Teknolojiler

Patent Adı: Yeni DNA Polimeraz Gama İnhibitörü ve Kullanımları
FMH Durumu: ABD ve Avrupa'da tescilli patentler; Türkiye, Fransa, Almanya ve Birleşik Krallık için koruma / başvuru kapsamı bildirilmiştir
Teknoloji Alanı: Kanser Tedavileri / Küçük Molekül İlaçlar / Sentetik Letalite / DNA Onarım Hedefleri
TRL: TRL 4

DNA polimeraz gama (Pol γ) inhibitörlerine dayanan bu teknoloji, MLH1 geninde mutasyon veya işlev kaybı bulunan kanser hücrelerinin sentetik letalite mekanizması üzerinden seçici olarak hedeflenmesine yönelik küçük moleküllü bir antikanser yaklaşımıdır. Özellikle MLH1 fonksiyonu bozulmuş kolorektal kanserler için geliştirilen platform, tümör hücrelerini mitokondriyal DNA onarımındaki bağımlılıkları üzerinden hedeflemeyi amaçlamaktadır.

Teknolojiye Genel Bakış

Bu teknoloji, DNA mismatch repair (MMR) yolunun temel bileşenlerinden biri olan MLH1 proteininin işlevini kaybettiği kanser hücreleri ile mitokondriyal DNA polimeraz gama (Pol γ) arasındaki sentetik letalite ilişkisine dayanmaktadır. MLH1 fonksiyonunun bozulması, kanser hücrelerini alternatif DNA onarım ve mitokondriyal genom bakım mekanizmalarına daha bağımlı hale getirir. Pol γ'nın inhibe edilmesi bu tamamlayıcı mekanizmayı bozarak MLH1 işlev kaybı gösteren hücrelerde seçici hücre ölümüne yol açabilir.

Pol γ, mitokondriyal DNA replikasyonu ve baz eksizyon onarımında görev alan temel bir enzimdir. Geliştirilen inhibitör bileşikler Pol γ proteinine doğrudan bağlanarak DNA sentez aktivitesini baskılar. Bu etki mitokondriyal DNA hasarının birikmesine, reaktif oksijen türlerinin artmasına, mitokondriyal fonksiyonun bozulmasına ve sonuçta MLH1 fonksiyonu bozulmuş kanser hücrelerinin ölümüne neden olan bir mekanizma oluşturur.

Teknolojinin temel farklılaştırıcı yönü, genel sitotoksisite yerine MLH1 mutasyonu veya işlev kaybına bağlı biyolojik bir hassasiyetten yararlanmasıdır. Laboratuvar ve hayvan çalışmalarında Pol γ inhibitörünün MLH1 işlev kaybı gösteren HCT116 kolorektal kanser hücrelerinde proliferasyonu ve tümör büyümesini baskıladığı; MLH1 fonksiyonu bulunan kontrol hücre ve tümör modellerinin ise aynı ölçüde etkilenmediği gösterilmiştir. Bu seçicilik, tedavinin moleküler olarak tanımlanmış bir hasta alt grubuna yönlendirilmesi açısından önemlidir.

Patent kapsamı, Pol γ aktivitesini inhibe eden küçük molekül bileşiklerini, bunların farmasötik olarak kabul edilebilir tuzlarını veya ön ilaçlarını ve bu bileşikleri içeren farmasötik kompozisyonları içermektedir. Yaklaşım tek ajan olarak kullanılabileceği gibi, diğer antikanser ajanları veya radyoterapi ile kombinasyon stratejilerinde değerlendirilmek üzere de geliştirilmiştir.

Mevcut geliştirme aşaması laboratuvar ve hayvan modeli doğrulamalarına dayanmaktadır. Teknoloji henüz klinik aşamada değildir. Bir sonraki temel adım, ilaç adayı ve formülasyonunun klinik geliştirmeye uygun hale getirilmesi, gerekli toksisite ve farmakoloji çalışmalarının tamamlanması ve MLH1 mutasyonu veya işlev kaybı bulunan hasta gruplarında klinik değerlendirmeye geçilmesidir.

Problem / Pazar İhtiyacı

MLH1 genindeki mutasyonlar veya MLH1 fonksiyonunun kaybı, DNA mismatch repair sisteminin bozulmasına neden olabilir ve özellikle kolorektal kanserlerin belirli alt tiplerinde görülen önemli bir moleküler özelliktir. Bu kanserler standart tedavilere farklı yanıt profilleri gösterebilir ve moleküler olarak hedeflenebilecek yeni tedavi yaklaşımlarına ihtiyaç duyulmaktadır.

Kanser hücrelerinin DNA onarımındaki temel mekanizmalardan birinin işlevini kaybetmesi, hayatta kalmak için tamamlayıcı onarım yollarına daha fazla bağımlı hale gelmelerine neden olabilir. Sentetik letalite yaklaşımı, bu bağımlılığı hedefleyerek tümör hücresinde kritik hale gelen ikinci bir mekanizmayı bloke etmeyi amaçlar.

Pol γ'nın MLH1 fonksiyonu bozulmuş hücrelerde hedeflenmesi, tümörün genetik ve moleküler özelliğine dayalı seçici bir müdahale stratejisi sunmaktadır. Bu yaklaşım, geniş hücre gruplarını etkileyen genel sitotoksik tedaviler yerine belirli moleküler bozukluğa sahip kanserlerin hedeflenmesine yönelik hassas onkoloji uygulamaları için bir geliştirme platformu oluşturabilir.

Temel Avantajlar

• MLH1 mutasyonu veya işlev kaybı bulunan kanser hücrelerinde sentetik letalite mekanizmasına dayalı seçici hedefleme yaklaşımı
• Mitokondriyal DNA polimeraz gama proteininin doğrudan hedeflenmesi
• MLH1 fonksiyonu bozulmuş hücrelerde DNA onarım bağımlılığından yararlanan moleküler tedavi stratejisi
• Laboratuvar ve hayvan modellerinde gösterilmiş antitümör aktivitesi
• MLH1 fonksiyonuna sahip kontrol hücre ve tümörlere kıyasla seçici etki potansiyeli
• Küçük molekül ilaç geliştirmeye uygun kimyasal yapı yaklaşımı
• Tek ajan veya diğer antikanser tedavileriyle kombinasyon halinde geliştirme potansiyeli
• Moleküler hasta seçimine dayalı hassas onkoloji stratejilerine uygunluk

Uygulama Alanları

• MLH1 mutasyonu veya işlev kaybı bulunan kolorektal kanserlere yönelik hedefli tedavi geliştirme
• Mismatch repair sistemi bozulmuş tümörlere yönelik küçük molekül ilaç geliştirme
• Sentetik letalite temelli kanser tedavileri
• DNA onarım mekanizmalarını hedefleyen hassas onkoloji uygulamaları
• MLH1 fonksiyonu bozulmuş tümörlerde kombinasyon tedavilerinin geliştirilmesi
• Lynch sendromuyla ilişkili kanserlere yönelik preklinik ilaç araştırmaları
• Mitokondriyal DNA onarımını hedefleyen antikanser ilaç araştırmaları

İlgili Sektörler

• Onkoloji
• İlaç ve Biyofarmasötik
• Küçük Molekül İlaç Geliştirme
• Hassas Tıp
• Kanser Biyolojisi
• Preklinik ve Klinik İlaç Geliştirme
• Moleküler Tanı ve Hasta Seçimi

Teknoloji Hazırlık Seviyesi ve Doğrulama

Teknoloji Hazırlık Seviyesi: TRL 4

Teknolojinin etki mekanizması laboratuvar ortamında hücresel deneylerle doğrulanmış ve hayvan modellerinde preklinik değerlendirme gerçekleştirilmiştir. MLH1 işlev kaybı gösteren HCT116 kolorektal kanser hücrelerinde Pol γ inhibisyonunun hücre proliferasyonunu azalttığı ve seçici hücre ölümüne yol açtığı gösterilmiştir.

Hayvan çalışmalarında MLH1 fonksiyonu bozulmuş HCT116 ksenograft tümör modellerinde tümör büyümesinin baskılandığı; MLH1 fonksiyonuna sahip kontrol tümör modellerinde ise aynı etkinin gözlenmediği bildirilmiştir. Bu sonuçlar teknolojinin MLH1 statüsüne bağlı seçici antitümör mekanizmasını desteklemektedir.

Formda test ve doğrulama çalışmalarının devam ettiği, hayvan deneylerinin tamamlandığı ancak klinik çalışmalara henüz başlanmadığı belirtilmektedir. Henüz endüstriyel veya klinik kullanıma hazır bir ürün prototipi bulunmamaktadır.

TRL'nin yükseltilmesi için aday bileşiğin ilaç geliştirme gerekliliklerine uygun biçimde ilerletilmesi, güvenlilik ve farmakoloji çalışmalarının genişletilmesi ve klinik çalışmalara geçilmesi gerekmektedir.

Teknoloji TÜBİTAK 1003 Programı kapsamında desteklenen bir araştırma projesinin çıktısıdır.

Fikri Mülkiyet

ABD Patenti: US11883419B2
ABD Patent Yayını: US20210275548A1
Avrupa Patenti: EP3810147B1
Uluslararası Patent Yayını: WO2020005171A1
Patent Adı: Yeni DNA Polimeraz Gama İnhibitörü ve Kullanımları
ABD Başvuru Tarihi: 25 Haziran 2018
ABD Patent Tescil Tarihi: 30 Ocak 2024
Başvuru Sahipleri / Hak Sahipleri: Acıbadem Mehmet Ali Aydınlar Üniversitesi, Sabancı Üniversitesi ve Koç Üniversitesi
Formda Bildirilen Koruma / Başvuru Kapsamı: Amerika Birleşik Devletleri, Türkiye, Fransa, Almanya, Birleşik Krallık

Ticarileşme Durumu

Teknoloji prototip geliştirme aşamasındadır ve lisanslamaya açıktır. Mevcut geliştirme ihtiyacı, preklinik düzeyde gösterilen seçici antitümör mekanizmanın klinik geliştirmeye uygun bir ilaç adayına ve farmasötik formülasyona dönüştürülmesidir.

İş Birliği Olanakları

• Lisanslama
• Bilimsel danışmanlık
• Ortak Ar-Ge ve birlikte geliştirme
• Endüstriyel ve preklinik doğrulama
• Üretim ve ilaç geliştirme ortaklığı
• Yatırım ve ticari ortaklık
• Klinik çalışmalar için geliştirme ortaklığı

Potansiyel iş ortakları arasında onkoloji alanında küçük molekül ilaç geliştiren biyoteknoloji ve ilaç şirketleri, DNA onarım mekanizmalarını hedefleyen tedaviler üzerinde çalışan kuruluşlar, hassas onkoloji şirketleri, preklinik ve klinik geliştirme konusunda uzman CRO'lar ve MLH1/MMR temelli hasta seçimi veya biyobelirteç geliştiren tanı şirketleri yer alabilir.

Ortak geliştirme açısından öne çıkan alanlar; ilaç adayının optimizasyonu, farmasötik formülasyon geliştirme, GLP uyumlu toksisite ve farmakokinetik çalışmalar, MLH1 mutasyonu veya işlev kaybı bulunan tümör modellerinde ileri preklinik doğrulama, hasta seçimine yönelik biyobelirteç stratejileri ve erken faz klinik çalışma programlarının hazırlanmasıdır.

Buluşçular

Buluşçular: Meltem Müftüoğlu, Batu Erman, Burak Erman

İletişim

Patent Adı: Mıknatıs Destekli Transfeksiyon İçin Bir Alternatif Akım Mıknatıs Sistemi
FMH Durumu: ABD'de tescilli patent; Türkiye'de koruma/başvuru kapsamı
Teknoloji Alanı: Gen Aktarımı / Magnetofeksiyon / Hücre Mühendisliği / Laboratuvar Teknolojileri
TRL: TRL 4

Bu alternatif akım magnetofeksiyon sistemi, genetik materyal taşıyan manyetik nanoparçacıkların hücre yüzeyindeki hareketini dinamik manyetik alanlarla kontrol ederek transfeksiyon etkinliğini artırmaya yönelik bir gen aktarım platformudur. Ayarlanabilir manyetik alan parametreleri ve seçici kontrol kabiliyeti, farklı hücre ve gen aktarım koşullarının sistematik biçimde optimize edilmesine olanak sağlar.

Teknolojiye Genel Bakış

Bu teknoloji, manyetik nanoparçacıklar kullanılarak gerçekleştirilen gen aktarımında alternatif akımla oluşturulan dinamik manyetik alanlardan yararlanan bir magnetofeksiyon sistemidir. Magnetofeksiyonda aktarılacak genetik materyal, süperparamanyetik demir oksit nanoparçacıkları (SPION) gibi manyetik taşıyıcılarla ilişkilendirilir. Manyetik alan sayesinde bu kompleksler hedef hücrelere doğru yönlendirilerek genetik materyalin hücre içine alınması desteklenir.

Geleneksel magnetofeksiyon sistemlerinde kullanılan sabit mıknatıslar, manyetik nanoparçacık-gen komplekslerini hücre yüzeyine doğru çeker. Geliştirilen sistem ise alternatif manyetik alan kullanarak bu çekim etkisine ek olarak parçacıkların hücre yüzeyi üzerinde yanal hareketini destekler. Manyetik alan polaritesinin hızlı değişimiyle oluşturulan dinamik hareket, gen taşıyan nanoparçacıkların hücre membranı üzerinde daha geniş ve homojen biçimde dağılmasına katkı sağlayarak endositoz yoluyla hücre içine alınma olasılığını artırır.

Sistem; ferromanyetik çekirdek ve çok katmanlı bobinlerden oluşan elektromıknatıs mimarisine dayanmaktadır. Manyetik alan yoğunluğu, uygulama süresi ve açma-kapama döngüleri elektriksel olarak kontrol edilebilir. AC ve DC manyetik alanların farklı süre ve sıralamalarda uygulanabilmesi, transfeksiyon protokolünün hücre tipi, kullanılan nanoparçacıklar ve genetik yük gibi deneysel parametrelere göre optimize edilmesine olanak sağlar.

Teknolojinin önemli özelliklerinden biri, manyetik alanın belirli deney bölgelerine seçici olarak uygulanabilmesidir. Sistem standart çok kuyucuklu hücre kültürü plakalarıyla, özellikle 96 kuyucuklu formatlarla kullanılabilecek şekilde tasarlanmıştır. Satır-sütun adresleme yaklaşımı sayesinde belirli kuyucuklar aktive edilirken diğerleri kontrol grubu olarak bırakılabilir. Böylece aynı deney platformunda farklı transfeksiyon koşulları paralel olarak karşılaştırılabilir.

Hareketli mekanik parça içermeyen kompakt sistem mimarisi, mevcut hücre kültürü ve magnetofeksiyon iş akışlarına entegrasyonu kolaylaştırmayı amaçlamaktadır. Teknoloji; araştırma amaçlı gen aktarımı, hücre mühendisliği, transfeksiyon protokolü optimizasyonu ve manyetik nanoparçacık destekli nükleik asit taşıma uygulamaları için kontrol edilebilir bir laboratuvar platformu sunmaktadır.

Problem / Pazar İhtiyacı

DNA, RNA ve diğer nükleik asitlerin hedef hücrelere etkin biçimde aktarılması; gen fonksiyonu araştırmaları, hücre mühendisliği, gen düzenleme çalışmaları ve yeni biyolojik tedavilerin geliştirilmesinde temel bir adımdır. Ancak transfeksiyon verimliliği hücre tipine ve kullanılan yönteme bağlı olarak önemli ölçüde değişebilir. Özellikle transfeksiyonu zor hücrelerde yeterli gen aktarımının sağlanması önemli bir teknik gereksinimdir.

Konvansiyonel magnetofeksiyon yöntemlerinde sabit manyetik alanlar, genetik materyal taşıyan manyetik nanoparçacıkları hücre yüzeyine yaklaştırabilir ancak parçacıkların hücre membranı üzerindeki hareketini ve dağılımını aktif olarak kontrol etmez. Bu durum nanoparçacıkların belirli bölgelerde yoğunlaşmasına ve hücrelerle etkileşim alanının sınırlı kalmasına neden olabilir.

Dinamik alternatif manyetik alan yaklaşımı, nanoparçacıkların hücre yüzeyindeki dağılımını ve hareketini artırarak transfeksiyon sürecinin geliştirilmesine yönelik yeni bir kontrol parametresi sunmaktadır. Aynı zamanda manyetik alan şiddeti, frekansı, uygulama süresi ve seçili deney bölgelerinin kontrol edilebilmesi, gen aktarım protokollerinin sistematik olarak optimize edilmesine imkan sağlar.

Temel Avantajlar

• Alternatif manyetik alanlarla magnetofeksiyon ve gen aktarım etkinliğini geliştirmeye yönelik dinamik yaklaşım
• Manyetik nanoparçacıkların hücre yüzeyinde yanal hareketinin desteklenmesi
• Gen taşıyan nanoparçacıkların hücre membranı üzerinde daha homojen dağılımına katkı sağlanması
• Manyetik alan yoğunluğu, uygulama süresi ve açma-kapama döngülerinin kontrol edilebilmesi
• AC ve DC manyetik alanların farklı transfeksiyon protokollerinde birlikte kullanılabilmesi
• Belirli deney bölgelerine veya kuyucuklara seçici manyetik alan uygulanabilmesi
• Standart çok kuyucuklu hücre kültürü formatlarıyla, özellikle 96 kuyucuklu plakalarla uyumluluk
• Hareketli mekanik parça içermeyen kompakt ve masaüstü laboratuvar sistemi

Uygulama Alanları

• DNA ve diğer nükleik asitlerin hücrelere magnetofeksiyon yoluyla aktarılması
• Gen ekspresyonu araştırmaları
• Hücre mühendisliği ve genetik modifikasyon çalışmaları
• Transfeksiyonu zor hücreler için gen aktarım protokollerinin geliştirilmesi
• Magnetofeksiyon koşullarının optimizasyonu
• Gen tedavisi ve terapötik nükleik asit araştırmalarında laboratuvar ölçekli gen aktarımı
• Paralel hücre kültürü ve transfeksiyon deneyleri
• Manyetik nanoparçacık tabanlı hücresel taşıma araştırmaları

İlgili Sektörler

• Biyoteknoloji
• Hücre ve Gen Tedavisi Araştırmaları
• İlaç ve Biyofarmasötik Ar-Ge
• Genetik ve Moleküler Biyoloji
• Hücre Mühendisliği
• Laboratuvar Cihazları ve Yaşam Bilimleri Ekipmanları
• Nanobiyoteknoloji
• Akademik ve Endüstriyel Yaşam Bilimleri Araştırmaları

Teknoloji Hazırlık Seviyesi ve Doğrulama

Teknoloji Hazırlık Seviyesi: TRL 4

Teknoloji laboratuvar ortamında değerlendirilmiş ve alternatif akım manyetik alanlarının magnetofeksiyon uygulamalarındaki temel çalışma prensibi gösterilmiştir. Mevcut çalışmalar ürün odaklı bir prototip seviyesinde değildir; laboratuvar ölçekli deneysel sistemler ve hücre transfeksiyon çalışmaları bulunmaktadır.

Laboratuvar deneylerinde geliştirilen AC mıknatıs sistemi, ticari bir sabit DC mıknatıs sistemiyle karşılaştırılmıştır. Alternatif manyetik alana maruz bırakılan hücrelerde artan floresans seviyeleriyle uyumlu şekilde gen aktarım etkinliğinde artış gözlenmiştir. Patentte açıklanan deneysel koşullarda transfeksiyon etkinliğinde altı kata varan artış bildirilmiştir.

Bu performans değeri kullanılan hücre modeli, manyetik nanoparçacık sistemi ve deney koşullarına özgüdür ve farklı hücre veya transfeksiyon uygulamalarında aynı artışın elde edileceği anlamına gelmez.

Deneysel sistem yaklaşık 25 mT ve 60 Hz alternatif manyetik alan koşullarında değerlendirilmiş ve HEK293 hücreleri dahil hücre kültürü çalışmalarında kullanılmıştır. Sistem mimarisi aynı zamanda çok kuyucuklu plakalarda belirli deney bölgelerinin seçici olarak aktive edilmesine olanak sağlamaktadır.

Formda resmi test / doğrulama aşaması henüz başlamamış olarak belirtilmektedir. Bu nedenle mevcut laboratuvar sonuçları çalışma prensibinin ve gen aktarım potansiyelinin gösterimi olarak değerlendirilmekte; ürün düzeyinde tamamlanmış doğrulama veya endüstriyel validasyon olarak sunulmamaktadır.

Fikri Mülkiyet

ABD Patenti: US11160884B2
ABD Patent Yayını: US20200360539A1
ABD Başvuru No: US16/412,387
Türkiye Başvurusu: TR2019/10279
Patent Adı: Mıknatıs Destekli Transfeksiyon İçin Bir Alternatif Akım Mıknatıs Sistemi
ABD Başvuru / Rüçhan Tarihi: 14 Mayıs 2019
Türkiye Başvuru Tarihi: 10 Temmuz 2019
ABD Patent Tescil Tarihi: 2 Kasım 2021
Başvuru Sahibi / Hak Sahibi: Sabancı Üniversitesi
Formda Bildirilen Koruma / Başvuru Kapsamı: Amerika Birleşik Devletleri, Türkiye

Ticarileşme Durumu

Teknoloji araştırma aşamasındadır ve lisanslamaya açıktır. Mevcut geliştirme ihtiyacı, laboratuvar ortamında gösterilen alternatif akım magnetofeksiyon yaklaşımının ürün odaklı bir prototipe dönüştürülmesi, farklı hücre ve gen aktarım protokollerinde doğrulanması ve tekrarlanabilir laboratuvar iş akışlarına entegre edilmesidir.

İş Birliği Olanakları

• Lisanslama
• Bilimsel danışmanlık
• Ortak Ar-Ge ve birlikte geliştirme
• Endüstriyel doğrulama ve pilot uygulamalar
• Ortak üretim ve ürün geliştirme

Potansiyel iş ortakları arasında transfeksiyon reaktifleri ve gen aktarım sistemleri geliştiren biyoteknoloji şirketleri, hücre ve gen tedavisi Ar-Ge kuruluşları, yaşam bilimleri laboratuvar ekipmanı üreticileri, hücre kültürü ve yüksek kapasiteli tarama sistemleri geliştiren firmalar ile manyetik nanoparçacık teknolojileri üzerinde çalışan kuruluşlar yer alabilir.

Ortak geliştirme açısından öne çıkan alanlar; farklı hücre tiplerinde transfeksiyon performansının doğrulanması, kullanıcı tarafından programlanabilir manyetik alan parametrelerinin geliştirilmesi, paralel deney ve kontrol gruplarının otomasyonu ve sistemin standart hücre kültürü ekipmanlarıyla entegre edilebilecek bir laboratuvar ürününe dönüştürülmesidir.

Buluşçular

Buluşçu: Murat Kaya Yapıcı

İletişim

Patent Adı: Makro-Otofaji Anomalilerini İçeren Hastalıkların Teşhisi, Korunması, Tedavisi ve Takibi İçin miRNA Kullanımı
FMH Durumu: Avrupa patenti tescilli; Birleşik Krallık, Almanya, Fransa ve Türkiye için koruma 
Teknoloji Alanı: RNA Terapötikleri / Otofaji Düzenlemesi / Moleküler Tanı / Biyoteknoloji
TRL: TRL 4

hsa-miR-376 ailesi, özellikle miR-376b ve bunların inhibitörleri üzerinden hücresel otofaji mekanizmasının düzenlenmesine dayanan bu teknoloji; otofaji bozukluklarıyla ilişkili hastalıkların tedavisi, tanısı ve takibine yönelik bir RNA tabanlı platform sunmaktadır. Yaklaşım, temel otofaji proteinlerini moleküler düzeyde hedefleyerek terapötik ve tanısal geliştirme için yeni olanaklar sağlamaktadır.

Teknolojiye Genel Bakış

Bu teknoloji, hücrelerin hasarlı protein ve organelleri parçalayarak geri dönüştürmesini sağlayan makro-otofaji mekanizmasının mikroRNA'lar aracılığıyla kontrol edilmesine dayanmaktadır. Temel yaklaşım, hsa-miR-376 ailesindeki mikroRNA'ların veya bu mikroRNA'ları inhibe eden moleküllerin kullanılmasıyla otofajik aktivitenin hedeflenen yönde düzenlenmesidir. Teknolojinin başlıca uygulamalarından biri olan miR-376b, otofaji sürecinin iki önemli bileşeni olan BECN1 ve ATG4C'nin ekspresyonunu doğrudan düzenlemektedir.

miR-376b, BECN1 ve ATG4C mRNA'larının 3' UTR bölgelerindeki özgül bağlanma bölgelerini hedefleyerek bu proteinlerin hücre içindeki seviyelerini azaltır ve otofajik aktiviteyi baskılar. Buna karşılık miR-376b'yi hedefleyen antagomir gibi inhibitörlerin kullanılması BECN1 ve ATG4C seviyelerinin artmasına olanak sağlayarak otofajinin ters yönde düzenlenmesine yönelik bir yaklaşım oluşturur. Böylece aynı moleküler eksen üzerinden otofajinin baskılanması veya desteklenmesi için farklı müdahale stratejileri geliştirilebilir.

Bu çift yönlü düzenleme kabiliyeti, otofajinin hastalık biyolojisindeki rolüne göre farklı terapötik stratejilerin araştırılmasına olanak verir. Patent kapsamı; miRNA'ların veya inhibitörlerinin tedavi ve profilaksi amacıyla kullanımının yanı sıra otofaji bozukluklarıyla ilişkili hastalıkların teşhisi ve tedavi sürecinin takibinde değerlendirilmesini de kapsamaktadır.

Teknoloji farklı nükleik asit taşıma yaklaşımlarıyla birlikte kullanılabilecek şekilde tasarlanmıştır. Patentte liposomlar, polimer bazlı nanopartiküller, kolesterol konjugatları, siklodekstrin kompleksleri, polietilenimin polimerleri ve protein kompleksleri gibi farklı taşıma sistemleri tanımlanmaktadır. Bu esneklik, miRNA veya inhibitörlerinin hedef dokuya ulaştırılmasına yönelik farklı farmasötik geliştirme stratejilerinin araştırılmasına olanak sağlar.

Mevcut çalışmalar laboratuvar ve preklinik aşamadadır. Hücresel düzeyde otofaji düzenlemesine ilişkin mekanizma gösterilmiş, hayvan çalışmaları tamamlanmış ve toksisite çalışmaları gerçekleştirilmiştir. Teknolojinin klinik geliştirmeye ilerleyebilmesi için sertifikalı toksisite çalışmalarının ve gerekli etik/regülasyon süreçlerinin tamamlanması, ardından klinik çalışmaların yürütülmesi gerekmektedir.

Problem / Pazar İhtiyacı

Otofaji, hücresel homeostazın korunmasında ve hasarlı proteinler ile organellerin uzaklaştırılmasında temel rol oynayan bir mekanizmadır. Otofajinin aşırı aktivasyonu veya yetersiz çalışması; kanser, nörodejeneratif hastalıklar, metabolik ve inflamatuvar hastalıklar dahil farklı patolojik süreçlerle ilişkilendirilmektedir.

Bu nedenle otofajinin yalnızca genel olarak baskılanması veya aktive edilmesi yerine, süreci moleküler düzeyde kontrol eden düzenleyici mekanizmaların hedeflenmesi yeni terapötik ve tanısal yaklaşımlar için önem taşımaktadır. miRNA'lar, birden fazla hücresel hedefin ekspresyonunu düzenleyebildikleri için bu amaçla kullanılabilecek biyolojik kontrol noktalarından biridir.

miR-376 tabanlı yaklaşım, otofaji mekanizmasını yöneten belirli moleküler hedeflerin kontrol edilmesine olanak sağlayarak hastalık biyolojisine göre uyarlanabilecek RNA temelli tedavi, tanı ve takip stratejilerinin geliştirilmesi için bir platform sunmaktadır.

Temel Avantajlar

• Otofajinin temel düzenleyicilerinden BECN1 ve ATG4C'nin miR-376b üzerinden doğrudan hedeflenmesi
• miRNA veya miRNA inhibitörleri kullanılarak otofajinin farklı yönlerde düzenlenebilmesine yönelik yaklaşım
• Otofajinin farklı aşamalarında görev alan iki temel proteinin aynı moleküler mekanizma üzerinden kontrol edilebilmesi
• Terapötik kullanımın yanı sıra tanı ve tedavi takibine yönelik geliştirme potansiyeli
• Farklı nükleik asit taşıma ve ilaç iletim sistemleriyle birlikte uygulanabilme
• Farklı otofaji bozukluğu ilişkili hastalık alanlarına uyarlanabilen platform yaklaşımı
• Laboratuvar ve preklinik çalışmalarla desteklenen moleküler etki mekanizması
• Erişilebilir ve ölçeklenebilir bir RNA tabanlı geliştirme platformuna dönüştürülme potansiyeli

Uygulama Alanları

• Otofaji düzenleyici RNA terapötiklerinin geliştirilmesi
• miRNA inhibitörü ve antagomir tabanlı terapötik yaklaşımlar
• Otofaji bozukluklarıyla ilişkili hastalıkların moleküler tanısı ve takibi
• Kanser araştırmaları ve terapötik geliştirme, özellikle meme ve karaciğer kanseri
• Nörodejeneratif hastalıklara yönelik araştırma ve terapötik geliştirme
• Karaciğer ve kalp hastalıklarında otofaji hedefli araştırmalar
• İnflamatuvar, otoimmün ve enfeksiyon ilişkili hastalıklarda otofaji modülasyonu
• Metabolik ve hücresel stresle ilişkili hastalıklara yönelik RNA tabanlı araştırmalar

İlgili Sektörler

• Biyoteknoloji
• İlaç ve Biyofarmasötik
• RNA Terapötikleri
• Moleküler Tanı
• Onkoloji
• Nörodejeneratif Hastalık Teknolojileri
• Hassas Tıp ve Biyobelirteç Teknolojileri
• İlaç Taşıma Sistemleri

Teknoloji Hazırlık Seviyesi ve Doğrulama

Teknoloji Hazırlık Seviyesi: TRL 4

Teknoloji laboratuvar ölçeğinde doğrulanmış olup hücresel düzeyde etken madde ve etki mekanizmasına yönelik çalışmalar gerçekleştirilmiştir. miR-376b'nin BECN1 ve ATG4C ekspresyonunu düzenleyerek otofajik aktiviteyi değiştirebildiği hücre modellerinde gösterilmiştir.

Hayvan deneyleri tamamlanmış ve toksisite çalışmaları gerçekleştirilmiştir. Klinik ürün veya uygulanabilir bir ilaç formülasyonu çalışmaları başta olmak üzere teknoloji için ürün/prototip geliştirme çalışmaları devam etmektedir.

Klinik geliştirme aşamasına geçiş öncesinde sertifikalı toksisite çalışmalarının tamamlanması ve gerekli etik kurul ve düzenleyici onayların alınması gerekmektedir. Sonraki geliştirme aşamaları Faz I ve Faz II klinik çalışmalarını içerecektir.

Teknoloji TÜBİTAK 1001 Programı kapsamında desteklenen araştırmalar sonucunda geliştirilmiştir.

Fikri Mülkiyet

Avrupa Patenti: EP2622075B1
Avrupa Patent Yayını: EP2622075A1
Uluslararası Patent Yayını: WO2012044265A1
Uluslararası Başvuru: PCT/TR2010/000192
Patent Adı: Makro-Otofaji Anomalilerini İçeren Hastalıkların Teşhisi, Korunması, Tedavisi ve Takibi İçin miRNA Kullanımı
Rüçhan / Başvuru Tarihi: 27 Eylül 2010
Avrupa Patent Yayın Tarihi: 7 Ağustos 2013
Avrupa Patent Tescil Tarihi: 2 Mart 2016
Başvuru Sahibi / Hak Sahibi: Sabancı Üniversitesi
Formda Bildirilen Koruma Kapsamı: Birleşik Krallık, Almanya, Fransa, Türkiye

Ticarileşme Durumu

Teknoloji ürün/prototip geliştirme aşamasındadır ve lisanslamaya açıktır. Mevcut geliştirme ihtiyacı, laboratuvar ve preklinik düzeyde gösterilen biyolojik etkinin ilaç geliştirme gerekliliklerine uygun bir aday ürün ve taşıma sistemiyle bütünleştirilmesi ve klinik geliştirmeye hazırlanmasıdır.

İş Birliği Olanakları

• Lisanslama
• Bilimsel danışmanlık
• Ortak Ar-Ge ve birlikte geliştirme
• Preklinik ve klinik geliştirme / doğrulama
• Üretim ve ürün geliştirme ortaklığı
• Yatırım ve ticari ortaklık
• TRL yükseltmeye yönelik geliştirme çalışmaları

Potansiyel iş ortakları arasında RNA terapötikleri ve oligonükleotid ilaçları geliştiren biyoteknoloji şirketleri, onkoloji ve nörodejeneratif hastalık alanlarında çalışan ilaç firmaları, nükleik asit taşıma sistemleri geliştiren kuruluşlar, preklinik ve klinik geliştirme konusunda uzman CRO'lar ve moleküler tanı şirketleri yer alabilir.

Ortak geliştirme açısından öne çıkan alanlar arasında miRNA veya inhibitörlerinin uygun taşıma sistemleriyle formülasyonu, sertifikalı toksisite çalışmalarının tamamlanması, hastalık özelinde preklinik doğrulama, klinik aday seçimi ve düzenleyici gerekliliklere uygun Faz I–II geliştirme programlarının oluşturulması bulunmaktadır.

Buluşçular

Buluşçular: Devrim Gözüaçık, Gözde Korkmaz

İletişim

Patent Adı (Türkçe çeviri): Polimer Bazlı Bir Elektrolit ve Bunun Elde Edilme Yöntemi
FMH Durumu: Avrupa ve Japonya'da tescilli patentler; ABD'de yayımlanmış patent başvurusu; Türkiye, ABD, Japonya ve Almanya için koruma/başvuru kapsamı bildirilmiştir
Teknoloji Alanı: Katı Polimer Elektrolitler / Yapısal Enerji Depolama / Süperkapasitörler / Esnek Enerji Sistemleri
TRL: TRL 3

Polioksazolin bazlı bu elektrolit teknolojisi, iyon iletkenliği ile mekanik dayanımı aynı polimer ağ içerisinde bir araya getirerek enerji depolama bileşenlerinin yalnızca elektriksel değil, yapısal bir işlev de üstlenmesine olanak sağlamayı amaçlar. Esnek elektroniklerden yapısal süperkapasitörlere kadar farklı enerji depolama sistemlerine uyarlanabilen çok fonksiyonlu bir malzeme platformu sunmaktadır.

Teknolojiye Genel Bakış

Bu teknoloji, polioksazolin (POZ) bazlı bir elektrolitin epoksi reçine ile çapraz bağlanması sonucunda oluşturulan iyon iletken ve mekanik olarak dayanıklı bir polimer ağ yapısına dayanmaktadır. Polioksazolin zincirleri üzerindeki ikincil amin grupları epoksi gruplarıyla reaksiyona girerek üç boyutlu bir ağ oluşturur. Bu yapı aynı malzeme içerisinde hem iyon taşınımına uygun geçiş yollarının hem de mekanik yük taşıyabilecek çapraz bağlı bir polimer iskeletinin oluşturulmasını sağlar.

Polimer zincirlerinin bir bölümü kuaterner amonyum gruplarına dönüştürülerek ağ içerisinde iyonik gruplar oluşturulabilir. Lityum tuzları ve gerektiğinde iyonik sıvılar veya uygun çözücüler de yapıya dahil edilerek hareketli lityum iyonlarının ağ içerisindeki geçiş yollarından taşınması desteklenir. Polimer yapısı, çapraz bağ yoğunluğu ve kullanılan iyonik bileşenlerin seçimi sayesinde iyon iletkenliği ve mekanik özellikler hedef uygulamaya göre ayarlanabilir.

Teknolojinin temel farklılaştırıcı yönü, enerji depolama sistemlerinde sıklıkla karşılaşılan iyonik iletkenlik ile mekanik rijitlik arasındaki dengeyi tek bir malzeme mimarisi içerisinde yönetmeye odaklanmasıdır. Elektrolitlerin iyon hareketliliğini artırmak için daha yumuşak hale getirilmesi mekanik performansı düşürebilirken, yüksek çapraz bağ yoğunluğu iyon taşınımını sınırlandırabilir. POZ tabanlı ağ yapısı; molekül ağırlığı, zincir uzunluğu, fonksiyonel grup aralıkları ve çapraz bağ yoğunluğu gibi parametrelerin kontrollü biçimde değiştirilmesine imkan vererek bu iki işlevin birlikte tasarlanmasını sağlar.

İkincil amin gruplarının doğrudan epoksi reçineyle reaksiyona girebilmesi, ağ yapısının oluşturulması için ayrı bir kürleme ajanına olan ihtiyacı da ortadan kaldırabilir. Farklı epoksi çapraz bağlayıcıların seçilmesiyle polimer zincirleri arasındaki mesafe, ağın esnekliği ve mekanik rijitliği değiştirilebilir. Bu tasarım esnekliği, elektrolitin farklı enerji depolama mimarilerine uyarlanabilmesi açısından önemli bir avantajdır.

POZ bazlı elektrolit, ince taşıyıcı filmler veya veil yapıları kullanılarak iyonik iletken prepreg benzeri formlara dönüştürülebilir. Bu yaklaşım; esnek ve giyilebilir süperkapasitörler, yapısal süperkapasitörler, yapısal lityum-iyon bataryalar ve diğer çok fonksiyonlu kompozit enerji depolama sistemlerinin geliştirilmesi için bir malzeme platformu sunmaktadır.

Problem / Pazar İhtiyacı

Elektrikli araçlar, havacılık sistemleri, giyilebilir elektronikler ve taşınabilir cihazlarda enerji depolama sistemlerinin ağırlığı ve hacmi önemli bir tasarım kısıtıdır. Geleneksel batarya ve süperkapasitör bileşenleri enerji depolama görevini yerine getirirken genellikle yapının mekanik yük taşıma işlevine katkı sağlamaz. Bu nedenle enerji depolama sistemi ve yapısal bileşenler ayrı ayrı tasarlanmak zorunda kalabilir.

Yapısal enerji depolama yaklaşımı, enerji depolama fonksiyonunu mekanik yük taşıyan kompozit yapıların içine entegre ederek toplam sistem ağırlığının ve bileşen sayısının azaltılmasına yönelik yeni tasarım olanakları sunar. Bununla birlikte bu yaklaşım, elektrolitin hem yeterli iyonik iletkenliği hem de mekanik dayanımı aynı anda sağlamasını gerektirir.

Bu teknoloji, çapraz bağlı polioksazolin ağının kimyasal yapısını kontrol ederek iyon taşınımı ile mekanik performans arasında ayarlanabilir bir denge oluşturmayı hedeflemektedir. Böylece geleneksel elektrolitin yalnızca iyon taşıyan pasif rolünden çıkarak çok fonksiyonlu enerji depolama yapısının bir parçası haline gelmesi mümkün olabilir.

Temel Avantajlar

• İyonik iletkenlik ve mekanik dayanımın aynı polimer ağ içerisinde birleştirilmesine yönelik çok fonksiyonlu yapı
• Polioksazolin esaslı kimya sayesinde moleküler yapı ve çapraz bağ yoğunluğunun ayarlanabilmesi
• Epoksi reçinelerle çapraz bağlanarak mekanik olarak dayanıklı ağ oluşturabilme
• İkincil amin grupları sayesinde ayrı bir kürleme ajanına duyulan ihtiyacın azaltılması veya ortadan kaldırılması
• Lityum tuzları ve farklı iyonik bileşenlerle iyon taşınım özelliklerinin uyarlanabilmesi
• Farklı çapraz bağlayıcılarla ağ esnekliği ve rijitliğinin hedef uygulamaya göre tasarlanabilmesi
• Esnek ve giyilebilir enerji depolama sistemlerine uygulanabilme
• Yapısal süperkapasitör ve yapısal batarya gibi çok fonksiyonlu kompozit enerji depolama sistemlerine entegrasyon potansiyeli

Uygulama Alanları

• Yapısal süperkapasitörler
• Esnek ve giyilebilir süperkapasitörler
• Yapısal lityum-iyon bataryalar
• Katı polimer elektrolitli enerji depolama sistemleri
• Esnek elektronikler ve giyilebilir cihazlar
• Otomobil gövde ve kaporta elemanlarına entegre enerji depolama sistemleri
• Uçak ve havacılık yapılarında çok fonksiyonlu enerji depolama kompozitleri
• Enerji depolama işlevi taşıyan yapısal kompozit paneller

İlgili Sektörler

• Enerji Depolama
• Batarya ve Süperkapasitör Teknolojileri
• Otomotiv ve Elektrikli Araçlar
• Havacılık ve Uzay
• İleri Kompozit Malzemeler
• Esnek Elektronikler
• Giyilebilir Teknolojiler
• Fonksiyonel Polimerler

Teknoloji Hazırlık Seviyesi ve Doğrulama

Teknoloji Hazırlık Seviyesi: TRL 3

Teknoloji için konsept gösterimine yönelik çalışma tamamlanmış ve mekanik yapısal özellikleri geliştirilmiş, esnek yüzeylerde enerji depolama uygulamalarına uyarlanabilecek polimer esaslı bir elektrolit yaklaşımının uygulanabilirliği gösterilmiştir.

Henüz fiziksel bir ürün prototipi oluşturulmamıştır. Test ve doğrulama çalışmaları devam etmektedir. Bu nedenle mevcut aşama, malzeme ve sistem konseptinin laboratuvar düzeyinde geliştirilmesine odaklanmakta; nihai cihaz, komponent veya endüstriyel uygulama performansı henüz doğrulanmış kabul edilmemektedir.

Teknoloji TÜBİTAK 1001 projesi kapsamında geliştirilmiştir.

Fikri Mülkiyet

Avrupa Patenti: EP4189764B1
Avrupa Patent Yayını: EP4189764A1
Uluslararası Patent Yayını: WO2022025832A1
Uluslararası Başvuru: PCT/TR2020/050662
Japonya Patenti: JP7679451B2
ABD Patent Yayını: US20240014441A1
Patent Adı: A Polymer-Based Electrolyte And Method For Obtaining The Same
Rüçhan / Uluslararası Başvuru Tarihi: 27 Temmuz 2020
Uluslararası Yayın Tarihi: 3 Şubat 2022
Avrupa Patent Tescil Tarihi: 26 Haziran 2024
Japonya Patent Tescil Tarihi: 19 Mayıs 2025
Başvuru Sahibi / Hak Sahibi: Sabancı Üniversitesi
Formda Bildirilen Koruma / Başvuru Kapsamı: Amerika Birleşik Devletleri, Japonya, Almanya, Türkiye

Ticarileşme Durumu

Teknoloji araştırma aşamasındadır ve lisanslamaya açıktır. Mevcut geliştirme ihtiyacı, malzeme konseptinin hedef enerji depolama sistemlerine entegre edilmesi ve farklı kullanım senaryolarında teknoloji hazırlık seviyesinin yükseltilmesidir.

İş Birliği Olanakları

• Lisanslama
• Bilimsel danışmanlık
• Ortak Ar-Ge ve birlikte geliştirme
• TRL yükseltmeye yönelik kullanım senaryosu geliştirme

Potansiyel iş ortakları arasında katı hal ve polimer elektrolit geliştiren batarya şirketleri, süperkapasitör üreticileri, yapısal enerji depolama ve çok fonksiyonlu kompozitler üzerinde çalışan kuruluşlar, otomotiv ve havacılık üreticileri ile esnek ve giyilebilir elektronik sistem geliştiricileri yer alabilir.

Ortak Ar-Ge açısından öne çıkan alanlar arasında elektrolitin gerçek hücre mimarilerine entegrasyonu, mekanik ve elektrokimyasal performansın birlikte optimize edilmesi, esnek veya yapısal enerji depolama demonstratörlerinin geliştirilmesi ve hedef kullanım senaryolarında TRL'nin yükseltilmesi bulunmaktadır. İyonik iletkenliği artırmaya yönelik olarak tamamen katı yapı yerine hidrojel içeren alternatif formülasyonların araştırılması da gelecekteki geliştirme seçeneklerinden biri olarak değerlendirilebilir.

Buluşçular

Buluşçular: Bekir Dizman, Mehmet Yıldız,  Serkan Ünal, Yusuf Ziya Menceloğlu, Leila Haghighi Poudeh

İletişim

Patent Adı: Düşük Sıcaklıkta Bor Karbür Üretimi İçin Bir Yöntem
FMH Durumu: Türkiye, ABD ve Güney Kore'de tescilli patent.
Teknoloji Alanı: Bor Karbür / İleri Seramikler / Nanomalzemeler / Radyasyon Kalkanlama Malzemeleri
TRL: TRL 4

Bu teknoloji, bor karbürün nano ve alt mikron boyutlu, yüksek kristallikte parçacıklar halinde yaklaşık 1250–1550 °C sıcaklık aralığında üretilmesini sağlayan sıvı faz ve jel oluşumuna dayalı bir prosestir. Daha düşük sıcaklık ihtiyacı, kontrollü parçacık morfolojisi ve öğütme gereksiniminin azaltılması; ileri seramik, kompozit ve radyasyon kalkanlama uygulamaları için önemli üretim avantajları sunmaktadır.

Teknolojiye Genel Bakış

Teknoloji, nano ve alt mikron boyutlu bor karbür (B₄C) parçacıklarının daha düşük sıcaklıklarda üretimine yönelik bir malzeme sentez yöntemidir. Prosesin başlangıcında elementel bor, gliserin ve bir veya daha fazla karboksilik asit türevi içeren akışkan bir karışım hazırlanır. Bu sıvı ortam, bor ve karbon kaynaklarının moleküler ölçekte daha etkin etkileşimine olanak sağlayarak klasik katı-hal üretim yöntemlerinde karşılaşılan difüzyon sınırlamalarının azaltılmasına katkı sağlar.

Karışımın kontrollü biçimde ısıtılmasıyla B-O-C borat ester bağları içeren jel yapısında bir ara ürün oluşturulur. Jel daha sonra katı bir ara ürüne dönüştürülür ve son aşamada sinterlenerek bor karbür parçacıkları elde edilir. Bor ve karbon kaynaklarının akışkan ortamda daha homojen biçimde bir araya getirilmesi, reaksiyon kinetiğini desteklerken yüksek kristallikte bor karbür oluşumunu da kolaylaştırmaktadır.

Prosesin temel farklılaştırıcı özelliklerinden biri, nihai sinterleme aşamasının yaklaşık 1250–1550 °C aralığında gerçekleştirilebilmesidir. Geleneksel bor karbür üretim proseslerinde indirgeme ve karbürizasyon sıcaklıkları yaklaşık 1900 °C ve üzerine çıkabilmektedir. Daha düşük işlem sıcaklığı, üretimin enerji ihtiyacını azaltma ve yüksek sıcaklığa bağlı proses yükünü sınırlama potansiyeli sunmaktadır.

Geleneksel yüksek sıcaklıklı proseslerde oluşabilen aşırı aglomerasyon, nihai ürünün öğütülmesini gerektirebilir. Öğütme hem ek enerji tüketimine hem de metalik veya seramik öğütme ekipmanından kaynaklanabilecek kimyasal kontaminasyona yol açabilir. Bu yöntem, bor karbürün nano ve alt mikron boyutlu parçacıklar halinde doğrudan üretilebilmesini sağlayarak ek öğütme ihtiyacını azaltmaya ve ürün saflığını korumaya yönelik bir yaklaşım sunmaktadır.

Proses koşullarının kontrolüyle parçacık boyutu ve morfolojisi ayarlanabilir; yüksek kristallikte nano veya alt mikron boyutlu tozlar, platelet, whisker veya rod benzeri yapılar elde edilebilir. Laboratuvar çalışmalarında çekirdekleştirici kullanımıyla 20 nm'nin altında yüksek saflıkta ve yüksek kristallikte bor karbür üretimi üzerinde çalışılmıştır. Elde edilen malzeme ileri seramiklerde, kompozitlerde ve radyasyon kalkanlama sistemlerinde fonksiyonel bileşen olarak değerlendirilebilir.

Problem / Pazar İhtiyacı

Bor karbür; yüksek sertliği, düşük yoğunluğu ve bor içeriği sayesinde ileri seramikler, aşınmaya dayanıklı malzemeler, kompozitler ve radyasyon kalkanlama sistemleri açısından önemli bir mühendislik malzemesidir. Ancak geleneksel üretim süreçlerinin çok yüksek sıcaklıklara ihtiyaç duyması, enerji tüketimini ve üretim maliyetini artırabilir.

Yüksek sıcaklık aynı zamanda parçacıkların aglomerasyonuna neden olarak istenen ince parçacık boyutunun korunmasını zorlaştırabilir. Bu durumda üretim sonrasında öğütme gerekebilir; öğütme ise ek enerji tüketiminin yanı sıra saflık ve parçacık kalitesi açısından yeni proses riskleri yaratabilir.

Bu teknoloji, bor ve karbon kaynaklarını akışkan ve jel temelli bir reaksiyon ortamında bir araya getirerek bor karbürün daha düşük sıcaklıkta, kontrollü parçacık boyutu ve yüksek kristallikle üretilmesine yönelik alternatif bir üretim rotası sunmaktadır.

Temel Avantajlar

• Bor karbürün yaklaşık 1250–1550 °C aralığında üretilebilmesi
• Geleneksel yüksek sıcaklıklı üretim proseslerine kıyasla enerji ihtiyacının azaltılması potansiyeli
• Yüksek kristallikte nano ve alt mikron boyutlu bor karbür parçacıklarının üretilebilmesi
• Proses parametreleriyle parçacık boyutu ve morfolojisinin kontrol edilebilmesi
• Nihai üründe ek öğütme ihtiyacının azaltılması veya ortadan kaldırılması
• Öğütme ekipmanından kaynaklanabilecek kimyasal kontaminasyon riskinin azaltılması
• Daha düşük maliyetli bor kaynaklarının formülasyona dahil edilebilmesi
• İleri seramik, kompozit ve radyasyon kalkanlama malzemelerine entegrasyona uygun bor karbür üretimi

Uygulama Alanları

• Nötron ve gama radyasyonu kalkanlama malzemeleri
• Hafif radyasyon kalkanlama kompozitleri
• İleri bor karbür seramikler
• Aşınmaya dayanıklı seramik ve kompozit yapılar
• Bor karbür takviyeli polimer, seramik ve diğer kompozit sistemler
• İnce fiber ve tekstil tabanlı koruyucu malzemelere entegre edilebilecek bor karbür katkıları
• Savunma ve balistik koruma malzemeleri
• Nükleer teknoloji ve radyasyon koruma uygulamaları

İlgili Sektörler

• İleri Seramikler
• Nanomalzemeler
• Nükleer Teknolojiler
• Radyasyon Koruma
• Savunma Sanayii
• İleri Kompozitler
• Teknik Tekstiller ve Koruyucu Malzemeler
• Endüstriyel Malzeme Üretimi

Teknoloji Hazırlık Seviyesi ve Doğrulama

Teknoloji Hazırlık Seviyesi: TRL 4

Teknoloji laboratuvar ölçeğinde geliştirilmiş ve bor karbür malzemenin üretimi gerçekleştirilmiştir. Mevcut çalışmalar yüksek saflıkta ve yüksek kristallikte nano boyutlu bor karbür üretiminin laboratuvar ortamında doğrulanmasına dayanmaktadır. Teknoloji halen prototip geliştirme aşamasındadır ve üretimin daha yüksek hacimlere taşınmasına yönelik ölçek büyütme çalışmaları gerekmektedir.

Radyasyon kalkanlama performansına yönelik karşılaştırmalı laboratuvar çalışmaları devam etmektedir. Sağlanan test sonuçlarında patentli yöntemle üretilen malzemenin kullanılan test koşullarında 100 birimlik radyasyonun yaklaşık 80 birimini absorbe ettiği, karşılaştırılan ticari bor karbür sisteminde ise yaklaşık 50 birim seviyesinde absorpsiyon ölçüldüğü bildirilmiştir.

Bu değerler belirli laboratuvar test koşullarına aittir. Radyasyon türü, enerji seviyesi, numune kalınlığı ve test geometrisi gibi parametreler kamuya açık doğrulama verisi olarak sağlanmadığından sonuçlar genel veya ürün seviyesinde bir performans garantisi olarak değerlendirilmemelidir.

Teknolojinin ölçek büyütülmesindeki önemli mühendislik ihtiyaçlarından biri, mevcut fırın tasarımlarının prosese uyarlanmasıdır. Daha yüksek üretim hacimlerine geçiş için fırın tasarımı ve proses ekipmanı konusunda endüstriyel geliştirme ortaklıkları önem taşımaktadır.

Teknoloji TÜBİTAK 1003 Programı kapsamında desteklenen çalışmalar sonucunda geliştirilmiştir.

Fikri Mülkiyet

ABD Patenti: US11912578B2
ABD Patent Yayını: US20210246035A1
Uluslararası Patent Yayını: WO2019240692A1
Uluslararası Başvuru No: PCT/TR2018/050310
Güney Kore Patenti: KR102574046B1
Patent Adı: Düşük Sıcaklıkta Bor Karbür Üretimi İçin Bir Yöntem
Rüçhan / Uluslararası Başvuru Tarihi: 13 Haziran 2018
Uluslararası Yayın Tarihi: 19 Aralık 2019
ABD Patent Tescil Tarihi: 27 Şubat 2024
Başvuru Sahipleri: Sabancı Üniversitesi, SUNUM, Yıldız Teknik Üniversitesi
Koruma / Başvuru Kapsamı: Amerika Birleşik Devletleri, Güney Kore, Türkiye

Ticarileşme Durumu

Teknoloji prototip geliştirme aşamasındadır ve lisanslamaya açıktır. Laboratuvar ölçeğinde doğrulanan üretim yaklaşımının daha yüksek üretim hacimlerine taşınması, mevcut geliştirme sürecinin temel adımlarından biridir.

İş Birliği Olanakları

• Lisanslama
• Bilimsel danışmanlık
• Ortak Ar-Ge ve birlikte geliştirme
• Endüstriyel doğrulama ve pilot uygulamalar
• Horizon Europe ve diğer uluslararası Ar-Ge projelerinde ortaklık

Potansiyel iş ortakları arasında bor karbür ve ileri seramik üreticileri, nükleer ve radyasyon kalkanlama malzemesi geliştiricileri, kompozit üreticileri, savunma sanayii şirketleri ve nano ölçekli seramik tozların endüstriyel üretimiyle ilgilenen kuruluşlar yer alabilir.

Özellikle laboratuvar ölçeğindeki sentezin daha yüksek üretim hacimlerine taşınması için fırın ve termal proses ekipmanı üreticileri önemli geliştirme ortaklarıdır. Fırın geometrisinin ve sıcaklık profilinin üretim yöntemine göre uyarlanması, pilot üretim ve ölçek büyütme çalışmalarında öne çıkan mühendislik konularından biridir.

Buluşçular

Buluşçular: Cengiz Kaya, Figen Kaya

İletişim

Patent Adı: Piezodirençli Film Üretiminde Kullanıma Uygun Polimer Bazlı Mürekkep Bileşimleri
FMH Durumu: Uluslararası patent başvurusu yayımlanmış,
Teknoloji Alanı: Yapısal Sağlık İzleme / Piezodirençli Sensörler / Fonksiyonel Mürekkepler / Grafen Tabanlı Kompozitler
TRL: TRL 5

Polimer bazlı bu piezodirençli mürekkep, farklı yüzeylere film veya şerit formunda uygulanarak mekanik gerilme, deformasyon ve yüzeyde zamanla oluşan değişimlerin elektriksel direnç üzerinden izlenmesini sağlar. Beton, ahşap, plastik ve kompozit yüzeylere uygulanabilen teknoloji, yapısal sağlık izleme ve dağıtık sensör uygulamaları için esnek bir platform sunmaktadır.

Teknolojiye Genel Bakış

Bu teknoloji, mekanik yük veya deformasyon altında elektriksel direnci değişen piezodirençli filmlerin üretimine yönelik polimer bazlı bir mürekkep bileşimidir. Mürekkep; sulu bir polimer matris içerisinde dağıtılmış grafen nanoplateletler ve grafit tozu içerir. Yüzeye uygulandıktan ve film oluşturduktan sonra mekanik gerilme veya basınç, iletken ağ yapısında değişime neden olur ve bu değişim elektriksel direnç ölçümü üzerinden takip edilebilir.

Malzeme mimarisinde grafen nanoplateletler elektriksel iletim yollarının oluşturulmasına katkı sağlarken, grafit parçacıkları bu iletim ağı içerisinde destekleyici bir iskelet görevi görür. Bu iki karbon esaslı bileşenin birlikte kullanılması, film oluşturma özellikleri ile elektriksel ve mekanik davranış arasında denge kurulmasını sağlar. Patent kapsamındaki deneylerde, belirli bileşimlerde filmin tekrarlı deformasyon altında piezodirenç hassasiyetini koruduğu ve aynı yükleme koşullarında en az 30 çevrim boyunca kararlı iletkenlik tepkisi verdiği gösterilmiştir.

Mürekkep, ekran baskı ve püskürtme gibi yöntemlerle yüzey üzerine uygulanabilir. Bu uygulama esnekliği, sensörün yalnızca önceden üretilmiş bağımsız bir elektronik bileşen olarak değil, izlenmek istenen yapının veya parçanın doğrudan yüzeyinde oluşturulmasına olanak verir. Teknoloji beton, ahşap ve plastik yüzeylerde laboratuvar ölçeğinde uygulanmış; çimento esaslı gerçek yüzeylerde de test edilmiştir. İletken metal yüzeylerde kullanım için ise sensör katmanı ile altlık arasında elektriksel yalıtım katmanı gerekmektedir.

Polimer matris yapısı farklı malzeme sistemlerine uyarlanabilecek şekilde tasarlanmıştır. Patentte polivinil alkolün yanı sıra PVDF, PLA, PANI, PMMA, PEG, PET ve TPU gibi farklı polimer seçenekleri tanımlanmaktadır. Teknoloji bu nedenle yalnızca rijit yapı yüzeyleri için değil, uygun formülasyon ve entegrasyonla esnek veya hareketli sistemlere yönelik sensör uygulamalarına da uyarlanabilir.

Mürekkep formunda uygulanabilmesi, sensör geometrisinin hedef yüzeye göre tasarlanmasına ve geniş alanlarda dağıtık ölçüm yapılmasına olanak sağlar. Bu özellik; bina ve altyapı elemanlarında deformasyon takibi, kompozit yapılarda kritik bağlantı veya kaynak bölgelerinin izlenmesi, araç gövde ve şasilerinde hasar veya müdahale tespiti, robotik sistemlerde dokunma ve yük algılama gibi farklı kullanım senaryoları için ortak bir malzeme platformu oluşturur.

Problem / Pazar İhtiyacı

Binalar, köprüler, kompozit yapılar, araç gövdeleri ve diğer mühendislik sistemleri kullanım ömürleri boyunca tekrarlı yükler, titreşim, mekanik gerilmeler ve çevresel etkiler altında kalır. Bu etkilerin zaman içerisinde oluşturduğu deformasyon veya hasarın erken aşamada tespit edilmesi; bakım planlaması, güvenlik değerlendirmesi ve beklenmeyen arızaların önlenmesi açısından önemlidir.

Geleneksel noktasal sensörlerin geniş veya karmaşık geometrili yüzeylerde kullanılması çok sayıda sensör, kablolama ve montaj işlemi gerektirebilir. Hazır sensörlerin mevcut yapılara veya düzensiz yüzeylere entegrasyonu da uygulama esnekliğini sınırlayabilir.

Polimer bazlı piezodirençli mürekkep yaklaşımı, sensör fonksiyonunun doğrudan izlenecek yüzeye uygulanmasını mümkün kılar. Böylece farklı geometrilerde sensör şeritleri veya filmleri oluşturularak yük, deformasyon ve yapısal değişimlerin elektriksel olarak takip edilebileceği dağıtık ve uyarlanabilir sensör sistemleri geliştirilebilir.

Temel Avantajlar

• Mekanik gerilme ve deformasyonu elektriksel direnç değişimi üzerinden algılayan piezodirençli yapı
• Grafen nanoplatelet ve grafit kombinasyonu sayesinde kararlı iletken ağ mimarisi
• Patent kapsamındaki testlerde aynı deformasyon koşulları altında en az 30 çevrim boyunca korunan piezodirenç tepkisi
• Mürekkep, film veya sensör şeridi formunda farklı geometrilere uygulanabilme
• Ekran baskı ve püskürtme gibi yüzeye uygulanabilir üretim yöntemleriyle uyumluluk
• Beton, ahşap ve plastik dahil farklı altlık yüzeylerine uygulanabilme
• Pürüzlü yüzeylere ve farklı yüzey kimyalarına uyarlanabilen uygulama potansiyeli
• Yapısal sağlık izlemeden robotik dokunma algılamaya kadar farklı sensör uygulamalarına uyarlanabilir platform

Uygulama Alanları

• Bina ve köprülerde yapısal sağlık izleme
• Beton ve çimento esaslı yapılarda gerilme ve deformasyon takibi
• Kompozit yapılarda kritik bağlantı ve hasar bölgelerinin izlenmesi
• Araç kaportası ve şasi üzerinde hasar veya mekanik müdahale tespiti
• Kargo ve taşıma ambalajlarında deformasyon veya darbe kaynaklı hasarın izlenmesi
• Endüstriyel ekipmanlarda tekrarlı yük ve yorulma takibi
• Robotik sistemlerde yüzeysel dokunma ve basınç algılama
• Giyilebilir veya hareket algılayan esnek sensörler
• Farklı sıcaklık koşullarında çalışan yüzeye uygulanabilir sensör sistemleri

İlgili Sektörler

• İnşaat ve Altyapı
• Yapısal Sağlık İzleme
• Otomotiv
• Havacılık ve Kompozit Yapılar
• Robotik ve Otomasyon
• Akıllı Sensörler ve Elektronik
• Lojistik ve Akıllı Ambalaj
• Teknik Tekstiller ve Giyilebilir Teknolojiler

Teknoloji Hazırlık Seviyesi ve Doğrulama

Teknoloji Hazırlık Seviyesi: TRL 5

Teknolojinin laboratuvar ölçekli prototipi geliştirilmiş ve mürekkep ile şerit/film formatlarında test çalışmalarına başlanmıştır. Piezodirençli yapı beton, ahşap ve plastik yüzeylere uygulanmış; gerçek çimento yüzeyleri üzerinde de değerlendirilmiştir. Mekanik gerilme altında meydana gelen direnç değişiminin sensör çıktısı olarak kullanılabildiği gösterilmiştir.

Test ve doğrulama çalışmaları farklı yükleme koşulları ve altlık malzemeleri kullanılarak devam etmektedir. Patent kapsamındaki tekrarlı deformasyon deneylerinde piezodirençli filmler en az 30 ardışık deformasyon çevriminde hassasiyetlerini korumuş ve aynı yükleme koşullarında kararlı elektriksel tepki göstermiştir.

Laboratuvar çalışmalarında sensör yapısı -10 °C ile 80 °C arasındaki sıcaklık koşullarında da incelenmiştir. Bu çalışma, farklı çevresel koşullardaki kullanım potansiyelinin değerlendirilmesine yönelik olup nihai saha dayanımı veya ürün sertifikasyonu anlamına gelmemektedir.

Metalik yüzeyler elektriksel olarak iletken olduğundan, bu yüzeylerde kullanım için sensör ile altlık arasında uygun bir yalıtım katmanının geliştirilmesi gerekmektedir. Metal yüzeyler üzerinde doğrudan doğrulama çalışması henüz gerçekleştirilmemiştir.

Teknoloji TÜBİTAK 1001 projesi kapsamında geliştirilmiştir.

Fikri Mülkiyet

Uluslararası Patent Yayını: WO2025085024A2
Uluslararası Başvuru No: PCT/TR2024/051020
Türkiye Başvurusu: TR2023/013224
Patent Adı: Piezodirençli Film Üretiminde Kullanıma Uygun Polimer Bazlı Mürekkep Bileşimleri
Rüçhan Tarihi: 17 Ekim 2023
Uluslararası Başvuru Tarihi: 4 Eylül 2024
Uluslararası Yayın Tarihi: 24 Nisan 2025
Başvuru Sahibi: Sabancı Üniversitesi
Koruma / Başvuru Kapsamı: Türkiye, Avrupa patent 

Ticarileşme Durumu

Teknolojinin laboratuvar ölçekli prototipi mevcuttur ve teknoloji lisanslamaya açıktır. Devam eden çalışmalar farklı yüzey malzemeleri, çevresel koşullar ve hedef uygulamalar altında sensör performansının doğrulanmasına odaklanmaktadır.

İş Birliği Olanakları

• Lisanslama
• Bilimsel danışmanlık
• Ortak Ar-Ge ve birlikte geliştirme
• Endüstriyel doğrulama ve pilot uygulamalar

Potansiyel iş ortakları arasında yapısal sağlık izleme çözümleri geliştiren firmalar, sensör ve elektronik üreticileri, inşaat ve altyapı şirketleri, otomotiv ve kompozit üreticileri, robotik sistem geliştiricileri ile yüzeye uygulanabilir fonksiyonel malzemeler üzerinde çalışan kuruluşlar yer alabilir.

Ortak geliştirme açısından özellikle geniş yüzeylerde sensör ağlarının oluşturulması, saha koşullarında uzun dönemli yük ve hasar takibi, metal yüzeyler için yalıtımlı sensör mimarilerinin geliştirilmesi ve otomotiv, altyapı veya robotik uygulamalara özgü pilot demonstrasyonlar öne çıkmaktadır.

Buluşçular

Buluşçular: Mehmet Ali Gülgün, Melike Nur Önder, Melih Papila

İletişim

Patent Adı: Fototermal Özellik Gösteren Polimerik Bir Hibrit Malzeme ve Bunun Üretim Yöntemi
FMH Durumu: Avrupa patenti tescilli ve üniter etki kayıtlı; ABD patent başvurusu derdest
Teknoloji Alanı: Fototermal Malzemeler / Fonksiyonel Polimerler / Polidopamin Kaplamalar / Işıkla Isıtma Teknolojileri
TRL: TRL 4

Polimer partiküllerinin polidopamin ile homojen biçimde kaplanmasına dayanan bu hibrit malzeme, ışık enerjisini ısıya dönüştürerek farklı yüzey ve ürünlere fototermal özellik kazandırır. Su bazlı ve farklı malzeme formlarına uygulanabilir yapısı; sterilizasyon, su buharlaştırma ve arıtma, biyofilm kontrolü ve fonksiyonel kaplama uygulamaları için ölçeklenebilir bir platform sunmaktadır.

Teknolojiye Genel Bakış

Bu teknoloji, su bazlı ortamda homojen olarak dağılabilen polimer partiküllerinin polidopamin ile kaplanmasıyla fototermal özellik kazandırılan polimerik bir hibrit malzeme ve bunun üretim yöntemidir. Temel mekanizma, polidopaminin ışığı absorbe ederek ışık enerjisini ısı enerjisine dönüştürmesine dayanır. Bu sayede normalde fototermal davranış göstermeyen polimerik bir yapı, ışıkla tetiklenen lokal ısı üretme kabiliyeti kazanır.

Üretim yaklaşımında polimer partikülleri bazik sulu ortamda kararlı ve homojen bir dispersiyon halinde tutulurken dopamine monomeri oksidatif polimerizasyon yoluyla partikül yüzeyinde polidopamine dönüştürülür. Böylece her bir polimer partikülünün yüzeyinde kontrollü ve homojen bir polidopamin tabakası oluşturulabilir. Özellikle submikron ölçekli poliüretan partikülleri bu yapının temel uygulamalarından biridir; bunun yanında farklı su bazlı polimer sistemlerine uyarlanabilen bir malzeme platformu sunulmaktadır.

Hibrit malzeme yalnızca kaplama olarak değil; film, köpük, membran, yapıştırıcı, sünger ve lif gibi farklı ürün formlarının üretiminde de kullanılabilir. Bu çoklu işleme kabiliyeti, fototermal fonksiyonun yalnızca belirli bir yüzeye uygulanması yerine doğrudan nihai ürünün malzeme yapısına dahil edilmesine olanak sağlar. Laboratuvar ölçeğinde kaplama, film ve köpük formları üzerinde çalışmalar gerçekleştirilmiştir.

Malzeme formülasyonuna faz değişim malzemeleri de dahil edilebilir. Bu yaklaşım, polidopamin aracılığıyla gerçekleştirilen ışık-ısı dönüşümünü termal enerji depolama veya sıcaklık yönetimi fonksiyonlarıyla birleştirme olanağı sağlar. Patent kapsamındaki yapı, faz değişim malzemesi türünün ve miktarının hedef uygulamaya göre değiştirilmesine imkân verecek şekilde tasarlanmıştır.

Teknolojinin önemli geliştirme avantajlarından biri farklı ürün biçimlerine uyarlanabilirliği ve ölçeklenebilir üretim potansiyelidir. Laboratuvar çalışmalarında malzemenin lazer ışığı altında yaklaşık 200 °C seviyelerine ulaşabildiği gözlemlenmiştir. Köpük formundaki prototip su yüzeyine yerleştirildiğinde ışık kaynaklı sürekli buharlaşma etkisi oluşturabilmektedir. Bu özellikler, yüzey sterilizasyonundan güneş enerjisiyle su arıtma ve tuzdan arındırmaya kadar farklı fototermal uygulamalar için ortak bir malzeme platformu oluşturur.

Problem / Pazar İhtiyacı

Fototermal sistemler, ışık enerjisinin doğrudan lokal ısıya dönüştürülmesine dayanarak yüzey sterilizasyonu, su arıtma, termal yönetim ve benzeri işlemlerin harici bir ısıtma sistemi olmadan gerçekleştirilmesine olanak sağlayabilir. Ancak fototermal fonksiyonun pratik ürünlere aktarılabilmesi için kullanılan aktif malzemenin kararlı, homojen, farklı geometrilere uygulanabilir ve ölçeklenebilir üretime uygun olması gerekir.

Mevcut fototermal malzemelerin yalnızca parçacık veya özel yüzey formunda kullanılabilmesi, nihai ürüne entegrasyonu sınırlayabilir. Bu teknoloji, fototermal özelliği polimer partiküllerinin yüzeyine doğrudan kazandırarak fonksiyonun kaplama, film, köpük, membran veya lif gibi endüstriyel olarak kullanılabilir malzeme biçimlerine taşınmasını sağlar.

Bu yaklaşım özellikle ışıkla çalışan sterilizasyon yüzeyleri, biyofilm oluşumunun kontrolü ve güneş enerjisiyle su buharlaştırma gibi uygulamalarda, fototermal işlevin malzemenin kendisine entegre edilmesine yönelik esnek bir çözüm sunmaktadır.

Temel Avantajlar

• Polimerik malzemelere doğrudan ışık-ısı dönüşüm özelliği kazandırılması
• Polimer partiküllerinin polidopamin ile homojen ve kontrollü biçimde kaplanması
• Su bazlı üretim yaklaşımı ve homojen partikül dispersiyonu
• Kaplama, film, köpük, membran, yapıştırıcı, sünger ve lif gibi farklı malzeme formlarına uygulanabilme
• Fototermal fonksiyonun yüzeye uygulanmasının yanı sıra doğrudan nihai malzeme yapısına entegre edilebilmesi
• Faz değişim malzemeleriyle birleştirilerek termal enerji yönetimi fonksiyonunun geliştirilebilmesi
• Farklı uygulama ve ürün geometrilerine uyarlanabilen ölçeklenebilir malzeme platformu
• Sterilizasyon, su buharlaştırma ve biyofilm kontrolü gibi farklı ışıkla tetiklenen proseslerde kullanılabilme potansiyeli

Uygulama Alanları

• Işıkla aktive edilen yüzey sterilizasyonu
• Bakteri ve biyofilm oluşumunun kontrolüne yönelik fonksiyonel yüzeyler
• Güneş enerjisiyle su buharlaştırma ve su arıtma sistemleri
• Tuzdan arındırma sistemlerinde fototermal membran ve köpükler
• Fototermal kaplamalar ve fonksiyonel filmler
• Termal enerji yönetimi ve faz değişim malzemesi içeren hibrit yapılar
• Fototermal membran, lif, sünger ve kompozit malzemeler
• Işıkla kontrollü lokal ısıtma gerektiren fonksiyonel yüzey ve ürünler

İlgili Sektörler

• İleri Malzemeler ve Nanoteknoloji
• Polimer ve Kaplama Endüstrisi
• Su Arıtma ve Tuzdan Arındırma Teknolojileri
• Sağlık, Hijyen ve Sterilizasyon Teknolojileri
• Membran Teknolojileri
• Enerji ve Termal Yönetim
• Teknik Tekstiller ve Fonksiyonel Yüzeyler

Teknoloji Hazırlık Seviyesi ve Doğrulama

Teknoloji Hazırlık Seviyesi: TRL 4

Teknoloji laboratuvar ortamında üretilmiş ve kaplama, film ve köpük gibi farklı formlarda prototip çalışmaları gerçekleştirilmiştir. Laboratuvar ölçekli prototipler üzerinde fototermal davranışa yönelik testler yapılmıştır.

Laboratuvar çalışmalarında malzemenin lazer ışığı altında yaklaşık 200 °C seviyelerine ulaşabildiği gözlemlenmiştir. Bu değer belirli laboratuvar test koşullarına aittir; ışık şiddeti, dalga boyu ve test geometrisi gibi ayrıntılar kamuya açık ek doğrulama verisi olarak sağlanmadığından doğrudan uygulama performansı olarak değerlendirilmemelidir.

Köpük formunda hazırlanan prototipin su yüzeyinde kullanılmasıyla ışık etkisi altında sürekli buharlaşma davranışı gözlemlenmiştir. Teknoloji ayrıca yüzeylerde bakteri ve biyofilm oluşumunun engellenmesine yönelik çalışmalarda değerlendirilmiştir. Mevcut çalışmalar laboratuvar ölçeğindedir ve endüstriyel doğrulama henüz bildirilmemiştir.

Fikri Mülkiyet

ABD Patent Yayını: US20240110058A1
ABD Başvuru No: US18/276,455
Avrupa Patenti: EP4291599B1
Uluslararası Başvuru: PCT/TR2022/050136
Patent Adı: Fototermal Özellik Gösteren Polimerik Bir Hibrit Malzeme ve Bunun Üretim Yöntemi
Rüçhan Tarihi: 22 Şubat 2021
Uluslararası Başvuru Tarihi: 16 Şubat 2022
ABD Yayın Tarihi: 4 Nisan 2024
Avrupa Patent Tescil Tarihi: 19 Haziran 2024
Başvuru Sahibi / Hak Sahibi: Sabancı Üniversitesi & SUNUM
Koruma / Başvuru Kapsamı: Türkiye, Amerika Birleşik Devletleri, Üniter Patent ve İspanya

Ticarileşme Durumu

Teknolojinin laboratuvar ölçekli prototipleri mevcuttur ve teknoloji lisanslamaya açıktır. Mevcut geliştirme çalışmaları, farklı ürün formlarına uyarlanabilen fototermal malzeme platformunun daha ileri ölçeklere taşınması ve hedef uygulamalarda doğrulanmasına yönelik fırsatlar sunmaktadır.

İş Birliği Olanakları

• Lisanslama
• Bilimsel danışmanlık
• Ortak Ar-Ge ve birlikte geliştirme
• Endüstriyel doğrulama ve pilot uygulamalar

Potansiyel iş ortakları arasında fonksiyonel polimer ve kaplama üreticileri, membran teknolojisi şirketleri, su arıtma ve tuzdan arındırma sistemi geliştiricileri, sterilizasyon ve hijyen çözümleri sağlayıcıları ile ışıkla aktive edilen fonksiyonel yüzeyler ve termal yönetim malzemeleri üzerinde çalışan firmalar yer alabilir.

Özellikle laboratuvar ortamında gösterilen fototermal etkinin daha büyük yüzeylere ve sürekli üretim süreçlerine taşınması; kaplama, film ve köpük formlarının uygulama ortamlarında doğrulanması ve su arıtma veya antibakteriyel yüzeyler gibi hedef kullanım alanlarında pilot çalışmalar yapılması ortak geliştirme açısından öne çıkan fırsatlardır.

Buluşçular

Buluşçular: Hayriye Ünal, Serkan Ünal, Cüneyt Erdinç Taş

İletişim

Patent Adı: Bor Karbür Nanofiberlerin Üretimine Yönelik Katalitik Olmayan Sol-Jel Yöntemi
FMH Durumu: Patent başvurusu; Türkiye koruma kapsamı
Teknoloji Alanı: Bor Karbür / Nanofiberler / İleri Seramikler / Radyasyon Kalkanlama Malzemeleri
TRL: TRL 4

Katalizör kullanmadan bor karbür nanofiber üretimine olanak sağlayan bu sol-jel teknolojisi; daha düşük işlem sıcaklığı, kontrollü tek boyutlu morfoloji ve yüksek kristallik avantajlarını bir araya getirir. Elde edilen hafif B₄C nanoyapılar, özellikle esnek ve giyilebilir radyasyon kalkanlama sistemleri başta olmak üzere havacılık, uzay, nükleer ve savunma uygulamaları için yeni malzeme seçenekleri sunmaktadır.

Teknolojiye Genel Bakış

Bu teknoloji, bor karbür (B₄C) nanofiberlerin metalik katalizör kullanılmadan sol-jel yöntemiyle üretilmesine yönelik bir malzeme üretim prosesidir. Üretim sürecinde karboksilik asit, gliserin ve elementel bor nanoparçacıkları içeren başlangıç karışımı jel haline getirilmekte; elde edilen yapı kontrollü piroliz ve ardından yüksek sıcaklık ısıl işlemi ile bor karbür nanofiberlere dönüştürülmektedir.

Prosesin temel teknik farklılıklarından biri, lifsi ve tek boyutlu bor karbür yapılarının büyütülmesi için kobalt veya nikel gibi metalik katalizörlere ihtiyaç duyulmamasıdır. Katalizör kullanılmaması, üretim sonrasında katalizörün uzaklaştırılması amacıyla gerçekleştirilen asitle yıkama ve benzeri saflaştırma adımlarına duyulan ihtiyacı ortadan kaldırır. Böylece katalizör kaynaklı safsızlık riski azaltılırken bor karbür yapısının ilave kimyasal işlemlere maruz kalması da önlenebilir.

Üretim sürecinde öncül yapının bileşimi ve ısıl işlem koşullarının kontrolü, bor karbürün klasik eş eksenli parçacık morfolojisi yerine ince, uzun ve tek boyutlu nano/mikro lif yapılarında büyütülmesine olanak sağlar. Morfoloji, kompozisyon ve kristallik üzerinde sağlanan bu kontrol, malzemenin ileri kompozitler ve fonksiyonel koruyucu sistemlerde kullanılabilmesi açısından önemli bir tasarım avantajıdır.

Son ısıl işlem yaklaşık 1450–1550 °C aralığında gerçekleştirilebilmektedir. Bu sıcaklık seviyesi, yaklaşık 2500 °C'ye ulaşabilen yüksek sıcaklıklı bor karbür üretim yaklaşımlarına kıyasla işlem sıcaklığının yaklaşık 1000 °C'ye kadar azaltılmasına olanak sağlayabilir. Daha düşük sıcaklık ihtiyacının yanı sıra katalizör ve sonrasında katalizör giderme işlemine ihtiyaç duyulmaması, üretim sürecinin enerji ve proses yükünün azaltılması açısından önemli bir potansiyel sunmaktadır.

Nanofiber morfolojisi özellikle radyasyon kalkanlama amaçlı hafif ve esnek kompozitlerin geliştirilmesi açısından değerlendirilmektedir. Bor karbürün düşük yoğunluğu ve bor içeriği, ağır metal esaslı koruyucu malzemelere alternatif kompozit yapıların geliştirilmesine olanak verirken, lifsi yapı tekstil veya polimer matrislerle bütünleştirilebilecek malzeme mimarilerinin araştırılmasını da mümkün kılmaktadır.

Problem / Pazar İhtiyacı

Radyasyon kalkanlama uygulamalarında kurşun ve diğer yüksek yoğunluklu ağır metal esaslı malzemeler yaygın olarak kullanılmaktadır. Bu malzemelerin yüksek ağırlığı, özellikle kişisel koruyucu ekipmanlar, havacılık ve uzay sistemleri gibi kütlenin kritik olduğu uygulamalarda önemli bir tasarım kısıtı oluşturabilir. Bazı ağır metal sistemleri ayrıca malzeme kullanımı, işlenmesi ve kullanım ömrü sonu yönetimi açısından ek gereksinimler doğurur.

Bor karbür, düşük yoğunluğu ve radyasyon kalkanlama uygulamalarındaki kullanım potansiyeli sayesinde daha hafif kompozitlerin geliştirilmesine yönelik alternatif bir malzeme platformu sunmaktadır. Bununla birlikte nanolif formunun kontrollü şekilde üretilebilmesi ve kompozit veya tekstil benzeri yapılara entegre edilebilmesi, malzemenin giyilebilir ve geometrik olarak esnek koruyucu sistemlere taşınabilmesi açısından önemlidir.

Bu teknoloji aynı zamanda bor karbür nanoyapı üretimindeki yüksek sıcaklık, katalizör kullanımı ve son saflaştırma gereksinimlerini hedeflemektedir. Katalizörsüz sol-jel yaklaşımı, üretim prosesini sadeleştirirken morfoloji kontrolünü koruyan alternatif bir üretim rotası sunmaktadır.

Temel Avantajlar

• Metalik katalizör kullanmadan tek boyutlu bor karbür nanofiber üretimi
• Yaklaşık 1450–1550 °C aralığında gerçekleştirilebilen nihai ısıl işlem sayesinde daha düşük üretim sıcaklığı
• Katalizör kaynaklı safsızlıkların önlenmesi
• Katalizörü uzaklaştırmak için asitle yıkama veya benzeri ek saflaştırma adımlarına ihtiyaç duyulmaması
• Nanofiber boyutu, morfolojisi, kompozisyonu ve kristalliğinin kontrol edilebilmesi
• Hafif ve esnek radyasyon kalkanlama kompozitlerinin geliştirilmesine uygun malzeme yapısı
• Polimer ve tekstil tabanlı koruyucu sistemlere entegrasyon potansiyeli
• Daha düşük sıcaklık ve daha az proses adımı sayesinde enerji ve kimyasal kullanımının azaltılması potansiyeli

Uygulama Alanları

• Hafif ve esnek radyasyon kalkanlama malzemeleri
• Radyasyondan koruyucu kişisel ekipmanlar
• Pilot ve astronot koruyucu giysileri
• Uydu ve uzay sistemlerinde radyasyon koruması
• Nükleer tesis ve nükleer teknoloji uygulamalarında koruyucu malzemeler
• Radyasyona karşı korunan elektronik ekipman muhafazaları
• Havacılık ve savunma uygulamalarına yönelik ileri kompozitler
• Bor karbür esaslı fonksiyonel tekstil ve lif takviyeli kompozit sistemleri

İlgili Sektörler

• Havacılık ve Uzay
• Nükleer Teknolojiler
• Savunma Sanayii
• Kişisel Koruyucu Ekipmanlar
• İleri Seramikler
• Nanomalzemeler
• Teknik Tekstiller
• İleri Kompozit Malzemeler

Teknoloji Hazırlık Seviyesi ve Doğrulama

Teknoloji Hazırlık Seviyesi: TRL 4

Bor karbür nanofiber üretim prosesi laboratuvar ortamında doğrulanmış ve TRL 4 seviyesine ilişkin test çalışmaları tamamlanmıştır. Teknolojinin geliştirilmesine yönelik çalışmalar daha yüksek teknoloji hazırlık seviyeleri için devam etmektedir.

Radyasyon kalkanlama uygulamasına yönelik olarak yaklaşık A4 boyutunda, yaklaşık 210 × 297 mm ölçülerinde kumaş formatında bir deneme gerçekleştirilmiştir. Laboratuvar testlerinde 2 mikron kalınlığındaki malzemenin kullanılan radyasyon kaynağının yaklaşık %80'ini absorbe ettiği gözlemlenmiştir. Bu sonuç belirli laboratuvar test koşullarına aittir ve kurşun veya diğer ticari kalkanlama malzemeleriyle doğrudan performans karşılaştırması yapılmamıştır.

Mevcut çalışma, nanofiberlerin hafif ve esnek koruyucu sistemlere entegrasyon potansiyelini göstermektedir. Gelecek geliştirme aşamalarında malzemenin karbon elyaf kumaşlara benzer şekilde doğrudan örülebilir veya tekstil yapısına entegre edilebilir formlarda geliştirilmesi değerlendirilebilir.

Teknoloji TÜBİTAK destekli bir araştırma çalışması kapsamında geliştirilmiştir.

Fikri Mülkiyet

Uluslararası Patent Yayını: WO2022144085A1
Uluslararası Başvuru No: PCT/EP2020/088063
Patent Adı: Bor Karbür Nanofiberlerin Üretimine Yönelik Katalitik Olmayan Sol-Jel Yöntemi
Başvuru Tarihi: 30 Aralık 2020
Yayın Tarihi: 7 Temmuz 2022
Başvuru Sahipleri: Sabancı Üniversitesi ve Yıldız Teknik Üniversitesi
Koruma Kapsamı: Türkiye

Ticarileşme Durumu

Teknoloji prototip geliştirme aşamasındadır ve lisanslamaya açıktır. Mevcut çalışmalar, üretim prosesinin daha ileri teknoloji hazırlık seviyelerine taşınmasına ve radyasyon kalkanlama başta olmak üzere hedef uygulamalardaki performansının geliştirilmesine odaklanmaktadır.

İş Birliği Olanakları

• Lisanslama
• Bilimsel danışmanlık
• Ortak Ar-Ge ve birlikte geliştirme
• Endüstriyel doğrulama ve pilot uygulamalar
• Yatırım ve ticari ortaklık
• Horizon Europe ve diğer uluslararası Ar-Ge projelerinde ortaklık

Potansiyel iş ortakları arasında radyasyon kalkanlama malzemesi üreticileri, teknik tekstil ve kişisel koruyucu ekipman üreticileri, ileri seramik ve kompozit malzeme şirketleri, havacılık ve uzay kuruluşları, nükleer teknoloji firmaları ve savunma sanayii şirketleri yer alabilir.

Özellikle nanofiberlerin tekstil veya polimer matrislere ölçeklenebilir biçimde entegrasyonu, radyasyon kalkanlama performansının uygulama koşullarında doğrulanması ve pilot üretim proseslerinin geliştirilmesi ortak Ar-Ge açısından öne çıkan çalışma alanlarıdır.

Buluşçular

Buluşçular: Cengiz Kaya, Figen Kaya

İletişim

Patent Adı: Parçacık Topaklanmasını Önlemeye Yönelik Akış Sistemi
FMH Durumu: Tescilli Avrupa Patenti (EP3365627B1); ABD ve Türkiye patent koruma kapsamı
Teknoloji Alanı: Nanoteknoloji, Mikroakışkan Sistemler, Hidrodinamik Kavitasyon ve Termal Yönetim
TRL: TRL 4

Hidrodinamik kavitasyon temelli bu mikroakışkan sistem, nanoakışkanlarda nanopartikül topaklanmasını azaltmak ve parçacık dağılımının kararlılığını desteklemek amacıyla geliştirilmiştir. Tekrar kullanılabilir cihaz yapısı, nanopartikül içeren akışkanların fiziksel yöntemlerle işlenmesine olanak tanır. Teknoloji; gelişmiş soğutma, ısı transferi ve nanopartikül işleme uygulamalarında kullanılabilecek bir çözüm sunmaktadır.

Teknolojiye Genel Bakış

Nanoakışkanlar, su veya benzeri taşıyıcı sıvılara nanopartiküllerin eklenmesiyle oluşturulan ve özellikle gelişmiş ısı transferi uygulamalarında değerlendirilen malzemelerdir. Ancak nanopartiküllerin zamanla bir araya gelerek daha büyük kümeler oluşturması, akışkanın kararlılığını ve işlevsel özelliklerini olumsuz etkileyebilir. Bu mikroakışkan sistem, nanopartikül kümelerinin kontrollü akış koşullarında fiziksel olarak dağıtılmasını sağlayarak söz konusu soruna çözüm sunmaktadır.

Teknolojinin temelinde, nanoakışkanın özel olarak tasarlanmış dar akış kanallarından geçirilmesiyle oluşturulan hidrodinamik kavitasyon mekanizması bulunmaktadır. Akışkanın dar bir kesitten geçerek ani genişlemeye uğraması, yerel basınç değişimlerine ve kavitasyon kabarcıklarının oluşmasına neden olur. Bu kabarcıkların çökmesi sırasında ortaya çıkan fiziksel etkiler, bir araya gelmiş nanopartikül kümelerinin parçalanmasına ve parçacıkların sıvı içerisinde yeniden dağılmasına katkı sağlar.

Sistemin tasarımı, kavitasyonun oluştuğu bölgede ısıtma sağlayan akış kısıtlayıcı elemanlar içermektedir. Belirli konfigürasyonlarda ince film ısıtıcılar, plazmonik malzemeler ve yakın alan ışınımsal ısı transferi mekanizmaları kullanılabilmektedir. Bu yapı, parçacıkların dağılımını kontrol etmeye yönelik mekanik ve termal etkilerin birlikte değerlendirilmesine olanak tanır.

Teknoloji, nanopartiküllerin kararlılığını sağlamak için yoğun kimyasal yüzey aktif madde kullanımına dayanan yaklaşımlara alternatif bir fiziksel işlem yöntemi sunmaktadır. Nanoakışkanın cihaz içerisinden geçirilerek işlenmesi, özellikle akışkan özelliklerinin korunmasının önemli olduğu sistemlerde avantaj sağlayabilir. Tekrar kullanılabilir cihaz yaklaşımı, farklı nanopartikül içeren akışkanların işlenmesine yönelik uygulamaları da desteklemektedir.

İlk prototip, silikon bazlı mikrofabrikasyon yöntemleri kullanılarak geliştirilmiş ve laboratuvar ortamında çalıştırılmıştır. Cihaz mimarisi, üç boyutlu baskı ve polimer esaslı üretim yöntemlerine uyarlanma potansiyeli de taşımaktadır. Bu üretim seçenekleri, farklı akış kapasitelerine ve uygulama gereksinimlerine uygun cihaz tasarımlarının geliştirilmesine yönelik fırsatlar sunmaktadır.

Problem ve Endüstriyel İhtiyaç

Nanopartikül içeren akışkanlarda parçacıkların zaman içerisinde topaklanması, bu akışkanların endüstriyel kullanımının önündeki temel teknik sorunlardan biridir. Isıl döngüler, tekrarlanan kullanım ve akış koşullarındaki değişimler nanopartikül kümelerinin büyümesine neden olabilir. Bu durum, akışkanın homojenliğini bozarak ısı transferi performansını etkileyebilir, dar kanallarda tıkanmalara ve sistem yüzeylerinde parçacık birikimine yol açabilir.

Geleneksel yaklaşımlarda parçacıkların dağılmış halde tutulması için yüzey aktif maddeler veya kimyasal kaplamalar kullanılabilmektedir. Bununla birlikte, bu katkılar akışkanın fiziksel ve kimyasal özelliklerini değiştirebilir veya bazı uygulamalarda ek malzeme ve işlem gereksinimleri oluşturabilir.

Bu teknoloji, nanopartikül kümelerinin akış sırasında yeniden dağıtılmasını sağlayarak nanoakışkanların kullanım sürekliliğini desteklemeyi hedeflemektedir. Özellikle tekrarlanan akış döngülerinin bulunduğu sistemlerde, nanopartikül dağılımının korunmasına yönelik fiziksel bir işlem yaklaşımı sunmaktadır.

Temel Avantajlar

• Hidrodinamik kavitasyon ile parçacık dağıtma: Kavitasyon kabarcıklarının oluşturduğu fiziksel etkilerden yararlanarak nanopartikül kümelerinin ayrılmasını sağlar.
• Kimyasal katkı ihtiyacını azaltma potansiyeli: Parçacık dağılımının korunması için yoğun yüzey aktif madde kullanımına alternatif bir işlem yaklaşımı sunar.
• Nanoakışkan kararlılığının desteklenmesi: Parçacık topaklanmasının azaltılması yoluyla sıvı içerisindeki nanopartikül dağılımının korunmasına katkıda bulunur.
• Tekrar kullanılabilir cihaz yapısı: Nanopartikül içeren akışkanların cihaz içerisinden geçirilerek yeniden işlenmesine olanak tanır.
• Isı transferi uygulamalarına uygunluk: Nanoakışkanların parçacık dağılımına bağlı işlevsel özelliklerinin korunmasını hedefleyerek termal yönetim uygulamalarını destekler.
• Kompakt akış kanalı tasarımı: Mikro ölçekli akış kısıtlayıcı elemanlarla kontrollü kavitasyon oluşturulmasına imkân tanır.
• Farklı üretim yöntemlerine uyarlanabilirlik: Mikrofabrikasyonla geliştirilen tasarımın üç boyutlu baskı ve polimer esaslı üretim süreçlerine uyarlanması değerlendirilebilir.

Uygulama Alanları

• Nanoakışkanların hazırlanması ve yeniden dağıtılması: Nanopartikül kümelerinin ayrılması ve akışkan içerisindeki parçacık dağılımının iyileştirilmesi.
• Elektronik soğutma sistemleri: Nanopartikül içeren soğutucu akışkanların kullanıldığı ısı yönetimi düzenekleri.
• Isı değiştiriciler ve termal yönetim: Nanoakışkan kararlılığının önem taşıdığı ısı transferi uygulamaları.
• Soğutma ve iklimlendirme sistemleri: Nanoakışkan kullanan soğutma çevrimleri ve ilgili akışkan yönetimi uygulamaları.
• Mikroreaktörler ve mikroakışkan prosesler: Nanopartikül dağılımının kontrol edilmesi gereken küçük ölçekli akış sistemleri.
• Nanopartikül işleme sistemleri: Parçacık topaklanmasının azaltılmasına yönelik akış temelli işlem ve araştırma uygulamaları.

İlgili Sektörler

• Nanoteknoloji ve nanomalzeme üretimi
• Termal yönetim ve ısı transferi teknolojileri
• Elektronik ve elektronik soğutma sistemleri
• İklimlendirme, soğutma ve HVAC teknolojileri
• Mikroakışkan sistemler ve laboratuvar ekipmanları
• Endüstriyel proses ve akışkan teknolojileri
• Enerji sistemleri ve ileri soğutma uygulamaları

Teknoloji Hazırlık Seviyesi ve Doğrulama

Teknoloji, TRL 4 seviyesindedir. Silikon bazlı mikrofabrikasyon yöntemleriyle üretilmiş fiziksel bir prototip geliştirilmiş ve laboratuvar koşullarında çalıştırılmıştır. Bu prototip, hidrodinamik kavitasyon yoluyla nanopartikül kümelerinin dağıtılmasına yönelik çalışma prensibinin değerlendirilmesine olanak sağlamaktadır.

Gerçekleştirilen deneysel çalışmalarda, nanoakışkan içerisindeki parçacık kümelerinin boyut değişimleri ve kavitasyon etkileri incelenmiştir. Dinamik ışık saçılımı (DLS) ölçümleri, nanopartikül topaklanmasının değerlendirilmesine yönelik teknik veriler sağlamaktadır.

Mevcut teknoloji hazırlık seviyesini destekleyen laboratuvar çalışmaları tamamlanmış olup ek test ve doğrulama faaliyetleri devam etmektedir. Endüstriyel kullanım koşullarında performansın değerlendirilmesi ve alternatif üretim yöntemlerinin geliştirilmesi, sonraki teknoloji geliştirme aşamalarında ele alınabilecek konulardır.

Fikri Mülkiyet

Teknoloji, EP3365627B1 numaralı tescilli Avrupa patenti ile korunmaktadır. Aynı patent ailesinde US10837604B2 numaralı tescilli ABD patenti de bulunmaktadır. Patent koruma kapsamı Amerika Birleşik Devletleri ve Türkiye'yi içermektedir.

Öncelik Tarihi: 22 Ekim 2015
Avrupa Patent Başvurusu: EP15823213.2
Avrupa Patentinin Tescil Tarihi: 10 Temmuz 2019
Patent Sahipleri: Sabancı Üniversitesi ve Özyeğin Üniversitesi

Patent Adı: Faz Değişim Malzemesi İçeren Polimerik Bileşim
FMH Durumu: Türkiye ve Avrupa patent başvuruları
Teknoloji Alanı: Soğuk Zincir / Faz Değişim Malzemeleri / Polimerik Filmler / Termal Ambalaj Teknolojileri
TRL: 5

Faz değişim malzemelerini esnek polimerik filme entegre eden bu teknoloji, soğuk zincir ürünlerine doğrudan uygulanabilen ince bir termal ambalaj yapısı sunmaktadır. Harici buz aküsü, ped veya hacimli termal bileşenlere olan ihtiyacı azaltma potansiyeli taşıyan film, ürün geometrisine uyum sağlayarak soğukluğun korunmasına destek olur.

Teknolojiye Genel Bakış

Bu teknoloji, faz değişim malzemelerinin halloysit nanotüpler içerisinde taşındığı ve termoplastik bir polimer matrisine entegre edildiği fonksiyonel bir ambalaj malzemesidir. Faz değişim malzemeleri, katı-sıvı dönüşümü sırasında çevreden ısı absorbe ederek sıcaklık yükselişine karşı termal tampon görevi görür. Böylece ambalajın çevresindeki ürünlerin belirli bir süre daha düşük sıcaklıkta tutulmasına katkı sağlanır.

Halloysit nanotüpler faz değişim malzemeleri için nano ölçekli taşıyıcı görevi görmektedir. Bu yaklaşım, oda sıcaklığında sıvı halde bulunabilen bazı faz değişim malzemelerinin polimerik bir sisteme kontrollü biçimde dahil edilmesini kolaylaştırırken sızıntı riskinin azaltılmasına da katkı sağlar. Farklı erime sıcaklıklarına sahip faz değişim malzemelerinin kullanılmasıyla termal etkinin farklı sıcaklık aralıklarına göre tasarlanması mümkündür.

Polimerik bileşim esnek film formunda üretilebilir. Polietilen başta olmak üzere polipropilen, PET, poliamid, polistiren, PVC ve polikarbonat gibi farklı termoplastik polimerlerle uygulanabilen yapı, ürünün geometrisine uyum sağlayarak doğrudan ambalaj malzemesi olarak kullanılabilir. Faz değişim malzemesi yüklü halloysit nanotüpler filmin içerisinde dağıtılabilir veya film yüzeyine kaplama olarak uygulanabilir.

Halloysit nanotüpler aynı zamanda polimer içerisinde gaz moleküllerinin geçiş yolunu uzatan bir bariyer etkisi oluşturabilir. Bu yapı oksijen, karbondioksit, etilen, nem ve koku gibi bileşenlerin film içerisindeki geçişinin sınırlandırılmasına katkı sağlayarak ambalajın termal fonksiyonuna ek bir bariyer özelliği kazandırabilir.

Teknolojinin önemli farklılaştırıcı yönü, termal koruma işlevinin ayrı bir ped, buz aküsü veya rijit soğutma elemanı yerine doğrudan esnek ambalaj filmine kazandırılmasıdır. Gıda uygulamalarında yapılan çalışmalar, yaklaşık 15–20 mikron seviyesindeki ince polimerik filmlerle gerçekleştirilmiş olup malzemenin soğukluğu 30 dakikaya kadar muhafaza edebildiği gözlemlenmiştir. Esnek film yapısı, teknolojinin farklı ürün biçimlerine ve endüstriyel ambalajlama süreçlerine uyarlanmasına olanak sağlayabilir.

Problem / Pazar İhtiyacı

Gıda, ilaç, aşı ve benzeri sıcaklığa duyarlı ürünlerin taşınması sırasında soğuk zincirin korunması; ürün güvenliği, raf ömrü ve kalite açısından kritik öneme sahiptir. Geleneksel çözümler çoğunlukla buz aküleri, termal pedler, köpük veya karton esaslı yalıtım elemanları ve hacimli taşıma sistemlerine dayanır. Bu bileşenler ambalaj hacmini artırabilir ve farklı ürün geometrilerine uyarlanması zor olabilir.

Bu teknoloji termal koruma fonksiyonunu doğrudan esnek polimerik ambalaj yapısına entegre ederek daha kompakt ve ürüne uyarlanabilir bir çözüm sunmaktadır. Özellikle taşıma sırasında beklenmeyen sıcaklık artışları veya kısa süreli soğuk zincir kesintilerine karşı ek bir termal tampon oluşturma potansiyeline sahiptir.

Temel Avantajlar

• Termal koruma fonksiyonunun doğrudan esnek ambalaj filmine entegre edilmesi
• Harici ped, buz aküsü veya benzeri ek termal bileşenlere duyulan ihtiyacı azaltma potansiyeli
• Ürün şekline uyum sağlayabilen ince ve esnek film yapısı
• Faz değişim malzemelerinin halloysit nanotüpler içerisinde taşınması sayesinde kontrollü entegrasyon
• Farklı faz değişim sıcaklıklarına sahip malzemelerle hedef sıcaklık aralığına göre tasarlanabilme
• Polietilen ve diğer yaygın termoplastik polimer sistemleriyle uygulanabilme
• Nanotüp yapısının katkısıyla ilave gaz ve nem bariyeri potansiyeli
• Gıda uygulamalarındaki çalışmalar kapsamında soğukluğu 30 dakikaya kadar muhafaza edebilme

Uygulama Alanları

• Soğuk zincir gıda ambalajları
• İlaç ve aşı taşımacılığına yönelik termal ambalajlar
• Sıcaklığa duyarlı medikal ürünlerin taşınması ve depolanması
• Esnek termal ambalaj filmleri
• Streç film benzeri endüstriyel paketleme uygulamaları
• Rijit ambalaj yüzeylerine veya katmanları arasına uygulanabilen termal kaplamalar

İlgili Sektörler

• Gıda ve İçecek
• Soğuk Zincir Lojistiği
• İlaç ve Aşı Lojistiği
• Medikal Ürünler
• Ambalaj ve Polimer Endüstrisi
• İleri Malzemeler

Teknoloji Hazırlık Seviyesi ve Doğrulama

Teknoloji Hazırlık Seviyesi: TRL 5

Teknoloji üzerinde gıda soğuk zincir uygulamalarına yönelik laboratuvar çalışmaları gerçekleştirilmiş ve yaklaşık 15–20 mikron kalınlığındaki polimerik film yapıları değerlendirilmiştir. Çalışmalar, filmin soğukluğu 30 dakikaya kadar muhafaza edebildiğini göstermektedir. Ürünleştirme ve nihai uygulama doğrulama çalışmaları ise henüz tamamlanmamıştır.

Teknolojinin farklı soğuk zincir uygulamalarına uyarlanmasına yönelik prototip geliştirme çalışmaları devam etmektedir. Isı muhafazasına yönelik ayrı bir doğrulama çalışması gerçekleştirilmemiştir.

Fikri Mülkiyet

Avrupa Patent Yayını: EP4127048A1
Patent Adı: Faz Değişim Malzemesi İçeren Polimerik Bileşim
Rüçhan Tarihi: 26 Mart 2020
Avrupa Başvuru Tarihi: 25 Mart 2021
Avrupa Yayın Tarihi: 8 Şubat 2023
Başvuru Sahibi: Sabancı Üniversitesi
Koruma Kapsamı: Türkiye, Avrupa patent rotası

Ticarileşme Durumu

Teknoloji prototip aşamasındadır ve lisanslamaya açıktır.

İş Birliği Olanakları

• Lisanslama
• Bilimsel danışmanlık
• Ortak Ar-Ge ve birlikte geliştirme
• Endüstriyel doğrulama ve pilot uygulamalar

Potansiyel iş ortakları arasında esnek ambalaj ve polimer film üreticileri, gıda ambalajı şirketleri, soğuk zincir lojistik firmaları, ilaç ve aşı taşımacılığı çözümleri geliştiren kuruluşlar ile termal yönetim malzemeleri üzerinde çalışan üreticiler yer alabilir.

Malzemenin termal enerji yönetimi kabiliyeti; fonksiyonel tekstiller, elektronik ve veri merkezi termal yönetimi gibi farklı uygulama alanlarında gelecekte araştırılabilecek ek kullanım olanakları da sunmaktadır.

Buluşçular

Buluşçular: Hayriye Ünal, Cüneyt Erdinç Taş

İletişim

Patent Adı: Antibakteriyel, Etilen Temizleyici ve Bariyer Özellikli Gıda Ambalaj Malzemesi
FMH Durumu: Tescilli ABD patenti; Türkiye ve ABD'de koruma
Teknoloji Alanı: Aktif Gıda Ambalajları / Nanomalzemeler / Polimerik Filmler / Gıda Koruma Teknolojileri
TRL: 5

Halloysit nanotüplerin polimerik ambalaj filmlerine entegre edilmesine dayanan bu aktif ambalaj teknolojisi; antibakteriyel etki, etilen tutma ve gaz bariyeri özelliklerini tek bir malzeme yapısında birleştirerek özellikle taze gıdalarda bozulmanın yavaşlatılmasına ve raf ömrünün uzatılmasına yönelik çok fonksiyonlu bir çözüm sunmaktadır.

Teknolojiye Genel Bakış

Bu teknoloji, polimerik ambalaj filmlerine halloysit nanotüplerin (HNT) entegre edilmesiyle çok fonksiyonlu aktif ambalaj malzemeleri oluşturulmasına yönelik bir yaklaşımdır. Halloysit, doğal olarak nanotüp biçiminde bulunan bir kil mineralidir. Nanotüpler ambalaj yapısı içerisinde hem aktif maddelerin taşınması için nano-taşıyıcı olarak hem de gazların tutulması ve bariyer özelliklerinin geliştirilmesi için fonksiyonel katkı olarak kullanılmaktadır.

Sistemin temel özelliklerinden biri, halloysit nanotüplerin doğal antibakteriyel maddeler veya bunların aktif bileşenleriyle yüklenebilmesidir. Nanotüp yapısı bu aktif maddelerin ambalaj içerisinde tutulmasına ve kontrollü biçimde salınmasına imkân verir. Böylece ambalaj malzemesi yalnızca ürünü fiziksel olarak çevreleyen pasif bir bariyer olmaktan çıkarak mikrobiyal bozulmanın azaltılmasına katkı sağlayan aktif bir yapıya dönüşür.

Boş halloysit nanotüpler aynı zamanda etilen gazını tutma özelliğine sahiptir. Meyve ve sebzeler tarafından doğal olarak üretilen etilen, olgunlaşmayı ve buna bağlı bozulma süreçlerini hızlandırabilir. Ambalaj içerisindeki etilen seviyesinin azaltılması, özellikle taze meyve ve sebzelerin saklama süresinin uzatılmasına katkı sağlayabilir.

Halloysit nanotüpler polimer içerisinde gaz moleküllerinin geçiş yolunu uzatan bir nanodolgu görevi de görmektedir. Bu yapı, ambalajın gaz geçirgenliğini azaltarak bariyer performansını geliştirmektedir. Aynı malzeme sistemi içerisinde antibakteriyel etki, etilen tutma ve bariyer özelliklerinin birlikte sunulması, teknolojinin temel farklılaştırıcı unsurlarından biridir.

Teknoloji; halloysit nanotüplerin polietilen veya polipropilen gibi yaygın ambalaj polimerlerine karıştırılması ya da mevcut polimerik filmler üzerine kaplama olarak uygulanması gibi farklı üretim yaklaşımlarına uyarlanabilir. Bu esneklik, aktif fonksiyonların mevcut ambalaj üretim süreçlerine entegrasyonu açısından önemli bir avantaj sunmaktadır.

Problem / Pazar İhtiyacı

Taze ve işlenmiş gıdalarda raf ömrü yalnızca dış ortamdan gelen gaz ve nem geçişine değil, aynı zamanda mikroorganizmalara ve ürünün kendi metabolik süreçlerine bağlıdır. Özellikle meyve ve sebzelerde açığa çıkan etilen gazı olgunlaşmayı hızlandırırken, mikrobiyal aktivite de ürün kalitesinin ve güvenliğinin azalmasına neden olabilir.

Geleneksel ambalajlar çoğunlukla pasif bir koruyucu bariyer görevi görürken, farklı koruma fonksiyonlarının sağlanması ek malzemeler, çok katmanlı yapılar veya ayrı aktif bileşenler gerektirebilir. Bu teknoloji, bir polimerik ambalaj sistemi içerisinde antibakteriyel aktivite, etilen tutuculuk ve gaz bariyer özelliklerini bir araya getirerek daha fonksiyonel bir ambalaj yaklaşımı sunmaktadır.

Temel Avantajlar

• Antibakteriyel, etilen tutucu ve bariyer özelliklerinin tek bir ambalaj yapısında birleştirilmesi
• Meyve ve sebzelerde olgunlaşmayı hızlandıran etilen gazının tutulmasına yönelik aktif fonksiyon
• Kekik yağı gibi doğal antibakteriyel maddelerin halloysit nanotüpler içerisinde taşınabilmesi
• Aktif bileşenlerin kontrollü salımına uygun nanotüp yapısı
• Gaz geçişini zorlaştıran nanodolgu etkisi sayesinde geliştirilmiş bariyer performansı
• Polietilen ve polipropilen gibi yaygın ambalaj polimerleriyle uygulanabilme
• Polimer içerisine karıştırma veya film yüzeyine kaplama gibi farklı üretim yöntemlerine uyarlanabilme
• Gıda kayıplarının ve ambalaj kaynaklı ürün bozulmasının azaltılmasına katkı sağlama potansiyeli

Uygulama Alanları

• Taze meyve ve sebze ambalajları
• Aktif ve fonksiyonel gıda ambalajları
• Antibakteriyel ambalaj filmleri
• Etilen tutucu ambalaj sistemleri
• Raf ömrünü uzatmaya yönelik ambalaj çözümleri
• Gaz bariyeri geliştirilmiş polimerik filmler
• Kesme çiçeklerin depolanması ve taşınmasına yönelik etilen kontrol uygulamaları
• Koku kontrolü ve antibakteriyel özellik gerektiren gıda dışı film uygulamaları

İlgili Sektörler

• Gıda Ambalajları
• Ambalaj ve Polimer Endüstrisi
• Gıda Teknolojileri
• Tarım ve Hasat Sonrası Teknolojiler
• Nanomalzemeler
• Aktif ve Akıllı Ambalaj Sistemleri
• Çiçekçilik ve Soğuk Zincir Uygulamaları

Teknoloji Hazırlık Seviyesi ve Doğrulama

Teknoloji Hazırlık Seviyesi: TRL 5

Teknolojinin laboratuvar ölçekli prototipi geliştirilmiş ve doğrulama çalışmaları tamamlanmıştır. Halloysit nanotüplerin polimerik ambalaj yapısına kazandırdığı etilen tutuculuk, antibakteriyel fonksiyon ve bariyer özellikleri üzerinde çalışmalar gerçekleştirilmiştir. Doğal antibakteriyel ajanların nanotüplere yüklenmesiyle aktif ambalaj fonksiyonu geliştirilmiş olup teknoloji mevcut durumda endüstriyel doğrulama aşamasındadır.

Teknoloji bir TÜBİTAK 1003 projesinin çıktısı olarak geliştirilmiş ve sonrasında akademik çalışmalara da konu olmuştur.

Fikri Mülkiyet

ABD Patenti: US9332751B2
Patent Adı: Antibakteriyel, Etilen Temizleyici ve Bariyer Özellikli Gıda Ambalaj Malzemesi
Rüçhan Tarihi: 9 Temmuz 2014
ABD Başvuru Tarihi: 9 Temmuz 2015
Tescil / Yayın Tarihi: 10 Mayıs 2016
Başvuru Sahibi / Hak Sahibi: Sabancı Üniversitesi
Koruma: Türkiye, Amerika Birleşik Devletleri

Ticarileşme Durumu

Teknoloji endüstriyel doğrulama aşamasındadır ve lisanslamaya açıktır.

İş Birliği Olanakları

• Lisanslama
• Bilimsel danışmanlık
• Ortak Ar-Ge ve birlikte geliştirme
• Endüstriyel doğrulama ve pilot uygulamalar

Potansiyel iş ortakları arasında gıda ambalajı üreticileri, esnek ambalaj ve polimer film üreticileri, taze meyve ve sebze tedarik zinciri şirketleri, aktif ambalaj teknolojileri geliştiren firmalar ve raf ömrünü uzatmaya yönelik çözümler kullanan gıda üreticileri yer alabilir.

Teknolojinin temel geliştirme alanı gıda ambalajları olmakla birlikte, etilen tutma ve doğal antibakteriyel ajanların kontrollü salımı gibi fonksiyonlar farklı uygulamalara da uyarlanabilir. Kesilmiş çiçeklerin saklanması veya koku ve mikrobiyal yük kontrolünün önemli olduğu özel amaçlı polimerik filmler bu kapsamda değerlendirilebilecek potansiyel uygulamalardır.

Buluşçular

Buluşçular: Hayriye Unal, Serkan Unal, Yusuf Ziya Menceloglu, Fevzi Cakmak Cebeci

İletişim

Patent Adı: Giyilebilir Grafen Tekstil Temelli Elektro-Oküler İzleme Ve Nesne Etkileşim Sistemi
FMH Durumu: Tescilli ABD patenti
Teknoloji Alanı: Giyilebilir Teknolojiler / Grafen Tekstiller / Biyosinyal İzleme / İnsan-Makine Etkileşimi
TRL: 6

Grafen kaplı tekstil elektrotları kullanarak biyopotansiyel sinyallerin konforlu, jel gerektirmeyen ve giyilebilir bir yapı üzerinden izlenmesini sağlayan bu teknoloji; geleneksel elektrotların günlük ve uzun süreli kullanımdaki sınırlamalarına alternatif sunarken, göz hareketlerinin dijital komutlara dönüştürülebildiği yeni nesil insan-makine etkileşimi uygulamalarına da olanak sağlamaktadır.

Teknolojiye Genel Bakış

Bu teknoloji, insan vücudundan alınan biyopotansiyel sinyallerin grafen kaplı tekstil elektrotları aracılığıyla izlenmesine yönelik giyilebilir bir algılama platformudur. Temel uygulama, göz hareketlerinden kaynaklanan elektrookülografi (EOG) sinyallerinin alınması ve bu sinyallerin insan-bilgisayar veya insan-makine etkileşimi için kullanılabilir komutlara dönüştürülmesidir.

Sistem, geleneksel ıslak elektrotlarda kullanılan iletken jellere ihtiyaç duymayan kuru tekstil elektrotlarını kullanmaktadır. Grafen kaplı elektrotlar esnek bir kafa bandı veya benzeri tekstil yapısına entegre edilebilir. Böylece biyosinyal algılama elemanları, sert ve ayrı sensörler yerine doğrudan giyilebilir tekstil yüzeylerinin bir parçası haline getirilebilir.

Grafen kaplı iletken tekstiller; naylon, pamuk ve polyester gibi standart kumaşların kaplanmasıyla üretilebilmektedir. Elektrotlardan alınan biyopotansiyel sinyaller filtrelenip yükseltildikten sonra dijital olarak işlenmekte; göz kırpma, bakış yönü ve farklı göz hareketlerine ait karakteristik sinyal desenleri sınıflandırılmaktadır. Bu hareketler daha sonra bilgisayar, elektronik cihaz veya farklı makine sistemlerini kontrol etmek üzere komutlara dönüştürülebilir.

EOG uygulamasında, üç grafen tekstil elektrodu ve tek sinyal kanalı kullanan yapı ile standart AgCl elektrotlara kıyasla %97 düzeyinde sinyal uyumu sağlanmıştır. Elektrot sayısının ve yerleşiminin optimize edilmesi, daha sade ve giyilebilir bir sistem mimarisi oluşturulmasına katkı sağlamaktadır.

Teknolojinin daha geniş hedefi, hastane ve laboratuvar ortamlarında kullanılan geleneksel biyosinyal elektrotlarının fonksiyonlarını tekstil tabanlı giyilebilir yapılara taşımaktır. Mevcut geliştirme çalışmaları EOG başta olmak üzere farklı biyosinyallerin giyilebilir tekstil üzerinden izlenmesine odaklanmakta; EKG, EEG ve EMG gibi uygulamalar da platformun potansiyel kullanım alanları arasında değerlendirilmektedir.

Problem / Pazar İhtiyacı

Geleneksel biyopotansiyel ölçümlerinde yaygın olarak kullanılan Ag/AgCl tipi ıslak elektrotlar, cilt ile elektriksel temas sağlamak için iletken jel gerektirir. Jel zamanla kuruyarak sinyal kalitesini düşürebilir; elektrotların veya jelin yenilenmesi gerekebilir ve uzun süreli kullanımda cilt tahrişi veya kullanıcı konforunun azalması gibi sorunlar ortaya çıkabilir. Bu özellikler geleneksel elektrotların sürekli, günlük ve gözetimsiz biyosinyal takibinde kullanımını sınırlandırmaktadır.

Grafen tekstil elektrotları, biyosinyal algılamayı doğrudan giyilebilir yüzeylere entegre ederek jel gerektirmeyen, esnek ve uzun süreli kullanıma daha uygun bir alternatif sunmaktadır. Bu yaklaşım aynı zamanda sağlık takibi ile giyilebilir elektronik ve insan-makine etkileşimini tek bir teknoloji platformunda birleştirme potansiyeline sahiptir.

Temel Avantajlar

• İletken jel gerektirmeyen kuru grafen tekstil elektrot yapısı
• Elektrotların kumaş ve giyilebilir ürünlere doğrudan entegre edilebilmesi
• Uzun süreli ve günlük biyosinyal takibine uygun giyilebilir form faktörü
• EOG sinyallerinin algılanması ve göz hareketlerinin otomatik sınıflandırılması
• Üç elektrot ve tek sinyal kanalıyla sadeleştirilmiş EOG algılama mimarisi
• Standart AgCl elektrotlarla %97 sinyal uyumu
• Naylon, pamuk ve polyester gibi yaygın tekstil malzemeleriyle uygulanabilen grafen kaplama yaklaşımı
• Biyosinyallerin insan-makine etkileşimi için kontrol komutlarına dönüştürülebilmesi

Uygulama Alanları

• Giyilebilir biyosinyal izleme sistemleri
• Elektrookülografi (EOG) ve göz hareketi takibi
• İnsan-bilgisayar ve insan-makine arayüzleri
• Hands-free cihaz ve bilgisayar kontrolü
• Yardımcı teknolojiler ve erişilebilirlik çözümleri
• Akıllı tekstiller ve elektronik tekstiller
• Uzun süreli fizyolojik sinyal takibi
• EKG, EEG ve EMG gibi farklı biyosinyallere yönelik giyilebilir elektrot platformları

İlgili Sektörler

• Giyilebilir Teknolojiler
• Medikal Teknolojiler
• Dijital Sağlık
• Akıllı Tekstiller
• İnsan-Makine Arayüzleri
• Yardımcı Teknolojiler
• Tüketici Elektroniği

Teknoloji Hazırlık Seviyesi ve Doğrulama

Teknoloji Hazırlık Seviyesi: TRL 6

Grafen tekstil elektrotlarının biyosinyal algılama amacıyla kullanılabildiğini gösteren fonksiyonel prototipler geliştirilmiştir. EOG sinyallerinin giyilebilir kafa bandı üzerinden algılanması ve farklı göz hareketlerinin sınıflandırılması gösterilmiş durumdadır. Daha geniş biyosinyal izleme uygulamalarına yönelik insanlı test ve doğrulama çalışmaları devam eden projeler kapsamında sürdürülmektedir.

Fikri Mülkiyet

ABD Patenti: US10824230B1
Patent Adı: Wearable graphene textile-based electro-ocular monitoring and object interaction system
Rüçhan Tarihi: 19 Temmuz 2019
ABD Başvuru Tarihi: 19 Temmuz 2019
Tescil / Yayın Tarihi: 3 Kasım 2020
Başvuru Sahibi / Hak Sahibi: Sabancı Üniversitesi

Aynı buluşa ilişkin Türkiye patent başvurusu da bulunmaktadır.

Ticarileşme Durumu

Teknoloji endüstriyel doğrulama aşamasındadır ve lisanslamaya açıktır. Teknolojinin ticarileştirilmesine yönelik bir spin-off yapılanması planlanmaktadır.

İş Birliği Olanakları

• Lisanslama
• Bilimsel danışmanlık
• Ortak Ar-Ge ve birlikte geliştirme
• Endüstriyel doğrulama ve pilot uygulamalar
• Yatırım ve ticari ortaklık

Potansiyel iş ortakları arasında giyilebilir teknoloji ve akıllı tekstil üreticileri, medikal cihaz geliştiricileri, dijital sağlık şirketleri, biyosinyal izleme sistemleri geliştiricileri, insan-makine arayüzü çözümleri üreten firmalar ve yeni nesil tekstil tabanlı sensör platformları geliştiren kuruluşlar yer alabilir.

Buluşçular

Buluşçular: Murat Kaya Yapici, Ata Jedari Golparvar

İletişim

FMH Durumu: Tescilli US, GB, FR, DE, TR
Teknoloji Alanı: Teknik Seramikler / İleri Malzemeler / Seramik Üretim Teknolojileri
TRL: 6

Teknik seramiklerin sinterleme öncesi ham halde daha düşük kuvvet ve enerji gereksinimiyle işlenmesini kolaylaştıran bu koagülasyon tabanlı seramik hamuru teknolojisi, oda sıcaklığında şekillendirme ve hassas işleme imkânı sunarak seramik üretim süreçlerinin sadeleştirilmesine katkı sağlamaktadır.

Teknolojiye Genel Bakış

Bu teknoloji, teknik seramiklerin sinterleme öncesi ham halde daha kolay işlenebilmesi için geliştirilmiş koagülasyon tabanlı bir seramik hamuru formülasyonudur. Sistem; akrilik asit (AA) ve 2-akrilamido-2-metil propan sülfonik asit (AMPS) içeren doğrusal bir kopolimer, su ve metal oksit seramik nanoparçacıklarının belirli oranlarda bir araya getirilmesine dayanmaktadır. Teknoloji; alümina, magnezyum oksit ve itriya ile stabilize edilmiş zirkonya gibi farklı metal oksit seramik sistemlerine uygulanabilir.

Teknolojinin temel mekanizması, seramik nanoparçacıkları arasında polimer köprülenmesi yoluyla homojen bir koagülasyon oluşturulmasıdır. Bu yapı, yüksek seramik içeriğine rağmen hamura yeterli elastikiyet ve şekillendirilebilirlik kazandırarak seramik gövdelerin oda sıcaklığında işlenebilmesini mümkün kılmaktadır. Böylece frezeleme, kesme ve lazer kesim gibi işlemler sinterleme öncesinde gerçekleştirilebilir.

Ham işleme yaklaşımının önemli avantajlarından biri, sinterlenmiş ve yüksek sertliğe sahip seramiklerin nihai işlenmesine kıyasla daha düşük işleme kuvvetleri gerektirmesidir. Geliştirilen hamurun yükseltilmiş sıcaklığa ihtiyaç duymadan oda sıcaklığında işlenebilmesi de prosesin enerji gereksinimini azaltma potansiyeli sunmaktadır. Bu özellik, özellikle karmaşık geometrilerin ve hassas detayların üretiminde daha yalın ve esnek bir proses yaklaşımı sağlar.

Formülasyonda düşük oranda kopolimer kullanılması, geleneksel seramik hamurlarında ihtiyaç duyulan yüksek miktardaki organik bağlayıcı, dağıtıcı ve diğer yardımcı katkıların azaltılmasına olanak sağlar. Bunun sonucunda sinterleme sırasında karmaşık bağlayıcı giderme aşamalarına olan ihtiyaç azalabilir ve proses akışı sadeleşebilir.

Ham işleme sırasında oluşan seramik hamuru artıkları, su ilavesiyle yeniden işlenebilir hale getirilebilir. Bu özellik, malzeme kullanım verimliliğini artırma ve üretim atıklarını azaltma potansiyeli sunar.

Problem / Pazar İhtiyacı

Sinterlenmiş teknik seramiklerin yüksek sertlik ve kırılganlıkları, nihai şekillendirme ve talaşlı işleme süreçlerini zorlaştırabilmekte; yüksek işleme kuvveti, takım aşınması, çatlama riski ve yüksek proses maliyetleri gibi sorunlara neden olabilmektedir. Bu nedenle karmaşık geometrili seramik parçaların mümkün olduğunca sinterleme öncesinde şekillendirilmesi ve işlenmesi üretim açısından önemli avantajlar sunmaktadır.

Mevcut ham seramik işleme yöntemleri ise yüksek miktarda organik bağlayıcı ve yardımcı katkı, basınçlı prosesler, özel ekipman veya ilave sıcaklık kontrollü aşamalar gerektirebilmektedir. Bu teknoloji, düşük katkı oranıyla oda sıcaklığında şekillendirilebilen ve işlenebilen seramik hamuru oluşturarak ham işleme prosesini kolaylaştırmayı ve enerji gereksinimini azaltmayı amaçlamaktadır.

Temel Avantajlar

• Oda sıcaklığında ham işleme sayesinde daha düşük proses enerji gereksinimi potansiyeli
• Sinterlenmiş seramiklerin işlenmesine kıyasla daha düşük işleme kuvveti gereksinimi
• Frezeleme, kesme ve lazer kesim gibi sinterleme öncesi işleme yöntemlerine uygunluk
• Düşük kopolimer oranıyla yüksek seramik nanoparçacık içeriği
• Karmaşık bağlayıcı giderme aşamalarına duyulan ihtiyacın azaltılması
• Ham işleme artıklarının su ilavesiyle yeniden kullanılabilmesi
• Alümina, zirkonya ve magnezyum oksit gibi farklı teknik seramik sistemlerine uygulanabilme
• Hassas detayların ve karmaşık geometrilerin ham halde işlenebilmesi

Uygulama Alanları

• Teknik seramik parça üretimi
• Ham seramik işleme
• Seramik hızlı prototipleme
• Karmaşık ve hassas seramik geometrilerin üretimi
• Alümina bazlı teknik seramikler
• Zirkonya ve diğer metal oksit seramikler
• Frezeleme ve lazer kesim ile seramik şekillendirme

İlgili Sektörler

• Teknik Seramikler
• İleri Malzemeler
• Hassas Üretim
• Medikal ve Dental Teknolojiler
• Enerji Teknolojileri
• Elektronik ve Yüksek Sıcaklık Uygulamaları

Teknoloji Hazırlık Seviyesi ve Doğrulama

Teknoloji Hazırlık Seviyesi: TRL 6

Teknoloji için laboratuvar testlerine yönelik prototipler geliştirilmiş ve başta alümina olmak üzere çeşitli teknik seramiklerle deneysel çalışmalar tamamlanmıştır. Bu çalışmalar, formülasyonun şekillendirilebilirliği ve ham işleme kabiliyetinin doğrulanmasına yönelik teknik temel sağlamış olup teknoloji mevcut durumda endüstriyel doğrulama aşamasındadır.

Fikri Mülkiyet

Avrupa Patenti: EP4355712B1
Patent Başlığı: Koagülasyon Yoluyla Ham İşleme İçin Seramik Hamuru Hazırlanması
Rüçhan Tarihi: 18 Haziran 2021
Avrupa Başvuru Tarihi: 16 Haziran 2022
Tescil Yayın Tarihi: 2 Ekim 2024
Başvuru Sahibi / Hak Sahibi: Sabancı Üniversitesi

Ticarileşme Durumu

Teknoloji endüstriyel doğrulama aşamasındadır ve lisanslamaya açıktır.

İş Birliği Olanakları

• Lisanslama
• Bilimsel danışmanlık
• Ortak Ar-Ge ve birlikte geliştirme
• Endüstriyel doğrulama ve pilot uygulamalar
• Ortak üretim ve imalat iş birlikleri

Potansiyel iş ortakları arasında teknik seramik üreticileri, ileri malzeme firmaları, hassas seramik parça üreticileri, seramik işleme teknolojisi ve ekipmanı geliştiricileri ile yüksek performanslı seramik bileşen kullanan sanayi kuruluşları yer alabilir.

Buluşçular

Buluşçular: Özge Akbulut, Omid Akhlaghi Baghoojari, Lyn Zemberekci, Gizem Demir

İletişim

FMH Durumu: TR, DE, ES Tescilli
Teknoloji Alanı: Otomotiv Mühendisliği / Kompozit Malzemeler / Araç Süspansiyonu
TRL: 5

Farklı araç yükleri altında kademeli süspansiyon tepkisi sağlamak üzere geliştirilen bu çok kademeli kompozit yaprak yay sistemi, yaylanmayan kütlenin azaltılmasına ve geleneksel metal yaprak yay sistemlerindeki sınırlamaların giderilmesine yönelik yenilikçi bir süspansiyon çözümü sunmaktadır.

Teknolojiye Genel Bakış

Bu teknoloji, araç süspansiyon sistemleri için geliştirilen çok kademeli bir yaprak yay çözümüdür. Sistem, geleneksel metal yaprak yaylardan farklı olarak fiber takviyeli kompozit malzemelerden üretilmiş ve farklı rijitlik özelliklerine sahip birden fazla yaprak yayın birlikte çalışmasına dayanmaktadır. Bu yaylar, klasik yaprak yay sistemlerinde olduğu gibi üst üste yerleştirilmek yerine esas olarak yan yana konumlandırılmakta; böylece farklı yük ve yol koşullarında farklı yay kademelerinin devreye girmesi mümkün olmaktadır.

Teknolojinin temel yaklaşımı, süspansiyon sisteminin farklı kullanım senaryolarına daha uyarlanabilir bir tepki vermesini sağlamaktır. Araç üzerindeki yük arttıkça veya yol girdileri değiştikçe sistem, tek bir sabit davranış sergilemek yerine kademeli biçimde farklı rijitlik seviyeleriyle çalışabilir. Bu sayede hem sürüş konforu hem de mekanik yük dağılımı açısından daha kontrollü bir süspansiyon karakteristiği elde edilmesi hedeflenmektedir.

Kompozit malzeme kullanımı, metal esaslı yaprak yay sistemlerine kıyasla daha hafif bir yapı sunma potansiyeli taşımaktadır. Bunun yanında, üst üste çalışan geleneksel yaprak yaylarda görülebilen temas, sürtünme ve buna bağlı aşınma problemlerinin azaltılması da amaçlanmaktadır. Sistem ayrıca araç platformuna, yük kapasitesine, kullanım koşullarına ve hedeflenen performans gereksinimlerine göre uyarlanabilecek modüler bir tasarım yaklaşımı sunmaktadır.

Teknoloji; binek araçlardan hafif ve ağır ticari araçlara, raylı sistem araçlarından özel amaçlı savunma platformlarına kadar farklı taşıt uygulamalarına uyarlanabilecek bir süspansiyon mimarisi önermektedir. Bu yönüyle çözüm, hem hafif yapı hem de performansa göre özelleştirilebilir süspansiyon sistemleri geliştirmek isteyen üreticiler için dikkat çekici bir alternatif oluşturmaktadır.

Problem / Pazar İhtiyacı

Geleneksel metal yaprak yay sistemleri araçların yaylanmayan kütlesine önemli katkıda bulunabilmekte ve farklı yük ile yol koşullarına karşı sınırlı uyarlanabilirlik gösterebilmektedir. Üst üste yerleştirilen yaprak yaylarda, yay elemanları arasındaki temas zamanla sürtünme ve aşınmaya neden olabilir. Metal bileşenler ayrıca korozyon ve çevresel koşullardan etkilenebilir.

Patentli sistem, farklı rijitlik değerlerine sahip kompozit yayların araç yüküne ve yol girdisine göre kademeli olarak devreye girmesini sağlayan çok kademeli bir yapı ile bu sorunlara çözüm geliştirmeyi amaçlamaktadır.

Temel Avantajlar

• Fiber takviyeli kompozit yaprak yaylar sayesinde yaylanmayan kütlede azalma potansiyeli
• Farklı rijitlik değerlerine sahip yay kademeleri ile yük koşullarına uyarlanabilir süspansiyon tepkisi
• Üst üste yerleştirilen geleneksel yaprak yay sistemlerinde görülebilen sürtünme ve aşınmanın azaltılması
• Metal yay sistemlerine kıyasla korozyon gibi çevresel etkilere karşı daha yüksek dayanım potansiyeli
• Farklı araç platformları ve süspansiyon gereksinimlerine uyarlanabilir modüler yapı
• Yay geometrisi ve malzeme seçiminin uygulamaya göre özelleştirilebilmesine olanak sağlayan kompozit üretim yaklaşımı

Uygulama Alanları

• Binek araç süspansiyon sistemleri
• Hafif ticari araçlar
• Ağır ticari araçlar ve kamyonlar
• Raylı sistem araçlarının süspansiyon sistemleri
• Zırhlı personel taşıyıcılar ve özel amaçlı araç platformları

İlgili Sektörler

• Otomotiv
• Ticari Araçlar
• Raylı Sistemler
• Savunma Araçları
• Kompozit Malzeme ve Bileşen Üretimi
• Süspansiyon Sistemi Üretimi

Teknoloji Hazırlık Seviyesi ve Doğrulama

Bu teknoloji için belirlenen Teknoloji Hazırlık Seviyesi TRL 5’tir. Çok kademeli yay sisteminin işlevsel bir prototipi geliştirilmiş ve araç şasisi koşullarını temsil edecek şekilde tasarlanmış özel bir test düzeneğinde değerlendirilmiştir. Gerçekleştirilen testler, sistemin temsilî yükleme koşulları altındaki mekanik performansına yönelik ilk doğrulamayı sağlamış olup, araç üzerinde gerçekleştirilecek testler bir sonraki geliştirme aşamasını oluşturmaktadır.

Fikri Mülkiyet

Avrupa Patenti: EP4217215B1
Patent Başlığı: A multi-stage spring system suitable for use in vehicles
Rüçhan Tarihi: 25 Eylül 2020
Avrupa Başvuru Tarihi: 24 Eylül 2021
Tescil Yayın Tarihi: 5 Mart 2025
Başvuru Sahibi / Hak Sahibi: Sabancı Üniversitesi

Patent ailesi, aynı buluşa ilişkin uluslararası ve ulusal başvuruları da kapsamaktadır.

Ticarileşme Durumu

Teknoloji endüstriyel doğrulama aşamasındadır ve lisanslamaya açıktır.

İş Birliği Olanakları

• Lisanslama
• Bilimsel danışmanlık
• Ortak Ar-Ge ve birlikte geliştirme
• Endüstriyel doğrulama ve pilot uygulamalar
• Ortak üretim ve imalat iş birlikleri

Potansiyel iş ortakları arasında araç üreticileri, süspansiyon sistemi tedarikçileri, kompozit parça üreticileri ile araç dinamiği ve hafif yapısal sistemler alanında faaliyet gösteren mühendislik firmaları yer alabilir.

Buluşçular

Buluşçular: Mehmet Yildiz, Erdal Kisa, Fatih Uzun

İletişim