DNA-kodade cellfabriker kan tillverka skräddarsydda material

Proteiner är väldigt mångsidiga molekyler som fyller en rad funktioner i levande organismer. De kan till exempel fungera som nanometerstora katalysatorer och som cellulära transportverktyg, men de är även en huvudsaklig beståndsdel i biologiska material. Ett sådant material är så kallade amyloida fibriller, som har en diameter på 10 nanometer, vilket är 10 000 gånger mindre än diametern på ett mänskligt hårstrå.

Biologiskt material med stor industriell potential

Amyloida fibriller är livsnödvändiga för bakterier, insekter och även för människan. En anledning till det stadigt växande intresset för amyloida fibriller är deras fantastiska egenskaper. Proteiner är vanligen ganska ömtåliga molekyler, men amyloida material är väldigt robusta och kan jämföras med spindeltråd, som har uppmärksammats mycket under senare år. Skillnaden mellan materialen är att amyloida fibriller är mycket enklare uppbyggda än spindeltråd, och enklare att hantera.

Benjamin Schmuck från SLU har i dagarna redovisat sitt doktorsarbete, som bland annat syftade till att lösa några av de utmaningar som har gjort att det ännu inte finns några tekniska applikationer som kan tillämpas i större skala. Samtidigt som han har jobbat med produktionssystemen har han också utvecklat nya material som kan användas för att bryta ner antibiotika, rena antikroppar eller återanvända enzymer.

– Jag är övertygad om att vi kommer att få stor användning av amyloida fibriller i framtiden. De här nya materialen kan också minska vårt beroende av fossila resurser. Till skillnad från traditionell kemisk industri kommer vi inte att behöva använda stora mängder kemikalier (t.ex. lösningsmedel eller andra reaktiva ämnen) i tillverkningen, vilket är en stor hållbarhetsvinst. Fibrillerna kan tillverkas med hjälp av mikroorganismer, och de speciella egenskaper vi vill att fibrillerna ska ha kan vi åstadkomma genom att redigera DNA-sekvensen i organismerna.

– De tillämpningar som ingår i min avhandling visar bara en begränsad del av vad som är möjligt. I den vetenskapliga litteraturen finns även rapporter om strömledande fibriller, material som kan fånga in koldioxid, och fibriller som kan leverera läkemedel till specifika platser i kroppen, säger Benjamin Schmuck. Fibriller är med andra ord ytterst användbara och mångsidiga biologiska material.

Industrisamarbeten

Tillsammans med SLU-professorerna Torleif Härd och Mats Sandgren, och i samarbete med SLU Holding, har Benjamin Schmuck även startat ett företag med namnet BMT Nanodesign. Verksamheten ska vara en plattform för teknisk utveckling av applikationer baserade på nanofibrillteknologin, och den ska även erbjuda teknisk expertis. Ett viktigt mål är att utveckla produkter baserade på nanofibriller, tillsammans med andra aktörer. För att göra detta försöker företaget hitta lämpliga samarbetspartner.

– Att koppla ihop industri och akademi är en väldigt viktig del av arbetet, säger Benjamin Schmuck. På så sätt kan forskningen leda till förbättringar i våra liv och en enklare vardag.

(Foto på Benjamin Schmuck av Göran Ekeberg)

Kontakt:

Benjamin Schmuck, 076-309 36 84, Benjamin.Schmuck@slu.se

Avhandlingen:

Functionalized protein nanomaterials and their biotechnological applications