13.10.2021
Hur kan organiska molekyler utnyttjas för att skapa nya material med egenskaper som är till nytta då man vill utveckla till exempel nya läkemedelsbärare eller rena miljön från exempelvis olja? Det vill Tiina Saloranta-Simell och hennes kollegor på organisk kemi ta reda på. Därför forskar de i hur organiska molekyler fungerar, och hur de kan bilda broar till något nytt.
Den organiska kemin, det som i läroböckerna definieras som kolföreningarnas kemi, är en av de klassiska kemigrenarna. Många av de kemikalier som vi använder dagligen, må det vara ett läkemedel eller ett tvättmedel, är till grunden organiska föreningar.
– Vi vill förstå hur man kan framställa olika organiska molekyler med en viss önskad funktion. Vad de har för egenskaper, hur de växelverkar med varandra eller med olika biologiska system? Denna grundläggande förståelse är i sin tur grunden till nya tekniska tillämpningar. Allt material består ju av molekyler, och vill man framställa nya material med nya egenskaper behöver man känna till molekylernas struktur och egenskaper i detalj, säger Tiina Saloranta-Simell, akademilektor i organisk kemi vid Laboratoriet för molekylärvetenskap och teknik vid Åbo Akademi.
Kolhydraterna är ett exempel på organiska molekyler producerade av naturen och något som Saloranta-Simell och forskarna vid laboratoriet för organisk kemi är speciellt intresserade av.
– Kolhydraterna definieras klassiskt som en förnybar råvara vilket onekligen är en fördel jämfört med olika råoljebaserade utgångsmaterial. De spelar också en viktig roll i många biologiska system och är en bra orsak till att designa kolhydratbaserade läkemedel och vacciner. Därutöver kan kolhydraterna användas som grund för nya intelligenta material. Det här är något vi forskar i inom projektet Smart materials from sweet molecules.
Projektet kombinerar klassisk organisk synteskemi med materialkemi och har som mål att utveckla nya, intelligenta material för till exempel biomedicinska tillämpningar. Projektarbetet är uppdelat i flera delar. Inom en av delarna undersöker forskarna vissa små organiska molekyler, så kallade polyoler, som är syntetiserade utgående från enkla kolhydrater som till exempel glukos eller mannos.
– Formen och egenskaperna av polyolerna är starkt beroende av de enskilda bindningarnas riktningar, någonting som också skiljer glukos från mannos. Det här betyder att egenskaperna av de material där dylika polyoler ingår i grund och botten beror på detaljstrukturen av den ursprungliga kolhydraten.
En annan del av projektet undersöker material som kunde absorbera oljespill eller läkemedelsrester från miljön. Egenskapen på molekylnivån som utnyttjas i alla dessa tillämpningar är dylika molekylernas förmåga att organisera sig och bilda kontrollerade strukturer i nanoskala.
– Förenklat kan man säga att vi undersöker och utnyttjar molekylernas naturliga egenskaper och bygger därigenom broar mellan klassisk naturvetenskaplig kemi och kemiteknik. Sådan här grundforskning är viktig för att vi i framtiden ska kunna designa och framställa nya high-tech produkter utgående från hållbara material och hitta nya sätt att ta hand om miljön.
Fakta: Teknologier för en hållbar framtid
- Åbo Akademi har fyra forskningsprofiler, varav Teknologier för en hållbar framtid är en. Profilen är mångvetenskaplig och har som mål att finna tekniska lösningar som kan hejda den pågående klimatförändringen och bidra till en ren miljö och ett hållbart samhälle.
- Inom forskningsprofilen utvecklas metoder och teknik som stöder övergången till hållbar produktion och energiförsörjning. Speciellt fokus läggs på att utveckla ny teknologi för att ersätta fossila råvaror med förnybara resurser såsom biomassa och solenergi.
- Finland, med sina stora skogsresurser och världsledande företag, har en unik möjlighet att inta en ledande roll i hur man kan utnyttja molekyler från biomassa för att ersätta fossila råmaterial.
- Även för utvecklingen av nya billiga och miljövänliga material för solceller är potentialen enorm: endast 0,01 % av solenergin som når jordens yta skulle räcka till för att täcka hela världens energibehov.
- Profilområdets styrka ligger i en slagkraftig kombination av djupt kunnande inom naturvetenskap, kemiteknik samt process- och energiteknik.
Klicka här för att läsa mera om forskningsprofilen och hur du kan bidra.