Projektanslag

Ytforskning

Ytlig forskning låter kanske inte som en bra idé, men vid Linköpings universitet forskar man in i minsta detalj på just ytor. Det handlar om ytor som fångar in proteiner ur blodprov, hindrar påväxt på båtarnas skrov eller tål miljön i en bränslecell. Forskning som förklarar världen på molekylär nivå.

Forskargruppen består av både fysiker och kemister och leds sedan drygt 20 år av professor Bo Liedberg. Det är en fördel att kunna arbeta över ämnesgränserna för att nå fram till fundamentala svar på frågor om hur levande organismer fungerar på molekylnivå.

Ett projekt handlar om att stoppa marina organismer som växer på båtbottnar. Havstulpaner, blåmusslor och alger är ett bekant problem för många svenskar som äger en fritidsbåt. Men det är ett större miljöproblem än så. Marin påväxt påverkar vikten och framför allt strömningsmotståndet på världens stora handelsfartyg vilket leder till ökad bränsleförbrukning och belastning på miljön. Dessutom tillkommer svindlande kostnader för underhåll och rengöring.

Thomas Ederth är tf. professor och leder Linköpings universitets del i detta EU-projekt som bär namnet Ambio. Ett syfte har varit att hitta ersättning för de giftiga båtbottenfärger baserade på tennföreningar som tidigare använts och som läckt ut i havet. För Linköpingsforskarna ligger fokus på att förstå vad som lockar de marina organismerna till en viss yta.

- Det handlar om vilka egenskaper hos en yta som får organismer att bete sig på ett visst sätt. Vi har kunnat se tidigare okända beteenden, och förhoppningen är att komma fram till något som kan avskräcka dem från att fästa vid en viss yta, berättar Thomas Ederth.

Andra delar av forskningen har medicinska tillämpningar på längre sikt. Ett växande problem inom sjukvården är antibiotikaresistenta bakterier. Det krävs nya, effektiva antibiotikapreparat. Men för att komma dit måste man också mer i detalj förstå kommunikationen i kroppen på cellnivå.

I Linköping forskar man därför bland annat på cellmembran. Membranet är cellens avgränsning mot omvärlden. Det kan liknas vid ett skydd för cellen, ungefär som huden skyddar kroppen.

- Ett cellmembran från en levande organism är en oerhört komplex struktur med många komponenter. Vi använder modellsystem av cellmembran så att vi lättare kan identifiera betydelsen av olika egenskaper, förklarar Thomas Ederth.

Vitsen är att kunna se vad som händer när ett visst protein kommer i kontakt med ett cellmembran. I naturen antar många proteiner en ny skepnad vid mötet med ett cellmembran, man säger att de antar en sekundärstruktur. Denna särskilda veckning av proteinet har betydelse för proteinets funktion och det är denna process som forskarna vill kunna kontrollera. Kan man styra den processen blir det lättare att utveckla exempelvis effektiva antibiotika.

- Tillsammans med professor Bengt-Harald Jonsson försöker vi ta reda på hur man ska konstruera proteinfragment, peptider, för att de ska anta en på förhand given struktur på cellmembranet, säger Thomas Ederth.

Forskarna använder olika optiska tekniker för att komma ytorna så nära som möjligt. Genom en stor donation från Knut och Alice Wallenbergs Stiftelse kan de nu investera i ett TIRF-mikroskop och en fyraxlig spektrometer. Genom att tillsätta olika färgämnen till provet kan man lokalisera och avbilda selektivt infärgade strukturer och ytbundna molekyler inuti celler som annars hade varit omöjliga att observera med ett vanligt ljusmikroskop.

- Det är oerhört värdefull utrustning för oss. Med TIRF-mikroskopet kan vi studera processer väldigt nära ytor, och spektrometern ger möjlighet att studera hur ljus växelverkar med plasmoniska strukturer.

Instrumenten innebär också ett uppsving för den allt hetare plasmonikforskningen. Om man belyser metalliska nanopartiklar, ofta av guld eller silver, uppstår ett fenomen som kallas plasmonresonans. Partiklarna fångar upp ljus med en viss färg. Men om avståndet mellan partiklarna ändras kommer färgen att skifta, och intensiteten i det avgivna ljuset från färgämnesmolekyler kan varieras med avståndet till en partikel, något som kan utnyttjas för att skapa extremt känsliga sensorer.

- Målet på sikt är att skapa biosensorer för helt nya ändamål, men som är lika enkla att använda som ett graviditetstest. Detta skulle kunna bli tillämpbart för avancerad diagnostik i vården, men metoderna kan också användas för att styra ljus på nanoskala för att få fram effektivare sensorer, säger Thomas Ederth.

Text Nils Johan Tjärnlund
Bild Magnus Bergström