Biologiska molekyler kopplade till elektroniska kretsar har en stor potential som komponenter i en rad tillämpningar, som idag till stor del fortfarande framstår som "science fiction". Det attraktiva med biomolekyler är att de är små och har egenskaper som kan användas i olika medicinska och fysikaliska sammanhang.

En av pionjärerna inom detta nya forskningsområde finns i Jerusalem. Dr. J. Stefan Rokem berättar om denna man och nämner här några spännande tillämpningar som håller på att forskas fram i Israel.

Israelpriset till kemiforskare vid Hebreiska Universitetet

Professor Itamar Willner från Hebreiska Universitetet

Professor Itamar Willner, från avdelningen för kemi vid Hebreiska Universitetet i Jerusalem, är en av pionjärerna som söker att utveckla en fungerande koppling mellan biomolekyler och existerande elektronik. Detta för att kunna utnyttja biologiska molekylers unika egenskaper. Professor Willner, 55 år, tilldelades i år Israelpriset för sin banbrytande forskning. Detta pris utdelas för livsgärningar inom olika vetenskapliga områden och är den högsta inhemska utmärkelse som en israelisk medborgare kan få.

Potentiella användingsområden
Biomolekyler har egenskaper som gör dem mycket intressanta för tillämpningar där man idag använder mekaniska, oftast mycket stora, icke-biologiska medel och metoder. Biomolekylers form och egenskaper gör att de kan användas som bl.a. molekylärt klister, katalysatorer (ämnen som påskyndar reaktioner utan att själv förbrukas) och mikropumpar. Dessutom har en del av dessa molekyler egenskapen, att de spontant formar sin egen struktur ("själv-ihopsättare").

Biosensorer är ett annat område under utveckling, där biomolekylerna kan mäta koncentrationen av olika kemikalier i t.ex. kliniska prover, eller spåra gifter i naturen eller i tillverkningsprocesser inom industrin. Biomolekylerna kan även användas som strukturer för att bilda rörliga delar och som elektroniska komponenter. En av de mer attraktiva framtidsvisionerna är en dator där de elektroniska halvledarswitcharna byts ut mot biologiska sådana. Användning av biologiska switchar ger möjlighet att producera mini-mini chips (nanoteknologi).

Problemet ! Varför används de inte redan idag?
Det stora problemet som forskningsgrupper över hela världen brottats med, har varit att koppla biomolekylernas funktioner och egenskaper till de elektroniska komponenterna. Om det inte går att göra kopplingen kan man inte använda biomolekylen i alla de tillämpningar som nämndes ovan. Det har varit en enorm utmaning att kunna hitta "kopplingar" som inte ändrar på biomolekylens egenskaper, som ju är det man vill använda.

Professor Willners bidrag till att lösa problemet
Professor Willner har utvecklat en allmän metod för koppling av enzymer till elektroniska komponenter och har redan tillämpat kopplingsmetoden för nyttobringande ändamål. Ett enzym som specifikt mäter sockerhalten (glukos), kopplas till en elektrod vilket resulterar i en miniatyrsensor. Denna otroligt lilla sensorn kan mäta sockerhalten inne i venerna, utan att blodomloppet störs. Detta är en intressant innovation som ger diabetiker möjligheten att följa blodsockerhalten "on-line" helt kontinuerligt.

En annan av Professor Willners uppfinningar ger möjlighet att producera elektrisk energi lokalt inne i kroppen, där blodsockret utgör substratet för energiproduktionen. Något kanske för att driva en pacemaker? Fantasin tycks vara det enda som begränsar nya användningar.

Av J.Stefan Rokem

Textlänkar

Till framsidan

Till arkivet