Moleküler haberleşmede moleküler bilginin tespiti ve tahmini

Abstract

Moleküler haberlesme bilgi tasıyıcısı olarak molekülleri kullanan bir haberlesme paradigmasıdır. Yeryüzündeki en eski ve en yaygın haberlesme yöntemi olan moleküler haberlesme tek hücreli canlılardan çok hücreli hayvan ve bitkilere kadar bütün canlıların hayati fonksiyonlarını sürdürebilmeleri için vazgeçilmezdir. Dogada var olanların yanı sıra günümüzde moleküler haberlesme moleküler sinyalleri algılayıp yorumlayabilen nano ve biyoteknoloji tabanlı birçok yeni uygulamanın da önemli bilesenleri arasına girmistir. Bu proje kapsamında moleküler haberlesme ile ilgili gerçeklestirilen çalısmalar bes ana bölüme ayrılabilir. Birinci bölümde kanal hafızalı difüzyona dayalı moleküler haberlesmenin basarımının anlasılabilmesi için analitik basarım degerlendirmeleri ve ilgili benzetim deneyleri yapılmıstır. Basarım degerlendirmesi için gelistirilen analitik modelin dogrulugu rastgele yürüyüs (random walk) benzetimleri ile gösterilmistir. Deneyler bazı moleküler haberlesme senaryoları için kanal hafızasının basarımı azaltmak yerine arttırdıgını göstermistir. Ikinci bölümde hafızalı moleküler haberlesme kanalının eszamansız oldugu durumlar için analitik basarım degerlendirmeleri yapılmıstır. Moleküler haberlesmenin verici tarafından gönderilen bir isaret (beacon) sembolünün tespiti ile baslatıldıgı düsünülmüstür. Bu isaret sembolü için kullanılan salım miktarı ve difüzyon katsayısı gibi parametrelerin uygun seçimi ile eszamansız moleküler haberlesmenin neredeyse eszamanlı kadar iyi basarım saglayabildigi gösterilmistir. Üçüncü bölümde bir moleküler kaynagın yerini ve salım hızını bulabilmek için teorik bir tahmin yöntemi gelistirilerek basarımı benzetim deneyleri ile gösterilmistir. Dördüncü bölümde ise moleküler sinyallerin alıcıda yeniden olusturulması için analitik bir model olusturularak sinyal bozulmasının analitik ifadesi türetilmistir. Yine benzetim deneyleri ile bozulmanın hangi parametrelerden nasıl etkilendigi arastırılarak en iyi alıcı tasarımı gerçeklestirilmistir. Son olarak besinci bölümde bir moleküler kaynak ve mikroislemci ile kontrol edilen bir algılayıcıdan olusan moleküler haberlesme sistemi gerçeklenmistir. Gerçeklenen sistem kullanılarak difüzyon katsayısı ve kaynak ile alıcı arasındaki mesafe tahmini için yöntemler önerilerek basarımları gösterilmistir. Burada özetlenen projenin bes bölümünde moleküler alıcı mükemmel absorblayıcı (perfect absorber) olarak düsünülmüstür. Mükemmel alıcı birçok açıdan yüzey reseptörlü alıcıların performansını da yansıtabildigi için performans degerlendirmelerinde reseptörlü alıcılar kapsam dısında bırakılmıstır.