11 Ağustos 2025
GEA homojenizatörleri, rejeneratif tıp için biyo-mürekkeplere güç veriyor.
GEA, biracılıktan biyo-tıp alanına kadar çeşitli sektörlerde şirketin “Daha iyi bir dünya için mühendislik” amacını gerçekten ortaya koymak için, endüstriyel roseslerde inovasyonu teşvik etme konusunda çok tutkuludur. Şirketin mühendisleri de her zorluğu aşmak için çalışmaktan keyif almaktadır. Bu sebeple, Graz Teknoloji Üniversitesi’ndeki bilim insanları, okaliptüs hamurunu insan damarlarını, atardamarlarını ve diğer dokularını taklit eden 3D-baskılı organik yapılara dönüştürmelerine imkan tanıyan bir homojenizasyon prosesi ve teknolojisini yapılandırması için 2020’lerin başlarında GEA’ya başvurduğunda, GEA, üniversite ekibiyle bir iş birliği tesis etti ve çalışmalara hemen başladı.
GEA ekibi, bilim insanlarının araştırmaları, karşılaştıkları zorluklar ve amaçları hakkında bilgi edinmek için onlarla zaman geçirdi ve böylelikle başlangıç malzemesi olarak hamur haline getirilmiş okaliptüsten nano-yapılı selüloz lifleri oluşturmada homojenizasyonun oynadığı önemli rolü iyi anlayabildiler. Ekip, akademik projenin lideri Doktora Mezunu olan ve Üniversitenin Kimya ve Biyo-bazlı Sistemler Teknolojisi Enstitüsü (IBioSys) başkan yardımcılığı görevini üstlenen Prof. Dr. Mag. Karin Stana Kleinschek ile birlikte, sadece birkaç yıl içinde güçlü bir homojenizasyon prosesi geliştirdi. Bu proses, araştırmacıların okaliptüsten elde edilen nanoselülozu sıvı “mürekkep” olarak işlemesine imkan tanıyor.
IBioSys’de Yrd. Doç. olan Dr. Rupert Kargl, bu nanoselüloz-bazlı mürekkepler, 3D-baskı yoluyla kan damarları ve trakea gibi farklı insan dokularının anizotropik biyomekaniğini taklit eden yapılara dönüştürülebilir diye açıklıyor. Gerekli testlerin ardından, yenilenebilir kaynaklardan üretilen bu tür bitki-bazlı “dokular”, hastaların atardamarlarının anatomisine ve biyomekaniğine benzeyen organ modelleri hazırlamak için kullanılabilir. Kargl, “Bu modeller, kardiyovasküler müdahaleleri planlamak ve implantları hastanın anatomisine uyarlamak için cerrahlar tarafından potansiyel olarak kullanılabilir,” diyor.
Bu modeller, kardiyovasküler müdahaleleri planlamak ve implantları hastanın anatomisine uyarlamak için cerrahlar tarafından potansiyel olarak kullanılabilir.
Dr. Rupert Kargl
IBioSys’de Yrd. Doç.
Doktora Mezunu olan ve Üniversitenin Kimya ve Biyo-bazlı Sistemler Teknolojisi Enstitüsü (IBioSys) başkan yardımcılığı görevini üstlenen Prof. Dr. Mag. Karin Stana Kleinschek (solda), GEA Homojenizasyon Proses Teknolojisi Başkanı Dr. Silvia Grasselli ile konuşuyor.
Özel donanım: Bir GEA Panther Homogenizer 3006
Devam eden projeleri için üniversite ekibi, saatte 50 litreye kadar nanoselüloz mürekkebi işleyebilen kompakt bir sistem olan GEA Panther Homojenizatör 3006’yı 2024 yılında satın aldı. Nanoselüloz emülsiyonlarını pompalamak zordur ve örneğin süt ürünlerini işlemek için kullanılabilen standart homojenizatörler bunun için uygun değildir. Bu sebeple GEA, üniversitenin nanoselüloz prosesi için, malzemeyi işlemek üzere optimize edilmiş bir Panther ünitesi ve dolum pompası ve soğutmayı da içeren bir sisrem tasarladı ve yapılandırdı.
GEA Homojenizasyon Proses Teknolojisi Başkanı Dr. Silvia Grasselli, nanoselüloz homojenizasyon konusunda Stana Kleinschek ve IBioSys ekibiyle yapılan iş birliğine öncülük etti. Proses ve homojenizatör sistemini paralel şekilde geliştirmek amacıyla GEA’nın, GEA homojenizasyon mükemmeliyet merkezinde çok düşük hacimli testler gerçekleştirmek suretiyle prosesin kendisinin uygulanabilirliğini kanıtlama ve proses parametrelerini, homojenizatör kurulumunu ve bileşen yapılandırmasının ince ayarlamalarını yapma çalışmalarına başladığını açıklıyor.
Mühendisler daha sonra, prosesi ve teknolojiyi daha büyük bir ölçekte optimize etti ve özellikle selüloz-su emülsiyonunun pompalanabilirliğiyle ilgili potansiyel zorlukları ele aldı. GEA temsilcileri ayrıca, Panther 3006 sistem homojenizatörünü yerinde kurmak, sistem yapılandırmasını gerçekleştirip kontrol etmek ve Stana Kleinschek’in ekibine operasyonları konusunda eğitim vermek amacıyla 2024 yılında üniversiteyi ziyaret etti.
Homojenizatör düzeneği, üniversite ekibinin günlük olarak çalıştırması, programlaması ve bakımını yapması için kendi kendine yeten ve kullanıcı dostu bir yapıdadır. Daha önemlisi, bilim insanları, homojenizasyon prosesini hassas bir şekilde yapılandırılmış nanoselüloz lifleri ve 3D-baskı mürekkepleri oluşturmaya yardımcı olacak şekilde ayarlayabilmekte ve böylece istenen özelliklerin nihai ürünlerine uygun şekilde tasarlayabilmektedir.
Ekibin nanoselüloz biyo-mürekkebiyle doldurulmuş bir 3D yazıcı, boru şekilli bir yapı baskısı üretiyor.
Malzeme bilimini temel prensiplerinden başlayarak kullanmak
“Aslında nanoselüloz, zaten kısmen işlenmiş halde satın alınabilir, fakat profesör Stana Kleinschek, malzemeleri temel prensiplerden başlayarak tasarlamakla ilgileniyordu,” diyor Grasselli. “Bilim insanları teknolojimizi kullanarak tarifleri uyarlayabilir ve ön-işlem ve homojenizasyonun malzeme özellikleri ve yapısı üzerindeki etkileri hakkında daha fazla araştırma yapabilirler. Bu, onlara lif kaynağı ve ön-işlem gibi prosesler üzerinde daha fazla kontrol imkanı ve homojenizasyonun malzemenin nanoselüloz yapısı ve reolojisi ve ayrıca nihai 3D baskılı parçalar üzerindeki etkisi hakkında daha fazla bilgi sağlamaktadır.”
Kargl özellikle de basınç, lif konsantrasyonu, döngü sayısı ve sıcaklığın nasıl değiştirilebildiğini takdir etmektedir. “Ham madde, ön-işlem, döngü sayısı ve basınç, lif boyutu ve mürekkep reolojisi üzerinde en büyük etkiye sahiptir,” diyor.
IBioSys’de Üniversite Öğretim Asistanı olan Yüksek Müh. Dr. Florian Lackner, bazı kurutulmuş kısa-lifli okaliptüs hamurlarını gösteriyor.
Enstitü araştırmacıları, biyo-bazlı malzemelerin kimyası ve teknolojisindeki uzmanlıklarını bir araya getirerek, yenilenebilir kaynaklardan biyo-aktif doğal ürünler elde etme, sentezleme ve modifiye etme yöntemleri geliştirme üzerinde çalışıyor. Potansiyel uygulamalar, biyo-medikal cihazlar ve implantlardan ambalaj, tekstil, kozmetik ve kağıt kaplamalara kadar geniş bir alanda 3D baskı, kaplama ve yüzey-aktif maddeler için kullanımları da dahil çok çeşitlidir.
Tamamen uyarlanabilir ve ortak çalışmaya dayalı
Grasselli, “GEA ve IBioSys Enstitü ekibi arasında devam eden ortak çalışma, üniversite araştırmacılarının biyo-bazlı malzeme araştırma ve geliştirme çalışmalarının en ön saflarında yer almasından ötürü özellikle heyecan verici,” diyor. “Teknoloji merkezinden ve dışından birçok araştırmacıyla bağlantılı şekilde veya ilgili alanlarda birlikte çalışıyorlar ve biz de onlarla birlikte çalışmak ve geniş bir yenilikçi biyo-bazlı ürün ve uygulama alanları yelpazesi dahilinde araştırma ve geliştirmeyi hızlandırmaya yardımcı olmak üzere proses uzmanlığımızı ve teknolojilerimizi sunmak için buradayız.”
GEA ve IBioSys Enstitü ekibi arasında devam eden ortak çalışma, üniversite araştırmacılarının biyo-bazlı sistemler malzeme araştırma ve teknoloji geliştirme çalışmalarının en ön saflarında yer almasından ötürü özellikle heyecan verici.
Silvia Grasselli
GEA Homojenizasyon Proses Teknolojisi Başkanı
