorganizmanın hijyeni de önemlidir. Bazen verdiğiniz bir nefes bile, üzerinde günlerce çalıştığınız bir mikroorganizmayı öldürebilir.

İçinde bir mikroorganizmanın üremekte olduğu biyoreaktöre vermeniz gereken havanın, biyoreaktöre kabarcıklar halinde girmesi ve içeride patlaması halinde canlı mikroorganizmaları parçalamaması için ince hesaplar yapmanız gerekebilir. Bu yüzden dikkat sizin daima kurtarıcınız olacaktır.

Bir mikrop için üreyebileceği ortamın hazırlanması, üremeye başladıktan sonra zamanla oluşan atıklar ve toksik etki yapacak etkenlerin ortamdan uzaklaştırılması, başka bir mikrobun üremesinin engellenmesi, besin azaldıkça yeni besin eklenmesi gibi işlemler bir evcil hayvan beslemekten çok daha fazla sorumluluk gerektirebilir.

Ayrıca bir biyomühendis asla bir canlı ile çalıştığını unutmamalıdır. Bir canlı ile çalışıyorsanız, her şeyi tıpkı bir öncekinde yapmış olduğunuz gibi yapsanız da aynı sonucu alamayabilirsiniz ve bu sizi şaşırtmakla birlikte çok da kızdırabilir. Bu nedenle çalışma arkadaşınız bir mikroorganizma da olsa, bir canlı olduğunu unutmamalısınız. Her canlının bir psikolojisi vardır ve şaka gibidir ki geçmişte bir duruma yüz kez aynı tepkiyi vermiş olması, hiçbir zaman bir kez daha aynı tepkiyi vereceği anlamına gelmez.

Sorumuza dönecek olursak, hala bir biyomühendis olmayı düşünüyor musunuz? Cevabınız ne olursa olsun, biyomühendislerle tanıştınız ve söylemem gerekirse ben memnun oldum.

Fâtıma Aslan