Lysmaskprotein berättar om effektivt biomaterial

8 maj 2012

Polymera material har stor användning som biomaterial och används i bland annat implantat och material för transport och frisättning av läkemedel. Jonas Mindemark vid Uppsala universitet har i sin avhandling bland annat visat att det är möjligt att få polymeren PTMC att binda till arvsmassa i form av DNA och föra in detta i levande celler. Försökens utfall mättes med hjälp av protein från lysmaskar.

Polymera material bygger på långa kedjor sammansatta av mindre molekyler och har stor användning som biomaterial. Den stora användningen av polymera biomaterial är inte konstig med tanke på att biologiska system till stor del är uppbyggda av polymerer såsom proteiner, kolhydrater och nukleinsyror. Polymera material kan också på många sätt skräddarsys och på kemisk väg förändras så att de får nya egenskaper.

Jonas Mindemarks avhandling handlar om att just på kemisk väg funktionalisera både de byggstenar, monomerer, som bygger upp polymererna och själva polymererna för att ge dem nya egenskaper.

En vanligt förekommande polymer som används som biomaterial är PTMC, en biologiskt nedbrytbar så kallad polykarbonat. Genom att utrusta denna polymer med positivt laddade grupper visade det sig vara möjligt att få polymeren att binda till arvsmassa i form av DNA. Polymeren kunde sedan hjälpa till att transportera in det genetiska materialet i levande celler och få dem att börja tillverka proteinet luciferas. Detta protein kommer från lysmaskar och används för att ge dem förmågan att lysa i mörkret.

- Eftersom luciferas inte normalt finns i de celler som användes vid försöken kunde mängden protein mätas genom att helt enkelt mäta hur mycket ljus som producerades. Försöken visade på tydliga samband mellan polymerernas struktur och förmågan att binda till DNA och föra in detta i celler. Kunskap om sådana samband är viktigt för att kunna utveckla effektiva material för genterapi, säger Jonas Mindemark.

Genom att kemiskt förändra de byggstenar, monomerer, som används för att bygga upp polymerkedjorna kunde materialen också ges nya egenskaper. Genom att introducera klor- och bromatomer tillsammans med extra kolkedjor på monomernivå kunde PTMC, som normalt inte kan kristallisera och har egenskaper som närmast påminner om honung, göras hård och kristallin. Detta är ovanligt då dessa monomerer är asymmetriska och det normalt krävs en hög nivå av symmetri i byggstenarna för att en polymer ska kristallisera. Även när endast vissa av monomererna förändrats på detta sätt fick en del av materialen sådana egenskaper.

Den forskning som presenteras i avhandlingen visar alltså på ett urval av strategier för att skapa nya material med intressanta och användbara egenskaper. Studier av egenskaperna har också gett nya insikter i hur strukturen hos de polymerer som bygger upp materialet kan påverka egenskaperna. Denna kunskap kan sedan användas i vidare forskning för att skapa nya material med förbättrade, skräddarsydda egenskaper.

Läs och ladda ner avhandlingen Functional Cyclic Carbonate Monomers and Polycarbonates.