Esne-gazura proteinaren erabilera argi bidezko 3D inprimaketan

Maialen Uribarrena, Pedro Guerrero, Koro de la Caba eta Teresa Carranza

3D inprimaketa modelo digitaletik abiatuz pieza bat geruzaz-geruza eratzeko fabrikazio prozesua bezala ezagutzen da. Teknika desberdinen artean, argi bidezko inprimaketa erabiltzen da konplexutasun handiko egiturak lortu nahi direnean. Honetarako argiarekiko sentikorrak diren erretxina likidoak erabiltzen dira eta hauek solido bihurtzen dira argia aplikatzen zaienean. Erabiltzen diren erretxinen propietateak hobetzea erronka bilakatu da egungo ikerketan. Honetarako karbonoan oinarritutako egiturak erabili ohi dira, karbono nanozuntzak adibidez. Hala ere, hauek lortzeko prozesuak oso kutsakorrak izateaz gain arazo bat bihurtzen dira beren balio-bizitza amaitzerakoan, hauek ezin baitira ez berrerabili ezta birziklatu ere. Egoera honen aurrean, errefortzu naturalen erabilera alternatiba jasangarri bezala kontsideratzen hasi da.

Esne-gazura gazta egiteko prozesuan sortzen den albo-hondakin bat da, eta mundu mailan gutxi gorabehera urtero 180-190 milioi tona ekoizten dira. Proteina honi bigarren bizitza bat ematea lortu da hainbat arlotan; adibidez, jakietan gehigarri moduan erabil daiteke edota ongarri moduan ere, horrela ingurumenean izan dezakeen eragin kaltegarria murriztuz. Esne-gazura proteinari beroa aplikatzen zaionean bere propietateak aldatzen dira, Maillard izeneko erreakzioaren ondorioz. Maillard erreakzioa naturan edota gure eguneroko sukaldean ematen den saretze erreakzio bat da, non jakiek kolore ilun marroixka hartzen duten.

Hau horrela izanik, lan honetan argi bidezko 3D inprimaketarako erabiltzen den erretxina bati esne gazura proteina gehitu zaio, propietate mekanikoak hobetzeko helburuarekin. Erretxina eta esne-gazura proteinarekin eratutako nahasketa inprimatu baino lehen, hainbat azterketa egin zaizkio, proba erreologikoak hala nola, nahastearen inprimatzeko ahalmena ziurtatu dutenak. Egituren diseinua software bidez diseinatu da gero inprimatua izateko. Diseinatutako pieza laukizuzen formako sare-egitura inter-konektatu bat da. Egitura mota hau interes handikoa da biomedikuntza arloan, izan ere, zelulak hazteko beharrezko aldamioa bezala funtziona dezake. Inprimatutako piezek forma fideltasun handia erakutsi dute, software bidezko diseinuarekin bat datozenak alegia.

Inprimatutako piezen propietate mekanikoak hobetzeko, piezak labean sartu dira Mailard erreakzioa eman dadin. Tenperatura altuak aplikatzean, esne-gazura proteinadun laginak horixka kolorekoak bihurtu dira, Mailard erreakzioa eman dela adieraziz. Egituron propietate mekanikoen azterketak emandako erreakzio honek propietate mekanikoak aldatzen dituela baieztatu du. Emaitzek bi materialen arteko elkarrekintzak Mailard erreakzioa bidez areagotzea lortu dela iradoki dute, honela egituren propietate mekanikoak hobetuz.

Lan honek hainbat puntu uzten ditu agerian. Lehenik, esne-gazura proteina argi bidezko 3D inprimaketan gehigarri jasangarri moduan erabil daitekeela frogatu du. Bestetik, naturan ematen den erreakzio bat oinarritzat hartuz materialaren propietate mekanikoak aldatu daitezkeela ere erakutsi da. Lortutako egituren propietate mekaniko zein egitura ikusirik, ehun ingeniaritzan oso erabilgarriak izan daitezke, izan ere, hezur egitura egoki imitatzeko propietate mekaniko egokiak erakusten dituzten eta porositate handiko aldamioak behar izaten dira zelulak barnean hazi ahal izateko.

Artikuluaren fitxa:

• Aldizkaria: Ekaia
• Zenbakia: 48
• Artikuluaren izena: Esne-gazura proteinaren erabilera argi bidezko 3D inprimaketan.
• Laburpena: Argi bidezko 3D inprimaketan (DLP, Digital Light Processing) erabiltzen den erretxina biobateragarri (EB) bati propietate mekanikoak hobetzeko, esne-gazuraren proteina (EGP) gehitu zitzaion. Proteina hau gazta-prestaketa prozesuan eratzen den hondakinetik lortutako produktua da. Erretxina biobateragarria (EB) eta EGP hautsa % 5ean (bolumen/masa) nahastu ziren eta lortutako nahaste homogeneoari egin zitzaion karakterizazio erreologikoak inprimatzeko aproposa zela erakutsi zuen, inprimatzean egitura egonkorrak lortzen baitzituen forma-fideltasunean eragin zezakeen aldaketarik gabe. Errefortzu-sistema hobetzeko, tratamendu termiko bat aplikatu zitzaien laginei honela EPG hautsa zuten laginetan Maillard erreakzioa gerta zedin eta, beraz, haien propietate mekanikoak hobetzeko. Kolore-aldaketa nabariak ikusi ziren (horitasuna) tenperatura aplikatutako laginetan; Maillard erreakzioa gertatu zela baieztatu zuen horrek. Gainera, Maillard erreakziopean egon ziren egituren erresistentzia igo zen eta material zurrunago bat lortu zen horrela. Lan honek frogatzen du EGP gehigarri jasangarri moduan erabil daitekeela argi bidezko 3D inprimaketan, eta materialaren propietateak Maillard erreakzio bidez hobetu daitezkeela.
• Egileak: Maialen Uribarrena, Pedro Guerrero, Koro de la Caba eta Teresa Carranza
• Argitaletxea: EHUko argitalpen zerbitzua
• ISSN: 0214-9001
• eISSN: 2444-3255
• Orrialdeak: 229-241
• DOI: 10.1387/ekaia.27005

Egileez:

Maialen Uribarrena, Pedro Guerrero, Koro de la Caba eta Teresa Carranza Gipuzkoako Ingeniaritza Eskolako Ingeniaritza Kimikoa eta Ingurumenaren Ingeniaritza Saileko BIOMAT ikerketa taldeko ikertzaileak dira.

Ekaia aldizkariarekin lankidetzan egindako atala.