Bilim kurgu filmlerinde gördüğümüz, düşünce gücüyle hareket eden robotik kollar veya süper insan gücü sağlayan bacaklar artık sadece bir hayal değil. Biyonik teknolojisi, ampütasyon geçirmiş bireylerin hayatını değiştirmekle kalmıyor, insan kapasitesinin sınırlarını da zorluyor.
Ancak bir protezin "biyonik" bir uzva dönüşmesi, sadece yazılımla değil, kullanılan malzemelerin kalitesiyle mümkündür. Bu yazımızda, biyonik uzuvların arkasındaki malzeme mühendisliğini, yapay deri teknolojilerini ve geleceğin siborglarını inceliyoruz.
Geleneksel protezler genellikle kozmetik amaçlıdır veya sınırlı mekanik işlev sunar (kanca el gibi). Biyonik uzuvlar ise, kullanıcının sinir sistemiyle etkileşime giren, sensörler ve motorlarla donatılmış, "hisseden ve tepki veren" elektromekanik sistemlerdir.
Bu sistemlerin en büyük düşmanı ağırlık ve uyumsuzluktur. İşte bu noktada ileri malzemeler devreye girer.
Bir biyonik kolun, gerçek bir kol gibi hareket edebilmesi için hem tüy kadar hafif hem de çelik kadar sağlam olması gerekir.
Titanyum, biyouyumlu (vücudun reddetmediği) yapısı sayesinde bu sektörün kralıdır.
Osseointegrasyon: Bu teknoloji sayesinde titanyum bir implant, doğrudan kemiğin içine yerleştirilir ve kemik dokusu zamanla metalin etrafını sararak bütünleşir. Bu, protezin vücudun doğal bir parçası gibi hissedilmesini sağlar ve soket kullanımının yarattığı ağrıları ortadan kaldırır.
Biyonik uzvun iskelet yapısında genellikle Karbon Fiber kullanılır. Alüminyumdan daha hafif ama çelikten daha mukavemetli olan bu malzeme, batarya ve motor ağırlığını dengeleyerek kullanıcının yorulmasını engeller.
Geleceğin malzemesi olarak anılan Grafen, protezlerde iki kritik rol oynar:
Dayanıklılık: Plastik parçaların içine karıştırıldığında mukavemeti katlayarak artırır.
İletkenlik: Sinir sinyallerini protezin işlemcisine iletmek için ultra hassas sensörlerin yapımında kullanılır.
Biyonik bir el ile bardağı tutabilirsiniz, ama bardağın sıcak mı yoksa soğuk mu olduğunu anlamak için E-Deri teknolojisine ihtiyaç vardır.
Araştırmacılar, esnek polimerlerin içine gömülmüş nano-sensörler (piezoelektrik malzemeler) kullanarak yapay bir deri geliştiriyorlar. Bu deri:
Basıncı algılar (yumurtayı kırmadan tutmayı sağlar).
Sıcaklığı hisseder.
Dokuyu (pürüzlü veya kaygan) ayırt eder. Bu veriler, sinir sistemine elektrik sinyali olarak geri gönderilir ve beyin bu hissi "gerçek" olarak algılar.
Geleneksel robotlar sert metallerden yapılırken, insan vücudu yumuşaktır. Yeni nesil biyonik uzuvlarda, kas liflerini taklit eden elektro-aktif polimerler veya şekil hafızalı alaşımlar kullanılmaya başlandı. Bu malzemeler, elektrik verildiğinde kasılıp gevşeyerek doğal kas hareketini birebir taklit eder. Bu sayede robotik hareketlerin o "köşeli" ve sert yapısı yerini akıcı ve doğal hareketlere bırakır.
Eskiden bir protezin üretimi haftalar sürer ve binlerce dolara mal olurdu. Bugün, 3D tarama ve metal/polimer 3D yazıcılar (Eklemeli İmalat) sayesinde, hastanın anatomisine mikron düzeyinde uyumlu soketler ve parçalar saatler içinde üretilebiliyor. Bu durum, biyonik teknolojiyi lüks olmaktan çıkarıp erişilebilir hale getiriyor.
Biyonik uzuvlar ve ileri malzemeler, engelleri ortadan kaldırmanın ötesine geçiyor. Daha hızlı koşan bacaklar, daha hassas tutan eller ve yorulmayan kaslar... Titanyum tozlarından grafen levhalara kadar malzeme bilimindeki her gelişme, bizi insan ve makinenin uyum içinde çalıştığı yeni bir çağa taşıyor.
