Plastik Tarih Olabilir: Bilim İnsanlarından Süper Malzeme!
Geliştirilmiş bakteriyel selüloz, her gün kullandığımız eşyalar için daha sert, daha yeşil malzemeler üretilmesine yardımcı olabilir.
Plastik atıklar dünya genelinde birikmeye devam ederek ciddi çevresel sorunlar yaratırken, araştırmacılar sürdürülebilir çözümler için doğaya yöneliyor. Houston Üniversitesi’nde makine ve havacılık mühendisliği yardımcı doçenti olan Maksud Rahman, biyolojik olarak parçalanabilen bir malzeme olan bakteriyel selülozu plastiğin yerine geçebilecek çok yönlü bir maddeye dönüştürmek için yenilikçi bir yöntem geliştirdi.
Bu malzeme geniş bir kullanım yelpazesi için umut vaat ediyor. Yakında tek kullanımlık su şişeleri, çevre dostu ambalajlar ve hatta yara örtüleri gibi günlük eşyaların yapımında kullanılabilir. Tüm bu uygulamalar, çevrede doğal olarak bol miktarda bulunan ve biyolojik olarak parçalanabilen bir biyopolimer olan bakteriyel selüloza dayanıyor.
Çalışmalarını Nature Communications dergisinde yayınlayan Rahman, “Bu güçlü, çok işlevli ve çevre dostu bakteriyel selüloz tabakaların her yerde bulunabileceğini, çeşitli endüstrilerde plastiklerin yerini alabileceğini ve çevreye verilen zararın azaltılmasına yardımcı olabileceğini düşünüyoruz” dedi.
Houston Üniversitesi makine ve uzay mühendisliği yardımcı doçenti Maksud Rahman, biyolojik olarak parçalanabilen bir malzeme olan bakteriyel selülozu, plastiğin yerini alma potansiyeline sahip çok işlevli bir malzemeye dönüştürmenin bir yolunu geliştirdi. Kredi: Houston Üniversitesi.
“Dönen bir kültür cihazındaki sıvı akışından kaynaklanan kesme kuvvetlerini kullanarak hizalanmış nanofibriller ve bakteriyel selüloz bazlı çok işlevli hibrit nanosheet’lerle sağlam bakteriyel selüloz tabakalarını biyosentezlemek için basit, tek adımlı ve ölçeklenebilir bir aşağıdan yukarıya strateji rapor ediyoruz. Elde edilen bakteriyel selüloz tabakalar yüksek gerilme mukavemeti esnekliği, katlanabilirlik, optik şeffaflık ve uzun vadeli mekanik stabilite sergiliyor” dedi. Rice Üniversitesi’nde doktora öğrencisi olan M.A.S.R. Saadi çalışmanın ilk yazarı olarak görev yaparken, Rice’ta Biyobilimler alanında doktora sonrası araştırmacı olan Shyam Bhakta da biyolojik uygulamaya destek verdi.
Nanoteknoloji ile Performansı Artırmak
Petrol bazlı, bozunmayan malzemelerin çevre üzerindeki zararlı etkileri konusunda artan endişeler, doğal veya biyomalzemeler gibi sürdürülebilir alternatiflere olan talebi yoğunlaştırmıştır. Bakteriyel selüloz, doğal olarak bol miktarda bulunan, biyolojik olarak parçalanabilen ve biyouyumlu potansiyel bir biyomateryal olarak ortaya çıkmıştır.
Selülozu güçlendirmek ve daha fazla işlevsellik yaratmak için ekip, bakterileri besleyen sıvıya bor nitrür nano tabakaları dahil etti ve daha iyi mekanik özelliklere (~ 553 MPa’ya kadar gerilme mukavemeti) ve termal özelliklere (örneklere kıyasla üç kat daha hızlı ısı dağılımı oranı) sahip bakteriyel selüloz-bor nitrür hibrit nano tabakalar üretti.
Rahman, “Hizalanmış, güçlü ve çok işlevli bakteriyel selüloz tabakaları sağlayan bu ölçeklenebilir, tek adımlı biyo-fabrikasyon yaklaşımı, yapısal malzemeler, termal yönetim, paketleme, tekstil, yeşil elektronik ve enerji depolama alanlarındaki uygulamaların önünü açacaktır” dedi. “Esasen bakterileri bir amaca yönelik davranmaları için yönlendiriyoruz. Rastgele hareket etmek yerine, hareketlerini yönlendiriyoruz, böylece organize bir şekilde selüloz üretiyorlar. Bu kontrollü davranış, çeşitli nanomalzemelerle esnek biyosentez yöntemimizle birleştiğinde, malzemede aynı anda hem yapısal hizalama hem de çok işlevli özellikler elde etmemizi sağlıyor.”
Rahman, hareket derken dönmeyi kastediyor ve selüloz üreten bakterilerin, yönlü sıvı akışı sağlamak için merkezi bir mil kullanılarak sürekli döndürülen silindirik oksijen geçirgen bir inkübatörde kültürlendiği özel tasarlanmış bir rotasyon kültür cihazını tanıtıyor. Bu akış, bakterilerin tutarlı bir şekilde yön değiştirmesiyle sonuçlanıyor.
Rahman, “Bu, toplu bakteriyel selüloz tabakalarında nanofibril hizalamasını önemli ölçüde geliştiriyor” dedi. “Bu çalışma, malzeme bilimi, biyoloji ve nano mühendisliğin kesiştiği noktada disiplinler arası bilimin bir örneğidir.”
Kaynak: https://scitechdaily.com