Att filma atomers rörelse

Hur rör sig atomerna vid olika biologiska reaktioner i kroppen? En kombination av laserteknik och högintensitetsröntgen kan kanske göra det möjligt att filma atomers rörelse i realtid. Tekniken kan ge ökad förståelse för vad som sker och kunna användas till exempel för att utveckla läkemedel.

Även kemiska reaktioner skulle kunna studeras och till exempel leda till förbättrad effektivitet i solceller.

– För närvarande kan vi inte se eller mäta atomär aktivitet i realtid och därför vet vi inte riktigt vad som händer när till exempel solceller drabbas av solljus. Genom att använda nya metoder för att visualisera atomer och molekyler, kan vi inte bara öka vår kunskap om reaktionerna som äger rum, men också få en uppfattning om hur vi kan manipulera egenskaperna hos ett material på ett önskat sätt, säger Sebastian Westenhoff, forskare i biokemi vid Göteborgs universitet och en av Framtidens forskningsledare finansierad av SSF.

Förstå cellmembrans sammansmältning

Röntgenstrålarna av hög intensitet levereras av en storskalig synkrotronanläggning. De kombineras med modern laserteknik för att göra det möjligt att undersöka molekylära reaktioner. Målet i det här projektet är att bättre förstå processen vid cellmembranfusion. Det är en mycket viktig process för liv som innebär att två skilda fettlösliga membran smälter ihop med varann och bildar ett enda dubbelskikt.

Sebastian Westenhoff

– Cellmembranfusion är ett stort mysterium. Fråga en fysiker och han eller hon kommer att säga att det inte borde finnas. Men det gör det och forskning visar att processen är avgörande för vår förmåga att tänka och känna. Ett antal sjukdomar, som Alzheimers, diabetes och Parkinsons hänger nära samman med störningar i cellmembranet.

Cellmodell behövs

Utmaningarna är många. Bland annat måste forskargruppen utveckla nya verktyg för filmningen och dessutom skapa en modell med konstgjorda celler (röntgenstrålarna kommer nämligen inte att vara tillräckliga för att visualisera verkliga celler).

– I nuläget är det inte möjligt att se cellmembran fusera. Det går inte ens med det bästa mikroskop.

Förutom att undersöka processen för membranfusion kommer Sebastian Westenhoff att studera strukturen hos en ny klass av solceller. Cellerna, tillverkade av plast med halvledande egenskaper, har potential att producera ren, förnybar och billig energi. Men de är för närvarande för ineffektiva för att vara kommersiellt gångbara.