Biohärmande modellsystem för studier av kemiska reaktioner i små volymer

Liposomer är runda, små behållare, endast några mikrometer i diameter, bestående av en extremt tunn vägg. Väggen är endast 4 nanometer (0,000 000 004 meter) av ett dubbellager av fettmolekyler. Lipidmolekyler är också de grundläggande byggstenarna till cellväggar, tillsammans med proteiner. Liposomernas storlek och deras väggmaterial gör att de är biohärmande och kan därför användas som modellsystem. Teknikerna kommer bland annat att ha stor betydelse för att öka förståelsen om hur kemiska reaktioner sker inuti celler.

En enda liten cell kan ses som en kemisk fabrik i mikrometerstorlek, där tiotusentals kemiska reaktioner pågår samtidigt under kontrollerade förhållanden. Komplexiteten i cellulära miljöer är enorm, vilket inte minst framgår av antalet reaktioner som ska fungera för att cellen ska överleva, men också av det faktum att reaktioner ofta sker i omgivingar med en extremt begränsad och liten volym (attoliter – femtoliter = 0,000 000 000 000 000 001 – 0,000 000 000 000 001 liter).

För att förenkla en del av den här komplexiteten är det möjligt att välja ut en eller några reaktioner som är kopplade till varandra och studera dessa under kontrollerade förhållanden utanför cellen. Detta innebär oftast att man blandar ämnena som ska reagera i bägare och kyvetter, som har en volym på några milliliter. En mycket viktig aspekt som då försvinner jämfört med reaktioner som sker inuti celler är effekten av att man begränsar den tillgängliga reaktionsvolymen och att man även tar bort effekter av interaktioner med ytor, som förmodligen spelar stor roll inuti celler. För att kunna studera reaktioner i små volymer och därmed mer realistiskt härma miljöer som finns inuti celler, är intresset stort för att kunna tillverka och använda modellsystem som kan fungera som mycket små bägare eller kyvetter.

I avhandlingsarbetet har metoder utvecklats för att starta och följa kemiska reaktioner inuti liposomerna, som fungerar som mycket små reaktionsbägare. Dessutom har tekniker utvecklats för att bygga nätverk av liposomer som är sammanlänkade av så kallade lipidnanotuber. Dessa lipidnanotuber kan beskrivas som ihåliga cylindriska strukturer, omkring 100 nanometer i diameter, vilket gör att de ibland är svåra att se även i ett mikroskop. Dessutom har metoder utvecklats för att transportera eller pumpa vätska och material mellan olika liposomer i ett nätverk genom dessa nanotuber. På så sätt kan ett nätverk av liposomer och lipidnanotuber fungera som ett miniatyrlaboratorium, där man kan blanda olika ämnen för att starta kemiska reaktioner och även pumpa ämnen mellan olika behållare, fast i en mycket mindre skala än tidigare. Den senaste tiden har det visat sig att lipidnanotuber, liknande de som beskrivs i avhandlingen, kan ha stor betydelse för vissa delar av den materialtransport som sker inuti celler, vilket ytterligare ökar användningsområdena för dessa modellsystem.

—
Anders Karlsson, Institutionen för kemi, disputerar för att avlägga filosofie doktorsexamen i kemi, med inriktning mot analytisk kemi med avhandlingen ”Fabrication of Surfactant-Based Nano- and Microscaled Biomimetic Compartments for Studies of Confined Chemical Reactions” fredagen den 7 november 2003 kl 14.15. Disputationen äger rum i sal KA, Kemihuset, Kemigården 4, Göteborg

Pressmeddelandet kan även läsas här:
http://www.science.gu.se/press/2003/anders_karlsson.shtml

Anders Karlsson
Göteborgs universitet
Institutionen för kemi
Telefon: 031-772 2289
E-post: andkarl@amc.gu.se

Tanja Thompson
Informatör
Göteborgs universitet
Fakultetskansliet för naturvetenskap
Box 460, 405 30 Göteborg
Telefon: 031-773 4857
E-post: tanja.thompson@science.gu.se

Kontaktinformation
Tanja Thompson
Informatör
Göteborgs universitet
Fakultetskansliet för naturvetenskap
Box 460, 405 30 Göteborg
Telefon: 031-773 4857
E-post: tanja.thompson@science.gu.se