Kelebek Kanadından Bilimin Geleceğine

Çocukluk merakıyla başlayan yolculuğunu Manchester Üniversitesi’nde sürdüren Dr. Ahu Gümrah Dumanlı-Parry, doğadaki yapıları taklit ederek gıdalardan banknot güvenliğine kadar hayatın birçok alanına dokunan çözümler geliştiriyor.

ASLI GÜR

Kelebekler, böcekler, deniz hayvanları, çiçekler... Doğada var olan her şey onun ilgi alanına giriyor. Örneğin hiçbir kimyasal kullanmadan, sadece doğadaki malzemelerin nanoyapısını değiştirerek renkler yapıyor ve elde ettiği bu renklerle çocuklar için gökkuşağı gibi şekerlemeler üretiyor. Ya da mürekkep balığının derisini kullanarak kredi kartlarının yüzeylerinde ya da kağıt paralarda yer alan yaldızlı güvenlik şeritlerini doğal bir şekilde üretmenin mümkün olduğunu söylüyor. Manchester Üniversitesi öğretim görevlisi Dr. Ahu Gümrah Dumanlı-Parry, bu projesiyle 2019’da 800 bin Sterlin değerinde bir fon ödülüne de layık görülmüş. Çocukluğundan beri bilime meraklı olduğunu ve her gördüğü çiçeği, böceği toplayarak deneyler yaptığını söyleyen Dumanli-Parry, bu son projesiyle doğadan ilham alıp onu taklit ederek fonksiyonel malzemeler ürettiklerini ve bu sayede insanlığa katkı sağlamayı amaçladıklarını anlatıyor.

2008’den bu yana İngiltere’de yaşayan araştırmacı, öğrenimini Türkiye’de tamamladı. Hacettepe Üniversitesi Kimya Bölümü’nde lisans eğitiminin ardından, ODTÜ’de Polimer Bilim Teknolojisi yüksek lisansını ve Sabancı Üniversitesi’nde Malzeme Bilim Mühendisliği doktorasını bitirdi. Doktora sonrası Cambridge Üniversitesi’nde Prof. Dr. Alan Windle ile Malzeme Mühendisliği ve Metalurji bölümünde çalıştı, ardından kendi projelerini geliştirerek Schlumberger Faculty for Future Fellowship ödülünü kazandı. Bu ödülün ardından Cambridge Üniversitesi Fizik Bölümü’nde Prof. Dr. Ullrich Steiner’in ekibinde, doğadaki biyolojik yapıların taklit edilmesine yönelik araştırmalara yöneldi.

Çocukluğunuzda meraklı biri miydiniz?

Her zaman deney yapan bir çocuktum. Mesela çiçekleri, böcekleri toplar, parfüm yapmaya çalışırdım, kendi kendime formülasyonlar üretirdim. Bir yerden bilimle ilgili bir şey duyarsam evde mutlaka deneyini yapardım. Dolayısıyla bilim aşkımın ilk tohumlarının çocukluğumda atıldığını söyleyebilirim. Öğretmenlerim de matematik ve fen bilimleri konusunda ne kadar meraklı olduğumun farkına varmışlardı. Dolayısıyla onların teşviki benim için çok önemliydi.

Her zaman deney yapan bir çocuktum. Mesela çiçekleri, böcekleri toplar, parfüm yapmaya çalışırdım, kendi kendime formülasyonlar üretirdim.

800 BİN STERLİN DEĞERİNDE BİR FON ÖDÜLÜ ALDI

Kariyer yolculuğunuzda sizi yurt dışına taşıyan ne oldu?

Yurtdışındaki kültürü, bilim yapma yaklaşımlarını tatmak, iyice özümsemek istiyordum. Bunun için de kendime üç senelik bir süre vermiştim. Ancak o üç sene içerisinde hayat farklı bir yol açtı. Hem çalışma konularımın cazibesi hem de Cambridge Üniversitesi’nde görevli bir başka akademisyenle evlenmek bu ortamda kalmaya teşvik etti. Uzun süre Cambridge’de araştırma görevlisi olarak çalıştıktan sonra kendi araştırma vizyonumu oluşturdum. Bu süreç sonrasında geliştirdiğim projeyle 800 bin Sterlin değerinde bir fon ödülü aldım.

Bir hayvan türü çok parlak, fosforlu kırmızı ya da fosforlu yeşilse büyük bir ihtimalle zehirlidir ve yemememiz gerektiğini biliriz.

Bu proje neyi kapsıyordu?

Böceklere, kelebeklere baktığımız zaman bunların renk oluşum konsepti aslında pigmentten gelmiyor. Nano bir yapı var. Bu nano yapılar tek bir mekanizmayla değil, muazzam bir çeşitlilikle karşımıza çıkıyor ve her yapının da ayrı bir fonksiyonu var. Yani mesela kelebeklere baktığınız zaman Blue Morpho dediğimiz mavi kelebek bütün açılardan baktığınız zaman mavi bir metalik görünümlü bir yansıması var. Yapısal renkler genellikle yanar döner-ışılgan görünümlüyken Morpho’nun bu mavi rengi koruyabilmesi çok enteresan, bunun fonksiyonu mavi rengin bir yer göstergesi olması; yani kelebekler kanatlarını çırptıklarında nerede olduklarının sinyalini gönderiyorlar ve diğer türlerden kendilerini ayrıştırabiliyorlar. Biz de bu yapıları nasıl oluştuğunu anlayıp daha sonra polimer bilimi ve fiziğinin temellerini kullanarak bunun taklidini yapıyoruz.

RENKLER ASLA SOLMUYOR

Renkli malzemeleri bu şekilde elde etmek neden önemli peki?

Papillio Blumei

İnsanların en büyük duyularından biri görme duyusu. Çoğu insanın da aslında keskin görüşü var. Çünkü bizim de kendi evrimimizde görebilme kabiliyeti bizim türümüzün devamlılığı için çok önemli olmuş. Hal böyle olunca renkler de hayatta kalabilme kuralları açısından önemli bir yer tutuyor. Yiyeceklerimiz zehirli mi yoksa faydalı mı? Örneğin bir hayvan türü çok parlak, fosforlu kırmızı ya da fosforlu yeşilse büyük bir ihtimalle zehirlidir ve yemememiz gerektiğini biliriz. Renk ve pigmentler bu şekilde hayatımıza girmişler. Ancak biz rengin farklı şekillerde de yapılabileceğini keşfettik. Boyalar ve pigmentler kimyasal malzemeler ve bazılarının toksik özellikleri var. Bizim geliştirdiğimiz yapısal renklerin en önemli özelliklerinden biri toksik olmaması ve hiçbir zaman solmaması. Herhangi bir pigment boyasını dışarıda bir hafta bırakın rengin solduğunu ve değiştiğini görürsünüz. Biz de buradan yola çıktık bu proje için.

Üzerinde çalıştığınız somut ürünler var mı?

Yediğimiz ürünlerin paketlerinin üzerine son kullanma tarihini bildiren bir sensör yapıştırabilir miyiz diye düşündük. Sonra da bunu ilaç kutularına uygulama üzerine çalışmaya başladık. Aynı konsepti şekerleme formülasyonu geliştirmek için kullandık. Bu bizim için çok enteresan bir açılım oldu. Çünkü biz yiyeceklere devamlı katkı malzemesi olarak gıda boyası koyuyoruz. Doğal olarak sarı olduğunu düşündüğümüz patates cipsinde bile sarı boya var. Bu gıda boyaları aslında çok tehlikeli olabilen katkı malzemeleri; birçok bilimsel çalışma alerji, kanser ve ADHD ile bağlantılarının olabileceğini öngörüyor. Biz zaten kelebeklerden, böceklerden katkı olmadan malzemeyi nanoyapısını düzenleyerek renk yapmayı öğrenmiştik, bu prensipleri şekerlemelere uygulama fikrini hayata geçirdik. Böylece boya katkısı kullanmadan şekerlemeler yapıyor ve onları renklendiriyoruz. 2023’te bu inovasyonun patentini almak için Manchester Üniversitesi ile başvurduk. Aynı zamanda kendi kurduğumuz şirketle bu ürünleri pazarlamak ve endüstriyel boyutlarda üretime geçirmek için çalışmalar yürütüyoruz.

Bu renkleri elde edebilmek için hangi bitki, böcek ya da hayvanlardan yararlanıyorsunuz?

Bizim en büyük ilhamımız parlak böceklerden geliyor. Böcek dünyası dünyadaki en zengin hayvan krallıklarından biri. Kelebeklerin dünyası ise bambaşka. Kelebekler her zaman yapı kullanmıyorlar, bazen de pigment kullanıyorlar. Öte yandan deniz hayvanlarından da çok ilham alıyoruz. Ahtapot, mürekkep balığı gibi... Örneğin mürekkep balıklarının okyanuslarda yaşayanları dinamik olarak renk değiştirebiliyorlar. Kamuflaj olabiliyorlar ve tamamen bulundukları ortama adapte olabiliyorlar. Son günlerde yeni bir makaleyi de bitirmek üzereyiz. Bu mürekkep balığından aldığımız proteinlerle bizim ürettiğimiz kompleks şekerlerimizi birleştirdik. Hayvan krallığıyla bitki krallığını birleştirip amplifiye edilmiş bir optik özellik geliştirdik. Bu, kullanıma da çok uygun. Banknotlarda ya da kredi kartlarındaki yaldızlı güvenlik şeritlerini bu şekilde sağlamak mümkün. Çalışma konularımızdan diğeri ise karides kabuklarını izole edip kullanmaya yönelik. Karides kabuklarını atık malzemeden gelişmiş polimerlere ve optik malzemelere çevirebiliyoruz. Bu konuda çalışan İngiltere'deki sayılı araştırma birimlerinden biri de benim grubum.

TÜM RENKLERİ ÜRETEBİLİYORUZ

Bu projelerle neyi amaçlıyorsunuz?

Doğadan ilham alma çemberi diye bir konsept var. Bu çember mühendislik probleminin belirlenmesi, doğadan analog bulunması, doğa çözümünün adaptasyonu, bilimsel ve mühendislik çözümünün geliştirilmesi ve üretim seviyesine getirilmesini öngörüyor. Örneğin suda ilerlemeyi sağlamak enerjiyi koruyarak mümkün mü? Büyük teknelerin enerji kullanımını azaltabilir miyiz? Bunu köpekbalığı derisine bakarak çözmemiz mümkün, Köpekbalığı derisi üzerinde mikron düzeyinde pullar var ve bu pulların üzerinde su akışını yöneten nano yapılı kıvrımlar var. Bunu taklit ederek yüzen cisimlerin enerji harcamasını yönetebiliriz. Yüzücüler için köpekbalığı derisinin yapısına sahip yüzme kıyafeti yapıldı ve yarışlarda bunlar kullanılıyor. Dolayısıyla benim kurmaya çalıştığım felsefe doğadan bir şeyin ilhamını alıp ona benzer bir şey yaratmaya ve fonksiyonel bir malzeme üretmeye çalışmak. Bu fonksiyonel malzemelerimizin de insanlığa bir hizmeti olsun istiyoruz.

ROL MODEL OLMAK ÇOK ÖNEMLİ

Başarılı bir bilim kadını olarak bilim dünyasında kadının yerini nasıl değerlendiriyorsunuz?

Maalesef kadının bilimde ve mühendislikte hatta endüstride üst kademelerde yeri kısıtlı. Mesela, Manchester Üniversitesi Malzeme Mühendisliği'nde akademisyenlerin yüzde 30'u kadın. Fizik, matematik, astronomi bölümüne bakarsanız bu sayılar daha da düşüyor. Bu bence acı bir tablo. Bunun nedeni tahmin edersiniz geleneksel olarak kadına verilen ailevi görevler ve kadına verilen şansların azlığı. Eski tarihlerden bu yana karar verici mekanizmaların erkeklerden oluşması farkında olmasalar da bazı tercih mekanizmalarının oluşmasına vesile olmuş. Örneğin Cambridge Üniversitesi'nde bazı kolejlerde 1970'lere kadar kadınlara üniversite derecesi bile verilmemiş. Dolayısıyla sistematik olarak kadının eğitimde yerinin geride kaldığını görüyorsunuz. O yüzden de rol modellerinin insan hayatında çok önemli olduğunu düşünüyorum. Çok güçlü, iletişime açık, güler yüzlü bir bilim kadını olarak öne çıkıyorsanız her sınıftan gelen insanlar bilimin ulaşılabilirliğini görür ve ilgilerini çeker. Bu algıyı oluşturmak çok önemli.