Fizik/Kimya

Sıvı Damlacıklar İle Akustoforetik Baskı

Harvard Üniversitesi araştırmacıları; benzeri görülmemiş bir bileşim ve viskoziteye sahip sıvılardan damlacıklar üretmek için ses dalgalarını kullanan, yeni bir baskı yöntemi geliştirdiler. Bu teknik; birçok yeni biyofarmasötik, kozmetik ve gıda üretiminin, ayrıca optik ve iletken malzemelerin olanaklarını genişletti.
Harvard John A. Paulson Okulu’nda Biyoloji Kaynaklı Mühendislik Profesörü Jennifer Lewis: “Akustik güçler kullanarak; sayısız malzemenin talep üzerine bir şekilde basılmasını sağlayan, yeni bir teknoloji yarattık.”

Sıvı damlacıklar; kağıt için baskı mürekkebinden, ilaç dağıtımı için mikro kapsüller oluşturmaya kadar birçok uygulamada kullanılmaktadır. Mürekkep püskürtmeli baskı; sıvı damlacıklarını şekillendirmek için kullanılan en yaygın tekniktir. Ancak yalnızca sudan yaklaşık 10 kat daha viskoz* olan sıvılar için uygundur. Yine de araştırmacılara yönelik birçok ilgi çekici akış, diğerlerine göre çok daha akıcıdır. Örneğin, biyo-farmasötikler ve biyolojik baskı için hayati öneme sahip biyopolimer ve hücre yüklü çözeltiler; sudan en az 100 kat daha viskozdur. Bazı şeker bazlı biyopolimerler, baldan 25,000 kat daha viskoz* olan bal gibi bir yapışkandır.

* Viskoz: Selüloz türevlerinin üretiminde yararlanılan koloidal selüloz çözeltisi.

Bu akışkanların viskozitesi de sıcaklık ve bileşim ile önemli ölçüde değişir, damlacık boyutlarını kontrol etmek için baskı parametrelerini optimize etmeyi daha da zorlaştırır.
SEAS ve Wyss Enstitüsü’nde Mühendislik Malzeme Bilimi ve Mekanik Araştırma Görevlisi Daniele Foresti: “Amacımız, akışkanın maddi özelliklerinden bağımsız bir baskı sistemi geliştirerek, görüntüden viskoziteyi almaktı.”

Bunu yapmak için araştırmacılar akustik dalgalara yöneldiler.

Yer çekimi sayesinde; herhangi bir sıvı damlayabilir. Örneğin bir musluktan yüzlerce yıl su damlayabilir. Yalnız yerçekimi ile, damlacık boyutu büyük ve damlayı kontrol etmek de zordur. Suyun kabaca 200 milyar katı kadar viskoziteye sahip olan saha; her on yılda tek bir damla oluşturur.
Damla oluşumunu geliştirmek için araştırma ekibi; ses dalgaları üretmek için çalıştılar. Bu basınç dalgaları, tipik olarak; akustik kaldırma durumunda olduğu gibi yer çekimine meydan okumak için de kullanılmıştır. Araştırmacılar bu yeni tekniği; akustoroforetik yapmak için kullanıyorlar.

Sesle Yazdırma

Araştırmacılar, yüksek düzeyde sınırlı bir akustik rezonatör ürettiler ve bu, yazıcı nozulunun ucunda 100 kez normal yerçekimi kuvvetlerini (1G) aşan bir çekme kuvveti oluşturarak, Güneş’e nazaran yüzeydeki yerçekimsel kuvvetin dört katından fazladır.

Bu kontrol edilebilir kuvvet; belirli bir boyuta ulaştığında ve baskı hedefine doğru fırlattığı zaman, her damlacığı memeden çeker. Ses dalgalarının genliği ne kadar yüksek olursa; akışkanın viskozitesinden bağımsız olarak damlacık boyutu o kadar küçüktür.
Foresti: “Fikir, bir ağaçtan elma toplamak gibi; nozülden küçük damlacıkları tam anlamıyla ayıran bir akustik alan yaratmaktır.”

Araştırmacılar, prosesi; baldan, kök hücre mürekkeplerine, biyopolimerlerden, optik reçinelerden ve hatta sıvı metallerden geniş bir yelpazede test ettiler. Önemli olarak, ses dalgaları damlacık içinden geçmez, bu da canlı hücreler veya proteinler gibi hassas biyolojik kargolarla bile yöntemin güvenliğini sağlar.
Lewis: “Teknolojimizin ilaç endüstrisi üzerinde doğrudan bir etkisi olmalı. Ancak, bunun birden çok endüstri için önemli bir platform olacağına inanıyoruz.”

NSF’nin MRSEC Programı Yöneticisi Dan Finotello: “Bu, işbirlikçi araştırmanın genişliğinin ve erişiminin mükemmel ve etkili bir örneğidir. Araştırmacılar; diğer yöntemlerden farklı olarak, malzemeden bağımsız olan ve bu nedenle çok yönlü baskıyı sunan akustik güçler kullanarak, yeni bir baskı platformu geliştirdiler. Ayrıca uygulama alanı da sınırsız.”

 

Kaynak:
Harvard University
Etiketler
1 Oy2 Oy3 Oy4 Oy5 Oy (1 oy verildi, Ortalama: 5 üzerinden 5,00 oy )
Loading...

Benzer Makaleler

Bir cevap yazın

E-posta hesabınız yayımlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir

Close