Vücudumuzun çevreden gelebilecek çeşitli zararlı ve yabancı maddelerden korunabilmesi için bir derimiz yaratılmış ve üzerine, bazıları moleküler seviyede olmak üzere çeşitli biyolojik bariyerler yerleştirilmiştir. Bedenimize girebilecek zararlılara karşı hazırlanmış bu biyolojik bariyerlere rağmen, bazı zayıf noktalarda meydana gelen açıklar veya temizlikteki ihmaller sebebiyle yine de hasta olabiliriz. Bu takdirde daha çabuk iyileşmek ve hastalıkların ilerleyip ağırlaşmaması için ilaçlara ihtiyaç duyarız. Dünyanın en büyük endüstrilerinden birisi olan ilaç sanayiinde, birçok hastalığa daha kolay, daha ucuz ve daha müessir tedaviler bulmak gayesiyle önemli miktarda kaynaklar ayrılmaktadır.
İlaçların yapısında bulunan moleküllerin, şifa vesilesi olabilmesi için önce vücudumuzun savunma mekanizmasını aşması gerekir. Yeni keşfedilmiş veya üretilmiş bir ilacı vücudumuza nasıl bir usul ve metotla vermemiz gerektiği, bazen en az ilacın mahiyeti kadar önemli olmaktadır. “Kapsül şeklinde yutarak, enjeksiyonla, deriye sürülerek veya damla halinde alınması gibi farklı metotların hepsinin ayrı bir faydası veya sakıncası olabilir mi?” sorusu, vücudumuzdaki savunma sistemiyle alakalıdır. Bu sistemin araştırılmasıyla, ilaçların gerektiğinde vücuda giriş engellerini nasıl aşabileceği öğrenildikçe, hem savunma sisteminin işleyişi, hem de ilaç alırken en faydalı şeklin ne olduğu ortaya çıkacaktır.
Havadaki, sulardaki ve vücudumuza temas edebilecek bazı toksik maddelerdeki zehirlerin vücudumuza girmesini önleyen en önemli engel derimizdir. Bağırsağın en iç yüzeyini saran emici özellikteki mukoza tabakası veya merkezi sinir sistemimizi koruyan kan-beyin bariyeri fizyolojik bir savunma mekanizmasıdır. Meselâ menenjit gibi bir hastalıkta kullanılan ve mikropları öldürmesi gereken ilaçların bir kısmı, bu engeli aşamadığından beyinde tahribat olmakta ve ölüme kadar gidebilmektedir.
Bir ilaç molekülünün hastalık âmilinin, mikroba ulaşması için önce bu bariyerleri geçmesi, daha sonra da sayısız enzimden müteşekkil müthiş bir biyokimyevî bariyeri aşması gerekir. Bu engellerden dolayı ilaç molekülleri en uygun fizikî ve kimyevî özelliklerde tasarlanmalıdır. Hastalıklı hücre ve dokulara ulaşabilmesi için bu moleküllerin, vücudumuzun fıtri yapısı olan biyolojik engelleri aşarak, derinin gözeneklerinden geçmesi için uygun büyüklükte, dokuların kabullenebileceği bir elektrik yükünde ve hidrofilik(suda çözünür) yapıda olmaları gereklidir.
Vücuda ilaç vermenin farklı yolları vardır. Bunlar ağız yoluyla, solunum yoluyla, enjeksiyon yoluyla veya deri yoluyla olup her birinin kendine göre avantajları ve kısıtlamaları vardır.
Ağız yoluyla ilaç verildiğinde, ilaç molekülünün sindirim sisteminin epitel tabakasının tamamından geçmesi gereklidir. Bu yüzden, bağırsak mukozası engelinin kolay aşılması ve ilacın daha verimli olması için dikkate alınması gereken bazı faktörler vardır. Piyasadaki yeni ilaçların birçoğu büyük moleküllü peptitler ve proteinlerden teşkil edildiği için küçük moleküllü ilaçlara nispeten daha büyük olmaları sebebiyle ağız yolundan alınmazlar.
Geleneksel enjeksiyon yöntemi, ilaçtan çok daha iyi bir biyolojik fayda sağlamakla birlikte, daha fazla acı verici olması ve iğnenin yanlış bir yere batma ihtimali sebebiyle hastaların kaçındığı bir yoldur. Ayrıca derialtı enjeksiyonlar, tehlikeli tıbbi atıklar oluşturmakta veya özellikle gelişmekte olan ülkelerde iğnenin farklı hastalarda tekrar kullanılmasıyla hastalık bulaştırma riski taşımaktadır.
Deri içinden uygulanan ilaçlar, cerrahî bir müdahale gerektirmeyen veya çok az bir kesikle uygulanabildikleri için, son yıllarda önemli bir tedavi şekli haline gelmiştir. Bu tür ilaçlar, cilde kolay erişilebildiği, sindirim sistemi ile bir alakalarının olmadığı, hastanın kendi kendine uygulayabileceği bir yöntem olduğu ve hastalar tarafından daha çok tercih edildiği için diğer ilaçlara kıyasla daha avantajlı bir yöntemdir.
Ancak derimiz de oldukça kuvvetli bir bariyerdir. Cildin en dış tabakası olan Stratum corneumçoğunlukla lipit katmanlarına gömülmüş ölü keratinosidlerden oluşur ve 10–15 mikrometrelik bir kalınlığa sahiptir. Bu paketlenmiş yapı hem küçük ve suda çözünebilen, hem de yüksek molekül ağırlıklı ilaçların vücuda verilmesinde önemli bir engel oluşturur. Sadece lipitlerde eriyebilen küçük lipofilik (yağsever) moleküller deriden geçebilir. Bu yüzden, hidrofilik ve daha büyük yapıdaki ilaçları kontrollü bir şekilde deriden geçirmek için alternatif yöntem ve cihazlara ihtiyaç duyulmaktadır.
Deri altına daha kolay ilaç verebilmek için, cilt geçirgenliğini artırmak maksadıyla birçok kimyevî ve fizikî metot denenmiştir. Adından da anlaşılacağı gibi mikroiğneler, bazı aşıların yanı sıra ilaç ve gen verilmesi için kullanılan mikrometre (metrenin milyonda biri) boyutlu iğnelerdir. Araştırmacılar, deride bu boyutta kanallar oluşturarak cilt geçirgenliğini artırmayı ve böylece derinin engellemesinden kaçarak ilaçların geçişini kolaylaştırmayı umuyorlar. Ayrıca mikroiğnelerin mekanik sağlamlığı ve uzunluğunun dikkatli bir şekilde kontrol edilmesiyle, sinirlere zarar vermeden deri altına, ağrısız bir şekilde ilaç vermek mümkün olacaktır. Bu mikroiğneler, deriye başarılı bir şekilde girebilmek için yeterince sert ve dayanıklı olmalıdır. İğneler esnek olursa deriye giremez, sağlam olmazsa, kırılır. Mikroiğnelerin üretimi için silikon, cam, farklı metaller (meselâ paslanmaz çelik, titanyum, nikel–demir alaşımlar) ve polimer gibi malzemeler kullanılır. Mevcut mikroiğne teknolojisi, deriyi delerek giren klasik derialtı iğne geometrisini, çok küçük ölçülerde taklit etme üzerine kurulmuştur. Tasarımlar, mikrometre boyutta yüzlerce iğnenin meydana getirdiği bir alt tabaka üzerinde üretilir ve daha sonra bu mikroiğneler, mikroskobik delikler oluşturmak için deri üzerine bastırılır veya kazınır. Bu işlem sonucunda, deri geçirgenliği yaklaşık dört kat artar, böylece ilacın deri altına verilişi kolaylaşır.
İdeal olarak mikroiğneler, en fazla 10–20 mikrometrelik bir çapa sahip olacak kadar ince olmalıdır. Ancak hem bu kadar ince hem de sağlam iğneler yapmak gerçekten çok zordur. Neyse ki Rabbimiz, mühendislerin ilham alacağı bir canlı yaratmış: dişi sivrisinek!
Dünyanın en gelişmiş mikroiğneleri sivrisineklerde bulunur. Dolayısıyla, bilim adamları ve mühendisler, dişi sivrisineğin ısırığını taklit etmek için çalışmaya, başka bir ifadeyle, ardında kaşınmaya sebep olan bir enzim bırakarak vücudumuzdan kan emme usulünü araştırmaya başladılar. Eğer sivrisineğe mükemmel bir şekilde yaptırılan bu işlem taklit edilebilirse, herhangi bir acı hissetmeden kan almada ve ilaç enjekte etmede önemli bir gelişme kaydedilecektir. Kuzey Carolina Devlet Üniversitesi’nden bazı araştırmacılar, ağrısız kan alan bir iğne geliştirilebilirse, her gün glikoz değerlerini takip etmek için günde birkaç kere kan testi yapmak mecburiyetinde olan milyonlarca şeker hastası için bu işlemin çok daha kolaylaşacağını belirtmektedir.
Sivrisinek iğneleri, sinir ipleri demeti ve hortuma benzeyen uzun burun olmak üzere iki ana bölümden oluşur. Dişi sivrisinek iğnesinin genel yapısı şu şekildedir: Deriyi delerek kanı çeken ana iğne olan fasikülü kaplayan çekirdek kılıf ve bunu çevreleyip koruma görevi yapan hortumsu burun. Dişi sivrisinekler yumurtalarının gelişebilmesi için insan kanına ihtiyaç duyarlar. Erkek sivrisinekler ise çiçek nektarı ile beslenirler.
Mikroiğnelerin, sivrisinek iğnesinin deriden nüfuz ederek kan emme özelliğini taklit etmesi düşünülmektedir. Bu metotla birçok hastalığın ağrısız ve acısız tedavi edilmesinde bir çığır açılabilir. Ancak bizim basit gördüğümüz bir sivrisineğin gözle zor seçilen o iğnesine benzer bir mikroiğne üretebilmemiz için kimya, malzeme bilimi, mekanik, statik ve dinamik mühendislik ve akışkanlar dinamiği derslerinde öğretilen bilgilere ve yüzlerce deney yapmaya ihtiyacımız vardır.
Bütün bu ilmî ve teknolojik birikimle birlikte, seri üretime ait fabrikasyon zorluklarını çözdükten sonra, ihtiyaç duyan herkesin kolayca alabilmesi için bu iğnelerden istenilen miktarda üretilmesi safhasına geçilecektir. İmalat yöntemlerindeki en büyük sıkıntı, inşa edilecek malzeme küçüldükçe, sağlamlıktan ve hassasiyetten taviz vermek zorunda kalınmasıdır. Kur’an-ı Kerim’de⁎Allah’ın bir sivrisineği örnek vermesinin ve yaratma konusunda yarışmaya kalkışanlara “bir sineği bile yaratmaktan aciz olduklarını” bildirmesinin hikmetini şimdi daha iyi anlayabiliyor muyuz?
⁎“Allah, sivrisinekle yahut ondan daha küçüğüyle misal vermekten çekinmez. İman edenler bilirler ki, o, Rablerinden gelen hakkın tâ kendisidir. İnkâr edenler de “Allah bu misalle ne demek istedi?”deyiverirler. Allah, bu misalle nicelerini saptırır, nicelerini de doğru yola ulaştırır. Aslında, Allah’ın saptırdıkları, zaten yoldan çıkmış olanlardır.”Bakara, 26.
