Create successful ePaper yourself
Turn your PDF publications into a flip-book with our unique Google optimized e-Paper software.
allkemi<br />
En tidning för blivande kemister<br />
kroppsegen gel som tillfällig byggnadsställning.<br />
Polymerkemister vid Uppsala universitet skapar nya vävn<br />
ader inuti kroppen med hjälp av en<br />
Att tämja vilda bakterier<br />
2.2009<br />
Jästa gröna byggstenar<br />
Drömmar om kolfiber av trä
innEhåll/lEdarE<br />
3. AKtuellt<br />
Hemlig blandning. grön kemi. märkligaste<br />
materialet. kemist – Javisst! Ytligt labb.<br />
oorganiska kameleonter. små oljeletare.<br />
5. Kemins nätVerKAre<br />
karin markides, som är analytisk kemist<br />
och rektor för Chalmers tekniska högskola,<br />
tror att samhället underskattar<br />
vikten av kemi och arbetar hårt för att<br />
ändra på det.<br />
6. DrömmAr om Kolfiber AV trä<br />
en stor och besvärlig molekyl i trä kan<br />
med rätt behandling spinnas till en billigare<br />
och biobaserad råvara för framtidens<br />
kolfiber. Det är karin lindgrens drömprojekt.<br />
7. KoorDi<strong>ner</strong>ADe potAtisAr<br />
Jesper Hedin ordnar molekyler av potatisstärkelse<br />
med avancerad koordinationskemi<br />
och skapar vattentåliga limmer och<br />
hydrogeler med spännande tillämpningar.<br />
8. ben meD gelé<br />
polymerkemister i Uppsala närmar sig<br />
science fiction med sin metod för att<br />
bygga upp ny, frisk vävnad inuti kroppen,<br />
enkelt och smärtfritt. två bolag har bildats<br />
för att kommersialisera tekniken.<br />
2<br />
10. Jäst grön byggsten<br />
Biobaserad bärnstenssyra är tänkt<br />
att användas industriellt och<br />
er sätta olja som byggstenskemikalie<br />
i allt från plast till mat, vägsalt,<br />
diesel och smink.<br />
11. rAffi<strong>ner</strong>At ur grAn<br />
Världens största bioraffinaderi i<br />
sarpsborg i norge använder gran<br />
för att framställa en rad olika<br />
produkter. en billig råvara omvandlas<br />
till avancerade kemikalier.<br />
12. Att tämJA VilDA bAKterier<br />
företaget protista uppfostrar vilda<br />
bakterier och odlar dem i stora tankar.<br />
med rätt behandling kan man få<br />
dem att syntetisera nästan vilka<br />
kemikalier som helst, till exempel<br />
butanol.<br />
14. AKtuellt<br />
natrium gör tvärtom. fälla för avfall.<br />
smart influensavirus. Bygger <strong>ner</strong>vcell.<br />
Dansande vatten. kemisk olympiad.<br />
morotssyntes.<br />
Kemister behöVs. karin markides är en upptagen kvinna. Hon är professor i analytisk kemi och rektor<br />
vid Chalmers tekniska högskola. Dessutom har hon mängder av andra prestigefyllda uppdrag.<br />
i det här numret av allkemi berättar karin om sitt arbete i eU-kommissionens arbetsgrupp om<br />
konkurrensförmågan hos den europeiska kemiindustrin. arbetsgruppen kom med sin slutrapport i våras<br />
och en av slutsatserna var att kemiföretagen är själva motorn i den europeiska industrin och att en hållbar<br />
utveckling är omöjlig utan livskraftiga kemiföretag.<br />
en annan slutsats var att innovatio<strong>ner</strong> och forskning är nyckelfaktorer för kemiindustrin. ett särskilt<br />
viktigt område att forska på är förnyelsebara råvaror. läs om några av de spännande forskningsprojekten<br />
i det här numret av allkemi. Vad säg till exempel om att bygga om gamla pappersbruk till nya spännande<br />
bioraffinaderier? eller om att använda bakterier som butanolproducenter?<br />
kemister behövs inom många olika områden. Både som forskare, som sveriges representanter i eU<br />
och som deltagare i samhällsdebatten.<br />
trevlig läsning!<br />
Ulla nyman, plast- & kemiföretagen<br />
allkemi<br />
nr 2 . 2009<br />
Upplaga 20 000 ex.<br />
allkEmi<br />
ges ut av <strong>Plast</strong>- & kemiföretagen<br />
och bygger på artiklar ur kemivärlden<br />
Biotech med kemisk Tidskrift<br />
www.chemicalnet.se<br />
hEmsida<br />
www.plastkemiforetagen.se<br />
Vill dU PrEnUmErEra?<br />
som elev eller lärare kan du beställa<br />
en gratisprenumeration på:<br />
www.plastkemiforetagen.se/publikatio<strong>ner</strong>/<br />
allkemi.htm<br />
rEdakTör<br />
Boel Jönsson<br />
boel.j@mentoronline.se<br />
skriBEnTEr<br />
hilda hultén<br />
Felicia lindberg<br />
rai<strong>ner</strong> saxén<br />
GraFisk Form<br />
Julian Birbrajer<br />
trance@julian.nu<br />
BildByrå<br />
shutterstock images<br />
PosTadrEss<br />
allkemi<br />
<strong>Plast</strong>- & kemiföretagen<br />
Box 55915<br />
102 16 stockholm<br />
Tel 08–783 86 00<br />
info@plastkemiforetagen.se<br />
Tryck: åtta45, 2009<br />
omslag: stamceller från mus<br />
som växer i gel. Bild: kristoffer Bergman,<br />
Polymerkemi, Uppsala universitet.
hemlig blandning<br />
■ <strong>Plast</strong> brin<strong>ner</strong> lätt och behöver därför en tillsats<br />
av något som skyddar mot brand. Företaget<br />
PP Polymer har utvecklat ett flamskydd som kan<br />
blandas i olika plaster.<br />
Grön kemi<br />
■ Träd duger inte enbart till papper<br />
och brädor. de innehåller mängder<br />
med intressanta, bioaktiva ämnen.<br />
därför tar nu massa- och<br />
pappersindustrin hjälp<br />
av biokemister.<br />
En av dem är biokemisten<br />
louise<br />
staffas som för<br />
tre år sedan bytte<br />
jobbet i läkemedelsindustrin<br />
mot forskning och<br />
utveckling i skogskoncernen<br />
södra.<br />
– Jag blev förvånad<br />
över hur mycket biokemi<br />
en bransch som denna berör.<br />
allkemi . 2 . 2009<br />
– Vi har kombi<strong>ner</strong>at<br />
flera olika metoder för<br />
att kunna styra hur<br />
plasten brin<strong>ner</strong>, säger<br />
swaraj Paul, vd för<br />
företaget.<br />
Flamskyddsmedlet<br />
består av totalt sex till<br />
sju komponenter som<br />
enligt swaraj Paul är<br />
giftfria och lätta att<br />
hantera. receptet är<br />
hemligt.<br />
Flamskyddet sänker<br />
värmeutvecklingen hos<br />
plasten och gör att den<br />
inte bryts ned. dess utom<br />
minskar rökbildningen<br />
under lång tid.<br />
hennes jobb är att hitta nya sätt att<br />
använda trä. Barken utgör tio procent<br />
av trädet och innehåller många<br />
bio aktiva försvarssubstanser.<br />
i kvist nötterna finns polyfenoler<br />
och stilbe<strong>ner</strong> som<br />
bland annat har antioxidativ<br />
verkan.<br />
– andra möjligheter<br />
vi tittar på är<br />
träskydd, insektsskydd<br />
och ”gröna”<br />
kemikalier.<br />
inDustri. Varje år används fyra procent<br />
av all olja som utvinns för att tillverka<br />
totalt cirka 90 miljo<strong>ner</strong> ton plast.<br />
3<br />
akTUEllT<br />
märkligaste materialet<br />
■ kolnanomaterialet grafén får materialforskarna<br />
att häpna. det borde inte kunna existera.<br />
Grafén som består av kolatomer ordnade som<br />
ett hönsnät i ett enda atomlager, är världens tunnaste<br />
material. det beter sig fundamentalt olikt<br />
andra material när det böjs och kan transportera<br />
elektro<strong>ner</strong> supersnabbt.<br />
Före 2004 ansåg fysiker att strukturen var teoretiskt<br />
omöjlig – lagret skulle skrynkla ihop sig. Varför<br />
det inte gör det förstår ingen ännu.<br />
Uppföljaren till grafén heter grafan och presenterades<br />
i januari. i grafan är kolatomerna dopade<br />
med var sin väteatom.<br />
kemist – javisst!<br />
■ allt färre väljer kemiutbildningar. Cecilia<br />
häger häll, assisterande professor i biokemi, lunds<br />
universitet, föreslår en kampanj för att arbetsmarknaden<br />
ska få upp ögonen för naturvetare.<br />
– ingenjörer får jobb eftersom de anställs av ingenjörer<br />
men få företag kan tillräckligt om kemi<br />
för att inse vilken nytta man kan ha av kemister.<br />
En dansk sådan kampanj lyckades väldigt bra.<br />
Thomas norrby, forskningschef på svenska statoil,<br />
understryker att kemi är en globaliserad och<br />
intergalaktiskt användbar kunskap som<br />
fungerar inom vilken kvalificerad verksamhet<br />
som helst, från bank och finans till rymdäventyr.
akTUEllT<br />
ytligt labb<br />
■ Elektronik, cementblandningar och<br />
pulversoppor – så brett är användningsområdet<br />
för nya rön inom yt- och kolloidkemi.<br />
Ett nytt speciallabb för forskning<br />
inom området byggs nu upp i lund och<br />
utrustning för 18 miljo<strong>ner</strong> ska köpas in.<br />
labbet ska stå klart till nästa sommar<br />
och ger då forskarna möjlighet att ligga<br />
i den internationella framkanten inom<br />
sitt område.<br />
Professor håkan Wen<strong>ner</strong>ström och hans<br />
kollegor vid institutionen för fysikalisk<br />
kemi, som fått pengarna, forskar bland<br />
annat om hur små molekyler, till exempel<br />
läkemedel, rör sig genom huden.<br />
i det nya labbet kommer man att kunna<br />
studera molekyler med ett optiskt konfokalmikroskop<br />
som bara det kostar drygt<br />
fem miljo<strong>ner</strong>.<br />
4<br />
”Kemister kallas de, som förstå<br />
att utreda whad hwarje sak<br />
består utaf, och huru man af<br />
beståndsdelarne må kunna sam mansätta<br />
nya ämnen. Kunskapen<br />
härom kallas Kemi.Den störste<br />
kemisten war wår landsman Jacob<br />
Berzelius, som föddes 1779 i<br />
Wäfwer sunda i Östergötland<br />
och dog i Stockholm 1848.”<br />
Ur N.J.Berlin, Läsebok i Naturläran<br />
för Sweriges allmoge. (1852)<br />
Källa: Nationalencyklopedin.<br />
Julian birbraJer<br />
oorganiska kameleonter<br />
■ annika Eriksson kan<br />
kons ten att syntetisera egna<br />
perovskitmaterial. de kallas<br />
för oorganiska kameleonter<br />
eftersom de kan anpassa<br />
sig efter omgivningen.<br />
Perovskiter består av olika<br />
metalloxider och annika<br />
Eriksson har i sitt avhandlingsarbete<br />
vid Chalmers<br />
designat en perovskit av<br />
järn, kobolt, strontium och<br />
vismut.<br />
– Ändra struktur och<br />
sammansättning på perov<br />
skiter och du får material<br />
med mycket intressanta<br />
egenskaper. de går att variera<br />
i oändlighet.<br />
hennes material bildar<br />
små oljeletare<br />
■ Till och med i oljekällor<br />
som varit förslutna i flera hundra<br />
miljo<strong>ner</strong> år lever bakterier.<br />
norrmannen hans kristian kot-<br />
nyfiKen? materialkemisten<br />
Per Enghags maffiga bokverk<br />
”nyfiken på jorden?” i två<br />
delar, ”den fasta grunden”<br />
och ”den dynamiska planeten”,<br />
tar upp stora delar av<br />
vårt vetande om klotet.<br />
den ska vara inspirationsbok<br />
för lärare och bredvidläsning<br />
för studenter.<br />
en s k supercellstruktur som innehåller tomma<br />
platser, ”vakanser”, där elektro<strong>ner</strong> och jo<strong>ner</strong><br />
kan röra sig genom materialet. det menar<br />
hon borde fungera<br />
utmärkt som katodmaterial<br />
i bränsleceller.<br />
nu flyttar<br />
hon till norge för<br />
att utveckla perovskiter<br />
som kan separera<br />
koldioxid ur<br />
förbränningsgaser.<br />
lar arbetar för oljebolaget norsk hydro med att<br />
kartlägga dessa superöverlevare och hur de kan<br />
användas för att utvinna mer olja.<br />
mikroorganismerna kan i labbmiljö omvandla<br />
tung, trögflytande olja till en lättare olja med<br />
bättre egenskaper genom att bryta ned så kalllade<br />
al ka<strong>ner</strong> och öppna upp aromatiska ringar.<br />
hans kristian kotlar försöker också använda<br />
mikroorganismer som oljeletare. alla oljefält<br />
läcker kolväten upp till jordytan. de mikroorganismer<br />
som använder kolvätena som<br />
e<strong>ner</strong>gikälla går att hitta i ett jordprov.<br />
Genom att göra genetiska profiler hoppas<br />
forskarna kunna identifiera nya oljereserver<br />
och även bestämma kvaliteten på oljan.<br />
finAlister. Bland 1 700<br />
nomi<strong>ner</strong>ade gick kemisterna<br />
karin Bryskhe och anna<br />
stenstam med företaget<br />
Colloidal resource till final<br />
i Beautiful Business award<br />
2009. affärsidén är att<br />
erbjuda företag konsulthjälp<br />
utifrån resurserna inom<br />
lunds universitet.<br />
läKemeDelssnus. Varför<br />
inte ta sin medicin under<br />
läppen – som snus! ”snuset”<br />
består av ett cellulosamembran<br />
som binder läkemedlet<br />
via hydroxylgrupper.<br />
läkemedlet tas upp av munslemhinnan<br />
utan att passera<br />
magen. Jonatan moses<br />
utvecklar sitt patent.<br />
allkemi . 2 . 2009
karin markides rör<br />
sig lika vant bland<br />
Chalmers studenter<br />
som bland Europas<br />
kemipampar,<br />
men hon är<br />
besviken på det<br />
bristande intresset<br />
för framtidens<br />
kemiindustri.<br />
Kemins nätverkare<br />
det är inte lätt att hitta en tid för intervju med<br />
karin markides. Hon är rektor för Chalmers<br />
tekniska högskola vilket tar mycket av hennes tid<br />
men det är långt ifrån hennes enda uppdrag. Hon<br />
är ledamot i Kungliga ingenjörsvetenskapsakademin<br />
och Kungliga vetenskapsakademin.<br />
Dessutom är hon vice ordförande i ett forskningsnätverk<br />
för omkring 60 tekniska lärosäten i Europa<br />
och styrelseordförande för vetenskapscentret Universeum<br />
i Göteborg, bland mycket annat.<br />
Hon har också suttit med i EU-kommissionens arbetsgrupp<br />
om konkurrensförmågan hos den europeiska<br />
kemiindustrin (High Level Group on the Competitiveness<br />
of the European Chemical Industry, HLG).<br />
– Det låter inte så, men jag är faktiskt väldigt kräsen<br />
när jag väljer uppdrag och tackar nej till massor.<br />
Anledningen till de många uppdragen är att hon<br />
vill vara med och påverka.<br />
– Jag vill inte vara i en situation där jag måste hantera<br />
förutsättningar som andra har skapat. Jag är hellre<br />
med och skapar förutsättningarna.<br />
HLG lämnade sin slutrapport i våras. Där kom<br />
man fram till att kemiindustrin behöver satsa mer på<br />
forskning och innovation för att överleva. Man måste<br />
hitta sätt att gemensamt hantera råvaruomställning<br />
och klimatfrågor och systemen för handel och regleringar<br />
måste vara globala.<br />
– Europa får inte isolera sig. EUs teknikplattform<br />
för hållbar kemi, SusChem (Sustainable Chemistry)<br />
måste spridas till resten av världen för att kemiindustrin<br />
där 1,2 miljo<strong>ner</strong> av Europas befolkning arbetar<br />
ska överleva.<br />
allkemi . 2 . 2009<br />
5<br />
spriDD Kemi<br />
När rapporten presenterades var intresset från Sverige<br />
svalt.<br />
– Man kan undra vad som kan ha varit viktigare för<br />
alla svenska representanter i Bryssel den dagen. Hur<br />
4/09<br />
ska man få samhället att intressera sig för dessa viktiga<br />
tidskrift<br />
framtidsfrågor, undrar Karin Markides.<br />
– Arbetet i High Level Group gäller inte alls bara<br />
kemisk<br />
den mellaneuropeiska bulkkemikalieindustrin, vilket<br />
med<br />
svenskarna tycks tro. Försvin<strong>ner</strong> den så drabbas all kemisk<br />
industri, vilket undergräver tillgången på kemi-<br />
Biotech<br />
kompetens i framtiden.<br />
Hon tror att samhället underskattar vikten av kemi.<br />
– Kemin är en förutsättning för en hållbar fram-<br />
kemivärlden ur<br />
tid. Ett tiotal av de viktigaste industribranscherna i<br />
Sverige är helt beroende av kemikompetens samtidigt<br />
huktén<br />
som kemin försvin<strong>ner</strong> alltmer bland utbildningarna.<br />
– Vi behöver helt enkelt fler människor med grund- hilda av<br />
läggande molekylär förståelse, säger hon. ✺<br />
✺
sUr kEmi<br />
av hilda hultén ur kemivärlden Biotech med kemisk tidskrift 5/09<br />
Bärnstenssyra är listad som en av framtidens tolv intressantaste byggstenskemikalier<br />
som kan framställas ur biologiska råvaror istället för ur olja.<br />
Jästa gröna byggstenar<br />
Att framställa kemikalier, bränslen och material<br />
ur biologiska råvaror är ett hett utvecklingsområde,<br />
särskilt med tanke på den osäkra<br />
tillgången på olja i framtiden. Man tar hjälp av<br />
enzymer och mikroorganismer och det kallas för industriell<br />
bioteknik.<br />
– Ungefär tio procent av all fossil olja går till att<br />
göra kemikalier idag. Även om vi lyckas ersätta bränslen<br />
baserade på olja behövs fortfarande tekniker för<br />
att göra andra biobaserade produkter, säger Christian<br />
Andersson.<br />
Han har disputerat vid Luleå tekniska universitet<br />
på biologisk framställning av bärnstenssyra genom<br />
jäsning med bakterier, så kallad fermentation. Med<br />
hjälp av bakterien AFP 184 av arten E coli har han<br />
lyckats fermentera socker till bärnstenssyra betydligt<br />
effektivare än tidigare.<br />
Det är svårt att fermentera fram organiska syror.<br />
– De är toxiska för mikroorganismer vid höga koncentratio<strong>ner</strong><br />
och får man inga höga koncentratio<strong>ner</strong><br />
blir produktionen inte lönsam.<br />
– Ännu finns det bara fungerande fermentationsprocesser<br />
för citronsyra och mjölksyra, säger Christian<br />
Andersson.<br />
6<br />
Nu har han förbättrat jäsningen främst genom att<br />
helt enkelt tillsätta mer socker och lyckats höja produktionen<br />
från 0,7 till tre gram bärnstenssyra per liter<br />
och timme.<br />
Med en produktivitet på mer än 2,5 gram per liter<br />
blir metoden gångbar. Det menar i alla fall den<br />
amerikanska e<strong>ner</strong>gimyndigheten som utredde frågan<br />
i en rapport från 2004.<br />
De har också gjort listan över de tolv intressantaste<br />
byggstenskemikalierna som kan framställas ur socker<br />
eller biobaserad syntesgas*. ✺<br />
* Syntesgas är en blandning av väte och kolmonoxid som kan<br />
förädlas vidare.<br />
Biokemikalier<br />
framtida byggstenskemikalier ur socker eller syntesgas<br />
* 1,4-bärnstens-, fumaroch<br />
äppelsyra<br />
* 2,5-furan-dikarboxylsyra<br />
* 3-hydroxypropansyra<br />
* asparaginsyra<br />
* sockersyra (glukarsyra)<br />
* glutaminsyra<br />
* itakonsyra (metylenbärnstenssyra)<br />
* levulinsyra<br />
* 3-hydroxybutyrolakton<br />
* glycerol<br />
* sorbitol<br />
* Xylitol/arabinintol<br />
allkemi . 2 . 2009
i norska sarpsborg<br />
ligger världens<br />
största bioraffinaderi<br />
som utvin<strong>ner</strong> många<br />
produkter ur rå varan<br />
gran. men det är<br />
svårt att konkurrera<br />
när oljepriset är lågt.<br />
orregaards bioraffinaderi i sarpsborg söder<br />
om oslo i norge är i grunden en sulfitcellulosafabrik<br />
för produktion av pappersmassa.<br />
– Det finns inte så många sulfitcellulosabruk<br />
kvar längre eftersom processen inte är lönsam för<br />
produktion av papper. Vi har istället utvecklat andra<br />
produkter med sulfitprocessen som bas, säger Gisle<br />
Johansen, affärsutvecklingschef på Borregaard.<br />
De tre viktigaste byggstenarna i trä är cellulosa, hemicellulosa<br />
och lignin. Borregaards huvudprodukter<br />
ur råvaran gran är specialcellulosa, lignin och etanol.<br />
I hemicellulosan finns jäsbara sockerarter som blir<br />
etanol och ur ligninet görs lignosulfonat.<br />
– Lignosulfonat används som tillsats vid gruvverksamhet,<br />
i byggindustrin, i batterier och som dispergeringsmedel.<br />
Ligninet kan också oxideras till vanillin som används<br />
i vaniljglass och kakor. Borregaard har två fabriker<br />
för vanillin: Den ena använder lignin som råvara,<br />
då blir det metylvanillin. Den andra gör etylvanillin<br />
genom traditionell kemisk syntes med petrokemiska<br />
råvaror.<br />
– De smakar olika. Granvedsvanillin har en mer<br />
komplex smak som särskilt japa<strong>ner</strong>na tycker om, säger<br />
Gisle Johansen.<br />
Specialcellulosan används för att göra till exempel<br />
filter. Nästan hela Borregaards produktion går<br />
på export.<br />
När de flesta komponenter i veden har utnyttjats<br />
bränns återstoden. Värmee<strong>ner</strong>gin används i processerna<br />
och för uppvärmning.<br />
– Vi använder cirka 1 000 gigawattimmar e<strong>ner</strong>gi i<br />
form av ånga per år.<br />
av rai<strong>ner</strong> saxén ur kemivärlden Biotech med kemisk tidskrift 5/09 b<br />
allkemi . 2 . 2009<br />
NORGE<br />
raffi<strong>ner</strong>at ur gran<br />
Borregaard testar även andra råvaror. Bagass som är<br />
en restprodukt (fiberdelen) vid sockerproduktion kan<br />
möjligen användas i framtida produktion.<br />
– Det blir i något sydamerikanskt land där sockerrör<br />
odlas. Vi vill använda billig råvara för att göra relativt<br />
avancerade biokemikalier.<br />
Större delen av den etanol Borregaard producerar<br />
går till läkemedelsindustrin, för produktion av färg<br />
och lack och som råvara för andra<br />
produkter.<br />
– Vi satsar inte på storskalig produktion<br />
av fordonsetanol utan koncentrerar<br />
oss på andra produkter ur<br />
biomassan, förklarar Gisle Johansen.<br />
Specialistgrupper inom företaget<br />
arbetar med till exempel mellanprodukter<br />
till läkemedelsindustrin. På<br />
forskningsstadiet ligger sådant som<br />
nanocellulosa. Tester visar att den<br />
kan användas i kompositer.<br />
Många produkter har försvunnit<br />
under åren när de inte kunnat<br />
konkurrera med de oljebaserade.<br />
Men nu investeras nära 30 miljo<strong>ner</strong><br />
kronor i ett nytt avancerat styrsystem<br />
i samtliga fabriker. Det ska<br />
minska e<strong>ner</strong> giåtgången och ge stabilare<br />
processer. ✺<br />
7<br />
GrankEmi
eVolutio<strong>ner</strong>AnDe Kemi<br />
av hilda hultén ur kemivärlden Biotech med kemisk tidskrift 9/09<br />
Elektronmikroskopbilder på stamceller (av mus) som växer i hyaluronsyragel. Till höger en förstoring av bilden till vänster.<br />
ben med gelé<br />
Polymerkemister i Uppsala gör geler av hyaluronsyra som sprutas in<br />
i kroppen. sedan lockas stamceller dit för att laga vävnaderna.<br />
att återskapa vävnader som gått sönder i<br />
människokroppen görs idag främst med<br />
kirurgiska ingrepp, en ofta smärtsam<br />
och riskfylld process.<br />
Men frågar man polymerkemisterna vid Uppsala universitet<br />
ser framtiden helt annorlunda ut.<br />
De utvecklar metoder för att odla mänskliga vävnader<br />
direkt i kroppen, en form av tissue engineering.<br />
En science-fictionvärld öppnar sig när professor Jöns<br />
Hilborn berättar:<br />
– Vi sprutar in en blandning av två vattenlösningar<br />
med polymerkomponenter som bildar en tvärbunden<br />
8<br />
gel inuti kroppen. Gelen måste först tillsättas substanser,<br />
så kallade tillväxtfaktorer, som lockar till sig kroppens<br />
egna stamceller. De bygger sedan upp ben, muskler<br />
eller fett, beroende på vilka faktorer som används.<br />
Jöns Hilborn som är professor i polymerkemi tycker<br />
inte det är ett dugg konstigt att polymerkemister<br />
bygger vävnader.<br />
– Kroppen är uppbyggd av polymerer och vi förstår<br />
hur man manipulerar dem.<br />
Gelen består av tvärbunden hyaluronsyra, en polysackarid<br />
som finns naturligt i kroppen och som även<br />
används i skönhetsindustrin för att släta ut rynkor.<br />
allkemi . 2 . 2009
– Det smarta med hyaluronsyra är att det nästan bara<br />
är stamceller som använder den i sin cellomsättning.<br />
De vanliga bindvävscellerna påverkas inte vilket gör<br />
att de inte bildar ärrvävnad. Det är annars ett vanligt<br />
problem vid tissue engineering.<br />
Genombrottet kom när polymerkemisterna började<br />
samarbeta med läkaren Thomas Engstrand på<br />
Karo linska sjukhuset. Tillsammans har de gjort lyckade<br />
försök på möss och stora djur som grisar och sett<br />
att metoden fungerar.<br />
– Vi har tagit bort en liten bit av skallbenet och sett<br />
den växa tillbaka. Just nu testas vår benbildade gel i<br />
en klinisk studie, säger Jöns Hilborn.<br />
Samarbetet mellan kemister, biologer och kliniska<br />
forskare har varit en nyckelfaktor för framgång.<br />
Hyaluronsyragelen bryts ned och försvin<strong>ner</strong> på<br />
några veckor. Den är bara en tillfällig byggnadsställning<br />
för den nya vävnaden.<br />
Jöns Hilborn liknar tekniken vid ett vanligt epoxylim,<br />
som stelnar när komponenterna blandas. Vattenlösningarna<br />
sprutas in samtidigt i kroppen med en<br />
särskild tvåkomponentspruta.<br />
Patent togs förra året och två bolag har bildats för<br />
att kommersialisera tekniken.<br />
Om de kliniska studierna går bra tror Jöns Hilborn<br />
att gelen kan finnas på marknaden om kanske två år.<br />
allkemi . 2 . 2009<br />
öVer: den tvärbundna hyaluronsyran bildas inom en minut efter att<br />
de två komponenterna blandats med varandra. unDer: hyaluron syragel<br />
som innehåller nanokristaller av hydroxyapatit. den används av<br />
cellerna för att bygga starkare ben.<br />
– Att kunna laga vävnad utan att behöva transplantera<br />
eller sätta in något kroppsfrämmande material är<br />
helt revolutio<strong>ner</strong>ande. ✺<br />
9
aFFinErad kEmi<br />
av hilda hultén ur kemivärlden Biotech med kemisk Tidskrift 6/09<br />
den stora och besvärliga molekylen<br />
lignin skulle kunna bli råvaran till<br />
framtidens kolfiber. det tycker karin<br />
lindgren som redan lyckats spinna<br />
smält lignin till en tråd.<br />
Drömmar om kolfiber av trä<br />
lignin är en av världens vanligaste organiska<br />
polymerer. Tillsammans med cellulosa<br />
och hemicellulosa är den en av de tre<br />
huvudbyggstenarna i trä där den fungerar<br />
som lim för cellulosafibrerna. Det är en stor<br />
och kraftigt förgrenad molekyl som kan ställa till mycket<br />
problem. Vid tillverkning av pappersmassa måste<br />
ligninet avskiljas för att det inte ska förstöra pappret.<br />
Idag hamnar ligninet i det som kallas svartluten,<br />
en e<strong>ner</strong>girik restprodukt som förbränns i brukens<br />
sodapannor för att ge e<strong>ner</strong>gi.<br />
Karin Lindgren, som forskar inom bioraffi<strong>ner</strong>ing<br />
och leder den ligninbaserade produktutvecklingen<br />
vid forskningsinstitutet Innventia, hoppas på en bättre<br />
framtid för lignin.<br />
– Molekylen är värd ett bättre öde än att bli uppeldad<br />
eller slängas ut som bindemedel på grusvägar,<br />
säger hon.<br />
Hennes drömprojekt är att låta den ersätta oljebase-<br />
10<br />
rad kolfiber, som används till lätta och starka kompositmaterial<br />
i sådant som dyra tennisracketar och fiskespön,<br />
flygplansdelar och hjälmar. Den poten tiella marknaden<br />
för kolfiber är enorm, men materialet är för dyrt.<br />
– Råvarukostnaden utgör hälften av tillverkningskostnaden<br />
för kolfiber. Kan vi få ned den skulle kolfibermarknaden<br />
öka enormt, till exempel till lätta och<br />
bränslesnåla bilar, säger Karin Lindgren.<br />
Forskarna på Innventia har redan lyckats spinna<br />
smält lignin till en tråd. Nu arbetar man med fortsättningen<br />
av processen att omvandla lignintrådar<br />
till kolfiber.<br />
Att hitta nya, bättre användningsområden för lignin<br />
och för andra restprodukter som hemicellulosa<br />
och bark är en del i Innventias mål att göra massabruken<br />
till bioraffinaderier.<br />
Om kolfiberprojektet lyckas kan det avskydda ligninet<br />
i bästa fall bidra till pappers- och massaindustrins<br />
överlevnad som bioraffinaderier. ✺<br />
allkemi . 2 . 2009
Koordi<strong>ner</strong>ade potatisar<br />
med koordinationskemi skapar Jesper hedin vattentåligt tapetklister<br />
och hydrogeler som kan användas i kroppen, av potatisstärkelse.<br />
h<br />
äller man lite potatisstärkelse i vatten<br />
händer inte mycket. Molekylerna simmar<br />
runt utan att ta vidare notis om varandra.<br />
Men det går att få dem att samarbeta. Med<br />
koordinationskemi kan man få dem att<br />
bilda hydrogeler som är ett vattenstinnt, nästan fast<br />
material med spännande tillämpningar.<br />
– Hydrogeler används i kontaktlinser och som bärare<br />
av läkemedel i kroppen. De testas som skydd mot<br />
avstötning av organ vid transplantatio<strong>ner</strong> då de läggs<br />
som en skyddande hinna runt till exempel en njure,<br />
berättar Jesper Hedin.<br />
Han har just blivit färdig industridoktorand vid<br />
institutionen för teknisk ytkemi vid Chalmers. De senaste<br />
åren har han ägnat åt att ge potatisstärkelse nya<br />
egenskaper med hjälp av koordinationskemi.<br />
– Det går ut på att ordna molekylerna i ett mönster<br />
genom att tvärbinda dem med hjälp av kemiskt<br />
reaktiva ämnen och ljus.<br />
allkemi . 2 . 2009<br />
ho<br />
hn n<br />
Tvärbindningen görs med den femvärdiga aromatringen<br />
imidazol som fästs på stärkelsen i en rätt komplicerad<br />
syntes. Med hjälp av kopparjo<strong>ner</strong> koordi<strong>ner</strong>as<br />
sedan imidazolmolekylerna och därmed stärkelsen.<br />
Jespers koordinationskemi får också stärkelsen att<br />
bilda filmer vid ytor. Filmen blir väldigt tunn, bara<br />
100 nanometer tjock och släpper igenom små molekyler<br />
som till exempel näring och syre, men stoppar<br />
stora protei<strong>ner</strong>.<br />
– En sådan film skulle kunna användas vid njurtransplantio<strong>ner</strong><br />
för att skydda den främmande njuren<br />
från kroppens avstötningsreaktion.<br />
Jesper har också arbetat med att ta fram vattentåliga,<br />
stärkelsebaserade lim åt företaget Bostik i Malmö,<br />
där han varit anställd.<br />
– Stärkelsebaserade lim är vattenlösliga och klarar<br />
inte fuktiga miljöer. Men om man tvärbinder stärkelsen<br />
blir limmet vattenbeständigt och skulle kunna<br />
konkurrera med oljebaserade limmer. ✺<br />
11<br />
sTÄrkT kEmi<br />
h _ EhEC<br />
av hilda hultén ur kemivärlden Biotech med kemisk tidskrift 7–8/09
tAm Kemi<br />
av hilda hultén ur kemivärlden Biotech med kemisk tidskrift 4/09<br />
Att tämja vilda bakterier<br />
Bakterier klarar det mesta. de kan syntetisera de flesta kemikalier.<br />
det svåra är att få dem att göra det tillräckligt bra. Företaget<br />
Protista försöker uppfostra bakterier att tillverka butanol.<br />
bioteknikföretaget Protista är experter på att<br />
få bakterier att sköta biokatalytiska processer.<br />
I stora fermenteringstankar bor bakterier<br />
som producerar enzymer och kemikalier till livsmedels-,<br />
läkemedels- och kosmetikaindustrin.<br />
Det är näringsämnen, aminosyror och olika aktiva<br />
12<br />
substanser. Ibland dödas bakterierna och skördas på<br />
enzymerna, ibland frystorkas de och säljs hela.<br />
– Bakterier är egentligen ganska fantastiska. De<br />
jobbar och sliter bara de får något att äta och en fungerande<br />
arbetsplats, säger Hans Jungvid som är vd och<br />
grundare av Protista.<br />
allkemi . 2 . 2009
Idén är att ersätta komplicerade kemiska synteser med<br />
bakteriernas enzymsystem.<br />
Genom att modifiera och kontrollera bakterier<br />
Gammal uppfinning<br />
Processen för att framställa butanol med bakterien Clostridium<br />
acetobytylicum kallas aBE-fermentering och<br />
upptäcktes redan 1916 av kemisten Chaim Weizmann, sedermera<br />
israels förste president. den ger aceton, butanol<br />
och etanol, därav namnet aBE, i proportio<strong>ner</strong>na 10–65–25.<br />
Först användes den för att framställa aceton som råvara<br />
för sprängmedlet trinitrotoluen, TnT, under världskrigen.<br />
allkemi . 2 . 2009<br />
går det att få dem att tillverka i stort sett vilka kemikalier<br />
som helst.<br />
Men biofermentering är inte okomplicerat. Ofta<br />
ska ett 20-tal parametrar som pH, temperatur, tid och<br />
annan fysiologisk styrning stämma för att bakterierna<br />
ska ”jobba och slita” ordentligt.<br />
– Bakterierna odlas om och om igen under olika<br />
stressförhållanden för att produktionen ska bli bättre,<br />
säger Hans Jungvid.<br />
Protista jobbar främst med olika vilda bakteriestammar<br />
som uppfostras att tillverka önskade ämnen.<br />
En bakterie kan effektivt omvandla glycerol till<br />
DHA (dihydroxyaceton) som är en plattformskemikalie<br />
som bland annat används i kosmetikaindustrin<br />
som aktiv substans i brun utan sol-krämer. DHA färgar<br />
huden genom att reagera med aminosyror i det<br />
yttersta hudlagret.<br />
Tillsammans med kemiföretaget Perstorp jobbar<br />
Protista med att få bakterier att tillverka alkoholen<br />
butanol av råvaran glukos i en ekonomiskt lönsam<br />
process.<br />
Den största utmaningen är att få processen syrefri<br />
eftersom bakterien Clostridium acetobutylicum är anaerob.<br />
Därför används kvävgas eller koldioxid som fermenteringsgas.<br />
Maria Viloria Cols visar runt i fabriken som hyser<br />
en av Sveriges största fermenteringsanläggningar. Det<br />
är sex fermenteringstankar med en sammanlagd kapacitet<br />
på 27 kubikmeter.<br />
– Arbetet med butanolprocessen går bra. I framtiden<br />
hoppas vi att man ska kunna använda cellulosa<br />
i restprodukter från skogen och jordbruket eller andra<br />
överblivna kolhydrater för att framställa butanol,<br />
säger Hans Jungvid. ✺<br />
Butanol, en alkohol med fyra kolatomer, har högre e<strong>ner</strong>giinnehåll<br />
än etanol och är intressant som fordonsbränsle.<br />
hittills har det inte funnits ekonomi i att göra<br />
biobutanol men subventio<strong>ner</strong> och effektivare processer<br />
har ändrat på det.<br />
nu pågår en kapplöpning i världen på den lönsammaste<br />
processen där även oljejätten BP deltar.<br />
13
akTUEllT<br />
Fälla för avfall<br />
■ med molekylära avtryck i en polymer kan man<br />
skapa extremt känsliga sensorer och reningsfilter.<br />
Börje sellergren vid institutet för miljöforskning,<br />
Tekniska universitetet i dortmund,<br />
har utvecklat en jonfälla för<br />
radio aktivt kobolt.<br />
Tekniken ska kunna minska<br />
det radioaktiva avfallet från<br />
en kärnreaktor med nära<br />
90 procent.<br />
han är expert på molekylär<br />
avtrycksteknik (miP)<br />
då man låter en polymer<br />
bildas i närvaro av det<br />
ämne man vill fånga.<br />
Ämnet tvättas ur polymeren<br />
och kvar blir avtryck<br />
som specifikt kan fånga upp<br />
målmolekylen.<br />
arbetet har gjorts i samarbete<br />
med ett indiskt kärnforskningsinstitut<br />
som nu ska skala upp<br />
metoden i ett indiskt kärnkraftverk.<br />
14<br />
natrium gör tvärtom<br />
■ kemin hos metallen natrium<br />
förändras radikalt vid extremt<br />
högt tryck.<br />
Tvärtemot alla andra material<br />
som blir metalliska vid tillräckligt<br />
högt tryck så blir natrium genomskinligt<br />
och upphör att leda<br />
ström.<br />
Vid normalt lufttryck är natrium<br />
en vit metall som går att skära<br />
med kniv. när trycket ökar blir<br />
den svart. Vid två miljo<strong>ner</strong> (!) atmosfärer blir<br />
natrium ett färglöst, genomskinligt material,<br />
som glas.<br />
Förändringen beskrevs först teoretiskt<br />
av professor yanming ma. han räknade ut<br />
att natrium under högt tryck får en ovanlig<br />
kristallstruktur som gör metallen elektriskt<br />
isolerande.<br />
de praktiska försöken har nu gjorts vid max<br />
Planck-institutet i mainz med ett mycket litet<br />
prov, några mikrometer stort.<br />
smart influensavirus<br />
■ Vaccin mot den nya influensan h1n1, populärt<br />
kallad svininfluensan, finns nu tillgängligt<br />
och har godkänts av läkemedelsmyndigheten i<br />
EU. det har varit en enorm apparat att utveckla<br />
och massproducera vaccinet. Tyvärr fungerar det<br />
sedan dåligt mot nya varianter av viruset.<br />
– Vaccin går ut på att förstärka vårt immunförsvar<br />
som fungerar bäst mot virusets yta, säger<br />
sören andersson, chef för avdelningen för virologi<br />
vid smittskyddsinstitutet.<br />
– men ytan är också den mest föränderliga delen<br />
av viruset – det är virusets överlevnads strategi –<br />
så därför krävs det ständigt nya vacci<strong>ner</strong>.<br />
det har gjorts försök att ta fram vaccin riktade<br />
mot andra delar av virus, som förändras mer sällan,<br />
men det har hittills misslyckats.<br />
allkemi . 2 . 2009
Bygger <strong>ner</strong>vcell<br />
■ svenska forskare har konstruerat en artificiell <strong>ner</strong>vcell som kan kommunicera<br />
med kroppens egna <strong>ner</strong>vceller genom att<br />
avge kemiska signalsubstanser.<br />
<strong>ner</strong>vcellen är en liten elektrod av elektriskt<br />
ledande plast som när den kopplas till ett<br />
batteri kan skicka iväg positivt laddade<br />
signalsubstanser. nästa steg blir att utveckla<br />
produkten till en liten enhet som<br />
går att operera in i kroppen.<br />
Tanken är att koppla den till en biosensor<br />
som kän<strong>ner</strong> av när kroppen behöver<br />
mer av någon signalsubstans,<br />
till exempel vid sjukdomar som Parkinsons<br />
sjukdom och epilepsi.<br />
den nya cellen är specifik och bara<br />
<strong>ner</strong>vceller med rätt receptor aktiveras.<br />
dansande vatten<br />
■ Vattnets kemi upphör aldrig att fasci<strong>ner</strong>a<br />
forskarna. lars Pettersson, professor<br />
i kvantkemi vid stockholms universitet har<br />
med kollegan anders nilsson vid stanford-<br />
allkemi . 2 . 2009<br />
universitetet i Usa studerat vattnets<br />
elektronstruktur.<br />
Tidigare har man antagit att vatten<br />
i flytande form är homogent och<br />
väl ordnat i en tetraedrisk struktur.<br />
nu visar deras experiment att<br />
vatten kan liknas vid en dansrestaurang.<br />
det består dels av välordnade<br />
regio<strong>ner</strong> med låg densitet, som<br />
de runda borden på restaurangen,<br />
dels av oordnade regio<strong>ner</strong> med<br />
hög densitet, som de dansande på<br />
dansgolvet.<br />
när temperaturen stiger och musiken<br />
höjs rör sig dansarna fortare<br />
men de vid borden sitter ändå stilla.<br />
Vissa dansare sätter sig och vilar,<br />
andra ställer sig upp och dansar.<br />
Enligt de båda forskarna kan<br />
många av vattnets tidigare oförklarliga<br />
egenskaper förklaras med<br />
deras dansmodell.<br />
kemisk olympiad<br />
15<br />
akTUEllT<br />
■ lärdomsstaden Cambridge var värd för 2009<br />
års kemiolympiad i juli. de fyra svenska deltagarna<br />
klarade sig bra. Bäst var leif schelin, Erik dahlberggymnasiet<br />
i Jönköping, med 57,1 procent rätta svar.<br />
det gav placeringen 117 och en bronsmedalj. mikael<br />
Twengström från Tyresö gymnasium knep plats<br />
144 (50,5%). mengxian li från katedralskolan i lund<br />
kom på plats 175 (43,5%) och david ahlstrand, också<br />
från Erik dahlberggymnasiet på plats 207 (36,3%).<br />
olympiaden är en internationell kemitävling för<br />
gymnasister som hållits varje år sedan 1969.<br />
morotsyntes<br />
■ kemisten Björn Bohman syntetiserar insekters<br />
signalämnen, feromo<strong>ner</strong>, med hjälp av rivna morötter<br />
och andra grönsaker.<br />
han försöker hitta de mest effektiva signalämnena<br />
hos skadeinsekter som snytbaggar och skinnbaggar.<br />
Feromo<strong>ner</strong> kan användas för att förvirra eller fånga<br />
insekterna innan de gör skada.<br />
– det svåra är inte att syntetisera molekylerna utan<br />
att få fram en isomer i ren form.<br />
lösningen blev en helt ny syntesmetod. med hjälp<br />
av enzymerna i grönsaker syntetiserar han fram en<br />
av isomererna. Vilken det blir, höger- eller vänsterformen,<br />
varierar med olika grönsaker.
B<br />
Vill du åka till Japan<br />
och tävla i Kemi?<br />
Detta passar dej som kan svara<br />
på följande frågor:<br />
1. Kamelpuckelns fett kan antas bestå av<br />
C 57 H 100 O 6 som är ett typiskt animaliskt fett.<br />
Hur stor massa vatten bildas då kamelen<br />
fullständigt förbrän<strong>ner</strong> 1,0 kg puckelfett?<br />
2. När en myra biter injicerar den cirka 6•10 -3<br />
cm 3 lösning som innehåller 50 vol-% myrsyra.<br />
Myran injicerar inte all myrsyra utan den<br />
behåller cirka 20 vol-% som reserv. Vilken<br />
volym ren myrsyra finns i en myra?<br />
För mer information gå in på<br />
www.chemsoc.se<br />
www.plastkemiforetagen.se/skola
Change language