Elektroniska mediciner Àr ett forskningsomrÄde som inte snÀllt placerar in sig i ett befintligt fack.
â Just nu pratar du med en fysiker, en kemist och mig, som har en bakgrund inom biomedicin. Vi arbetar tillsammans med att integrera kunskapen frĂ„n vĂ„ra olika fĂ€lt. För att fĂ„ det hĂ€r att fungera mĂ„ste du förstĂ„ hjĂ€rnan och du mĂ„ste förstĂ„ kemin och fysiken, sĂ€ger Hanne Biesmans, doktorand vid Laboratoriet för organisk elektronik, LOE, vid Linköpings universitet.
Forskningen hon berÀttar om handlar om sÄ kallad organisk elektronik som kan kopplas till levande vÀvnad. Det lÄngsiktiga mÄlet Àr att kunna behandla olika sjukdomar i nervsystemet och hjÀrnan. Hennes kollega Tobias Abrahamsson Àr kemist.
â Det tvĂ€rvetenskapliga i forskningen, nĂ€r vi kombinerar olika aspekter och kunskapsfĂ€lt, Ă€r vĂ€ldigt spĂ€nnande. Sedan skulle man kunna sĂ€ga att jag har en mer personlig drivkraft ocksĂ„ eftersom det i min familj finns sjukdomar som drabbar nervsystemet, sĂ€ger han.
ĂversĂ€tter mellan elektroner och joner
Men vad Ă€r ens organisk elektronik? Och hur skulle det kunna anvĂ€ndas för att behandla sjukdomar â som epilepsi, depression eller Alzheimers och Parkinsons sjukdom â som i dag Ă€r svĂ„rbehandlade?
â I kroppen sker kommunikation genom mĂ€ngder av smĂ„ molekyler, som signalsubstanser och joner. Ăven nervsignalering Ă€r en vĂ„g av joner som ger upphov till en elektrisk impuls. SĂ„ vi vill ha nĂ„got som kan ta all den informationen och fungera som en översĂ€ttare mellan joner och elektroner, sĂ€ger Xenofon Strakosas, bitrĂ€dande universitetslektor med en bakgrund inom fysik.
à r 2023 lyckades de tillsammans med andra forskare vid Linköpings, Lunds och Göteborgs universitet odla gelelektroder i levande vÀvnad.
â I stĂ€llet för att anvĂ€nda metaller och andra oorganiska material för att leda ström kan man skapa elektronik baserad pĂ„ olika material som bygger pĂ„ kol- och vĂ€teatomer â organiska material, med andra ord â och som Ă€r ledande. De har bĂ€ttre kompatibilitet med biologiska vĂ€vnader och Ă€r dĂ€rför bĂ€ttre lĂ€mpade att integrera med exempelvis kroppen, sĂ€ger Tobias Abrahamsson.
De organiska elektroniska materialen Àr vÀldigt anvÀndbara för den som vill leda biologiska signaler. De kan nÀmligen leda bÄde joner och elektroner. Dessutom Àr de mjuka, till skillnad frÄn metaller.
Redan i dag anvÀnds elektrisk stimulering i hjÀrnan som behandling av en del sjukdomar. DÄ implanteras elektroder i hjÀrnan, exempelvis för att behandla Parkinsons sjukdom.
â Men implantaten som anvĂ€nds kliniskt i dag Ă€r ganska rudimentĂ€ra, de Ă€r baserade pĂ„ hĂ„rda material som metaller. Och vĂ„r kropp Ă€r mjuk. SĂ„ det uppstĂ„r friktion och det kan bli inflammation och bildas Ă€rrvĂ€vnad. VĂ„ra material Ă€r mjukare och mer kompatibla med kroppen, sĂ€ger Hanne Biesmans.
Elektroder inne i vÀxter
Redan för drygt tio Är sedan visade deras forskarkollegor pÄ LOE att de kunde fÄ vÀxter att suga upp ett vattenlösligt Àmne, som inne i vÀxtens stjÀlk bildade en struktur som leder ström. En slags elektrod, med andra ord, inne i en vÀxt.
Ămnet i frĂ„ga som forskarna anvĂ€nde Ă€r en sĂ„ kallad polymer â ett Ă€mne som bestĂ„r av mĂ„nga smĂ„ likadana enheter som tillsammans kan bilda lĂ„nga kedjor genom en process som heter polymerisering. Den gĂ„ngen anvĂ€nde forskarna rosor och kunde visa att de skapat organiska elektroder. Det öppnade dörren för ett nytt forskningsfĂ€lt.
â Men en bit saknades. Vi visste inte hur vi skulle kunna fĂ„ polymererna att formas inne i dĂ€ggdjur och exempelvis hjĂ€rnan. Men sĂ„ kom vi pĂ„ att vi kan ha enzymer i gelen och utnyttja kroppens egna Ă€mnen för att sĂ€tta i gĂ„ng polymeriseringen, sĂ€ger Xenofon Strakosas.
Idéen ledde till att forskarna nu kan injicera den tjockflytande gel-liknande vÀtskan i vÀvnaden. NÀr den kommer i kontakt med kroppens egna Àmnen, exempelvis blodsockret glukos eller andra metaboliter, förÀndras gelens egenskaper. Och metoden de svenska forskarna anvÀnde sig av för att aktivera bildandet av elektroder i vÀvnaden var de först i vÀrlden att lyckas med.
â Gelen polymeriseras av sig sjĂ€lvt i vĂ€vnaden och blir elektriskt ledande. Vi lĂ„ter biologin göra det Ă„t oss, sĂ€ger Xenofon Strakosas.
Dessutom stannar den kvar pÄ platsen dÀr den injicerats. Det Àr viktigt eftersom forskarna vill kunna kontrollera var i vÀvnaden gelen finns. Forskarteamet har visat att de pÄ detta sÀtt kan odla elektroder i hjÀrnan hos zebrafiskar och runt nervsystemet hos blodiglar. Nu undersöker de om det ocksÄ fungerar i möss.
Men det Àr en lÄng vÀg att gÄ innan det kan bli aktuellt att behandla sjukdomar med gelen. Först ska forskarteamet utforska hur stabil gelen Àr inne i vÀvnaden. Bryts den ner efter ett tag och vad hÀnder dÄ? En annan viktig frÄga Àr hur den ledande gelen ska kunna kopplas ihop med elektronik utanför kroppen.
â Det Ă€r inte det lĂ€ttaste att göra, men jag hoppas att metoden pĂ„ sikt kan anvĂ€ndas till att följa vad som sker inne i kroppen, ner pĂ„ cellnivĂ„. DĂ„ kanske vi kan förstĂ„ mer om vad som utlöser eller leder fram till olika sjukdomstillstĂ„nd i nervsystemet, sĂ€ger Tobias Abrahamsson.
â Det Ă€r mycket kvar att lösa, men vi gör framsteg, sĂ€ger Xenofon Strakosas. Det vore hĂ€ftigt om vi pĂ„ sikt kan anvĂ€nda elektroderna till att lĂ€sa av signaler inne i kroppen och anvĂ€nda dem för forskning eller inom sjukvĂ„rden.
