T.C. GAZİOSMANPAŞA ÜNİVERSİTESİ Bilimsel Araştırma Projeleri Komisyonu Sonuç Raporu Proje No: 2012/05 Projenin Başlığı BİYOMÜHENDİSLİK BÖLÜMÜ ARAŞTIRMA VE ÖĞRENCİ LABORATUVARLARININ ALT YAPILARININ OLUŞTURULMASI Proje Yöneticisi Yrd. Doç. Dr. Kıymet BERKİL AKAR Birimi Gaziosmanpaşa Üniversitesi Mühendislik ve Doğa Bilimleri Fakültesi Biyomühendislik Bölümü (Mart/ 2013)
i ÖZET Biyomühendislik Bölümü Araştırma ve Öğrenci Laboratuvarlarının Alt Yapılarının Oluşturulması* Bu projeyle Gaziosmanpaşa Üniversitesi Mühendislik ve Doğa Bilimleri Fakültesi Biyomühendislik Bölümü Biyopolimer ve Biyomalzemeler Araştırma Laboratuarı için çeker ocak, döner buharlaştırıcı, UV lamba ve kabini, ısıtıcılı manyetik karıştırıcı ve vortex gibi temel makine teçhizat temini yapılmıştır. Ayrıca araştırma laboratuarının ve Biyomühendislik Bölümü Öğrenci Laboratuarlarının acil ihtiyaçlarını karşılamak amacıyla bir takım kimyasal madde ve sarf malzeme bölümümüze kazandırılmıştır. Anahtar Kelimeler: Araştırma Laboratuarı, Öğrenci Laboratuarı
ii * Bu çalışma Gaziosmanpaşa Üniversitesi Bilimsel Araştırma Projeleri Komisyonu tarafından desekleniştir (Proje No: 2012/05). ABSTRACT Creating of Sub-Structures in the Research and Student Laboraties of the Department of Bioengineering With this project, basic machinery and equipment such as fume hood, rotary evaporator, the UV lamp and the cabinet, heater with a magnetic stirrer and vortex was provided to Biopolymer and Biomaterials Research Laboratory of Gaziosmanpaşa University Faculty of Engineering and Natural Sciences Department of Bioengineering. Furthermore, a number of chemicals and consumables were gained to our deparment in order to meet the urgent needs the research laboratory and student laboratories of the Department of Bioengineering. Keywords: Research Laboratory, Students Laboratory
iii ÖNSÖZ Bir alt yapı projesi olan bu projeden (Proje No: 2012/05) sağalanan destek ile bölümümüz Biyopolimer ve Biyomalzemeler Laboratuarının temel donanımları ve bir kısım sarf malzeme temin edilmiştir. Bölümümüze kazandırılan bu cihaz ve malzemeleri kullanarak lisans ve lisansüstü öğrencileri araştırma çalışmalarını yapabileceklerdir. Bu projeye destek veren Gaziosmanpaşa Üniversitesi Bilimsel Araştırma Projeleri Komisyonuna teşekkürlerimi sunarım. Yrd. Doç. Dr. Kıymet BERKİL AKAR Mart, 2013
iv İÇİNDEKİLER DİZİNİ ÖZET... I ABSTRACT... II ÖNSÖZ... III İÇİNDEKİLER DİZİNİ... IV ŞEKİL VE ÇİZELGELER DİZİNİ... V GİRİŞ... 1 ÇEKER OCAKLAR... 1 İNERT ATMOSFERDE ÇALIŞMA... 1 DÖNER BUHARLAŞTIRICI... 3 KROMATOGRAFIDE UV IŞINLARININ KULLANILMASI... 3 MATERYAL VE YÖNTEM... 4 SONUÇ... 7 KAYNAKLAR... 8
v ŞEKİL VE ÇİZELGELER DİZİNİ Şekil 1.1 Manifold kullanılarak inert ortamda çalışma... 2 Şekil 1.2 En basit şekliyle bir balon kullanılarak inert ortam oluşturulması... 2 Şekil 2.1 Çeker ocak (solda) ve ısıtıcılı manyetik karıştırıcı (sağda)...4 Şekil 2.2 UV Lamba ve kabini (solda) ve vakum pompası (sağda)... 5 Şekil 2.3 Döner buharlaştırıcı (solda) ve vorteks (sağda)... 5 Şekil 2.4 Su yumuşatma sistemi (solda) ve azot (N 2 ) tüpü (sağda)... 6
1 GİRİŞ Çeker Ocaklar Çeker ocaklar olarak bilinen hava kabinleri laboratuarların en önemli ihtiyaçlarıdır. Çeker ocaklar çalışma alanında oluşan asit buharları gibi gazları uzaklaştırabilecek emiş gücüne sahip, çalışma alanındaki zararlı havayı sisteme bağlı bulunan baca bağlantısı ile dış ortama atan cihazlardır (Anonim, 2013). Kimyasal işlemlerin güvenli bir şekilde çevreye ve araştırmacılara zarar vermeden yapılması için çalışmaların bir çeker ocak içerisinde yapılması zorunludur. Patlama, zehirli gaz çıkışı gibi tehlike oluşturabilecek işlemler çeker ocaklar içerisinde güvenli bir şekilde gerçekleştirilebilir. İnert Atmosferde Çalışma Bazı kimyasal reaksiyonlar oksijen ve nemden etkilenebilir. Oksijen ve nemden uzak bir ortam ancak N 2 ve Ar gibi inert gazlarla sağlanabilir. İnert ortamda reaskiyon iki şekilde gerçekleştirilebilir. İlk metotta bir manifolda bağlanan inert gaz bu manifold aracılığıyla reaksiyon kaplarına iletilir. Bu amaçla reasksiyon kabı olarak shlenk sistemleri denilen musluklu balonlar kullanılır. Manifold kullanıldığında çift yönlü manifolda bir vakum pompası bağlandığında çift yönlü musluklar sayesinde reaksiyon kabı içerisindeki hava boşaltılır ve daha sonra musluk gaz girişine izin verecek şekilde çevrilerek inert gaz ortama verilir (Şekil 1.1). Diğer metotta ise inert gaz bir balona doldurulur ve balona kelepçe takıldıktan sonra balonun ağzında bir şırınga iğnesi monte edilir. Daha sonra havası boşaltılmış balona bir tıpa ile kapatılır ve bu şırınga iğnesi tıpadan geçirildikten sonra kelepçe çıkarılarak balonun inert gazla dolması sağlanır (Şekil 1.2).
2 Inert gaz girişi Vakum Inert gaz çıkışı Vakum Gaz Kapalı Hortum yardımıyla schlenk balonuna bağlanır Şekil 1.1 Manifold kullanılarak inert ortamda çalışma (Anonim, 2013) Şekil 1.2 En basit şekliyle bir balon kullanılarak inert ortam oluşturulması (Anonim, 2013)
3 Döner Buharlaştırıcı Kimyasal reaksiyonlar çoğunlukla çözücü içerisinde gerçekleştirilir. Reaksiyonun tamamlanmasından sonra ürünlerin saflaştırılması aşamasında bu kullanılan çözücünün ortamdan uzaklaştırılması şarttır. Çözücüler pahalı kimyasallar olduklarından ısıtılarak uzaklaştırılmaları çok önemli bir maddi kayıp oluşturmalarının yanı sıra aynı zamanda laboratuar ortamının kimyasal çözücü buharıyla dolmasına ve araştırmacı için zaman kaybına yol açmaktadır. Ayrıca yüksek sıcaklıklarda kararlı olmayan ürünlerin bulunması durumunda ısıtma işlemi ürünlere de zarar verecektir. Bu işlem döner buharlaştırıcıda gerçekleştirildiğinde tüm bahsedilen olumsuzluklar ortadan kalkar ve uygulanan vakumun yardımıyla çözücünün kaynama noktasından çok daha düşük bir sıcaklıkta çözücü toplama balonunda birikir ve tekrar buradan alınarak kullanılabilir. Maksimum çözücü kazanımı için çözücünün niteliğine göre farklı vakum değerleri gerektiğinden vakum istenilen değere döner buharlaştırıcıya takılan uygun aparatlar yardımıyla ayalanabilir. Kromatografide UV Işınlarının Kullanılması Kromatografi özellikle sentez laboratuarlarında en çok kullanılan ayırma ve saflaştırma tekniğidir. İnce tabaka kromatografisi ise hem kromatografik ayırma işlemlerinden kolon kromatograifinde ayırma işleminin gerçekleşip gerçekleşmediğini anlamada hem de küçük miktarlardaki maddelerin ayrılmasında kullanılan çok yaygın bir tekniktir. Organik maddelerin çoğu renksiz olduğundan innce tabakalarda oluşturulan spotların görünür hale getirilmesi gerekir. Bu amaçla en çok kullanılan teknik spotları UV ışığına maruz bırakmaktadır. UV ışığı altında maddelerin çoğu görünür hale gelmektedir.
4 MATERYAL VE YÖNTEM Bu proje ile Gaziosmanpaşa Üniversitesi Mühendislik ve Doğa Bilimleri Fakültesi Biyomühendislik Bölümüne bir sentez alt yapısı oluşturulmuştur. Böylece araştırma laboratuarımızda biyomalzeme olarak kullanılabilecek yeni bileşiklerin sentezlerinin yapılabilecegi bir duruma gelinmiştir. Kısıtlı bütçe nedeniyle bu proje desteğiyle temin edilemeyan diğer malzemelerin alımlarının hazırlanan yeni projelerle (TÜBİTAK, BAP) yapılması planlanmaktadır. Proje kapsamında ayrıca birçok kimyasal madde ve sarf malzemelerin alımları gerçekleştirilmiştir. Bu malzemeler öğrenci ve araştırma laboratuarlarında kullanılmaya başlanmıştır. Proje kapsamında bölümümüze kazandırılan makine ve teçhizatların fotoğrafları aşağıda verilmiştir: Şekil 2.1 Çeker ocak (solda) ve ısıtıcılı manyetik karıştırıcı (sağda)
5.Şekil 2.2 UV Lamba ve kabini (solda) ve vakum pompası (sağda) Şekil 2.3 Döner buharlaştırıcı (solda) ve vorteks (sağda)
Şekil 2.4 Su yumuşatma sistemi (solda) ve azot (N 2 ) tüpü (sağda) 6
7 SONUÇ Bu projenin ilk amacı yeni kurulmakta olan Biyomühendilik Bölümü araştırma laboratuarlarından Biyopolimer ve Biyomalzemeler Laboratuarının alt yapısının oluşturulmasıydı. Araştırma laboratuarında sadece laboratuar tezgahlarından ibaret bir çalışma ortamı mevcuttu. Böyle bir ortamda kimyasal maddelerle reaksiyonlar yapmak ve bu yapılan reaksiyonları sonuçlandırarak saflaştırma ve ayırma işlemlerini yapmak mümkün değildi. Sağlanan proje desteği ile daha önce bahsedilen temel ihtiyaçlar giderildi ve bölüme önemli bir katkı sağlanmış oldu. Özellikle cihazların temini ile birlikte laboratuarda araştırma çalışmaları yapılabilir hale gelmiştir. Projenin diğer bir amacı ise mevcut laboratuar derslerinin acil ihtiyaçlarını karşılayabilmek için bir takım kimyasal maddelerin ve sarf malzemelerin temin edilmesiydi. Bu projede sağlanan destek ile öncelikli olarak ihtiyaç duyulan malzemeler belirlenerek bölüme kazandırılmıştır.
8 KAYNAKLAR Anonim, 2013. Çeker Ocaklar. Web sitesi. http://www.altaygrup.com/default.asp?altay=klima&page=cekerocak&k=3&bs=la BORATUVAR%20S%DDSTEMLER%DD%20/%20%C7eker%20Ocak Anonim, 2013. Under Pressure. Web sitesi. https://chemtips.files.wordpress.com/2012/05/img_0707-shrunk.jpg Anonim, 2013. Equipment (For Air-Sensitive Compounds). Web sitesi. http://www.chemistryviews.org/details/education/2538941/tips_and_tricks_for_th e_lab_growing_crystals_part_3.html