Biyofizik

Biyofiziğin Tanımı: Biyofizik, biyolojik olayların fiziksel temellerini inceleyen ve biyolojik sistemlerin davranışlarını fizik prensipleriyle açıklayan bir bilim dalıdır. Bu nedenle, incelediği konu, biyolojik yapının en küçük bir birimi olan bir molekül olabileceği gibi, bir hücrede, organda ya da vücutta cereyan eden biyolojik olayların tümü ilgi alanına girer. İnceleme için kullanılan yaklaşım ise biyolojik olayı oluşturan fiziksel prensiplerin bulunmasıdır. Duyu organları ile, dolaşım, solunum gibi sistemlerin anlaşılmasına biyofizik alanında yapılan araştırmaların katkısı çoktur. Bu biyofiziksel yaklaşımlar için verilebilecek güzel bir örnek, birçok fizyolojik fonksiyonun temelinde yatan nöron ve kas hücrelerine ait eksitabilete özelliğinin, daha 1950-1960’lı yıllarda önerilen fiziksel ve matematiksel membran modelleri yardımıyla anlaşılabilmiş olmasıdır. 1980’li yıllarda geliştirilen “patch clamp” tekniği bu alandaki çalışmaları “state of the art” durumuna getirmiştir. Membrandaki tek iyon kanalını inceleme olanağı veren bu kayıt tekniği ve analiz yöntemleri, nöron, kalp kası gibi hücrelerin normal çalışma şekillerinin anlaşılmasını sağladığı gibi epilepsiden aritmiye kadar birçok patolojik olayın da aydınlatılmasını sağlamıştır. Bu bakımdan, biyolojik olayların fiziksel temellerini araştırmak, olaya ilişkin mekanizmaların anlaşılması bakımından önemlidir. Bu temel konuların yanı sıra, tanı ve tedavide geniş kullanım alanı olan iyonize radyasyon ile, son yıllarda oldukça tartışılan elektromagnetik alanın etkileri ve tıptaki uygulamaları da biyofiziğin kapsamına girmektedir.

Tıpta Biyofizik Eğitiminin Önemi: Bilindiği gibi, ABD’de tıp eğitimine liseden değil, liseye dayalı 3-4 yıllık bir Kolej eğitiminden sonra başlanmaktadır. Zaman zaman ülkemizdeki Lise mezunu öğrencilerinin tıp öğrenimi için gerekli temele sahip oldukları varsayılabilmektedir; fakat özellikle mevcut üniversite giriş sınav sistemi ve buna bağlı olarak liselerde gerçekleştirilebilen eğitimin türü ve kapsamı göz önünde tutulursa, böyle bir varsayımın geçerli olmadığı hemen takdir edilebilir. Biyofizik derslerinin yürütülmesi sırasında zaten gözlediğimiz bu eksikliklerin giderilmesi, yeni bazı temel kavramların verilmesi ve daha önce tanıştıkları, fakat kullanılabilecek kadar özümseyemedikleri bazı kavramların da yerli yerine oturması için iyi bir Biyofizik eğitimi çok gereklidir. Bu temelin verilmesi yalnızca yerleşmiş bilginin öğrenilmesi bakımından değil, öğrencinin ileride alanıyla ilgili stratejilerin geliştirilebilme yeteneğini kazanabilmesi bakımından da önemlidir. Değişen teknolojiler zaman zaman aynı olaya farklı bilim alanlarından bakabilmeyi, belirli bir problemin çözümü için farklı disiplinlerin katkısını gerektirmektedir. Klasik fizik kavramlarıyla ifade edilen ve bir anlamda donma noktasına geldiği zannedilen birçok biyolojik olayda, yeni teknolojilerin bu alanlara girmesiyle, klasik fizik bilgilerinin tekrar gözden geçirilmesi ve uygun olanlarının bu alanlara adaptasyonu gerekmektedir. Bunun bir örneği, son yıllarda hücre ve dokuların fonksiyonel görüntüleme tekniklerindeki ilerlemeyle ortaya çıkan bir durumdur. Görüntüleme tekniklerindeki bu gelişme, bir taraftan fonksiyona ilişkin anatomik yapının belirlenmesini sağlamış, diğer taraftan da fonksiyona ilişkin süreçlerin matematiksel modellerinin geliştirilmesini ve bilgisayarlarla bu süreçlerin simülasyonuna (computational modeling) dayanan çalışmaların yapılmasını sağlamıştır. Biyolojik olayların sistem terisi yöntemleriyle analizini gerektiren bu yaklaşım, biyoloji ve fizik bilimleri ile biyomühendisliğin sağladığı bilgilerin bir arada kullanılması sayesinde yapılabilmektedir. Teknik sistemlerin analizinde kullanılan ve 1969- 1970 yıllarında dolaşım, solunum sistemleri ile refleks sistemleri gibi biyolojik sistemlerin çalışma şekillerinin anlaşılmasına önemli katkılar yapmış olan bu eski yaklaşım, aradan onyıllar geçtikten sonra, biyolojik olayları incelemek amacıyla tekrar yaygın olarak kullanılmaya başlanmıştır. Son yıllarda “Sistem Biyolojisi” olarak adlandırılan bu alan biyolojik süreçlerin incelenmesinde önem kazanmış olup, geliştirilen görüntüleme teknikleriyle birlikte, yapı ve fonksiyonun araştırılmasında “art of science” noktasına ulaşmıştır; hatta, Avrupa Birliği altıncı çerçeve programı içinde bir yer edinmiştir. Benzer şekilde, dopler ve bilgisayara dayalı ölçü sistemlerinin tıp alanına girmesiyle, dalga yansıması veya sertlik gibi genel fizik prensipleri tıp alanında önemli ölçüde kullanılır hale gelmiş ve günümüzde önemli bir sağlık sorunu olan hipertansiyon, atherosikleroz gibi patolojik durumlarda yapı ile fonksiyon arasındaki ilişkinin anlaşılmasına büyük katkı sağlamıştır. Hatta bazı durumlarda önleyici tedbirlerin alınmasında, bu kavramların bir ölçü olarak kullanıldığı yurtdışı adresli yayınlar da sık sık görülmektedir. Bu nedenlerle, aşağıdaki amaçlar doğrultusunda tıp öğrencilerine Biyofizik eğitiminin verilmesi gerekli görülmektedir: i. Normal ve patolojik durumlarda biyolojik sistemin nasıl çalıştığını anlayabilmeleri, ii. Klinik problemlere bilimsel neden-sonuç ilişkisi açısından yaklaşma yeteneğinin kazandırılması, iii. Klinik alanda kullanılan teknolojiler hakkında bilgi sahibi olmaları, iv. Teknolojiyi amaçlarına uygun şekilde kullanabilme bilgi ve becerilerini kazanmaları, v. Tıp öğrencilerinin gelecekteki mesleki yaşamlarında teknolojideki gelişmelere uyum sağlayabilmeleri, vi. Teknolojideki gelişmeler karşısında yeni stratejiler geliştirebilmeleri. Bu amaçlardan ilk dördü birinci basamak hekim için de önemlidir.

www.tip.hacettepe.edu.tr/