Små förändringar ger stora effekter

Emma Sparrs forskning kan användas för att förstå hur huden, som är ett membran, kan anpassa sig till omgivningen. Med förenklade modeller hittar Emma förklaringar till hur små förändringar kan påverka funktionen och strukturen hos olika membran.

Emma Sparr arbetar med olika modeller av membran och försöker förstå vad som påverkar membranet och hur det påverkas. Ett membran skiljer två omgivningar från varandra och kontrollerar transport mellan dessa. Om membranet anpassar sig till omgivningen och därigenom ändrar sin struktur så kallas det membranet för svarande.

Ett sådant svarande membran är vår hud, kroppens största organ, som är en unik och komplicerad sammansättning av flera lager. Ytterst finns hornlagret som består av döda hudceller inbäddade i fett. Fettet består av olika typer av lipider arrangerade på ett speciellt sätt som gör huden svårgenomtränglig. Lipider är detsamma som fetter och fettliknande ämnen. Men små förändringar i hudens omgivning kan ändra sammansättningen och omvandla den svårforcerade barriären till en öppnare struktur som kan släppa igenom vissa substanser.

– Om huden är i en fuktig omgivning så är den mer genomtränglig än om den är i en torr miljö, förklarar Emma Sparr.

Hudens anpassning till luftens fuktighet beror på att vattenhalten påverkar lipiderna i huden. Lipider är amfifila molekyler vilket innebär att de har en vattenlöslig och en fettlöslig del. Om flera lipidmolekyler är nära varandra kommer den vattenlösliga delen i en lipidmolekyl att dra sig till den vattenlösliga delen i en annan lipidmolekyl. På så sätt bildas olika lipidstrukturer som kan vara plana, ha en kristalliknande sammansättning eller likna en tvättsvamp. De olika strukturerna kan påverkas av omgivningen så att de övergår i varandra. Förändringar av vattenhalten kan till exempel få plana lipidstrukturer att ombildas till en tvättsvampsliknande form eller bli mer kristallina.

– Övergången mellan de olika lipidstrukturerna kan ske genom mycket små förändringar, men den får membranet att fungera på ett helt annat sätt, säger Emma Sparr.

Figuren symboliserar membran som separerar vitt skilda miljöer, en vattenrik miljö på membranets undersida och en torr miljö på membranets ovansida, där förhållandena i den torra miljön kan variera (hög eller låg relativ fuktighet, RH). Denna situation är mycket relevant för till exempel det membran som utgör vår hud. Vattengradienten påverkar membranets struktur och därmed även dess barriäregenskaper. Membranet består av lipider, molekyler med en vattenlöslig (röd cirkel) och en fettlöslig (två svarta ben) del. Eftersom lipiderna är omgivna av vatten arrangeras den vattenlösliga delen utåt och den fettlösliga delen inåt i ett så kallat bilager. I det membran som utgör vår hud staplas hundratals sådana bilager ovanpå varandra och parallellt med hudytan. Längs med membranet bestäms strukturen av vattenhalten i varje bilagers direkta omgivning. Eftersom vattenhalten varierar längs med membranet, så varierar även strukturen – både bilagrens molekylära struktur och hur mycket membranet sväller, dvs avstånden mellan bilagren. Detta illustreras i figuren både som varierande svällning och i att bilagren bildar kristallin struktur i de övre delarna av membranet under torra förhållanden. Transport av vatten, läkemedel, föroreningar eller andra molekyler är väsentligt lättare då membranet består av endast oordnade bilager jämfört med då membranet även innehåller kristallina bilager. Genom att variera vattenhalten i membranets omgivning kan man således påverka membranets struktur, så att det blir mer eller mindre genomsläppligt. På detta sätt kan vattentransporten reglera membranets barriäregenskaper.

Fuktgivande lotioner och läkemedelsutveckling

Hur huden fungerar och anpassar sig är en tillämpning som Emmas forskning kan användas till.

– Jag vill se om det går att förstå hudens komplexitet genom att förstå de molekylära mekanismer som påverkar lipiderna i huden, och därför handlar ett delprojekt i mitt arbete om just hud.

Emmas grupp har två samarbeten som är kopplade till hudprojektet. Det ena är med L’Oréal och det andra med läkemedelsföretaget Camurus AB. Projekten handlar om transport genom huden och hur denna transport kontrolleras.

– Samarbetena med L’Oréal och Camurus är en liten del av min verksamhet men den är ändå oerhört viktig, eftersom det innebär att min forskning behövs och kan få praktiska tillämpningar. Dessutom synliggör den här typen av samarbeten tillämpningar av min grundforskning som jag tidigare inte tänkt på.

Är ingen ensamvarg

Emmas forskargrupp består av fyra doktorander och en senior forskare. En och annan examensarbetare eller gästforskare tillkommer också. Samarbetet med medlemmarna inom och utanför gruppen har stor betydelse för Emma.

– Ofta är det dialoger som gör att vi kommer vidare med ett problem. Genom att inspireras av varandras lösningar kan vi komma längre än vad var och en kunnat på egen hand.

Det är inte bara problemlösande diskussioner och samarbete med andra som håller motivationen uppe, utan Emma har också två regler som hon tillämpar till vardags i sitt arbete. Den första syftar främst till att öka effektiviteten i arbetet och innebär att hon kollar sin e-post högst två gånger per dag.

– Annars blir jag lätt sittande framför datorn hela dan och det tar lätt alldeles för lång tid, säger Emma och skrattar.

Den andra regeln är att alltid ha ett eget projekt vid sidan om att jobba med. Det projektet behöver inte säkert ge resultat och kan därför vara mer riskfyllt.

– Jag är involverad i gruppens projekt på ett övergripande plan, men i mitt eget projekt kan jag sitta och fundera på detaljer. På det sättet behåller jag djupet.

Problemlösning i badkaret

Emma berättar att hon tänker bäst när hon ligger i badkaret.

– Om jag har riktigt kluriga problem att lösa, kan jag bada flera gånger per dag.

Så har det varit sedan studietiden. Under matematikstudierna kunde det hända att Emma cyklade hem för att lägga sig i badkaret om ett räkneproblem inte gick att lösa.

Förutom matematik läste Emma också kemi. Så därför valde hon att doktorera inom fysikalisk kemi, ett område där hon kunde utnyttja sina kunskaper i både matematik och kemi. Klättringen på den akademiska stegen fortsatte efter disputationen och för att bredda sina kunskaper fortsatte Emma med att forska inom farmaci i Uppsala, och biokemi i Holland. Hennes bakgrund har banat väg för den forskning som hon idag bedriver.

– Jag har länge varit intresserad av mekanismer i komplexa system. Idag använder jag fysikalisk kemi inom biologiska system, till exempel när jag studerar hur fettet i huden ändrar sig när luften är torr.

Familjen före jobbet

Emma bor i Lund och har två barn, Hugo och Leo som är två respektive fyra år gamla. Familjen är ofta ute i den skånska naturen.

– Vi stoppar barnen i bärmesar och går ut i skogen så ofta vi kan. Det finns många fina ställen i Skåne, säger Emma med skorrande skånska. Vi både badar och promenerar.

Naturpromenaderna har ersatt det brinnande filmintresset som Emma hade när hon var yngre. Då gick hon på bio flera gånger i veckan och besökte gärna olika filmfestivaler. När vädret inte tillåter utflykter i skog och mark värdesätter Emma att träffa släkt och vänner.

– Att träffa folk är jätteviktigt för mig, säger Emma. Mina prioriteringar i livet är familjen, jobbet och mitt sociala liv.

Text: Elisabet Vikeved