Wallenberg Academy Fellows

Filter av nanocellulosa fångar virus

Med hjälp av nanostora cellulosafibrer är det möjligt att skapa nya och effektiva material för viktiga biomedicinska tillämpningar. Albert Mihranyans forskargrupp skräddarsyr kompositmaterial som kan ersätta kroppsvävnad och filter som kan fånga virus och antikroppar.

Ur ett skåp i laboratoriet plockar Albert Mihranyan fram ett par små runda filterpapper. De är specialtillverkade membran av nanocellulosa som kan fånga upp oönskade viruspartiklar, förklarar han. Det finns till exempel ett stort behov av effektiva filter som kan ta bort luftburna virus i skolor och på sjukhus för att minska risken för epidemier.

– Och i alla biotekniska processer som involverar produktion av proteiner och vacciner finns risk för viruskontaminering. Problemet är att proteiner och virus inte skiljer sig så mycket åt storleksmässigt. Det gör att membranet måste ha en väldigt snäv porstorleksfördelning.

I samarbete med forskare på Sveriges lantbruksuniversitet, SLU, har membranen testats på svininfluensavirus med goda resultat. I oktober 2014 publicerades en artikel i tidskriften Advanced Healthcare Materials.

– Vi kan för första gången visa att membran bestående av enbart naturliga nanofiber från cellulosa kan användas för att filtrera bort virus. Det går nästan lika lätt som att brygga kaffe.

Apotekare blev materialforskare

Albert Mihranyan är född och uppväxt i Armenien och har en apotekarexamen från Yerevan State Medical University. Han kom till Sverige och Uppsala universitet via ett forskarstipendium från Svenska Institutet år 2000 för att studera cellulosa, i syfte att utveckla nya material för tillverkning av läkemedel. Biträdande handledare under doktorandtiden var professor Maria Strømme, som leder en framgångsrik forskargrupp inom nanoteknologi och funktionella material på Ångströmlaboratoriet. Så småningom flyttade Albert Mihranyan till hennes grupp för att arbeta bredare med materialvetenskap.

Nu har han med stöd från Knut och Alice Wallenbergs Stiftelse byggt upp en egen forskargrupp. Precis som tidigare handlar det om tvärvetenskaplig grundforskning där applikationerna finns med redan från början.

”Jag ser det här som en fantastisk möjlighet att uppfylla mina mål och drömmar. Att bli den forskare som jag alltid har velat vara. Nu har jag friheten att bygga upp en egen forskargrupp och vi siktar på att bedriva forskning på hög internationell nivå.”

– Ja, vi arbetar med en pool av material som vi kan väl, där olika typer av nanocellulosa står i fokus. Men vi utgår inte från materialet utan från ett behov vi har identifierat. Man kan säga att vi försöker skräddarsy materialet utifrån applikationen.

Flera av Albert Mihranyans uppfinningar har lett till massmedial uppmärksamhet, patent och bolagsbildningar. Senaste exemplet är Upsalite, ett fuktabsorberande material med stor potential.

– Bolaget som startades kring Upsalite går jättebra. Men jag lämnade det spåret för att satsa på mitt Wallenberg Academy Fellow-projekt. Det är så stort och viktigt för mig att jag vill satsa hundra procent på det. Utnämningen känns som en bekräftelse på allt hårt arbete jag lagt ned tidigare, men också på det som komma skall.

Alg i ledande nanopapper

Några år innan Upsalite uppfann han ett nytt elektrodmaterial för energilagring baserat på nanocellulosa från algen grönslick. ”Algbatteriet” vidareutvecklas nu av Maria Strømmes grupp för olika kommersiella tillämpningar.

– Min ursprungsidé var att använda det här ledande pappersmaterialet i ett nytt membransystem för rening av blod, liknande hemodialys. Den idén har jag arbetat vidare med parallellt med algbatteriet. Tillsammans med läkare på Akademiska sjukhuset tar vi nu fram ett membran för att avlägsna skadliga autoimmuna antikroppar från blodet.

På membranens yta fäster man speciella molekylgrupper, ligander, som kan dra ut felriktade antikroppar från blod eller plasma som passerar igenom. Den autoimmuna sjukdomen lupus, systemic lupus erythematosus (SLE), används som modellsystem i projektet.

– Ibland behövs alternativ till de mediciner som används för att trycka ned immunsystemet. Till exempel vid ett akut fall eller en graviditet. Fördelen med vårt system är att nanocellulosa är biokompatibel och att den har väldigt stor ytarea, vilket ger hög effektivitet.

Hydrogel ersätter vävnad

Fler intressanta saker är på gång i labbet. Albert Mihranyan håller upp en liten lins på fingret. Den är tunn och genomskinlig, och ser ut som en vanlig kontaktlins. Han berättar att linsen är formgjuten gel av polyvinylalkohol förstärkt med nanofibrer från cellulosa. Mer än 90 procent av gelen är vatten.

– Komposita material med polyvinylalkohol i form av hydrogel är vanliga i medicinska sammanhang. Men ofta är de mekaniskt svaga. Nanocellulosa är starkt och mycket bra för att förbättra mekaniska egenskaper hos andra material.

Förhoppningen är att den förstärkta hydrogelen ska kunna användas för att ersätta mjukvävnad i kroppen. Linser för att reparera hornhinnan är en applikation de tror på.

– Vi hoppas också kunna dra nytta av styrkan och elasticiteten i det här materialet i ortopediska tillämpningar, till exempel implantatmaterial för att ersätta slitna ryggdiskar. Det är väldigt spännande, men det är en lång resa kvar innan vi kan börja testa materialet på försöksdjur och människor.

Text Susanne Rosén
Bild Magnus Bergström