Gıda Kaynaklı Zehirlenmeleri Engelleyebilecek Yenilik

Ambalajında parlayabilen sensörlere sahip gıdalar,tüketicinin hastalanmasına yol açan bakterilerden kaçınmasına yardımcı oluyor.

       Ambalajdaki sensörler sizi bozulmuş (bakteri üretmiş)yiyecekleri tüketmemenize karşı uyarır. Plastik sensörlü ambalajlar gıdaları zehirli hale getirecek  bakterileri tespit edebilir.

      Carlos Filipe, Kanada’daki McMaster Üniversitesi’nde kimya mühendisidir. Carlos Filipe ve ekibi yeni sensörler geliştirdi. Sensörleri yapmak için, araştırmacılar E. Coli bakterisi varlığında parlayan molekülleri esnek bir film ile kapladılar. E.coli bakterileri genellikle zararsızdır. Ancak bu bakterilerin bazı türleri insanları ciddi şekilde hasta edebilir.Bu bakterilere maruz kalmanın temel kaynağı ise yiyeceklerdir.

Escherichia coli bakterisi      Üretilen bu yeni sensör, E. coli bakterilerinin ürettiği moleküllerin çevresinde parlıyor. Yani sensör bakterinin orada olup olmadığını bilmek için bakteriyle doğrudan temas etmek zorunda değil. Bu sensörler ışık yayarak kendilerini belli ederler. Bu parıltı normal ışık altında görünmez. Bunu tespit etmek için bir ultraviyole lamba veya floresan tarayıcı altında bakılmalıdır. Üretilen sensörler posta pulu boyutunda ,araştırmacılar bu plastik sensörleri ilk kez E. coli içeren  et ve elma suyu üzerinde test ettiler. Sensörler parlak bir şekilde aydınlandı. Ancak sensörler, bozulmamış gıda örnekleri üzerinde denendiğinde parlamadılar.

     Farklı bilim insanları,  parlayan floresansı tespit etmek için akıllı telefonlarda çalışabilen uygulamalar geliştirdiler.Carlos Filipe, insanların gıda paketlerini  açmadan önce evde gıdaları kontrol etmek için bu uygulamayı kullanabileceklerini söylüyor . Gıda sensörü parlıyorsa, yiyeceklerin güvensiz olduğunu anlayabilirlerdi.Böylelikle müşteriler ürünleri satın almadan önce çok kısa süren bu gıda kontrolünü  yaparak bozulmuş gıdaları satın almaktan kaçınabilirler.

Salmonella Bakterisi

McMaster Üniversitesi Salmonella bakterisi için de benzer bir sensör üretebileceğini söylüyor.Dünya Sağlık Örgütü’ne göre, Salmonella ve E. coli gibi bakterilerin bulunduğu gıdalardan kaynaklı hastalıklar her yıl dünya çapında 420.000 kişiyi öldürüyor.Ancak dahili mikrop monitörlü gıda ambalajı, insanları kusurlu gıdalara karşı  uyarabilir, böylelikle gıda kaynaklı ölümler azalır.

KAYNAK: Bad food? New sensors will show with a glow  https://www.sciencenewsforstudents.org/article/bad-food-new-sensors-will-show-glow

[zombify_post]

Telefonunuzu Veya Dizüstü Bilgisayarınızı Haftalar Boyunca Şarj Etmek Zorunda Olmadığınızı Düşünün

Florür iyonlarına dayalı yeni bir pil konsepti batarya ömrünü uzatabilir.

Science dergisinde yer alan yeni bir çalışmada, Caltech’in Nasa için yönettiği Caltech ve Jet Propulsion Laboratory (JPL), ayrıca Honda Araştırma Enstitüsü ve Lawrence Berkeley Ulusal Laboratuvarı gibi çeşitli kurumlarda bulunan kimyagerler, flor elementinin negatif yüklü formu ve florüre dayalı şarj edilebilen piller üretmenin yeni bir yolunu buldu.

Caltech’in Victor ve Elizbeth Atkins Kimya Profesörü ve 2005 yılı Nobel Kimya Ödülü kazanan Robert Grubbs “Florürlü piller daha yüksek bir enerji yoğunluğuna sahip olabilir, bu da bugün kullanılan pillerden 8 kata kadar daha uzun süre dayanabilecekleri anlamına gelir.” diyor. “Ancak florür, özellikle de çok aşındırıcı ve reaktif olduğu için çalışmak zor olabilir.” diye de ekliyor.

1970’lerde araştırmacılar, katı bileşenler kullanarak şarj edilebilir florürlü piller yapmaya çalıştı ancak katı haldeki piller sadece yüksek sıcaklıklarda çalışır ve günlük kullanım için pratik değildir. Yeni çalışmada araştırmacılar, florürlü pillerin sıvı bileşenler kullanarak nasıl çalışacaklarını belirlediklerini ve sıvı pillerin oda sıcaklığında kolayca çalışabildiklerini ortaya koydu.

JPL’de kimyager ve yeni çalışmanın yaratıcısı Simon Jones “Hala geliştirmenin ilk aşamalarındayız ancak bu oda sıcaklığında çalışan ilk şarj edilebilir florür bataryadır.” diyor.

Piller, negatif ve pozitif elektrotlar arasında yüklü atomları (veya iyonları) kapatarak elektrik akımlarını çalıştırır. Bu elektrotlar arasında gidip gelme işlemi sıvılar söz konusu olduğunda oda sıcaklığında daha kolay ilerler. Lityum-İyon pillerde lityum, sıvı bir çözelti veya elektrolit yardımı ile elektrotlar arasına yerleştirilir.

Caltech’teki kimya profesörü ve ortak araştırmacı Thomas Miller, “Bir pili şarj etmek, bir topu bir tepeye itmek ve sonra tekrar tekrar geri gelmesine izin vermek gibidir. Enerjiyi depolamak ve kullanmak arasında ileri geri gidin.” diyor.

Lityum iyonları pozitif (katyon) olurken yeni çalışmada kullanılan florür iyonları negatif (anyon) yüklüdür. Pillerdeki anyonlarla çalışmanın hem zorlukları hem de avantajları vardır.
Florürlü pillerin katı hal yerine sıvı halde çalışmasını sağlayan anahtar noktanın bis(2,2,2-trifloroetil) veya BTFE olarak da adlandırılan elektrolit bir sıvı olduğu ortaya çıktı. Bu çözücü, florür iyonunu sabit tutmaya yardımcı olur böylece elektronları pil içinde ileri geri taşıyabilir. Jones şu anda Kuzey Carolina Üniversitesi Chapel Hill’de okuyan ve aynı zamanda stajyeri olan Victoria Daves’in BTFE’yi ilk deneyen kişi olduğunu söyledi. Jones’un başarılı olacaklarına dair çok fazla umudu olmamasına rağmen ekip yine de denemeye karar verdi ve çok iyi çalıştığını görünce de büyük bir şaşkınlığa uğradı.

  Bu noktada Jones, çözümün neden işe yaradığını anlamak için Miller’e döndü. Miller ve çalışma grubu, reaksiyonun bilgisayar simülasyonlarını yürüttüler ve BTFE’nin hangi yönlerinin florürü stabilize ettiğini belirlediler. Bunun sonucunda ekip, BTFE çözümünü ayarlayabildi ve performansını arttırmak için katkı maddelerini değiştirdi.

Jones, “Uzun ömürlü piller yapmanın yeni bir yolunu açıyoruz” diyor. “Florür, pillerde bir geri dönüş yapıyor.”

Kaynak

Focusing on the negative is good when it comes to batteries https://www.sciencedaily.com/releases/2018/12/181206141209.htm

[zombify_post]

Lityum Oksijen Piller Daha Fazla Enerji Depolayabilir

Yeni tasarım lityum-oksijen pilleri diğer türlerinden daha ve uzun süreli enerji depolayabilir!

       Fazla enerji yoğunluğuna sahip tipik lityum-iyon hücrelerden daha sürdürülebilir olarak üretilen lityum-oksijen pilleri, yeni nesil şarj edilebilir piller için umut verici adaylardan! Fakat lityum-oksijen pilleri çok uzun ömürlü olmadığından henüz yaygın kullanımda değil. Araştırmacılar, lityum-oksijen pillerinin yapı malzemelerini değiştirerek pilde depolanmış elektrik yükünün yaklaşık %100’ünü serbest bırakabilecek ve en az 150 defa yeniden şarj edilebilecek yeni lityum-oksijen pil elde ettiler. 24 Ağustos’ta Science dergisinde bahsedilen bu pil, birgün elektrikli arabalar veya elektronik cihazlar için daha güvenilir ve yoğun enerjili güç kaynağı haline gelebilecek.

       Lityum-oksijen hücreleri anot ve katot olmak üzere elektrolit denilen bir madde ile ayrılmış iki elektrottan oluşur. Batarya başka bir cihazı şarj ederken katot üzerindeki oksijen molekülleri lityum peroksit olarak adlandırılan katı bileşik oluşturmak için elektrolitteki lityum iyonları ile birleşir. Gerçekleşen bu kimyasal reaksiyon ile pildeki enerji serbest kalır. Pilin yeniden şarj edilmesi; lityum perkositin parçalanmasını, oksijen ve lityumun başlangıç haline geri dönmesini sağlar.

       Ancak dövme lityum peroksit pil, depolanmış enerjiyi harcayan ve istenmeyen birkaç kimyasal yan ürün üretir. Bu yüzden bir lityum-oksijen pil, depolanan elektrik yükünün sadece %80’inini şarj ettiği cihaza verebilir. Lemont Argonne Ulusal Laboratuarı’nda kimyager olan Larry Curtiss; bu istenmeyen kimyasal yan ürünlerin  pilin elektrolitine ve katotuna zarar verip pillerin birkaç düzine şarj edilmesinden sonra başarısız olduklarını söylüyor.

       Daha iyi lityum-oksijen pil üretmek için Kanada’daki Waterloo Üniversitesi’nde kimyager olan Linda Nazar ve meslektaşları tipik organik elektroliti inorganik eriyik tuzla ve standart karbon bazlı katotu metal bazlı olan ile değiştirdi.

       Bu yeni bataryada, lityum oksijenle birleşerek lityum oksit oluşturur. Bu kimyasal reaksiyon, lityum peroksit reaksiyonundan %50 daha fazla enerji depolayabiliyor. Sonuç olarak yeni tasarım pil bir önceki pillere göre daha çok enerji depolayabilir hale geliyor. Hatta  lityum oksit, lityum perokside kıyasla kimyasal yan ürün de üretmiyor. Bu yeni lityum-oksijen pil, depolanan elektrik yükünün neredeyse tamamını şarj ettiği diğer cihazlara bırakmasını ve diğer lityum-oksijen hücrelerinden daha fazla şarj edilebilir olmasını sağlıyor

       Yeni piller elektrikli arabalara güç vermek için kullanılabilir fakat Curtiss, bu  pili araçlarda kullanmak için daha fazla zaman gerektiğini söylüyor. Bunun nedeni yeni pillerin çalışmak için en az 150°C’ye ısıtlmasının gerekli olmasıdır. Curtiss, arabayı çalıştırırken pili ısıtmanın bir yolunun bulunması gerektiğini de ekliyor.

Kaynak: Lithium-oxygen batteries are getting an energy boost

[zombify_post]

Açıklayalım: Antibiyotikler Nereden Geldi?

“Bilim insanları ara sıra çığır açacak şeyler hakkında yanılgıya düşerler. Dünyanın ilk antibiyotiği olarak bilinen penisilin, buna bir örnektir. “

Bilim insanları ara sıra çığır açacak şeyler hakkında yanılgıya düşerler. Dünyanın ilk antibiyotiği olarak bilinen penisilin, buna bir örnektir. Bu mikrop katili ve diğerleri, keşfedildikleri günden itibaren milyonların hayatını kurtarmışlardır.

1928’de, Alexander Fleming İngiltere, Londra’da bulunan St. Mary’s Hastanesi’nde çalışan bir bilim insanıydı. Bir deneyinde, petri kabı olarak bilinen örtülü cam plakaya “besin” tabakası yaydı. Daha sonra birkaç bakteri ekleyerek büyümeye bıraktı. Bu sırada yaz tatili için izin almıştı. Geri geldiğinde bakterileri bıraktığı tabakanın küflendiğini gözlemledi

Küfler genelde bilim insanları ve günlük hayatta onlarla karşılaşan diğer insanlar için istenmeyen misafirlerdir. Fakat Fleming Petri kabındaki örneği mikroskop altında derinlemesine incelediğinde muhteşem bir şeye şahit olmuştu. Küfler her yerdeydi ve bakteri kaybolmuştu! Mikropları öldürmüştü! 1930’da Fleming bu küflerin özellikle hastalığa neden olan streptococcus, staphylococcus ve diphtheria gibi yüzlerce bakteriyi öldürebildiğini bildirdiği çalışmasının verilerini yayınladı.

Sonraki yıllarda diğer bilim insanları birçok deney yürüttüler. Bu bilim insanları arasında Oxford’da birer patolog ve kimyager olarak birlikte çalışan Howard Florey ve Ernst Chain de vardı. Nihayetinde insanlardaki bakteriyel enfeksiyonu tedavi etmek için penisilinin nasıl yeteri kadar saflaştırılacağının anlaşılmasına yardımcı oldular. Nobel Ödülü komitesi 1945’te tıp alanında ödülü Fleming, Florey ve Chain arasında paylaştırmıştır.

Penisilin, 2. Dünya savaşı sırasında enfeksiyonla mücadelenin çok değerli olduğunu kanıtlamıştı. Fakat 1940’lı yılların başında artan savaş meydanı yaralanmaları ABD’li ilaç üreticilerine, Avrupa ve Asya’daki askerlere yönelik arzlarını arttırmak için baskı yaptı. Doktorların eve döndüklerinde ihtiyaçlarını karşılamaları için çok az ilaç bırakıldı.

Pensilvanya’da yüzlerce yetenekli doktor problemi çözebilmek için kendi mutfaklarında antibiyotik yapmaya başladılar (Bu arada, iyi bir fikir değil). Aliquippa, Pensilvanya’dan Julius Vogel, evde yaptığı antibiyotikler için 5 dolardan fazla harcama yapmadığını bildirdi. 1943’te Science News’e “Kullandığım tek cihaz, ortalama bir ailenin mutfağında bulunacak cinstendi” şeklinde açıklama yaptı ve üç hafta içerisinde tedavi etmek için antibiyotik kullandığı hastaların sayısı 29’u bulmuştu.

2. Dünya Savaşı’na doğru giden yıllarda, Almanlar her parçasının yararlı olduğunu kanıtlamak üzere ayrı bir antibiyotik grubu üzerinde çalışıyordu. Bu özel grup daha sonra ilk olarak Protonsil diye adlandırdığımız sülfonamid ya da sülfa ilacı olarak bilinen şeye dönüşmüştü. 

Alman fizikçi Gerhard Domagk, kimyasal boyaların bakteriyel enfeksiyonla savaşıp savaşamayacağını görmek için Bayer’deki bir kimyacıyla çalışıyordu. Bu biraz zor gelebilir fakat düşündükleri şey buydu. Büyüyen bakteriler, kimyasal boya ile karşılaştıklarında boya mikroplara yapışmıştı ve belki bu boya insanlardaki bakterilere de yapışır ve bir şekilde onları öldürür diye düşünmüşlerdi.

Bu önsezilerinde haklı olduklarını 1932’de gösterdiler ve sülfa ilaçları, insanda kullanılabilecek ilk antibiyotik haline geldi. Başlangıçta, 1935’lerin başında Avrupa’da kullanılmasına rağmen Amerikalı doktorlar 1936’nın sonlarına doğru reçetelere yazmaya başlayacaklardı.

Bu ilaçlar ve onları takip eden antibiyotikler bu alana yeni bir soluk getirdiklerini ölümcül enfeksiyonları kolayca tedavi edilebilen hastalıklara dönüştürerek kanıtladılar ve herkes değerlerinin farkına vardı. Sülfa ilaçlarını ilk test edişinden yalnızca 7 yıl sonra, 1939’da Domagk’ın tıp alanında Nobel almasının nedeni de budur. (Çoğu Nobel ödüllü bilim insanı başarılarının üzerinden 20-40 yıl geçmeden ödül alamamışlardır. Sülfa ilaçlarından farklı olarak bilimsel çalışmalarının öneminin kavranması biraz zaman alabilir…)

Kaynak ve İleri Okuma:

https://www.sciencenewsforstudents.org/article/explainer-where-antibiotics-came

[zombify_post]

NASA Mars’ta Organik Maddeler Bulduğunu Bildirdi

Mars’ta bulunan organik maddeler biyolojik kalıntıların kanıtı mı?

2012 yılından bu yana NASA’nın Mars yüzeyinden veri toplayan Curiosity keşif aracı Gale Krateri’nden alınan numunelerde organik maddelere rastladı. 

Gale Krateri’nin iki ayrı kısmında bulunan 3 milyar yıllık kiltaşından örnekler alındı. Alınan örneklerin içinde tiyofen, 2- ve 3-metiltiyofen, metantiyol ve dimetilsülfit yer aldığı keşfedildi.

Bu önemli keşfin yanında Curiosity, Mars’ın atmosferindeki metan düzeyinin mevsimsel değişimini inceledi ve atmosferdeki mevsimsel metan artışlarının da doğrulandığı bildirildi.

Geçtiğimiz yıllarda metan Mars atmosferinde büyük bulutlar halinde saptanmıştı. Yeni verilere göre, Gale Krateri’ndeki düşük metan düzeyleri, yaz aylarında zirveye ulaşırken, her Mars yılı kışın azalıyor.

Karbon içeren  metan (CH4) gazının keşfi çok önemliydi. Çünkü Dünya’daki tüm metan moleküllerinin yüzde 95’i, biyolojik kaynakların ürünü olarak meydana geliyor. Ancak bu durum, Mars’ta aktif bir biyolojik sürecin var olduğu anlamına gelmiyor. Biyolojik olmayan kaynakların başında olivin adı verilen bir kayaya dayanan bir çeşit kimyasal tepkime geliyor. 

Olivin tabakası, serpantinleşme adı verilen bir süreçte su ve karbondioksit ile tepkime oluşturarak, sürekli bir metan akışı sızdırıyor olabilir.

NASA’nın Mars Keşif Programının baş bilim insanı olan Michael Meyer, “Bunlar Mars üzerindeki yaşamın işaretleri mi? Henüz bilmiyoruz fakat bu sonuçlar, bize doğru yolda olduğumuzu söylüyor.” diyor.

Kaynak

İleri okuma:

Yayımlanan makale

[zombify_post]

Nitrojen (N2) Biyolojik Olarak Neden Gereklidir?

Nitrojen, canlıların DNA, amino asit ve vitaminlerin yapısında %15 oranında bulunan önemli bir bileşendir.

Nitrojen, canlıların büyümesi için kritik bir elementtir. Fotosentez için gerekli en önemli pigment olan klorofilin ve proteinlerin yani amino asitlerin önemli yapı taşıdır. ATP ve nükleik asitler gibi diğer önemli biyomoleküllerde de bulunur.

porfirin olan klorofil-a’nın yapısı
            hücrelerdeki enerji molekülü olan ATP’nin yapısı

En bol bulunan elementlerden biri olmasına rağmen (Dünya’nın atmosferinde ağırlıklı olarak azot gazı (N2) şeklinde) bitkiler bu elementin sadece indirgenmiş formunu kullanabilirler. Bitkiler bu dört yolla kullanılabilir nitrojen formlarını elde eder:

  • Amonyak veya nitrat gübresi (Haber-Bosch prosesi) ilavesi veya toprağa gübre verilmesi (Dikkat: Nitratlı gübreler ekili arazilerin sulama sularıyla sürüklenerek akarsulara ve yeraltı sularına karışması büyük kirliliklerine sebep olmaktadır. Siyano (-CN) içeren bileşikler aşırı derecede zehirli tuzlar oluşturur ve tüm memeli canlılar için öldürücüdür.)
  • Organik madde ayrışması sırasında (ayrıştırıcı bakteriler, mantarlar sayesinde) azotlu bileşiklerin salınımı
  • Atmosferik azotun bileşikler haline dönüşmesi (yıldırım gibi doğal işlemlerle)
  • Biyolojik azot fiksasyonu (BNF)

Biyolojik azot fiksasyonu (BNF) 1901 yılında Beijerinck tarafından keşfedilmiştir. Özel bir prokaryotlar grubu tarafından gerçekleştirilir.  Bu organizmalar, atmosferik nitrojenin (N2) amonyağa (NH3) dönüşümünü katalize etmek için enzim nitrojenazı kullanırlar. Bitkiler nitrojen biyomolekülleri üretmek için NH3’ü kullanabilirler. Bu prokaryotlar; siyanobakteriler, serbest yaşayan toprak bakterileri gibi suda yaşayan organizmalar, azospirillum ve en önemlisi  rhizobium ve bradyrhizobium gibi bitkilerle mutualist ilişki içinde bulunan bakterilerdir.

azot fiksasyonu

Kaynak

[zombify_post]

Yapay Zeka Sayesinde Kimyasal Reaksiyonların Sonuçları Öngörülebilecek

Zurich IBM Research araştırmacıları, yapay zekayı kullanarak kimyasal reaksiyonların sonuçlarının öngörülebileceğini kanıtladılar.

Şimdiye kadar birçok kez kimyasal reaksiyonların sonuçlarını öngörebilen yapay zeka uygulamaları geliştirildi, geliştirilmeye çalışıldı. Bunlardan en kapsamlısı olan Bartosz Grzybowski’nin programı, yaklaşık 20 bine yakın kimyasal kuralını barındırıyor ve bunlara göre işlem yapıyor. 

IBM araştırmacıları ise kurallardan yola çıkarak bir program yazmak yerine, Google Translate gibi dilden dile tercüme yapan bir yazılımı örnek aldılar. Yapay zekaya önce reaksiyonlar verildi ve yapay zeka kendi kendine bu reaksiyonların mantığını öğrendi. Bunun sonucunda ise reaksiyonların sonucunu öngörmeyi denedi.

Peki ne işe yarayacak?

Bu yapay zeka sayesinde, hem maliyetli hem de yoğun iş gücü isteyen ilaç sentezlemek, sadece tek tuşla gerçekleşebilecek. 10.000 farklı kombinasyonu saniyeler içerisinde gerçekleştirecek olan bu program sayesinde ilaç sanayii çağ atlayacak.

Kaynak

[zombify_post]