Dr. Ersin Emre Ören ve Öğrencilerinin Çalışması Nanoscale Horizons Dergisinde Kapak Makalesi Olarak Yayımlandı

TOBB ETÜ Mühendislik Fakültesi Biyomedikal Mühendisliği Bölümü Öğretim Üyesi Dr. Ersin Emre Ören ve doktora öğrencileri Büşra Demir ve Çağlanaz Akın’ın, IBM Thomas J. Watson Research, University of California Davis ve University of Washington'dan araştımacılarla birlikte, "DNA/RNA tabanlı moleküler elektronik" üzerine yaptığı çalışma, Nanoscale Horizons (etki faktörü: 10.989) dergisinde kapak makalesi olarak yayımlandı.

TOBB ETÜ Biyomedikal Mühendisliği Bölümü Biyonanotasarım Laboratuvarı’nda tasarlanan kapak resmi

Dr. Ersin Emre Ören çalışmayı şöyle özetledi:

1950’li yılların başında, gezenemizdeki yaşamın kodu olan DNA ve RNA moleküllerinin yapısının aydınlatılması ve genetik kodun çözülmesi, teknoloji alanında bir devrim yarattı. Bu bilgiye ve daha sonra geliştirilen çeşitli araçlara ve teknolojilere dayalı yeni endüstriler oluştu. Günümüzde, moleküler biyoloji, genetik ve sentetik biyoloji teknikleri ile istenilen dizilimlerde (A, T (U), G, C) ve istenilen amaca yönelik DNA ve RNA molekülleri sentezlenebilmektedir. mRNA tabanlı Covid-19 aşıları bu teknolojilere en güncel örnek olarak gösterilebilir.

20. yy’ın sonları ve 21. yy ile birlikte, nükleik asitlerin elektrik akımını iletebildiğinin keşfi ve bu molekülleri istenilen nanoboyutlu yapılar halinde üretebilme teknolojilerinin (DNA origami) gelişimi, DNA ve RNA'yı, doğanın bu moleküller için amaçlamadığı diğer roller için de ilginç birer aday haline getirdi. DNA ve RNA moleküllerinin, mevcut yarı iletken tabanlı elektronik cihazlardan daha küçük, daha hızlı ve daha enerji verimli, yeni elektronik cihazlar üretmek için kullanılması buna bir örnektir. Moleküler Elektronik olarak da adlandırılan bu teknolojinin kullanıma geçmesi için, karşımızda aşmamız gereken birçok teknolojik problem var. Bunlardan bir tanesi de DNA ve RNA moleküllerinin elektriksel iletkenliğini nükleik asitler arasına eklenecek farklı moleküller (interkalasyon) ile kontrol edebilmektir. Bunu bir nevi, klasik silisyum tabanlı yarıiletken teknolojilerindeki transistörlerin üretilebilmesi için gereken atomik katkılama (doping) işlemine benzetebiliriz.

DNA’nı iletkenlik ölçümü (Mavi: DNA çift sarmalı, Turuncu: İnterkalasyon molekülü)

Bu problemi anlayabilmek/çözebilmek amacıyla, IBM Thomas J. Watson Research, University of California Davis ve University of Washington'dan araştımacılarla birlikte farklı moleküller ile DNA ve RNA’yı katkılayarak elektriksel iletkenliğine etkilerini teorik olarak inceledik. Bu çalışma kapsamında, DNA'nın iletkenliğinin katkılanan molekülün (interkalatörün) cinsine, redoks durumuna, indüklenen enerji seviyelerine ve Fermi enerjisinin konumuna bağlı olarak değişebileceğini gösterdik. Bu sonuçların, interkalasyonla nükleik asitlerin iletkenliğinin kontrol edilebilmesi için gerekli teorik temeli oluşturmasını ve böylece moleküler elektronik cihazlarda kullanılmak üzere yeni interkalatör-nükleik asit sistemlerinin tasarımına ve geliştirilmesine rehberlik etmesini bekliyoruz.

Makaleye buradan ulaşabilirsiniz.

Dr. Ersin Emre Ören ve çalışmalarına ilişkin daha fazla bilgiye buradan ulaşabilirsiniz.