Nano i livväst

Nano i livväst

En bärbar ”njure” i form av en smidig väst kan ge förbättrad livskvalitet åt flera miljoner njursjuka som idag behöver stationär dialys. För att blodreningen ska fungera krävs ett avancerat kemiskt filter med en struktur som måste vara exakt ända ner på atomnivå. En utvärdering vid MAX IV-laboratoriet gav viktig kunskap för en kvalitetssäkrad tillverkningsprocess.

Konsultföretaget CR Competence (CR) är experter på att ge ytor (surfaces and interfaces på engelska) speciella egenskaper genom att skräddarsy dem på nanonivå. Uppdragsgivare är företag inom många olika branscher – från förpackningsbolag till läkemedels- och kosmetikaindustrin – som alla är i behov av avancerade kemikunskaper och kvalificerade undersökningsmetoder för en bättre produktutveckling. Ett exempel är medicinteknikföretaget Triomed, som utvecklar en lättburen dialysväst som innebär ökad rörelsefrihet för njurpatienter. Dialysen sker kontinuerligt, vilket betyder att nivån av slaggprodukter i blodet hålls konstant låg och att bäraren mår bättre.

CR anlitades bland annat för att optimera tillverkningsprocessen av ett av de kemiska filter som renar dialysvätskan. Filtret består av ett poröst material med metalljoner bundna till en polymermatris enligt en mycket exakt struktur. Struktur och funktion är här helt sammankopplade och att studera olika processparametrars inverkan på strukturen ger därför en unik möjlighet att följa processens inverkan på den avgörande funktionen.

– Vi behövde ett kvitto på att tillverkningsprocessen fungerade som den skulle, säger CR:s VD Anna Stenstam. Eftersom vi vet exakt hur materialet ska se ut för att fungera optimalt ville vi hitta en möjlighet att studera det in i minsta detalj – ända ner på nivån där vi kunde se hur de enskilda metalljonerna var bundna till polymermatrisen.

Genom ett omfattande nätverk i vetenskapsvärlden har CR tillgång till ett brett spektrum av analys- och mätmetoder. För att få en tillräckligt detaljerad bild av filtermaterialet fanns dock bara en användbar metod – EXAFS – och den råkade som av en händelse finnas tillgänglig på MAX IV-laboratoriet, bara något kvarter från CR:s lokaler på Kemicentrum i Lund.

Anna Stenstam
Anna Stenstam

‒ Vid MAX IV-laboratoriet får vi tillgång till kraftfulla mätmetoder som hjälper oss att studera och skräddarsy material ända ner på nanonivån. Det öppnar helt nya möjligheter för att till exempel skapa gränssnitt med specifika funktioner och de svar man får ger grundläggande förståelse – vilket är helt avgörande för hållbara och robusta produkter och metoder.

 

– Vi ansökte för Triomeds räkning via Science Link och fick stråltid på MAX IV-laboratoriet. Mätningarna med EXAFS-metoden gav oss en mycket klar bild av strukturen. Resultatet är att vi kunnat ringa in precis hur vi måste tillämpa tillverkningsprocessen för att den ska ge ett perfekt fungerande material. Vi har kunnat tillföra både oss själva och vår uppdragsgivare ny kunskap, bidragit till en bättre slutprodukt och samtidigt sparat både tid och pengar.

Anna Stenstam tror att Triomed kan komma att göra fler mätningar med EXAFS. En mätmetod som ger så exakta svar är naturligtvis mycket värdefull när det gäller utvecklingen av en produkt som Triomeds väst, som ska interagera med det mänskliga blodflödet.

För att ta reda på hur ämnen är uppbyggda på nanometernivå krävs extremt känsliga metoder. En sådan metod är EXAFS, eller ”Extended X-ray absorption fine structure”, som används för att undersöka materials uppbyggnad på atomnivå. Metoden går ut på att skanna en röntgenstråles fotonenergi över en så kallad absorptionskant, dvs. den energi där de inre elektronerna i ett specifikt grundämnes atomer börjar absorbera fotoner och skickas ut från atomen. Hur absorptionen ter sig ger information om vilka andra slags atomer som finns runt omkring och avståndet till dem.