Skräddarsytt nano-gummi kan ersätta mänsklig vävnad

Forskare på Chalmers har upptäckt ett nytt sätt att göra gummiliknande material med unika egenskaper, som kan ersätta mänsklig vävnad. Materialet har potential att göra stor skillnad i människors liv. Studien publicerades nyligen i den högt ansedda vetenskapliga tidskriften ACS Nano.

​Inom utvecklingen av medicintekniska produkter finns en stor efterfrågan på nya kroppsliknande material som är lämpliga att föra in i kroppen. Sådana ingrepp kan innebära stora risker då de bland annat kan leda till svåra infektioner, och det faktum att många av dagens använda substanser, som till exempel Botox är mycket giftiga, visar på behovet av att finna nya, bättre anpassande material.

I den nya studien har Chalmersforskarna utvecklat ett material som enbart består av komponenter som visat sig fungera väl i kroppen.

Grunden är den samma som i plexiglas, ett material som är vanligt i medicintekniska applikationer. Komponenterna har designats om, och genom så kallad nanostrukturering har det patentskyddade materialet fått helt nya, unika egenskaper. Forskarnas initiala intention var att ta fram ett hårt benliknande material, men de möttes av överraskande resultat.
– Vi blev verkligen förvånande över att materialet kunde bli så mjukt, flexibelt och extremt elastiskt. Att det inte skulle fungera som ett benersättningsmaterial blev tydligt men de nya och oväntade egenskaperna gjorde vår upptäckt minst lika spännande, säger Anand Kumar Rajasekharan, doktor i kemi och en av forskarna bakom studien.

Resultaten visade att det nya gummiliknade materialet har unika egenskaper som är lämpliga för många användningsområden. Nu ser forskarna stora möjligheter att tillämpa det brett inom medicintekniken.

– Den första vi tittar på nu är urinkatetrar. Eftersom materialet går att göra på ett sätt som förhindrar att bakterier kan växa på ytan är det mycket väl anpassat för den här typen av applikationer säger Martin Andersson, forskningsledare för studien och professor i kemi på Chalmers.
Strukturen på det nya nano-gummit gör att det kan ytbehandlas på ett sätt som gör det antibakteriellt på ett naturligt, icke toxiskt vis. Det uppnås genom att binda in små proteiner (antibakteriella peptider) som utgör en naturlig del av vårt immunsystem. I sin tur kan detta minska användandet av antibiotika och på så sätt kan det nya materialet även bli en del i att bekämpa antibiotikaresistens.

Eftersom det nya materialet går att injicera och föras in med titthålskirurgi kan det också bidra till att minska behovet av operationer för att återbygga delar av kroppen. Injiceringen kan ske genom en vanlig kanyl eller med så kallad 3D-printing för att få bestämda strukturer. Dess flexibilitet kan styras, så det efterliknar mänskligt brosk och det kan injiceras som en trögflytande vätska för att sedan bilda sin elastiska struktur på plats i kroppen.

– Det finns många sjukdomar där brosket bryts ned och ben möter ben, vilket innebär stor smärta för den som drabbats, fortsätter Martin Andersson

Ytterligare en av fördelarna med materialet, är att det innehåller ordnade nanoporer och kan därför laddas med läkemedel för att förbättra dess inläkning. Det blir möjligt att göra en lokal behandling och därigenom går det att undvika att behandla hela kroppen vilket kan minska problem med medicinska bieffekter. Då det är giftfritt (icke toxiskt) fungerar det utmärkt som ifyllnad. Forskarna ser därför plastikkirurgi som ytterligare ett mycket intressant användningsområde för nano-gummit.
– Jag jobbar nu heltid med att ta forskningen vidare ut i industrin, genom vårt nystartade bolag Amferia och märker att det finns ett stort och tydligt intresse för materialet. Det känns fantastiskt bra och lovar gott för att vi ska uppnå vårt mål med forskningen – att skapa reell nytta, avslutar Anand.

Källa: Chalmers tekniska högskola

EU storsatsar på forskning om elhybrid-flyg

Flyget står uppskattningsvis för två till tre procent av de globala utsläppen av växthusgaser. Nu startar ett EU-projekt som ska utreda möjligheterna till elhybrid-flygplan.

Forskare på Chalmers ska utveckla hanteringen av värmeutveckling och stötta utformningen av flygplanet i projektet.

Att jordens atmosfär påverkas av koldioxidutsläpp från mänsklig aktivitet är det få som idag betvivlar. De största utsläppskällorna är jordbruk, industri och transporter. Just transporter står för 25 procent av de globala utsläppen och flyget för cirka 3 procent.

– En minskning av växthusgasutsläppen är en nyckel för att flyget ska kunna fortsätta bidra till utvecklingen av samhället och människors rörlighet. Det kräver nytänkande och ambitiös forskning som sträcker sig betydligt längre än små förbättringar. Målet i detta projekt är att utreda om elhybrid-flyg kan vara en lösning på problemet, säger Carlos Xisto, docent vid avdelningen för strömningslära vid institutionen för mekanik och maritima vetenskaper.

Forskarna på Chalmers ska bland annat utveckla koncept för hanteringen av värme nära motorerna. Att hantera värmen på rätt sätt är en avgörande aspekt i elhybridflyg.

– Värmen som genereras från elektriska maskiner och storskalig elektronik kan omvandlas till användbar energi som förbättra systemets effektivitet. Vi ska också utveckla metoder för konceptdesignen av flygplanen, säger Carlos Xisto.

Projektet kalls för Imothep och är ett samarbete mellan 33 företag och universitet och finansierat av Horizon 2020. Projektets budget ligger på totalt 100 miljoner kronor.

Källa: Chalmers tekniska högskola

Forskare tar fram modell för virusspridning i Sverige

Forskare vid Uppsala universitet arbetar på en modell över hur spridningen av det nya coronaviruset kan komma att se ut i Sverige. Modellen ska visa vilken effekt olika nivåer av åtgärder har på spridningen.

Modellen avvänder data från hur smittan spreds i Kina och inom kort hoppas forskarna kunna presentera siffror över hur spridningen av coronaviruset kan tänkas fortlöpa i Sverige, beroende på vilka åtgärder som sätts in. De förbereder fem olika scenarier i spannet – inga åtgärder alls – upp till stängning av skolor och stor grad av isolering.

För att kunna utföra beräkningar baserade på över 10 miljoner individer och så mycket information kopplad till var och en av dessa personer krävs stora mängder datakraft. Forskarna har därför fått tillgång till flera så kallade superdatorer, bland annat Uppmax i Uppsala men också HPC2N i Umeå, NSC i Linköping, och PDC i Stockholm.

Forskningen leds av Uppsalaforskarna Lynn Kamerlin, professor vid institutionen för kemi och Wallenberg Scholar, Peter Kasson, universitetslektor vid institutionen för cell- och molekylärbiologi samt Nele Brusselaers, forskare i klinisk epidemiologi vid Karolinska Institutet. Ett dussintal forskare vid Uppsala universitet har varit inblandade i projektet samt forskare vid KI, KTH och University of Antwerp.

Källa: Uppsala universitet