Ağaç Artıkları Akıllı Hidrojellere Dönüştürülüyor
Fotoğraf: Biyo-hidrojeller bu şekilde dış uyarıcılara tepki verirler ve neticede çevrede biyolojik olarak bozunabilirler.
NC State’ten araştırmacılar, odunun yan ürünlerini farklı uyarıcılara tepki verebilen ve gelişmiş üretim yöntemleri sayesinde tarımda, sağlık hizmetlerinde ve hatta veterinerlik alanında kullanılabilecek sürdürülebilir, biyolojik olarak parçalanan akıllı malzemelere dönüştürebilen duyusal hidrojeller haline getiriyor.
College of Natural Resources’da Orman Biyomateryalleri Doçenti olan Lokendra Pal, “Gelecek daha sürdürülebilir olacak ve nanoteknoloji, nanomalzemeler ve biyomalzemeler, geleceğin bir parçası olacak,” diyor.
Hidrojeller, gözenekli, polimerik ve yüzde 90’lara kadar su içeren malzemelerdir. Yapıları su ağırlıklı olduğu için moleküler düzeyde geçirgendirler, bu da sıcaklık, basınç ve nem gibi belirli uyarıcılarla karşılaştıklarında fiziksel ve kimyasal olarak değişmek üzere kimyasal ve mekanik modifikasyonlar yoluyla değiştirilebilecekleri anlamına gelir. Bu değişiklikler, elektriksel veya mekanik dönüştürücüler tarafından veya basitçe gözle gözlemlenebilirler.
Orman Biyomalzemeleri Bölümü’nden araştırmacılar, ağaçlarda ve tarımsal atıklarda bolca bulunan karboksimetilselüloz ve selüloz nanomalzemeleri, gelişmiş üretim yöntemleri kullanarak biyolojik olarak parçalanan hidrojellere dönüştürdüler. Çalışma, bir dizi büyük soruna sürdürülebilir bir çözüm oldu. Örnek olarak, böcek zararlılarından, bitki hastalıklarından ve iklim değişikliğinden etkilenen gıda güvensizliği düşünülebilir.
Pal, “Burada yeşil tarıma bakıyoruz. Bazı bitkiler farklı dalga boylarında ışığa tepki verirler, bu nedenle malzeme, seralarda veya diğer uygun ortamlarda kullanılabilir. Bitkilerin daha hızlı büyümesi için dalga boyları yönlendirilebilir. Tarım, özellikle dünyanın kalabalık bölgelerinde, iklim değişikliğinin neden olduğu bitkiler üzerindeki aşırı baskılardan zarar görecektir. Geliştirilen malzemeler, bu durumla başa çıkmak için bir mikro ortam sağlayabilirler.” diyor.
Ve dünya nüfusunun yaşlanmasıyla, yardımlı bakıma, teşhis araçlarına ve duyusal cihazlara giderek artan bir ihtiyaç oluştu. Malzeme, kontakt lenslerde bile, gözlerin sürtünme, oksijen ve konfor gereksinimlerinin karşılanması için kullanılabilir.
Pal, “Malzemelerin oksijen iletim hızı gibi özelliklerini ayarlayabiliriz ve insanların ihtiyaçlarına göre özelleştirilebilir ve bir 3D yazıcı kullanılarak talep üzerine üretilebiliriz. Herkese uyan bir tek-beden yok.” diyor.
Hidrojeller öylesine özelleştirilebilir ki, Pal ve meslektaşları hayvanlar için benzer bir lens üretme üzerinde çalışıyorlar. National Science Foundation’ın Innovation Corps programına katılırken, göz yaralanmaları veya ameliyatlar sonrasında iyileşen hayvanların duyusal jel-tipi bir bandajdan yararlanabileceğini fark ettiler.
Pal, “İnsanlar sizlere gözleriyle ilgili bir sorunları olup olmadığını söyleyebilirler. Geliştirilen hidrojellerin bir algılama mekanizması olduğundan, tetikleyici, renk değişimine veya başka bir reaksiyona girmesine neden olabilir. Hayvanlar sizlerle konuşamaz ancak bu hidrojeller sayesinde neler olduğunu görebilirsiniz.” diyor.
Ekibin bir sonraki hedefi, daha fazla araştırma ve test için NC State College of Veterinary Medicine ile iş birliği yapmak. Bu süreç devam ederken, ekibin tarım için duyusal hidrojelleri pazara sunması, bitki koruma ve organik tarım çalışmaları yapması bir yılı alabilir. Bu süreç de tıpkı College of Natural Resources gibi, son derece iş birlikçi.
Pal, “Üniversitemize bakarsanız, en güçlü yönlerimizden biri de farklı bölümlere ev sahipliği yapmamız. Ormancılık, daha hızlı büyüyen hastalık taşımayan ağaçlar ve ormanlar için genetik ve biyoteknolojik olarak tohum tasarlayabilir ve bunları ekebilir. Departmanımız bunları alır ve daha yeşil bir kimyasal işleme ve ileri üretim metoduyla çeşitli biyoürünlere, biyokimyasallara ve biyoenerjiye dönüştürmek için çalışır. Parklar, Rekreasyon ve Turizm İşletmeciliği, insani yönlerin tümüyle ilgilenir. Birlikte sürdürülebilir bir orman yönetimi yoluyla ağaç yetiştirmeye başlayabilir ve bir bütün olarak en az çevreye olduğu kadar topluma da fayda sağlayan, geleceğin biyo-tabanlı materyallerini üretebiliriz.” diyor.
Kaynak: phys.org
