Hücrelerin tartısını yanlışsız bir halde ölçmek, bilim dünyasında epeyce karmaşık bir mevzu olarak öne çıkıyor. Birçok işte hangi aletin kullanılacağı çoklukla açıkça belirlidir; örneğin bir maddeyi tartmak için, o unsurun boyutuna uygun bir tartı seçmek kafidir. Banyonuzdaki tartı, ferdî yükünüzü ölçerken, mutfakta kullanılan küçük bir teraziyse un ya da şeker üzere materyallerin ölçülmesinde daha tesirli olur.
Ancak bilimsel çalışmalar kelam konusu olduğunda, bilhassa mikroskopik ölçekte bir hücrenin yükünü belirlemek için daha yenilikçi prosedürlere gereksinim duyuluyor. Bu, çok daha hassas araçlar ve teknikler gerektiren bir süreç.
Hücrelerin kütlesini ölçmeye yönelik birinci teşebbüsler, binlerce yıl öncesine dayanıyor. MÖ 200’lü yıllarda Arşimet, bir cismin sıvıya batırıldığında sıvının yer değiştirdiği kadar üste gerçek kuvvet uyguladığını keşfetmişti. Bu keşif, suyun yoğunluğunu hesaplayarak objelerin yüklerini belirlemeye yönelik birinci adımları attı.
Stokes Yasası
Ancak bu prensibi, bir hücrenin tartısını ölçmek için direkt kullanmak pek mümkün değil. Tekrar de 70 yıl evvel yapılan bir araştırma, emsal bir mantığı mikroskobik ölçekte kullanmayı başardı. Araştırmacılar, mikro ölçekte bir hücrenin kütlesini belirlemek maksadıyla George Stokes’un geliştirdiği formüle dayalı deneyler gerçekleştirdi. Bu deneylerde maya hücreleri, şeker çözeltisi içinde bırakılarak, hücrelerin sıvıdaki düşüş suratları kaydedildi. Bu sayede hücrelerin büyüklükleri ve sıvının viskozitesi hesaba katılarak kütlesi yaklaşık olarak 79 pikogram (gramın 79 trilyonda biri) olarak ölçüldü. 192 pikograma kadar değişen bu ölçümler, günümüzdeki ileri teknolojiyle yapılan ölçümlerle epeyce yakın sonuçlar verdi. Stokes’un, sıvı içerisindeki hareketli cisimlerle ilgili bulguları, fizik literatüründe “Stokes Yasası” olarak biliniyor.
Askıya alınmış Mikrokanal Rezonatörü
Ancak, Stokes Yasası sadece global biçimli hücreler için geçerliydi ve farklı geometrilere sahip hücrelerin tartılması için yeni teknikler geliştirilmesi gerekiyordu. MIT’deki araştırmacılar, 2010 yılında bakterilerin yükünü ölçmek için titreşim temelli bir yol geliştirdi. Bu yeni teknik, “Askıya alınmış Mikrokanal Rezonatörü” (SMR) ismi verilen bir sistemle hayata geçirildi. Bu sistemde, sıvı dolu küçük bir kiriş titreştirilir ve hücrelerin sıvıdan geçerken kirişin titreşim frekansındaki değişiklikler kaydedilir. Tıpkı bir yay üzerine asılan tartının hareketinin ölçülmesi üzere, titreşimdeki farklar hücrenin kütlesi hakkında bilgi verir. Bu formül, femtogram hassasiyetine ulaşarak hücrelerin büyüme suratlarını dahi hesaplamaya imkan tanıyor.
Tomografik Parlak Alan Görüntüleme
Hücrelerin tartısını ölçmede kullanılan bir öbür yenilikçi prosedür ise “Tomografik Parlak Alan Görüntüleme” (TBFI) tekniği. 2012 yılında kırmızı kan hücrelerinin yükünü belirlemek için kullanılmaya başlanan bu teknoloji, mikroskoplarla uyumlu çalışarak hücrelerin ışık dalgaları üzerindeki tesirini tahlil ediyor. Bu sayede, hücrelerin hacmi, yoğunluğu ve kuru kütlesi hesaplanabiliyor.
Bu formülle, ortalama 27 pikogram yükündeki kan hücrelerinin kütlesi tespit edilebiliyor. Fakat, bu teknik esasen kanser araştırmalarında daha yaygın olarak kullanılıyor. Kanser hücrelerinin fizikî özelliklerinin tespiti, tümörlerin bedende nasıl yayıldığını ve tedaviye verdiği karşılığı takip etmek için kıymetli datalar sunabiliyor.
