Sentetik biyoloji yaklaşımıyla kontrol edilebilir hareket sistemli bir mikrobiorobot prototipinin tasarlanması ve geliştirilmesi

Mikrorobotların geliştirilmesindeki son ilerlemeler uzaktan kontrol edilebilen ve kendi kendine enerji üretebilen mikro boyutta robotların tasarlanması için yeni yaklaşımları beraberinde getirmiştir. Mikrobiyal yapıların taklit edilmesi ya da kullanılmasından farklı bir yaklaşım olarak mikroorganizmaların kendileri mikrorobotları hareket ettirmek için kullanılmışlardır. Geleneksel mikrorobotların kendi kendine enerji üretebilmeleri ve uzaktan bağımsız olarak kontrol edilebilmeleri günümüzde büyük bir problemdir. Bununla birlikte mikrorobot olarak mikroorganizmaları kullanan geleneksel mikrobiorobotların ise bağımsız kontrol edilebilmeleri diğer bir zorluk olarak günümüzde devam etmektedir. Dolayısıyla mikrobiorobotların hareketi için geleneksel olarak yabanıl tip hücreleri kullanmak yerine, sentetik biyoloji ve genom mühendisliği yaklaşımları ile sentetik gen devreleri tasarlanabilir, hücre hareketi genetik düzeyde yeniden düzenlenebilir ve hareketliliğin kontrollü kapatılması ile hücrelerin bağımsız olarak hareketi sağlanabilir. Bu tez çalışmasında hiçbir güç kaynağına ihtiyaç duymadan kendi kendine enerji üreten ve aktüatör olarak kullanılacak flagellaları doğal olarak çalıştıran mikroorganizmaları kullanarak tasarlanan sentetik gen devreleri ile hareketliliğin tamamen bağımsız çalıştırıldığı ve kontrollü kapatıldığı mikrobiorobot prototipi olarak kullanılacak bir mikrobiyal sistem geliştirilmiştir. Mikrobiyal hareket modülü, hücre haberleşme modülü ve bir genetik anahtar modülü birleştirilerek tasarlanan üç modüllü sentetik gen devresinin doğal bakteriyel sisteme entegrasyonu ile quorum sensing-bağlı ve bağımsız olarak kontrol edilebilir mikrobiyal hareketlilik sistemi oluşturulmuştur. Üç modüllü sentetik gen devresinin diğer bir özelliği ise çift kontrollü bir sistem olmasıdır. Elektronik sistemlerdeki VE mantık geçidi (AND logic gate) model alınarak oluşturulan bu sentetik gen devresinin hareket modülü, sadece diğer her iki modül açık olduğunda çalışmıştır. Bu özelliğiyle güçlü bir dinamik yapı gösteren çift kontrollü mikrobiorobot tasarımı bizim bilgimize göre literatürde ilktir.