Nya metoder för att kontrollera vätska i små volymer

Under flera årtionden har forskare försökt skala ner strukturer och analyssystem från normalstorlek till mikrometerområdet (1 mikrometer = 0,000 001 meter). Så kallade mikrochip har skapats, som till exempel har kanaler med en storlek av hundra mikrometer, men hela tiden har man strävat att nå ännu längre ner, mot nanometerområdet (1 nanometer = 0,000 000 001 meter). Att göra nanometerstora kanaler med hjälp av dagens tekniker, till exempel mikrofabricering av kiselmaterial, är mycket svårt, och lika svårt är det att skapa vätskeflöden i dessa så kallade nanokanaler.

Därför har forskare börjat vända sig till nya material och metoder och en del har fastnat för hur naturen löst dessa problem. En cell kan ses som den ultimata kemiska fabriken på mikrometerskalan, där mycket små volymer av vätska hanteras och transporteras och där tusentals proteiner skapas samtidigt under hög kontroll. En levande cell är dock mycket komplex och därför försöker man göra konstgjorda celler med samma byggstenar som levande celler. En cell är i sin grund uppbyggd av ett dubbellager av fettmolekyler, ett så kallat membran. Detta membran kan användas för att skapa vesiklar, som bildas när membranet sluter sig själv till en sfär och därmed fångar en vätskevolym inom sig. Dessa vesiklar kan ha storlekar som liknar levande celler med diametrar på tiotals mikrometer och kan därmed ses som den enklaste formen av en konstgjord cell.

I avhandlingen beskriver Roger Karlsson hur vesiklar kan länkas samman med så kallade lipidnanotuber och därmed skapa vesikel-nanotub-nätverk. Nanotuberna är helt enkelt rör som är uppbyggda av samma membran av fettmolekyler som vesiklarna och det speciella med dem är att de kan göras mycket tunna med diametrar ner till 20 nanometer. På grund av de extremt små dimensionerna är det alltså möjligt att transportera och kontrollera vätska med volymer ner 0,000 000 000 000 000 001 liter.

I avhandlingen presenteras dessutom resultat som visar att dessa vesikel-nanotub-nätverk kan användas som modellsystem för levande celler och membran-baserade processer i celler, dels för att de har ungefär samma storlekar som celler, men också för att de är uppbyggda av samma grundmaterial. Ett exempel på en process som kan studeras med hjälp av dessa modellsystem är exocytos, där en transport-vesikel inuti en levande cell smälter samman med yttermembranet på cellen och släpper ut sitt innehåll på utsidan av cellen. Nyligen har man dessutom funnit att lipidnanotuber existerar i levande celler och sammanlänkar olika membranstrukturer i cellens inre, så kallade organeller. Dessa lipidnanotuber tros kunna fungera som transportvägar för material, såsom små vesiklar, membranmaterial och proteiner. Nätverken av vesiklar och nanotuber skulle kunna fungera som ett modellsystem för att studera hur dessa transportfenomen kan gå till.

—

Roger Karlsson, Institutionen för kemi, disputerar för att avlägga filosofie doktorsexamen i kemi, med inriktning mot analytisk kemi med avhandlingen “Fabrication and Dynamic Control of Surfactant-Membrane Networks with Applications in Nanofluidics and Membrane-Based Transport” fredagen den 7 november 2003, kl 09.15. Disputationen äger rum i sal KS101, Kemihuset, Kemigården 4, Göteborg.

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

Roger Karlsson
Göteborgs universitet
Institutionen för kemi
Telefon: 031-772 2289
E-post: roger@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