Konstgjorda cellmembraner och mikroskopiska ”potatis-tryck”Ytmodifieringar på gränsen mellan biologi och materialvetenskap

I dagens samhälle finns det många situationer där biologiska system är i nära kontakt med konstgjorda ytor. Några exempel är båtskrov i havs-vatten, medicinska implantat, rör och tankar i livsmedels-industrin och olika typer av biosensorer som utnyttjar de biologiska systemens exakthet i att känna igen enskilda molekyler (i t ex blod). De kemiska och topografiska egen-skaperna hos materialytorna är mycket viktiga för att det konstgjorda materialet ska fungera som det är tänkt ihop med det biologiska systemet. Om man till exempel ska designa ett bak-tråg till brödfabriken bör ytan gå lätt att hålla ren för hygienens skull och man bör då undvika, bland annat, räfflade ytor. På samma sätt finns det krav på ytorna i en mycket mindre skala. Man har visat att celler beter sig olika på ytor som är släta eller räfflade på mikro-meter-nivå (µm). Om ytorna dessutom har ett ”kemiskt” mönster av molekyler som cellerna tycker om att fästa vid, kan man styra var de fäster och inte.

Här kommer Karin Glasmästars avhandlingsarbete in i bilden. Hon har studerat en typ av molekyler, fosfolipider, som bygger upp cellernas membraner, alltså deras barriär mot omvärlden. Man kan tillverka små ihåliga bollar av dessa molekyler som kallas vesiklar. Om man låter vesiklar i en vattenlösning komma i kontakt med en yta av glas fastnar de först och går sedan sönder. Kvar på ytan blir ett konstgjort cell-membran, ett lipidbilager. Man kan använda lipid-bilagren som bas för olika studier av celler och deras kommunikation med andra celler, eller som en del i en bio-sensor. Karin har studerat processen när vesiklarna fastnar, går sönder och bildar ett lipid-bilager på ytor av glas. Egen-skaperna hos de färdiga lipid-bilagren har sedan undersökts genom att hon ställt frågor som: ”Fäster proteiner på lipid-bilager?” och ”Fäster celler på lipid-bilager?”. Experimenten i denna av-handling visade att varken proteiner eller celler fäster på dessa ytor. De här egenskaperna behövs t ex i den passiva delen av en biosensor.

Nästa steg var att försöka göra ytor som bara har lipidbilager på förut-bestämda ställen. Tekniken som valdes heter ”micro-contact printing” och fungerar ungefär som potatistryck med den skillnaden att mönstren är mycket mindre och att man använder silikon-gummi som stämpel istället för potatis. Under experi-mentens gång upptäckte Karin att silikon från stämpeln finns kvar på den stämplade ytan som en förorening. Istället för att stämpla mönster av lipider gjorde hon då en djup-dykning i problemet med överföring av silikon till ytorna. Av-handlingens sista artikel visar att man kan minska överföringen rejält genom att först UV/ozon-behandla silikon-stämpeln så att ytan blir något hårdare.

Avhandlingen ”Surface modification for biointerfaces – supported lipid bilayers and some aspects of microcontact printing ”, försvaras vid en offentlig disputation på Chalmers den 25 oktober kl 13.00 i sal Kollektorn på Mikroteknologicentrum, MC2, Kemivägen 9, Chalmers, Göteborg.

Karin Glasmästar är från Tillberga utanför Västerås.

Kontaktinformation
Mer information:
Karin Glasmästar, Tillämpad fysik, Chalmers tekniska högskola,
tel.: 031-772 3369, e-post: karing@fy.Chalmers.se