Caglar Elbuken yhdistää teorian ja teollisuuden – yhteisprofessuuri tuo Ouluun uutta perustutkimusta

Professori Caglar Elbuken saapui viime talvena Ouluun Turkin Ankarasta. Elbuken tuli Ouluun johtamaan kahta uutta tutkimusryhmää, toista Oulun yliopistossa ja toista VTT:llä.

Ennen saapumistaan Ouluun, Elbuken oli apulaisprofessorin virassa Bilkentin yliopistossa. Hän oli perustanut siellä tutkimusryhmän, joka keskittyy bioanturijärjestelmin ja mikrofluidistiikkaan. Elbuken palkittiin myös hiljan nuorena tutkijana Turkin tiedeakatemian palkinnolla, jonka sikäläinen tiedejärjestö myöntää alle 40-vuotiaille tiedemiehille. Sitten Elbuken tuli tietoiseksi uudesta työpaikasta Oulussa.

”Kaikki ilmoituksen avainsanat sopivat minun osaamiseeni ja kokemukseeni sataprosenttisesti. Minua kiinnosti erityisesti yliopiston ja teollisuuden vahva kytkös täällä Oulussa. Bilkent on erinomainen yliopisto, ja sain siellä hienon tilaisuuden kehittyä tutkijana nanoteknologiatutkimuskeskuksessa [National Nanotechnology Research Center, UNAM]. Tutkimukseni liittyy paljolti lääketieteeseen ja terveysalaan, ja Oulu tarjoaa siihen ainutlaatuisen ympäristön ja haasteen. Täällä on vahva linkki biokemiaan ja täällä on sairaala naapurissa”, Elbuken sanoo.

Elbukenilla on Oulussa yhteisprofessuuri, jota hän hoitaa sekä yliopistolla (50 %) että VTT:llä (50 %). Yliopistolla hänen aikansa jakautuu kahden tiedekunnan, biokemian ja molekyylilääketieteen tiedekunnan sekä lääketieteellisen tiedekunnan, välillä. Elbukenin tarkoituksena on toimia siltana tutkimuksen ja teollisten sovellusten välillä.

”Kyseessä on perustutkimuksesta syntyvän teknologian viemistä teollisuuden tarpeisiin VTT:n kautta. Se on hyvin jännittävää”, Elbuken sanoo.

Perustutkimusta mikroskaalassa

Elbukenin tausta on sähkö- ja elektroniikkatekniikassa. Hän oli tohtorikoulutettavana Kanadan Waterloo-yliopistossa ja työskenteli magneettisen levitaation ja mikroelektromekaanisten järjestelmien (MEMS) parissa. Kanadan-vuosinaan hän siirtyi bioanturijärjestelmiin ja mikrofluidistiikkaan. Hän saikin pestin teollisuudesta vanhempana tutkijana ottawalaisesta Abbott Point-of-Care -yrityksestä.

”Olin vuoden ajan yhtiön tutkimus- ja kehitysyksikössä ja työskentelin kannettavien hoitopaikkatesteihin tarkoitettujen laitteiden parissa. Meidän laitteemme oli yksi markkinoiden parhaista, ja sillä pystyi tekemään yli 20 testiä verestä”, Elbuken kertoo.

Mikrofluidistiikka on tutkimuksen ala, joka liittyy läheisesti niin sanottuhin lab-on-a-chip -järjestelmiin eli integroitujen piirien nestevastineihin. Biokemian laboratorioissa on perinteisesti ollut valtavia laitteita, joilla tutkitaan hyvin pieniä asioita, ja teknologian ideana onkin ollut kutistaa laitteet mikrosirun kokoluokkaan. Koska kyseessä on mikroelektromekaniikkaa, myös anturit, kanavat, johtimet, venttiilit, pumput ja muut vastaavat täytyy nekin rakentaa samassa mittakaavassa.

Mikrofluidistiikassa on useita tutkimushaaroja, ja Elbukenin oma tutkimus on jaettu kolmeen pääalueeseen. Elbuken tutkii esimerkiksi kaksivaiheisten virtausjärjestelmien kehittämistä.

”Kyse on pipetoinnin automatisoinnista tilanteessa, jossa tilavuudet ovat hyvin pieniä ja vauhti todella nopeaa. Yhden nesteen sijasta ajetaan kaksi sekoittumatonta nestettä, kuten vaikkapa öljy ja vesi, yhteen mikrokanavaan mikropisaroiksi. Mittakaava on pikolitroja tuhansiksi pisaroiksi per sekunti. Kukaan ihminen ei pysty tekemään tätä käsin, ja yksi sovellusalue onkin juuri biokemistien työssä”, Elbuken selvittää.

Tällaisissa järjestelmissä pisaratilavuuksien vaihtelu kasvattaa virhemarginaalia. Koska näytteet jaetaan äärimmäisen pieniksi pisaroiksi, niiden täytyy olla yhdenmukaisen kokoisia eli tasalaatuisia, jotta saatava data on luotettavaa.

”Eihän kukaan halua käyttää kalibroimattomia pipettejä. Tutkimukseni tähtääkin tähän, pisaroiden teoreettisen ja absoluuttisen monodispersiteetin tutkimiseen. Tämä mahdollistaa tarkkuuspipetoinnin ilman tilavuusvirheitä. Tätä voi sitten hyödyntää kaikissa pisarajärjestelmäsovelluksissa”, Elbuken sanoo.

 Elbukenin mukaan kyse on perustutkimuksesta, mutta tavoitteena on myös kouluttaa asiantuntijoita, jotka voivat tehdä yhteistyötä muiden tieteenalojen kanssa. Teknologiaa täytyy kehittää käsi kädessä sovellusten kehittämisen kanssa.

”Yhteistyö on avainasemassa. Näiden järjestelmien kehittäminen hyödyntää koko tiedekuntaa laajemminkin kuin vain omaa tutkimusryhmäämme”, Elbuken sanoo.

Pitkän tähtäimen tutkimus tuottaa tulosta matkan varrella

Toinen Elbukenille tärkeä tutkimuksen ala on hemoreologia ja veren virtausominaisuudet.

”Minua kiinnostaa veren reologisten ominaisuuksien, esimerkiksi viskositeetin ja elastisuuden, muutosten mittaaminen. Uskon, että sillä on merkitystä esimerkiksi useiden sairauksien kuten sydän- ja verisuonitautien ja anemian kohdalla. Tarkoituksena olisi kehittää järjestelmä, joka mittaa verta optisesti. Tämä on todennäköisesti hanke, jolla on kymmenen vuoden aikajänne, jos se toimii”, Elbuken kuvailee.

Kolmas tutkimusala liittyy aiheeseen, josta Elbukenin tutkimusryhmä julkaisi artikkelin viime huhtikuussa, eli viskoelastiseen migraatioon.

”Pystyimme selittämään mikro- ja nanopartikkelien liikkumista viskoelastisessa nesteessä säätelevien voimien fysikaaliset toimintaperiaatteet. Kehitämme nyt tätä järjestelmää uutena elektroforeesijärjestelmänä, jolla voidaan erotella analyyttejä sähkökentässä. Kirjoitin artikkelin yhdessä kahden muun tiedekuntamme professorin kanssa.”

Elbukenin mukaan tutkimus liittyy seuraavan sukupolven elektroforeesijärjestelmien kehittämiseen. Tämäkin tutkimus johtaa sovelluksiin ehkä kymmenen vuoden aikajänteellä. Tutkimuksella voi olla merkitystä esimerkiksi juomaveden laadun tutkimiselle ja aloille, joissa tarvitaan hyvin herkkää mittausteknologiaa.

”Sovelluksia on odotettavissa kuitenkin vasta vuosien päästä. Olemme juuri julkaisseet hypoteesin siitä, mitkä voimat vaikuttavat tähän asiaan. Tämä on kuitenkin tutkimukseni ydintä, fluidstiikan ymmärtäminen mikro- ja nanomittakaavassa”, Elbuken sanoo.

Elbukenin mielestä Oulun vahvuuksia ovat yliopiston ja teollisuuden vahva kytkös. Hänen tarkoituksenaan on toimia siltana tutkimuksen ja teollisten sovellusten välillä.

Uusi elämä Oulussa

Elbuken on sopeutunut hyvin elämäänsä Oulussa myös työn ulkopuolella. Elbuken muutti Ouluun vaimonsa ja kahden lapsensa kanssa. Talvi ei Kanadan-konkaria haittaa, vaikka hän sanookin pilke silmäkulmassa ymmärtävänsä, miksi Oulussa työhaastattelu pidettiin kesällä. Elbukenin mukaan Waterloolla ja Oululla on myös paljon yhtäläisyyksiä.

”Molemmissa on laadukkaat yliopistot ja sama vahva kytkös teollisuuteen. Waterloo on myös Blackberry-älylaitteista tunnetun RIM:n päämaja, eli siellä on myös vahva ict-alan toimija samaan tapaan kuin Nokia Oulussa. Molemmissa kaupungeissa oli vahva tietotekniikan toimija, joka siivitti kaupunkia, mutta kun sen vaikutus heikkeni, osaavaa työvoimaa riitti uusiin yrityksiin ja uusille aloille. Korkeasti koulutettujen ihmisten potentiaali on molemmissa kaupungeissa suuri ja molemmat pärjäävät hyvin. Molemmissa on paljon start-up -yrityksiä ja uusia hitech-alkuja”, Elbuken pohtii.

Työ pitää Elbukenin varmasti kiireisenä, mutta hän suunnittelee jo tuovansa lisää kirjojaan Ankarasta uuteen kotiinsa Oulussa. Hän on innokas lukija, mutta hänen kirjastonsa on vielä Turkissa. Työtä tasapainottamassa on myös kesäaika, joka tarkoittaa Caglar Elbukenille ulkoilua ja ulkoilmaharrastuksia lasten kanssa.

Teksti ja kuvat: Janne-Pekka Manninen

Viimeksi päivitetty: 18.6.2020